KR20030031378A

KR20030031378A - 이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030031378A
Application number: KR1020010063519A
Authority: KR
Inventors: 김노선; 문용석; 김헌기; 윤재승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-21
Also published as: ITMI20022167A1; FR2831003B1; AU2002301470B2; US20030072286A1; CN100391136C; GB0223885D0; FR2831003A1; KR100464325B1; CN1783769A; JP3865680B2; FI20021829A0; US7573852B2; JP2003198502A; GB2381718A; JP4064385B2; JP2005027336A; CA2408131A1; DE10248018A1; CN1783769B; CN1423438A

Abstract

본 발명은 광대역 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 패킷의 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 재전송 시 부호화 비트들을 반전시킴으로써 부호화된 비트들이 초기 전송과는 다른 영역의 변조 심볼에 매핑되도록 하는 송수신 장치 및 방법을 구현하였다. 송신기는 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하고 상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 소정 부호율에 의해 부호화 비트들을 비트 반전시킨다. 상기 비트 반전된 부호화 비트들은 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑된 후 전송채널을 통해 상기 수신기로 전송된다. 수신기는 수신되는 패킷 데이터를 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 복조하여 부호화 비트들을 출력한 뒤 상기 재전송이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단한다. 상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 부호화 비트들은 비트 반전되고 상기 비트 반전된 부호화 비트들 각각은 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합된 후 복호화되어 정보 비트들로서 출력된다.

Description

부호분할다중접속 이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING FOR RE-TRANSMISSION OF PACKET IN CDMA MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 부호분할다중접속(Wide-band Code Division Multiple Access: W-CDMA) 이동통신시스템에서 패킷의 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 재전송 시의 전송 에러율을 감소시켜 복호화 효율을 향상시키는 송수신 장치 및 방법을 구현한 것이다.

오늘날 이동통신시스템은 음성 위주의 서비스 제공에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 통신시스템으로 발전하고 있다. 현재 3GPP 및 3GPP2를 중심으로 진행되고 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 및 1xEVDV(Evolution Data and Voice)에 대한 표준화는 3세대 이동통신 시스템에서 2Mbps 이상의 고속, 고품질의 무선 데이터 패킷 전송 서비스에 대한 해법을 찾기 위한 노력의 대표적인 반증이라 볼 수 있다. 한편, 4세대 이동통신시스템은 그 이상의 고속, 고품질의 멀티미디어 서비스 제공을 근간으로 하고 있다.

이러한 무선통신을 수행하는 이동통신시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선통신을 위한 채널은 백색잡음 외에도 페이딩에 의한 수신된 신호전력의 변화, 셰도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러효과, 타 사용자 및 다중경로 신호들에 의한 간섭 등으로 인해 채널 환경이 자주 변하게 된다. 따라서, 상기의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 2세대 혹은 3세대 이동통신시스템에서 제공되던 일반적인 기술 외에 채널 변화에 대한 적응 능력을 높일 수 있는 다른 진보된 기술이 필요하다. 종래 이동통신시스템에서 채택하고 있는 고속 전력제어 방식도 채널 변화에 대한 적응 능력을 높여주지만, 고속 데이터 패킷 전송시스템의 표준화 작업을 진행하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2에서는 적응 변복조/부호화(Adaptive Modulation & Coding Scheme: 이하 AMCS라 칭함) 및 복합재전송(Hybrid Automatic Repeat Request: 이하 H-ARQ라 칭함) 기법이 공통적으로 언급되고 있다.

상기 적응변복조/부호화 기법(AMCS)은 하향링크의 채널의 변화에 따라 변조방식과 채널 부호화부의 부호율을 변화시켜 주는 방법이다. 상기 하향링크의 채널품질정보는 대개 단말 수신기에서 신호 대 잡음 비(Singal to Noise Ratio: 이하SNR이라 칭함)를 측정하여 얻을 수 있다. 한편, 상기 단말은 상기 채널품질정보를 상향링크를 통해 기지국으로 전송한다. 상기 기지국은 상기 단말로부터 제공되는 상기 채널품질정보를 바탕으로 하여 하향링크의 채널 상태를 예측하고, 상기 예측된 값을 바탕으로 적절한 변조방식과 채널 부호화부의 부호율(coding rate)을 지정하게 된다. 현재 HSDPA와 1X-EVDV에서 논의되는 변조방식으로는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(8-ary PSK), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 및 64QAM 등이 고려되고 있으며, 부호율로는 1/2 및 3/4 등이 고려되고 있다. 따라서, 적응변복조/부호화 기법(AMCS)을 사용하고 있는 시스템에서는 기지국 근처에 있는 단말들과 같이 통상적으로 좋은 품질의 채널을 사용하는 단말들에 대해서는 고차 변조방식(16QAM, 64QAM)과 고부호율(3/4)을 적용한다. 하지만, 셀의 경계지점에 있는 단말들과 같이 통상적으로 좋지 못한 품질의 채널을 사용하는 단말들에 대해서는 저차 변조방식(8PSK, QPSK)과 저부호율(1/2)을 적용한다. 따라서, 전술한 바와 같은 적응변복조/부호화 기법(AMCS)은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해 간섭신호를 줄여줌으로써 평균적으로 이동통신시스템의 성능을 향상시켜주게 된다.

상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 초기에 전송된 데이터 패킷에 에러가 발생했을 경우, 상기 에러를 보상해 주기 위해 패킷의 재전송이 요구되는데, 이 때 사용되는 소정의 재전송 제어 기법을 의미한다. 상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 체이스 결합 기법(Chase Combining, 이하 "CC"라 칭함), 전체 리던던시 증가 기법(Full Incremental Redundancy, 이하 "FIR"이라 칭함) 및 부분적 리던던시 증가기법(Partial Incremental Redundancy, 이하 "PIR"이라 칭함)으로 구분할 수 있다.

상기 CC는 재전송 시 초기 전송과 동일한 전체 패킷을 단순 전송하는 방식으로, 수신단에서는 재전송된 패킷과 수신 버퍼에 저장되어 있던 초기전송 패킷을 소정의 방식에 의해 결합함으로써 복호화부로 입력되는 부호화 비트들에 대한 신뢰도를 향상시켜 전체적인 이동통신시스템의 성능이득을 얻을 수 있다. 이때, 동일한 두 개의 패킷들을 결합하는 것은 반복 부호화와 유사한 효과가 발생하므로 평균적으로 약 3dB 정도의 성능이득 효과를 얻을 수 있다.

상기 FIR은 초기 전송 패킷과 동일한 패킷 대신에 채널 부호화부에서 발생하는 잉여비트들로만 이루어진 패킷을 재전송시켜 줌으로써 수신단에 있는 복호화기의 부호화 이득(coding gain)을 개선시켜 주는 방법이다. 즉, 상기 복호화부는 초기 전송 시 수신된 정보뿐만 아니라 새로운 잉여비트들을 이용하여 부호화함으로써 결과적으로 부호화 이득을 증가시키게 되어 복호화 성능을 증대 시켜주게 된다. 일반적으로 낮은 부호율에 의한 성능 이득이 반복 부호화에 의한 성능 이득보다 더 크다는 것은 부호화 이론에서 이미 잘 알려진 사실이다. 따라서 성능 이득만을 고려할 경우, 상기 FIR은 상기 CC에 비해 통상적으로 더 좋은 성능을 나타낸다.

상기 FIR과는 달리 상기 PIR은 재전송 시 정보비트들과 새로운 잉여비트들의 조합으로 이루어진 데이터 패킷을 전송하는 방법으로서, 복호화 시에 정보비트들에 대해서는 초기 전송된 정보비트들과 조합(combining)함으로써 상기 CC와 유사한 효과를 얻게 된다. 또한, 잉여비트들을 사용하여 복호화함으로써 상기 FIR과도 유사한 효과를 얻게 된다. 이 때, 상기 PIR은 상기 FIR보다는 부호율이 다소 높게 되어일반적으로 상기 FIR과 상기 CC의 중간 정도의 성능을 보여주게 된다.

하지만, 상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 성능 이외에도 수신기의 버퍼 크기 및 시그널링 등 시스템의 복잡도 측면에서 고려되어야 할 사항이 많으므로 어느 한 가지를 결정하는 것은 용이한 일이 아니다.

상기 적응변복조/부호화 기법(AMCS)과 상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 채널의 변화에 대한 적응 능력을 높여주기 위한 독립적인 기술이지만 상기 두 방식을 결합해서 사용하면 시스템의 성능을 크게 개선시켜 줄 수 있다. 즉, 상기 적응변복조/부호화 기법(AMCS)에 의해 하향채널 상황에 적합한 변조방식 및 채널 부호화부의 부호율이 결정되면 이에 대응하는 데이터 패킷이 전송된다.

통상적인 고속 하향 패킷 억세스(High Speed Downlink Packet Access, 이하 "HSDPA"라 칭함) 무선 통신시스템을 구성하는 송신기의 개략적 구조는 도 1에서 보이고 있는 바와 같이 채널 부호화부(112), 래이트 매칭부(114), 인터리버(interleaver)(116) 및 변조부(118)로 구성된다. 상기 도 1의 채널 부호화부(112)를 소정의 방식으로 조절해 줌으로써 상기의 다양한 적응변복조/부호화 기법(AMCS)과 복합재전송 기법(H-ARQ)을 구현할 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, N개의 전송 블록들(N Transport Blocks)은 채널 부호화부(112)로 입력되고, 상기 채널 부호화부(112)에 의해 상기 N개의 전송 블록을 구성하는 비트들은 소정 부호화를 통해 부호화 비트들로 출력된다. 상기 채널 부호화부(112)는 상기 N개의 전송 블록들을 부호화하기 위해 적어도 하나의 부호화 율을 가진다. 예를 들어 상기 부호화 율은 1/2, 3/4 등이 될 수 있다. 또한, 상기 채널 부호화부(112)가 1/6 또는 1/5 모부호율(mother code rate)를 가지고 코드 심볼 천공 또는 심볼 반복을 통하여 복수의 부호화 율들을 지원하는 경우에는 지원하는 복수의 부호화 율들 중 사용할 부호화 율을 결정하는 동작이 필요할 것이다. 상기 도 1에서는 상기 채널 부호화부(112)가 부호화 율을 결정함에 있어 제어부(120)의 제어를 받아 결정하는 구성을 보이고 있다.

한편, 상기 부호화 비트들은 래이트 매칭부(Rate Matching)(114)로 입력되고, 상기 래이트 매칭기(114)에 의해 상기 부호화 비트들은 래이트 매칭이 이루어진다. 상기 래이트 매칭은 통상적으로 트랜스 포트 채널 멀티플렉싱이 이루어지거나 상기 채널 부호화부(112)의 출력 비트가 무선상에서 전송되는 비트의 수와 불일치 하는 경우에 상기 부호화 비트들에 대한 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작에 의해 수행된다. 상기 래이트 매칭기(114)에 의해 래이트 매칭된 부호화 비트들은 인터리버(Interleaver)(116)로 입력되고, 상기 인터리버(116)에 의해 상기 래이트 매칭된 부호화 비트들은 인터리빙되어 출력된다. 인터리빙 동작은 버스트 에러에 의한 데이터 전송 손실을 최소화하기 위함이다. 상기 인터리빙된 부호화 비트들은 변조부(M_ary Modulator)(118)로 입력되고, 변조부(118)에 의해 상기 인터리빙된 부호화 비트들은 M진 PSK, M진 QAM등 변조 방식에 따라 심볼 맵핑되어 전송된다. 한편, 상기 제어부(120)는 현재 무선 채널의 상태에 의해 상기 채널 부호화부(112)의 부호화 동작과 상기 변조기(118)의 변조 방식 등을 제어하게 된다. HSDPA 무선 통신시스템의 경우 무선 환경에 따라 변조방식으로 QPSK, 8PSK, 16QAM, 64QAM을 선택적으로 사용하기 위해 AMCS(Adaptive Modulation and Coding Scheme)를 상기 제어부(120)로 사용한다. 상술한 도면에서는 보여지고 있지 않지만 부호분할다중접속 방식을 사용하는 이동통신시스템은 전송하기 위한 데이터를 전송 채널의 구분을 위한 복수의 월시부호(W), 기지국의 구분을 위한 직교부호(PN) 등을 사용하여 데이터를 확산함으로서 해당 이동단말기가 상기 데이터를 전송하는 채널과 상기 데이터를 전송하는 기지국을 구분할 수 있도록 한다.

여기서 기존 송신기 구조를 고려해 보면 상기 채널 부호화부를 거친 부호화 비트들은 인터리빙 후 상기 변조부(118)에 의해 변조 과정을 거치게 된다. 상기 변조부(118)는 앞서 설명한 바와 같이 QPSK, 8PSK, 16QAM, 64QAM 등의 다양한 변조방식을 지원한다. 도 2는 16QAM에 의해 변조 시 신호 성상도를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 2에서 보이고 있는 바와 같이, 4개의 부호화 비트들이 하나의 변조 심볼을 이루어 상기 도 2의 1부터 16까지 16개의 가능한 신호점 중에서 하나의 신호점으로 매핑되어 전송된다.

상기 도 2를 참고하면 16개의 신호점은 에러확률에 따라 3개의 영역으로 분리할 수 있음을 알 수 있다. 즉 16개의 신호점은 에러확률이 가장 높은 영역 1과 가장 낮은 영역 3, 그리고 중간인 영역 2로 분리 할 수 있다. 도 3은 AWGN에서 시뮬레이션을 통해 얻은 영역별 에러확률을 나타낸 것으로서, 예를 들어 영역 1인 신호점 6, 7, 10, 11을 통해 전송된 변조 심볼들은 도 2에서 알 수 있듯이 다른 영역으로 전송되는 변조 심볼들에 비해 상대적으로 에러확률이 높음을 알 수 있다. 그런데 기존 재전송 시를 고려해 보면, 재전송되는 심볼은 초기 전송되는 심볼과 동일한 신호점에 매핑된다. 따라서 에러확률이 높은 신호점에 매핑되는 심볼은 재전송 시에도 에러확률이 높은 신호점에 매핑되어 전송되며, 에러확률이 낮은 신호점에 매칭되는 심볼은 재전송 시에도 지속적으로 에러확률이 낮은 심볼로 매칭되어 전송된다. 수신측에서 터보 복호화부는 그 특성상 입력 비트들의 LLR(Log Likelihood Ratio) 값이 균일할 때 복호 성능이 향상되는데, 이와 같이 특정 심볼이 지속적으로 나쁜 환경으로 전송되는 것은 시스템의 성능을 저하시킬 수 있는 요인이 된다. 따라서 재전송 시에 전송 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 재전송 기법을 필요로 하게 되었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선 통신시스템의 성능을 향상시키는 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 통신시스템에서 패킷 재전송의 신뢰도를 보다 향상시키는 송신/수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신시스템의 수신기에서 보다 높은 수신확률에 의해 비트들을 수신할 수 있는 송신/수신장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 복합 재전송 기법(H-ARQ)을 지원하는 이동통신 시스템에서 보다 효율적인 패킷 재전송을 위한 송/송신 및 수신장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 재전송 시 패킷의 비트를 반전시켜 재전송되는 비트들이 초기 전송과는 다른 영역의 심볼에 매핑되도록 함으로써 시스템의 성능을향상시키는 변조/복조 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 초기 수신 시와 매 재 수신 시 서로 다른 영역의 신호점으로 수신된 비트들을 결합할 수 있는 수신장치를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 따른 본 발명은, 소정 부호율과 소정 변조방식을 사용하여 패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 방법에 있어서,

상기 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 소정 부호율에 의해 부호화된 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 상기 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 과정과,

상기 변조 심볼을 전송채널을 통해 상기 수신기로 전송하는 과정을 포함한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 따른 본 발명은, 패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 장치에 있어서,

상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있는지의 여부와 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 제어부와,

소정 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 소정 부호율에 의한 부호화를 통해 부호화 비트들을 출력하는 채널 부호화부와,

상기 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 제어부의 판단결과 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이 있을 시 상기 인터리빙된 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 미리 결정된 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 변조부를 포함한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 따른 본 발명은, 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 패킷 데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 방법에 있어서,

상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 수신되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 과정과,

상기 재전송이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합하는 과정과,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 과정을 포함한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 따른 본 발명은, 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 패킷 데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 장치에 있어서,

상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 수신되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 변조부와,

상기 수신되는 패킷 데이터가 상기 수신기의 재전송 요청이 있었는지의 여부와 상기 재전송 요청이 홀수번째 재전송 요청인지의 여부를 판단하는 제어부와,

상기 제어부의 판단결과 상기 수신기의 홀수번째 재전송 요청이 있었으면 상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 인터리빙된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합하는 결합기와,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 채널 복호화부를 포함한다.

도 1은 종래 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기 구조를 도시하고 있는 도면.

도 2는 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 16 QAM 변조에 사용되는 성상도의 예를 도시하고 있는 도면.

도 3은 16 QAM 변조에 사용되는 성상도의 각 영역별 에러 확률을 비교하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 송신기의 구조를 도시하고 있는 도면.

도 5는 도 4에 도시된 채널 부호화부의 상세 구성을 도시하고 있는 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 송신기의 동작을 도시하는 동작 흐름도.

도 7은 도 4에 대응하는 본 발명의 실시 예에 따른 부호 분할다중접속 이동통신시스템에서 수신기의 구조를 도시하고 있는 도면.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부호 분할다중접속 이동통신 시스템에서 수신기의 동작을 도시하는 동작 흐름도.

도 9는 본 발명에 의한 송신 단에서의 비트 반전기의 동작 예를 도시하고 있는 도면.

도 10은 본 발명에 의한 수신 단에서의 비트 반전기의 동작 예를 도시하고 있는 도면.

도 11은 부가백색잡음 환경에서 본 발명에 의한 재전송과 종래기술에 의한 재전송시 프레임 당 에러 확률을 비교하는 도면.

이하 본 발명의 실시 예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

후술될 본 발명에서 고려된 복합재전송(H-ARQ : Hybrid Automatic Repeat Request)은 패킷 오류 발생 시 재전송에 의해 오류를 보정하는 링크제어 기법이다. 통상적으로 재전송은 초기 전송에 실패하여 상기 초기 전송한 데이터를 전송하는 것이므로 새로운 데이터를 전송하는 것을 의미하지는 않는다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 복합 재전송 형식은 정보비트의 재전송 여부에 의해 제2복합 재전송(H-ARQ-type Ⅱ)과 제3복합 재전송 형식(H-ARQ-type Ⅲ)으로 구분된다. 상기 제2복합 재전송은 전 증가 리던던시(Full Incremental Redundancy, 이하 "FIR"이라 칭함)로 대표된다. 한편, 상기 제3복합 재전송 형식은 재전송에 사용되는 패리티 비트들의 동일 여부에 의해 체이스 결합(Chase Combining, 이하 "CC"라 칭함)과 부분 증가 리던던시(Partial Incremental Request, 이하 "PIR"이라 칭함)로 구분되어 진다.

이하 설명되는 본 발명은 상기한 모든 복합 재전송방식에 적용될 수 있다. 즉, CC의 경우 재전송되는 패킷은 초기 전송되는 패킷과 동일한 비트들을 가지게 될 것이고, FIR이나 PIR의 경우 재전송되는 패킷은 초기 전송되는 패킷과 다른 비트들을 가지게 될 것이나, 본 발명은 재전송되는 패킷의 전송 효율을 높이는 것에 관련된 기술이며 재전송된 패킷이 초기 전송된 패킷과 동일한지의 여부에 대해서는 관심을 가지지 않는다. 그러나 이하 후술되는 상세한 설명에서는 CC에 적용 시를 바람직한 적용 예로 제시하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기 구성을 도시하고 있는 도면이다. 도시된 바와 같이 송신기는 CRC 추가부(402)와채널 부호화부(404)와 래이트 매칭부(406)와 인터리버(408)와 비트 반전부(410)와 변조부(416)와 제어부(420)로 구성된다. 상기 도 4에서는 재전송시 인터리버(408)에 의하여 인터리빙된 부호화된 비트들을 반전시켜 변조부(416)로 제공함으로써 상기 부호화된 비트들이 초기 전송시와는 다른 심볼에 매핑되도록 하는 송신기의 구성을 보이고 있다.

상기 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 송신기 구성을 살펴보면, CRC 추가부(402)는 전송을 위한 정보비트들을 입력으로 하고, 상기 입력되는 정보비트에 패킷 데이터 단위로 에러 검사를 위한 CRC 비트를 추가한다. 상기 채널 부호화부(404)는 상기 CRC 비트가 추가된 패킷 데이터를 입력으로 하고 상기 입력되는 패킷 데이터를 소정 코딩기법을 이용하여 부호화한 뒤 부호화 비트들을 출력한다. 상기 소정 코딩기법은 상기 입력되는 패킷 데이터를 부호화함으로서 전송하고자 하는 비트들과 상기 비트들의 에러 제어 비트들을 출력하도록 하기 위해 사용되는 코딩기법을 통칭한다. 상기 소정 코딩기법으로는 앞에서도 밝힌 바와 같이 터보 코딩, 컨벌루션날 코딩 등이 존재한다. 한편, 상기 채널 부호화부(404)는 소정 부호율에 의해 데이터를 부호화한다. 상기 소정 부호율은 상기 채널 부호화부(404)로부터 출력되는 시스티메틱 비트들과 패리티 비트들의 비율을 결정한다. 예컨대, 상기 소정 부호율이 대칭 부호율인 1/2인 경우 상기 채널 부호화부(404)는 한 비트를 입력으로 하여 하나의 시스티메틱 비트와 하나의 패리티 비트를 출력한다. 다른 예로서, 상기 소정 부호율이 비대칭 부호율인 3/4인 경우 상기 채널 부호화부(404)는 세 비트를 입력으로 하여 세 개의 시스티메틱 비트들과 한 개의 패리티 비트를 출력한다. 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 동작 설명에서는 상기 두 가지의 서로 다른 부호율들(1/2, 3/4)은 물론 모든 부호율에 대하여 동일하게 적용될 수 있다.

래이트 매칭부(406)는 상기 채널 부호화부(404)로부터의 부호화 비트들에 대해 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작을 통해 래이트 매칭을 수행한다. 래이트 매칭부(406)를 거친 심볼들은 인터리버(408)를 통과하여 랜덤하게 재배치된다. 이때 CC의 경우에는 상기 인터리버(408)를 통과한 심볼들이 재 전송을 위해 버퍼(도시하지 않음)에 저장된다. 이상에서 CRC 추가부(402)와 채널 부호화부(404)와 래이트 매칭부(406)와 인터리버(408)의 동작에 대하여 상세히 설명하였으나, 동일 패킷이 재전송되는 경우에는 이러한 동작이 수행되지 않고 제어부(420)의 제어하에 상기 버퍼에 저장된 패킷이 출력될 것이다.

비트 반전부(410)는 전송할 패킷이 초기전송인지 또는 재전송인지의 여부 및 재전송 패킷이 초기 전송시의 패킷과 동일한지의 여부에 따라 재전송 패킷 비트들의 반전을 수행할지 하지 않을 지를 결정하여 비트 반전을 수행한다. 여기서 반전 제어기(414)는 동일한 패킷의 매 홀수번째 재전송 시에만 반전기(412)를 동작시킨다. 이는 매 재전송마다 반전기(412)를 동작시키는 것이 모든 재전송시에 동일한 패킷을 전송하게 되는 결과를 보이기 때문이다. 즉 1번째 재전송시에 반전시킨 비트들을 전송하여 다시 재전송이 요청되었다면 2번째 재전송시에서는 반전시키지 않은 비트들(원래 비트들)을 전송한다. 반전이 필요하지 않은 경우, 즉 초기전송이거나 또는 짝수번째 재전송인 경우 반전 제어기(414)는 반전기(412) 전단의 스위치를 오프시키고 바이패스 경로의 스위치를 온 시켜 원래 비트들이 반전없이 바이패스되도록 한다. 이상과 같이 동작하는 상기 비트 반전부(410)는 재전송시의 부호화 비트들이 초기 전송의 부호화 비트들과는 다른 에러확률을 가지는 변조 심볼에 매핑되도록 하기 위한 것이다.

한편, 도 4에서는 비트 반전부(410)가 인터리버(408)와 변조부(416)의 사이에 배치되는 것으로 도시하였으나, 다른 예로서 상기 비트 반전부(410)는 변조부(416) 전단의 다른 곳에도 위치할 수 있다. 예를 들어 비트 반전부(410)는 인터리버(408)의 앞단에 위치할 수 있다.

변조부(416)는 비트 반전부(410)를 통과한 부호화 비트들을 미리 정해지는 변조방식에 따라 소정 심볼들에 맵핑시켜 출력한다.

상기 제어부(420)는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 각 구성들의 전반적인 동작을 제어한다. 먼저, 상기 제어부(420)는 현재의 무선 채널 상태에 따라 사용할 부호율과 변조 방식을 결정하고, 상기 결정한 부호율에 의해 상기 채널 부호화부(404)의 부호율을 제어하며 상기 결정한 변조 방식에 의해 상기 변조부(414)를 제어한다. 또한 상기 제어부(420)는 수신기로부터의 재전송 요청을 수신한 상위 계층의 명령(Re-transmission Request)을 처리하고 이에 대한 정보를 반전 제어기(414)로 제공한다. 상기 재전송 요청은 수신기로부터 패킷의 재전송이 요청되었는지의 여부와 함께 몇 번째 재전송이 요청되었는지에 대한 정보를 포함한다.

여기서 상기 반전 제어기(414)는 초기 전송 시에 소정의 부호율과 변조방식에 의해 상기 채널 부호화부(404)와 상기 변조부(416)를 제어하는 제어부(420)와의 중복된 기능으로 인해 하나의 제어부로 통합하는 것을 다른 실시 예로서 제안할 수있다. 통합된 하나의 제어부는 상기 채널 부호화부(404)의 부호율을 제어하고 상기 변조부(414)의 변조방식을 제어하는 한편 비트 반전부(410)의 반전 여부를 제어한다.

도 5는 상기 도 4에서 보이고 있는 채널 부호화부(404)의 상세 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 5에서 보이고 있는 채널 부호화부(404)는 3GPP에서 채택하고 있는 1/6 부호율을 사용한다.

상기 도 5를 참조하여 설명하면, 채널 부호화부(404)에서 사용하고 있는 부호율에 따른 데이터 크기를 가지는 하나의 데이터 프레임이 입력되면, 상기 데이터 프레임이 그대로 시스티메틱 비트 프레임(X)으로 출력된다. 또한 상기 데이터 프레임은 제1 채널 부호화기(510)로 입력되고, 상기 제1 채널 부호화기(510)는 상기 데이터 프레임에 대해 소정 부호화를 수행하여 두 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들(Y1,Y2)을 출력한다.

한편, 상기 데이터 프레임은 내부 인터리버(512)로 입력되고, 상기 내부 인터리버(512)는 상기 데이터 프레임을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하여 출력한다. 상기 인터리빙된 프레임은 그대로 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임(X')으로서 출력된다. 상기 인터리빙된 프레임은 제2 채널 부호화기(514)로 입력되고, 상기 제2 채널 부호화기(514)는 상기 인터리빙된 프레임에 대해 소정 부호화를 수행하여 두 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들(Z1,Z2)을 출력한다.

여기서 상기 시스티메틱 비트 프레임(X)은 x1,x2,…,xN의 전송 단위로 이루어지며, 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임(X')은 x'1,x'2,…,x'N의 전송 단위로 이루어진다. 상기 패리티 비트 프레임(Y1)은 Y11,Y12,…,Y1N의 전송 단위로 이루어지며, 상기 패리티 비트 프레임(Y2)은 Y21,Y22,…,Y2N의 전송 단위로 이루어진다. 또한 상기 패리티 비트 프레임(Z1)은 Z11,Z12,…,Z1N의 전송 단위로 이루어지며, 상기 패리티 비트 프레임(Z2)은 Z21,Z22,…,Z2N의 전송 단위로 이루어진다.

상기 시스티메틱 비트 프레임(X), 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임(X') 및 상기 네 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들(Y1,Y2,Z1,Z2)은 천공기(516)로 제공된다. 상기 천공기(516)는 제어부(420)로부터 제공되는 천공 패턴(Puncturing Pattern)에 의해 상기 시스티메틱 비트 프레임(X), 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임(X') 및 상기 네 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들(Y1,Y2,Z1,Z2)을 천공하여 원하는 시스티메틱 비트들(S)과 패리티 비트들(P)만을 출력한다. 이때, 상기 천공 패턴은 채널 부호화부(404)의 부호율과 복합재전송 방식에 의해 결정된다.

예를 들어, 채널 부호화부의 부호율이 1/2인 경우에 있어 제3 복합재전송 형식(CC, PIR)에 사용될 수 있는 천공 패턴의 예들을 하기 <수학식 1>과 <수학식 2>에서 보이고 있다. 하기의 천공 패턴에 있어 "1"은 천공되지 않고 전송되는 비트를 나타내며, "0"은 천공되는 비트를 나타낸다. 각각의 입력 비트들은 순차적으로 좌측 열의 천공 패턴부터 사용하고, 우측 열까지 사용된 후 다시 좌측 열부터 반복되어 천공된다.

CC의 경우에는 초기전송과 재전송시 <수학식 1> 또는 <수학식 2>의 천공패턴을 반복하여 사용될 것이고, PIR의 경우에는 두 가지 천공패턴들이 매 전송 시에 반복하여 사용되는 것이 한 예가 될 것이다. 제2 복합 재전송 형식(FIR)을 사용하는 경우에는 재전송 시 시스티메틱 비트를 천공하는 천공 패턴을 사용하여야 한다. 예컨대, 제2복합 재전송 형식에서의 천공 패턴은 "010010"이 될 것이다.

만약, CC의 경우 상기 천공기(516)가 상기 <수학식 1>에서 보여지고 있는 천공패턴을 사용한다고 가정하면, 상기 천공기(516)는 매 전송 시 천공 패턴 "110000"과 "100001"에 의해 X, Y1, X, Z2를 출력하고, 나머지 입력에 대하여는 천공을 수행한다. 다른 예로서 상기 천공기(516)가 상기 <수학식 2>에서 보여지고 있는 천공 패턴을 사용한다고 가정하면, 상기 천공기(516)는 매 전송 시 천공 패턴 "110000"과 "100010"에 의해 X, Y1, X, Z1을 출력하고, 나머지 입력에 대하여는 천공을 수행한다. 하지만 PIR의 경우에는 초기 전송 시에 X, Y1, X, Z2가 전송되고, 재전송 시에는 X, Y1, X, Z1이 전송된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 6을 참조하면, 전송을 위한 패킷 데이터가 발생되면, 과정(602)에서 CRC 추가부(402)는 상기 전송을 위한 패킷 데이터에 에러 검사를 위한 CRC 비트를 추가한다. 그러면 과정(602)에서 채널 부호화부(404)는 상기 CRC 비트가 추가된 패킷 데이터를 부호화하여 부호화 비트들을 생성하고 과정(606)에서 래이트 매칭부(406)는 상기 채널 부호화부(404)로부터의 부호화 비트들에 대해 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작을 통해 래이트 매칭을 수행한다. 과정(608)에서 인터리버(408)는 상기 래이트 매칭된 부호화 비트들을 인터리빙하여 출력한다.

인터리버(408)로부터 부호화 비트들이 출력되면, 과정(610)에서 반전 제어기(414)는 제어부(420)로부터 제공된 재전송 요청(Re-transmission Request) 명령을 참조하여 전송해야 할 패킷이 새로운 패킷의 초기 전송인지 이미 전송된 패킷의 재전송인지를 판단한다. 만일 새로운 패킷의 초기 전송이면 반전 제어기(414)는 인터리버(408)로부터의 부호화 비트들을 바이패스시켜 변조부(416)로 제공한다. 그러면 과정(616)에서 변조부(416)는 상기 부호화 비트들을 변조하고 과정(618)에서 상기 변조된 부호화 비트들이 전송된다. 반면에 상기 과정(610)에서 새로운 패킷의 초기 전송이 아니면 과정(612)에서 반전 제어기(414)는 동일한 패킷의 몇 번째 재전송인지를 판별한다. 판별결과 만일 짝수번째 재전송이면 반전 제어기(414)는 인터리버(408)로부터의 부호화 비트들을 바이패스 시키고 과정(616)과 과정(618)이 수행된다. 반면에 상기 판별결과 짝수번째 재전송이 아니면, 즉 홀수번째 재전송이면 반전 제어기(414)는 상기 인터리버(408)로부터의 부호화 비트들을 반전기(412)로 입력시킨다. 그러면 과정(614)에서 상기 반전기(412)는 상기 인터리버(408)로부터의 부호화 비트들을 반전시켜 출력한다. 이후 과정(616)에서 변조부(416)는 상기 반전된 부호화 비트들을 변조한다. 과정(618)에서 상기 변조된 부호화 비트들이 전송된다.

이때 상기 반전된 부호화 비트들은 반전되지 않은 부호화 비트들과는 다른 신호점에 매핑된다. 상기 다른 신호점은 반전되지 않은 부호화 비트들이 매핑되는 신호점과는 다른 에러확률을 가지는 신호점이다. 도 2를 예를 들어 설명할 때 초기 전송시 반전되지 않은 부호화 비트들이 "0000"이라고 할 때 상기 반전되지 않은 부호화 비트들은 영역 1에 포함되는 신호점 7의 심볼에 매핑된다. 재전송시 반전된 부호화 비트들은 "1111"이 되고 상기 반전된 부호화 비트들은 영역 3에 포함되는 신호점 13의 심볼에 매핑된다. 이와 같이 초기 전송시의 심볼과 재전송시의 심볼의 에러확률을 다르게 함으로써 수신단에서 결합되는 패킷들의 에러확률은 평균화된다.

이상과 같이 송신단에서 초기 전송시와 재전송시의 부호화 비트들을 반전하여 변조하면, 수신단에서는 이를 복구한다.

도 7은 상기 도 4에 도시하고 있는 송신기에 대응한 본 발명의 실시 예에 따른 수신기 구성을 도시하고 있는 도면이다. 도시된 바와 같이 수신기는 복조부(702)와 비트 반전부(704)와 디인터리버(710)와 결합부(712)와 버퍼(714)와 채널 복호화부(716)와 CRC 검사부(718)로 구성된다.

상기 도 7을 참조하여 수신기의 동작을 살펴보면, 상기 복조부(702)는 송신기로부터 수신되는 데이터를 입력으로 하고, 상기 입력되는 데이터를 상기 송신기의 변조부(416)에서 사용한 변조 방식에 대응하는 복조 방식에 의해 복조를 수행하여 부호화 비트들을 복원한다. 비트 반전부(704)는 곱셈기(706)와 반전 제어기(708)로 구성된다. 상기 곱셈기(704)는 대응되는 두 개의 정보비트를 서로 전환시켜 주는 역할을 한다. 즉 1을 -1로, -1을 1로 부호 전환한다. 구체적으로 설명하면, 상기 곱셈기(706)는 반전 제어기(708)에 제어하에, 동일 패킷의 매 홀수번째 재전송 시에 비트 반전을 수행하여 디인터리버(710)로 전달한다. 즉 상기 곱셈기(706)는 상기 도 4의 반전기(412)에 동일한 기능을 수행한다. 이때 채널 부호화부(404)로부터의 부호화 비트들은 하드 값(hard value)인 0,1로 표현되는 값이므로 송신단에서는 반전기(412)를 사용하였으나, 복조부(702)로부터 복원된 부호화 비트들은 소프트 값(soft value)인 -1,1로 표현되는 값이므로 수신단에서는 선택적으로 -1을 곱하는 곱셈기(704)를 사용한다. 만일 복조부(702)가 하드 값을 출력하는 하드 복조부로 대체되었을 경우, 상기 곱셈기(704)는 반전기로 대체된다.

상기 부호화 비트들에 대해 디인터리빙 동작을 수행하는 디인터리버(710)의 디인터리빙 동작은 상기 송신기의 인터리버(408)에서 수행되는 인터리빙 동작에 대응하여야 한다. 한편, 상기 도 7에서는 곱셈기(704)가 디인터리버(708) 전단에 위치하는 것으로 도시하였으나, 다른 예에서 상기 곱셈기(704)는 상기 디인터리버(708) 후단에 위치할 수도 있다. 이는 송신단의 구성과 관계없이 선택 가능하다.

결합부(Combining)(712)는 동일 패킷에 대하여 버퍼(714)에 누적하여 저장된 부호화 비트들을 현재 수신된 부호화 비트들과 결합하여 출력한다. 만일 버퍼(714)에 누적되어 저장된 동일 패킷의 부호화 비트들이 없는 경우, 즉 초기 전송인 경우 현재 수신된 부호화 비트들은 결합부(712)에 의하여 변형되지 않고 출력된다. 채널 복호화부(716)는 상기 결합부(712)로부터의 출력되는 부호화 비트들을 입력으로 하고, 상기 부호화 비트들을 소정 복호화 방식에 의해 복호화하여 원하는 정보 비트들을 복원한다. 이때, 상기 소정 복호화 방식으로는 시스티메틱 비트들과 패러티 비트들을 입력으로 하여 상기 시스티메틱 비트들을 복호하는 방식을 사용하며, 상기 송신기의 채널 부호화기(404)에서 수행되는 부호화 방식에 의해 결정된다.

CRC 검사부(718)는 상기 채널 복호화부(716)로부터 복호화되어 출력되는 정보 비트들을 입력으로 하여 패킷 단위로 CRC 비트를 추출하고 상기 추출된 CRC 비트를 이용하여 상기 패킷의 에러 발생 여부를 판단한다. 상기 패킷에 에러가 발생되지 않았다고 판단되면 상기 패킷을 출력하고, 상기 패킷의 수신을 확인하는 응답신호인 ACK를 송신기로 전송한다. 하지만, 상기 패킷에 에러가 발생하였다고 판단되면 상기 패킷의 재전송을 요구(Re-transmission Request)하는 신호인 NACK를 상기 송신기로 전송한다.

상기 CRC 검사부(718)에 의해 에러가 발생되지 않음에 나타내는 ACK가 출력되는 경우에 버퍼 초기화가 수행되어 상기 부호화 비트들은 버퍼(714)에서 제거된다. 반면 NACK가 출력되는 경우에 상기 부호화 비트들은 버퍼(714)에 남겨진다. 또한 반전 제어기(708)는 상기 CRC 검사부(718)에 의해 에러가 발생되었음을 나타내는 NACK가 출력되는 경우에 이를 카운트하여 다음번에 수신되는 부호화 비트들이 몇 번째 재전송된 것인지를 판단하고 그 결과에 따라 곱셈기(706)을 제어한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템의 수신기의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 도 8을 참조하면, 과정(802)에서 무선 전송채널을 통해 수신기로 데이터블럭이 수신되면 과정(804)에서 복조부(702)는 상기 데이터블럭을 송신기와의 사이에 약속된 변조방식에 따른 변조심볼 단위로 복조하여 부호화 비트들을 복원한다. 과정(806)에서 반전 제어기(708)는 CRC 검사부(718)에서 출력된 NACK의 발생여부를 카운트한 결과에 따라 상기 부호화 비트들이 새로운 패킷의 초기전송인지 동일한 패킷의 재전송인지를 판단한다. 만일 동일한 패킷의 재전송이면 과정(808)에서 반전 제어기(708)는 동일한 패킷의 몇 번째 재전송인지를 판단한다. 판별결과 만일 홀수번째 재전송이면 반전 제어기(708)는 복조부(702)로부터의 부호화 비트들을 곱셈기(706)로 입력시킨다. 그러면 과정(810)에서 곱셈기(706)는 상기 부호화 비트들을 반전시켜 출력한다. 반면에 과정(806)과 과정(808)에서의 판단결과 새로운 패킷의 초기 전송이거나 또는 동일한 패킷의 짝수번째 재전송이면, 반전 제어기(708)는 복조기(702)로부터의 부호화 비트들을 바이패스시킨다.

반전된 부호화 비트들 또는 반전되지 않은 부호화 비트들은 과정(812)에서 디인터리버(710)에 의해 디인터리빙되고 과정(814)에서 결합부(712)에 의해 버퍼(714)에 누적된 동일 패킷의 부호화 비트들과 결합된다. 과정(816)에서 채널 복호화부(716)는 상기 결합부(712)로부터 제공되는 부호화 비트들을 송신단과의 사이에 약속된 소정 복호화 방식에 의해 복호화하여 상기 송신기에서 전송하고자 한 정보 비트들, 즉 패킷을 출력한다. 상기 채널 복호화부(716)에 의해 복호된 상기 정보 비트들은 과정(818)에서 CRC 검사부(718)로 제공되고 상기 CRC 검사부(718)는 상기 패킷이 포함하고 있는 CRC비트에 의해 상기 패킷의 에러 발생 여부를 검사한다. 만약, 상기 CRC 검사부(718)는 상기 패킷에 에러가 발생하였다고 판단하면 이를 상위 계층으로 보고하여 해당 패킷의 재전송을 요구한다. 상기 패킷에 에러가 발생하지 않았으면 과정(820)에서 버퍼(714)가 초기화되고 과정(822)에서 상위계층에 의하여 송신단으로 ACK가 전송된다. 이때 상기 에러를 가지지 않는 패킷은 상위계층으로 전달된다. 반면에 상기 패킷에 에러가 발생되어 재전송이 요구되면 과정(824)에서 상기 패킷은 버퍼(714)에 저장되고 과정(826)에서 상위계층에 의하여 송신단으로 상기 패킷의 재전송을 요구하는 NACK가 전송된다.

이하 전술한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 후술될 본 발명의 실시 예에는 16QAM을 변조차수로 한다.

먼저, 도 4에서 보이고 있는 고속하향링크 패킷전송(HSDPA)에 따른 송신기의구조를 참조하여 데이터를 송신하는 동작을 설명한다.

전송하고자 하는 데이터는 CRC 추가부(402)에 의하여 패킷 단위로 소정 CRC비트가 추가된다. 상기 CRC비트가 추가된 상기 데이터는 채널 부호화부(404)로 입력되어 수신기와 협약된 소정 부호율에 의해 부호화가 행하여진다. 상기 부호화에 의하여 상기 채널 부호화부(404)는 부호화 비트들을 출력한다. 상기 채널 부호화부(404)의 동작을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 CRC비트가 추가된 상기 데이터는 S 비트들(X)로 출력됨과 동시에 제1 채널 부호화기(510)로 제공된다. 상기 제1 채널 부호화기(510)로 제공된 상기 데이터는 소정 부호율에 의한 부호화가 이루어져 서로 다른 두 개의 P 비트들(Y1,Y2)로서 출력된다. 한편, 상기 데이터는 내부 인터리버(512)로 제공되어 인터리빙된 후 제2 채널 부호화기(514)로 제공된다. 상기 제2 채널 부호화기(514)로 제공되는 상기 인터리빙된 데이터는 또 다른 S 비트들(X')로 출력된다. 상기 제2 채널 부호화기(514)로 제공된 상기 인터리빙된 데이터는 소정 부호율에 의해 부호화되어 서로 다른 두 개의 P 비트들(Z1,Z2)로 출력된다. 상기 두 개의 S 비트들(X,X')과 상기 네 개의 P 비트들(Y1,Y2,Z1,Z2)은 천공기(516)로 제공되어 소정 비트들이 천공된 후 원하는 부호율에 의해 최종 S 비트들과 P 비트들로서 출력된다. 상기 천공기(516)가 입력되는 S 비트들과 P 비트들을 천공하는 것은 소정 천공 패턴에 의해 이루어진다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 복합 재전송 형식이 CC인 경우에는 초기 전송 시의 천공 패턴과 재전송 시의 천공 패턴은 동일하다. 즉, CC를 복합 재전송 형식으로 사용하는 경우에는 초기 전송과 재전송에 있어 전송되는 비트들이 동일하다. 상기 천공 패턴은 상기 천공기(516)가 알고 있거나 외부로부터 제공받을 수 있다. 상기 도 5에서는 외부로부터 천공 패턴을 제공받는 구성을 보이고 있다.

상기 채널 부호화부(404)로부터의 부호화 심볼들은 래이트 매칭부(Rate Matching)(406)로 입력되고, 상기 래이트 매칭부(406)에 의해 상기 부호화 심볼들은 래이트 매칭이 이루어진다. 상기 레이트 매칭부(406)에 의해 레이트 매칭된 부호화 심볼들은 인터리버(408)에 의해 인터리빙되어 출력된다. 상기 인터리버(408)의 인터리빙 패턴은 미리 정하여지며, 상기 정하여진 인터리빙 패턴은 수신기에서도 알고 있어야 하는 정보이다. 인터리빙된 비트들은 반전 제어기(414)로부터의 제어하에 반전기(412)에 의하여 비트 반전이 수행된다. 도 9는 원래 비트들과 반전기(412)에 의하여 반전된 비트들의 예를 보이고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이 반전된 비트들은 변조부(416)로 제공되어 소정 심볼들에 맵핑되어 수신기로 전송된다.

상기 도 9를 참조하여 비트 반전 동작을 보다 상세히 설명한다.

상기 도 9에서는 변조 차수가 16이고 설명의 편의상 12개의 비트크기를 가지는 프레임을 나타내었다. 이 경우 한 심볼은 4개의 비트로 구성된다. 도 9를 살펴보면, 첫 번째 심볼은 [ 0 0 0 0 ], 두 번째 심볼은 [ 1 1 0 0 ], 세 번째 심볼은 [ 0 1 1 1 ]로 이루어진다. 만약 수신기로부터 NACK이 전달되어 재전송을 해야 하는 경우는 원래 비트들은 그림 7의 하단부(704)와 같이 반전되어 전송된다. 즉 첫 번째 심볼 [ 0 0 0 0 ] 은 [ 1 1 1 1 ]로, 두 번째 심볼 [ 1 1 0 0 ]은 [ 0 0 1 1 ]로 세 번째 심볼 [ 0 1 1 1 ]은 [ 1 0 0 0 ]으로 반전되어 전송된다. 따라서 도 2의 신호 성상도의 예를 고려했을 경우 영역 1로 초기 전송된 심볼 [ 0 0 0 0 ]은 재전송 시 영역 3의 심볼 [ 1 1 1 1 ]로서 전송된다. 도 3을 참조하면 영역 1의 에러확률은 영역 3의 에러확률에 비해 현저히 큼을 알 수 있다. 특정 심볼이 지속적으로 에러 확률이 큰 영역으로 전송이 이루어지는 것은 시스템 성능에 악 영향을 미치는 요인이 될 수 있는데, 본 발명에 의하여 재전송시 전송영역을 바꾸어 전송하면 복호 시 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 적용 시에 영역 1로 전송된 심볼은 재전송 시에 반드시 영역 3으로 전송되기 때문에 결합시 시스템 성능의 향상을 얻을 수 있다.

상술한 내용을 일반화하여 설명하면 다음과 같다.

1. 데이터 패킷을 초기 전송한다.

2. 첫 번째 NACK이 발생되면 데이터 패킷의 비트들을 반전하여 변조부로 보낸다.

3. 두 번째 NACK이 발생되면 비트들을 반전하지 않고 변조부로 보낸다.

4. 세 번째 이후로 NACK이 발생되면 1.2)와 1.3)동작을 반복하여 수행한다.

5. 매 단계에서 ACK이 발생되면 버퍼를 초기화하고 새로운 패킷을 전송한다.

다음으로, 전술한 송신기에 대응하여 도 7에서 보이고 있는 고속하향링크 패킷전송(HSDPA)에 따른 수신기의 구조를 참조하여 데이터를 수신하는 동작을 설명한다.

송신기로부터 수신되는 변조심볼은 복조부(702)로 입력되고, 상기 입력되는변조심볼은 상기 송신기의 변조부(416)에서 사용한 변조 방식에 대응하는 복조 방식에 의해 복조되어 부호화 비트들로서 출력된다. 상기 복조부(702)로부터의 복조된 부호화 비트들은 반전 제어기(708)의 제어하에 곱셈기(706)에 의해 선택적으로 반전된다. 반전된 부호화 비트들은 디인터리버(710)로 입력되고, 상기 부호화 비트들에 대한 디인터리빙 동작을 수행한다. 상기 곱셈기(706)는 동일한 패킷의 매 홀수 번째 재전송시에만 동작하며, 이러한 동작을 도 10을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 NACK에 의하여 재전송된 패킷의 비트들은 도 10의 상단부(902)처럼 반전된 채로 곱셈기(706)에 도달하게 된다. 결합을 위해서는 각 비트들이 매 전송 시와 동일해야 하므로 곱셈기(706)는 수신 비트들에 대하여 도 10의 하단부(904)에서와 같이 비트 반전을 수행한 후 디인터리버(710)로 제공한다. 상기 비트들(904)은 결과적으로 도 9의 원래 비트들(702)과 동일함을 알 수 있다. 즉 수신 단의 곱셈기(706)는 매 홀수번째 NACK가 발생시에만 동작하여 수신된 비트들을 반전시켜 주는 역할을 수행한다.

상기 디인터리버(710)는 상기 송신기의 인터리버(408)가 수행하는 인터리빙 패턴에 의해 디인터리빙을 수행한다. 상기 디인터리버(710)로부터의 디인터리빙된 부호화 비트들은 결합부(712)로 제공되어 동일 패킷을 구성하는 비트들과 결합된다. 즉, 상기 결합기(618)는 초기 전송 시 수신한 부호화 비트들과 동일한 패킷을 구성하는 부호화 비트들을 결합하여 출력한다. 만약, 재전송이 여러 번 이루어졌다면 매 재전송 시 수신한 부호화 비트들과 누적된 부호화 비트들을 결합한다. 이와같이 상기 결합은 앞에서도 밝힌 바와 같이 동일한 부호화 비트들에 대해 수행한다.

상기 결합부(712)가 재전송에 의한 결합을 수행하기 위해서는 이전에 수신한 부호화 비트들을 알고 있어야 한다. 상기 이전에 수신한 부호화 비트들은 버퍼(714)로부터 제공받으며, 상기 버퍼(714)는 CRC 검사부(718)로부터의 에러 발생 판단 여부에 의해 상기 이전에 수신한 부호화 비트들의 저장 여부를 결정한다. 상기 결합기(712)는 결합이 이루어진 부호화 비트들을 채널 복호화부(716)로 제공한다. 단 초기 전송의 경우, 디인터리버(710)로부터 제공되는 부호화 비트들을 그대로 상기 채널 복호화부(716)로 제공한다.

상기 결합기(712)로부터 상기 채널 복호화부(716)로 제공되는 부호화 비트들은 소정 복호화 방식에 의해 복호화되어 송신기에서 전송하고자 한 정보 비트들을 복원한다. 이때, 상기 소정 복호화 방식으로는 S 비트들과 P 비트들을 입력으로 하여 상기 S 비트들을 복호하는 방식을 사용하며, 이는 상기 송신기의 부호화 방식에 의해 결정된다.

상기 채널 복호화부(716)에 의해 복호된 상기 정보 비트들은 CRC 검사부(718)로 제공되고 CRC 검사부(718)는 상기 정보 비트들을 패킷 단위로 구분하여 CRC 비트를 추출하고 상기 CRC 비트에 의해 상기 패킷의 에러 발생 여부를 검사한다. 만약, 상기 패킷에 에러가 발생하였다고 판단하면 상기 CRC 검사부(624)는 이를 상위 계층으로 보고하여 해당 패킷의 재전송을 요구한다. 하지만, 상기 패킷에 에러가 발생하지 않았다고 판단되면 상기 CRC 검사부(718)는 상기 정보 비트를상위 계층으로 전달한다. 이때 상기 CRC 검사부(718)에 의해 에러 발생이 검출되면 재전송을 요구하는 NACK가 상기 송신기로 전송되며, 에러 발생이 검출되지 않으면 수신을 확인하는 ACK가 상기 송신기로 전송된다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 상기 NACK가 전송되는 경우에는 에러가 발생한 부호화 비트들은 상기 버퍼(714)에 저장되며, 상기 ACK가 전송되는 경우에는 상기 버퍼(714)는 초기화된다.

도 11은 부가백색잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN) 환경에서 본 발명에 의한 패킷 전송과 종래기술에 의한 전송의 프레임 당 에러확률을 비교한 것이다. 도 11에서 Chase_1st는 초기전송을 나타내며, Chase_2nd는 종래기술에 의한 1차 재전송이고 Chase_3rd는 종래기술에 의한 2차 재전송이다. 또한 BI(Bit Inversion)_2nd는 본 발명에 의한 1차 재전송이고 BI_3rd는 본 발명에 의한 2차 재전송이다. 상기 도 11을 참조하면, 1차 재전송 시와 2차 재전송 시 본 발명은 종래기술에 비하여 0.4dB에서 0.6dB까지 현저한 성능의 증가를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 재전송 시 버퍼에 저장되어 있는 비트들을 초기전송시와 다른 영역의 신호점에 맵핑하여 전송함으로써 결과적으로 에러 확률이 높은 영역으로 전송된 심볼을 에러 확률이 낮은 영역으로 재전송함으로써 복호화시 탁월한 전송 효율을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명은 단순히 인터리버와 디인터리버의 전단 또는 후단에 단순한 구조의 비트 반전부를 추가하는 것만으로 구현 가능하기 때문에 기존 구조를 크게 변경시키지 않고도 현저한 효과를 얻을 수 있다는 장점을 가진다. 또한 본 발명은 유/무선통신 등 모든 송수신 장치에 응용이 가능할 뿐만 아니라 현재 3GPP 표준화 회의에서 논의 중인 HSDPA에 활용된다면 시스템 복잡도의 증가 없이 시스템 전반의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 즉 기존의 시스템보다 비트 오류율을 낮추므로 결과적으로 작업 처리량의 증가를 가져올 수 있다.

Claims

소정 부호율과 소정 변조방식을 사용하여 패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 방법에 있어서,

상기 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 소정 부호율에 의해 부호화된 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 상기 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 과정과,

상기 변조 심볼을 전송채널을 통해 상기 수신기로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 변조 심볼은 상기 부호화 비트들이 초기 전송시에 매핑된 변조 심볼과는 다른 에러확률을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 비트 반전시키는 과정은,

상기 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
소정 부호율과 소정 변조방식을 사용하여 패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 방법에 있어서,

상기 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 소정 부호율에 의해 부호화된 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 상기 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 과정과,

상기 변조 심볼을 전송채널을 통해 상기 수신기로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 변조 심볼은 상기 부호화 비트들이 초기 전송시에 매핑된 변조 심볼과는 다른 전송 에러확률을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 장치에 있어서,

상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있는지의 여부와 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 제어부와,

소정 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 소정 부호율에 의한 부호화를 통해 부호화 비트들을 출력하는 채널 부호화부와,

상기 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 제어부의 판단결과 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이 있을 시 상기 인터리빙된 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 미리 결정된 소정 변조방식을 사용하여해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
패킷 데이터를 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 패킷 데이터를 재전송하는 장치에 있어서,

상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있는지의 여부와 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 제어부와,

소정 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 소정 부호율에 의한 부호화를 통해 부호화 비트들을 출력하는 채널 부호화부와,

상기 제어부의 판단결과 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이 있을 시 상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 인터리빙된 부호화 비트들을 미리 결정된 소정 변조방식을 사용하여 해당하는 변조 심볼에 매핑시키는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송한 패킷 데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 방법에 있어서,

상기 재전송시 상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 재전송되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 과정과,

상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적된 부호화 비트들 각각과 결합하는 과정과,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 비트 반전시키는 과정은,

상기 재전송이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 패킷 데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 방법에 있어서,

상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 수신되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 과정과,

상기 재전송이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송인지를 판단하는 과정과,

상기 판단결과 홀수번째 재전송이면 상기 부호화 비트들을 비트 반전시키는 과정과,

상기 비트 반전된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합하는 과정과,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 패킷 데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 장치에 있어서,

상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 수신되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 변조부와,

상기 수신되는 패킷 데이터가 상기 수신기의 재전송 요청이 있었는지의 여부와 상기 재전송 요청이 홀수번째 재전송 요청인지의 여부를 판단하는 제어부와,

상기 제어부의 판단결과 상기 수신기의 홀수번째 재전송 요청이 있었으면 상기 부호화 비트들이 비트 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 인터리빙된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합하는 결합기와,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 채널 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 복호된 정보 비트들에 대하여 패킷 단위로 CRC 비트들을 추출하고 상기 CRC 비트들에 의해 상기 패킷 데이터에 에러가 있는지를 판단하는 CRC 검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 복조부가 소프트 값을 출력하는 소프트 복조를 수행하는 경우 상기 비트 반전기는 상기 제어부의 판단결과에 따라 상기 부호화 비트들에 -1을 선택적으로 곱하는 곱셈기로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 패킷데이터를 비트 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템의 수신기에서 상기 송신기로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 장치에 있어서,

상기 송신기에서 사용한 변조방식에 대응한 변조방식에 의해 상기 수신되는 패킷 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 변조부와,

상기 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하는 인터리버와,

상기 수신되는 패킷 데이터가 상기 수신기의 재전송 요청이 있었는지의 여부와 상기 재전송 요청이 홀수번째 재전송 요청인지의 여부를 판단하는 제어부와,

상기 제어부의 판단결과 상기 수신기의 홀수번째 재전송 요청이 있었으면 상기 인터리빙된 부호화 비트들이 비트 반전시키는 비트 반전기와,

상기 비트 반전된 부호화 비트들 각각을 초기 전송 및 이전 재전송에 의해 누적되어 저장된 부호화 비트들 각각과 결합하는 결합기와,

상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 채널 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 복호된 정보 비트들에 대하여 패킷 단위로 CRC 비트들을 추출하고 상기 CRC 비트들에 의해 상기 패킷 데이터에 에러가 있는지를 판단하는 CRC 검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 복조부가 소프트 값을 출력하는 소프트 복조를 수행하는 경우 상기 비트 반전기는 상기 제어부의 판단결과에 따라 상기 인터리빙된 부호화 비트들에 -1을 선택적으로 곱하는 곱셈기로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 소정 변조방식은 16QAM,64QAM 중 하나인 것을 특징으로 하는 상기 장치.