KR20050091581A - 광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법 - Google Patents

광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 가입자 단말과 상기 이동 가입자 단말로 서비스를 제공하는 기지국을 가지는 광대역 무선 접속 시스템에서 고속 데이터 전송을 위한 순방향 및 역방향 데이터의 송/수신 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 기지국과 가입자 단말이 고속으로 데이터를 송수신하는 경우 HARQ에 대한 관리 정보는 기지국이 가입자 단말에게 방송하는 DL-MAP 메시지와 UL-MAP 메시지에 각 가입자 단말의 버스트 정보 안에 HARQ_Control IE를 통해서 전달하고, 기지국이 가입자 단말로부터 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK 정보는 기지국의 UL-MAP에 HARQ_ACK_BITMAP IE을 사용하여 전달하고, 또한 가입자 단말이 기지국으로부터 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK 정보를 보낼 수 있는 채널을 ACK/NACK 정보 전달 방식에 따라 결정하도록 함으로써, 복합재전송방식의 효율적인 사용 및 업/다운 데이터에 대한 신속하고 정확한 ACK/NACK 전송 및 그 효율을 증대 시킬 수 있도록 한 광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법에 관한 것이다.

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법{Method for management of HARQ in broadband wireless access system}
본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 업 및 다운 고속 데이터 전송과정에서 전송효율을 증가시키기 위해 HARQ의 효율적인 사용을 위한 관리 방안과 업 및 다운 데이터에 대한 신속하고 정확한 ACK/NACK을 운용할 수 있도록 함으로써, 그 크기가 작으면서도 필요한 정보만을 정확하게 보낼 수 있도록 하는 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 복합재전송방식 활용을 위한 상/다운링크 전송 응답의 운용 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 현재 3세대(3rd Generation, 이하 '3G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384Kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다.
한편, 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network, 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network, 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 그러나, 상기 무선 MAN 시스템은 그 서비스 영역(coverage)이 넓고, 고속의 전송 속도를 지원하기 때문에 고속 통신 서비스 지원에는 적합하나, 사용자, 즉 가입자 단말(Subscriber Station)의 이동성을 전혀 고려하지 않은 시스템이기 때문에 가입자 단말의 고속 이동에 따른 핸드오버(handover) 역시 크게 고려되고 있지 않았다. 즉, 상기 무선 MAN 시스템은 광대역 무선 접속 통신 시스템으로서 상기 무선 LAN 시스템에 비해서 그 서비스 영역이 넓고 더 고속의 전송 속도만을 지원한다.
따라서, 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템이다. 즉, 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDM/OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하도록 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다.
또한 현재 규격화 작업이 진행중인 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 가입자 단말의 이동성을 고려하는 시스템이다. 현재 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에 대해서는 구체적으로 규정된 바가 없다. 결과적으로 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템 모두는 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에 속한다.
한편, 상기 OFDMA 방식은 시간 분할 접속(Time Division Access, 이하 'TDA'라 칭하기로 한다)과 주파수 분할 접속(Frequency Division Access, 이하 'FDA'라 칭하기로 한다) 기술을 결합하는 2차원 접속 방법으로 정의할 수 있다. 따라서, 상기 OFDMA 방식을 사용하여 데이터를 전송함에 있어 각각의 OFDMA 심벌은 서브 캐리어(sub-carrier)들에 나뉘어 실려 소정의 서브 채널(sub-channel)들을 통해 전송된다.
여기서, 상기 서브 채널이라 함은 다수의 서브 캐리어들로 구성되는 채널을 의미하며, 상기 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템(이하 'OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 시스템 상황에 따라 미리 설정된 개수의 서브 캐리어들이 1개의 서브 채널을 구성하는 것이다.
그러면, 이하에서는 첨부한 도면 도 1를 참조하여 상기 OFDMA 통신 시스템의 프레임(frame) 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16d 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 가로축(145)은 OFDMA 심벌 번호(OFDMA symbol number)를 나타내며, 세로축(147)은 서브 채널 번호(sub-channel number)를 나타낸다. 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 1개의 OFDMA 프레임은 다수개, 일 예로 12개의 OFDMA 심벌들로 구성된다. 또한, 상기 1개의 OFDMA 심벌은 다수개, 일 예로 L개의 서브 채널들로 구성된다. 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에서 사용하는 전체 서브 캐리어들, 특히 데이터 서브 캐리어들을 전체 주파수 대역에 분산시켜 주파수 다이버시티 이득(frequency diversity gain)을 획득하는 것을 목적으로 하는 통신 시스템이다. 또한, 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에서는 송수신기간에 시간 오프셋(time offset) 및 주파수 오프셋(frequency offset)을 조정하고, 송신 전력(transmit power)을 조정하기 위해 레인징(ranging) 동작을 수행한다.
상기와 같은 IEEE 802.16d 통신 시스템에서 다운링크(downlink)에서 업링크(uplink)로의 변환은 송신/수신 천이 공백(TTG: Transmit/receive Transition Gap, 이하 'TTG'라 칭하기로 한다)(151) 동안 이루어진다. 또한, 상기 업링크에서 다운링크로의 변환 과정 역시 업링크에서 다운링크로의 변환 역시 수신/송신 천이 공백(RTG: Receive/transmit Transition Gap, 이하 'RTG'라 칭하기로 한다)(155) 동안 이루어진다.
한편, 상기 TTG(151) 및 RTG(155) 이후에는 별도의 프리엠블(preamble) 영역들(111,131,133,135)을 할당하여 송수신기간에 동기를 획득할 수 있도록 한다.
상기 IEEE 802.16d 통신 시스템의 프레임 구조에서는 다운링크 프레임(149)이 프리앰블 영역(111)과, 프레임 관리 헤더(Frame Control Header; 이하 'FCH'라 칭하기로 한다) 영역(113)과, 다운링크 MAP(DL-MAP, 이하 'DL-MAP'이라 칭하기로 한다) 영역(115)과, 업링크 MAP(UL-MAP, 이하 'UL-MAP'이라 칭하기로 한다) 영역들(117,119)과, 다수의 다운링크 버스트(DL burst, 이하 'DL burst'라 칭하기로 한다) 영역들, 즉 DL burst #1 영역(123)과, DL burst #2 영역(125)과, DL burst #3 영역(121)과, DL burst #4 영역(127)과, DL burst #5 영역(129)으로 구성된다.
상기 프리앰블 영역(111)은 송수신기간 동기 획득을 위한 동기 신호, 즉 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)를 송신하는 영역이다. 또한, 상기 FCH(113) 영역은 2개의 서브 채널들로 구성되어 서브 채널, 레인징, 변조 방식 등에 대한 기본 정보를 전달한다. 상기 DL_MAP 영역(115)은 DL_MAP 메시지를 송신하는 영역이며, UL_MAP 영역들(117,119)은 UL_MAP 메시지를 송신하는 영역들이다. 여기서, 상기 DL_MAP 메시지에 포함되는 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)들은 하기 <표 1>에 나타낸 바와 같다.
상기 <표 1>에서, 다운링크 구간 사용 코드(DIUC: Downlink Interval Usage Code, 이하 'DIUC'라 칭하기로 한다)는 현재 송신되는 메시지가 어떤 목적을 가지고 어떤 방식으로 변조되어 송신되는지를 나타내며, 연결 식별자(CID: Connection IDentifier, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)는 상기 DIUC에 해당하는 가입자 단말들 각각의 CID를 나타낸다.
또한, OFDMA 심벌 오프셋(symbol offset)은 DL burst에 할당되는 심벌 자원의 오프셋을 나타내며, 서브 채널 오프셋(subchannel offset)은 DL burst에 할당되는 서브 채널 자원의 오프셋을 나타내며, Boosting은 송신 전력시 증가시키는 전력값을 나타내며, OFDMA 심벌의 개수(No. OFDMA Symbols)는 할당된 OFDMA 심벌들의 개수를 나타내며, 서브 채널의 개수(No. Subchannels)는 할당된 서브 채널들의 개수를 나타낸다.
한편, 상기 <표 1>에 나타낸 바와 같이 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템의 다운링크 정보는 DIUC별로 가입자 단말들 각각에 대한 정보가 결합된 형태로 표기되며, 따라서 상기 가입자 단말들 각각은 상기 DL-MAP 메시지를 모두 복조해야만 상기 가입자 단말 자신을 타겟으로 하는 데이터를 해석할 수 있다.
또한, 상기 UL_MAP 메시지에 포함되는 IE들은 하기 <표 2>에 나타낸 바와 같다.
상기 <표 2>에서, CID는 해당 가입자 단말의 CID를 나타내며, 업링크 구간 사용 코드(UIUC: Uplink Interval Usage Code, 이하 'UIUC'라 칭하기로 한다)는 상기 해당 가입자 단말이 송신해야하는 메시지가 어떠한 목적을 가지고 어떠한 방식으로 변조되어 송신되어야하는지를 나타낸다. 나머지 값들은 상기 <표 1>에서 설명한 값들과 유사한 값들이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템의 프레임 구조에서는 업링크 프레임(153)이 레인징 서브 채널 영역(143)과, 다수의 프리엠블 영역들(131,133,135)과, 다수의 업링크 버스트(UL burst, 이하 'UL burst'라 칭하기로 한다) 영역들, 즉 UL burst #1 영역(137)과, UL burst #2 영역(139)과, UL burst #3 영역(141)으로 구성된다.
상기 레인징 서브 채널 영역(143)은 레인징을 위한 레인징 서브 채널들이 송신되는 영역이며, 상기 프리앰블 영역들(131,133,135)은 송수신기간 동기 획득을 위한 동기 신호, 즉 프리앰블 시퀀스를 송신하는 영역이다.
이상에서 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 기지국이 단말에게 전송하는 버스트의 경우 각 가입자 단말별로 구분할 수 없는 상태이지만, 가입자 단말이 기지국에게 전송하는 버스트의 경우 각 가입자 단말별로 구분할 수 있는 상태이다.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 기술에서는 디지털 통신 시스템에서 고속 데이터 전송이 요구되는 경우, 전송효율(Transmission Throughput)을 증가시키기 위해 HARQ를 사용하기에 용이한 형태가 아니기 때문에 무선 데이터 전송의 에러에 의해서 전송효율의 열화가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 상술한 바와 같은 IE들은 MAP 메시지를 통해서 기지국이 서비스하고 있는 모든 셀 영역에 전달하기 위해서 가장 확실한(robustest) 변조 방식을 통해서 모든 가입자 단말에게 전송되어야 한다. 따라서 상기한 과정에서는 IE의 정보가 비효율적으로 구성되어 있기 때문에 고속 데이터 전송 시스템에서는 부담스러운 크기의 관리 데이터를 유지해야 하며, 이는 전체 트래픽에서 실제 데이터 트래픽이 차지하는 비율이 낮아지게 되는 악영향을 가져오게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 비트맵으로 ACK/NACK 정보를 전달하도록 함으로써 전체 MAP의 크기를 크게 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 OFDMA-TDD와 같은 고속 데이터 전송 시스템으로서는 관리 데이터의 크기를 줄일 수 있도록 하고, 또한 전체 트래픽에서 실제 데이터 트래픽이 차지하는 비율을 높일 수 있으므로 전송효율을 개선시킬 수 있도록 한 광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가입자 단말과 기지국을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 다운링크에 대한 HARQ 운용 방법은,
해당 프레임에 속한 DL-MAP을 확인한 후 자신의 CID에 해당하는 HARQ_Control IE를 해석하여 HARQ 버스트의 재전송 여부를 결정하는 과정과,
상기 결정된 결과 재전송이 아닌 경우에는 새로운 버스트임을 확인하고 상기 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 정보를 확인하고, 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 수신하는 과정과,
상기 결정된 결과 재전송인 경우에는 기 전송되었던 버스트의 재전송임을 확인하고 상기 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 정보를 확인하고, 가입자 단말에게 전송되는 버스트를 수신하는 과정과,
상기 버스트 수신한 후, 수신된 버스트에 대한 오류를 검출하는 과정과,
상기 검출결과 상기 버스트에 오류가 없으면 ACK 메시지를 전송하고, 상기 버스트에 오류가 있으면 NACK 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가입자 단말과 기지국을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 업링크에 대한 HARQ 운용 방법은,
해당 프레임에 업링크를 통해 버스트를 전달할 가입자 단말들을 결정한 후, 상기 단말들의 버스트의 정보를 결정한 후 HARQ_Control IE를 확인하는 과정과,
상기 확인결과에 따라 수신하고자 하는 HARQ 버스트의 재전송 여부를 판단하는 과정과,
상기 판단결과 수신하고자 하는 HARQ 버스트가 재전송이 아닌 경우에는 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP 및 해당하는 HARQ_Control IE를 작성하고, 기지국 자신에게 전송되는 단말의 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신하는 과정과,
상기 판단결과 수신하고자 하는 HARQ 버스트가 재전송인 경우에는 리던던시 증가방식을 준비하고 상기 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP 및 해당하는 HARQ_Control IE를 작성하는 과정과,
상기 HARQ_Control IE 작성 후, 기지국은 자신에게 전송되는 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신하고, 기 수신되었던 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용하는 과정과,
상기 기지국 자신에게 전송되는 단말의 버스트의 수신 및 리던던시 증가방식을 적용한 후 조합된 결과를 이용하여 버스트의 오류를 검출하는 과정과,
상기 검출결과 버스트에 오류가 없다고 판단하면 ACK 메시지를, 버스트에 오류가 있다고 판단하면 NACK 메시지를 비트맵으로 작성하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템의 전용 업링크 관리 채널을 포함하는 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 상기 도 2를 설명하기에 앞서, 상기 도 2에 도시되어 있는 프레임 구조는 다운링크(downlink) 프레임 구조만을 나타낸 것임에 유의하여야만 한다. 여기서, 상기 다운링크 프레임 구조만을 고려하여 설명하는 이유는 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 기존의 IEEE 802.16d 통신 시스템이 다운링크 프레임상에서 가입자 단말들에 대한 정보를 DL-MAP 메시지 및 UL-MAP 메시지와 같은 메시지 형태로 송신함으로써 발생하던 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 새로운 공통 제어 정보 채널, 즉 시스템 정보 채널(SICH)을 제안하는 것이기 때문이다.
도 2를 참조하면, 가로축은 OFDMA 심벌 번호(OFDMA symbol number)를 나타내며, 세로축은 서브 채널 번호(sub-channel number)를 나타낸다. 또한 1개의 OFDMA 프레임은 다수개의 OFDMA 심벌들로 구성되고, 상기 1개의 OFDMA 심벌은 다수개의 서브 채널들로 구성된다. 상기 1개의 서브 채널은 전체 주파수 대역에 분산되어 있는 다수개의 서브 캐리어들로 구성된다.
여기서, 참조부호 211은 다운링크의 프리앰블(DL Preamble)을 표시하며, 도시된 OFDMA 프레임의 구조는 상술한 바와 같이 업링크의 프리앰블은 포함하지 않고 있다. 참조부호 213에서 상기 OFDMA 심벌은 시스템 정보 방송 채널(System Information Channel, 이하 'SICH'라 칭하기로 한다)에 전용 할당되어 있으며, 상기 SICH는 프레임 번호, 기지국 식별자 등의 시스템 정보를 내용으로 한다.
참조부호 215에서 OFDMA 심벌 3개는 업링크 관리 채널(Uplink Control Channel, 이하 'UCC'라 칭하기로 한다)에 전용 할당되어 있으며, 상기 UCC는 레인징 채널, 무선 상태 보고 채널(Channel Quality Indicator Channel, 이하 'CQI-CH'이라 칭하기로 한다), 그리고 HARQ를 위한 ACK 채널로 구성되어 있다.
또한 상기 SICH에는 UCC 영역 표기 지시자(Uplink Control Channel Indicator, 이하 'UCCI'라 칭하기로 한다)를 두어 UCC의 영역 정보를 담고 있는 UCC_Region IE가 MAP에 표시되어 있는지 여부를 나타내어 준다. UCC_Region IE는 하기 <표 3>에 명시된다.
상기 상술한 바와 같이 상기 도 2의 UCC 영역(215)은 오직 3개의 영역으로만 나뉘어져 있다. 상기 <표 3>을 참조하면, 레인징 채널의 크기와 HARQ용 ACK 채널의 크기를 알 수 있다. 또한, 이를 바탕으로 CQI-CH의 크기를 계산해 낼 수 있다. 이러한 UCC 영역에 대한 정보를 가입자 단말이 받게 되면, 가입자 단말은 UCC 영역을 자신의 목적에 알맞게 활용할 수 있다.
한편, HARQ의 기능 관리는 각각의 가입자 단말에게 할당되는 버스트의 정보 중에서 HARQ_Control IE에 의해서 이루어지는데, 상기 HARQ_Control IE는 전체 5 비트로 이루어져 있으며, 그 구성내용은 하기 <표 4>와 같다.
상기 <표 4>는 HARQ_Control IE 포맷을 나타낸다. 상기 <표 4>에서 SPID는 서브 패킷 식별자를 의미한다. 이는 리던던시 증가방식(incremental redundancy)에 따라서 HARQ를 적용하는 과정에서 생성되는 각각의 서브 패킷을 식별하는 데 사용된다. 여기서, 상기 리던던시 증가방식의 특징 및 운용 방법은 이미 널리 공지되어 있는 것이므로, 본 발명에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 하지만, 상기 OFDMA-TDD 시스템에서는 상기 서브 패킷을 3개로 만들어 운용하고 있기 때문에 2 비트로 표현이 가능하다.
다음으로, 상기 ACID는 HARQ를 적용하는 과정에서 발생하는 전송 지연을 효과적으로 표시하기 위해서 사용되는 식별자이다. 통상적으로 HARQ를 적용하는 데이터에 대해서 업 및 다운 모두 고속 데이터 전송 시스템이라 하더라도 그에 대한 ACK/NACK를 지연 없이 처리하거나 전송하기는 힘들다. 따라서, 특정 프레임에 전송되는 ACK/NACK는 그 프레임에 전송되었던 데이터에 관련된 것이라고 보기 힘들기 때문에 이러한 식별자가 필요하다. 여기서, 상기 OFDMA-TDD 시스템에서는 최대 ACK/NACK 지연을 3 프레임 정도로 보기 때문에 2 비트로 표현이 가능하다.
다음으로, 상기 Continuation 필드는 현재 보내는 HARQ 버스트가 새로운 것인지 아니면 기 전송된 버스트를 재전송하는 것인지를 구별해주어, HARQ 방식의 ACK/NACK 전송의 오류를 검출하여 신뢰성을 높이는 데 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템의 HARQ ACK/NACK 운용 방식을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 K번째 프레임에 속한 DL-MAP(311)에는 K번째 프레임에 기지국이 가입자 단말에게 전송하는 HARQ 버스트(315)의 위치와 크기를 표현하고 있다. 또한 상기한 <표 4>에서 정의되어 있는 바와 같은 HARQ_Control IE를 통해서 전송되는 HARQ 버스트의 관리 정보를 같이 전달한다.
또한 K번째 프레임에 속한 UL-MAP(313)에는 K번째 프레임에 가입자 단말이 기지국에게 전송하는 HARQ 버스트(319)의 위치와 크기를 표현하고 있다. 역시 상기 <표 4>에 정의되어 있는 바와 같은 HARQ_Control IE를 통해서 전송되는 HARQ 버스트의 관리 정보를 같이 전달한다.
또한 상기 UL-MAP(313)은 K번째(또는 그 이전) 프레임에 기지국이 가입자 단말에게 전송한 HARQ 버스트(315)에 대한 ACK/NACK 정보를 전달할 수 있는 채널을 UCC 영역(317)에 지정하여 줄 수 있다. 이와 같이 ACK/NACK 정보를 전달할 수 있는 채널을 지정하여 주는 방식은 다운 HARQ 버스트의 개수를 카운트한 후, 상기 버스트(315)가 몇 번째 버스트인가를 판단하고, 이후 상기 UCC 영역(317)에서 HARQ ACK 채널을 차지하고 ACK/NACK 정보를 전달한다. 즉, 다운링크의 데이터 영역에서 HARQ 버스트(315)가 m 번째로 전송된다고 가정하면 상기 버스트(315)에 대한 ACK/NACK 정보는 m 번째 HARQ ACK 채널을 통해서 전달된다.
한편, 가입자 단말이 기지국에게 전송한 HARQ 버스트(319)에 대한 ACK/NACK 정보는 K+1번째(또는 그 이후) 프레임에서 기지국이 가입자 단말들에게 방송하는 UL-MAP 메시지(323)에 비트맵(bitmap)(325)으로 표시되어 진다. 상기 가입자 단말에 대한 ACK/NACK 정보가 상기 비트맵의 어느 비트에 해당하는 지에 대한 것은 상기 상술된 다운링크 ACK/NACK 정보 전달 방식과 같은 방식으로 관리된다. 즉, 업 HARQ 버스트의 개수를 카운트한 후 상기 버스트(319)가 몇 번째 버스트인가를 판단하고, 이후 UL-MAP 메시지(323)의 비트맵(325)에서 1 비트를 차지하고 ACK/NACK 정보를 전달한다. 예를 들어, 업링크의 데이터 영역에서 HARQ 버스트(319)가 n 번째로 전송된다고 가정하면 상기 버스트(319)에 대한 ACK/NACK 정보는 n 번째 비트를 통해서 전달된다.
여기서, 상기 비트맵(325)에 대해서는 아래 <표 5>에 자세히 설명되어 있다.
상기 <표 5>는 HARQ_ACK_BITMAP IE 포맷을 나타낸 것으로, 상기 Length of ACK bitmap은 후술되는 HARQ ACK 비트맵의 길이를 표현하고 있다. 상기 HARQ_ACK_BITMAP IE는 기지국이 모든 가입자 단말들에게 방송하는 UL-MAP 메시지를 통해서 가장 확실한(robustest) 변조 방식으로 전송되기 때문에, 사용자가 가변적인 시스템에 효율적으로 전송하기 위해서는 이와 같이 가변 길이의 비트맵을 적용하는 것이 보다 효율적이다.
또한, 상기한 비트맵으로 ACK/NACK 정보를 전달하는 것은 전체 MAP의 크기를 크게 감소시킬 수 있는 효과를 가져오기 때문에 OFDMA-TDD와 같은 고속 데이터 전송 시스템으로서는 관리 데이터의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. 즉, 전체 트래픽에서 실제 데이터 트래픽이 차지하는 비율을 높일 수 있으므로 전송효율을 개선시키는 효과가 있다.
그러면 이하에서는 첨부한 도면 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 동작 실시예를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 HARQ ACK/NACK 운용 방식에서 다운링크에 대한 HARQ 운용 과정을 도시한 도면으로서, HARQ ACK/NACK 운용과정에서 다운링크에 대한 가입자 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4을 참조하면, 해당 프레임에 속한 DL-MAP을 확인하고 자신의 CID에 해당하는 HARQ_Control IE를 해석하는 단계(411)와, 상기 HARQ_Control IE 해석 후 상기 HARQ_Control IE에 나타나 있는 Continuation 필드의 값을 확인하는 단계(413)와, 상기 확인결과 Continuation 필드의 값이 0인 경우에는 HARQ 버스트의 위치, 크기, 및 순서를 포함하는 정보를 확인하는 단계(415)와, 상기 버스트 정보 확인 후 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 수신하는 단계(417)와, 상기 버스트 수신 후 수신한 버스트에 대해 에러를 검사하는 단계(419)와, 상기 에러 검사결과 에러가 없을 경우(419의 '아니오'인 경우) ACK 정보를 코딩하고, 상기 에러 검사결과 에러가 있는 경우(419의 '예'인 경우) NACK 정보를 코딩하는 단계(451)와, 상기 ACk 정보 및 NACK 정보 코딩 후 프레임의 업링크 UCC 영역에 가입자 단말이 할당되어 있는 서브 채널(ACK-CH)를 통해 전송하는 단계(425)로 이루어진다.
한편, 상기 단계 413에서 상기 HARQ_Control IE에 나타나 있는 Continuation 필드의 값의 확인결과 Continuation 필드의 값이 1인 경우에는 버스트의 재전송임을 인지하고 리던던시 증가방식을 준비하는 단계(431)와, 상기 리던던시 증가방식 준비 후 HARQ 버스트위 위치, 크기 및 순서를 포함하는 정보를 확인하는 단계(433)와, 상기 정보 확인 후 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 수신한 후 기 수신된 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용하는 단계(435)를 진행한다.
이러한 구성을 갖는 OFDMA-TDD 통신시스템의 HARQ ACK/NACK 운용과정에서 다운링크에 대한 가입자 단말의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 가입자 단말은 해당 프레임에 속한 DL-MAP을 확인하고 자신의 CID에 해당하는 HARQ_Control IE를 해석한다(411). 상기 가입자 단말은 HARQ_Control IE에 나타나 있는 Continuation 필드의 값을 확인하여 전송되는 HARQ 버스트가 재전송 되는 것인지 여부를 판단한다(413).
여기서, 상기 Continuation 필드의 값이 0인 경우에는 새로운 버스트임을 확인하고 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 위치와 크기, 그리고 순서를 확인한다(415). 이어서 상기 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 다운링크 데이터 영역에서 수신(417)한 다음, 상기 버스트에 대한 오류를 검출한다(419). 이 때 상기 버스트에 대한 오류를 검출하는 데에는 주기적 리던던시 검사(Cyclic Redundancy Check, 이하 'CRC'라 칭하기로 한다)를 활용한다. 여기서 상기 CRC는 일반적으로 데이터전송 과정에서 발생하는 오류를 검출하기 위하여 순환 2진 부호를 사용하는 방식으로서 송신측에서 데이터를 블록단위로 나누고 각 블록 뒤에 2진 다항식의 특수 계산에 의해 얻어진 순화 부호를 여분으로 붙여서 전송하면 수신측에서도 동일한 계산에 의해 같은 순환 부호가 얻어지는지의 여부로 전송 오류의 유무를 검사하는 방식이다.
한편, 상기 Continuation 필드의 값이 1인 경우에는 기 전송되었던 버스트의 재전송임을 확인하고 리던던시 증가방식을 준비한다(431). 그런 다음 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 위치와 크기, 그리고 순서를 확인한다(433). 상기 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 다운링크 데이터 영역에서 수신한 다음, 기 수신되었던 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용한다(435).
이후 상기 조합된 결과를 가지고 오류를 검출한다(419). 여기서 상기 421 단계에서 상기 버스트에 오류가 없다고 판단하면 ACK 메시지를 준비(423)하고, 오류가 있다고 판단하면 NACK 메시지를 준비(451)한다. 이 때 상기 준비된 메시지를 상기(또는 한 두 프레임 지연된 이후의) 프레임의 업링크 UCC 영역에 상기 가입자 단말에게 할당되어 있는 서브 채널을 사용해서 전송한다(425).
도 5는 본 발명에 따른 HARQ ACK/NACK 운용 방식에서 업링크에 대한 HARQ 운용 과정을 도시한 도면으로서, HARQ ACK/NACK 운용과정에서 업링크에 대한 기지국의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 기지국에서 가입자 단말들의 버스트 위치, 크기, 및 순서를 결정하는 단계(511)와, 상기 각 정보 결정 후 Continuation 필드의 값을 확인하는 단계(513)와, 상기 확인 결과 Continuation 필드의 값이 0인 경우에는 상기 가입자 단말에게 전송할 UL-MAP을 작성하고 해당 HARQ_Control IE를 작성하는 단계(515)와, 이어서 기지국은 가입자 단말의 버스트를 수신(517)한 후 수신한 버스트의 에러를 검사하는 단계(517)와, 상기 에러 검사결과 에러가 없을 경우(521의 '아니오'인 경우)에는 ACK 정보를 준비(523)하고 에러가 있을 경우(521의 '예'인 경우)에는 NACK 정보를 준비하는 단계(551)와, 이어서 상기 준비된 ACK/NACK 메시지를 UL-MAP을 통해서 전송할 비트맵을 작성(525)한 후 상기 UL-MAP을 통해서 비트맵을 전송하는 단계(527)로 이루어진다.
한편, 상기 단계 513에서 Continuation 필드의 값을 확인한 결과 Continuation 필드의 값이 1인 경우에는 기 전송되었던 버스트의 재전송임을 인지하고 리던던시 증가방식을 준비하는 단계(531)와, 이어서 상기 가입자 단말에게 전송할 UL-MAP을 작성하고 해당하는 HARQ_Control IE를 작성하는 단계(533)와, 이후 기지국에서 자신에게 전송되는 버스트를 수신한 다음, 기 수신되었던 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용하는 단계(535)를 진행한다.
이러한 구성을 갖는 OFDMA-TDD 통신시스템의 HARQ ACK/NACK 운용과정에서 다운링크에 대한 가입자 단말의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 기지국은 해당 프레임에 업링크를 통해서 버스트를 전달하도록 허용할 가입자 단말들을 결정한 후에, 상기 가입자 단말들의 버스트의 위치와 크기, 그리고 순서를 결정한다(511). 이어서 상기 기지국은 HARQ_Control IE에 지시할 Continuation 필드의 값을 확인하여 수신하고자 하는 HARQ 버스트가 재전송 되는 것인지 여부를 판단한다(513).
이 때 상기 Continuation 필드의 값이 0인 경우에는 상기 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP을 작성하고 해당하는 HARQ_Control IE를 작성한다(515). 상기 기지국은 자신에게 전송되는 가입자 단말의 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신(517)한 다음, 상기 버스트에 대한 오류를 검출(519)한다. 여기서 상기 버스트에 대한 오류를 검출하는 데에는 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 활용한다.
한편, 상기 Continuation 필드의 값이 1인 경우에는 기 전송되었던 버스트의 재전송을 요구하는 것임을 확인하고 리던던시 증가방식을 준비한다(531). 그런 다음 상기 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP을 작성하고 해당하는 HARQ_Control IE를 작성한다(533). 이어서 상기 기지국은 자신에게 전송되는 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신한 다음, 기 수신되었던 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용한다(535).
이후 조합된 결과를 가지고 오류를 검출한다(519). 이 때 상기 521 단계에서 상기 버스트에 오류가 없다고 판단하면 ACK 메시지를 준비(523)하고, 오류가 있다고 판단하면 NACK 메시지를 준비(551)한다. 이어서 상기 준비된 메시지를 다음(또는 한 두 프레임 지연된 이후의) 프레임의 UL-MAP을 통해서 전송할 비트맵을 작성(525)한 후, 마지막으로 상기 프레임에 UL-MAP을 통해서 비트맵을 전송(527)한다.
본 발명의 광대역 무선 접속 시스템에서 복합재전송방식 운용 방법에 따르면, 비트맵으로 ACK/NACK 정보를 전달하도록 함으로써 전체 MAP의 크기를 크게 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 OFDMA-TDD와 같은 고속 데이터 전송 시스템으로서는 관리 데이터의 크기를 줄일 수 있는 이점을 가진다.
또한, 상기한 이점을 통해 전체 트래픽에서 실제 데이터 트래픽이 차지하는 비율을 높일 수 있으므로 전송효율을 개선시킬 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16d/16e OFDMA 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템의 전용 업링크 관리 채널을 포함하는 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 OFDMA-TDD 통신 시스템의 HARQ ACK/NACK 운용 방식을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 HARQ ACK/NACK 운용 방식에서 다운링크에 대한 HARQ 운용 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 HARQ ACK/NACK 운용 방식에서 업링크에 대한 HARQ 운용 과정을 도시한 도면.

Claims (2)

  1. 가입자 단말과 기지국을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 다운링크에 대한 복합재전송방식(HARQ) 운용 방법에 있어서,
    해당 프레임에 속한 DL-MAP을 확인한 후 자신의 CID에 해당하는 HARQ_Control IE를 해석하여 HARQ 버스트의 재전송 여부를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 결과 재전송이 아닌 경우에는 새로운 버스트임을 확인하고 상기 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 정보를 확인하고, 가입자 단말은 자신에게 전송되는 버스트를 수신하는 과정과,
    상기 결정된 결과 재전송인 경우에는 기 전송되었던 버스트의 재전송임을 확인하고 상기 DL-MAP IE를 해석하여 상기 버스트의 정보를 확인하고, 가입자 단말에게 전송되는 버스트를 수신하는 과정과,
    상기 버스트 수신한 후, 수신된 버스트에 대한 오류를 검출하는 과정과,
    상기 검출결과 상기 버스트에 오류가 없으면 ACK 메시지를 전송하고, 상기 버스트에 오류가 있으면 NACK 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 가입자 단말과 기지국을 가지는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 업링크에 대한 HARQ 운용 방법에 있어서,
    해당 프레임에 업링크를 통해 버스트를 전달할 가입자 단말들을 결정한 후, 상기 단말들의 버스트의 정보를 결정한 후 HARQ_Control IE를 확인하는 과정과,
    상기 확인결과에 따라 수신하고자 하는 HARQ 버스트의 재전송 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단결과 수신하고자 하는 HARQ 버스트가 재전송이 아닌 경우에는 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP 및 해당하는 HARQ_Control IE를 작성하고, 기지국 자신에게 전송되는 단말의 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신하는 과정과,
    상기 판단결과 수신하고자 하는 HARQ 버스트가 재전송인 경우에는 리던던시 증가방식을 준비하고 상기 가입자 단말들에게 전달할 UL-MAP 및 해당하는 HARQ_Control IE를 작성하는 과정과,
    상기 HARQ_Control IE 작성 후, 기지국은 자신에게 전송되는 버스트를 업링크 데이터 영역에서 수신하고, 기 수신되었던 서브 패킷과 상기 버스트를 조합하여 리던던시 증가방식을 적용하는 과정과,
    상기 기지국 자신에게 전송되는 단말의 버스트의 수신 및 리던던시 증가방식을 적용한 후 조합된 결과를 이용하여 버스트의 오류를 검출하는 과정과,
    상기 검출결과 버스트에 오류가 없다고 판단하면 ACK 메시지를, 버스트에 오류가 있다고 판단하면 NACK 메시지를 비트맵으로 작성하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
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