KR101430470B1 - Ｈａｒｑ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 신호재전송 방법 - Google Patents

Ｈａｒｑ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 신호재전송 방법 Download PDF

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Abstract

ＨＡＲＱ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 신호 재전송 방법이 개시된다. 즉, HARQ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 재전송을 위한 추가적인 코드워드대 레이어 매핑 방식을 규정하여 이용함으로써 신호를 효율적으로 재전송하는 방법이 개시되며, 바람직하게는 재전송용 코드북을 별도로 규정하여 이용하고, 기존 제어 정보를 이용하여 필요한 정보를 획득함으로써 제어 신호 오버헤드 관점에서 보다 효율적인 재전송을 수행하는 방법이 제공된다.
MIMO, HARQ, 코드북

Description

ＨＡＲＱ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 신호 재전송 방법 {Method For Retransmitting Signals In MIMO system employing HARQ scheme}
본 발명은 다중 안테나 통신 시스템에 대한 것으로서, 더 구체적으로 HARQ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 신호를 효율적으로 재전송하는 방법에 대한 것이다.
현재 통신 시스템에서 이용되는 오류 제어 알고리즘은 크게 재전송(Automatic Repeat request: ARQ)과 오류 정정(Forward Error Correction: FEC)의 두 방식으로 분류될 수 있다. ARQ 방식의 종류에는 Stop and Wait ARQ, Go-Back-N ARQ, 선택적 반복(Selective-Repeat) ARQ 등이 있다. Stop and Wait ARQ는 매번 전송된 프레임의 정확한 수신 여부를 확인(ACK신호 확인)한 후 다음 프레임을 전송하는 기법이고, Go-Back-N ARQ는 연속적인 N개의 데이터 프레임을 전송하고, 성공적으로 전송이 이루어지지 않으면, 에러가 발생한 프레임 이후로 전송된 모든 데이터 프레임을 재전송하는 방식이다. 그리고 선택적 반복 ARQ 기법은 에러가 발생한 프레임만 선택적으로 재전송하는 방식이다.
한편, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)란 재전송과 오류 정정을 결합 하여 오류를 제어하는 기술로서, 재전송 시에 수신된 데이터의 오류정정 부호능력을 극대화시키는 방식을 말한다. 재전송 시 전송되는 비트들의 특성에 따라 크게 chase combing(CC), incremental redundancy (IR) HARQ로 나눌 수 있다. Chase combining HARQ는 재전송 시 1차 전송에서 사용한 데이터를 그대로 사용하여 수신단에서 SNR비를 높여 이득(gain)을 얻고자 하는 방법이고, IR HARQ는 재전송 시 잉여 비트들(redundancy bits)을 전송하여 결합하는 방식으로 수신단에서 코딩 이득(coding gain)을 얻어 성능을 향상시키는 방식이다.
이와 같은, HARQ 전송 방법에는 동기식(Synchronous)과 비동기식(Asynchronous) HARQ로 분류될 수 있다. 동기식 HARQ는 송신단에서 데이터를 송신단과 수신단 모두가 알고 있는 시점에 미리 정해진 자원을 통해 전송한다. 따라서, 전송에 필요한 시그널링(signalling), 예를 들어 데이터의 식별(identity)을 나타내는 HARQ 프로세스 번호를 포함할 필요가 없다.
그러나, 비동기식 HARQ는 데이터를 임의의 시간에 자원을 할당하여 전송하는 방식이다. 따라서, 데이터 전송에 필요한 시그널링, 예를 들어 HARQ 프로세스 넘버를 포함하여야만 하므로 시그널링 오버헤드(signalling overhead)가 증가할 수 있다.
도 1은 종래 동기식 및 비동기식 HARQ 시스템에서 제어 신호의 구조에 대한 일례를 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 1은 3GPP 통신 시스템에서 이용되는 제어 신호 구조의 예를 나타내고 있으며(3GPP TR 25.814 참조), 이에 따르면 동기식 HARQ 시스템에서의 제 어 신호는 현재 송신되는 프로세스 블록의 인덱스 등을 나타낼 필요가 없이 2 비트의 제어 정보만으로 HARQ 송신이 가능하다. 반면, 비동기식 HARQ 시스템의 경우 현재 송신되는 프로세스 블록의 인덱스를 나타내기 위한 정보를 포함하여, 보다 많은 수의 비트 정보가 요구됨을 알 수 있다.
도 1에 도시된 제어 정보의 구조는 다음과 같은 표로 나타낼 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00001
상기 표 1에서 비동기식 HARQ 시스템에서 3비트의 제어 신호를 통해 나타낼 수 있는 프로세스 블록 인덱스의 조합은 최대 8개가 될 수 있다. 위의 표는 전송 단위당 송신할 수 있는 프로세스의 블록의 개수가 하나일 경우를 위한 제어 신호이다. 다만, 비동기식 HARQ 시스템에서 하나의 전송 단위당 송신할 수 있는 프로세스 블록의 수는 동시에 전송할 수 있는 프로세스 블록의 수 등에 의해 다양하게 증가할 수 있으며, 이 경우 상술한 HARQ 프로세스 번호를 나타내기 위한 제어 신호의 비트 수는 커지게 되며, 이에 따라 시스템의 오버헤드가 증가하게 된다.
이하에서는 전송 단위당 송신하는 프로세스 블록이 증가하는 다양한 경우를 살펴보고, 이러한 경우 해당 프로세스 블록 조합의 수를 합리적으로 감소시키는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 스탑 앤 웨이트(Stop-and-wait) HARQ 방식을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이 HARQ란 재전송과 오류 정정을 결합하여 오류를 제어하는 기술로서, 재전송시에 수신된 데이터의 오류정정 부호능력을 극대화시킨다. 즉, 수신단(Rx)에서 수신된 데이터의 오류가 검출되지 않으면, 수신단(Rx)은 ACK 신호를 전송하고, 에러가 검출되는 경우에는 수신단(Rx)은 NACK 신호를 전송한다. ACK 신호를 받은 데이터 송신단(Tx)은 그 다음 데이터를 전송한다. NACK 신호를 받은 데이터 송신단(Rx)은 오류가 발생한 해당 데이터를 재전송하게 된다. 이때, 재전송되는 데이터는 HARQ 타입에 따라 재전송하는 데이터의 형식을 바꿀 수도 있다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같은 스탑 앤 웨이트 프로토콜은 데이터의 송신단(Tx)이 ACK(ACKnowledgement)/NACK(No ACK)을 데이터의 수신단(Rx)으로부터 수신할 때까지의 왕복지연시간(Rounding Trip time; 이하 "RTT") 동안 데이터 송신을 지연하여 송신하는 방식으로서 가장 단순하면서 효율적인 전송 방법이지만, 상기 RTT만큼의 지연으로 인하여 링크 전송 효율이 저하될 수 있다.
이를 보완하기 위하여 다음과 같은 N 채널 스탑 앤 웨이트 HARQ 방식이 이용될 수 있다.
도 3은 N 채널 스탑 앤 웨이트 HARQ 구조를 도시한 도면이다.
일반적으로, 스탑 앤 웨이트 HARQ 방법에서 데이터 수신단은 데이터의 성공적인 수신 여부를 CRC(Cyclic Redundancy Check)와 같은 오류검출 부호를 통하여 확인할 수 있다. 따라서, 본 설명에서는 설명의 편의를 위해 에러가 검출될 수 있는 상술한 데이터 단위를 'HARQ 프로세스 블록', 또는 혼동이 없는 경우 간단하게 '프로세스 블록'으로 지칭하기로 한다. 그리고 시스템에서 정해진 구간 내(예를 들어, 1 RTT(round trip time))에서 전송할 수 있는 HARQ 프로세스 블록들을 구별하기 위해 사용하는 식별 인자를 'HARQ 프로세스 인덱스'로 지칭하기로 한다.
즉, 도 2에 도시된 일반적인 스탑 앤 웨이트 HARQ 방식에서 하나의 프로세스 블록 송신 후, 이에 대한 ACK/NACK을 수신할 때까지의 시간(RTT)만큼 데이터 송신을 지연시키는데 반해, 도 3에 도시된 바와 같은 N 채널 스탑 앤 웨이트 HARQ 방식에서는 RTT 내에서 송신할 수 있는 N 개의 프로세스 블록을 송신한 후, 이에 대한 독립적인 ACK/NACK 신호를 수신하는 방식이다. 이를 통해 링크 효율을 높일 수 있으나, RTT 내에서 송신 가능한 프로세스 블록 인덱스의 수는 N배 만큼 증가할 수 있다.
한편, 시스템의 전송 대역폭이 넓거나, 다중안테나(MIMO)를 사용하여 데이터를 송신하는 경우에는 동시에 다수개의 HARQ 프로세스 블록이 전송될 수 있다.
도 4는 다중 HARQ 프로세싱에 의한 송신 방법을 도시한 도면이다.
즉, 특정 시간에 다수 개(m)의 HARQ 프로세스가 동시에 m개의 HARQ 프로세스 블록을 전송할 수 있다. 데이터를 수신한 수신단에서는 m개의 HARQ 프로세스 블록각각에 대한 m개의 ACK/NACK 신호를 데이터 송신단으로 전송할 수 있다. 이와 같이 동시에 m개의 프로세스 블록을 송신하는 방식은 도 3에 도시한 바와 같이 N 채널 스탑 앤 웨이트 방식과 결합하여 보다 시스템의 링크 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 동시에 복수개의 프로세스 블록을 송신하는 경우, 설명의 편의를 위해 이하의 설명에서 각각의 프로세스 블록이 송신되는 각각의 HARQ 프로세스를 "레이어(Layer)"라 지칭하기로 한다. 이와 같은 레이어는 통신 시스템에서 시스템 대역폭이 넓어 동시에 복수의 프로세스 블록을 송신하는 경우의 각각의 대역 또는 MIMO 통신 시스템에서 동시에 데이터를 송신할 수 있는 각각의 안테나에 해당할 수 있다. 이하에서는 상술한 바와 같이 복수의 레이어를 적용하는 일례로서 MIMO 통신 시스템에 대해 간략하게 설명한다.
MIMO (Multi Input Multi Output)는 기지국과 휴대 단말기의 안테나를 2개 이상으로 늘려 데이터를 여러 경로로 전송하고, 수신단에서 각각의 경로로 수신된 신호를 검출하는 기법이다. 이러한 MIMO는 공간 다이버시티, 송신 다이버시티, 빔포밍(Beamforming), 한 사용자의 공간 다중화, 여러 사용자의 공간 다중화 등의 여러 방식으로 구분될 수 있다.
공간 다이버시티는 동일한 데이터를 복수의 안테나를 통해 송신하는 기술로서, 단말로부터의 CQI(Channel Quality Information) 피드백이 페이딩의 영향으로 인해 신뢰도가 낮은 경우 안정적인 동작은 할 수 있다. 또한, 지연에 민감한 종류의 트래픽을 서비스해야 하는 경우, 채널 상태가 좋아지기를 기다리지 않고 다이버시티를 이용하여 페이딩에 대처하는 기술로서 유용하다. 또한, 송신 다이버시티는 MIMO 통신 방식의 대표적인 기술로 송신기가 여러 개의 안테나를 가지고 있고, 채널 상태를 알지 못하는 경우에 사용할 수 있다.
한편, 빔포밍은 다중 안테나에서 채널 상태에 따른 가중치를 가하여 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 증가시키기 위해 사용되는 기술이다. 송신 빔포밍의 경우 채널 상태를 알기 힘들어 별도의 피드백이 필요하며, 이를 어떻게 효율적으로 지원하는지가 시스템 설계의 중요한 요소가 된다.
한편, 단일 사용자 및 다중 사용자에 대한 공간 다중화 방식에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 MIMO 통신 시스템에서 이용되는 공간 다중화(Spatial Multiplexing: SM) 및 공간 분할 다중 접속(Spatial Divisional Multiple Access) 방식의 개념을 도시한 도면이다.
단일 사용자에 대한 공간 다중화는 SM 혹은 SU-MIMO(Single User MIMO)로 불리며, 도 5의 좌측에 도시된 바와 같은 방식으로 하나의 사용자의 복수의 안테나를 이용하여 송신함으로써, MIMO 채널의 용량은 안테나 수에 비례하여 증가한다. 한편, 다중 사용자에 대한 공간 다중화는 SDMA 혹은 MU-MIMO(Multi-User MIMO)로 불리며, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 복수의 사용자 안테나를 통해 데이터 송수신이 이루어진다.
상술한 MIMO 모드로 데이터를 전송하는 경우, 랭크 인덱스, PVI (Precoding Vector Index), 간섭 벡터(interference vector) 등의 여러 가지 정보가 추가되어야 한다. 랭크 인덱스는 각 할당된 자원에서 몇 개의 전송 랭크가 할당되어 있는지 알려주는 인덱스이며, PVI는 UE가 자원 할당 필드에서 할당된 각각의 자원 부분에서 자신이 사용할 프리코딩 벡터가 무엇인지를 인덱싱한다.
한편, 상술한 MIMO 기법을 사용하는 경우 에러 검출이 가능한 단위인 하나의 코드워드(codeword)를 다중 안테나에 실어 동시에 전송하는 SCW(Single CodeWord) 모드와, 여러 개의 코드워드를 다중 안테나에 실어 동시에 전송하는 MCS(Multi CodeWord) 모드가 있다.
도 6은 다중코드워드(MCW) MIMO 시스템의 송신단 구조를 도시한 도면이다.
구체적으로, M개의 데이터 패킷(Data Packet)은 인코딩(예를 들어, 도 6의 터보 인코딩)과 변조(예를 들어, 도 6의 QAM 변조)를 각각 거쳐 M개의 코드워드 HARQ 프로세스 블록이 생성된다. 이는 다시 MIMO 단에서 맵핑(mapping)되고, 효율적인 안테나 시그널링과 함께 레이어는 물리 안테나(physical antenna)의 개수(Mt)에 맞게 조합을 이루어 수신단으로 전송하게 된다. 그 후, 수신단에서는 각 안테나의 채널 품질 정보를 피드백하여, 이에 따라 코딩율 및 변조 방식이 조절될 수 있다.
한편, 코드워드와 물리적인 안테나의 매핑 관계를 다음과 같은 형태를 가질 수 있다.
도 7은 코드워드와 물리적인 안테나의 매핑관계에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 구체적으로 3GPP TS 36.211에서의 하향링크에서 공간 다중화를 위한 코드워드대 레이어 매핑 방법(codeword-to-layer mapping for spatial multiplexing in DL)을 도시하고 있다.
즉, 랭크 1인 경우 하나의 코드워드가 하나의 레이어로 매핑되어 프리코더에 의해 4개의 안테나를 통해 전송되는 형태를 도시하고 있으며, 랭크 2인 경우 2개의 코드워드가 2개의 레이어로 매핑되어 프리코더에 의해 4개의 안테나에 매핑되는 형태를 예시적으로 도시하고 있다. 또한, 랭크 3인 경우 2개의 코드워드 중 하나의 코드워드는 직-병렬 변환기(S/P)에 의해 2개의 레이어에 매핑되어 총 2개의 코드워드가 3개의 레이어롤 매핑된 후, 프리코더에 의해 4개의 안테나에 매핑되는 형태를 도시하고 있으며, 랭크 4인 경우 2개의 코드워드 각각이 직-병렬 변환기에 의해 각각 2개의 레이어에 매핑되어 총 4개의 레이어가 프리코더에 의해 4개의 안테나에 매핑되는 일례를 도시하고 있다. 또한, 랭크의 개수에 따라 동시에 전송되는 코드워드 (즉, HARQ 프로세스 블록)의 개수를 알 수 있다.
다만 상기 도 7과 관련하여 상술한 바와 같은 코드워드대 레이어 매핑 기법을 사용하는 시스템에서는 랭크 3 또는 랭크 4를 이용하여 데이터를 전송한 후, 전송된 코드 워드 중 어느 한 코드워드의 전송이 실패하여 재전송을 수행하는 경우, 도 7에 도시된 랭크 3 또는 랭크 4의 매핑 관계에서 강제적으로 전송 랭크 수를 감소시켜 전송해야 한다. 이러한 경우 상술한 HARQ chase combining을 사용하기 어려울 뿐만 아니라, 초기 전송시 사용한 자원의 1/2만의 자원을 사용함으로써 효율적이지 못하게 된다. 또한, 초기 전송에서 데이터 전송시 높은 코딩률을 적용한 경우, 재전송시에는 코딩 이득이 현격히 감소할 수도 있다.
따라서, 상술한 문제를 해결하기 위해 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서 송신단의 재전송을 위한 효율적인 데이터 처리 방법이 필요하다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 HARQ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 재전송을 위한 추가적인 코드워드대 레이어 매핑 방식을 규정하여 이용함으로써 신호를 효율적으로 재전송하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 재전송용 코드북을 별도로 규정하여 이용하고, 기존 제어 정보를 이용하여 필요한 정보를 획득함으로써 제어 신호 오버헤드 관점에서 보다 효율적인 재전송을 수행하는 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에서는 HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 이용하는 다중 안테나 (MIMO) 시스템에서 송신측이 신호를 전송하는 방법을 제공한다. 이를 위한 일 실시형태에서는 (a) 전송할 코드워드(Codeward)가 재전송 코드워드인지 여부를 판정하는 단계; (b) 상기 코드워드가 재전송 코드워드인 경우, 재전송용 코드워드대 레이어(codeward-to-layer) 매핑 방식에 따라 신호 매핑을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 매핑된 신호에 프리코딩을 수행하여 복수의 안테나에 매핑시켜 전송하는 단계를 포함하되, 상기 다중 안테나 시스템은 상기 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식을 지원하는 프리코딩 벡터를 특정 하나 이상의 인덱스로 규정한 재전송용 코드북을 지원하며, 상기 송신측은, 상기 코드워드가 재전송 코드워드이며, 상기 재전송용 코드북 중 상 기 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식에 따른 프리코딩 벡터를 규정한 인덱스를 수신하는 경우, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법을 제공한다.
이때, 상기 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식은, 이하 도 9와 관련하여 후술할 바와 같이 다양한 방식을 포함할 수 있으나, 특히 이하 도 8과 관련하여 추가적으로 규정하는, 하나의 코드워드를 2개의 레이어에 매핑하는 방식을 포함하도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 판정은 추가적인 제어 정보를 통해서가 아니라 기존 제어 정보의 RSN (Retransmission sequence number) 필드를 이용하여 수행할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태에서는 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식을 지원하는 프리코딩 벡터를 특정 인덱스로 규정한 재전송용 코드북을 지원하며, HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 이용하는 다중 안테나 (MIMO) 시스템에서 송신측이 신호를 재전송하는 방법을 제공한다. 이를 위한 일 실시형태에서는, (a) 전송 신호에 대한 제어 정보를 수신하는 단계, (b) 상기 제어 정보가, 상기 전송 신호가 재전송임을 나타내며, 상기 재전송용 코드북 중 상기 특정 인덱스를 나타내는 경우, 상기 전송 신호를 상기 재전송용 코드워드대 레이어(codeward-to-layer) 매핑 방식에 따라 신호 매핑을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 매핑된 신호를 상기 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식을 지원하는 프리코딩 벡터를 이용하여 복수의 안테나에 매핑하여 전송하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 재전송 방법을 제공한다.
이때, 상기 재전송용 코드워드대 레이어 매핑 방식을 지원하는 프리코딩 벡터는 하나의 코드워드를 2개 레이어에 매핑하는 방식을 지원하는 제 1 프리코딩 벡터 및 하나의 코드워드를 4개 레이어에 매핑하는 방식을 지원하는 제 2 프리코딩 벡터를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 송신측은 상기 제어 정보가 나타내는 레이어 개수 정보에 따라 상기 제 1 프리코딩 벡터 및 상기 제 2 프리코딩 벡터 중 상기 (c) 단계에서 이용할 프리코딩 벡터를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따르면, HARQ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 재전송을 위한 코드워드대 레이어 매핑 방식을 효율적으로 규정하여 이용할 수 있으며, 재전송용 코드북을 별도로 규정하여 이용하고, 기존 제어 정보를 이용하여 필요한 정보를 획득함으로써 제어 신호 오버헤드 관점에서 보다 효율적인 재전송을 수행할 수 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, 당업자는 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 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
상술한 바와 같이 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서, 도 7에 도시된 바와 같은 코드워드대 레이어 매핑 방식만을 이용하는 경우, 랭크 3 또는 랭크 4를 이용하여 데이터를 전송한 후, 전송된 코드 워드 중 어느 한 코드워드의 전송이 실패하여 재전송을 수행하는 경우, 도 7에 도시된 랭크 3 또는 랭크 4의 매핑 관계에서 강제적으로 전송 랭크 수를 감소시켜 전송해야 한다. 이러한 경우 상술한 HARQ chase combining을 사용하기 어려울 뿐만 아니라, 초기 전송시 사용한 자원의 1/2만의 자원을 사용함으로써 효율적이지 못하게 된다. 또한, 초기 전송에서 데이터 전송시 높은 코딩률을 적용한 경우, 재전송시에는 코딩 이득이 현격히 감소할 수도 있다.
아울러, 만약 송신단이 채널 상태를 수신단으로부터 보고받을 때, 랭크가 1로 정해져서 채널 상태를 보고받았다면, 송신단에서는 랭크 1 매핑이 불가피하다. 그러나, 송신단에서 보고받은 랭크 정보가 2 또는 그 이상일 경우, 송신단에서는 재전송시 강제로 랭크를 1로 낮추어 전송해야 하므로 송신단과 수신단에서 가지는 채널 상태(예를 들어, CQI, 프리코딩 행렬)의 값이 달라지므로 성능의 열화가 발생할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시형태에서는 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템 에서 송신단의 재전송을 위한 효율적인 데이터 처리 방법으로서 다음과 같은 코드워드대 레이어 매핑 방식을 추가적으로 규정하여 이용하는 것을 제안한다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 추가적으로 규정되는, HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서 재전송시 이용할 수 있는 코드워드대 레이어 매핑 방식을 나타낸 도면이다.
구체적으로 도 8은 랭크 2인 경우에 대해 특정 코드워드가 직-병렬 변환기(S/P)에 의해 2개의 레이어에 매핑되며, 이 2개의 레이어가 프리코더에 의해 4개의 안테나에 매핑되는 형태를 도시하고 있다. 이와 같은 매핑 방식은 상기 도 7에 도시된 매핑 방식 중 랭크 3 또는 랭크 4를 이용하여 초기 전송을 수행한 후, 어느 한 코드워드의 전송이 실패하여 재전송을 수행하는 경우에 이용될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따라 추가적으로 규정되는 매핑 방식을 재전송시 어떻게 이용할 것인지에 대해 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9는 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서 재전송시 도 8에서 제안된 매핑 방식을 어떻게 이용하는지를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 랭크 1에 대해 규정된 매핑 방식을 이용하여 초기 전송을 수행한 후, 전송한 코드워드 1의 전송이 실패한 경우(901)에는 동일하게 랭크 1에 대해 기 규정된 매핑 방식에 따라 재전송을 수행하여야 하는 것이 자명하다. 또한, 랭크 2를 이용하여 코드워드 1 및 코드워드 2에 대해 초기 전송을 수행한 후, 어느 코드워드 1 또는 코드워드 2에 대한 전송이 실패(902a, 902b)하여 재전송을 수행하는 경우, 기 규정된 매핑 방식 중 랭크 1에 대해 규정된 방식을 이용하여 재전송을 수행할 수 있다. 아울러, 랭크 3에 대해 규정된 매핑 방식을 이용하여 코드워드 1 및 코드워드 2에 대한 초기 전송을 수행한 후, 코드워드 2에 대한 전송이 실패하는 경우(904) 역시 기 규정된 매핑 방식 중 랭크 1에 대해 규정된 방식을 이용할 수 있다.
한편, 랭크 3에 대해 규정된 매핑 방식을 이용하여 코드워드 1 및 코드워드 2에 대한 초기 전송을 수행한 후, 코드워드 1에 대한 전송이 실패하는 경우(903)에는 기 규정된 매핑 방식을 이용하여 재전송을 수행하는 경우 상술한 바와 같은 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 경우(903)에는 도 8에서 도시된 바와 같이 추가적으로 규정된 매핑 방식을 이용하여 재전송을 수행함으로써 재전송을 최적화할 수 있다. 또한, 랭크 4에 대해 규정된 매핑 방식을 이용하여 코드워드 1 및 코드워드 2에 대한 초기 전송을 수행한 후, 어느 한 코드워드에 대한 전송이 실패하는 경우(905a, 905b) 역시 기 규정된 매핑 방식을 이용하지 않고, 도 8에 도시된 바와 같이 추가적으로 규정된 매핑 방식을 이용하여 재전송을 수행하는 것을 제안한다.
이와 같은 재전송 방식을 이용함으로써 일부 코드워드 전송이 실패하여 재전송을 수행하는 경우에도 효율적으로 Chase combining을 수행할 수 있으며, 송수신단 사이의 채널 정보 불일치에 대한 문제를 해결할 수 있다.
다만, 상술한 바와 같은 실시형태에 따라 효율적인 재전송을 위해 코드워드대 레이어 매핑 방법을 추가하게 되는 경우, 제어 신호의 크기 관점에서 다음과 같은 단점이 발생할 수 있다. 이를 설명하기 위해 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템 에서 필요한 제어 신호에 대해 좀더 구체적으로 살펴본다.
상기 도 4와 관련하여 상술한 바와 같이 m개의 레이어를 이용하고, 상기 도 3과 관련하여 상술한 바와 같이 N 채널 스탑 앤 웨이트 HARQ 방식을 이용하는 경우, 발생할 수 있는 프로세스 블록 인덱스의 조합의 수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00002
따라서, 이와 같은 HARQ 프로세스 블록 인덱스 조합을 나타내기 위해 필요한 제어 신호의 비트 수(x)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00003
이와 같은 방식을 이용하여 HARQ 프로세스 블록 인덱스 조합을 나타내는 구체적인 경우에 대해 설명하면 다음과 같다.
한편, 상술한 경우와 달리 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록의 개수, 즉 동시에 전송되는 레이어의 개수를 임의의 신호를 통하여 알려주는 경우를 가정하면, HARQ 프로세스 블록 인덱스 조합을 표현하기 위한 제어 신호의 비트 수(x)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00004
한편, 제어 정보의 오버헤드를 줄이기 위한 또 다른 방법의 하나로서 SIMO (Single Input Multi Output) 방식에서 HARQ 프로세스 ID들을 구별하기 위해 사용한 N비트를 상술한 MIMO 방식에서도 그대로 사용하는 기법이 있다. 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 동시에 2개의 코드워드를 생성하여 전송하는 MIMO 시스템에서 동시에 전송되는 프로세스 블록들이 인덱스를 공유하도록 설정하여 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 예에서와 같이 1 RTT (Round Trip Time) 동안, 최대 8 HARQ 프로세스 블록이 동작할 수 있고, 동시에 최대 2개의 HARQ 프로세스 블록을 전송할 수 있는 경우, 최대 16개의 HARQ 프로세스 블록이 2개의 레이어를 통해 전송될 수 있다. 이 경우 MIMO 모드 동작 시, 종래와 같이 각 프로세스 블록당 하나의 인덱스를 부여하는 것이 아니라, 도 10에 도시된 바와 같이 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록들이 HARQ 프로세스 블록 인덱스 0 내지 7번까지의 인덱스를 공유하여 사용하도록 설정하는 경우, 전체 프로세스 블록 인덱스를 3비트를 이용하여 나타낼 수 있다.
한편, 상술한 전송 방식을 이용하는 경우 필요한 제어 정보 전체에 대해 표를 이용하여 나타내면 다음과 같다.
필드
(Field)		 비트 수
(Bits)		 코멘트
(Comment)
일반
(General)		 RB 할당
(RB assignment)		 ? 선택된 자원 지정 방식에 따른 비트 수 (필요한 경우, 분산 전송을 다루기 위한 명시적 정보를 포함함)
(Number of bits depends on the resource indication
scheme selected (if necessary, includes any explicit
information to handle distributed transmission))
CRC 16-20 MAC ID는 CRC에 묵시적으로 인코딩됨. MAC ID는 16비트임.
(MAC ID implicitly encoded in the CRC. The MAC ID is 16 bits)
TPC 2-4 PUCCH의 전력 제어
(Power control of PUCCH)
제 1 전송 블록
(First transport block)		 전송 포맷
(Transport format)		 4-7 접슨 1: MSC를 널링하고, 자원 블록 할당으로부터 전송 블록 크기를 계산함.
(Approach 1: signal MCS, compute transport block size
from resource block assignment)

접근 2: 전송 블록 크기 인덱스 및 변조 방식을 시그널링하고, 자원 블록 할당으로부터 코딩율 및 실제 전송 블록 크기를 계산함 (HSDPA와 유사)
(Approach 2: signal transport block size index and modulation scheme, compute code rate and actual
transport block size from resource block assignment (similar to HSDPA))
HARQ 프로세스 번호
(Hybrid ARQ process number)		 3 이용되는 HARQ 프로세스의 수에 의존. 특정 할당에 대한 TDD의 경우 FDD에 비해 더 큰/작은 수를 필요로 할 수 있음. → FDD와 TDD에 대해 다른 PDCCH 크기를 가짐.
(Depends on the number of HARQ processes used, TDD may need a larger/smaller number than FDD for certain allocations → different PDCCH sizes for FDD and TDD)
재전송 시퀀스 번호 (RSN)
(Retransmission sequence number (RSN))		 2-3 접근 1: 새로운 데이터 지시자 및 잉여 버전으로서
RSN (2 비트)은 2배가 됨 (=0은 새로운 지시자를 나타내며,
>0은 재전송을 나타냄).
(Approach 1: RSN (2bits) doubles as new data indicator
(=0 indicates new data, >0 indicates retransmission)
and redundancy version.)

접근 2: 별도의 새로운 데이터 지시자 (1 비트) 및 잉여
버전 (2 비트).
(Approach 2: Separate new data indicator (1 bit) and redundancy version (2 bits))
공간 다중화 SU-MIMO 지원을 위해 필요한 정보
(Information needed for spatial multiplexing SU-MIMO support)
MU-MIMO를 위해 필요한 정보는 FFS임
(Information needed for MU-MIMO is FFS)
제 2 전송 블록 (MIMO 지원)
(Second transport block (MIMO support))		 레이어 개수
(Number of layers)		 0-2 1, 2, 3 또는 4개 레이어(4 Tx eNodeB의 경우) 또는 1, 2
레이어 (2 Tx eNodeB의 경우)
(1, 2, 3 or 4 layers (4 Tx eNodeB) or 1, 2 layers
(2 Tx eNodeB))

필요한 개수는 적용된 랭크 적응 방식에 따름.
(The need depends on the rank adaptation scheme adopted)
전송 포맷
(Transport format)		 3-7 접근 1: MCS를 시그널링하고, 자원 블록 할당으로부터 전송 블록 크기를 계산.
(Approach 1: signal MCS, compute transport block size from resource block assignment)

접근 2: 전송 블록 크기 인덱스 및 변조 방식을
시그널링하고, 자원 블록 할당으로부터 코딩율 및 실제
전송 블록 크기를 계산함 (HSDPA와 유사)
(Approach 2: signal transport block size index and modulation scheme, compute code rate and actual transport block size from resource block assignment (similar to HSDPA))

접근 3: 제 1 코드워드에 대한 전송 포맷에 대해 상대적으로 획득됨.
(Approach 3: obtained relative to the transport format for the first code word)
HARQ 프로세스 번호
(Hybrid ARQ process number)		 0 RAN1 #47bis 회의 초고에 따르면, HARQ 프로세스와 코드워드의 매핑에 완전한 유연성(full flecibility)을 둔다. "완전한 유연성"에 대해 각 회사마다 다른 이해를 가지고 있다. 예를 들어, Rel-7에서와 같이 제 1 전송 블록으로부터 프로세스 번호가 유도될 수 있을지가 고려될 것임.
(According to minutes from RAN1#47bis, there is full flexibility in mapping between HARQ process and codewords. The understanding of "full flexibility" was different between companies. To be considered if the process number could be derived from first transport block e.g. as in Rel-7.)
재전송 시퀀스 번호 (RSN)
(Retransmission sequence number (RSN))		 0-3 접근 1: 새로운 데이터 지시자 및 잉여 버전으로서
RSN (2 비트)은 2배가 됨 (=0은 새로운 지시자를 나타내며, >0은 재전송을 나타냄).
(Approach 1: RSN (2bits) doubles as new data indicator (=0 indicates new data, >0 indicates retransmission) and redundancy version.)

접근 2: 별도의 새로운 데이터 지시자 (1 비트) 및 잉여
버전 (2 비트).
(Approach 2: Separate new data indicator (1 bit) and redundancy version (2 bits))
프리코딩 정보
(Precoding information)		 4 아래 표 3의 코드북을 이용하는 경우
상기 표 2에 있어서 RAN1#47bis는 3GPP LTE 관련 RAN 1 47차 회의 (St.Louis, USA)를 나타낸다. 상기 표 2와 같은 제어 정보 필드들 중 송신단은 "RSN" 필드를 통해 해당 데이터가 재전송 데이터인지 여부를 알 수 있으며, "레이어 개수(number of layer)" 필드를 통해 해당 데이터가 몇 개의 레이어로 전송되는지에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 상기 표 2에서 프리코딩 정보는 다음 표 3과 같이 일반적으로 4개의 안테나, 2개의 코드워드를 이용하는 MIMO 시스템에서 사용되는 코드북을 이용할 경우의 비트 수를 나타낸 것이다.
Figure 112008000789859-pat00005
상기 표 3은 4개의 안테나 포트 인덱스를 각각 0, 1, 2, 3으로 설정한 경우를 나타낸다. 구체적으로, 상기 표 3에서 각각의 레이어 개수(number of layer)는 4개의 안테나 포트 인덱스 0, 1, 2, 3 중 데이터 전송에 이용되는 안테나 포트의 개수에 대응할 수 있으며, 상기 표 3에 있어서 Wn (s)는 아래와 같이 표현되는 행렬로부터 s 에 의해 지칭되는 열(들)에 의해 규정되는 행렬을 의미한다.
Figure 112008000789859-pat00006
여기서, I는 4*4 단위 행렬(identity matrix)를 의미하며, 벡터
Figure 112008000789859-pat00007
는 상기 표 3에 의해 주어지는 벡터를 의미한다. 예를 들어, 상기 표 3의 코드북 중 프리코딩 행렬
Figure 112008000789859-pat00008
가 선택되는 경우는 2개의 레이어를 통해 데이터 심볼을 전송하는 경우로서 상기 수학식 4를 통해 연산되는 W0 행렬 중 첫번째 및 4번째 열벡터를 선택한 행렬 즉,
Figure 112008000789859-pat00009
를 이용하여 데이터를 프리코딩하는 것을 의미한다.
다만, MIMO 모드에서 상기 도 10 및 표 2의 경우와 같이 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록들이 인덱스를 공유하는 경우, 항상 2개의 HARQ 프로세스 블록을 전송하지 않을 경우, 다시 말해, 하나의 HARQ 프로세스 블록을 전송할 때, 인덱스를 공유하는 프로세스 블록들간에 구분이 되지 않는 단점이 있다. 또한, HARQ 프로세스 블록 인덱스를 공유하여 사용하도록 설정되었기 때문에 하나의 HARQ 프로세 스 블록이 전송되는 것인지, 2개의 HARQ 프로세스 블록이 전송되는 것인지 알지 못할 수 있다.
즉, 상기 도 10에서와 같이 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록인 인덱스를 공유하도록 설정하는 경우에는 다음과 같은 추가 제어 정보들이 필요하게 된다.
(1) 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록의 개수
(2) 복수의 HARQ 프로세스 블록이 전송되어 재전송 시 처음 전송된 HARQ 프로세스 블록의 개수보다 적게 전송되어야 할 때, 재전송 요청을 받은 HARQ 프로세스 블록이 어떤 것인지를 나타내는 식별 정보.
상기 추가 정보 중 (2)에 대해 예를 들어 설명하면, 2개의 HARQ 프로세스 블록이 하나의 HARQ 프로세스 블록 인덱스를 공유하여 전송된 후, 두 개의 프로세스 블록 중 하나의 HARQ 프로세스 블록만 재전송되는 경우, 이 재전송되는 HARQ 프로세스 블록이 어떠한 것인가를 명확히 알 수 있는 식별자를 의미한다. 이와 같이 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록을 구별하기 위해 추가 제어 정보를 이용하는 경우는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
도 11은 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록들을 구분하기 위해 추가 제어 정보를 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
즉, 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록들이 프로세스 블록 인덱스를 공유하는 경우에도, 상술한 바와 같이 재전송시 각 프로세스 블록의 구분이 필요하므로 이를 추가 제어 정보를 이용하여 a와 b로 구분하는 것을 개념적으로 나타낸 것이다. 다만, 도 11의 경우 초기 전송시 각 프로세스 블록 인덱스에 해당하는 HARQ 프 로세스 블록 a와 b 사이는 서로 스와핑(swapping)될 수 있는 경우를 가정한다. 따라서, 상술한 바와 같이 동시에 전송될 수 있는 HARQ 프로세스 블록의 개수 및 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록간 구분을 위한 식별자를 위한 추가 시그널링은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Control information Size [bits]
Whether CW1 or CW2 (a or b) 1
Number of CWs simultaneously 1
한편, 상술한 본 발명의 일 실시형태에서 제안된 바와 같이 도 8과 같은 코드워드대 레이어 매핑 방법을 추가하여 이용하는 경우, 상기 표 3과 같은 코드북에 재전송시 이용할 수 있는 프리코딩 벡터가 추가되어야 하며, 이에 따라 표 2의 "number of layer"의 크기가 증가하게 되어, 이에 따라 자원을 효율적으로 사용하지 못하게 된다. 즉, 현재 상기 표 2와 같은 제어 정보 필드 중 "number of layer" 필드는 각 레이어 개수당 1개의 매핑 조합을 포함하여, 총 4개의 조합으로 나타낼 수 있으나, 여기에 재전송을 위한 도 8과 같은 레이어 매핑 조합을 추가함에 따라 필요한 비트 수가 증가할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 상기 도 8과 같은 재전송용 매핑 방법을 지원하되, 제어 정보의 오버헤드를 감소시키기 위해 다른 제어 정보 필드의 정보로부터 필요한 정보를 암묵적(implicit)으로 획득할 수 있도록 하여 데이터를 전송하는 방법을 제안한다.
구체적으로, 본 실시형태에서는 상기 표 2와 같은 제어 정보 필드 중 프리코딩 정보(Precoding information)를 구성할 때, 해당 데이터가 새롭게 전송되는 데이터인지, 재전송되는 데이터인지 여부는 상기 표 2의 RSN을 통해 판단할 수 있으므로, 초기 전송시와 재전송시의 서로 다른 코드북을 이용하여 재전송시 이용될 수 있는 프리코딩 벡터를 특정 프리코딩 벡터 인덱스(PMI)를 통해 나타냄으로써 상기 도 8과 같은 추가적인 재전송용 매핑 방식을 지원하면서도 제어 정보의 오버헤드가 증가하지 않도록 설정하는 방법을 제안한다.
예를 들어, 이용되는 코드북에 있어서 "number of layer"가 2이고, RSN 필드에서 재전송이라는 것은 알려주면, 코드북 중 일부 프리코딩 벡터가 도 8과 같은 매핑 방식, 즉 하나의 HARQ 프로세스 블록이 2개의 레이어에 매핑되어 2개 또는 4개 안테나를 통해 재전송될 수 있는 프리코딩 벡터를 이용하도록 설정할 수 있다.
이 방법을 사용하면, 프리코딩 정보 필드와 'number of layer' 필드 부분에서 상기 표 4의 'Number of CWs simultaneously' 필드의 역할을 수행할 수 있으므로, 이와 같은 추가적인 제어 신호를 전송할 필요가 없게 된다.
예를 들어, 초기 데이터 전송 시에는 상기 표 3과 같은 일반적인 코드북을 이용하여 데이터를 전송하고, RSN을 통해 재전송임을 인지하는 경우 상기 표 3에 나타낸 바와 같은 코드북 중 "number of layer"가 2인 경우에 대한 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 중 특정 인덱스(예를 들어, PMI = 15)를 상기 도 8에 도시된 바와 같은 매핑 방식을 지원하는 프리코딩 벡터를 이용하는 경우로 규정하여 프리코딩을 수행하도록 설정할 수 있다.
이에 따라, 본 실시형태에 따른 송신측은 상기 표 2와 같은 제어 정보에서 RSN이 재전송 데이터임을 나타내는 경우, 재전송용 코드북이 이용되는 경우로 판정할 수 있다. 그 후 상술한 예에서 PMI가 15를 나타내며, "number of layer"가 2개 레이어를 이용함을 나타내는 경우, 도 8에 도시된 바와 같은 프리코딩을 수행하도록 설정된 프리코딩 행렬을 이용하여 프리코딩을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 실시형태에 따라 제안되는 재전송용 코드북 중 특정 PMI(예를 들어, PMI=15)에 의해 지칭되며 "number of layer"가 2개 레이어를 이용함을 나타내는 경우의 레이어 매핑 및 프리코딩은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이 1개 코드워드가 2개 레이어에 매핑되는 과정은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00010
Figure 112008000789859-pat00011
,
Figure 112008000789859-pat00012
여기서, d(q)(i)는 코드워드 q의 i번째 심볼 인덱스를 나타내며, x(l)(i)는 l번째 레이어에 매핑된 i번째 심볼을 나타낸다. 또한,
Figure 112008000789859-pat00013
는 각 레이어에 매핑되는 심볼의 개수를 나타낸다. 아울러, 상기 수학식 5에서 인덱스 0으로 지칭되는 코드워드를 구성하는 심볼은 교대로 각 레이어에 매핑되는바,
Figure 112008000789859-pat00014
와 같은 관계를 만족함을 알 수 있다.
즉, 상기 수학식 5는 인덱스 0을 가지는 하나의 코드워드가 0, 1의 인덱스를 가지는 2개의 레이어에 매핑되는 형태를 나타내며, 이는 도 8의 매핑 형태와 동일함을 알 수 있다.
이와 같이 2개의 레이어에 매핑된 심볼 데이터는 "number of layer"에 의해 2개 레이어를 이용하는 경우로 지칭되고, 또한 PMI = 15에 의해 지칭되는 다음과 같은 프리코딩 연산을 통해 2개 안테나 포트에 매핑될 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00015
Figure 112008000789859-pat00016
여기서, y(p)(i)는 p번째 안테나에 매핑된 i번째 심볼을 나타내며, x(l)(i)는 l번째 레이어에 매핑된 i번째 심볼을 나타낸다. 또한, Re(X)는 X의 실수 성분을 나타내며, Im(X)는 X의 허수 성분을 나타낸다. 아울러,
Figure 112008000789859-pat00017
는 각 안테나에 매핑된 심볼 블록의 개수를 나타낸다.
즉, 상기 수학식 6은 도 8에 도시된 바와 같이 2개 레이어에 매핑된 심볼을 2개의 안테나에 매핑시키는 프리코딩을 의미하며, 이에 따라 2개의 안테나에 매핑된 출력 심볼
Figure 112008000789859-pat00018
를 획득할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는 RSN을 통해 데이터 재전송임을 인지하는 경우, 코드북 인덱스 중 특정 인덱스를 별도의 프리코딩 연산을 수행하는 것으로 규정함으로써, 추가적인 제어 정보 없이도 송신단이 도 8에 도시된 바와 같은 레이어 매핑 및 이에 대응하는 프리코딩을 수행하도록 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에서는 재전송용으로 별도로 규정되는 레이어 매핑 방법으로서 도 8에 도시된 바와 같이 1개 코드워드가 2개 레이어에 매핑되는 경우 이외에도, 추가적으로 1개 코드워드가 4개 레이어에 매핑되는 경우를 지원하는 방법을 추가적으로 제안한다.
즉, 본 실시형태에서는 RSN을 통해 재전송임을 인지하는 경우 이용되는 재전송용 코드북 중 상기 특정 PMI(예를 들어, PMI=15)를 이용하여 "number of layer"를 통해 레이어가 2개 이용되는 경우뿐만 아니라, 레이어가 4개 이용되는 경우에 대해서도 추가적으로 레이어 매핑 방법 및 이에 대응하는 재전송용 프리코딩을 별도로 규정하여 이용하는 방법을 제안한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 제어 정보의 암묵적 해석을 통해 추가적으로 규정하는 재전송용 레이어 매핑 방법을 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 12는 하나의 코드워드가 4개의 레이어에 매핑되는 형태를 도 시하고 있다. 이와 같은 레이어 매핑 방식은 재전송의 경우 송신 다이버시티를 추가적으로 획득할 수 있는 장점을 가진다. 구체적으로 도 12에 도시된 바와 같이 하나의 코드워드가 4개 레이어에 매핑되는 방식을 수학적으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112008000789859-pat00019
Figure 112008000789859-pat00020
,
Figure 112008000789859-pat00021
상기 수학식 7에서 d(q)(i)는 상기 수학식 5에서와 같이 코드워드 q의 i번째 심볼 인덱스를 나타내며, x(l)(i)는 l번째 레이어에 매핑된 i번째 심볼을 나타낸다. 또한,
Figure 112008000789859-pat00022
는 각 레이어에 매핑되는 심볼의 개수를 나타낸다. 아울러, 상기 수학식 7에서 인덱스 0으로 지칭되는 코드워드를 구성하는 심볼은 인덱스 4를 주기로 하여 각 레이어에 순차적으로 매핑되는 바,
Figure 112008000789859-pat00023
와 같은 관계를 만족함을 알 수 있다.
한편, 이와 같이 4개 레이어에 매핑된 심볼은 추후 본 실시형태에 따라 재전송용 코드북에 있어서 PMI =15이고, "number of layer"가 4개 레이어를 지칭하는 경우에 대해 규정된 다음과 같은 프리코딩을 수행하도록 설정할 수 있다.
Figure 112008000789859-pat00024
Figure 112008000789859-pat00025
상기 수학식 8에서, y(p)(i)는 상기 수학식 6에서와 같이 p번째 안테나에 매핑된 i번째 심볼을 나타내며, x(l)(i)는 l번째 레이어에 매핑된 i번째 심볼을 나타 낸다. 또한, Re(X)는 X의 실수 성분을 나타내며, Im(X)는 X의 허수 성분을 나타낸다. 아울러,
Figure 112008000789859-pat00026
는 각 안테나에 매핑된 심볼 블록의 개수를 나타낸다.
즉, 상술한 실시형태에 따르면 추가적인 제어 정보 추가나 시그널링 없이, 상기 표 2에 나타낸 정보만을 이용하여 1개 코드워드를 4개 레이어에 매핑하고, 이에 대응하여 프리코딩을 수행하는 것을 지원할 수 있다.
상술한 실시형태들에 있어서, 재전송용으로 추가적으로 규정된 프리코딩을 지칭하는 인덱스로서 PMI=15인 경우를 예를 들어, "number of layer"에 의해 레이어가 2개인 경우 및 4개인 경우의 프리코딩 방식에 대해 설명하였으나, 이와 같은 추가적인 프리코딩을 지칭하는 인덱스는 상이할 수 있다. 아울러, 재전송용으로 추가적으로 규정되는 프리코딩은 하나 이상일 수 있으며, 이에 따라 2 이상의 인덱스가 재전송용 프리코딩을 수행하는 것을 지칭하도록 설정할 수도 있다.
본 발명에서와 같이 초기 전송용 코드북과 재전송용 코드북을 구분하여 이용함으로써 추가적인 제어 정보 없이 제어 신호의 오버헤드를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 재전송시 강제적으로 랭크 수를 감소시켜 재전송함에 따른 문제를 해결할 수 있다.
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.
상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따르면, HARQ 방식을 이용하는 다중 안테나 시스템에서 재전송을 위한 코드워드대 레이어 매핑 방식을 효율적으로 규정하여 이용할 수 있으며, 재전송용 코드북을 별도로 규정하여 이용하고, 기존 제어 정보를 이용하여 필요한 정보를 획득함으로써 제어 신호 오버헤드 관점에서 보다 효율적인 재전송을 수행할 수 있다.
이와 같은 방법에 대한 상술한 설명은 상술한 3GPP LTE 시스템, IEEE 802. 16 시스템 등 HARQ 방식을 이용한 MIMO 시스템이 구현될 수 있는 다양한 통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 1은 종래 동기식 및 비동기식 HARQ 시스템에서 제어 신호의 구조에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 스탑 앤 웨이트(Stop-and-wait) HARQ 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 N 채널 스탑 앤 웨이트 HARQ 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 다중 HARQ 프로세싱에 의한 송신 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 MIMO 통신 시스템에서 이용되는 공간 다중화(Spatial Multiplexing: SM) 및 공간 분할 다중 접속(Spatial Divisional Multiple Access) 방식의 개념을 도시한 도면이다.
도 6은 다중코드워드(MCW) MIMO 시스템의 송신단 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 코드워드와 물리적인 안테나의 매핑관계에 대한 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 추가적으로 규정되는, HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서 재전송시 이용할 수 있는 코드워드대 레이어 매핑 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 HARQ 방식을 이용하는 MIMO 시스템에서 재전송시 도 8에서 제안된 매핑 방식을 어떻게 이용하는지를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 동시에 2개의 코드워드를 생성하여 전송하는 MIMO 시스템에서 동시에 전송되는 프로세스 블록들이 인덱스를 공유하도록 설정하여 전송하는 방법을 설 명하기 위한 도면이다.
도 11은 동시에 전송되는 HARQ 프로세스 블록들을 구분하기 위해 추가 제어 정보를 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 제어 정보의 암묵적 해석을 통해 추가적으로 규정하는 재전송용 레이어 매핑 방법을 도시한 도면이다.

Claims (6)

  1. HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) 방식을 이용하는 다중 안테나 (MIMO) 시스템에서 송신측이 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    초기 전송 코드워드가 복수의 레이어에 매핑되어 전송되고, 상기 초기 전송 코드워드에 대하여 재전송을 수행하는 경우, 재전송을 위하여 코드워드 대 레이어(codeword-to-layer) 매핑 방식에 따라 재전송 코드워드를 상기 복수의 레이어에 매핑하는 단계;
    재전송용 코드북에 기반하여 상기 매핑된 재전송 코드워드에 프리코딩을 수행하는 단계; 및
    복수의 안테나를 이용하여 상기 프리코딩된 재전송 코드워드를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 다중 안테나 시스템은 상기 재전송용 코드북과 상기 재전송용 코드북과는 다른 초기 전송용 코드북을 모두 지원하는 것을 특징으로 하는, 신호 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재전송용 코드북은 상기 재전송 코드워드를 2개 레이어에 매핑하는 방식을 지원하는 제 1 프리코딩 벡터 및 상기 재전송 코드워드를 4개 레이어에 매핑하는 방식을 지원하는 제 2 프리코딩 벡터를 포함하며,
    상기 송신측은 상기 초기 전송 코드워드가 맵핑되었던 레이어의 개수에 따라, 상기 제 1 프리코딩 벡터 및 상기 제 2 프리코딩 벡터 중 하나를 선택하는, 신호 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 초기 전송 코드워드는 추가적인 초기 전송 코드워드와 함께 전송되고, 상기 재전송 코드워드는 단독으로 전송되는, 신호 전송 방법.
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