KR20030005897A - Method for transmitting data for the Hybrid Automatic Repeat request system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재전송 요구 방식을 이용한 시스템에서의 데이터 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a data transmission method in a system using a hybrid automatic retransmission request scheme.
일반적으로 이동통신 시스템에서의 무선 통신 환경은 사용자의 위치와 이동성에 따라 변화하는 채널이므로, 이 변화하는 채널에 대해 적응할 수 있는 전송 방식이 필요하다.In general, since a wireless communication environment in a mobile communication system is a channel that changes according to a user's location and mobility, a transmission scheme that can adapt to the changing channel is required.
특히, 무선 채널 환경 하에서 무선 채널을 효율적으로 사용하면서, 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 방법으로는 채널의 변화를 수용하여 적응적으로 변조 방식을 변화시키는 방식과 채널 코딩을 변화시키는 방법이 있다.In particular, there are a method of enabling high-speed data transmission while efficiently using a wireless channel in a wireless channel environment, and a method of adaptively changing a modulation scheme by changing a channel and changing a channel coding.
상기 채널 코딩 방법은 정보 비트에 수신단에서의 에러 정정을 위한 리던던시(redundancy) 비트를 포함하여 전송시키는 방식으로, 실제적으로 무선 채널로 전송되는 데이터 양을 실제 정보 데이터보다 증가시키는 방식이다.In the channel coding method, the information bits are transmitted by including redundancy bits for error correction at the receiving end. The channel coding method increases the amount of data actually transmitted on the wireless channel than the actual information data.
무선 통신 환경은 사용자의 위치와 이동성에 따라 변화하는 채널이므로 통신 환경이 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있다.Since the wireless communication environment is a channel that changes according to the location and mobility of the user, the communication environment may be good or bad.
따라서, 무선 통신 환경이 좋은 경우, 리던던시 비트를 적게 포함하는 즉, 코드 레이트가 높은 코딩 방식을 사용하여 전송 속도를 증가시킨다.Therefore, when the wireless communication environment is good, the transmission rate is increased by using a coding scheme that includes less redundancy bits, that is, a higher code rate.
그러나, 무선 통신 환경이 나쁜 경우, 수신단에서의 에러 정정 능력을 향상시키도록 리던던시 비트를 많이 포함하도록 하는 즉, 코드 레이트가 낮은 코딩 방식을 사용하여, 전송 속도를 감소시킨다.However, when the wireless communication environment is bad, the transmission speed is reduced by using a coding scheme having a low code rate, that is, including a lot of redundancy bits to improve the error correction capability at the receiving end.
한편, 상기 변조 방식에서는 무선 통신 환경이 좋은 경우, 하나의 전송 심볼상에 여러 개의 정보 비트들을 포함하여 전송하는 QAM(Quadrature Amplitude modulation) 또는 M진 PSK(M-ary Phase Shift Keying)와 같은 고속의 데이터 전송이 가능한 변조 방식을 사용한다.On the other hand, in the modulation scheme, when the wireless communication environment is good, high-speed data such as quadrature amplitude modulation (QAM) or M-ary phase shift keying (PSK) including multiple information bits on one transmission symbol and transmitting the same. Use a modulation scheme that allows data transmission.
그러나, 무선 통신 환경이 나쁜 경우, 간섭 잡음 신호에 강하지만 전송 속도가 느린 BPSK(Binary-Phase Shift Keying)와 같은 변조 방식을 사용한다.However, in a bad wireless communication environment, a modulation scheme such as Binary-Phase Shift Keying (BPSK), which is resistant to interference noise signals but has a slow transmission speed, is used.
이와 같이, 송신단이 채널 환경 변화에 따라 적응적으로 변조 방식과 코딩 방식을 변화시키기 위해서는, 수신단이 채널 환경 상태를 추정하여, 송신단에 제공하는 방식을 취하고 있으며, 이 채널 상태 정보를 이용하여 데이터를 효율적으로 전송하는 방법들이 제시되고 있다.In this way, in order for the transmitting end to adaptively change the modulation scheme and the coding scheme according to the change of the channel environment, the receiving end takes a method of estimating the channel environmental state and providing the same to the transmitting end. Efficient transmission methods have been proposed.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여안출한 것으로서, 채널 상태 정보를 이용하여 데이터를 효율적으로 전송하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for efficiently transmitting data using channel state information, which is devised in view of the above-mentioned problems of the related art.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율 테이블을 구성하는 단계; 수신기로부터의 채널환경 피드백 정보를 이용하여 상기 테이블 중에서 사용 가능한 최대 데이터 전송율을 선택하는 단계; 상기 선택된 데이터 전송율을 송신 가용 전력으로 지원 가능한지를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, comprising the steps of constructing a data rate table usable according to the payload size; Selecting the maximum data rate available in the table using the channel environment feedback information from the receiver; And determining whether the selected data rate can be supported by transmission available power.
최초 데이터 전송시, 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에 따른 페이로드 사이즈와 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 상기 페이로드 사이즈와 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 포함하여 이루어진다.Comparing the amount of data to be transmitted and the payload size according to the selected data rate upon initial data transmission; And adjusting the payload size and the selected data rate according to the comparison result.
상기 비교 단계는 상기 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에서 지원 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈보다 상기 테이블상에서 한 단계 더 작은 페이로드 사이즈와 비교한다.The comparing step compares the amount of data to be transmitted with the payload size one step smaller on the table than the smallest payload size that can be supported at the selected data rate.
상기 판단하는 단계는 지원 가능하지 않은 경우, 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.The determining step further includes adjusting the selected data rate if it is not supported.
한편, 데이터 재전송시, 상기 페이로드 사이즈는 최초 전송시의 페이로드 사이즈를 사용한다.On the other hand, when retransmitting data, the payload size uses the payload size at the time of initial transmission.
상기 페이로드 사이즈 및 데이터 전송율에 따른 임계치와, 상기 채널 환경 피드백 정보를 비교하여 데이터 전송율을 선택한다.The data rate is selected by comparing the threshold value according to the payload size and the data rate and the channel environment feedback information.
도 1은 본 발명에 따라 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 절차를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a procedure for selecting a transmission data format and a data transmission rate in accordance with the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 이동통신 시스템을 효율적으로 이용하기 위해서 수신기로부터의 피드백 정보를 이용하여 데이터 포맷, 데이터 전송율등을 선택하는 방법을 제안한다.The present invention proposes a method of selecting a data format, a data rate, etc. using feedback information from a receiver in order to efficiently use a mobile communication system.
특히, 하이브리드 자동 재전송 요구 방식(Hybrid Automatic Repeat Request;이하 HARQ라 약칭함)을 사용하는 시스템에서는 최초 전송시와 재전송시에 조건이 다르기 때문에 각각의 경우 서로 다른 방법을 사용하여 데이터 포맷과 데이터 전송율등을 선택할 것을 제안한다.In particular, in a system using a hybrid automatic repeat request method (hereinafter abbreviated as HARQ), since conditions are different at the time of initial transmission and retransmission, the data format and the data transmission rate may be different. Suggest to choose.
상기 HARQ 방식은 자동 재전송 요구 방식(이하, ARQ라 약칭함)과 순방향 에러 정정(Forward Error Correction;이하 FEC라 약칭함)을 결합시킨 것으로, 통신 시스템에서의 데이터 전송시 신뢰도와 데이터 처리량(throughput)을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.The HARQ scheme combines an automatic retransmission request scheme (hereinafter abbreviated as ARQ) and forward error correction (hereinafter abbreviated as FEC), and reliability and data throughput during data transmission in a communication system. The purpose is to improve.
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.The ARQ is intended to improve reliability by requiring the receiver to retransmit the same information until the information initially transmitted to the receiver is received without error, and FEC uses an error correction code to generate an error caused by the channel environment. The purpose is to calibrate the receiver.
만일 채널 환경이 항상 좋아서 보내어진 정보에 오류가 생기는 빈도가 적다면, ARQ만을 사용하더라도 충분할 것이다.If the channel environment is always good and there is a low frequency of errors in the information sent, using ARQ alone will suffice.
그러나, 채널 환경이 나빠질 경우에는 보내어진 정보에 생기는 오류의 빈도가 커지게 되고, 이에 따라 재전송을 요구하는 횟수도 많아지게 된다.However, when the channel environment becomes bad, the frequency of errors occurring in the transmitted information increases, and thus the number of times of requesting retransmission increases.
이는 시스템의 데이터 처리량을 저하시키게 된다. 따라서 ARQ와 함께 FEC를 사용할 것이 제안되었고 이것이 HARQ이다.This lowers the data throughput of the system. It is therefore proposed to use FEC with ARQ and this is HARQ.
HARQ의 한 종류로 증가 리던던시(incremental redundancy)를 사용하는 방법이 있다.One type of HARQ is a method using incremental redundancy.
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.In this method, when the transmitting end initially transmits information encoded at a high coding rate to the receiving end, and each time a retransmission is requested from the receiving end, the transmitting end lowers the coding rate and encodes, and then sends only the additional redundancy bits to the receiving end. The decoding is performed by combining with the information already sent.
이 추가되는 리던던시 비트들은 이전에 보내어진 패킷 데이터의 에러 정정 또는 검출을 위해 부가되는 비트들이다.These added redundancy bits are bits added for error correction or detection of previously sent packet data.
상기 HARQ의 증가 리던던시 방식에는 동기 증가 리던던시(Synchronous incremental redundancy;이하 SIR이라 약칭함) 방식과, 적응형 비동기 증가 리던던시(Adaptive Asynchronous incremental redundancy;이하 AIR이라 약칭함) 방식이 이용된다.Synchronous incremental redundancy (hereinafter referred to as SIR) and adaptive asynchronous incremental redundancy (hereinafter referred to as AIR) are used for the HARQ incremental redundancy scheme.
상기 SIR 방식은, 전송할 정보를 인코딩 및 반복하여 하나의 패킷을 구성하고, 그 패킷의 일부분을 고정된 크기의 서브 패킷들로 나누어 전송하는 방식이다.In the SIR method, a packet is formed by encoding and repeating information to be transmitted, and a part of the packet is divided into subpackets having a fixed size and transmitted.
따라서, 수신단은 제어 채널을 통해 수신된 서브 패킷 ID(서브 패킷의 순서)에 따라, 수신된 서브 패킷만으로 패킷을 재구성하여 디코딩한다.Accordingly, the receiving end reconstructs and decodes the packet using only the received subpacket according to the subpacket ID (sub packet order) received through the control channel.
상기 AIR 방식은 하나의 패킷을 여러 개의 서브 패킷으로 나누어 전송하는과정에서 채널 및 환경에 따라 각 서브 패킷의 길이를 다르게 하여 전송하는 방식이다.The AIR method is a method of transmitting a different length of each subpacket according to a channel and environment in a process of dividing one packet into multiple subpackets.
이때, 각 서브 패킷은 패킷 내의 고정된 위치부터 전송되며, 이 서브 패킷의 길이와, 상기 위치에 대한 정보가 제어 채널을 통하여 수신단에 전송된다.At this time, each subpacket is transmitted from a fixed position in the packet, and the length of the subpacket and information on the position are transmitted to the receiver through a control channel.
따라서, 수신단은 제어 채널을 통해 이 서브 패킷에 관한 정보를 추출하고, 이렇게 추출된 정보를 통해 이전에 수신한 서브 패킷과 연결/결합시켜서 디코딩하게 된다.Therefore, the receiving end extracts information about the subpacket through the control channel, and decodes the information by connecting / combining with the previously received subpacket through the extracted information.
이와 같은 HARQ 방식의 무선 통신 환경에서 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 결정할 때, 수신기로부터의 피드백 정보를 이용하면 효율적으로 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택할 수 있다.When determining a transmission data format and a data rate in such a HARQ wireless communication environment, it is possible to efficiently select a transmission data format and a data rate by using feedback information from a receiver.
특히, H-ARQ를 사용하는 시스템에서는 최초의 전송시와 재전송시에 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 방법을 다르게 적용함으로써 효율을 높일 수 있다.In particular, in a system using H-ARQ, efficiency can be improved by applying different methods of selecting a transmission data format and a data transmission rate at the time of initial transmission and retransmission.
현재 전송하고자 하는 데이터 비트의 페이로드 사이즈(Payload size)가 384bits, 768bits, 1536bits, 2304bits, 3072bits, 3840bits로 6 가지가 있다고 가정한다.It is assumed that there are six payload sizes of data bits to be transmitted: 384 bits, 768 bits, 1536 bits, 2304 bits, 3072 bits, and 3840 bits.
이 때 각각의 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율은 표 1과 같다.At this time, the available data rates according to the payload size are shown in Table 1.
여기서, 'N.A'는 이용되지 않는 데이터 포맷을 나타내고, EP는 페이로드 사이즈를 나타낸다.Here, 'N.A' represents a data format that is not used, and EP represents a payload size.
도 1은 본 발명에 따라 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 절차를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a procedure for selecting a transmission data format and a data transmission rate according to the present invention.
먼저 전송해야 할 패킷이 최초 전송 패킷인지 아니면 재전송 패킷인지를 체크한다. (S10)First, check whether the packet to be transmitted is the first transmission packet or a retransmission packet. (S10)
첫째, 최초 전송된 패킷의 경우 다음과 같은 절차에 의하여 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택한다.First, for the first transmitted packet, the data format and data rate are selected by the following procedure.
수신기로부터 전송된 채널 환경 피드백 정보를 가지고 비교해야 할 임계값은 패킷당 슬롯의 개수(4 가지)×페이로드 사이즈(6 가지)로 24가지가 존재한다. 따라서, 표 1에 도시된 바와 같이, 이 24개 중에는 데이터 전송율이 같은 것들이 존재하는데, 이렇게 같은 데이터 전송율을 갖는 것들은 비슷한 임계값을 가질 수 있으므로 같은 데이터 전송율을 갖는 것끼리는 같은 임계값을 적용시키도록 제어할 수 있다.There are 24 thresholds that should be compared with the channel environment feedback information transmitted from the receiver (4 slots x 6 payload sizes). Therefore, as shown in Table 1, among these 24, there are the same data rates, and those having the same data rate may have similar thresholds, so that those having the same data rate apply the same thresholds. Can be controlled.
예를 들어, 현재 고려되는 통신 시스템에는 15 가지의 데이터 전송율이 존재하므로 15 개의 임계값을 두고, 수신단으로부터 수신된 채널 환경 정보(C/I)와 이 15 개의 임계값을 비교하여 가능한 최대 데이터 전송율을 결정한다.(S11)For example, there are 15 data rates in the currently considered communication system, so 15 thresholds are set, and the maximum data rate is compared by comparing the 15 channel values with the channel environment information (C / I) received from the receiver. Determine (S11)
송신단은 보내고자 할 데이터의 양을 체크하여, 상기 결정된 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 적으면(S12), 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S17), 이 낮춘 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 적은지를 다시 비교한다.(S12)The transmitter checks the amount of data to be sent, and if it is less than one step lower payload size of the smallest possible payload size at the determined data rate (S12), lowers the determined data rate by one step (S17), At this lower data rate, it is again compared whether it is less than one step lower payload size of the smallest possible payload size (S12).
송신단은 보내고자 할 데이터의 양을 체크하여, 상기 결정된 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 많거나 같으면, 송신단이 보내고자 하는 데이터의 양(Backlog)과 스케줄링 조건등을 체크하여 페이로드 사이즈를 결정한다.(S13)The transmitter checks the amount of data to be sent, and if more than or equal to one step lower payload size of the smallest possible payload size at the determined data rate, the transmitter sends back data and scheduling conditions. The payload size is determined by checking etc. (S13).
예를 들어, S11 단계에서 최대 데이터 전송율로 307.2kbps가 결정되면, 표 1에 도시된 바와 같이, 4 가지의 페이로드 사이즈(3072bits, 1536bits, 768bits, 384bits)가 존재한다.For example, when 307.2 kbps is determined as the maximum data rate in step S11, as shown in Table 1, there are four payload sizes (3072 bits, 1536 bits, 768 bits, 384 bits).
상기 4 가지의 페이로드 사이즈 중에서 가능한 한 작은 페이로드 사이즈를 선택한다. 왜냐하면, 여러 사용자가 존재할 경우에 각 사용자가 작은 페이로드 사이즈를 사용한다면 다른 사용자로의 스케줄링이 요구될 때, 빨리 다른 사용자로 스케줄링될 수 있으므로, 짧은 구간 동안 이루어질 수 있는 잇점이 있다.The smallest payload size is selected from the four payload sizes. Because, if there are multiple users, each user uses a small payload size, when scheduling to another user is required, it can be quickly scheduled to another user, so there is an advantage that can be achieved for a short period.
또한, 어느 일정시간 동안 여러 번의 스케줄링을 요구하는 서비스들이 존재할 경우에도 작은 페이로드 사이즈를 사용함으로써 지연 문제를 해결할 수 있다.In addition, even when there are services that require multiple schedulings for a certain time, a delay problem can be solved by using a small payload size.
상기와 같이, S12 단계와 S17 단계를 반복적으로 수행하여, 해당 가장 작은 페이로드 사이즈를 결정하고(S13), 가용전력으로 결정된 전송율에 따른 데이터의 전송 지원이 가능한지를 판단한다.(S14)As described above, steps S12 and S17 are repeatedly performed to determine the smallest payload size (S13), and it is determined whether data transmission support according to the transmission rate determined by available power is possible (S14).
만약, 상기 결정된 데이터 전송율에 따른 가용 전력을 지원할 수 없다면, 송신단은 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S16), 해당 페이로드 사이즈가 결정될 때까지 상기 S12 단계를 반복적으로 수행한다.If the available power according to the determined data rate cannot be supported, the transmitter lowers the determined data rate by one step (S16) and repeatedly performs the step S12 until the corresponding payload size is determined.
둘째, 재전송 패킷의 경우 페이로드 사이즈는 최초 전송 패킷과 같은 것을 보내야만 하므로 페이로드 사이즈가 고정된다.Second, in the case of retransmission packets, the payload size is fixed because the payload size must be the same as the first transport packet.
그런데, 각 페이로드 사이즈에 대해서 4 개의 데이터 전송율이 존재하므로 최초 전송 패킷의 경우와 달리 재전송 패킷의 경우에는 4 개의 임계값이 존재한다.However, since four data rates exist for each payload size, there are four threshold values in the case of retransmission packets, unlike in the case of the first transmission packet.
따라서, 먼저 수신단으로부터 수신된 채널 환경 정보(C/I)를 4 개의 임계값과 비교하여 가능한 최대 데이터 전송율을 결정한다.(S18)Therefore, first, the maximum possible data rate is determined by comparing the channel environment information (C / I) received from the receiving end with four threshold values.
송신단이 가용 전력으로 상기 결정된 데이터 전송율을 지원할 수 있는지를 체크한다.(S19) 만약, 지원할 수 없다면 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S20), 지원 가능한지를 다시 체크한다.It is checked whether the transmitting end can support the determined data rate with the available power (S19). If it cannot support, the determined data rate is lowered by one step (S20), and it is checked again if it can be supported.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 이동통신 시스템을 효율적으로 사용하기위해서 수신단으로부터의 피드백 정보를 이용하여 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 결정하는 방법이다.As described above, the present invention is a method for determining a transmission data format and a data transmission rate using feedback information from a receiving end in order to use a mobile communication system efficiently.
특히, H-ARQ를 사용하는 시스템에서는 최초 전송 패킷의 경우와 재전송 패킷의 경우에 다른 결정 방법을 사용함으로써 전송 효율을 증가시킬 수 있다.In particular, in a system using H-ARQ, transmission efficiency can be increased by using a different decision method in case of initial transmission packet and retransmission packet.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.
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