KR101345944B1

KR101345944B1 - 무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 장치 및방법

Info

Publication number: KR101345944B1
Application number: KR1020080019822A
Authority: KR
Inventors: 이도영; 김성훈; 김혜정
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2013-12-27
Also published as: CN101622812A; EP1965535A3; KR20080080962A; US7940771B2; US20080219204A1; WO2008108569A1; EP1965535A2; CN101622812B

Abstract

본 발명은 복합 자동 재전송(HARQ) 계층과 자동 재전송(ARQ) 계층을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 패킷 재전송을 요청하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명은 로컬 NACK(Local NACK)과, 패킷 손실(Packet Loss)을 최대한 신속하게 감지하기 위한 구별된 타이머의 구동과, HARQ 수신 실패 지시자를 사용하여 미수신 패킷에 따른 상태 보고 메시지의 전송을 제어한다.

따라서, 미수신 패킷을 빨리 복구하여 패킷 송수신에 따른 속도를 향상시키고, 상기 미수신 패킷에 따른 불필요한 상태 보고 메시지의 전송을 방지하여, 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용하는 장점을 가진다.

ARQ 패킷, HARQ 패킷, Local NACK, HARQ NACK/ACK, HARQ 수신 실패 지시자

Description

무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RETRANSMISSION REQUEST OF PACKET USING ARQ AND HARQ SCHEME IN RADIO COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서, 패킷 재전송을 요청하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)시스템은, 유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 한다)을 사용하는 제3세대 비동기 이동통신 시스템이다.

현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신시스템으로 LTE(Long Term Evolution) 시스템에 대한 논의를 하고 있다.

LTE 시스템은 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 100 Mbps 정도의 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. LTE 시스템의 사용화와 관련하여 여러 가지 방 안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 논의 중에 있다. 또한, LTE 시스템은, 고속 패킷의 전송 효율을 높이기 위한 방안으로, 복합 자동 재전송((Hybrid ARQ(Automatic Retransmission Request), 이하 'HARQ'라 한다)를 이용하며, HARQ만으로는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 ‘QoS’라 한다)의 요구(requirement)를 충족할 수 없으므로, 상위 계층에서 HARQ와 구별되는 자동 재전송(이하 ‘ARQ’라 한다)을 이용할 수도 있다.

하기에서는 HARQ와 ARQ에 대하여 개략적으로 설명한다.

HARQ란, 이전에 수신한 데이터를 폐기하지 않고, 재전송된 데이터와 소프트 컴바이닝함으로써, 수신 성공률을 높이는 기법이다. 좀 더 자세히 설명하면, HARQ 수신측은 수신한 패킷의 오류 존재 여부를 판단한 뒤, 상기 오류 존재 확인 결과에 따라 긍정적 인지(Acknowledged, 이하 'HARQ ACK'라 한다)신호, 또는 부정적 인지(Non-Acknowledged, 이하 'HARQ NACK'라 한다)신호를 송신측으로 전송한다. 따라서, 송신측은 상기 HARQ ACK/NACK 신호에 따라 미수신된 해당 HARQ 패킷을 재전송하거나, 또는 새로운 HARQ 패킷의 전송을 실행한다. 즉, HARQ의 특징은 재전송된 패킷과 이전에 수신한 패킷을 소프트 컴바이닝하여 오류 발생 확률을 줄이는 기법이다.

ARQ란, 수신한 패킷의 일련번호를 검사해서, 수신하지 못한 패킷에 대한 재전송을 요청하는 기법이다. 즉, ARQ는 이전에 수신한 패킷과 재전송된 패킷들을 소 프트 컴바이닝하지 않는다.

기존의 무선 통신 시스템에서 ARQ와 HARQ은, 모두가 오류 발생한 패킷을 복구하는 역할을 하기 때문에, 두 가지 기법을 함께 구동할 필요는 없다는 의견이 존재하였다. 그러나, HARQ 만으로는 충분히 낮은 패킷 에러 비율(packet error ratio)을 얻기 어렵기 때문에, 대부분의 패킷 서비스는 ARQ와 HARQ가 동시에 진행되어야 한다는 의견이 존재한다.

왜냐하면, HARQ 기법에서 HARQ ACK/NACK 신호는, 1비트 응답 신호로 정의되며, 이는 채널 코딩 등을 통해 낮은 에러율(error rate)을 만족시키기 힘들기 때문이다. 즉, HARQ NACK 신호가 무선 상황에서 HARQ ACK 신호로 잘못 인지(이하 'HARQ NACK/ACK' 에러라 한다)되는 경우, 해당 HARQ 패킷은 HARQ 레벨(계층간)에서 완전히 유실된다. HARQ ACK/NACK 신호의 신뢰도는, HARQ 레벨에서의 패킷 에러 비율(packet error ratio) 결정에 중요한 요소로 작용한다. 따라서, 무선 통신 시스템에서는, HARQ와 ARQ를 적용하여 미수신 패킷의 신속한 재전송을 지원하고자 한다.

도 1a와 도 1b는 무선 통신 시스템에서 무선 계층 구조와 해당 특정 계층의 패킷 구조를 도시한 도면이다.

도 1a를 참조하면, 무선 계층 구조(즉, 라디오 프로토콜 구조)는 상위 계층(110, 115)과, ARQ 계층(120, 125)과, MAC계층(130)과, 물리계층(140)으로 구성된다.

상위 계층(110, 115)은 서비스 별로 구성되는 프로토콜 스택을 의미하며, 예 를 들어 AMR 코덱/RTP /UDP /IP 또는 FTP /TCP /IP 계층이 상위 계층이 될 수 있다. ARQ 계층(120, 125)은 서비스 당 하나가 구성될 수 있으며, 요구 서비스 품질(required QoS)를 충족시킨다. MAC계층(130)은 다수의 ARQ 계층들(120, 125)과 연결되며, 다수의 ARQ 패킷들을 하나의 HARQ 패킷으로 다중화한다. 그리고 상기 다중화된 HARQ 패킷에 대하여 HARQ 동작을 수행한다. 물리 계층(140)은 HARQ 패킷을 무선 채널을 통해 송수신하는 동작을 수행한다.

도 1b를 참조하면, 우선, ARQ 패킷은 상위 계층에서 전달된 데이터를 ARQ를 수행할 수 있도록 일련번호를 할당한 재구성된 패킷을 의미한다. HARQ 패킷은 HARQ 동작을 통해 실제 무선 채널 상에서 송수신되는 단위의 패킷을 의미한다.

ARQ 패킷은, 일련번호(163, Sequence Number, 이하 'SN'라 한다), 사이즈 정보(164), 프레이밍 정보(165)로 구성된 ARQ 패킷 헤더(161)와, 상위 계층(110, 115)로부터 전달된 실제 데이터가 할당되는 페이로드(162)로 구성된다. 일 예로, 상위 계층(110, 115)에서 ARQ 계층(120, 125)으로 IP 패킷(150)이 전달되었다면, ARQ 계층(120, 125)은 무선 채널 상황이나 또는 스케줄링 상황을 고려하여 상기 상위 IP 패킷(150) 전부를 전송할 수도 있고, 또는 상기 IP 패킷(150)의 일부만을 전송할 수도 있다. 이는 서비스 품질을 고려하여 결정한다.

일련번호(163)는 ARQ 패킷(160)에 순차적으로 부여되는 일련번호이며, 사이즈 정보(164)는 ARQ 패킷(160)의 크기를 나타내는 정보이다. ARQ 계층(120, 125)은 상기 일련번호(163)를 이용해서 ARQ 패킷의 일련번호를 맞춰 저장하거나, 조립하여 ARQ 패킷을 구성한다. 프레이밍 정보(165)는, 수신측으로 하여금 프레이밍 동작에 따른 수신된 패킷을 재구성하여, 원래의 상위 계층 패킷(IP 패킷)으로 정상적으로 복원하도록 하기 위해 사용하는 정보이다. 여기서, 프레이밍은, 상기 상위 계층(110, 115)에서 전달된 IP 패킷(150)을 적절한 크기로 재구성하는 일련의 동작을 말한다.

한편, HARQ 패킷(170)은, 다중화 헤더(171)와 페이로드로 구성된다. 다중화 헤더(171)에는 ARQ 패킷(160)의 다중화 정보가 포함된다. 예를 들어, ARQ 계층들 중에서 해당 ARQ 계층의 식별자(120. 125)가 상기 다중화 정보가 될 수 있다. 또한, 페이로드는 다중화된 적어도 하나 이상의 ARQ 패킷들로 구성된다. 이러한 라디오 프로토콜 구조 및 특정 계층의 패킷의 구조는 송신측과, 수신측에 공통으로 적용됨이 자명하다.

도 2는 HARQ의 동작을 설명한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 2는 송신측과 수신측간의 HARQ를 수행하는 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 역방향 패킷 서비스를 지원하는 경우 단말이 송신측이고, 기지국이 수신측의 역할을 수행한다. 반면에, 순방향 패킷 서비스를 지원하는 경우 단말이 수신측이고, 기지국이 송신측의 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 다양한 종류의 서비스가 존재하고 제공받을 수 있는 무선 통신 환경을 고려하는 경우, 송신측은 다수의 상위 계층 블록(280)과, 다중화 블록(275)을 구비하고, 수신측은 다 수의 상위 계층 블록(205)과, 역다중화 블록(210)을 구비한다.

상기 상위 계층 블록(205, 280)은 예를 들어, 동일한 전송 품질(Quality of Service)을 요구하는 서비스들의 집합으로 간주할 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해, 하나의 상위 계층에서 발생한 플로우를 'QoS 플로우'라고 명명한다.

다중화 블록(275)은 여러 상위 계층(275)에서 발생한 데이터들에 다중화 정보를 삽입해서 HARQ 블록(272)으로 전달하는 역할을 한다. 반면에, 역다중화 블록(210)은 HARQ 블록(212)으로부터 전달받은 데이터의 다중화 정보를 이용해서 적절한 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 도 1a와 비교하면, 상기 다중화 블록(275) 역다중화 블록(210)은 ARQ 계층에 구비되는 장치임을 알 수 있다.

HARQ 블록(212, 272)은 HARQ 동작을 수행하는 장치로, 여러 개의 HARQ 프로세서(processor)들로 구성된다. 여기서, HARQ 프로세서란, HARQ 패킷의 송수신을 담당하는 기본 단위 장치이며, 송신측 HARQ 프로세서는 사용자 패킷의 전송 및 재전송을 담당하고, 수신측 HARQ 프로세서는 HARQ 패킷의 수신 및 응답 신호의 전송을 담당한다. 여기서, 응답 신호는 HARQ 긍정적 인지 신호(Acknowledgement : 이하 ‘HARQ ACK’라 한다)/ HARQ 부정적 인지 신호(Negative Acknowledgement : 이하 ‘HARQ NACK’라 한다)를 포함한다.

HARQ 블록(212, 272)은, 송신측과 수신측이 한 쌍의 형태(페어)로 존재하며, 하나의 HARQ 블록(212, 272)은 다수의 HARQ 프로세서들을 구비함으로써, 지속적인 패킷들의 송수신이 가능하다. HARQ 프로세서의 동작은, HARQ 패킷을 전송하고, 이에 대한 HARQ ACK/NACK 정보를 수신하고, 다시 재전송을 수행하는 동작들로 구성된다.

일 예로, HARQ 프로세서가 하나만 존재하는 경우는, 사용자 데이터를 전송하 고 그에 대한 HARQ ACK/NACK 정보를 수신할 때까지 다른 패킷을 전송할 수 없게 된다. 그러나, 여러 개의 HARQ 프로세서를 구비하는 경우는, 임의의 프로세서 하나가 HARQ ACK/NACK 수신을 위해 대기하는 동안, 다수의 HARQ 프로세서들을 구동함으로써, 지속적으로 사용자 데이터를 송수신할 수 있다.

HARQ 프로세서의 기본 동작은 다음과 같다.

먼저 송신측 HARQ 프로세서(HARQ P1(255), HARQ P2(260), HARQ P3(265), HARQ P4(270)) 중 임의의 하나)는 다중화 블록(275)에서 수신한 패킷을 채널 코딩해서 전송하고, 차 후의 재전송을 위해 채널 코딩된 패킷을 저장하고 있다. 그리고 전송된 패킷에 대한 ACK 정보를 수신측으로부터 수신하면, 저장되어 있는 패킷을 폐기(flush)하고, 반면에 상기 전송된 패킷에 대하여 NACK 정보를 수신하면 동일한 상기 패킷을 재전송한다.

반면에, 수신측 HARQ 프로세서(HARQ P1(215), HARQ P2(220), HARQ P3(225), HARQ P4(230) 중 임의의 하나)는 물리 채널을 통해 패킷을 수신하고, 수신한 패킷을 채널 디코딩하고, 상기 패킷의 오류 검출 여부를 확인한다. 상기 오류 검출은 순환 리던던시 체크(Cyclic Redundancy Check, 이하 'CRC'라 한다) 연산을 통해 확인 가능하다.

만약 오류가 존재함을 확인하면, 상기 패킷을 저장하고, 송신측에 HARQ NACK 신호를 전송한다. 차 후에 상기 패킷에 대한 재전송 패킷을 수신하면, 상기 저장해 두었던 패킷과 재전송된 패킷을 소프트 컴바이닝 한 뒤, 오류 존재를 다시 확인한다. 이때, 여전히 오류가 존재하는 것으로 확인되면, HARQ NACK 신호를 전송하고, 상기 HARQ 동작을 반복한다. 만약 오류가 해소됨을 확인되면, HARQ ACK 신호를 송신측에 전송하고, 사용자 데이터를 역다중화 블록(210)으로 전달한다.

상기와 같이 수신측은, 오류가 발생한 HARQ 패킷을 재전송 요청하고, 재전송된 데이터를 소프트 컴바이닝함으로써, HARQ 수신 성능 높일 수 있다. 그러나, HARQ 동작만으로 아주 낮은 블록 에러율(Block Error Rate, 이하 'BLER'라 한다)이 성취하는 것을 비 효율적이다. 그러한 이유는 하기와 같은 두 가지 경우로 정의할 수 있다.

1. HARQ ACK 또는 NACK 신호 자체에 오류가 발생하는 경우, HARQ 프로세서는 이를 감지하지 못한다.

2. HARQ 전송/재전송은 비교적 짧은 시간 내에 이뤄지므로, 시간 다이버시티 이득(time diversity gain)을 얻지 못한다.

일 예로, 수신측 수십 msec동안 딥 페이딩(deep fading)에 빠지는 경우, HARQ 재전송을 수행한다고 하더라도, 결과적인 측면에서 HARQ 패킷이 성공적으로 전송되었다고 판단하기는 어렵다. 따라서, 이러한 HARQ 동작의 한계를 보완하기 위해서 ARQ 동작이 필요하다.

도 3은 HARQ와 ARQ을 적용하여 패킷을 재전송하는 동작을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, ARQ 동작은 송신측 ARQ 계층(361, 362, 363)과 수신측 ARQ 계층(311, 312, 313)에 의해서 수행된다.

송신측 ARQ 계층(361, 362, 363)은 상위 계층에서 전달된 상위 계층 패킷을 전송한 뒤에도, 재전송할 경우를 대비해서 ARQ 패킷을 자신의 재전송 버퍼에 저장 해 둔다. 송신측 ARQ 계층 각각(361, 362, 363)은 전송 주기에 전송할 양 만큼의 ARQ 패킷을 구성한다. 이때 여러 개의 ARQ 패킷을 만들어서 전송할 양을 채울 수도 있고, 전송할 양 만큼의 1개의 ARQ 패킷을 만들 수도 있다. 이 때 만들고자 하는 ARQ 패킷의 크기가 상위 계층 패킷의 크기와 일치하지 않으면, 상위 계층 패킷을 분할해서 일부만 전달하거나, 다수의 상위 계층 패킷들을 전달할 수도 있다. 이때, 전송하고자 하는 패킷에 일련번호 정보, 사이즈 정보, 프레이밍 정보를 삽입해서 ARQ 패킷을 구성한다. 상기 ARQ 패킷은 하위 계층으로 전달하고 재전송을 위해 재전송 버퍼에 저장해 둔다. 여기서, 하위 계층은 MAC 계층인 HARQ 계층(370)과, 물리 계층으로 구성된다.

HARQ 계층(370)은 전달된 ARQ 패킷을 HARQ 패킷으로 다중화한 뒤, 물리 채널을 통해 수신측으로 전송한다(380).

수신측에서 물리계층은, 물리 채널을 통해 HARQ 패킷을 수신한다. MAC/HARQ계층(320)은 상기 수신된 HARQ 패킷을 역다중화하여 ARQ 패킷으로 복원한 뒤, 수신측 ARQ 계층(311, 312, 313)으로 전달한다. 수신측 ARQ 계층((311, 312, 313)은 조립 블록, 수신 버퍼, 재전송 관리 블록 등으로 구성된다. 수신 버퍼는 HARQ계층(320)으로부터 수신한 ARQ 패킷을 일련번호에 맞춰 저장하고, 조립이 가능한 ARQ 패킷들을 조립 블록으로 전달한다.

ARQ 재전송 관리 블록은 수신 버퍼에 저장된 ARQ 패킷들의 일련번호를 검사해서, 수신한 ARQ 패킷들에 대한 ARQ ACK 신호와, 수신하지 못한 ARQ 패킷들에 대한 ARQ NACK 신호를 송신측 ARQ 계층(361, 362, 363)들로 전송하는 동작을 수행한 다(341, 342, 343). 상기 ARQ 조립 블록은 수신 버퍼에서 전달된 ARQ 패킷들의 프레이밍 헤더 등을 참조해서, 상기 ARQ 패킷들을 원래의 상위 계층 패킷으로 재구성하여 상위 계층으로 전달한다.

송신측 ARQ 계층(361, 362, 363)은 상기 수신측 ARQ 계층(311, 312, 313)으로부터 이전에 전송한 ARQ 패킷에 대한 ACK 신호를 수신하면, 상기 ARQ 재전송 버퍼에서 해당 ARQ 패킷을 폐기하고, 반면에, NACK 신호를 수신하면 해당 ARQ 패킷의 재전송을 스케줄링 한다.

상기 전술한 바와 같이, ARQ 계층은 ARQ 패킷 단위로 재전송을 수행한다. 송신측 ARQ 계층 각각(361, 362, 363)은 ARQ 패킷에 일련번호를 부착해서 전송하고, 수신측 ARQ 계층(311, 312, 313)은 수신한 ARQ 패킷들의 일련번호를 검사해서, 수신하지 못한 ARQ 패킷이 존재하는지 검사한다. 예를 들어 일련번호 X인 ARQ 패킷과 일련번호 X+2인 ARQ 패킷을 수신하였지만, 일련번호 X+1인 ARQ 패킷을 수신하지 못했다면, 수신측 ARQ 계층은 송신측 ARQ 계층로 일련번호 X+1인 ARQ 패킷의 재전송을 요청한다. 즉, 일련번호 X+1인 ARQ 패킷에 대응하여 송신측 ARQ 계층으로 NACK 신호를 전송하여, 상기 X+1인 ARQ 패킷의 재전송을 요청한다.

한편, 상기 ARQ 동작과 독립적으로 동작하는 HARQ 동작은 다음과 같다.

송신측 HARQ 계층(370)은 다수의 ARQ 패킷을 다중한 HARQ 패킷을 전송한 뒤, 수신측 HARQ 계층(320)으로부터 HARQ NACK을 수신하면 HARQ 패킷을 재전송한다. 즉, 송신측 HARQ 계층(370)은 HARQ ACK을 받지 못하면, 최대 재전송 회수만큼 재전송 동작을 반복한다. 만약 최대 재전송 회수만큼 반복한 후에도 HARQ ACK을 받지 못한 경우, HARQ는 해당 HARQ 패킷 전송을 포기하게 된다. 이는 곧, 다중화된 ARQ 패킷의 전송 실패(failure)를 의미하게 된다.

따라서, 상기 언급한 바와 같이 HARQ 재전송 회수 제한에 따른 전송 실패(Maximum Retransmission Limit)가 발생한 경우, 패킷 전송에 따른 빠른 재전송이 어렵다.

상기 전술한 바와 같이, 종래 무선 통신 시스템에서 HARQ 동작과 ARQ 동작은 각각 독립적으로 동작하였다. 따라서, 송신측 HARQ 계층과 수신측 HARQ 계층간의 송수신되는 HARQ ACK/ NACK 신호뿐만 아니라, 송신측 ARQ 계층과 수신측 ARQ 계층간의 ARQ ACK/NACK 신호를 해당 처리 프로세서별로 전송하게 되는 문제점이 있었다. 이에 한정되어 있는 무선 자원은 페어 형태의 계층간의 송수신되는 신호들에 의해 효율적으로 사용할 수 없는 문제점을 가지게 된다. 또한, HARQ과 ARQ가 개별적으로 동작함에 따라, 신뢰성 있는 패킷 재전송이 이루어지지 못하는 문제점을 가지게 된다.

따라서, 고속 패킷 서비스를 지원하기 위한 무선 통신 시스템에서는, 송신측과 수신측간의 보다 신속하고 신뢰성이 보장되는 미수신 패킷의 검출 및 재전송이 방안이 필요한 상태이며, 한정되어 있는 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 패킷 재전송 방안이 요구되는 실정이다.

따라서, 상기와 같이 동작하는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, 창안된 본 발명은 무선 통신 시스템에서, 패킷 재전송을 요청하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서, 미수신된 패킷의 손실을 검출하고 복구하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 고속 패킷 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서, 자동 재전송(ARQ)계층간에, 미수신 패킷에 대한 상태 보고 메시지의 송/수신을 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 고속 패킷 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서, 자동 재전송(ARQ) 계층간에서, 최소의 상태 보고 메시지를 송/수신하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 고속 패킷 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서, 자동 재전송(ARQ) 계층간에서, 신속한 상태 보고 메시지를 송/수신하는 장치 및 방법을 제공한다.

이러한 본 발명은, 무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 방법에 있어서, 수신측 ARQ 계층이 수신된 패킷들의 일련번호를 확인하여 미수신 패킷이 존재하는지 검출하고, 상기 미수신 패킷과 관련하여 타이머1을 구동하는 과정과, 수 신측 HARQ 계층으로부터 상기 미수신 패킷에 대응하는 HARQ 수신 실패 지시자를 전달받아 상기 타이머1의 구동을 정지하는 과정과, 상기 수신측 ARQ 계층이 상기 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지의 생성을 중지하고, 상기 미수신 패킷에 대응하는 HARQ 수신 실패 지시자에 따라 송신측 ARQ 계층으로부터 재전송되는 ARQ 패킷을 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 방법에 있어서, 수신측 HARQ 계층이 미수신 패킷에 대응하여 HARQ 수신 실패를 검출한 후, 상기 수신 실패에 따른 지시자를 수신측 ARQ 계층으로 전달하는 과정과, 상기 수신측 ARQ 계층이 상기 미수신 패킷과 관련하여 타이머2를 구동하는 과정과, 상기 수신측 ARQ 계층이 상기 수신측 HARQ 계층으로부터 부정적 응답 신호의 무선 오류 발생을 나타내는 지사자에 대응하여 상기 패킷이 미수신 패킷이 됨을 나타내는 수신 실패 지시자를 전달받아 상기 타이머2의 구동을 정지하는 과정과, 상기 수신측 ARQ 계층이 상기 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지를 생성하여 상기 송신측 ARQ 계층으로 전송하는 과정과, 상기 송신측 ARQ 계층으로부터 재전송되는 ARQ 패킷을 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은, 수신측 ARQ 계층이 무선 자원을 통해 송신측 ARQ 계층으로 미수신 패킷의 재전송을 요청하는 경우, HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자를 전달 받고, 상기 수신 실패 지시자의 종류를 확인하여 ARQ 계층간에 상태 보고 메시지를 전송을 제어한다. 따라서, 본 발명은 HARQ 동작과 ARQ 동작의 재전송 상태를 상호 간에 고려하여 ARQ 패킷의 중복 재전송을 최소화하고, 한정되어 있는 무선자원의 무분별한 사용을 제어한다.

결과적으로, 고속 패킷 서비스의 전송 지연 및 재전송 요청에 따른 전송 지연을 방지하며, 신속한 재전송을 통하여 고속 패킷 서비스의 속도를 향상시킨다.

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서, 패킷 재전송을 요청하는 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 고속 패킷 서비스를 지원하는 시스템에서, 미수신 패킷 전송을 위한 재전송을 보다 효율적으로 수행하기 위한 방안을 제안하는 것으로, ARQ 계층간에는 최소한의 ARQ ACK/NACK 신호를 송/수신하며, HARQ 계층간에는 패킷 재전송에 따른 HARQ ACK/NACK 신호를 송/수신하며, HARQ 계층과 ARQ 계층간에는 Local NACK을 사용함을 특징으로 한다. 여기서, 로컬 NACK(이하 'Local NACK'이라 한다)은, HARQ 계층에서 ARQ 계층으로 임의의 패킷에 대한 전송 실패를 나타내는 정보를 전송하는 동작을 의미한다.

도 4는 Local NACK을 적용하여 패킷을 재전송하는 동작을 도시한 도면이다. 특히, 도 4는 도 3에서 지적된 문제점을 해결하기 위한 HARQ 계층과 ARQ 계층의 동작을 설명한다.

도 4를 참조하면, 송신측 HARQ 계층(470)은, 패킷 전송 실패 유무에 대한 정보를 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)으로 알려 주는 방법을 사용한다. 다시 설명하면, 송신측 HARQ 계층(470)은 Local NACK을 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)으로 전송하여, 최종적으로 상기 임의의 패킷에 대한 재전송 유무를 결정하도록 한다. 상기 Local NACK을 수신한 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)은 해당 ARQ 패킷을 재전송하기 위해 준비한다.

한편, 수신측 HARQ 계층(420)은 이전에 전송된 패킷에 대하여 HARQ 동작을 수행하고, 패킷을 정상적으로 수신하지 못하였으면, 송신측 HARQ 계층(470)으로 HARQ NACK 신호를 전송한다. 즉, 송신측 HARQ 계층(470)으로 하여금 HARQ 재전송을 수행하도록 한다.

특히, 수신측 HARQ 계층(420)의 수신 실패 검출부(422)는, 수신된 HARQ 패킷의 오류 검출을 수행함에 있어서, 첫 번째로 최대 재전송 회수 이후에도 해당 HARQ 패킷이 수신되지 않은 경우와, 두 번째로 HARQ 재전송 패킷이 아예 수신되지 않은 경우(최대 재전송 회수 이전에 재송신 HARQ 패킷이 아닌 초기 전송 HARQ 패킷이 수신되지 않은 경우)를 구별하여 검출한다.

수신 실패 검출부(422)는, 수신측 ARQ 계층(411, 412, 413)에 검출된 두 가지 경우를 구분한 HARQ 수신 실패 지시자(491)를 전송한다. 다시 설명하면, 수신 실패 검출부(422)의 동작에 따라 각각의 수신측 ARQ 계층의 특정 패킷을 처리하는 해당 프로세서(411, 412, 413)는 대응하는 송신측 ARQ 프로세서(461, 462, 463)로 ARQ NACK 신호를 전송한다.

또한, 수신 실패 검출부(422)의 동작에 따라 수신측은 물리 채널을 통해 재전송 HARQ 패킷이 곧 수신될 것을 대기한다. 따라서, HARQ 동작에 따라, 수신측이, 이전에 미수신된 패킷에 대하여 HARQ NACK 신호를 전송하였음에도 불구하고, 재전송 HARQ 패킷이 아니라 초기 전송 HARQ 패킷을 수신되면, 수신 실패가 검출되어 진 다.

즉, 수신 실패는, 상기 HARQ 최대 재전송 회수만큼의 NACK 전송 후에도 수신 실패가 검출된 경우와, 또는 그렇지 않은 무선 채널상에서 NACK 신호가 ACK 신호로 오인되어 전송되는 NACK/ACK 에러가 발생한 경우로 판단 할 수 있다. 따라서, 수신측(405)에서는 HARQ 계층(420)을 구비하여 재전송 회수내에서 송신측 HARQ 계층으로부터 전송된 패킷에 대한 ACK 및 NACK 신호를 전송한다.

또한, 전송 패킷에 대한 전송 손실을 방지하기 위하여, 수신측 ARQ 계층(411,412,413)은 ARQ 계층으로 하여금 전송 패킷에 대한 상태 보고(status report) 메시지를 구성하여 매 전송 패킷에 대한 ACK/NACK 신호를 전송한다. 결과적으로 수신측 ARQ 계층(411,412,413)에서는 ARQ NACK 신호를 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)에게 전송하여 해당 패킷의 재전송을 요청하게 된다. 이 과정에서 사실 수신측 ARQ 계층(411,412,413)은 미수신 ARQ 패킷이 발생한 원인을 알지 못한 상태이다.

한편, 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)은 송신측 HARQ 계층(470)로부터 전달되는 Local NACK을 통해 미수신 ARQ 패킷에 대한 재전송을 준비중이다. 따라서, 수신측 ARQ 계층(411,412,413)은 미수신 ARQ 패킷을 검출하였다 하더라도, ARQ NACK 신호를 전송할 필요가 없다. 이는 Local NACK으로 인해 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)가 해당 ARQ 패킷을 재전송하기 때문이다.

그러나, 현재의 무선 통신 시스템은 이러한 불필요한 ARQ NACK 전송을 피할 수 있는 방법을 제시하고 있지 못하고 있다. 이러한 불필요한 ARQ NACK 신호 전송 은 그 자체로 무선 자원 낭비가 될 수 있다. 더욱이 심각한 것은 불필요한 ARQ NACK 신호를 수신한 송신측 ARQ 계층(461, 462, 463)은 불필요한 ARQ 패킷을 재전송을 하게 된다. 이는 무선 자원을 낭비하는 것이다.

즉, 상기 언급한 바와 같이, 송신측(455)은 Local NACK 동작으로 감지되지 않는 패킷 전송 실패가 발생하여 수신측 ARQ 계층(411,412,413)에서 즉시 ARQ NACK 신호를 전송해야 하는 상황이라 할지라도 미수신 ARQ 패킷이 발생이 생긴 원인을 알지 못하게 때문에, 수신측 ARQ 계층(411,412,413)에서 적절한 시점에서 빠른 ARQ NACK을 전송할 수 없는 문제점을 가진다.

이에, 미수신 패킷을 빠르게 복구하지 못하게 되고, 그로 인해 패킷 송수신 속도가 저하되는 문제점이 존재하게 된다. 이는 결과적으로 고속 패킷 전송을 지원하는 LTE 시스템에서 효율적인 패킷 재전송을 지원할 수 없음을 의미한다.

따라서, 본 발명은 이러한 Local NACK 동작을 보다 명확하게 규정하여 수신측과 송신측의 ARQ 동작 및 HARQ 동작을 제어하는 방안을 제안하고자 한다.

본 발명은 HARQ 계층에서 Local NACK으로 극복되지 않는 패킷 손실 검출하되, 불필요한 전송 손실 패킷에 대한 재전송 요청을 수행하지 않도록 제어함으로써, 한정되어 있는 무선 자원의 낭비없이, 신속하게 패킷을 재전송하는 방안을 제공한다. 다시 설명하여, Local NACK이 발생하면, 송신측 HARQ 계층은 HARQ 수신 실패를 검출한다. 즉, HARQ 수신 실패가 검출되지 않았음에도 불구하고 수신측 ARQ에서 ARQ 미수신 패킷 검출이 발생한다면, Local NACK 감지하지 못한 패킷 손실이 발 생함을 의미할 수 있다. 따라서 본 발명은 수신측에서는 ARQ 미수신 패킷 검출 여부와 HARQ 수신 실패가 검출 여부를 검사해서, 패킷 손실이 발생했는지를 판단하여, 보다 효율적으로 패킷 손실을 복구하는 방안을 제안한다.

이러한 본 발명은 수신측에서 미수신 패킷 검출 시점으로부터 소정의 시간 이전과 소정의 시간 이후에 HARQ 수신 실패 검출이 발생하였는지를 검사한다. 이때, 소정의 시간 이후에 HARQ 수신 실패를 검출함에 따라 타이머1를 설정하며, 소정의 시간 이전에 대한 HARQ 수신 실패를 검출하기 위하여 타이머2를 설정함을 포함한다.

또한, 만약 비록 ARQ 미수신 패킷이 발생하였다 하더라도, Local NACK에 의한 미수신 ARQ 패킷에 대한 복구 과정이 진행될 것이라 판단되는 ARQ 미수신 패킷에 대해서는, ARQ NACK 신호 즉, 상태 보고 메시지를 전송하지 않도록 제어한다. 또한, Local NACK 감지하지 못한 패킷 손실이 발생한 것으로 판단되는 경우는, 신속하게 ARQ 계층이 상태 보고를 하도록 제어한다. 또한, 상기 설정된 타이머동안 ARQ 패킷 손실이 발생하지 않으면, Local NACK이 감지하지 못한 패킷 손실이므로, ARQ NACK 신호를 전송하도록 제어함을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 패킷 재전송을 요청하는 동작을 설명한 도면이다. 특히, 도 5는 미 수신된 패킷의 손실을 검출하고 복구하는 송신측 및 수신측의 HARQ 동작 및 ARQ 동작을 설명한 도면이다. 또한, 도 5는 Local NACK이 발생하는 경우, 본 발명에 따른 HARQ 동작과 ARQ 동작을 보다 명확하게 설명하고자 한다..

도 5를 참조하면, 송신측은 ARQ 계층(500)과, HARQ 계층(510)을 구비하며, 상기 송신측에 대응하여 수신측은 HARQ 계층(560)과, ARQ 계층(570)을 구비한다. 여기서, 각각의 HARQ 계층은 서비스에 따라 적어도 하나 이상의 HARQ 프로세서들을 구비한다. 즉, 다수의 HARQ 프로세서들을 구비하여 동시에 또는 순차적으로 패킷들을 전송하여 패킷 전송의 효율성을 지원한다.

502 단계에서 송신측 ARQ 계층(500)은 상위 계층으로부터 전달받은 IP패킷들을, ARQ 패킷(패킷 데이터 유닛)으로 구성한다. 송신측 ARQ 계층(500)은 전달받은 IP 패킷들을 적절한 크기, ARQ 패킷 사이즈에 맞게 분할 및 조립하는 프레이밍 동작을 수행한다. 프레이밍된 ARQ 패킷 각각은 일련번호가 부가된 후, 하위 계층인 HARQ 계층(510)으로 전달된다.

송신측 HARQ 계층(510)은 전달받은 적어도 하나 이상의 ARQ 패킷들을 다중화하여 하나의 전송 블록 단위인 HARQ 패킷으로 구성한다. 본 발명에서는 설명의 용이를 위하여 일 예로, 하나의 ARQ 패킷이 하나의 HARQ 패킷으로 구성되는 경우를 일 예로 설명한다. 본 발명은 상기 HARQ 계층에서 전송 블록 단위로 패킷을 구성하는 발명과는 직접적인 관계가 없음에 따라 구체적인 설명은 이하 생략한다.

즉, 502 단계에서 송신측 ARQ 계층(500)은 일련번호 n을 가지는 ARQ 패킷을 송신측 HARQ 계층(510)으로 전달한다.

송신측 HARQ 계층(510)은, 정해진 순서에 따라 또는 순차적으로 전달된 ARQ 패킷들을 다수의 HARQ 프로세서들 각각에 할당한다. 각각의 HARQ 프로세서는 정해 져 있는 최대 재전송 회수 내에서, 수신측의 응답 신호를 고려하여 할당된 각각의 HARQ 패킷을 재전송한다. 일 예로, HARQ 계층(510)은, ARQ 패킷[n]을 포함하는 HARQ 패킷을 HARQ 프로세서1로 할당하고 있다. 송신측 HARQ 계층(510)의 HARQ 프로세서1은, 522 단계에서 HARQ 패킷[n]을 수신측 HARQ 프로세서1에 전송한다. 이때, 상기 HARQ 패킷[n]은 초기 전송 HARQ 패킷이다.

504 단계에서 송신측 ARQ 계층(500)은 일련번호 n+1을 가지는 ARQ 패킷을 송신측 HARQ 계층(510)으로 전달한다. 524 단계에서 송신측 HARQ 계층(510)은 일련번호 ARQ 패킷[n+1]을 HARQ 프로세서2에 할당하고, 송신측 HARQ 계층(503)의 HARQ 프로세서2는 수신측 HARQ 프로세서 2(513)에게 HARQ 패킷[n+1]을 전송한다. 이때, 상기 HARQ 패킷[n+1]은 초기 전송 HARQ 패킷이다.

여기서, 수신측 HARQ 계층(560)내의 각각의 HARQ 프로세서, 즉, HARQ 프로세서1과 HARQ 프로세서2는, 수신한 HARQ 패킷[n]과 HARQ 패킷[n+1]를 각각 채널 디코딩한 후, 오류 검출 여부를 확인한다. 이때, 오류가 없음을 확인하면 ACK 신호를, 오류가 존재함을 확인하면 NACK 신호를, 송신측 HARQ 계층(510)내의 해당 HARQ 프로세서로 전송한다. 일 예로, 532 단계에서 수신측 HARQ 프로세서1은 송신측 HARQ 프로세서1에 NACK 신호를, 534 단계에서 수신측 HARQ 프로세서2는 송신측 HARQ 프로세서2에 ACK 신호를 전송한다.

한편, 540 단계에서 수신측 HARQ 계층(560)은 정상적으로 수신한 HARQ 패킷[n+1]을 역다중하여 수신측 ARQ 계층(570)으로 전달한다.

550단계에서 수신측 ARQ 계층(570)은 일련번호 n을 가지는 ARQ 패킷이 수신 되지 않았음에도 불구하고, 일련번호 n+1을 가지는 ARQ 패킷이 먼저 수신됨을 확인한다. 그리고, 미수신 ARQ 패킷이 발생함을 확인하고, 미수신된 ARQ 패킷과 관련하여 정해진 시간 동안 타이머1(Timer1)을 구동한다.

한편, NACK 신호를 수신한 송신측 HARQ 계층(510)의 프로세서1은 522-2단계에서, HARQ 패킷[n]을 수신측 HARQ 프로세서1에 전송한다. 이때, 상기 HARQ 패킷[n]은 재전송 HARQ 패킷이다.

재전송된 HARQ 패킷[n]를 수신한 수신측 HARQ 계층(560)의 프로세서1은, 오류 검출 여부를 확인하고, 532-2단계에서 송신측 HARQ 계층(510)의 프로세서1에 NACK 신호를 전송한다. 상기 HARQ 재전송은 최대 재전송 회수내에서 오류 검출이 없을 때까지 반복된다.

상기 정해진 최대 재전송 회수내에서 HARQ 패킷[n]을 반복 전송을 수행함에도 불구하고 재전송이 실패함을 확인한, 송신측 HARQ 계층(510)은, Local NACK을 통해 송신측 ARQ 계층(500)으로 상기 HARQ 패킷[n]이 전송이 실패함을 통보한다. Local NACK을 수신한 송신측 ARQ 계층(500)은 일련번호 n을 가지는 ARQ 패킷의 재전송을 스케줄링 준비한다.

반면에, 506 단계는 일련번호 n 및 일련번호 n+1에 순차적으로 전달되는 n+2에 대한 패킷 전송을 나타낸 것이다. 이에 송신측 ARQ 계층(500)은 일련번호 n+2을 가지는 ARQ 패킷을 송신측 HARQ 계층(510)으로 전달한다. 526 단계에서 송신측 HARQ 계층(510)은 ARQ 패킷[n+2]을 HARQ 프로세서1에 할당하고, 송신측 HARQ 계층(503)의 HARQ 프로세서1는 수신측 HARQ 계층(560)에 HARQ 패킷[n+2]을 전송한다. 이때, 상기 HARQ 패킷[n+2]는 초기 전송 HARQ 패킷이다.

HARQ 패킷[n+2]을 수신한 수신측 HARQ 계층(560)은, 536 단계에서 HARQ 패킷[n]에 대한 HARQ NACK 신호를 전송했음에도 불구하고, 새로운 일련번호를 가지는 ARQ 패킷으로 구성된 HARQ 패킷[n+2]이 수신됨에 따라 HARQ 계층에서의 수신 실패를 검출하게 된다.

542 단계에서 상기 수신측 HARQ 계층(560)은 HARQ 재전송 회수 동안에도 HARQ 패킷[n]의 수신이 실패하였음을 인지하고, 이에 대해 수신 실패 지시자를 설정하여 수신측 ARQ 계층(570)으로 전달한다. 상기 수신 실패 지시자를 전달 받은 수신측 ARQ 계층(570)은 550 단계에서 구동중이던 타이머1을 정지시킨다. 그리고, ARQ 계층에서 앞서 검출한 미수신 ARQ 패킷[n]에 대한 상태 보고(status report) 메시지의 생성이 불필요하다고 판단한다. 다시 설명하면, 512 단계에서 Local NACK을 수신한 송신측 ARQ 계층(500)은, ARQ 패킷[n]에 대하여 재전송 준비를 하고 있는 상태이다. 따라서, 수신측의 ARQ 계층(570)은 ARQ 패킷 [n]에 대한 상태 보고 메시지 즉, NACK 메시지를 전송하지 않기로 결정하고, 추후 전송될 ARQ 패킷[n]의 수신을 대기한다.

한편, 554 단계에서 타이머1이 만료될 때까지, 수신 실패 지시자를 수신하지 못한 수신측 ARQ 계층(570)은, 미수신 패킷인 ARQ 패킷[n]에 대응하여 상태 보고 메시지를 생성하여 전송한다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 수신측 ARQ 계층(570)은 미수신 패킷 검출 및 HARQ 계층으로부터 Local NACK을 전달 받아, 수신측 ARQ 계층(570)간에 미수 신된 패킷마다 빈번하게 송수신되는 상태 보고(status report) 메시지의 전송을 제어한다. 이러한 상태 보고 메시지의 전송 제어는,한정되어 있는 무선 자원을 다른 메시지 전송을 위해 사용할 수 있는 기회로 사용할 수 있다. 즉, 무선 통신 시스템에서 한정되어 있는 무선 자원의 효율적 사용할 수 있는 상황을 제공한다. 또한, ARQ 계층에서 상태 보고 메시지의 생성 및 전송에 따른 절차를 최소화 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따라 패킷 재전송을 요청하는 동작을 설명한 도면이다.

도 6을 참조하면, 송신측은 ARQ 계층(600)과, HARQ 계층(610)을 구비하며, 쌍의 형태를 이루고자 수신측도 HARQ 계층(660)과, ARQ 계층(670)을 구비한다. 여기서, 각각의 HARQ 계층은 다수의 HARQ 프로세서들을 구비하여 패킷 전송의 효율성을 증가시킨다.

602 단계에서 송신측 ARQ 계층(600)은 상위 계층으로부터 전달 받은 IP 패킷들을, ARQ 패킷(패킷 데이터 유닛)으로 구성한다. 송신측 ARQ 계층(600)은 전달 받은 IP 패킷들에 대하여 프레이밍 을 수행한 후, ARQ 패킷 각각에 일련번호를 부가한다. 그리고, 상기 일련번호가 부가된 ARQ 패킷을 순차적으로 하위 계층인 HARQ 계층(610)로 전달한다. 특히, 602 단계는 송신측 ARQ 계층(600)이 일련번호 n의 ARQ 패킷을 송신측 HARQ 계층(610)으로 전달하고 있다. 604 단계는 송신측 ARQ 계층(600)이 일련번호 n+1의 ARQ 패킷을 송신측 HARQ 계층(610)으로 전달하고 있다.

송신측 HARQ 계층(610)은 전달받은 ARQ 패킷을 처리하기 위하여 HARQ 프로세서을 할당한다. 일 예로, ARQ 패킷[n]을 위하여 HARQ 프로세서1이 할당되고, ARQ 패킷[n+1]을 위하여 HARQ 프로세서2가 할당됨을 가정한다.

이에 HARQ 프로세서1은 HARQ 패킷[n]을 구성하고, HARQ 프로세서2는 HARQ 패킷[n+1]을 구성하여 수신측 HARQ 계층(660)으로 순차적으로 전송한다. 특히, 622 단계는 송신측 HARQ 계층(610)의 HARQ 프로세서1가 HARQ 패킷[n]을 수신측 HARQ 계층(660)의 프로세서1에 전송하는 것을, 624 단계는 송신측 HARQ 계층(610)의 HARQ 프로세서2가 HARQ 패킷[n+1]을 수신측 HARQ 계층(660)의 프로세서2에 전송하고 있다. 이때, 상기 HARQ 패킷[n] 및 HARQ 패킷[n+1]은 초기 전송 HARQ 패킷이다. 여기서, 상기 HARQ 프로세서 1 및 2는 정해진 최대 재전송 회수 내에서, 수신측 HARQ 계층(660)으로부터 전송되는 응답 신호에 따라 동일한 일련번호의 ARQ 패킷으로 구성된 HARQ 패킷을 재전송한다.

이때, 632 단계에서 송신측 HARQ 계층(610)은 수신측 HARQ 계층(660)으로부터 NACK/ACK 에러가 발생한 응답 신호를 수신한다. 일 예로, 수신측 HARQ 프로세서 계층(660)은 HARQ 패킷[n]의 전송 실패를 감지하여 NACK 신호를 전송하였으나, 무선 환경 상태가 고르지 않아 실제 송신측 HARQ 계층(610)은 변질된 ACK 신호로 수신한 것이다.

이 경우, 수신측 HARQ 계층(660)은 HARQ NACK 신호 전송에 따른 HARQ 패킷[n]의 수신을 대기하고 있는 상태이고, 반면, 송신측 HARQ 계층(610)은 무선 환경 상태에 따라 ACK 신호를 수신한 상태로, HARQ 패킷[n]이 올바르게 전송되었다고 판단함에 따라 HARQ 패킷[n+2]의 전송을 결정한다.

또한, 634 단계에서 송신측 HARQ 계층(610)은 수신측 HARQ 계층(660)으로부 터 정상적으로 HARQ NACK 신호를 수신한다. 일 예로, 수신측 HARQ 계층(660)이 HARQ 패킷[n+1]에 대하여 HARQ NACK 신호 전송하고, HARQ 패킷[n]의 수신을 대기하고 있는 상태이다. 한편, 송신측 HARQ 계층(610)은 HARQ NACK 신호에 대응하여 HARQ 패킷[n+1]의 전송을 결정한다.

한편, 송신측 HARQ 계층(610)은 606 단계에서 전달 받은 일련번호 n+2 ARQ 패킷을 HARQ 패킷[n+2]로 구성하여, 626 단계에서 수신측 HARQ 계층(660)으로 전송한다.

640 단계에서 수신측 HARQ 계층(660)은 HARQ 패킷[n]의 수신을 대기함에도 불구하고, HARQ 패킷[n+2]이 수신됨을 확인함에 따라 HARQ 패킷[n]의 수신 실패를 검출한다. 이에 수신 실패 지시자를 수신측 ARQ 계층(670)으로 통보한다. 여기서, 수신 실패 지시자는, 최대 전송 회수 이전에 수신 실패에 대한 수신 실패 지시자로 설정된다. 즉, HARQ NACK/ACK 오류로 인한 수신 실패로 설정된다.

650 단계에서 ARQ 계층(610)은 상기 수신 실패 지시자를 고려하여 정해진 시간 동안 타이머2(Timer2)을 구동한다.

한편, 628 단계에서 수신측 HARQ 계층(660)은 이전의 634 단계의 HARQ NACK 전송에 응답으로 HARQ 패킷[n+1]을 수신한다. 636 단계에서는 수신측 HARQ 계층(660)은 HARQ 패킷[n+1]이 정상적으로 수신됨을 확인하고, 송신측 HARQ 계층(610)으로 ACK 신호를 전송한다. 한편, 642 단계에서 수신 성공한 HARQ 패킷[n+1]을 역다중하여, 수신측 ARQ 계층(670)으로 일련 번호 n+1에 대응하는 ARQ 패킷을 전달한다.

따라서, 652 단계에서 수신측 ARQ 계층(670)은, 타이머2의 정해진 시간 동안에 여전히 ARQ 패킷[n]이 수신되지 않음을 확인하고, 타이머2(Timer2)의 동작을 정지시킨다.

654 단계에서 수신측 ARQ 계층(670)은 미수신 패킷이 존재함을 알리는 상태 보고 메시지를 생성하고, 이를 송신측 ARQ 계층(600)에 전송한다.

다시 설명하면, 본 발명의 제2 실시 예에서는 수신측 ARQ 계층(670)은 수신측 HARQ 계층(660)로부터 수신 실패 지시자를 전달 받고 난 후, 정해진 타이머2시간 동안 해당 패킷이 미수신 패킷임을 확인하면, 즉시 상태 보고 메시지를 전송하도록 제어 한다. 즉, 상기 미수신된 n 패킷에 대해 NACK/ACK 오류 등과 같은 이유에 따라 패킷 손실이 발생하였음을 인지하여, 상태 보고 메시지를 신속하게 전송하도록 ARQ 동작을 제어한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 ARQ 계층의 동작을 도시한 신호 흐름도이다. 특히, HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자를 수신 또는 패킷 수신시, ARQ 동작을 설명하고 있다.

도 7a를 참조하면, 700 단계에서 ARQ 계층은 HARQ 계층으로부터 전달된 패킷을 수신하여, 미수신 패킷이 존재하는지 확인한다. 일 예로, HARQ 계층으로부터 ARQ 패킷[n]을 수신해야 하는 상황임에도 불구하고 [n+1]의 패킷을 수신함에 따라, ARQ 계층은 미수신 패킷이 존재함을 확인할 수 있다.

702 단계에서 ARQ 계층은 타이머1을 구동하여, ARQ 패킷[n]의 재전송을 대기한다. 왜냐하면, HARQ 계층간에 상기 미수신 패킷인 패킷[n]에 대하여 HARQ 동작에 따른 재전송 동작이 수행될 것이기 때문이다.

한편, 704 단계에서 ARQ 계층은 HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자를 수신한다. 이때, 상기 타이머1이 만료되기 전에 수신 실패 지시자를 수신하였으면 706 단계로 진행한다. 여기서, ARQ 계층은 수신 실패 지시자의 종류를 확인한다. 여기서, 상기 수신 실패 지시자는, HARQ 계층(상기 수신측 HARQ 계층과 송신측 HARQ 계층)간에 최대 재전송 회수내에서 HARQ을 수행하고, 상기 HARQ 수행에도 불구하고 HARQ 패킷[n]이 검출되지 않음을 나타내는 지시자일 수 있다.

여기서, 상기 HARQ 동작과 관련하여 송신측 HARQ 계층은, 송신측 ARQ 계층으로 상기 패킷[n]의 미수신에 대응하여 Local NACK을 전달한 상태이다. 따라서, 706 단계에서 수신측 ARQ 계층은 이러한 사항을 감지하고 있는 상태로, 타이머1의 동작을 중지하고, 상기 송신측 ARQ 계층으로 상태 보고를 전송하지 않는다. 왜냐하면, 상기 송신측 ARQ 계층은 Local NACK에 대응하여 ARQ 패킷 [n]의 재전송을 준비중에 있기 때문이다. 따라서, 수신측 ARQ 계층은 상태 보고 메시지를 구성할 필요가 없으며, ARQ 계층간에는 상기 상태 보고 메시지의 전송에 따른 별도의 무선 자원을 구성할 필요가 없다. 이에 한정된 무선 자원은, 타 정보의 전송을 위한 채널로 사용 할 수 있다.

반면에, 상기 수신측 ARQ 계층이, 타이머1이 만료된 후에 상기 수신 실패 지시자를 수신하였으면, 716 단계로 진행한다. 상기 타이머1의 만료에 따라 718 단계에서 수신측 ARQ 계층은 송신측 ARQ 계층으로 상태 보고를 전송한다.

도 7b를 참조하면, 750 단계에서 ARQ 계층은 HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자를 수신한다. 상기 수신 실패 지시자는, NACK / ACK 오류에 따라 미수신 패킷이 검출된 것인지를 나타내는 지시자이다. 즉, 최대 재전송 회수가 되기 이전에 수신 실패를 나타내는 지시자이다.

752 단계에서 ARQ 계층은 타이머2을 구동하여, ARQ 패킷[n]의 재전송을 대기한다. 왜냐하면, HARQ 계층간에 상기 미수신 패킷인 패킷[n]에 대하여 HARQ 동작에 따른 재전송 동작이 수행될 것이기 때문이다.

754 단계에서 수신측 ARQ 계층은 타이머2 만료전인 상황이나 패킷[n]이 미수신 패킷임을 확인한다. 이에 756 단계로 진행하여 타이머2의 구동을 중지하고, 상태보고를 즉시 수행한다. 즉, 수신 실패가 NACK/ACK 오류임에 따라 ARQ 계층에서 즉시 상태 보고를 수행하는 것이 미수신 패킷의 복구 측면에서 유리하기 때문이다.

반면에, 766 단계에서 상기 타이머2가 만료될 때까지 HARQ 동작에 따른 미수신 패킷이 존재함을 감지하지 못하면 대기상태로 동작하며, 상기 타이머2가 만료된 후, 768 단계에서 송신측 HARQ 계층으로 상태보고를 전송한다.

상기 전술한 바와 같이, ARQ 계층은 ARQ 패킷이 수신되면 타이머1 및 타이머2의 상태를 판단한다. 만약 타이머1(Tiemr1)이 구동 중이면, 송신측에서 Local NACK이 발생하거나 HARQ 재전송이 시도 중인 상태로 간주하고, 상태 보고를 전송 하지 않는다.

반면에, 만약 타이머2(Tiemr2)이 구동 중이면, 송신측에서 Local NACK으로 극복할 수 없는 잔재 패킷 손실이 발생한 경우이므로, 즉시 상태보고를 하여 ARQ 계층에서 신속히 재전송을 수행할 수 있도록 한다. 따라서 ARQ 계층은 타이머 2(Tiemr2)는 중지하고, 상태 보고를 한다.

도 8은 본 발명에 따른 ARQ 계층의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 송신측 ARQ 계층과 수신측 ARQ 계층은 전송 제어부(805), 전송 버퍼(810), 프레이밍/조립부(815), 재전송 버퍼(820), 상태 보고 발생부(840), 수신 버퍼(845)를 구비하고 있다. 이때, 송신 동작 및 수신 동작에 따라 동작하는 블록들이 달라진다.

일 예로, 본 발명에 따라 송신측 ARQ 장치는 전송 제어부(805), 전송 버퍼(810), 프레이밍(815), 재전송 버퍼(820)가 동작할 것이고, 수신측 ARQ 장치는 수신 버퍼(845)와 상태 보고 발생부(840)를 포함한다.

우선 송신측 ARQ 장치를 설명한다.

상위 계층으로부터 전달된 패킷은 전송 버퍼(810)에 전달된다. 전송 버퍼(810)에 누적된 전송 패킷열들은 프레이밍부(815)에서 전송 단위로 분할되거나 또는 조합된다. 이렇게 전송 단위로 적어도 하나 이상의 전송 단위로 분할 및 조립되는 동작을 프레이밍이라고 한다. 프레이밍 된 전송 단위의 패킷은 무선 채널을 통해 수신측으로 전송된다.

또한, 송신측 ARQ 장치는 수신측 ARQ 장치로부터 전송된 상태 보고 메시지에 대응하여 전송 버퍼의 새로운 패킷을 전송할지 또는 재전송 버퍼의 이전 전송된 패킷을 재전송 수행할지를 결정한다. 상기 전송 제어부(805)에 따라 수신 버퍼(810) 또는 재전송 버퍼(820)의 패킷운 무선 채널을 통해 상기 수신측 ARQ 장치로 전송된다.

이하, 수신측 ARQ 장치를 설명한다.

수신측 ARQ 장치의 수신 버퍼(845)는 무선 채널을 통해 전송된 패킷을 저장한다. 상태 보고 발생부(840)는 상기 전송 패킷에 오류가 발생하였는지 확인한다. 이때, 수신 패킷에 오류가 발생하면 NACK 신호를 생성하고, 정상적으로 수신된 패킷에 대해서는 ACK 신호를 생성한다.

이때, 본 발명에 따른 상태 보고 발생부(840)는 HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자를 전달 받는다. 이때, 상기 수신 실패 지시자와, 상기 수신 버퍼(845)를 참조하여 미수신 패킷 발생 여부를 판단한다. 그리고, 상기 미수신 패킷에 대응하여 ARQ NACK 신호를 전송할 것인지 결정한다. 다시 설명하여, 상태 보고 발생부(840)는, HARQ 계층으로부터 수신 실패 지시자가 HARQ 계층(상기 수신측 HARQ 계층과 송신측 HARQ 계층)간에 최대 재전송 회수내에서 HARQ을 수행하고, 상기 HARQ 수행에도 불구하고 HARQ 패킷[n]이 검출되지 않음을 나타내는 지시자임을 나타내는 지시자라고 판단하는 경우, 즉, 상기 수신 실패 지시자와 관련하여 HARQ 계층에서 HARQ 재전송이 진행중임에 따라, 별도의 상태 보고 메시지를 전송하지 않도록 제어한다. 이는 상기 HARQ 동작과 관련하여 송신측 HARQ 계층이, 송신측 ARQ 계층으로 상기 미수신 패킷에 대응하여 Local NACK을 전달한 상태이기 때문이다. 이에 상기 상태 보고 발생부(840)는 타이머1을 중지하고, 상태 보고 메시지를 생성하지 않는다.

반면에, 상기 수신 실패 지시자가 HARQ NACK/ACK에 따른 지시자로 판단되는 경우, 상기 Local NACK으로 극복할 수 없는 패킷 손실이 발생한 경우이므로, 즉시 상태보고를 하여 ARQ 계층에서 신속히 재전송을 수행할 수 있도록 한다. 이에 상기 상태 보고 발생부(840)는 타이머2를 중지하고, 상태보고를 즉시 전송한다.

여기서, 도 8에서 도시하지 않았으나, 수신측 ARQ 장치는, 타이머1 및 타이머2의 타이머를 포함하며, 상기 타이머의 값을 관리하는 상태 보고 발생부(840)를 포함한다.

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

도 1a 및 도 1b는 무선 계층 구조와 특정 계층의 패킷 구조를 도시한 도면.

도 2는 복합 자동 재전송(HARQ)의 구성을 도시한 도면.

도 3은 HARQ와 자동 재전송(ARQ)을 적용하여 패킷을 재전송하는 동작을 도시한 도면.

도 4는 로컬 NACK(Local NACK)을 적용하여 패킷을 재전송하는 동작을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 패킷을 재전송하는 동작을 설명한 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따라 패킷을 재전송하는 동작을 설명한 도면.

도 7a과 도 7b는 본 발명에 따른 ARQ 계층의 동작을 도시한 신호 흐름도.

도 8은 본 발명에 따른 ARQ 계층의 구성을 도시한 도면.

Claims

무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 방법에 있어서,

수신측 ARQ 계층이, 수신된 패킷들의 일련번호를 확인하여 미수신 패킷이 존재하는지 검출하고, 상기 미수신 패킷과 관련하여 타이머1을 구동하는 과정과,

수신측 HARQ 계층으로부터 상기 미수신 패킷에 대응하는 HARQ 수신 실패 지시자를 전달받아 상기 타이머1의 구동을 정지하는 과정과,

상기 수신측 ARQ 계층이 상기 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지의 생성을 중지하고, 상기 미수신 패킷에 대응하여 송신측 ARQ 계층으로부터 재전송되는 ARQ 패킷의 수신을 대기하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 HARQ 수신 실패 지시자는 HARQ 동작에 따라 최대 재전송 회수로 재전송을 수행함에도 불구하고 상기 미수신 패킷이 발생됨을 나타내는 지시자임을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수신측 HARQ 계층은 상기 검출된 미수신 패킷에 대응하는 부정적 응 답(NACK) 신호를 송신측 HARQ 계층으로 전송하는 과정과,

상기 송신측 HARQ 계층은 NACK 신호에 대응하여 설정된 최대 재전송 회수내에서 HARQ 패킷을 HARQ 재전송하는 과정과,

상기 송신측 HARQ 계층이 상기 최대 재전송 회수에 대응하여 미수신 패킷이 발생함을 나타내는 로컬 NACK 신호를 송신측 ARQ 계층으로 전달하는 과정과,

상기 송신측 ARQ 계층이 상기 로컬 NACK 신호에 대응하는 ARQ 패킷을 수신측 ARQ 계층으로 재전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 방법에 있어서,

수신측 HARQ 계층이, 미수신 패킷에 대응하여 HARQ 수신 실패를 검출하고 상기 미수신 패킷에 대응하는 수신 실패 지시자를 수신측 ARQ 계층으로 전달하는 과정과,

상기 수신측 ARQ 계층이 상기 수신 실패 지시자에 대응하여 타이머2를 구동하는 과정과,

상기 수신측 ARQ 계층이 상기 수신측 HARQ 계층으로부터 전달되는 패킷의 일련번호를 확인하여 미수신 패킷이 존재함을 검출하고, 상기 타이머2의 구동을 정지하는 과정과,

상기 수신측 ARQ 계층이 상기 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지를 생성하여 송신측 ARQ 계층으로 전송하는 과정과,

상기 송신측 ARQ 계층으로부터 재전송되는 ARQ 패킷의 수신을 대기하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 HARQ 수신 실패 지시자는 HARQ 동작에 따라 최대 재전송 회수 이전에 HARQ NACK/ACK 오류로 인하여 상기 미수신 패킷이 발생됨을 나타내는 지시자임을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
제 5항에 있어서,

상기 수신측 ARQ 계층은 상기 타이머2의 설정된 시간 동안 상기 미수신 ARQ 패킷의 수신을 대기하고, 상기 타이머2가 만료되면 상기 미수신 ARQ 패킷에 대응하여 상태 보고 메시지를 상기 송신측 ARQ 계층으로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 방법.
무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 장치에 있어서,

수신된 패킷을 확인하여 HARQ 재전송을 요청하는 HARQ 계층과,

설정된 시간 동안 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지의 전송을 대기 중인 타이머1을 포함하며, 상기 HARQ 계층으로부터 전달되는 패킷을 확인하여 미수신 패킷이 존재하는지 검출하고, 상기 타이머1의 구동을 시작하도록 제어하고, 상기 HARQ 계층으로부터 HARQ 재전송에 따른 HARQ 수신 실패 지시자를 전달받아 상기 타이머1의 구동을 정지하도록 제어하고, 상기 상태 보고 메시지의 전송 중지를 결정하고, 상기 미수신 패킷에 대응하여 송신측 ARQ 계층으로부터 재전송되는 ARQ 패킷의 수신을 대기하는 상태 보고 발생부를 포함하는 ARQ 계층을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 ARQ 계층은, 수신 버퍼를 포함하며,

상기 수신 버퍼는, 상기 HARQ 계층으로부터 정상적으로 수신된 패킷들을 전달받아 저장함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 상태 보고 발생부는,

수신 버퍼에 저장되어 있는 가장 최근에 저장되어 있는 패킷의 일련번호와, 상기 HARQ 계층으로부터 전달되는 패킷의 일련번호를 비교하여 미수신 패킷을 검출함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 HARQ 수신 실패 지시자는 HARQ 동작에 따라 최대 재전송 회수로 재전송을 수행함에도 불구하고 상기 미수신 패킷이 발생됨을 나타내는 지시자임을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 7항에 있어서, 상기 송신측 ARQ 계층은, 송신측 HARQ 계층으로부터 최대 재전송 회수에 대응하여 미수신 패킷이 발생함을 나타내는 로컬 NACK 신호를 전달받고, 상기 로컬 NACK 신호에 대응하여 상기 미수신 패킷에 대응하여 ARQ 패킷을 수신측 ARQ 계층으로 재전송함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
무선 통신 시스템에서 패킷 재전송을 요청하는 장치에 있어서,

수신된 패킷을 확인하여 HARQ 재전송을 요청하는 HARQ 계층과,

설정된 시간 동안 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지의 전송을 대기중인 타이머2를 포함하며, 상기 HARQ 계층으로부터 HARQ 재전송에 따른 HARQ 수신 실패 지시자를 전달받아 상기 타이머2의 구동을 시작하도록 제어하고, 상기 HARQ 계층으로부터 전달되는 패킷을 확인하여 미수신 패킷이 존재하는지 검출하여 상기 타이머2의 구동을 정지하도록 제어하고, 상기 검출된 미수신 패킷에 대응하는 상태 보고 메시지를 생성하여 송신측 ARQ 계층으로 전송하고, 상기 상태 보고 메시지에 대응하여 재전송되는 ARQ 패킷의 수신을 대기하는 상태 보고 발생부를 포함하는 ARQ 계층을 포함함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 12항에 있어서, 상기 HARQ 수신 실패 지시자는 HARQ 동작에 따라 최대 재전송 회수 이전에 HARQ NACK/ACK 오류로 인하여 상기 미수신 패킷이 발생됨을 나타내는 지시자임을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.
제 12항에 있어서,

상기 ARQ 계층은 상기 타이머2의 설정된 시간 동안 상기 미수신 패킷의 수신을 대기하고, 상기 타이머2가 만료되면 상기 미수신 패킷에 대응하여 상태 보고 메시지를 생성하여 상기 송신측 ARQ 계층으로 전송함을 특징으로 하는 패킷 재전송을 요청하는 장치.