KR101356517B1 - 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에서는 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법은 행렬 형태의 순환 버퍼에 저장된 코드워드로부터 패킷 재전송을 위한 서브 패킷을 생성하는 방법에 있어서, 코드워드중 구성화 비트가 펑처링된 부분에 따라 순환 버퍼의 행렬 인덱스를 스킵하여 초기 전송의 초기 시작 위치를 결정하고, 인접한 서브 패킷들 사이의 시작 위치 간격을 연산하여 나머지 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가변 패킷 크기에 대해 적응적으로 전송할 서브 패킷의 시작 위치를 효율적으로 결정하여, 코딩 이득을 향상시키고, 복잡도를 감소시켜 연산량을 줄일 수 있다.

HARQ, 시작 위치

Description

적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법 {Method for sub-packet generation with adaptive bit index}

본 발명은 패킷 재전송 방식에 관한 것으로, 특히, 하이브리드 자동 재송 요구 방식에서 레이트 매칭시에 코딩 이득을 향상시키고, 복잡도를 감소시킬 수 있는 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic repeat request; HARQ)는 수신단에서 수신된 패킷에 오류가 있는 경우 송신단에 해당 패킷의 재전송을 요청하는 링크 제어 프로토콜로서 잘 알려져 있다.

HARQ를 통한 패킷 재전송 동작은 크게 송신단에서 이루어지는 레이트 매칭(rate matching) 과정과 수신단에서 이루어지는 디레이트 매칭(de-rate matching) 과정으로 구분된다. 특히, 모부호율(Mother code rate)로 인코딩된 코드워드 패킷(codeword packet)을 송신단에서 전송하고자 하는 크기의 서브 패킷(sub-packet)으로 변환하는 과정을 서브 패킷 생성(generation) 또는 레이트 매칭(rate matching; RM)이라고 한다.

순환 버퍼 기반의 레이트 매칭(Cicular buffer based rate matching; CBRM) 은 레이트 매칭의 한 종류로, 순환 버퍼 기반의 레이트 매칭을 이용하여 서브 패킷을 생성하기 위해서는 먼저 모 부호율의 코드워드 패킷을 비트 방향의(bitwise) 순환 버퍼(circular buffer; CB)에 저장한다. 여기서 순환 버퍼란 버퍼를 액세스(access)할 때 버퍼의 맨 마지막 비트 인덱스(bit index)를 액세스한 후에는 다시 버퍼의 맨 처음 비트 인덱스를 액세스하는 순환(circular) 특성을 가진 버퍼를 의미한다. 전송에 필요한 서브 패킷은 연속한 버퍼의 인덱스로 순환 버퍼에 저장된 코드워드 패킷의 일부분을 취하여 생성한다. 이때 순환 버퍼에서 서브 패킷이 시작되는 버퍼의 인덱스를 서브 패킷의 시작 위치(starting position)라고 하고, 서브 패킷이 끝나는 버퍼의 인덱스를 서브 패킷의 종료 위치(ending position)라고 한다.

HARQ 방식에 의한 초기 전송과 재전송에 사용되는 여러 개의 서브 패킷은 하나의 코드워드 패킷으로부터 생성된다. 이때 생성된 여러 개의 서브 패킷들은 서브 패킷의 길이와 서브 패킷의 시작 위치로 그 구별이 가능하다. 이처럼 구별이 가능한 서브 패킷을 잉여 버전(redundancy version; RV)이라고 하며, RV정보는 각 잉여 버전의 약속된 시작 위치를 의미한다.

매 HARQ 전송마다 송신단(Transmitter, Tx)은 데이터 채널(data channel)로 서브 패킷을 전송하고, 또한 컨트롤 채널(control channel)로 생성된 서브 패킷의 RV정보를 전송한다. 수신단(Receiver, Rx)은 데이터 채널에서 수신된 서브 패킷을 컨트롤 채널에서 수신한 RV정보를 사용하여 코드워드 패킷의 정확한 위치에 매핑한다.

순환 버퍼는 그 구현 방법에 따라 물리(physical) 순환 버퍼와 가상(virtual) 순환 버퍼로 나뉜다.

먼저 물리 순환 버퍼를 사용하면, FEC(Forward Error Correction) 인코딩된 모 부호율의 코드워드 패킷을 순환 버퍼에 저장할 때에는 코드워드 패킷의 구성화 비트(systematic bits)와 패리티 비트(parity bits)를 각각 서브 인터리빙한 뒤에 인터리빙된 구성화 비트를 먼저 순환 버퍼에 저장한 뒤에 인터리빙된 패리티 비트(parity bits)를 순환 버퍼에 저장한다. 이때 코드워드 패킷에 삽입되어 있는 충전 비트(filler bits)와 인터리빙을 위해 삽입된 더미 비트(dummy bits)는 제거된다.

가상 순환 버퍼란 추가적인 순환 버퍼 메모리를 사용하지 않고 구성화 비트와 패리티 비트의 인터리빙에 사용되는 행렬(matrix) 형태의 메모리를 그대로 사용한다. 먼저 FEC 인코딩된 모 부호율의 코드워드 패킷은 구성화 비트와 패리티 비트로 나누어 각각을 인터리빙 하기 위해서 인터리버 행렬에 저장된다. 저장된 코드워드 패킷에서 서브 패킷을 생성할 때는 인터리빙 패턴을 고려하여 메모리를 엑세스한다. 이때 행렬 형태의 메모리에는 상기 충전 비트와 더미 비트가 코드워드 패킷에 포함되어 있으므로 서브 패킷을 생성할 때 제거해야 한다. 가상 순환 버퍼를 이용하는 경우 구현의 단순함을 위해서 서브 패킷의 시작위치는 행렬 메모리의 열 인덱스(column index)로 제한할 수 있다.

아래의 설명은 물리 순환 버퍼를 사용하는 CBRM의 고정적, 적응적 RV에 대한 설명이다.

모든 HARQ 전송에 필요한 서브 패킷은 항상 V개의 시작 위치 후보 중 하나를 선택하여 생성할 수 있다. 따라서 RV정보는 HARQ 전송횟수에 상관 없이 V개의 약속된 시작 위치 중 하나를 의미하게 된다.

서브 패킷을 생성하기 위한 시작위치를 나타내는 RV정보를 정의하는 두 가지 방법으로 고정적(fixed) RV와 적응적(adaptive) RV가 있다.

고정적 RV는 매 HARQ 전송마다 가변적인 서브 패킷의 크기에 상관없이 평균적인 HARQ 이득을 얻기 위해서 순환 버퍼의 크기 N을 시작 위치 후보의 개수 V로 나누어 N/V의 간격으로 순환 버퍼상의 고정된 V개 위치를 정의한다.

이와 같이 고정적 RV를 사용하는 경우 가변적인 서브 패킷의 크기에 대한 적응력이 떨어지므로 HARQ 전송과 재전송 시 사용되는 서브 패킷들 사이에 오버랩(overlap)되는 부분이 많아진다. 서브 패킷들 사이에 오버랩되는 부분이 많아지는 만큼 코드워드 패킷에서 전송되지 못한 부분이 많아지므로 HARQ 코딩이득(coding gain)을 충분히 얻지 못한다. 또한 만약 충분한 HARQ 코딩 이득을 얻기 위해서 고정적 RV의 시작 위치 사이의 간격을 줄이기 위해서 더 많은 시작 위치 후보를 사용한다면, RV정보를 컨트롤 채널로 전송하기 위해서 더 많은 제어(control) 정보를 사용해야 하는 문제가 발생한다.

도 1은 4개의 고정적 RV의 시작 위치를 사용한 경우의 HARQ 전송의 실시예를 나타내고 있다. 또한 도 1에서 정적인 채널을 가정하여 매 HARQ전송 마다 사용하는 서브 패킷의 크기가 일정하며 그 크기가 N/3보다 크고 N/2보다 작음을 가정하였다.

도 1에서 1_st transmission은 HARQ 방식에 의한 초기전송에 사용되는 서브 패킷을 의미하며, 그 외에는 3번의 HARQ 재전송되는 서브 패킷을 나타낸다. 한편, 도 1 내지 도 5에서 N은 순환 버퍼의 크기를 의미한다. 도 1에서 매 HARQ 방식에 의한 전송에 사용되는 서브 패킷의 길이가 N/3 이상임에고 불구하고 초기 전송과 두 번의 재전송 뒤에도 순환 버퍼에 저장된 코드워드 패킷을 전부 전송하지 못하는 경우를 보여주고 있다. 이와 같은 고정적 RV의 단점을 보완한 것이 적응적 RV이다.

적응적 RV는 매 HARQ 전송마다 사용되는 가변적인 서브 패킷의 크기를 이용하여 RV의 시작위치를 정의 하는 방법이다. 인코딩된 모 부호율의 코드워드 패킷의 길이를 N이라고 하고, i번째 HARQ 전송에 사용되는 서브 패킷의 길이를 L_i 라고 했을 때 서브 패킷을 생성하기 위한 순환 버퍼상의 j번째 시작 위치 S_{i ,j}는 수학식 1과 같다.

다시 말해서 수학식 1은 j=0,1,…, V-1 일 때, i번째HARQ 전송에서 사용될 서브 패킷을 생성하기 위한 V개의 시작 위치 후보를 나타낸다. i번째 HARQ 전송에서 송신단은 i번째 HARQ 전송 이전에 사용된 모든 서브 패킷의 시작 위치와 종료 위치에 대한 정보를 모두 가지고 있으므로, i번째 HARQ 전송에서 전송될 서브 패킷을 결정할 때 이전에 전송된 서브 패킷들과 오버랩되는 부분이 가장 적은 또는 이전에 전송된 서브 패킷의 위치와 갭(gap)이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송 할 수 있다. 이와 같은 서브 패킷의 선택으로 HARQ 코딩 이득을 증가시킬 수 있다. 도 2는 이미 전송된 서브 패킷의 지점과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송하는 방법을 도시한 것이다.

매 전송마다 송신단은 데이터 채널로 서브 패킷을 전송하고 또한 컨트롤 채널로 RV에 대한 정보를 전송한다. RV정보 RVi=j는 수학식 1로 구한 약속된 시작 위치 S_{i ,j}를 의미한다. 수신단은 데이터 채널로 전송된 서브 패킷을 컨트롤 채널로 전송된 RV정보를 사용하여 코드워드 패킷의 정확한 위치에 매핑이 가능하다.

도 3은 수학식 1을 사용하여 4개의 적응적 RV의 시작 위치를 사용한 HARQ 전송의 실시 예를 나타내고 있다. 또한 도 1과 마찬가지로 도 3에서도 정적인 채널을 가정하여 매 HARQ전송 마다 사용하는 서브 패킷의 크기가 일정하며 그 크기가 N/3보다 크고 N/2보다 작음을 가정하였다.

따라서 수학식 1에 의해서 구해지는 RVi=j 의 시작위치는 i에 관계없이 항상 같은 시작 위치 S_{i ,j}를 의미한다. 도 1과 비교하면 매 HARQ 방식에 의한 전송에 사용되는 서브 패킷의 길이가 같고 서브 패킷의 길이가 N/3 이상이면 세 번만 전송하여도 순환 버퍼에 저장된 모든 코드워드 패킷이 전송될 수 있음을 알 수 있다.

또한 도 3에서 매 HARQ 전송마다 전송되는 서브 패킷의 길이에 변화가 없으므로, 상기 적응적 RV를 사용하면 모든 HARQ전송에서 사용되는 시작 위치 후보간의 간격이 서브 패킷의 길이와 같으므로 모든 HARQ 전송에 사용되는 서브 패킷이 최대한 직교하는(orthogonal) 위치를 갖는 증분 중복(Incremental Redundancy; IR)이 가능해진다.

일반적으로 HARQ 방식에 의한 초기전송은 코드워드 패킷의 구성화 비트에 우선 순위(priority)를 두고, 모든 구성화 비트가 포함된 서브 패킷을 먼저 전송한다. 하지만 고부호율(high code rate)에서 코드워드(codeword)의 구성화 비트를 일정부분 펑처링하면 FEC의 성능을 향상시킬 수 있다.

구성화 비트 펑처링(puncturing)을 고려한 적응적(adaptive) 비트 인덱스 기반의 잉여 버전은 선형의 순환 버퍼에서 다음과 같이 설명된다. 즉, HARQ 초기 전송에서 펑처링된 구성화 비트의 양을 고려하여 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 방법은 다음과 같다.

HARQ 방식에 의한 초기전송에서 고부호율의 서브 패킷을 전송해야 하는 경우 일정부분 구성화 비트가 펑처링되도록 초기 전송에 사용될 서브 패킷의 시작 위치를 정한다. 또한, HARQ 재전송에서 순환 버퍼에 저장된 코드워드 패킷을 모두 전송하려면 초기전송에서 코드워드 패킷에서 펑처링한 부분을 포함하고 있는 서브 패킷을 재전송에서 반드시 전송해야 한다.

CBRM을 사용하는 HARQ 방식에 의한 경우 코드워드 패킷을 순환 버퍼에 저장할 때 구성화 비트를 먼저 저장한다. 따라서 초기전송에 사용될 구성화 비트가 펑처링된 서브 패킷을 생성하기 위해서는 단순히 순환버퍼의 인덱스를 앞에서 필요한 만큼 스킵(skip)하도록 초기전송 서브 패킷의 시작 위치 S_initial을 결정하면 된다. 만약 순환 버퍼의 비트 인덱스를 스킵하지 않는다면 S_initial은 0이다.

HARQ 방식에 의한 재전송에 필요한 서브 패킷을 생성하기 위해서는 초기 전송에 사용한 시작 위치 S_initial을 항상 고려해야만 한다. 만약 정적인 채널을 가정하였을 때 초기 전송에서 구성화 비트를 펑처링한 서브 패킷을 전송하였으나 재전송에 사용할 서브 패킷의 시작 위치를 초기전송 서브 패킷의 시작 위치 S_initial를 고려하지 않고 수학식 1과 같이 구할 경우 전송되는 서브 패킷들이 최대한 직교하는 특성을 갖는 증분 중복이 불가능해진다.

도 4는 정적인 채널에서 초기전송 서브 패킷의 시작 위치 S_initial를 고려하지 않은 HARQ 재전송 서브 패킷의 시작 위치를 도시한 것이다.

도 4에서는 정적인 채널(static channel)에서 S_initial을 고려하지 않은 HARQ 재전송 서브 패킷의 시작 위치의 사용시 직교하는 증분 중복이 불가능함을 나타내고 있다.

반면에 가상 순환 버퍼를 사용하는 경우 고정적 RV의 시작위치는 행렬 메모리 상의 V개 열 인덱스를 사용하면 되지만, 적응적 RV는 가변적인 서브 패킷의 길이와 삽입되어 있는 충전 비트와 더미 비트를 고려하여 행렬 메모리의 열 인덱스로 표현된 시작 위치 후보들 사이의 간격을 결정하기 위한 방법이 필요하다.

종래의 적응적 RV(시작 위치)를 사용하는 서브 패킷 생성 방법은 위와 같이, 가변 패킷 크기에 대해 적응적으로 전송할 서브 패킷의 시작 위치를 결정할 때, 짧은 서브 패킷의 길이 (또는 고부호율 서브 패킷)의 성능향상을 위한 조직 비트의 펑처링이 고려되어 있지 않으므로 충분한 HARQ 이득을 얻을 수 없다. 또한 상기 적응적 RV는 가상 순환 버퍼의 사용시 가변적인 서브 패킷의 길이와 제거할 더미 비트 및 충전 비트를 고려하여 시작 위치 결정하는 방법이 필요하다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 적응적 RV를 사용하여 물리 순환 버퍼의 사용하는 경우에는 서브 패킷 생성시의 코딩 이득을 증가시키고, 가상 순환 버퍼를 사용하는 경우에는 시작위치 후보들 사이의 간격을 계산하는 단순한 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법은 순환 버퍼에 저장된 코드워드로부터 패킷 재전송을 위한 서브 패킷을 생성하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법은 코드워드 중 구성화 비트가 펑처링된 부분에 따라 순환 버퍼의 행렬 인덱스를 스킵하여 초기 전송의 초기 시작 위치를 결정하고, 인접한 서브 패킷들 사이의 시작 위치 간격을 연산하여 나머지 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정을 포함 할 수 있다.

바람직하게는, 나머지 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정에서 송신단에서 전송하고자 하는 서브 패킷의 순서, 시작 위치 간격 및 초기 시작 위치를 고려하여 나머지 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정을 포함할 수 있다. 특히, 시작 위치 간격은 송신단에서 생성되는 서브 패킷이 코드워드에 추가된 더미 비트 및 충전 비트를 스킵하는 간격으로 결정할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가변 패킷 크기에 대해 적응적으로 전송할 서브 패킷의 시작 위치를 효율적으로 결정하여, 코딩 이득을 향상시키고, 복잡도를 감소시켜 연산량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자')는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으 로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

물리 순환 버퍼를 사용하는 경우 적응적 RV는 다음과 같다.

정적인 채널에서 구성화 비트를 펑처링한 경우 전송되는 서브 패킷들이 최대한 직교하는 특성을 갖는 증분 중복을 지원하기 위해서는 S_initial 을 고려한 적응적 비트 인덱스 기반의 RV가 필요하다. S_initial 을 고려하면 i번째 HARQ 전송에 사용되는 RV정보 RV_i=j 가 의미하는 j번째 서브 패킷의 시작 위치 S_{i ,j}는 아래 수학식 2와 같이 정리된다.

수학식 2는 j=0,1,…, V-1 일 때, i번째 HARQ 전송에서 사용될 서브 패킷을 생성하기 위한 V개의 시작 위치 후보를 나타낸다. i번째 HARQ 전송에서 송신단은 i번째 HARQ 전송 이전에 전송된 모든 서브 패킷의 시작 위치와 종료 위치에 대한 정보를 모두 가지고 있으므로, i번째 HARQ 전송에서 전송될 서브 패킷을 결정할 때 이전에 전송된 서브 패킷들과 오버랩되는 부분이 가장 적은 또는 이전에 전송된 서브 패킷의 위치와 갭이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송할 수 있다. 이와 같은 서브 패킷의 선택으로 HARQ 코딩 이득을 증가시킬 수 있다. 또한 수학식 2는 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷 뿐만 아니라 초기전송에 사용되는 서브 패킷의 시작 위치를 결정할 수 있다.

또한 펑처링되는 구성화 비트의 양을 σ라고 하고 전송할 초기전송에서 사용하는 서브 패킷의 부호율(code rate)을 Rs라고 하며, 구성화 비트를 펑처링을 결정하는 부호율의 임계치(threshold)를 R_θ라고 하자. 만약 Rs>R_θ 이면 구성화 비트를 펑처링한다. 다시 말해서, 초기전송에 사용될 서브 패킷의 시작 위치 S_initial이 부호율의 임계치에 따라서 0 또는 σ이므로 S_initial 은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. 또한 Rs에 상관없이 최적화된 σ값이 존재한다면 S_initial을 σ로 고정할 수 있다.

정적인 채널을 가정하였을 때 수학식 2를 사용하여 서브 패킷을 생성하면, 도 5에서와 같이 전송되는 서브 패킷들이 최대한 직교하는 특성을 갖는 증분 중복이 가능하다.

가상 순환 버퍼의 경우 RV의 시작위치 후보들 사이의 간격을 구하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에서는 가상 순환 버퍼를 R×C인 행렬의 형태로 구성할 수 있다. 행렬 형태의 순환 버퍼에 저장된 코드워드 패킷에서 서브 패킷을 생성하기 위해서는 인터리빙 패턴을 고려하여 순환 버퍼를 열 단위(column by column)로 액세스하거나 행 단위(row by row)로 액세스한다. 이하에서는 순환 버퍼를 열 단위로 액세스하는 경우로 설명하며, 순환 버퍼를 행 단위로 액세스하는 경우는 열 기준의 설명을 행으로 그리고 행 기준의 설명을 열으로 변환하는 것이 가능하다.

행렬을 열 단위로 액세스한다는 것은 가장 왼쪽 열에서부터 열의 구성요소(element)를 0번째 행부터 R-1번째 행까지 하나씩 증가시키며 액세스함을 의미한다. 다시 말해서, 행렬 형태의 순환 버퍼에서 V개의 시작 위치는 V개의 열 인덱스를 나타낸다.

순환버퍼가 행렬 구조를 가질 때 코드워드의 크기가 R×C보다 작은 경우에는 다시 말해서 R의 배수 혹은 C의 배수가 아닌 경우에는 코드워드로 행렬 순환 버퍼를 가득 채울 수 없으므로 코드워드에 더미 비트들을 추가하여 행렬 순환 버퍼를 채운다. 서브 패킷을 생성할 때에는 더미 비트들을 스킵한다. 또한 부호화기에 입력되는 정보비트의 길이에 제약이 있는 경우에는 약속된 길이의 정보비트보다 부호화기에 입력할 구성화 비트의 길이가 짧을 때 약속된 길이를 맞추기 위해서 정보비트에 충전 비트들을 삽입한다. 충전 비트들이 삽입된 경우 코드워드에는 정보비트에 삽입된 충전 비트들과 삽입된 충전 비트들에 의해서 생성된 패리티 비트들이 존재한다. 이와 같은 경우에 서브 패킷을 생성할 때에는 열 단위 액세스시에 삽입된 충전 비트와 충전 비트에 의해 생성된 패리티 비트 전체 혹은 일부를 스킵한다.

순환 버퍼를 열 단위로 액세스하는 경우 부호화율이 1/3이면, 코드워드 패킷의 구성화 비트는 열 인덱스 c가 0 ≤ c < C/3 에 저장되어 있으며, 패리티 비트는 C/3 ≤ c < C 에 저장되어 있다. 표 1은 순환 버퍼를 열 단위로 액세스하는 경우의 비트 주소(Bit address)를 나타내고 있다.

이와 같은 행렬 형태의 순환 버퍼를 사용하는 경우, 서브 패킷 생성에 대한 구현의 단순함을 위해서 서브 패킷의 시작 위치의 비트 주소를 R의 배수로 제한한다. 다시 말해서 모든 서브 패킷의 시작 위치는 행렬 형태의 순환버퍼의 열의 인덱스로 제한됨을 뜻한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법을 구현하는 예를 도시한 것이다. 도 6의 실시예는 R×C인 행렬 형태의 순환 버퍼에서 매 HARQ 전송마다 가변적인 서브 패킷의 크기에 적응적인 시작 위치를 결정하는 방법에 대한 것이다.

본 발명의 가상 순환 버퍼에서 적응적 RV를 이용한 서브 패킷 생성 방법에서는 먼저, 초기 전송에서 사용될 시작위치 c_initial 를 결정한다. 상기 물리 순환 버퍼에서와 마찬가지로, 초기 전송에서 고 부호율의 서브 패킷을 전송해야 하는 경우 일정부분 구성화 비트가 펑처링 되도록 행렬 순환 버퍼의 σ_c개 열을 스킵하여 초기 전송의 시작 위치를 결정한다. 또한 상기 수학식 3에서와 같이 초기 전송에 사용되는 서브패킷의 부호율에 따라서 구성화 비트의 펑쳐링이 결정된다면 c_initial은 수학식 4와 같이 표현된다. 또한 서브 패킷의 부호율에 상관없이 최적화된 σ_c값이 존재한다면 c_initial을 σ_c로 고정할 수 있다. 구성화 비트를 펑쳐링 하지 않는다면 σ_c은 0이다.

다음으로, 매 HARQ 전송마다 가변적인 서브 패킷의 길이를 고려하여 인접한 시작 위치 후보들 사이의 열 인덱스 간격을 결정하고 나머지 시작 위치를 결정한다. 따라서 i번째 HARQ 전송에서, 두 개의 인접한 시작 위치의 열 인덱스 간격(interval)이 Δ_i 라면 RV_i =j 가 나타내는 시작 열 인덱스 c_{i ,j} 는 수학식 5와 같다. 또한 수학식 5의 시작 열 인덱스 c_{i ,j} 는 비트 방향의 인덱스 R·c_{i ,j}를 의미한다.

수학식 5에서, mod는 모듈라 연산이다.

도 6에는 수학식 5에 따라 연산된 시작 열 인덱스 c_{i ,1} 및 시작 열 인덱스 c_i,2를 도시하였다. c_{i , 1}와 c_{i ,2} 사이의 열 간격은 시작 위치 간격 △_i이다. 수학식 5의 △_i 는 서브패킷의 길이와 순환 버퍼에 존재하는 충전 비트와 더미 비트를 고려하여 아래에서 설명하는 방법으로 구할 수 있다.

도 7은 행렬 형태의 순환 버퍼 상에서 도 6의 서브 패킷 생성 방법을 구현하는 예를 도시한 것이다.

수학식 5의 △_i를 구하는 첫번째 방법은 다음과 같다. 도 7에서는 RV_i=0의 초기 시작 위치 σ_cㆍR=3*5= 15 비트 인덱스를 스킵하고, c_{i ,1}에서부터 열 단위로 행렬 순환 버퍼의 비트 주소의 개수를 서브 패킷의 길이 L_i까지 카운트한다. 이때 서브 패킷 생성시 행렬 버퍼 상에서 인터링빙을 위해 삽입한 더미 비트와 FEC 인코딩된 부호어 중 구성화 비트의 충전 비트 그리고 충전 비트에 의해 생성된 패리티 비트에 해당하는 비트 주소는 카운트할 때 제외한다(스킵한다). 또한 길이 L_i인 서브 패킷을 생성하기 위해서 카운트한 마지막 비트 주소와 σ_c를 이용하여 표 2와 같이 열의 개수 △_i 를 구한다. 표 2는 위와 같이 시작 위치 간격을 연산하는 첫번째 방법을 의사 코드(pseudo code)로 나타낸 것이다. 표 2의 마지막 부분에서는 내림(floor)을 사용하였으나 올림 또는 반올림을 사용할 수도 있다.

도 7은 5×8 행렬 형태의 순환 버퍼를 나타내고, 'X'는 스킵할 더미 비트 또는 충전 비트를 의미한다. 도 7에서 HARQ 방식에 의한 초기전송에서 구성화 비트 펑처링을 고려하여 σ_c=3개의 열을 스킵한 경우를 도시하고 있으나, 계산의 단순화를 위해 σ_c=0으로 설정한다.

L_i가 10인 경우, 4번째 비트, 8번째 비트 및 10번째 비트를 스킵하게 되어, 길이가 10인 비트를 순환 버퍼로 독출하려면 13번째 비트 π(13) 까지 독출하여야 한다. 표 2의 알고리즘에 따라, △_i = floor(13 / 5)- 0 = 2 가 된다. 따라서, i번째 HARQ 전송에서 서브 패킷들은 행렬 형태의 순환 버퍼에서 2열 간격으로 독출되어 생성된다.

l=0 // 카운터 l = 0 k=σㆍR // 비트 인덱스 k 는 RVi=0 의 시작 위치 while l < Li // 카운터 l이 전송하는 코딩된 비트들의 수보다 작은 동안 반복 If π(k) is not a filler bit or dummy bit // 충전 비트 및 더미 비트 위치 체크 l=l+1 // 카운터를 증가시킴 end if k=k+1 // 열 단위 비트 인덱스를 증가시킴 end while △i=floor(k / R)- σ // 열 인덱스를 연산

표 2에서 π(k)는 인터리빙 패턴을 고려한 인덱스 k에서의 비트 값이고, k는 충전 비트 및 더미 비트 등이 포함된 순환 버퍼의 비트 주소로서 0< k < R*C-1 의 범위에 있는 값이다. l은 충전 비트 및 더미 비트를 스킵하기 위해 사용되는 카운터이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서 HARQ 방식에 의한 전송의 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정은 송신단에서 생성되는 서브 패킷의 길이에 해당하는 비트들 중 더미 비트 및 충전 비트가 아닌 비트들의 수를 카운트하는 과정, 및 카운트된 값을 순환 버퍼 상의 행 간격 또는 열 간격으로 변환하는 과정은 포함할 수 있다. 이때, 비트들의 수를 카운트하는 과정은 표 2의 k=σ_cㆍR과 같이, 초기 시작 위치와 순환 버퍼의 행 또는 열의 크기를 곱한 값을 카운트되는 값의 초기값으로 설정하는 과정을 포함할 수 있다.

수학식 5의 △_i를 구하는 두번째 방법은 다음과 같다. 열 단위 액세스시에 스킵할 N_d 개의 더미 비트와 N_f 개의 충전 비트와 충전 비트에 의해 생성된 패리티 비트들이 순환 버퍼의 행렬에서 균일하게 분포되어 있다고 가정하면, 길이 L_i 인 서브 패킷을 생성하기 위해 필요한 열 개수를 비율적으로 수학식 6과 같이 계산한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에서 HARQ 방식에 의한 전송의 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 과정은 순환 버퍼의 크기에서 더미 비트의 수 및 충전 비트의 수를 뺀 값으로 송신단에서 생성되는 서브 패킷의 길이를 나누는 과정, 및 나누어진 값을 순환 버퍼 상의 행 간격 또는 열 간격으로 변환하는 과정을 포함할 수 있다.

수학식 6에서는 내림(floor)을 사용하였으나 올림 또는 반올림도 사용이 가능하다.

더미 비트와 충전 비트와 충전 비트에 의해 생성된 패리티 비트들이 순환 버퍼의 행렬에서 균일하게 분포되어 있지않은 경우에는 더미 비트와 충전 비트의 수를 조절하여 시작 위치 간격을 연산할 수 있다.

예를 들어, 행렬 형태의 순환 버퍼가 3개의 블록으로 구성되고, 이중 2개의 블록에서 각각 N_f'개의 충전 비트를 스킵하고, 이중 3개의 블록에서 각각 N_d'개의 더미 비트를 스킵하는 경우, 수학식 7과 같이, N_f'와 N_d' 앞의 계수를 2와 3으로 각각 조절하여 시작 위치 간격을 연산할 수 있다.

마찬가지로, 수학식 7에서는 내림(floor)을 사용하였으나 올림 또는 반올림도 사용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 순환 버퍼 상의 시작 위치를 열의 첫번째 행 또는 행의 첫번째 열 등으로, 단순화시킴으로써 복잡도를 감소시킬 수 있고, 서브 패킷 생성시에 행렬 인덱스를 적용하여 연산을 단순화하려는 의도와도 부합된다.

한편, 고 부호율(high code rate)에서의 성능향상을 위해 위와 같이 최적화된 시작 위치 간격을 사용하더라도 저 부호율(low code rate)에서의 성능에 영향을 미치지 않는다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 패킷 재전송 방식에 관한 것으로, 하이브리드 자동 재송 요구 방식에서 레이트 매칭시에 코딩 이득을 향상시키고, 복잡도를 감소시킬 수 있는 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법에 관한 것으로, 패킷 재송 요구 시스템 특히, 송신단에 적용될 수 있다.

도 1은 고정된 시작 위치를 사용한 경우의 HARQ 전송을 도시한 것이다.

도 2는 이미 전송된 서브 패킷의 지점과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송하는 방법을 도시한 것이다.

도 3은 수학식 1을 사용하여 매 HARQ 전송마다 전송되는 서브 패킷의 길이에 변화가 없을 때 HARQ 전송이 완전 증분 중복이 됨을 도시한 것이다.

도 4는 정적인 채널에서 초기 시작 위치를 고려하지 않은HARQ 재전송 서브 패킷의 시작 위치의 사용시 완전 증분 중복이 불가능함을 도시한 것이다.

도 5는 정적인 채널에서 수학식 2를 사용한 경우 완전 증분 중복이 가능함을 도시한 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 비트 인덱스를 고려한 서브 패킷 생성 방법을 구현하는 예를 도시한 것이다.

도 7은 행렬 형태의 순환 버퍼 상에서 도 6의 서브 패킷 생성 방법을 구현하는 예를 도시한 것이다.

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9. 코드워드 패킷의 HARQ(hybrid automatic repeat request) 전송을 위해 서브 패킷을 생성하는 방법에 있어서,

   송신단에서 소정의 부호율에 따라 인코딩된 코드워드 패킷의 구성화 비트 및 패리티 비트를 생성하는 단계;

   상기 송신단에서 생성된 상기 구성화 비트 및 상기 패리티 비트를 순환 버퍼에 저장하는 단계; 및

   상기 송신단에서 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 따라서 상기 서브 패킷의 시작 위치를 결정하는 단계를 포함하고,

   상기 순환 버퍼는 R 개의 행과 C 개의 열을 포함하는 행렬 형태를 가지고,

   상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양은 초기 시작 위치로서 정의되고, 상기 초기 시작 위치는 초기 전송에서 스킵(skip)되는 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열에 의해서 결정되며,

   상기 시작 위치의 결정은, 상기 초기 시작 위치에 따라 상기 서브 패킷의 시작 위치를 행 인덱스 단위 또는 열 인덱스 단위로 결정하는 것을 포함하고,

   상기 시작 위치의 결정은, 인접한 2 개의 시작 위치들 사이의 시작 위치 간격을 결정하는 것을 더 포함하고,

   상기 시작 위치 간격은, 충전 비트가 상기 코드워드에 삽입되는 경우 상기 충전 비트에 의해서 생성되는 패리티 비트, 상기 충전 비트, 또는 더미 비트 중의 하나 이상을 스킵하기 위해서 이용되는, 서브 패킷 생성 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 시작 위치의 결정은, 상기 시작 위치 간격을 상기 서브 패킷의 식별값과 곱한 결과에 상기 초기 시작 위치를 더한 값을 피제수로서 결정하고, 상기 피제수를 C로 나눈 나머지 값을 산출하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 시작 위치 간격의 결정은, 상기 서브 패킷의 길이를, 상기 순환 버퍼의 크기에서 상기 더미 비트의 개수와 상기 충전 비트의 개수를 뺀 값으로 나눈 값을 산출하고, 산출된 상기 나눈 값을 상기 순환 버퍼의 열 간격으로 변환하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 열 간격으로의 변환은, 상기 나눈 값에 C를 곱한 결과에 내림, 올림 또는 반올림 중의 하나를 수행하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 시작 위치 간격의 결정은, 상기 서브 패킷의 길이에 해당하는 비트 중에서 상기 더미 비트와 상기 충전 비트를 제외한 비트들의 개수를 카운팅하고, 상기 카운팅된 값을 상기 순환 버퍼의 열 간격으로 변환하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 카운팅은 상기 초기 시작 위치와 R을 곱한 값을 카운트되는 초기 값으로 설정하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 열 간격으로의 변환은, 상기 카운팅된 값을 R로 나눈 값에 대해서 내림, 올림 또는 반올림 중의 하나를 수행하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
16. 제 9 항에 있어서,

    상기 시작 위치의 결정은, 각각의 HARQ 전송에 대해서 상기 서브 패킷의 길이와 상기 서브 패킷의 식별값을 곱한 결과에 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양을 더한 값을, 상기 순환 버퍼의 크기로 나눈 나머지를 산출하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 송신단에서 상기 서브 패킷 식별값을 이용하여 상기 시작 위치에 대한 정보를 수신단으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양은 상기 서브 패킷의 식별값에 따라서 상이한 값으로 결정되는, 서브 패킷 생성 방법.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 시작 위치의 결정은, 초기 전송에서 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 따라서 상기 시작 위치를 결정하고, 초기 전송 후의 전송에서 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 무관하게 상기 시작 위치를 결정하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
20. 제 16 항에 있어서,

    상기 시작 위치의 결정은, 초기 전송에서 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 무관하게 따라서 상기 시작 위치를 결정하고, 초기 전송 후의 전송에서 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 따라서 상기 시작 위치를 결정하는 것을 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
21. 제 16 항에 있어서,

    상기 시작 위치는 아래의 수학식을 적용하여 결정되고,

    S_i,j = (j * L_i + S_initial )modN

    상기 수학식에서 S_i,j 는 상기 시작 위치를 나타내고,

    j 는 상기 서브 패킷의 식별값을 나타내고,

    L_i 는 i 번째 HARQ 전송에 대한 상기 서브 패킷의 길이를 나타내고,

    S_initial 은 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양을 나타내고,

    N 은 상기 순환 버퍼의 크기를 나타내는, 서브 패킷 생성 방법.
22. 제 9 항에 있어서,

    상기 순환 버퍼에서 상기 결정된 시작 위치로부터 소정의 길이를 가지는 상기 서브 패킷을 독출하는 단계; 및

    상기 독출된 서브 패킷을 수신단으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 서브 패킷 생성 방법.
23. 제 9 항에 있어서,

    초기 전송에서 상기 서브 패킷에 대한 상기 부호율이 소정의 임계치보다 낮은 경우, 상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양은 0인, 서브 패킷 생성 방법.
24. 코드워드 패킷의 HARQ(hybrid automatic repeat request) 전송을 위해 서브 패킷을 생성하는 송신단 장치에 있어서,

    소정의 부호율에 따라 인코딩된 코드워드 패킷의 구성화 비트 및 패리티 비트를 저장하는 순환 버퍼를 포함하고,

    상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양에 따라서 상기 서브 패킷의 시작 위치가 결정되고,

    상기 순환 버퍼는 R 개의 행과 C 개의 열을 포함하는 행렬 형태를 가지고,

    상기 구성화 비트의 적어도 일부가 펑처링되는 양은 초기 시작 위치로서 정의되고, 상기 초기 시작 위치는 초기 전송에서 스킵(skip)되는 하나 이상의 행 또는 하나 이상의 열에 의해서 결정되며,

    상기 시작 위치의 결정은, 상기 초기 시작 위치에 따라 상기 서브 패킷의 시작 위치를 행 인덱스 단위 또는 열 인덱스 단위로 결정하는 것을 포함하고,

    인접한 2 개의 시작 위치들 사이의 시작 위치 간격이 결정되고,

    상기 시작 위치 간격은, 충전 비트가 상기 코드워드에 삽입되는 경우 상기 충전 비트에 의해서 생성되는 패리티 비트, 상기 충전 비트, 또는 더미 비트 중의 하나 이상을 스킵하기 위해서 이용되는, 서브 패킷 생성 송신단 장치.

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