KR101603328B1 - Ｈａｒｑ를 이용한 데이터 전송방법 - Google Patents

Abstract

HARQ를 이용한 데이터 전송방법은 부호어의 일부 비트열인 제1 서브패킷을 전송하는 단계 및 상기 부호어에 대한 재전송 요청에 따라 상기 제1 서브패킷에 연속하는 비트열로 이루어지는 제2 서브패킷을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 서브패킷은 재전송 데이터에 포함되는 비트열의 순환점을 이동시키는 순환 오프셋 이후의 비트열로 구성된다. 재전송 데이터에 대해 순환점을 지시하는 순환 오프셋을 주어 IR 모드의 코딩 이득을 더욱 효율적으로 얻을 수 있다.

Description

ＨＡＲＱ를 이용한 데이터 전송방법{Method for transmitting data using HARQ}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 HARQ를 이용한 데이터 전송방법에 관한 것이다.

통신의 신뢰성을 확보하기 위한 에러 보상 기법으로는 FEC(forward error correction) 방식(scheme)과 ARQ(automatic repeat request) 방식이 있다. FEC 방식에서는 정보 비트들에 여분의 에러 정정 코드를 추가시킴으로써, 수신단에서의 에러를 정정한다. ARQ 방식에서는 데이터 재전송을 통해 에러를 정정하며, SAW(stop and wait), GBN(Go-back-N), SR(selective repeat) 방식 등이 있다. SAW 방식은 전송한 프레임의 정확한 수신여부를 확인한 후 다음 프레임을 전송하는 방식이다. GBN 방식은 연속적인 N개의 프레임을 전송하고, 성공적으로 전송이 이루어지지 않으면 에러가 발생한 프레임 이후로 전송된 모든 프레임을 재전송하는 방식이다. SR 방식은 에러가 발생한 프레임만을 선택적으로 재전송하는 방식이다.

FEC 방식은 시간 지연이 적고 송수신단 사이에 별도로 주고받는 정보가 필요 없다는 장점이 있지만, 양호한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. ARQ 방식은 전송 신뢰성을 높일 수 있지만, 시간 지연이 생기게 되고 열악한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 단점들을 해결하기 위해 제안된 것이 FEC와 ARQ를 결합한 복합 자동 재전송(hybrid automatic repeat request, 이하 HARQ) 방식이다. HARQ 방식에 의하면 물리계층이 수신한 데이터가 복호할 수 없는 오류를 포함하는지 여부를 확인하고, 오류가 발생하면 재전송을 요구함으로써 성능을 높인다.

HARQ(Hybrid Auto Repeat Request) 방식의 수신기는 기본적으로 수신 데이터에 대해 오류정정을 시도하고, 오류 검출 부호(error detection code)를 사용하여 재전송 여부를 결정한다. 오류 검출 부호는 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 사용할 수 있다. CRC 검출 과정을 통해 수신 데이터의 오류를 검출하게 되면 수신기는 송신기로 NACK(Non-acknowledgement) 신호를 보낸다. NACK 신호를 수신한 송신기는 HARQ 모드에 따라 적절한 재전송 데이터를 전송한다. 재전송 데이터를 받은 수신기는 이전 데이터와 재전송 데이터를 결합하여 디코딩함으로써 수신 성능을 향상시킨다.

HARQ의 모드는 체이스 결합(Chase combining)과 IR(incremental redundancy)로 구분할 수 있다. 체이스 결합은 에러가 검출된 데이터를 버리지 않고 재전송된 데이터와 결합시켜 SNR(signal-to-noise ratio) 이득을 얻는 방법이다. IR은 재전송되는 데이터에 추가적인 부가 정보(additional redundant information)가 증분적 으로(incrementally) 전송되어 재전송에 따른 부담을 줄이고 코딩 이득(coding gain)을 얻는 방법이다.

HARQ는 자원할당, 변조기법, 전송 블록(transport block) 크기 등의 전송속성(transmission attribute)에 따라 적응적(adaptive) HARQ와 비적응적(non-adaptive) HARQ로 구분할 수 있다. 적응적 HARQ는 채널 상황의 변화에 따라 재전송에 사용하는 전송속성들을 초기 전송과 비교하여 전체 또는 부분적으로 바꾸어 전송하는 방식이다. 비적응적 HARQ는 초기 전송에 사용한 전송속성을 채널 상황의 변화에 상관없이 지속적으로 사용하는 방식이다.

HARQ를 이용한 데이터 전송은 구조화 비트(Systematic bits) 및 이에 관련되는 비트열인 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)로 구성되는 모부호어(mother codeword)를 이용하여 이루어진다. IR 모드로 데이터를 전송하는 경우, 최초 전송에서 구조화 비트를 포함한 서브패킷이 전송되고, 이후 패리티 비트를 포함한 서브패킷이 전송된다. 모부호어가 모두 전송되면 순환적으로 구조화 비트 부분부터 이어서 전송된다. 이 경우 모부호어를 모두 전송하였으므로 HARQ의 SNR 이득만을 얻을 수 있으며, IR 모드의 코딩 이득을 얻을 수 없다.

IR 모드의 코딩 이득을 더욱 효율적으로 얻을 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송방법은 부호어의 일부 비트열인 제1 서브패킷을 전송하는 단계 및 상기 부호어에 대한 재전송 요청에 따라 상기 제1 서브패킷에 연속하는 비트열로 이루어지는 제2 서브패킷을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 서브패킷은 재전송 데이터에 포함되는 비트열의 순환점을 이동시키는 순환 오프셋 이후의 비트열로 구성된다.

본 발명의 다른 양태에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송방법은 터보 부호에 의해 구조화 비트 및 적어도 하나의 패리티 비트로 구성되는 모부호어에서 데이터 전송을 위한 복수의 서브패킷을 생성하는 단계, 상기 구조화 비트를 포함하는 제1 서브패킷을 전송하는 단계 및 상기 모부호어에 대한 재전송 요청에 따라 제2 서브패킷을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제2 서브패킷은 재전송 데이터의 순환점을 지시하는 순환 오프셋 이후의 비트만으로 구성된다.

재전송 데이터에 대해 순환점을 지시하는 순환 오프셋을 주어 IR 모드의 코 딩 이득을 더욱 효율적으로 얻을 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.

무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송된다. 수신기에서 수신신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다.

도 2는 슈퍼프레임 구조를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(super-frame; SU)은 다수의 프레임(frame; F)을 포함하고, 프레임은 다수의 서브프레임(sub-frame; SF)을 포함한다.

각 슈퍼프레임에는 슈퍼프레임 헤더(super-frame header)가 포함된다. 슈퍼프레임 헤더에는 시스템 정보, 슈퍼프레임 내의 자원할당 정보 등이 포함된다. 슈퍼프레임 헤더를 통하여 동기신호가 전송될 수 있다. 동기신호는 단말이 기지국과의 동기를 맞추기 위한 하향링크 신호이다. 단말은 동기신호를 통하여 초기 접속이나 핸드오버 과정에서 기지국과의 동기를 맞추고 셀 ID를 획득할 수 있다. 동기신호는 프리앰블(preamble)로 불릴 수 있다. 슈퍼프레임은 슈퍼프레임 헤더의 전송주기로 정의될 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 20ms 간격으로 전송될 수 있으며, 20ms 슈퍼프레임이 정의될 수 있다. 20ms 슈퍼프레임에는 5ms 프레임이 4개 포함될 수 있다.

프레임에는 하향링크 데이터가 전송되는 하향링크 프레임 및 상향링크 데이터가 전송되는 상향링크 프레임이 포함될 수 있는데, 하향링크 프레임 및 상향링크 프레임은 TDD 방식 또는 FDD 방식으로 할당될 수 있다. TDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역을 사용하면서 서로 다른 시간에 수행되는 방식이다. FDD 방식은 하향링크 전송과 상향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 통하여 동시에 수행되는 방식이다.

하나의 프레임에는 8개의 서브프레임이 포함될 수 있다. 서브프레임은 자원할당을 위한 기본 단위일 수 있다. 서브프레임에는 복수의 OFDM 심볼이 포함된다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼이 수는 CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, CP 길이가 OFDM 심볼 시간(OFDM symbol time; Tu)의 1/8인 경우 서브프레임에는 6개의 OFDM 심볼이 포함되며, 이때 프레임에는 48개의 OFDM 심볼이 포함될 수 있다.

각 서브프레임은 제어영역 및 데이터 영역으로 구분될 수 있다. 데이터 영역을 통하여 사용자 데이터 또는 제어정보가 전송될 수 있다. 제어영역을 통하여 서브프레임 내의 자원할당 정보가 전송될 수 있다. HARQ를 이용한 데이터 전송에 있어서, ACK/NACK 신호는 서브프레임의 제어영역을 통하여 전송될 수 있다. 앞선 서브프레임을 통하여 전송된 사용자 데이터에 대한 ACK/NACK 신호가 전송되는 서브프레임의 순번은 슈퍼프레임 헤더를 통하여 지시되거나 묵시적으로 지정될 수 있다.

이하, HARQ를 이용한 데이터 전송방법에 대하여 설명한다.

도 3은 HARQ를 이용한 데이터 전송방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 송신기(transmitter)는 서브패킷(subpacket)을 생성한다(S110). 서브패킷은 HARQ를 이용한 데이터 전송과정에서 최초전송 및 재전송은 서브패킷 단위로 이루어질 수 있다. 서브패킷은 HARQ를 수행하기 위하여 정보비트(information bits)에 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 부가되어 인코딩된 부호 화된 데이터일 수 있다. 코딩 방식으로 에러 정정 코드 중 하나인 터보 부호(turbo code)를 적용할 수 있다. 터보 부호는 정보비트들을 구조화 비트(systematic bits)로써 포함시키는 구조적 코드이다. 부호율(code rate)이 1/3인 터보 부호의 경우, 2개의 패리티 비트(parity bits)가 하나의 구조화 비트에 할당된다.

송신기는 제1 전송을 수행한다(S120). 송신기는 터보 부호가 적용되어 생성된 제1 서브패킷을 전송한다. 제1 서브패킷은 구조화 비트를 포함할 수 있다.

수신기(receiver)는 수신한 제1 서브패킷의 오류 여부를 검출한다(S130). 수신기는 수신한 제1 서브패킷에 대해 오류정정을 시도하고, 오류 검출 부호인 CRC를 사용하여 재전송 여부를 결정한다.

제1 데이터에서 오류가 검출되면, 수신기는 송신기로 재전송 요청 신호인 NACK 신호를 전송한다(S140).

NACK 신호를 수신한 송신기는 HARQ 모드(체이스 결합 또는 IR)에 따라 적절한 제2 전송을 수행한다(S150). IR 모드의 HARQ에서 송신기는 제1 서브패킷에 연속하는(contiguous) 비트열인 제2 서브패킷을 전송하고, 수신기는 제1 서브패킷과 제2 서브패킷을 결합하여 디코딩함으로써 수신 성능을 향상시킨다.

도 4는 HARQ를 수행하기 위한 서브패킷 생성 과정을 나타낸 예시도이다.

도 4를 참조하면, 전송할 데이터가 정보 블록(information block)으로서 입력된다(S210).

인코딩을 위하여 정해진 비트수로 맞추기 위한 패딩블록(padded block)이 정보 블록에 패딩될 수 있다(S220). 채널에 따른 전송 에러를 분산시키기 위한 채널 인터리빙이 수행되는데, 채널 인터리빙의 크기에 따라 인코더로 입력되는 비트수가 정해질 수 있다. 인코더로 입력되는 비트를 정해진 비트수로 맞추기 위하여 패딩블록이 부가될 수 있다. 정보블록의 크기가 승인셋(allowed set)의 요소가 아닌 경우, 정보블록에 패딩블록이 부가될 수 있다. 승인셋은 비트수의 집합으로, 승인셋의 요소는 인코더로 입력되는 정해진 비트수(N_EP)에 오류 검출 부호인 CRC가 부가되기 전의 비트수를 의미한다. 예를 들어, 승인셋은 {32, 80, 128, 176, 272, 368, 464, 944, 1904, 2864, 3824, 4784, 9584, 14384, 19184, 23984} 비트를 가질 수 있다.

패딩블록이 부가된 정보블록에 오류 검출 부호인 CRC가 인코딩된다(S230). CRC는 HARQ를 수행하는 과정에서 오류를 검출하기 위하여 부가된다. CRC는 일정한 크기로 정해질 수 있다. 예를 들어, CRC의 크기는 16비트일 수 있다. CRC 부가 패킷의 비트수는 {48, 96, 144, 192, 288, 384, 480, 960, 1920, 2880, 3840, 4800, 9600, 14400, 19200, 24000} 비트가 될 수 있다.

CRC가 인코딩된 패킷은 인코더로 입력될 수 있는 크기의 인코더 블록(encoder block)으로 분할된다(S240). CRC가 인코딩된 패킷의 크기가 인코터로 입력될 수 있는 최대 비트수보다 큰 경우, CRC가 인코딩된 패킷은 최대 비트수의 크기로 분할된다. 예를 들어 인코더로 입력될 수 있는 최대 비트수가 4800 비트일 때, CRC가 인코딩된 패킷의 크기가 9600 비트이면 2개의 인코더 블록으로 분할된다. CRC가 인코딩된 패킷의 크기가 최대 비트수보다 작으면 분할되지 않는다.

인코더 블록별로 랜덤화(randomization)가 수행된다(S250). 인코더 블록은 랜덤화에 의해 랜덤화된 블록(randomized block)이 된다. PRBS(pseudo-random binary sequence) 생성기가 램덤화에 사용될 수 있으며, PRBS 생성기는 순차적으로 입력되는 인코더 블록의 비트를 섞어서 랜덤화된 블록을 생성시킨다.

랜덤화된 블록은 인코더에 의해 모부호어(mother codeword)로 인코딩된다(S260). 인코더는 CTC(Convolutional Turbo Code) 인코딩을 수행할 수 있다. 모부호어는 구조화 비트(Systematic bits) 및 이에 관련되는 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)로 구성될 수 있다. 코드률이 1/3이라고 하면 모부호어는 하나의 구조화 비트 및 2개의 패리티 비트를 포함한다. 에러 정정 코드는 터보 부호에 한하지 않고 LDPC(low density parity check code)나 기타 길쌈(convolution) 부호 등에도 본 발명의 기술적 사상은 그대로 적용할 수 있다.

모부호어는 서브패킷 생성(subpacket generation)을 위한 인터리빙 방식에 따라 배치된다(S270). 인터리빙 방식에 따라 구조화 비트의 비트들은 그대로 배치되고 패리티 비트는 비트들은 인터리빙되어 섞일 수 있다.

도 5는 서브패킷 생성 과정에서 인터리빙 방식의 일예를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 모부호어의 구조화 비트 및 패리티 비트는 적어도 하나의 서브블록으로 나뉠 수 있다. 서브블록은 서브블록 인터리버에 의해 비트 단위로 인터리빙된다.

구조화 비트의 서브블록은 그대로 배치되고 패리티 비트의 서브블록은 비트 단위로 인터리빙되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 구조화 비트는 A 서브블록 및 B 서브블록으로 나뉘고, 패리티 비트 1은 Y1 서브블록 및 Y2 서브블록으로 나뉘며, 패리티 비트 2는 W1 서브블록 및 W2 서브블록으로 나뉜다고 하자. A 서브블록 및 B 서브블록의 비트들은 그대로 배치되는 반면, Y1 서브블록 및 Y2 서브블록의 비트들이 서로 섞여서 배치되고, W1 서브블록 및 W2 서브블록의 비트들이 서로 섞여서 배치될 수 있다.

이제, 배치된 비트들을 IR(incremental redundancy) 모드의 HARQ에 따라 서브패킷으로 구성하여 전송하는 방법에 대하여 설명한다. HARQ의 데이터 재전송은 동기식 또는 비동기식으로 SAW(stop and wait), GBN(Go-back-N), SR(selective repeat) 방식에 따라 수행될 수 있다. 이때, 재전송되는 데이터는 적응적 HARQ에 따라 자원할당, 변조기법, 전송 블록 크기 등의 전송속성(transmission attribute)이 채널 상황에 따라 적응적으로 변경되어 전송되거나 비적응적 HARQ에 따라 초기 전송에 사용한 전송속성을 지속적으로 적용하여 전송될 수 있다.

도 6은 IR 모드의 비적응적 HARQ(non-adaptive HARQ)를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 6을 참조하면, IR 모드의 비적응적 HARQ 방식에서 재전송 데이터는 앞서 전송한 데이터의 다음부터 증분적으로 전송될 수 있다. 최초 데이터는 제1 전송을 통하여 전송되는 서브패킷을 의미하고, 재전송 데이터는 제1 전송 이후의 재전송 과정을 통하여 전송되는 서브패킷을 의미한다. 제1 전송의 서브패킷을 모부호어의 일부 비트열을 포함하고, 제2 전송의 서브패킷을 제1 전송의 서브패킷에 연속하는 비트열로 이루어진다. 비적응적 HARQ에서 재전송 데이터는 최초 데이터와 같은 크 기로 전송된다. 즉, 비적응적 HARQ에서 제1 전송을 통하여 전송되는 서브패킷과 동일한 크기의 서브패킷이 제2, 제3, 제4 전송을 통하여 전송된다.

재전송 데이터의 인덱스가 모부호어(mother codeword)의 길이(N_EP/R_M)와 같아지면 순환적으로 재전송 데이터를 전송할 수 있다. R_M은 모부호화율(mother code rate), N_EP는 인코더에 들어가는 인코더 블록의 크기이다. 인코더가 이중이진(double binary(duo-binary)) 구조의 컨벌루션 터보 코드(Convolutional Turbo Code; CTC)를 사용할 때, N_EP는 CTC 터보 인코더로 입력되는 비트수로 인코더 블록의 크기로 정의되는 파라미터이다. CTC 터보 인코더의 내부 인터리버의 크기가 N일 때, N_EP = 2×N 이다.

모부호어는 인코더로 입력되는 인코더 블록과 동일한 크기의 비트열을 가지는 구조화 비트(Systematic bits) 및 이에 관련되는 비트열인 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)로 구성될 수 있다. 모부호어는 터보 부호어(turbo codeword)일 수 있다. 모부호어의 길이는 N_EP/R_M이 된다.

IR 모드에서 모부호어 중 구조화 비트를 포함하는 일부 비트열이 제1 서브패킷으로 구성되어 제1 전송되고, 모부호어에 대한 재전송 요청에 따라 증분적으로 다른 일부 비트열이 제2 서브패킷으로 구성되어 제2 전송된다. 즉, 모부호어의 일부 비트열이 서브패킷으로 구성되어 최초 전송 및 재전송을 통하여 전송된다. 앞서 전송된 서브패킷의 비트열에 연속하는 재전송 서브패킷의 길이가 모부호어의 범위 를 초과하는 경우 재전송 서브패킷의 비트열은 모부호어의 마지막 비트에서 정해진 위치의 비트로 순환적으로 이어져 생성된다. 제1 서브패킷의 길이와 제2 서브패킷의 길이의 합이 모부호어의 길이를 초과하면, 모부호어의 길이를 초과하는 부분은 순환적으로 전송된다.

모부호화율 R_M = 1/3이고, 인코더로 입력되는 인코더 블록의 크기가 N_EP일 때, 최초 전송 및 재전송에서 전송되는 서브패킷은 수학식 1과 같이 구성될 수 있다.

여기서, k는 재전송되는 횟수(k=0 이면 최초(새로운) 전송(first transmission), S_k는 k번째 데이터, F_k는 k번째 데이터의 시작점, i는 i번째 인덱스를 가지는 비트, L_k는 채널을 통하여 전송되는 k번째 데이터의 길이이다. N_SCHk는 단위자원의 수, SPID_k는 k 번째 데이터의 버전(최초 전송은 항상 SPID=0)으로 0, 1, 2, 3, 0, 1, ... 로 반복될 수 있다. M_k는 변조 차수(modulation order)이다. 변조 방식이 BPSK(Banary-Phase Shift Keying)인 경우 M_k=1, QPSK(Quadrature-Phase Shift Keying)인 경우 M_k=2, 8 PSK인 경우 M_k=3, 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)인 경우 M_k=4, 64 QAM인 경우 M_k=6 이 적용될 수 있다.

체이스 결합(chase combining) 모드의 경우는 최초 전송 부분이 재전송시에 반복되어 전송된다. 반면, IR 모드의 경우는 이전에 전송한 데이터의 다음부터 재전송 데이터가 전송되며, 모부호어가 모두 전송되면 순환적으로 구조화 비트 부분부터 이어서 전송된다. 모부호어가 모두 전송되었으므로 IR 모드의 코딩 이득을 얻지 못하고 HARQ의 SNR(signal-to-noise ratio) 이득만을 얻을 수 있다. IR 모드의 HARQ에서 재전송시 터보 부호의 구조화 비트가 반복되어 전송되는 것보다 패리티 비트가 반복되어 전송되는 경우에 IR 모드의 더 좋은 코딩 이득을 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 IR 모드의 비적응적 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 최초 데이터가 전송된 후 재전송 요청에 따라 증분적으로 재전송 데이터가 전송되는데, 순환 오프셋(offset)에 의해 재전송 데이터로 구성되는 서브패킷의 비트열이 달라진다. 순환 오프셋은 IR 모드에 따라 모부호어가 모두 전송된 후 순환적으로 데이터가 전송될 경우 재전송 데이터에 포함되는 비트열의 순환점을 이동시키는 오프셋이다. 순환 오프셋은 재전송되는 데이터가 모부호어의 패리티 비트가 되도록 구조화 비트의 크기로 정해질 수 있다. 또는 순환 오프셋은 필요에 따라 구조화 비트의 크기보다 작게 또는 크게 정해질 수도 있다.

수학식 2는 IR 모드의 비적응적 HARQ에서 재전송 데이터의 순환점을 이동시 키는 방법을 나타낸다.

여기서, k는 재전송되는 횟수(k=0 이면 최초(새로운) 전송(first transmission), S_k는 k번째 데이터, F_k는 k번째 데이터의 시작점, i는 i번째 인덱스를 가지는 비트, L_k는 채널을 통하여 전송되는 k번째 데이터의 길이이다. N_SCHk는 단위자원의 수, N_SUBk는 단위자원당 실릴 수 있는 심볼의 수로서 OFDMA의 경우 단위자원당 부반송파의 수를 의미한다. SPID_k는 k 번째 데이터의 버전(최초 전송은 항상 SPID=0)으로 0, 1, 2, 3, 0, 1, ... 로 반복될 수 있다. M_k는 변조 차수(modulation order)이다. F_OFFSETk는 k번째 데이터의 순환점을 이동시키는 순환 오프셋이다.

순환 오프셋이 구조화 비트의 크기로 정해지면 모부호어가 모두 전송된 이후 패리티 비트 부분이 전송된다. 순환 오프셋이 0이 되면 기존의 방법과 같이 모부호어가 모두 전송된 이후 구조화 비트 부분이 전송된다. 순환 오프셋이 구조화 비트의 크기보다 작으면 재전송 데이터에 구조화 비트의 일부가 포함될 수 있다. 즉, 순환 오프셋의 값을 조절하여 재전송 데이터의 패리티 양을 조절할 수 있다. 순환 오프셋의 값은 미리 지정되거나, 재전송 횟수에 따라 변화시킬 수 있다. 또는 순환 오프셋을 구하는 별도의 계산식을 마련하여 순환 오프셋을 값을 정할 수 있다.

여기서는 모부호화율 R_M=1/3 이고 서브패킷의 크기 L_k=2N_EP인 IR 모드의 비적응적 HARQ에서 순환 오프셋 F_OFFSETk이 구조화 비트의 크기로 정해지는 경우를 나타낸다. 제1 전송에 증분적으로 전송되는 제2 전송의 서브패킷은 모부호어의 마지막 비트열에 이어서 순환 오프셋만큼 순환점이 이동되어 생성된다. 제2 전송의 서브패킷은 순환 오프셋 이후의 비트열로 이루어진다. 제2 전송의 서브패킷은 구조화 비트를 포함하지 않고 패리티 비트만을 포함할 수 있다.

IR 모드의 비적응적 HARQ에서, 순환 오프셋으로 재전송시 구조화 비트가 반복되어 전송되는 것을 줄이고 패리티 비트가 전송되도록 하여 IR 모드의 HARQ의 코딩 이득을 더욱 효율적으로 얻을 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 IR 모드의 적응적 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 적응적 HARQ 방식에서 재전송시 할당자원의 감소, 변조차수의 변경 등 전송속성이 변경될 수 있다. 최초 데이터에 비하여 재전송 데이터의 길이 L_k가 변경되는 경우 수학식 2에 따르면 이전에 전송된 데이터와 중복된 데이터가 전송될 수 있다. 재전송 데이터가 앞서 전송된 데이터와 중복되는 경우 IR 모드의 코딩 이득을 충분히 얻을 수 없다.

수학식 3은 IR 모드의 적응적 HARQ에서 재전송 데이터의 순환점을 이동시키는 방법을 나타낸다.

여기서, E_k는 k번째 데이터의 마지막점이고, F₀는 최초 전송시 선택되는 데이터의 시작점을 의미한다. 일반적으로 F₀은 0이 될 수 있지만, 경우에 따라서 다른 값으로 정해질 수 있다.

최초 데이터에 비하여 재전송 데이터의 길이 L_k가 변경되는 경우도 앞선 데 이터의 마지막점 E_k-1에 이어서 재전송 데이터가 전송되므로 재전송 데이터가 앞선 데이터와 중복되지 않는다. 재전송 데이터의 길이가 고정되면 수학식 2와 같이 재전송 데이터가 전송될 수 있다.

IR 모드의 적응적 HARQ에서도 순환 오프셋이 구조화 비트의 크기로 정해질 수 있으며, 순환 오프셋이 구조화 비트의 크기로 정해지면 모부호어가 모두 전송된 이후 패리티 비트 부분이 전송된다. 순환 오프셋의 값을 조절하여 재전송 데이터의 패리티 양을 조절할 수 있다. 순환 오프셋의 값은 미리 지정되거나, 재전송 횟수에 따라 변화시킬 수 있다. 또는 순환 오프셋을 구하는 별도의 계산식을 마련하여 순환 오프셋을 값을 정할 수 있다.

IR 모드의 적응적 HARQ에서도 순환 오프셋으로 재전송시 구조화 비트가 반복되어 전송되는 것을 줄이고 패리티 비트가 전송되도록 하여 IR 모드의 HARQ의 코딩 이득을 효율적으로 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 기지국은 단말에게 순환 오프셋(F_offset)을 포함한 HARQ 정보를 전송한다(S310). 순환 오프셋 값은 기지국이 결정하여 단말에게 알려줄 수 있다. 순환 오프셋 값은 시스템 정보를 통하여 전송되거나 단말에 대한 전용 제어채널을 통하여 전송될 수 있다. 순환 오프셋에 의해 IR 모드의 적응적 또는 비적응적 HARQ에서 재전송 데이터에 포함되는 패리티 양이 조절된다. 재전송 데이터에 포함 될 수 있는 구조화 비트를 줄이고 패리티 비트를 늘려서 IR 모드의 HARQ의 코딩 이득을 더욱 효율적으로 얻을 수 있다.

기지국은 단말에게 최초 데이터를 전송한다(S320). 기지국은 터보 부호를 이용하여 구조화 비트 및 적어도 하나의 패리티 비트로 구성되는 모부호어를 생성한다. 모부호어의 일부 비트열을 포함하는 복수의 서브패킷이 생성된다. 최초 데이터는 터보 부호가 적용되어 생성된 모부호어의 일부 비트열로 이루어지는 서브패킷일 수 있다. 최초 데이터에는 구조화 비트가 포함될 수 있다.

단말은 수신한 최초 데이터의 오류 여부를 검출한다(S330). 단말은 수신한 최초 데이터에 대해 오류정정을 시도하고, 오류 검출 부호인 CRC를 사용하여 재전송 여부를 결정한다.

최초 데이터에서 오류가 검출되면, 단말은 기지국으로 재전송 요청 신호인 NACK 신호를 전송한다(S340).

NACK 신호를 수신한 기지국은 IR 모드 HARQ에 따라 적절한 재전송 데이터를 생성하여 전송한다(S350). 이때, 기지국은 순환 오프셋에 따라 재전송 데이터에 포함되는 패리티 양을 조절하여 재전송 데이터를 생성한다. 단말은 순환 오프셋에 따라 수신되는 재전송 데이터를 최초 데이터와 결합하여 디코딩함으로써 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

여기서는 기지국이 단말에게 데이터를 전송하는 하향링크 HARQ 과정을 가정하지만, 본 발명은 단말이 기지국으로 데이터를 전송하는 상향링크 HARQ 과정에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 순환 오프셋을 적용한 경우 HARQ의 성능을 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 모부호화율 R_M=1/3, 서브패킷의 크기 L_k=2N_EP 일 때, 이중이진 구조의 컨벌루션 터보 코드를 사용하여 기존의 IR 모드의 비적응적 HARQ 방식 및 제안하는 방식인 순환 오프셋 F_OFFSETk=N_EP를 적용한 IR 모드의 비적응적 HARQ 방식의 SNR(signal-to-noise ratio)에 따른 BLER(block error rate)을 나타낸다. 채널은 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 가정한다.

기존의 방식에 비하여 제안하는 방식의 성능이 우수한 것을 볼 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 슈퍼프레임 구조를 도시한 것이다.

도 3은 HARQ를 이용한 데이터 전송방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.

도 4는 HARQ를 수행하기 위한 서브패킷 생성 과정을 나타낸 예시도이다.

도 5는 서브패킷 생성 과정에서 인터리빙 방식의 일예를 나타낸다.

도 6은 IR 모드의 비적응적 HARQ(non-adaptive HARQ)를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 IR 모드의 비적응적 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 IR 모드의 적응적 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송방법을 나타낸다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 순환 오프셋을 적용한 경우 HARQ의 성능을 나타낸 그래프이다.

Claims (9)

1. HARQ (hybrid automatic repeat request)를 이용한 데이터 전송방법에 있어서,

   터보 부호(turbo code)가 적용되는 부호어(code word)의 일부 비트열인 제1 서브패킷을 전송하되, 상기 부호어는 구조화 비트(systematic bits) 및 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)를 포함하고, 상기 제1 서브패킷은 상기 구조화 비트를 포함하는, 단계; 및

   상기 부호어에 대한 재전송 요청에 따라, 재전송 데이터로서 상기 제1 서브패킷에 연속하는 비트열로 이루어지는 제2 서브패킷을 전송하는 단계를 포함하되,

   상기 제1 서브패킷의 비트열의 길이 및 상기 제2 서브패킷의 비트열의 길이의 합이 상기 부호어의 길이를 초과하는 경우, 상기 제2 서브패킷은 상기 부호어의 마지막 비트에서 상기 재전송 데이터에 포함되는 비트열을 순환시키는 순환 오프셋 이후의 비트로 이어져서 생성되고, 상기 순환 오프셋은 상기 재전송 데이터의 길이 및 상기 재전송 데이터의 재전송 횟수를 사용하여 상기 부호어의 처음 비트에서 상기 구조화 비트의 크기만큼 이동한 비트에 위치하는 것을 특징으로 하는

   HARQ를 이용한 데이터 전송방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 순환 오프셋에 관한 정보는 시스템 정보 또는 전용 제어채널을 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는

   HARQ를 이용한 데이터 전송방법.
5. HARQ (hybrid automatic repeat request)를 이용한 데이터 전송 장치에 있어서,

   메모리; 및

   상기 메모리에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는

   터보 부호(turbo code)가 적용되는 부호어(code word)의 일부 비트열인 제1 서브패킷을 전송하되, 상기 부호어는 구조화 비트(systematic bits) 및 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)를 포함하고, 상기 제1 서브패킷은 상기 구조화 비트를 포함하고,

   상기 부호어에 대한 재전송 요청에 따라, 재전송 데이터로서 상기 제1 서브패킷에 연속하는 비트열로 이루어지는 제2 서브패킷을 전송하되,

   상기 제1 서브패킷의 비트열의 길이 및 상기 제2 서브패킷의 비트열의 길이의 합이 상기 부호어의 길이를 초과하는 경우, 상기 제2 서브패킷은 상기 부호어의 마지막 비트에서 상기 재전송 데이터에 포함되는 비트열을 순환시키는 순환 오프셋 이후의 비트로 이어져서 생성되고, 상기 순환 오프셋은 상기 재전송 데이터의 길이 및 상기 재전송 데이터의 재전송 횟수를 사용하여 상기 부호어의 처음 비트에서 상기 구조화 비트의 크기만큼 이동한 비트에 위치하는 것을 특징으로 하는

   HARQ를 이용한 데이터 전송 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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