KR101766531B1 - Harq 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 무선통신망의 기지국이 다수의 단말로 패킷을 전송하는 멀티캐스팅 전송 환경에서의 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 기지국이 상기 단말에 다수의 패킷을 다수의 HARQ process에 실어 전송한 후, HARQ process의 수신 여부에 대한 ACK 신호 또는 NACK 신호를 상기 단말로부터 수신하면, 상기 단말에서 미수신된 패킷을 확인하고, 상기 기지국이 상기 단말의 미수신된 패킷을 단말로 재전송할 때, 미수신된 적어도 둘 이상의 패킷을 배타적 논리합 연산에 해당하는 인덱스 코딩을 하여 재전송하되, 기 수신된 ACK 신호 또는 NACK 신호를 참조하여 미수신된 적어도 하나의 HARQ process에 대하여 선택한 후 해당 HARQ process에 포함된 패킷들을 인덱스 코딩하여 재전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, HARQ의 재전송 수를 최소화하면서 모든 단말에게 필요한 패킷 재전송이 가능하므로 효율적인 무선 자원 사용이 가능하며, 이로 인해 멀티캐스트 전송률이 다소 개선될 수 있는 효과가 있다.

Description

HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법{Packet retransmitting method using HARQ and index coding}

본 발명은 패킷 재전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패킷 재전송 효율 향상을 위한 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 관한 것이다.

최근 재난안전망이나 철도망 전용 통합무선망 등 특수목적 전용 이동통신 시스템에 대한 관심도가 증가하고 있다.

대부분의 특수목적 전용 이동통신 시스템은 상용에서 활용 중인 LTE 통신을 기반으로 구축하는 것으로 진행하고 있다.

이동통신 시스템에서 Push-to-Talk(PTT)와 같은 그룹통신 서비스를 효과적으로 지원하기 위해서는 다수의 단말에게 동일한 패킷을 전송하는 개념인 멀티캐스팅(multicasting)이 필수적이다.

LTE에서는 PTT를 위한 멀티캐스팅 개념의 전송 방식으로 Single Cell Point-to-Multipoint(SC-PTM) 기술을 고려하고 있으며, 이에 대한 표준화가 진행되고 있다.

LTE 기반 특수목적 전용 이동통신 시스템에서는 단말의 위치 상황에 따라 SC-PTM으로 PTT 서비스를 제공하는 것이 일반화될 것으로 예측되고 있다.

LTE 망과 같은 이동통신 환경에서는 패킷 전송에 오류가 자주 발생을 하므로, 이를 보정하기 위한 재전송 기법이 필수적이며, SC-PTM의 경우 다중 사용자에 대한 HARQ의 적용이 고려되는 등 멀티캐스팅을 통한 그룹통신 환경에서도 재전송은 필수적이다.

오류 패킷 재전송 기법 중 하나인 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 기법은 수신된 프레임을 복조할 수 없는 경우에, 수신단에서는 송신단으로 NACK 신호를 전송하지만, 이미 수신한 프레임은 일정 시간 동안 버퍼에 저장하여, 그 프레임이 재전송되었을 때 기 수신한 프레임과 컴바이닝(combining)하여 수신 성공률을 높이는 기법이다.

도 1을 참조하여, 현재 널리 사용되는 HARQ 기법을 멀티캐스팅 환경에 그대로 적용하면 재전송으로 인해 패킷 전송 오류 극복 가능할 수 있으며, 단말은 특정 HARQ process ID의 패킷을 수신하고 복호 시도를 하고 복호가 되었는지 여부를 5 서브프레임(subframe) 뒤에 ACK/NACK 형태로 전송하는 역할을 수행하고, 재전송이 필요하면 기지국에서는 동일한 HARQ process ID로 재전송을 요청한 해당 단말에 패킷의 재전송을 수행한다. 그러나, 종래의 HARQ 기법을 적용하여 패킷 재전송시, 재전송 상황에서 이미 특정 패킷을 성공적으로 수신한 단말은 중복으로 패킷을 받는 경우가 많으며, 이는 결국 무선 자원의 비효율적 사용을 초래함으로써 최대 쓰루풋(throughput)의 저하 및 불필요한 딜레이(delay) 발생이 야기될 수 있다.

한편, 패킷 재전송을 위한 다른 방안으로 기존의 멀티캐스팅 환경에서 인덱스 코딩(index coding) 개념을 활용하여 다수의 수신 단말에게 패킷을 효율적으로 전달하는 기법이 제안되고 있다. 여기서 인덱스 코딩은 송신측에 다수의 패킷을 배타적 논리합(exclusive OR, XOR) 연산 처리를 해서 하나의 패킷으로 보내면, 수신측에서 미수신한 패킷을 선택하여 수신하기 위하여, XOR 처리된 하나의 패킷과 이미 이전에 수신한 패킷과 배타적 논리합 연산에 해당하는 복호(decoding) 처리를 통하여 원하는 패킷을 선택적으로 복호하는 개념이다.

그러나 인덱스 코딩에 대한 이론은 그 자체의 이론으로 성능을 검증하는 수준에 그치고 있으며, 실제 LTE 통신 시스템 내에서 실시간으로 피드백(feedback)을 주고받으며 운용되는 HARQ 기법에 적합한 알고리즘으로 적용하기에는 한계가 있다.

따라서 LTE 통신에서의 패킷 재전송을 위한 HARQ 기법에 적합하도록 멀티캐스팅 전송 환경에서 인덱스 코딩을 효과적으로 수행하는 알고리즘 개발과 개발된 알고리즘을 적용하여 패킷을 재전송하는 방법이 필요한 실정이다.

한국공개특허 제10-2006-91525호 일본공개특허 특개2006-279697

전술한 사정을 감안하여 안출된 본 발명은, LTE 통신에서의 패킷 재전송을 위한 HARQ 기법에 적합하도록 멀티캐스팅 전송 환경에서 인덱스 코딩을 효과적으로 수행하는 알고리즘으로서, 기 수신된 ACK 신호 또는 NACK 신호와 HARQ process ID를 참조하여 미수신된 HARQ process에 대한 전송 블록의 재전송할 패킷들을 인덱스 코딩하여 패킷을 재전송하도록 된, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법은, 무선통신망의 기지국이 다수의 단말로 패킷을 전송하는 멀티캐스팅 전송 환경에서의 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 기지국이 상기 단말에 다수의 패킷을 다수의 HARQ process에 실어 전송한 후, HARQ process의 수신 여부에 대한 ACK 신호 또는 NACK 신호를 상기 단말로부터 수신하면, 상기 단말에서 미수신된 패킷을 확인하고, 상기 기지국이 상기 단말의 미수신된 패킷을 단말로 재전송할 때, 미수신된 적어도 둘 이상의 패킷을 배타적 논리합 연산에 해당하는 인덱스 코딩을 하여 재전송하되, 기 수신된 ACK 신호 또는 NACK 신호를 참조하여 미수신된 적어도 하나의 HARQ process에 대하여 선택한 후 해당 HARQ process에 포함된 패킷들을 인덱스 코딩하여 재전송한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 미수신된 적어도 하나의 HARQ process들을 선택할 때, 각 수신 단말이 미수신된 HARQ process들에 대해 전송된 ACK 신호 또는NACK 신호 중에서 NACK 신호가 최대 한 개만 존재하도록 미수신된 HARQ process에 대한 패킷을 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 현재 인덱스 코딩이 된 패킷들을 아직 수신하지 못한 미수신 대상 단말들의 목록을 생성하고, 상기 미수신 대상 단말들의 목록을 참조하여 패킷을 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 특정 패킷의 선택 여부를 판단할 때, 특정 패킷을 수신해야 하는 단말이 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되지 않으면, 해당 패킷을 상기 인덱스 코딩할 패킷으로 선택할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 단말 중 적어도 하나가 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되면, 상기 선택 과정을 종료하고 현재 선택된 패킷들을 인덱스 코딩 처리하여 상기 특정 패킷을 수신해야 하는 단말로 재전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 단말 중 적어도 하나가 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되면, 다른 모든 패킷들에 대해서 상기 선택 과정을 거치면서 인덱스 코딩할 패킷을 선택하도록 하고, 최종적으로 선택된 모든 패킷들을 인덱스 코딩 처리하여 상기 특정 패킷을 수신해야 하는 단말로 재전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 전송되는 하나의 DCI(Downlink Control Indicator) 메시지 내에 인덱스 코딩 처리가 된 패킷들에 대한 HARQ process ID 및 리던던시 버전(redundancy version) 정보를 포함하여 상기 단말로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 상기 DCI 메시지를 common search space 내에 포함시켜서 상기 단말로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 상기 DCI 메시지를 해당 그룹(group) RNTI에 대응되는 UE specific search space 내에 포함시켜서 상기 단말로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 단말은 상기 재전송에 의해 수신된 인덱스 코딩된 패킷을 인덱스 코딩 기반으로 복호화하여 해당 단말이 미수신한 패킷을 선택적으로 수신하되, 상기 인덱스 코딩 기반 복호 처리는 해당 단말이 이전에 성공적으로 수신한 패킷을 이용하여 배타적 논리합 연산에 의해 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 단말이 패킷 복호 시, PDCCH를 통해 수신된 m개의 HARQ 정보를 참조하여 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있고, 1개의 HARQ process에 대한 패킷을 미수신하였으면, 해당 패킷들을 이용하여 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리해서 미수신한 패킷을 수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 체이스 컴바이닝(Chase Combining) 방법을 이용하는 경우, 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시, 상기 단말이 이전에 수신 성공한 패킷을 그대로 이용하여 인덱스 코딩 복호 처리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 인크리멘탈 리던던시(Incremental Redundancy) 방법을 이용하는 경우, 이전에 단말이 수신 성공한 패킷의 현재 수신한 HARQ 정보에 언급된 리던던시 버전(redundancy version)으로 재구성해서 인덱스 코딩 복호 처리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, m-1 개 외의 나머지 HARQ process에 대한 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리를 통해 수신하는 데 성공하면 ACK 신호를 전송하고, 그렇지 않으면 NACK 신호를 기지국으로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 PDCCH를 통해 m개의 HARQ 정보 수신시, 이 중 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있지 않으면 복호 과정을 시도하지 않고, NACK 신호를 기지국으로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 단말은 인덱스 코딩 복호 처리를 위한 패킷 버퍼를 구비하여 패킷 복호 처리 후 수신 성공한 패킷들을 상기 패킷 버퍼에 미리 저장하고, 이후 미수신된 패킷에 대하여 인덱스 코딩에 의해 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시 상기 패킷 버퍼 내에 저장된 패킷들을 활용하여 복호 처리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 단말은 상기 패킷 버퍼에 패킷을 저장하고 관리할 때, 현재 수신된 HARQ 정보를 통해 해당 HARQ process에 대해 새로운 패킷 전송이 이루어진 것을 인지한 후, 상기 패킷 버퍼에 기 저장된 해당 HARQ process에 대응되는 패킷을 삭제할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 패킷 재전송 방법을 사전에 제어 신호를 통해 협의된 단말들에게만 선택적으로 적용하여 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에 있어서, 상기 단말이 기지국과 호 연결 시 RRC connection reconfiguration 메시지를 통해 제1항에 기재된 패킷 재전송 방법을 사용할지 여부를 사전에 협의할 수 있다.

본 발명에 의하면, HARQ의 재전송 수를 최소화하면서 모든 단말에게 필요한 패킷 재전송이 가능하므로 효율적인 무선 자원 사용이 가능하며, 이로 인해 멀티캐스트 전송률이 다소 개선될 수 있는 효과가 있다.

또한 여러 패킷을 인덱스 코딩 처리하여 동시에 재전송 할 수 있으므로, HARQ 재전송 시간이 짧아질 수 있으며, 이로 인해 패킷 지연(packet delay)이 개선될 수 있는 효과가 있다.

나아가, 신뢰성 있는 멀티캐스팅(Reliable multicasting)이 가능해지면서 그룹통화의 음질이 개선될 여지가 있으며, 패킷 쉐어링(data sharing)과 같이 재전송이 필수적인 서비스에 대해서도 시스템 자원을 최소한으로 사용하면서 효율적으로 지원할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 LTE 통신 시스템에서의 HARQ 패킷 재전송 방법의 동작 과정을 나타낸 도면
도 2는 멀티캐스팅 전송 환경에서의 인덱스 코딩하는 과정을 설명하기 위한 개념도
도 3은 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 바람직한 일 실시예에 따른 HARQ 패킷 재전송 방법의 동작 과정을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 바람직한 일 실시예에 따른 멀티캐스팅 환경에서의 HARQ를 위한 인덱스 코딩 알고리즘을 나타낸 순서도
도 5는 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 다른 실시예에 따른 멀티캐스팅 환경에서의 HARQ를 위한 인덱스 코딩 알고리즘을 나타낸 순서도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 멀티캐스팅 전송 환경에서의 인덱스 코딩하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1,2 단말(301, 302)이 각각 제1 패킷(201)과 제2 패킷(202)을 이전에 수신한 상황에서, 기지국(100)이 제1 패킷(201)과 제2 패킷(202)을 인덱스 코딩(XOR 처리)된 패킷((203)으로 송신하면, 제1 패킷(201)은 인덱스 코딩된 패킷(203)과 제1 패킷(201)을 복호(XOR 처리)해서 제2 패킷(202)을 제공받고, 제2 단말(302)은 수신한 인덱스 코딩된 패킷(203)과 제2 패킷(202)을 다시 복호해서 제1 패킷(201)을 제공받을 수 있다.

이렇게 기지국(100) 측에서 패킷을 인덱스 코딩하여 하나의 인덱스 코딩된 패킷(203)으로 전송함으로써, 제1,2 패킷(201, 202)을 따로 송신하는 것에 비하여 전송 횟수를 줄이면서, 미수신한 패킷을 선택적으로 복호할 수 있으므로, 각각의 수신 대상 단말에 효율적인 패킷 전송이 가능하도록 한다.

도 3은 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 바람직한 일 실시예에 따른 패킷 재전송 방법의 동작 과정을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서 바람직한 일 실시예에 따른 인덱스 코딩 알고리즘을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법은 기본적으로 M개의 패킷을 M개의 HARQ process에 실어 보내고, HARQ process에 대한 ACK 신호 또는 NACK 신호를 받는 방법을 이용하여 동작한다.

구체적으로, N개의 수신 단말이 기지국(100)과의 통신 범위 내에 존재하는 상황에서 M개의 HARQ process에 대한 ACK 또는 NACK 신호에 대한 피드백(feedback)은 마지막 HARQ process 송신 후 n 서브프레임이 지난 후에 모두 수신 가능하게 설정될 수 있다.

기지국(100)은 단말로부터 HARQ process에 대한 ACK/NACK 신호 수신 후, 단말이 미수신한 패킷에 대하여 기지국(100) 측에서 재전송을 해야 하는 상황에서, (N,M)에 해당하는 2차원 크기를 갖는 윈도우 범위(window size)의 ACK/NACK 신호를 참조하여 미수신된 패킷을 확인하고, 인덱스 코딩을 할 패킷을 선택해서 재전송을 수행한다.

도 3을 참조하여 구체적인 예를 들면, 서로 다른 수신 단말이 각각 HARQ process ID 1, 4번에 대한 재전송을 요구할 때, 상기 인덱스 코딩 알고리즘에 의해서 HARQ process ID 1, 4번에 대한 전송블록(Transport Block)의 재전송될 패킷들을 인덱스 코딩하도록 선택한 후에 두 패킷을 XOR 처리를 하여 전송을 한다.

이렇게 하면 기존 HARQ 기법에서는 중복하여 재전송이 필요한 반면, 본 발명을 통해서는 한 번의 재전송만으로 두 개의 패킷을 모두 적절한 수신 단말에게 전달 가능하게 된다.

이제, 도 4를 참조하여 본 발명의 패킷 재전송 효율을 위한 인덱스 코딩 알고리즘을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.

본 발명에서는 패킷 재전송이 필요한 경우 무선통신망의 기지국(100)과 단말 간에 이루어지는 멀티캐스팅 전송 환경에서 패킷 재전송의 효율성을 위해 인덱스 코딩이 이루어진다.

기지국(100)에서 단말에 멀티캐스팅으로 M개의 패킷을 M개의 HARQ process로 전송한 후, HARQ process별로 ACK 신호 또는 NACK 신호 수신 결과를 참조하여 각 단말에서 미수신된 패킷을 확인한다.

미수신된 패킷을 확인하여 미수신된 적어도 하나의 HARQ process들을 선택하여 해당 HARQ process에 포함된 패킷들을 인덱스 코딩하여 재전송할 수 있다. 여기서 미수신된 적어도 하나의 HARQ process들을 선택할 때, 각 단말이 미수신된 HARQ process들에 대해 전송된 ACK 신호 또는 NACK 신호 중에서 NACK 신호가 최대 한 개만 존재하도록 미수신된 HARQ process에 대한 패킷을 선택하는 것이 바람직하다.

또한 단말의 미수신된 패킷을 재전송할 때, 미수신된 다수의 패킷을 배타적 논리합(XOR) 연산에 해당하는 인덱스 코딩을 하여 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel, 물리적 다운링크 공유 채널)을 통하여 단말 측으로 송신할 수 있다.

또한 HARQ 기법에서 사용되는 윈도우 크기(window size)로 패킷을 한 번에 연속적으로 전송하기 위하여 (N,M) 윈도우 크기를 갖는 2차원 벡터를 가정한다. 여기서 N은 수신 대상 단말의 개수이고, M은 HARQ process 개수 또는 패킷의 개수에 해당한다.

인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 우선 초기값으로 윈도우 크기가 (1,N)이고, 모든 값을 1로 설정한 2차원 벡터인 U를 정의할 수 있다(S10). 여기서 U는 현재 인덱스 코딩된 패킷들의 수신 대상 단말을 의미한다.

이후, 기지국(100)에서 인덱스 코딩할 다수의 패킷을 선택할 때, 각 패킷의 수신 대상 단말에 대하여 HARQ process별로 현재 인덱스 코딩할 패킷들의 수신 대상 단말에 해당하는지 확인하기 위하여 패킷을 순차적으로 확인하는 과정을 수행할 수 있다.

즉, i의 초기값으로 초기 전송이 시간 상 가장 우선적으로 이루어진 패킷의 HARQ process 번호(또는 ID)로 설정하고(S12), 도 4에 도시된 알고리즘의 전체 루프(loop)가 1 회 수행될 때마다 i 값이 1 씩 증가하도록 설정하여 각 패킷이 해당 단말에 재전송할 패킷인지 순차적으로 확인할 수 있다(S22).

또한, 각 루프에서는 패킷 확인을 수행할 때마다 패킷 i(pkt i)에 대한 부정 확인 응답 신호(NACKi)가 수신되는지 확인하여 각 단말 별로 미수신 패킷이 있는지 여부를 판단한다(S14). 즉, |NACKi| > 0이면 NACKi 집합에 적어도 하나의 미수신 패킷 i가 존재한다는 의미이며, 이는 곧 재전송이 필요한 패킷이라는 의미가 된다. 여기서 NACKi는 패킷 i에 대해 수신을 하지 못하고, 재전송을 기지국(100)에 요청한 단말들의 목록 또는 집합으로 정의될 수 있으며, 단말의 피드백 정보인 ACK 신호 또는 NACK 신호를 바탕으로 구성될 수 있다.

기지국(100) 측에서 만약 부정 확인 응답 신호(NACKi)가 수신되는 경우, 즉 |NACKi| > 0 인 경우, 패킷 i에 대하여 모든 단말 k가 U(k)=1을 만족하는지 확인하고, 만족하면 해당 단말을 패킷 i의 수신 대상 단말로 설정하고 패킷 i를 인덱스 코딩할 패킷으로 선택한 후, U(k)=0으로 설정 변경한다(S16, S18, S20).

여기서 U(k)=1이면 단말 k가 현 시점(패킷 확인 시퀀스 시점)에서 재전송할 패킷 i의 수신 대상 단말에 해당되지 않고, U(k)=0이면 단말 k가 패킷 i의 수신 대상 단말에 해당되는 것을 의미한다.

이때, 기지국(100)에서는 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 ACK 신호 또는 NACK 신호를 기초로 하여 산출된 현재 인덱스 코딩할 패킷들을 수신할 미수신 대상 단말들의 목록을 생성하여 S16 단계에서 패킷 i에 대하여 각 k 단말들이 수신 대상 단말에 해당하는지 확인할 수 있다. 즉, 미수신 대상 단말들의 목록을 참조하여 패킷을 선택할 수 있다.

만약 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 특정 패킷의 선택 여부를 판단할 때, 특정 패킷을 수신해야 하는 단말들이 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되지 않으면, 해당 패킷을 인덱스 코딩할 패킷으로 선택하여 재전송함으로써, 이후 패킷을 수신한 단말에서 패킷 복호 처리 시에 이미 수신한 패킷에 대하여 중복 수신하지 않도록 한다.

또한, 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 단말 중 적어도 하나가 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되면, 선택 과정을 즉시 종료하고, 현재 선택된 패킷들만을 인덱스 코딩 처리하여 단말들에 재전송한다(S24).

이와 같이 패킷을 선택하는 경우, 단말별로 미수신된 패킷을 확인 후 바로 재전송 받을 수 있도록 하여 모든 패킷에 대한 확인을 거치지 않고, 해당 시퀀스에서 미수신된 패킷의 재전송이 바로 수행되므로, 인덱스 코딩 및 복호 연산 시간이 줄어드는 장점이 있다. 만약 다른 패킷은 미수신된 패킷의 재전송이 이루어진 다음 재차 패킷 확인 시퀀스를 거쳐 재전송이 이루어지도록 하므로, 모든 미수신된 패킷들을 재전송을 하려면 통신 지연이 발생할 수 있다.

나아가, 기지국(100)에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 전송되는 하나의 DCI(Downlink Control Indicator, 하향링크 제어정보) 메시지 내에 인덱스 코딩 처리가 된 패킷들에 대한 HARQ process ID 및 리던던시 버전(redundancy version) 정보를 포함하여 미수신된 패킷을 수신해야 하는 미수신 패킷 수신 대상 단말에 전송하는 것이 바람직하다.

나아가, 기지국(100)에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 이 DCI 메시지들을 common search space 내에 포함시켜서 미수신 패킷 수신 대상 단말에 전송할 수 있다.

또는 기지국(100)에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 이 DCI들을 해당 그룹(group) RNTI에 대응되는 UE specific search space 내에 포함시켜서 미수신 패킷 수신 대상 단말에 전송할 수 있다.

한편, 단말 측에서 기지국(100)으로부터 인덱스 코딩된 패킷을 재전송받으면, 해당 패킷을 복호하여 해당 단말이 미수신한 패킷만을 선택하여 제공받는다.

즉, 복호 과정은 인덱스 코딩된 패킷(203)과 해당 단말이 이미 수신 성공한 패킷들의 배타적 논리합(XOR) 연산으로 이루어져, 미수신한 패킷만 선택적으로 제공받을 수 있다.

단말이 패킷 복호 시, PDCCH를 통해 수신된 m개의 HARQ 정보를 참조하여 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있고, 1개의 HARQ process에 대한 패킷을 미수신하였으면, 해당 패킷들을 이용하여 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리해서 미수신한 패킷을 수신할 수 있다.

나아가, m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 인크리멘탈 리던던시(Incremental Redundancy) 방법을 이용하는 경우, 이전에 단말이 수신 성공한 패킷의 현재 수신한 HARQ 정보에 언급된 리던던시 버전(redundancy version)으로 재구성해서 인덱스 코딩 복호 처리할 수 있도록 한다.

또는 m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 체이스 컴바이닝(Chase Combining) 방법을 이용하는 경우, 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시, 단말이 이전에 수신 성공한 패킷을 그대로 이용하여 인덱스 코딩 복호 처리할 수 있다.

또한, m-1 개 외의 나머지 HARQ process에 대한 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리를 통해 수신하는 데 성공하면 ACK 신호를 전송하고, 그렇지 않으면 NACK 신호를 기지국(100)으로 전송할 수 있다.

또한, PDCCH를 통해 m개의 HARQ 정보 수신시, m개의 HARQ 정보 중 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있지 않으면 복호 과정을 시도하지 않고, NACK 신호를 기지국(100)으로 전송하는 것이 바람직하다.

여기서, 복호 과정을 중단하는 이유는 단말 측에서 복호 시에 미수신된 패킷이 단일 개수이어야 미수신된 해당 패킷을 선택적으로 제공받을 수 있기 때문이다. 만약 단말에 미수신된 패킷이 적어도 둘 이상이라면, 복호을 수행하더라도 XOR 처리된 패킷이 복호화가 제대로 이루어지지 않아 각 미수신한 패킷을 수신하지 못하게 된다. 이럴 경우에 단말 측에서는 기지국(100)에 요청하여, 각 미수신한 다수의 패킷들을 인덱스 코딩하지 않고, 별도로 전송받아야 한다.

또한 단말은 인덱스 코딩 복호 처리를 위한 패킷 버퍼를 구비하여 패킷 복호 처리 후 수신 성공한 패킷들을 패킷 버퍼에 미리 저장하고, 이후 미수신된 패킷에 대하여 인덱스 코딩에 의해 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시 패킷 버퍼 내에 저장된 패킷들을 활용하여 복호 처리할 수 있다.

또한 단말은 패킷 버퍼에 패킷을 저장하고 관리할 때, 현재 수신된 HARQ 정보를 통해 해당 HARQ process에 대해 새로운 패킷 전송이 이루어진 것을 인지한 후, 패킷 버퍼에 기 저장된 해당 HARQ process에 대응되는 패킷을 삭제하여 패킷 버퍼를 효율적으로 관리할 수 있도록 한다.

또한, 기지국(100)에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, 인덱스 코딩 처리가 된 패킷들의 목록에 해당하는 패킷 인덱스를 생성하여 재전송할 패킷 헤더에 포함시키고, 이후 재전송 패킷을 수신한 단말 측에서 패킷 인덱스를 참조하여 패킷 복호 처리를 할 수도 있다.

나아가, 기지국(100)에 설정된 윈도우 크기(범위)를 기지국(100) 관할의 패킷 수신 대상 단말이 확인할 수 있도록 기지국(100)이 제어 신호를 통해 기지국(100)에 설정된 윈도우 정보를 패킷 수신 대상 단말과 공유할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티캐스팅 환경에서의 HARQ를 위한 인덱스 코딩 알고리즘을 나타낸 순서도이다.

도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법의 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정은 S50, S52, S54, S58, S60, S62 단계가 도 4의 S10, S12, S14, S18, S20, S22 단계들과 동일한 기능을 수행하지만, S56 단계에서는 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 대상 단말 중 적어도 하나가 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되더라도, 상기 선택 과정을 종료하지 않고, 모든 패킷에 대하여 선택 과정을 거치고 난 후 재전송을 수행하도록 하는 점에서 차이가 있다.

즉, 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 대상 단말 중 적어도 하나가 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되더라도, 특정 패킷 i에 대한 확인뿐 만 아니라 다른 모든 패킷들에 대해서도 상기 선택 과정을 거치면서 인덱스 코딩할 패킷을 선택하도록 하고, 최종적으로 선택된 모든 패킷들을 일괄하여 인덱스 코딩하고, 미수신 패킷 재전송이 필요한 대상 단말들에 인덱스 코딩된 패킷(203)을 재전송한다.

이와 같이 모든 패킷에 대하여 확인 시퀀스를 수행한 후 인덱스 코딩이 이루어지므로, 코딩 및 복호 연산 복잡도가 상승할 수 있으나, 통신 지연은 도 4의 실시예에 의한 알고리즘에 비해 줄어들 수 있다.

나아가, 본 발명의 HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법에서는 사전에 제어 신호를 통해 협의된 단말들에게만 선택적으로 적용하여 패킷 재전송을 수행하는 것이 효율적일 수 있다.

특히, 단말이 기지국(100)과 호 연결 시 RRC connection reconfiguration 메시지를 통해, 해당 단말이 패킷 재전송 방법을 사용할지 여부를 사전에 기지국(100)과 협의하고, 사전 협의가 이루어진 단말들에 한해 패킷 재전송을 수행하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 ; 기지국
201 ; 제1 패킷 202 ; 제2 패킷
203 ; 인덱스 코딩된 패킷
301 ; 제1 단말 302 ; 제2 단말

Claims (19)

1. 무선통신망의 기지국이 다수의 단말로 패킷을 전송하는 멀티캐스팅 전송 환경에서의 패킷 재전송 방법에 있어서,
   상기 기지국이 상기 단말에 다수의 패킷을 다수의 HARQ process에 실어 전송한 후, HARQ process의 수신 여부에 대한 ACK 신호 또는 NACK 신호를 상기 단말로부터 수신하면, 상기 단말에서 미수신된 패킷을 확인하고,
   상기 기지국이 상기 단말의 미수신된 패킷을 단말로 재전송할 때, 미수신된 적어도 둘 이상의 패킷을 배타적 논리합 연산에 해당하는 인덱스 코딩을 하여 재전송하며,
   기 수신된 ACK 신호 또는 NACK 신호를 참조하여 미수신된 적어도 하나의 HARQ process에 대하여 선택한 후 해당 HARQ process에 포함된 패킷들을 인덱스 코딩하여 재전송하되,
   상기 미수신된 적어도 하나의 HARQ process들을 선택할 때, 각 수신 단말이 미수신된 HARQ process들에 대해 전송된 ACK 신호 또는NACK 신호 중에서 NACK 신호가 최대 한 개만 존재하도록 미수신된 HARQ process에 대한 패킷을 선택하고,
   상기 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 현재 인덱스 코딩이 된 패킷들을 아직 수신하지 못한 미수신 대상 단말들의 목록을 생성하고, 상기 미수신 대상 단말들의 목록을 참조하여 패킷을 선택하며,
   상기 인덱스 코딩할 패킷 선택 과정에서 특정 패킷의 선택 여부를 판단할 때, 특정 패킷을 수신해야 하는 단말이 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되지 않으면, 해당 패킷을 상기 인덱스 코딩할 패킷으로 선택하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 단말 중 적어도 하나가 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되면, 상기 선택 과정을 종료하고 현재 선택된 패킷들을 인덱스 코딩 처리하여 상기 특정 패킷을 수신해야 하는 단말로 재전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 인덱스 코딩할 패킷의 선택 과정에서 특정 패킷을 수신해야 하는 단말 중 적어도 하나가 상기 미수신 대상 단말들의 목록에 포함되면, 다른 모든 패킷들에 대해서 상기 선택 과정을 거치면서 인덱스 코딩할 패킷을 선택하도록 하고, 최종적으로 선택된 모든 패킷들을 인덱스 코딩 처리하여 상기 특정 패킷을 수신해야 하는 단말로 재전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 전송되는 하나의 DCI(Downlink Control Indicator) 메시지 내에 인덱스 코딩 처리가 된 패킷들에 대한 HARQ process ID 및 리던던시 버전(redundancy version) 정보를 포함하여 상기 단말로 전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 상기 DCI 메시지를 common search space 내에 포함시켜서 상기 단말로 전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기지국에서 다수의 패킷을 인덱스 코딩해서 재전송할 때, PDCCH를 통해 인덱스 코딩 처리가 된 패킷 각각에 대해 DCI 메시지를 생성하고, 상기 DCI 메시지를 해당 그룹(group) RNTI에 대응되는 UE specific search space 내에 포함시켜서 상기 단말로 전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 단말은
    상기 재전송에 의해 수신된 인덱스 코딩된 패킷을 인덱스 코딩 기반으로 복호화하여 해당 단말이 미수신한 패킷을 선택적으로 수신하되,
    상기 인덱스 코딩 기반 복호 처리는 해당 단말이 이전에 성공적으로 수신한 패킷을 이용하여 배타적 논리합 연산에 의해 수행하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 단말이 패킷 복호 시, PDCCH를 통해 수신된 m개의 HARQ 정보를 참조하여 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있고, 1개의 HARQ process에 대한 패킷을 미수신하였으면, 해당 패킷들을 이용하여 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리해서 미수신한 패킷을 수신하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
12. 제11항에 있어서,
    m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 체이스 컴바이닝(Chase Combining) 방법을 이용하는 경우, 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시, 상기 단말이 이전에 수신 성공한 패킷을 그대로 이용하여 인덱스 코딩 복호 처리하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
13. 제11항에 있어서,
    m-1개의 기 수신된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리에 활용 시, 인크리멘탈 리던던시(Incremental Redundancy) 방법을 이용하는 경우, 이전에 단말이 수신 성공한 패킷의 현재 수신한 HARQ 정보에 언급된 리던던시 버전(redundancy version)으로 재구성해서 인덱스 코딩 복호 처리하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
14. 제11항에 있어서,
    m-1 개 외의 나머지 HARQ process에 대한 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리를 통해 수신하는 데 성공하면 ACK 신호를 전송하고, 그렇지 않으면 NACK 신호를 기지국으로 전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 PDCCH를 통해 m개의 HARQ 정보 수신시, 이 중 m-1개의 HARQ process에 대해서 기 수신된 패킷을 보유하고 있지 않으면 복호 과정을 시도하지 않고, NACK 신호를 기지국으로 전송하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
16. 제11항에 있어서,
    상기 단말은 인덱스 코딩 복호 처리를 위한 패킷 버퍼를 구비하여 패킷 복호 처리 후 수신 성공한 패킷들을 상기 패킷 버퍼에 미리 저장하고,
    이후 미수신된 패킷에 대하여 인덱스 코딩에 의해 재전송된 패킷을 인덱스 코딩 복호 처리 시 상기 패킷 버퍼 내에 저장된 패킷들을 활용하여 복호 처리하며,
    상기 패킷 버퍼에 패킷을 저장하고 관리할 때, 현재 수신된 HARQ 정보를 통해 해당 HARQ process에 대해 새로운 패킷 전송이 이루어진 것을 인지한 후, 상기 패킷 버퍼에 기 저장된 해당 HARQ process에 대응되는 패킷을 삭제하는, HARQ 및 인덱스 코딩을 이용한 패킷 재전송 방법.
    
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

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