KR101267726B1

KR101267726B1 - 통신시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101267726B1
Application number: KR1020060114184A
Authority: KR
Inventors: 장진봉; 윤상보
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-18
Filing date: 2006-11-18
Publication date: 2013-05-24
Also published as: KR20080045039A

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법은, 적어도 하나의 다른 데이터 패킷과 결합될 데이터 패킷의 수신 시 오류가 발생한 경우, 상기 데이터 패킷이 미리 정해진 조건을 만족하는지 검사하는 과정과,상기 조건을 만족할 경우, 현재 채널의 상태 정보를 포함하는 NACK 패킷을 구성하는 과정과, 상기 NACK 패킷을 송신 장치로 전송하는 과정을 포함하며; 상기 조건은 재전송할 데이터 패킷들의 수 및 상기 NACK 패킷의 재전송 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 한다.

WLAN, Soundning PDU, Aggregation, retransmission, multiple Antenna, link adaptation

Description

통신시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치{An Apparatus and Method For transmission and receiving data In Communication System}

도 1은 종래 기술에 따른 단말기가 패킷 결합 기법을 이용하여 데이터 패킷을 전송하는 동작을 보여주는 도면.

도 2는 종래 기술에 따라 무선 단말기가 다중 안테나와 폴백을 이용한 데이터 패킷의 재전송을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 블록 ACK의 프레임 포맷을 보여주는 도면.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 Agg-PPDU의 포맷을 보여주는 도면.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사운딩 PSDU의 상세구조를 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신 단말기의 흐름도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 송신 단말기의 동작 흐름도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기가 패킷 결합 기법을 이용하여 데이터 패킷을 전송하는 동작을 보여주는 도면.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 무선 단말기가 다중 안테나와 폴 백을 이용한 데이터 패킷의 재전송을 보여주는 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신 단말기의 구조를 보여주는 도면.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신 단말기의 구조를 보여주는 도면.

본 발명은 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 데이터 재전송하기 위한 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서, 무선 단말기가 수신한 데이터 패킷에 오류가 발생할 경우는 크게 두 가지이다. 여기서는, IEEE 802.11 WLAN(Wireless Local Area Netwok) 경쟁 기반의 무선 통신 시스템을 일예로 설명한다.

첫 번째 오류는, 서로 다른 무선 단말기들이 동시에 데이터 패킷들을 전송함으로써, 상기 데이터 패킷들에 충돌이 발생되는 경우이고, 두 번째는 해당 채널의 열화로 인하여 발생되는 경우이다.

도 1은 종래 기술에 따른 단말기가 패킷 결합 기법을 이용하여 데이터 패킷을 전송하는 동작을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조부호 100은 송신측 단말기의 데이터 패킷들이고, 참조 부호 110은 수신측 단말기의 데이터 패킷들이다.

먼저, 상기 송신측 단말기는, 데이터 패킷 전송 시작을 알리는 RTS(Request To Send)(102) 패킷을 상기 수신측 단말기로 전송한다(104). 상기 수신측 단말기는 상기 RTS(102)에 대한 응답으로 데이터 패킷 수신 시작을 의미하는 CTS(Clear To Send)(106) 패킷을 상기 발신 단말기로 전송함으로써, 상기 송신 단말기가 다른 단말기들과 경쟁하지 않고 데이터 패킷을 전송할 수 있도록 하는 송신 기회(Transmission Opportunity, 이하, 'TXOP'라 칭한다) 구간이 설정된다.

이후, TXOP 구간에서, 상기 송신측 단말기가 복수개의MAC(Medium Access Control Layer)에서의 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 결합(aggregation)된 PPDU(이하, 'Agg PDU'라 칭한다)(108)를 수신측 단말기가 수신한다.(112) 이때, 채널 상태가 좋을 경우, 상기 수신측 단말기는 상기 Agg PDU를 정확히 수신하였음을 알리는 블록(Block) ACK 패킷(114)을 상기 발신측 단말기로 전송한다. 상기 블록 ACK 패킷(114)은 하나의 PPDU(Physical Layer Protocol Data Unit)가 하나의 MPDU로 구성되는 'Non-agg PPDU'이다.

만약, 상기 발신측 단말기가 데이터 패킷 전송 시 오류가 발생한 경우(116)에도, 상기 수신측 단말기는 상기 송신측 단말기로 블록 ACK 패킷(118)을 송신한다.

상기한 바와 같이, 송신측 단말기와 수신측 단말기 간에 RTS/CTS 패킷의 교환이 이루어진 이후 설정된 TXOP 구간 중에, 데이터 패킷 수신 시 오류가 발생한 경우, 채널의 열화로 인해 발생한 경우일 가능성이 높다.

따라서, 무선 통신 시스템에서 해당 단말기가 얻을 수 있는 전송률 및 망의 성능을 향상시키기 위해서 링크 적응(link adaptation) 기법을 사용한다. 상기 링크 적용 기법은, 통신 시스템의 미리 정해지는 여러 개의 MCS(Modulation Coding Scheme) 레벨들의 집합에 포함되는 MCS 레벨들 중, 현재 시점에서 전송 가능한 최대 전송 속도를 추정하여 상기 추정된 최대 전송 속도로 해당 데이터 패킷을 전송하는 방법이다.

또한, 데이터 처리량(throughout)을 증가시키기 위해서, MAC에서는 100Mbps이상의 전송율을 지원하기 위해 복수개의 MPDU들을 하나의 PPDU에 실을 수 있도록 하는 패킷 결합(packet aggregation)기법을 사용한다. 또한, PHY(Physical Layer)에서는 MIMO(multiple input multiple output)를 지원하는 다중 안테나를 사용한다. 즉, 다중 안테나를 이용하여 데이터 패킷을 전송할 경우, 서로 다른 데이터 패킷들을 각각의 송신 안테나를 사용하여 전송함으로써, 링크 효율이 크게 향상되기 때문이다.

실제로 구현된 무선 단말기(station, 이하 'STA'라 칭한다)와 무선 접속점 (Access Point, 이하, 'AP'라 칭한다)에서는 데이터 패킷 전송 실패 시, 상기 집합에 포함되는 MCS 레벨들 중 가장 낮은 MCS 레벨을 이용하여 상기 전송 실패한 데이터 패킷을 재전송하는 전송율 폴백(rate fallback) 혹은 MCS 폴백(fallback)이라 불리는 링크 적응 방법이 사용된다.

도 2는 종래 기술에 따라 무선 단말기가 다중 안테나와 폴백을 이용한 데이터 패킷의 재전송을 보여주는 도면이다. 여기서는, 송신측 단말기#1(200)과 수신측 단말기#2(210)로 구성된다.

도 2를 참조하면, 212단계에서 상기 단말기#1(200)는 4개의 MPDU로 구성된 Agg PPDU를 상기 단말기#2(210)와 미리 설정되어 있는 채널로 전송한다.

214단계에서 상기 단말기 #2(210)는 상기 Agg PPDU의 CRC를 검사해 본 결과, 상기 채널의 열화로 인해서 상기 Agg PPDU의 세 번째 MPDU의 수신 오류가 발생하였다. 216단계에서 상기 단말기#2(210)는 상기 세 번째 MPDU의 오류를 알리는 NACK 블록이 포함된 NACK PPDU를 생성하고, 218단계에서 상기 NACK PPDU를 상기 단말기#1(200)로 전송한다.

220단계에서 상기 단말기#1(200)은 가장 낮은 MCS 레벨을 사용하는 상기 폴 백 기법을 이용하여 수신 오류가 발생한 세번째 MPDU를 상기 단말기 #2(210)로 재전송한다. 이때, 상기 수신 오류는 채널 열화로 인해 발생한 것으로 가정하면, 상기 채널 상황을 고려하지 않은 채 폴백 기법을 이용하여 상기 재전송이 수행되었기 때문에 전송지연(222)이 발생한다.

224단계에서, 상기 단말기 #2(210)는 상기 재전송된 세 번째 MPDU를 정확히 수신하여 ACK 블록이 포함된 ACK PPDU를 생성하고, 226단계에서 상기 단말기#1(200)로 상기 ACK-PPDU를 전송한다.

상기 전송지연은 구현 상, MAC의 재전송 버퍼(retransmission buffer)로부터 오류가 발생한 데이터 패킷(222a)을 재전송을 통해서 정확한 데이터 패킷(222b)을 수신한 것에 대한 ACK 응답을 받을 때까지 대기 중인 MPDU들을 재전송해야 할 경우, 초기 전송을 위하여 프로세싱한 절차를 그대로 재연하기 때문에 발생한다.

상기한 바와 같이 종래 기술에 따른 MCS 폴백 기법은, 패킷 재전송시 오류가 발생한 경우, 상기 오류의 원인이 충돌에 기인한 경우인지 아니면 해당 채널 열화에 기인한 경우인지를 구별하지 못하였다.

따라서, 상기 오류가 채널 열화에 의한 경우에도, 정확한 채널의 상태를 알지 못한 채 MCS 레벨을 가장 낮은 수준으로 낮추어 해당 패킷 데이터를 재전송하였다. 그러나, 상기 오류가 충돌에 의한 전송 실패 시, MCS 레벨을 낮추는 방법으로 해당 데이터 패킷을 재전송하여 보상할 경우, 해당 단말기 및 망의 성능에 심각한 효율 저하를 일으키는 문제점이 있었다.

또한, 심각한 페이딩 등의 채널 오류로 기인하여 패킷 전송에 실패한 경우, 해당 채널 상태를 측정하여 패킷의 전송 속도를 줄여야 하고, 특히 다중 안테나를 사용할 경우에는 채널의 랭크(rank) 변화를 고려하여 재전송해야 한다. 그렇지 않을 경우, 실제보다 높은 MCS 레벨로 전송할 수 있는 환경임에도 불구하고, 낮은 MCS 레벨로 전송하는 해당 단말기 및 무선 접속점의 비율이 높아져 전송 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법은, 전송한 데이터 패킷의 NACK 패킷을 수신하여, 상기 NACK 패킷에 대해 현재 채널의 상태 정보의 포함여부를 검사하는 과정과, 상기 검사 결과, 상기 상태 정보가 포함되어 있을 경우, 상기 상태 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 재전송 파라미터 값을 갱신(update)하는 과정과, 상기 상태 정보에 따라 변환된 상기 현재 채널의 MCS 레벨(Modulation Coding Scheme Level)을 사용하여 상기 데이터 패킷을 재전송하는 과정을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 장치는, 수신부로부터 수신된 적어도 하나의 다른 데이터 패킷과 결합될 데이터 패킷에 오류가 발생한 경우, 상기 데이터 패킷이 미리 정해진 조건을 만족하는지 검사하고, 상기 조건을 만족할 경우, 현재 채널의 상태 정보를 포함하는 NACK 패킷을 구성하는 제어부와, 상기 NACK 패킷을 송신 장치로 전송하는 송신부를 포함하며; 상기 조건은 재전송할 데이터 패킷들의 수 및 상기 NACK 패킷의 재전송 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치는, 전송한 데이터 패킷의 NACK 패킷을 수신하여, 상기 NACK 패킷에 대해 현재 채널의 상태 정보의 포함여부를 검사하고, 상기 검사 결과, 상기 상태 정보가 포함되어 있을 경우, 상기 상태 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 재전송 파라미터 값을 갱신(update)하는 제어부와, 상기 상태 정보에 따라 변환된 상기 현재 채널의 MCS 레벨(Modulation Coding Scheme Level)을 사용하여 상기 데이터 패킷을 재전송하는 재전송부를 포함한다.

삭제

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷 수신 시 오류가 발생할 경우, 해당 채널에 대한 정보가 포함된 사운딩(sounding) PPDU를 포함하는 NACK 패킷 구성 방법과, 상기 NACK 패킷을 수신한 송신 단말의 패킷 재전송 장치 및 절차를 제 안한다.

일반적으로, 통신시스템에서 무선 접속점(Access Point, 이하, 'AP'라 칭한다)은 트레이닝(training) 패킷을 전송 요청하는 TRQ(Training Request) 제어 패킷을 무선 단말기로 전송하고, 상기 무선 단말기는 상기 TRQ의 응답으로 상기 AP로 사운딩 패킷을 전송한다.

이하, 본 발명은 IEEE 802.11n WLAN 시스템을 일 예로 설명하고, 하향 링크와 상향 링크의 채널 상태가 동일한 링크의 상호성(reciprocity)을 가정한다. 즉, 상기 AP는 채널의 상호성을 성립하기 위해서, 사전에 AP와 단말기 간에 RF(Radio Frequency)-조정(calibration)을 수행한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 블록 ACK의 프레임 포맷을 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 2옥텟(octets)인 상기 블록 ACK 프레임(300)은, 2옥텟(octets)인 프레임 제어 필드(302)와, 6옥텟(octets)인 기간(duration) 필드(304)와, 6옥텟(octets)인 수신 주소(receive address)필드(306)와, 2옥텟(octets)인 송신 주소(transmit address)필드(308)와, 2옥텟(octets)인 블록 ACK 제어 필드(310)와, 2옥텟(octets)인 블록 ACK 시작 시퀀스 제어(starting sequence control)필드(312)와, 128옥텟(octets)인 블록 ACK 비트맵(bitmap)필드(314)와, 4옥텟(octets)인 FCS(Frame control sequence) 필드(316)를 포함하여 구성된다.

상기 블록 ACK 비트맵 필드(314)는 정상적으로 수신한 MPDU의 시퀀스(sequence) 번호를 송신 단말기에게 알려줌으로써, 상기 송신 단말기가 ACK가 수 신되지 않은 MPDU들은 재전송할 수 있게 한다. 여기서, 나머지 필드들은 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 상세한 설명을 생략한다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 Agg-PPDU의 포맷을 보여주는 도면이다.

도 4a를 참조하면, 상기 Agg-PPDU는 프리엠블 필드(402)와, 사운딩 PSDU 필드(404)와, 블록 NACK 필드(406)로 구성된다.

상기 프리엠블 필드(402)는 데이터 송수신 시 동기를 맞추기 위해 사용되고, 상기 사운딩 PSDU필드(404)와 상기 블록 NACK 필드(406)는 PHY 헤더(header)를 포함한다. 수신 단말기가 발신 단말기의 데이터 패킷 수신 시 오류가 발생한 경우, 상기 사운딩 PSDU 필드(404)는 상기 데이터 패킷을 송수신하는 채널에 대한 정보가 포함된다. 상기 블록 NACK 필드(406)는 상기 수신 단말기가 상기 데이터 패킷 수신시 오류가 발생되었음을 알리는 내용을 포함한다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사운딩 PSDU(Physical layer Service Data Unit)의 상세구조를 보여주는 도면이다. 여기서, 상기 Agg-PPDU는 송신 안테나들 별로 각각 생성된다.

도 4a 내지 4b를 참조하면, 상기 사운딩 PSDU(404)는, 페이즈 로테이션(phase lotation)구조인 "L-STF(Legacy-Short Training Field)", "L-LTF(Legacy-Long Training Field)", " L-SIG(Legacy-SIGnal field)", "HT-SIG(High Throughput-SIGnal field)", "HT-STF(High Throughput-Short Training Field)"필드와, 롱 트레이닝 시퀀스들(long training sequences)인 HT-LTF(High Throughput-Long Training Field) #1~#N 필드들로 구성된다.

상기 "L-STF", "L-LTF" 및 "HT-STF" 필드는 프레임의 동기를 맞추기 위해서 사용된다. 상기 HT-SIG 필드는 하기 서브 필드들로 구성됩니다. "LENGTH(18bits)", "MCS(6bits)", "ADVANCED CODING(2bits)", "SOUNDING PACKET(1bit)", "NUMBER_TX_ANT(2bits)", "SHORT GI(1bit)", "AGGREGATION(1bit)", "SVD(1bit)", "CRC(8bits)" 및 "TAIL(6bits)"인 서브 필드(sub-field)들로 구성된다.

HT_SIG 필드는 현재의 PPDU가 결합( aggregation) 된 형태를 갖는지 또는 사운딩(SOUNDING) 정보를 포함하고 있는지에 관한 정보를 알려주기 때문에 구체적인 서브 필드를 나타낸 것이며, L-STF와 L-LTF 필드는 기존 802.11 의 트레이닝 시퀀스(training sequence) 필드에서 정의한 바를 따릅니다. 상기HT-STF와 HT-LTF는 사운딩 정보 교환을 위하여 사전에 정한 시퀀스를 따른다고 가정한다.

상기 L-SIG 필드의 "LENGTH"( SIG 필드 내의 LENGTH 서브 필드를 의미)는 "L-STF", "L-LTF" 및 "L-SIG" 필드를 제외한 "HT_SIG" 이후부터 남은 서브 필드들의 길이를 가리킨다. 상기 "SOUNDING-PACKET"은 Agg-PPDU가 사운딩 패킷을 포함하고 있음을 알리기 위해서 "TRUE"값으로 세팅하고, 상기 "NUMBER_TX_ANT"는 상기 "HT-LTF" 필드들의 개수를 의미한다. 상기 "HT-LTF" 필드들의 개수는 송신 단말기의 송신(Transmission, 이하, 'TX'라 칭한다) 안테나의 개수(N)와 일치한다. "L-SIG" 와 마찬가지로 "HT-SIG" 내의 "LENGTH"는 블록 ACK/NACK 프레임(406)의 길이를 알려준다.

상기한 바와 같은 블록 NACK가 포함된 Agg-PPDU를 수신한 단말기는 TX 안테나 개수와 동일한 상기 트레이닝 시퀀스들 즉, "HT-LTF"를 통해서, 각 TX 안테나에 대한 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 모든 부 채널에 대한 정보를 사운딩(sounding) 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신 단말기의 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 여기서는, 데이터 패킷을 수신한 상기 수신 단말기가 상기 데이터 패킷의 수신에 대한 ACK 혹은 NACK 패킷을 전송함으로써, 응답하는 경우이다.

500단계에서 상기 수신 단말기는 Agg-PPDU혹은 non-Agg-PPDU가 수신되었는지 판단한다. 상기 판단결과 Agg-PPDU 혹은 non-Agg-PPDU인 데이터 패킷이 수신되지 않았으면, 상기 수신 단말기는 데이터 패킷이 수신될 때까지 대기한다.

상기 판단 결과 Agg-PPDU혹은 non-Agg-PPDU인 데이터 패킷이 수신되었으면, 502단계에서 상기 데이터 패킷의 CRC를 체크한다. 즉, 수신한 Agg-PPDU혹은 non-Agg-PPDU의 "HT_SIG" 필드의 서브 필드인 "CRC"를 체크하여 상기 수신된 데이터 패킷의 오류가 발생 여부를 확인한다.

상기 CRC 체크 결과 오류가 발생하지 않았으면, 504단계에서 상기 수신 단말기는 블록 ACK가 포함된 ACK PPDU를 생성한 후 512단계로 진행한다.

상기 CRC 체크 결과 오류가 발생하였으면, 506단계에서 상기 수신 단말기는 상기 데이터 패킷이 미리 정해진 사운딩 PDU 결합 조건을 만족하는지 검사한다.

상기 사운딩 PDU 결합 조건은, 수신 오류가 발생하여 NACK PPDU를 생성시, 해당 채널의 정보를 포함하는 사운딩 PPDU를 NACK PPDU에 결합해야 하는지에 대한 여부를 결정하기 위해서 미리 정해지는 조건이다. 일예로, 상기 사운딩 PDU 결합조건은, 재전송해야 할 MPDU의 개수 혹은, NACK PPDU의 전송 횟수 등에 따라 선택 가능하다. 상기 재전송해야 할 MPDU의 개수 혹은, NACK PPDU의 전송 횟수는 실제 통 신 환경에 따라 충분히 가변적일 수 있다.

상기 검사 결과 상기 사운딩 PDU 결합 조건을 만족한 경우, 508단계에서 상기 수신 단말기는 사운딩 PPDU를 결합한 블록 NACK를 포함하는 NACK PPDU를 생성한 후, 512단계로 진행한다.

상기 검사 결과 상기 사운딩 PDU 결합 조건을 만족하지 않을 경우, 510단계에서 상기 수신 단말기는 사운딩 PDU를 결합하지 않은 채, 블록 NACK가 포함된 NACK PPDU를 생성한 후, 512단계로 진행한다.

512단계에서 상기 수신 단말기는 상기 생성된 ACK PPDU 혹은 NACK PPDU를 해당 채널을 통해서 송신 단말기로 전송한다.

상기한 바와 같은 도 5의 절차를 통해서, NACK PPDU를 수신한 송신 단말기는 도 6과 같은 재전송 절차를 수행한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 송신 단말기의 동작 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 600단계에서 상기 송신 단말기는 NACK PPDU를 수신하고, 602단계에서 상기 NACK PPDU에 사운딩 PPDU의 포함여부를 검사한다. 상기 검사 결과 사운딩 PPDU가 포함되어 있을 경우, 604단계에서 상기 송신 단말기는 상기 사운딩 PPDU로부터 수신 단말기와 설정된 채널의 채널 상태 정보(Channel State Information, 이하, 'CSI'라 칭한다)를 획득한다. 상기 송신 단말기는 상기 CSI를 이용하여 프리 디코딩(precoding) 혹은 스티어링(steering) 행렬의 파라미터 값을 갱신(update)하고 606단계로 진행한다. 상기 프리코딩 행렬의 파라미터 값은 SVD(Singular Value Decomposition) 이나 MMSE 프리필터(prefilter)를 적용하는 방 식 등과 같은 다양한 알고리즘을 적용된다. 이후, 상기 갱신한 프리코딩 행렬의 파라미터 값은, 재전송시 실제로 데이터 패킷을 송신할 안테나를 선택하거나, 송신 신호의 공간 쉐이핑(spatial shaping)을 이용하여 상기 데이터 패킷을 재전송한다.

606단계에서 상기 수신 단말기는 상기 CSI 정보를 이용하여 재전송시, 현재 채널의 MCS 레벨(level)의 변환여부를 판단한다. 상기 판단 결과 현재의 MCS 레벨을 변환해야 할 경우, 608단계에서 상기 단말기는 현재 채널 상태에 맞는 MCS 레벨을 설정한다. 즉, MAC 레이어의 재전송 버퍼를 이용하여 채널 코딩, 인터리버(interleaver) 및 스크램블러(scrambler) 모듈을 다시 통과한 후, 프리코딩(precoding) 행렬과의 연산을 통하여 송신 안테나의 선택 및 공간 쉐이핑(spatial shaping)을 거친다.

상기 판단 결과 현재 MCS 레벨을 변환할 필요가 없을 경우, 상기 수신 단말기는 612단계로 진행한다. 612단계에서 상기 수신 단말기는 재전송시 MCS 레벨을 변환하지 않을 경우, MAC 레이어(layer)의 재전송 버퍼(retransmission buffer) 대신 모뎀(PHY layer)의 재전송 버퍼에 대기 중인 MPDU들을 재전송한다. 즉, 기존 재전송에서 다시 수행해야 했었던 초기 전송시의 채널 인코더와 인터리버(interleaver) 및 스크램블러(scrambler) 등의 연산을 다시 거치지 않아도 된다.

상기 602단계에서 검사 결과 사운딩 PPDU가 포함되어 있지 않을 경우, 608단계에서 상기 수신 단말기는 기존 MCS 레벨을 그대로 설정하고 610단계로 진행한다.

610단계에서 상기 수신 단말기는 MAC 레이어 버퍼에 존재하는 MPDU들에게 변조 및 엔코딩(encoding)을 수행한 후, 614단계에서 상기 MPDU들이 결합된 해당 PPDU를 송신 단말기로 재전송한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기가 패킷 결합 기법을 이용하여 데이터 패킷을 전송하는 동작을 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 참조부호 700은 송신측 단말기의 데이터 패킷들이고, 참조부호 710은 수신측 단말기의 데이터 패킷들이다.

먼저, 상기 송신측 단말기는, 데이터 패킷 전송 시작을 알리는 RTS(702) 패킷을 상기 수신측 단말기로 전송한다(704). 상기 수신측 단말기는 상기 RTS(702)에 대한 응답으로 데이터 패킷 수신 시작을 의미하는 CTS(706) 패킷을 상기 발신 단말기로 전송하여, 상기 송신 단말기가 다른 단말기들과 경쟁하지 않고 데이터 패킷을 전송할 수 있도록 하는 'TXOP'구간을 설정한다.

이후, TXOP 구간에서, 상기 송신측 단말기는 복수개의 MPDU가 결합(aggregation)된 PPDU(이하, 'Agg PDU'라 칭한다)(708)를 수신측 단말기가 수신한다.(712) 이때, 채널 상태가 좋을 경우, 상기 수신측 단말기는 상기 Agg PDU를 정확히 수신하였음을 알리는 블록(Block) ACK 패킷(714)을 상기 발신측 단말기로 전송한다. 상기 블록 ACK 패킷(714)은 하나의 PPDU로 MPDU로 구성되는 'Non-agg PPDU'이다.

만약, 상기 발신측 단말기가 데이터 패킷 전송 시 오류가 발생한 경우(716), 상기 수신측 단말기는 상기 송신측 단말기로 사운딩 PPDU가 결합된 NACK 패킷(718)을 송신한다.

상기한 바와 같이, 수신측 단말기가 데이터 패킷 수신 시 오류가 발생한 경 우, 송신측 단말기에게 NACK 패킷에 사운딩 PPDU를 결합하여 전송함으로써, 해당 채널의 상태 정보를 알려준다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 무선 단말기가 다중 안테나와 폴백을 이용한 데이터 패킷의 재전송을 보여주는 도면이다. 여기서는, 송신측 단말기#1(800)과 수신측 단말기#2(810)로 구성된다.

도 8을 참조하면, 812단계에서 상기 단말기#1(800)은 4개의 MPDU로 구성된 Agg PPDU를 상기 단말기#2(810)와 미리 설정되어 있는 채널로 전송한다.

814단계에서 상기 단말기 #2(810)는 상기 Agg PPDU의 CRC를 검사해 본 결과, 상기 채널의 열화로 인해서 상기 Agg PPDU의 세 번째 MPDU의 수신 오류가 발생하였다. 816단계에서 상기 단말기#2(810)는 상기 세 번째 MPDU의 오류를 알리는 NACK 블록과, 현재 채널 상태 정보를 포함하는 사운딩 패킷을 결합시킨 NACK PPDU(816)를 생성하고, 818단계에서 상기 NACK PPDU를 상기 단말기#1(800)로 전송한다. 이때, 상기 단말기#2(810)는 미리 결정되어 있는 사운딩 패킷 정보를 이용하여 사운딩 패킷의 결합 여부를 결정한다. 이는 도 5의 506내지 508단계에 해당한다.

이후, 상기 단말기#1(800)은 상기 사운딩 패킷으로부터 현재 채널 상태 정보를 획득하고, 820단계에서 상기 단말기#1(800)은 상기 획득한 현재 채널 정보에 따라, 상기 수신 오류가 발생한 세번째 MPDU를 상기 단말기 #2(810)로 재전송한다. 이는, 도 6의 604단계 내지 612단계에 해당한다.

824단계에서, 상기 단말기 #2(810)는 상기 재전송된 세 번째 MPDU를 정확히 수신하여 ACK 블록이 포함된 PPDU를 생성하고, 826단계에서 상기 단말기#1(200)로 상기 PPDU를 전송한다.

결국, MAC의 재전송 버퍼에 오류가 발생한 데이터 패킷(822a)은 재전송을 통해서 정확한 데이터 패킷(822b)으로 수신되어 저장된다.

도 9 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신 단말기의 구조를 보여주는 도면이다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 상기 수신 단말기(900)는 MAC 레이어에 위치한 재전송 버퍼(902)와 채널 엔코더(904)와, 펑쳐부(Puncturer)(906)와, MIMO MUX(908)와, 주파수 인터리버(interleaver)들(910#1~#n)과, QAM 매퍼(mapper)들(912#1~#n)과, 프리코딩 매트릭스(914)부와, IFFT들(916#1~916#n)과, GI 삽입부들(918#1~#n)과, 윈도잉(windowing)부(920#1~#n)와, 안테나들(922#1~#n)로 구성된다. 여기서는, 상기 재전송 버퍼(902)와 프리코딩 매트릭스(914)부를 제외한 부분은 본 발명과 직접적인 연관이 없으므로 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 현재의 MCS 레벨을 변환해야 할 경우, 상기 도 9와 같이 상기 수신 단말기(900)는, 상기 MAC 레이어의 재전송 버퍼(902)의 데이터 패킷을 재전송하기 위해서, 상기 수신 단말기(900)는 초기 전송 시 통과하였던 상기 구성들을 모두 통과한 후, 상기 프리코딩 매트릭스(914)에서 채널 상태 정보를 이용한 프리코딩(precoding) 행렬을 갱신하고 현재의 MCS 레벨을 갱신하여 재전송한다.

반면, 재전송시 MCS 레벨을 변경하지 않을 경우, 초기 전송시 거친 절차인 구성들(920)을 거치지 않은채, 채널 상태 정보를 이용한 프리코딩(precoding) 행렬만 갱신하여 안테나의 선택 및 공간 쉐이핑(spatial shaping)을 거치도록 한 후, 기존 MCS 레벨은 그대로 설정하여 재전송한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 채널 환경의 변화가 크지 않은 노메딕(nomadic) 환경의 무선 통신 시스템에서, 채널의 열화로 인하여 발생한 패킷 전송의 실패 시, 수신 단말기가 채널 상태 정보를 포함하는 사운딩 PDU를 결합한 NACK 패킷을 전송함으로써, 이를 수신한 송신 단말기가 채널의 변화를 짧은 시간 내에 반영할 수 있게 되어 패킷 재전송시 성공 확률을 크게 높여 재전송 횟수를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 실제 전송 가능한 MCS 레벨 및 공간적 쉐이핑을 반영한 재전송 기법을 통하여 재전송시 전송 지연을 최적화하여 망의 전송 효율을 줄일 수 있으며, 재전송시 프로세싱 지연 및 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 다른 데이터 패킷과 결합될 데이터 패킷의 수신 시 오류가 발생한 경우, 상기 데이터 패킷이 미리 정해진 조건을 만족하는지 검사하는 과정과,

상기 조건을 만족할 경우, 현재 채널의 상태 정보를 포함하는 NACK 패킷을 구성하는 과정과,

상기 NACK 패킷을 송신 장치로 전송하는 과정을 포함하며;

상기 조건은 재전송할 데이터 패킷들의 수 및 상기 NACK 패킷의 재전송 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서,

상기 조건을 만족하지 않을 경우,

상기 상태 정보를 포함하지 않는 상기 NACK 패킷을 상기 송신 장치로 전송하는 과정을 더 포함하는 데이터 송신 방법.
제 1항에 있어서,

상기 상태 정보는,

송신 안테나들 별로 각각 생성되며,

페이즈 로테이션(phase rotation)구조인 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Training Field), L-SIG(Legacy-SIGnal field), HT-SIG(High Throughput-SIGnal field), HT-STF(High Throughput-Short Training Field)와, 롱 트레이닝 시퀀스(long training sequences)들인 HT-LTF(High Throughput-Long Training Field) #1~#N 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,

전송한 데이터 패킷의 NACK 패킷을 수신하여, 상기 NACK 패킷에 대해 현재 채널의 상태 정보의 포함여부를 검사하는 과정과,

상기 검사 결과, 상기 상태 정보가 포함되어 있을 경우, 상기 상태 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 재전송 파라미터 값을 갱신(update)하는 과정과,

상기 상태 정보에 따라 변환된 상기 현재 채널의 MCS 레벨(Modulation Coding Scheme Level)을 사용하여 상기 데이터 패킷을 재전송하는 과정을 포함하는 데이터 수신 방법.
제 4항에 있어서,

상기 갱신한 재전송 파라미터 값은,

상기 데이터 패킷의 재전송 시 사용할 안테나에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
통신 시스템에서 데이터를 송신하는 장치에 있어서,

수신부로부터 수신된 적어도 하나의 다른 데이터 패킷과 결합될 데이터 패킷에 오류가 발생한 경우, 상기 데이터 패킷이 미리 정해진 조건을 만족하는지 검사하고, 상기 조건을 만족할 경우, 현재 채널의 상태 정보를 포함하는 NACK 패킷을 구성하는 제어부와,

상기 NACK 패킷을 송신 장치로 전송하는 송신부를 포함하며;

상기 조건은 재전송할 데이터 패킷들의 수 및 상기 NACK 패킷의 재전송 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 결정됨을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 6항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 조건을 만족하지 않을 경우, 상기 송신부가 상기 상태 정보를 포함하지 않는 상기 NACK 패킷을 상기 송신 장치로 전송하도록 제어함을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
제 6항에 있어서,

상기 상태 정보는,

송신 안테나들 별로 각각 생성되며,

페이즈 로테이션(phase rotation)구조인 L-STF(Legacy-Short Training Field), L-LTF(Legacy-Long Training Field), L-SIG(Legacy-SIGnal field), HT-SIG(High Throughput-SIGnal field), HT-STF(High Throughput-Short Training Field)와, 롱 트레이닝 시퀀스(Long Training Sequences)들인 HT-LTF(High Throughput-Long Training Field) #1~#N 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치에 있어서,

전송한 데이터 패킷의 NACK 패킷을 수신하여, 상기 NACK 패킷에 대해 현재 채널의 상태 정보의 포함여부를 검사하고, 상기 검사 결과, 상기 상태 정보가 포함되어 있을 경우, 상기 상태 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 재전송 파라미터 값을 갱신(update)하는 제어부와,

상기 상태 정보에 따라 변환된 현재 채널의 MCS 레벨(Modulation Coding Scheme Level)을 사용하여 상기 데이터 패킷을 재전송하는 재전송부를 포함하는 데이터 수신 장치.
제 9항에 있어서,

상기 갱신한 재전송 파라미터 값은,

상기 데이터 패킷의 재전송 시 사용할 안테나에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
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