KR20020075624A - 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의패킷의 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷 전송 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가변 길이의 패킷 전송 방법은 송신단이 정보 비트로부터 생성된 패킷을 복수의 서브 패킷으로 나누어 전송하는 경우, 각 서브 패킷은 상기 패킷 내의 고정된 위치부터 수신단에 전송된다. 따라서, 본 발명은 하나의 서브 패킷이 소실되더라도 수신단이 이 서브 패킷들을 하나의 패킷으로 재구성하여 디코딩을 수행할 수 있으며, 제어 채널을 수신하지 못하더라도 다음 서브 패킷을 통해서 패킷의 디코딩이 가능하므로 제어 채널로 인해 생기는 전력 소비를 줄일 수 있다.

Description

하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법{Method for transmitting packet having variable length using hybrid automatic repeat request}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷 전송 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템을 위한 패킷 데이터의 전송은 하이브리드 자동 재송 요구 방식(Hybrid Automatic Repeat Request;이하 HARQ라 약칭함)을 사용한다.

즉, HARQ 방식은 자동 재송 요구(Automatic Repeat Request;이하 ARQ라 약칭함) 방식과 순방향 에러 정정(Forward Error Correction;이하 FEC라 약칭함)을 결합시켜 통신 시스템에서의 데이터 전송시 신뢰도와 데이터 처리량(throughput)을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.

상기 ARQ는 수신단에 초기 전송된 정보가 오류 없이 수신될 때까지, 수신단이 동일한 정보의 재전송을 요구함으로써 신뢰도를 향상시키는 것에 그 목적이 있으며, FEC는 에러 정정 코드를 사용하여 채널 환경에 의하여 생긴 오류를 수신단이 보정하는 데에 그 목적이 있다.

만일 채널 환경이 항상 좋아서 보내어진 정보에 오류가 생기는 빈도가 적다면, ARQ만을 사용하더라도 충분할 것이다.

그러나, 채널 환경이 나빠질 경우에는 보내어진 정보에 생기는 오류의 빈도가 커지게 되고, 이에 따라 재전송을 요구하는 횟수도 많아지게 된다.

이는 시스템의 데이터 처리량을 저하시키게 된다. 따라서 ARQ와 함께 FEC를 사용할 것이 제안되었고 이것이 HARQ이다.

HARQ의 한 종류로 증가 리던던시(incremental redundancy)를 사용하는 방법이 있다.

이 방법은 송신단이 처음에 높은 코딩 레이트로 인코딩된 정보를 수신단에 전송하고, 이 수신단으로부터 재전송을 요구받을 때마다 송신단은 코딩 레이트를 낮추어 인코딩한 후, 추가되는 리던던시 비트들만을 수신단에 보내면, 수신단이 이미 보내어진 정보와 결합을 하여 디코딩을 하는 방식이다.

이 추가되는 리던던시 비트들은 이전에 보내어진 패킷 데이터의 에러 정정 또는 검출을 위해 부가되는 비트들이다.

이렇게 함으로써 수신단은 결합에 의한 이득을 얻을 수 있고, 재전송을 할 때마다 패킷 데이터의 코딩 레이트가 점차적으로 줄어들게 되므로 송신단은 상기 패킷 데이터에 채널 환경의 변화에 따라 적응적으로 리던던시를 부여할 수가 있게 된다.

현재 이동통신시스템 중 고속 데이터 통신 시스템(High Data Rate;이하 HDR이라 약칭함)에서는, HARQ의 증가 리던던시 방식 중, 특히 동기화된 증가 리던던시(Synchronous incremental redundancy;이하 SIR이라 약칭함) 방식이 이용된다.

상기 SIR 방식은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 전송할 정보를 인코딩 및 반복하여 하나의 패킷을 구성하고, 그 패킷의 일부분을 고정된 크기의 서브 패킷들로 나누어 전송하는 방식이다.

즉, 송신단은 하나의 패킷을 구성하는 서브 패킷들 중 하나의 서브 패킷을 수신단에 전송하고, 수신단이 이 전송된 서브 패킷의 디코딩을 에러 없이 수행하고, ACK을 송신단으로 전송하면, 송신단은 더 이상의 서브 패킷을 전송하지 않는다.

만약, 수신단이 상기 전송된 서브 패킷의 디코딩을 실패하고, NACK을 송신단으로 전송하면, 송신단은 다음 번의 서브 패킷을 전송한다.

한편, 변화하는 채널 환경에서 패킷 데이터의 전송율을 높이기 위해서는, 각 서브 패킷의 길이가 채널 환경에 따라 변화하는 것이 유리하게 된다.

따라서, 이와 같은 방식을 구현하기 위해 가변의 서브 패킷 길이를 사용하는 방식이 사용되고 있으며, 이를 도 2a에 나타내었다.

즉, 하나의 패킷을 여러 서브 패킷으로 나누어 전송하는 과정에서 채널 및 채널 환경에 따라 각 서브 패킷은 다른 길이로 전송이 가능하게 된다.

이 때, 이 서브 패킷의 길이, 서브 패킷 ID(identifier)등에 관한 정보를알려주기 위한 제어 채널이 존재하게 된다.

이와 같은 방식에 의하여 송신단이 패킷 데이터를 수신단에 전송하면, 수신단은 하나의 서브 패킷을 수신하기 위하여 제어 채널을 통해 이 서브 패킷에 관한 정보를 추출한다.

그리고, 수신단은 이 추출 정보를 통하여 이전에 송신단으로부터 전송된 패킷과 연결/결합(concatenation/combining)시켜서 디코딩을 하게 된다.

도 1a와 같이, 고정된 길이의 서브 패킷을 사용하는 경우, 모든 서브 패킷의 길이가 고정되어있기 때문에 수신단은 하나의 서브 패킷을 수신하지 못하더라도 서브 패킷의 순서를 안다면 위치를 파악할 수가 있어서 다른 서브 패킷과 함께(혹은 하나의 서브 패킷만으로도) 패킷을 도 1b와 같이 재구성하고, 이를 통해 디코딩이 가능하다.

그러므로, 수신단은 제어 정보로 서브 패킷의 순서인 서브 패킷 ID를 송신단으로부터 제공받는다.

하지만, 도 2a와 같이 가변 길이의 서브 패킷을 사용하는 방식은 모든 서브 패킷의 길이가 전송할 때마다 변화하게 되므로 서브 패킷의 정보를 담고 있는 제어 채널을 수신하지 못하는 경우, 각 서브 패킷 ID만을 통해서는 패킷의 시작점을 알 수 없는 문제점이 있다.

즉, 현재 수신된 서브 패킷이 어디부터 시작된 서브 패킷인지를 알 수가 없다.

이러한 이유로 인해서 가변의 길이를 사용하는 방식에서는 하나의 서브 패킷이라도 소실된 경우, 디코딩을 할 수 없게 된다.

즉, 서브 패킷 2를 수신하지 못하고 서브 패킷 3을 수신한 경우, 서브 패킷 1과 서브 패킷 3을 연결하는 과정에서 이전 서브 패킷 2에 대한 정보가 없으므로 서브 패킷 3이 도 2b 또는 도 2c 둘 중 어느 형태에서 만들어 진 것인지 알 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 송신단은 전송되는 서브 패킷의 패킷 내에서의 전송 시점 정보를 수신단에 제공하여 소실된 서브 패킷이 있는 경우에도 복호가 가능하도록 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 송신단은 전송되는 서브 패킷의 패킷내에서의 전송 시점 정보를 수신단에 제공하여 제어 채널의 전력이 낭비되지 않도록 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 송신단이 정보 비트로부터 생성된 패킷을 복수의 서브 패킷으로 나누어 전송하는 경우, 각 서브 패킷은 상기 패킷 내의 고정된 위치부터 수신단에 전송된다.

이때, 송신단은 상기 전송되는 서브 패킷이 상기 패킷 내의 어느 위치부터 전송을 시작했는지에 대한 정보를 수신단에 전송된다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징에 따르면, 송신단이 정보 비트를 인코딩하여 생성된 비트들을 하나의 인코딩 패킷으로 구성하고, 이 인코딩 패킷을 반복하여 하나의 패킷을 생성하는 단계와, 상기 생성된 패킷을 복수의 서브 패킷으로 분할하고, 이 각 서브 패킷들의 전송 시작점을 결정하는 단계와,

송신단이 상기 각 서브 패킷과, 이 서브 패킷의 결정된 전송 시작점 정보를 수신단에 전송하는 단계와, 수신단이 상기 전송 시작점 정보에 따라, 전송된 서브 패킷들을 재구성하여 복호하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 정보 비트와, 이 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들이 함께 인터리빙되어 하나의 인코딩 패킷으로 구성되는 경우에, 이 인코딩 패킷에 위치되는 서브 패킷의 전송 시작점들은 등간격을 이룬다.

그러나, 상기 정보 비트와, 이 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들이 각각 인터리빙되어 하나의 인코딩 패킷으로 구성되는 경우에, 이 인코딩 패킷에 위치되는 서브 패킷의 전송 시작점들은 비등간격을 이룬다.

이때, 상기 정보 비트와, 상기 리던던시 부호들 중 우선 순위가 높은 비트들에 전송 시작점을 많이 위치시키는데, 상기 정보 비트와, 상기 리던던시 부호들 중 소정의 비트들에 우선 순위를 둔다.

한편, 상기 전송 시작점에 따라 송신단은 각 서브 패킷의 정보를 오버래핑하여 수신단에 전송한다.

도 1a은 종래 기술의 하이브리드 자동 재송 요구 방식에 따라 고정된 길이의 서브 패킷을 갖는 패킷의 구성을 나타낸 도면

도 1b는 도 1a에 도시된 고정 길이의 서브 패킷이 소실되는 경우를 나타낸 도면

도 2a는 종래 기술의 하이브리드 자동 재송 요구 방식에 따라 가변 길이의 서브 패킷을 갖는 패킷의 구성을 나타낸 도면

도 2b 내지 도 2c는 도 2a에 도시된 가변 길이의 서브 패킷이 소실되는 경우를 나타낸 도면

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 서브 패킷 전송 방법의 예들을 나타낸 도면이다.

도 4a는 본 발명에 따라 패킷 내의 정보가 위치에 따른 신뢰도를 갖지 않는 경우의 패킷을 나타낸 도면.

도 4b는 본 발명에 따라 패킷 내의 정보가 위치에 따른 신뢰도를 갖는 경우의 패킷을 나타낸 도면.

도 5a는 본 발명에 따라 패킷 내에 시작점을 등간격으로 나눈 경우 각 서브 패킷의 전송 간격을 나타낸 도면

도 5b는 본 발명에 따라 패킷 내에 시작점을 비등간격으로 나눈 경우 각 서브 패킷의 전송 간격을 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따라 수신단이 전송된 서브 패킷들을 재구성하여 인코딩 패킷을 생성하는 것을 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을참조하여 설명한다.

본 발명은 가변 길이를 갖는 서브 패킷들을 전송하는데 있어서, 각 서브 패킷이 하나의 패킷 내에서 전송될 수 있는 위치를 고정시킴으로서 수신단이 어느 하나의 서브 패킷을 수신하지 못하더라도 디코딩할 수 있는 방법을 제안한다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 서브 패킷 전송 방법의 예들을 나타낸 도면이다.

도 3a 내지 도 3b에서는 시작점들을 등간격으로 위치시킨 예를 나타내었다.

또한, 도 3b와 같이 패킷 내의 동일한 정보가 두 개의 서브 패킷에 오버래핑(overlapping)되어 전송될 수 있다.

도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 서브 패킷을 전송할 경우, 송신단은 이미 결정한 서브 패킷 전송 시작점들 중 적절한 위치를 골라서 그 위치부터 각 서브 패킷을 전송한다.

먼저, 송신단은 서브 패킷들을 전송하기 위한 몇 개의 시작점들을 결정해 놓는다.

그러므로, 송신단은 제어 채널을 통해 서브 패킷 ID 정보를 전송하지 않고, 현재 전송하는 서브 패킷이 전송단과 수신단에서 약속된 몇 개의 시작점들 중 어느 전송 시작점으로부터 데이터를 전송하는 지를 알려주는 시작점 정보를 수신단에 전송한다.

즉, 송신단은 전송되는 서브 패킷이 수신단과 약속된 전송 시점들인 P1, P2, P3, P4 중 어느 한 시점의 서브 패킷이라는 것을 알려 준다.

이와 같이 송신단이 수신단에 시작점 정보를 전송함으로써, 이전 서브 패킷을 소실하더라도 각 서브 패킷이 패킷 내에서 어느 위치에 존재하는지를 알 수 있게 된다.

그러므로, 이와 같이 서브 패킷을 소실하는 환경에서도, 소실한 서브 패킷을 제외한 다른 서브 패킷들을 연결/결합함으로써 패킷을 재구성할 수 있고, 이를 통해 패킷의 디코딩이 가능하다.

이 때, 패킷 내에 서브 패킷의 시작점은 두 가지 경우로 생각할 수 있다.

첫째, 등간격의 시작점을 두는 방식으로 패킷 내의 모든 정보가 동일한 중요도를 갖는 경우, 각 정보는 어느 정보가 전송되더라도 관계가 없기 때문에 모든 서브 패킷의 시작점은 패킷 내에서 등간격을 이룬다.

둘째, 패킷 내의 정보가 위치에 따라 중요도가 다른 경우, 등간격으로 시작점을 잡게되면 중요도 높은 정보가 전송되지 못하는 경우가 생기고 이로 인한 손실을 입게된다.

따라서, 중요도가 높은 위치의 정보가 전송될 확률을 높이기 위해 패킷 내에서 중요도 높은 부분에 시작점을 많이 배치시킴으로써 시작점들은 비등간격을 이룬다.

상기 두 가지 경우의 시작점에 따라 본 발명에 따른 패킷의 구성을 도 4a 내지 도 4b에 도시하였다.

도 4a는 본 발명에 따라 패킷 내의 정보가 위치에 따른 신뢰도를 갖지 않는 경우의 패킷을 나타낸 도면이다.

도 4b는 본 발명에 따라 패킷 내의 정보가 위치에 따른 신뢰도를 갖는 경우의 패킷을 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 1/5 코드 레이트를 갖는 머더 코더(mother coder)로 하는 시스템에서 터보 부호기(101)의 출력은 X, Y0, Y0', Y1, Y1'의 다섯 종류이다.

상기 X는 정보 비트이고, Y0, Y0', Y1, Y1'들은 상기 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들이다.

이와 같이 출력된 비트들은 재정렬/인터리빙(reorder/interleaving) 블록(102)에 의해 인코딩 패킷으로 생성되고, 이 인코딩 패킷은 반복 블락(103)의 반복을 통하여 패킷으로 완성된다.

이 때, 인코딩 패킷은 무한 반복을 가정하고, 수신단이 이 인코딩 패킷을 오류없이 디코딩할 때까지 송신단은 계속적으로 서브 패킷을 전송한다.

상기 패킷은 복수의 가변 길이를 갖는 서브 패킷으로 나누어지는 것을 가정한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 인터리빙 과정에서 X, Y0, Y0', Y1, Y1'를 전체 인코딩 패킷 내에 골고루 분포시키는 경우에 인코딩 패킷은 위치에 따른 중요도가 존재하지 않게 된다.

그러므로, 각 서브 패킷의 시작점을 4등분하고자 할 경우, 인코딩 패킷 내에 시작점은 하나의 인코딩 패킷을 등간격으로 4등분한 위치로 잡게된다.

도 5a는 본 발명에 따라 패킷 내에 시작점을 등간격으로 나눈 경우 각 서브패킷의 전송 간격을 나타낸 도면이다.

이때, 각 서브 패킷의 정보를 오버래핑(overlapping)시킬 수도 있다.

한편, 도 4b에 도시된 바와 같이 터보 부호기의 출력에서 X, Y0, Y0'의 중요도가 Y1, Y1'의 중요도보다 높은 경우에, 인터리빙 과정에서 X, (Y0+Y0'), (Y1+Y1')을 각각 인터리빙하고, 인코딩 패킷 내에 순서대로 위치시키는 경우에는 인코딩 패킷의 앞부분이 높은 중요도를 갖게 된다.

이러한 경우, 인코딩 패킷 내에 시작점을 4등분하고자 할 때, 인코딩 패킷 내의 앞부분에 시작점을 더 많이 위치시킨다.

이때, 하나의 서브 패킷의 손실이 있게 되더라도 중요도가 높은 X, Y0, Y0'가 전송될 확률을 높일 수 있고, 등간격으로 발생할 수 있는 코딩 이득의 손실을 줄일 수 있다.

도 5b는 본 발명에 따라 패킷 내에 시작점을 비등간격으로 나눈 경우 각 서브 패킷의 전송 간격을 나타낸 도면이다.

도 5b를 참조하면, 인코딩 패킷 내에서 비등간격으로 나뉘어진 시작점에 따라 각 서브 패킷은 전송단에서 전송하는 정보의 중요도에 따라 각 서브 패킷의 정보를 오버래핑(overlapping)시킬 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따라 수신단이 전송된 서브 패킷들을 재구성하여 인코딩 패킷을 생성하는 것을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 두 가지의 방식에 따라 송신단이 서브 패킷을 전송하게 되면, 송신단은 전송하는 서브 패킷이 몇 번째 서브 패킷이라는 정보가 아니라현재 보내는 서브 패킷이 P1, P2, P3, P4중 어느 위치부터 전송한 서브 패킷을 알리는 시작점 지시자 비트(indicator bit)를 수신단에 전송한다.

이에 수신단은 서브 패킷을 수신하면 제어 채널을 통해 수신한 서브 패킷이 어느 위치부터 전송한 서브 패킷인지를 판단한다.

이 정보를 통해 수신단은 하나의 인코딩 패킷을 생성할 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 서브 패킷이 가변 길이를 갖는 경우, 하나의 서브 패킷이 소실되더라도 수신단이 이 서브 패킷들을 하나의 패킷으로 재구성하여 디코딩을 수행할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 가변의 길이를 갖는 서브 패킷을 전송하는 경우, 제어 채널을 수신하지 못하더라도 다음 서브 패킷을 통해서 패킷의 디코딩이 가능하므로 제어 채널로 인해 생기는 전력 소비를 줄일 수 있다.

셋째, 서브 패킷의 시작점을 비등간격으로 위치시키므로서 등간격의 시작점에서 발생하는 코딩 이득의 손실을 최소화할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (8)

1. 송신단이 정보 비트로부터 생성된 패킷을 복수의 서브 패킷으로 나누어 전송하는 경우, 각 서브 패킷은 상기 패킷 내의 고정된 위치부터 수신단에 전송되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
2. 제1 항에 있어서, 송신단은 상기 전송되는 서브 패킷이 상기 패킷 내의 어느 위치부터 전송을 시작했는지에 대한 정보를 수신단에 전송하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
3. 송신단이 정보 비트를 인코딩하여 생성된 비트들을 하나의 인코딩 패킷으로 구성하고, 이 인코딩 패킷을 반복하여 하나의 패킷을 생성하는 단계와,

   상기 생성된 패킷을 복수의 서브 패킷으로 분할하고, 이 각 서브 패킷들의 전송 시작점을 결정하는 단계와,

   송신단이 상기 각 서브 패킷과, 이 서브 패킷의 결정된 전송 시작점 정보를 수신단에 전송하는 단계와,

   수신단이 상기 전송 시작점 정보에 따라, 전송된 서브 패킷들을 재구성하여 복호하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
4. 제3 항에 있어서, 상기 정보 비트와, 이 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들이 함께 인터리빙되어 하나의 인코딩 패킷으로 구성되는 경우에, 이 인코딩 패킷에 위치되는 서브 패킷의 전송 시작점들은 등간격을 이루는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
5. 제3 항에 있어서, 상기 정보 비트와, 이 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들 각각 인터리빙되어 하나의 인코딩 패킷으로 구성되는 경우에, 이 인코딩 패킷에 위치되는 서브 패킷의 전송 시작점들은 비등간격을 이루는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
6. 제5 항에 있어서, 상기 정보 비트와, 상기 리던던시 부호들 중 우선 순위가 높은 비트들에 전송 시작점을 많이 위치시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
7. 제6 항에 있어서, 상기 정보 비트와, 상기 리던던시 부호들 중 소정의 비트들에 우선 순위를 두는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법
8. 제3 항에 있어서, 상기 전송 시작점에 따라 송신단은 각 서브 패킷의 정보를오버래핑하여 수신단에 전송하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법