KR20080109422A - Ｈａｒｑ 시스템에서 신호 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

HARQ 시스템에서 신호 전송 방법이 개시된다. 즉, HARQ (Hybird Automatic Repeat reQuest) 시스템에서 신호 재전송함에 있어서, HARQ 초기 전송에서 펑처링된 구성화 비트의 양에 대한 정보를 획득하고, 이에 따라 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷의 시작 지점을 결정하는 방법이 제공된다.
또한, HARQ 시스템에서 신호를 전송함에 있어서, 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기 및 선행하는 서브 패킷의 종료 지점에 대한 정보를 획득하고, R×C인 행렬 형태의 순환 버퍼(CB)에서 시작 지점이 R의 배수인 경우, 매 HARQ 전송마다 상술한 바와 같이 획득된 정보를 고려하여 상기 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기에 적응적으로 시작 지점을 결정하는 방법이 제공된다.
HARQ, 시작 지점

Description

ＨＡＲＱ 시스템에서 신호 전송 방법{Method For Transmitting Signals In HARQ System}
도 1은 4개의 고정된 시작 지점을 사용한 경우의 HARQ 전송을 나타내는 도면.
도 2는 이전에 전송된 서브 패킷의 지점과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송하는 방법을 도시한 도면.
도 3은 상기 수학식 1을 사용하여 매 HARQ 전송마다 전송되는 서브 패킷의 길이에 변화가 없을 때 HARQ 전송이 풀-IR임을 나타내는 도면.
도 4는 정적인 채널에서 Sinitial을 고려하지 않은 HARQ 재전송 서브 패킷의 시작 지점의 사용시 풀-IR이 불가능함을 나타내는 도면.
도 5는 정적인 채널에서 상기 수학식 2를 사용한 경우 풀-IR이 가능함을 보여주는 도면.
도 6은 고정된 RV를 사용할 경우의 HARQ 전송을 나타내는 도면.
도 7은 초기전송에서 RV0를 사용하고, 두 번째 전송에서 RV2를 사용하고, 3번째 전송에서 RV1을 사용하여 전송하는 예를 도시한 도면.
본 발명은 구성화 비트 펑처링(systematic bits puncturing)을 고려한 적응형 비트 인덱스 기반 잉여 버전(adaptive bit index based RV)에 대한 것이다. 보다 자세하게는 HARQ 초기 전송에서 펑처링된 구성화 비트의 양을 고려하여 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷의 시작 지점을 결정하는 방법에 대한 것이다.
먼저, 순환버퍼 기반 레이트 매칭(Circular buffer based rate matching; 이하 "CB RM"라 함)에 대해 설명한다.
모 코드 레이트(Mother code rate)로 인코딩된 코드워드 패킷을 전송하고자 하는 크기의 서브 패킷으로 변환하는 과정을 서브 패킷 생성(sub-packet generation) 또는 레이트 매칭(rate matching; 이하 "RM"라 함)이라고 한다.
CBRM은 RM의 한 종류로, CBRM을 이용하여 서브 패킷을 생성하기 위해서는 먼저 코드워드 패킷을 비트단위 순환 버퍼(bitwise circular buffer)에 저장한다. 여기서 CB란 버퍼를 접속할 때 버퍼의 맨 마지막 비트 인덱스를 접속한 후에는 다시 버퍼의 맨 처음 비트 인덱스를 접속하는 순환 특성을 가진 버퍼를 의미한다. 코드워드 패킷을 CB에 저장할 때에는 코드워드 패킷의 구성화 비트(systematic bits)를 먼저 CB에 저장한 뒤에 패리티 비트(parity bits)를 CB에 저장한다. 전송에 필요한 서브 패킷은 연속한 버퍼의 인덱스로 CB에 저장된 코드워드 패킷의 일부분을 취하여 생성한다. 이때 CB에서 서브 패킷이 시작되는 버퍼의 인덱스를 서브 패킷의 시작 지점(starting position)이라고 하고, 서브 패킷이 끝나는 버퍼의 인덱스를 서 브 패킷의 종료 지점(ending point)이라고 한다.
다음으로, 잉여 버전(Redundancy version)을 이용한 HARQ에 대해 설명한다.
HARQ의 초기 전송과 재전송에 사용되는 여러 개의 서브 패킷은 하나의 코드워드 패킷으로부터 생성된다. 이때 생성된 여러 개의 서브 패킷들은 서브 패킷의 길이와 서브 패킷의 시작 지점으로 그 구별이 가능하다. 이처럼 구별이 가능한 서브 패킷을 잉여 버전(Redundancy version; 이하 "RV"라 함)이라고 하며, RV정보는 각 잉여 버전의 약속된 시작 지점을 의미한다.
매 HARQ 전송마다 송신단(Tx)은 데이터 채널로 서브 패킷을 전송하고, 또한 제어 채널로 생성된 서브 패킷의 RV정보를 전송한다. 수신단(Rx)은 데이터 채널에서 수신된 서브 패킷을 제어 채널에서 수신한 RV정보를 사용하여 코드워드 패킷의 정확한 위치에 매핑한다.
이와 같은 고정된 위치의 RV(Fixed position RV)의 문제점에 대해 설명하면 다음과 같다.
모든 HARQ 전송에 필요한 서브 패킷은 항상 V개의 고정된 시작 지점 후보 중 하나를 선택하여 생성할 수 있다. 따라서 RV정보는 HARQ 전송횟수에 상관없이 V개의 약속된 시작 지점 중 하나를 의미하게 된다. 전송 채널의 변화에 따라서 매 HARQ 전송마다 서브 패킷은 가변적인 크기를 갖기 때문에, 평균적인 HARQ 이득을 얻기 위해서 V개의 시작 지점은 등간격으로 위치한다.
이와 같이 고정된 RV를 사용하는 경우 가변적인 서브 패킷의 크기에 대한 적응력이 떨어지므로 HARQ 재전송 시 전송된 서브 패킷 사이에 겹쳐지는(overlap되 는) 부분이 많아진다. 서브 패킷 사이에 겹쳐지는 부분이 많아지는 만큼 코드워드 패킷에서 전송되지 못한 부분이 많아지므로 HARQ 코딩 이득을 충분히 얻지 못한다. 또한 만약 충분한 HARQ 코딩 이득을 얻기 위해서 다수의 시작 지점 후보를 사용한다면, RV정보를 제어 채널로 전송하기 위해서 더 많은 제어 정보를 사용해야 하는 문제가 발생 된다.
도 1은 4개의 고정된 시작 지점을 사용한 경우의 HARQ 전송을 나타내는 도면이다.
도 1에서 "1st transmission"은 HARQ의 초기전송에 사용되는 서브 패킷을 의미하며, 그 외에는 3번의 HARQ 재전송되는 서브 패킷을 나타낸다. 매 HARQ의 전송에 사용되는 서브 패킷의 길이가 같고 서브 패킷의 길이가 N/3 이상임에도 불구 하고 3번째 전송까지 CB에 저장된 코드워드 패킷을 전부 전송하지 못하는 경우를 보여주고 있다.
한편, 적응형 비트 인덱스 기반 RV에 대해 설명하면 다음과 같다.
미국 특허출원공개공보(공개번호: US 2002-0191643-A1)은 CBRM을 이용한 HARQ에 대한 것으로 보다 자세하게는 매 HARQ 전송마다, 전송하고자 하는 서브 패킷의 길이에 따라서 서브 패킷의 시작 지점을 결정하는 방법에 대한 것이다.
인코딩된 코드워드 패킷의 길이를 N이라고 하고, i번째 HARQ 전송에 사용되는 서브 패킷의 길이를 Li 라고 했을 때 j번째 서브 패킷의 Sj는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007042737789-PAT00001
다시 말해서 상기 수학식 1은 i번째 HARQ전송에서 사용될 서브 패킷의 시작 지점 후보를 결정한다. i 번째 HARQ 전송에서 송신단(Tx)은 i번째 HARQ 전송 이전에 전송된 모든 서브 패킷의 시작 지점과 종료 지점에 대한 정보를 모두 가지고 있으므로, i번째 HARQ 전송에서 전송될 서브 패킷을 결정할 때, 이전에 전송된 서브 패킷들과 겹쳐지는 부분이 가장 적은 또는 이전에 전송된 서브 패킷의 지점과 간격(gap)이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송할 수 있다. 이와 같은 서브 패킷의 선택으로 HARQ 코딩 이득을 증가시킬 수 있다.
매 전송마다 Tx는 데이터 채널로 서브 패킷을 전송하고 또한 제어 채널로 RV에 대한 정보를 전송한다. RV정보(RVj)는 상기 수학식 1로 구한 j번째 서브 패킷의 약속된 시작 지점 Sj를 의미한다. 수신단(Rx)은 수신된 서브 패킷을 RV정보를 사용하여 코드워드 패킷의 정확한 위치에 매핑하는 것이 가능하다.
도 2는 이전에 전송된 서브 패킷의 지점과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
또한 만약 전송 채널이 정적이라고(static) 가정하면 매 HARQ 전송마다 전송되는 서브 패킷의 길이에 변화가 없으며, 상기 RV를 사용하면 HARQ 프로세스는 전송된 서브 패킷이 최대한 직교하는(orthogonal한) 위치를 가지는 풀-IR(Full-IR(Incremental Redundancy))이 가능해진다.
도 3은 상기 수학식 1을 사용하여 매 HARQ 전송마다 전송되는 서브 패킷의 길이에 변화가 없을 때 HARQ 전송이 풀-IR임을 나타내는 도면이다.
도 3을 도 1과 비교했을 때 3번 HARQ 전송까지 CB에 저장된 모든 코드워드 패킷이 전송되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가변 패킷 크기에 대해 적응적으로 전송할 서브 패킷의 시작 지점을 효율적으로 결정하여, 코딩 이득을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 HARQ (Hybird Automatic Repeat reQuest) 시스템에서 신호 재전송 방법은, HARQ 초기 전송에서 펑처링된 구성화 비트의 양에 대한 정보를 획득하는 단계, 및 상기 정보에 따라 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷의 시작 지점을 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 HARQ (Hybird Automatic Repeat reQuest) 시스템에서 신호 전송 방법은, 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기 및 선행하는 서브 패킷의 종료 지점에 대한 정보를 획득하는 단계, 및 R×C인 행렬 형태의 순환 버퍼(CB)에서 시작 지점이 R의 배수인 경우, 매 HARQ 전송마다 상기 정보를 고려하여 상기 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기에 적응적으로 시작 지점을 결정하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하 게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하에서는 먼저 본 발명의 일 실시형태에 따른 구성화 비트 펑처링을 고려한 적응형 비트 인덱스 기반 RV에 대해 설명한다.
일반적으로 HARQ의 초기전송은 코드워드 패킷의 구성화 비트에 우선순위를 두고, 모든 구성화 비트가 포함된 서브 패킷을 먼저 전송한다. 하지만 높은 코드 레이트에서 코드워드의 구성화 비트를 일정부분 펑처링하면 FEC의 성능을 향상시킬 수 있으므로(S. Crozier, P. Guinand, and A. Hunt, on "Designing Turbo-Codes with Data Puncturing", Proceedings of the 2005 Canadian Workshop on Information Theory (CWIT 2005), Montreal, Quebec, Canada, June 5-8, 2005. 참조), HARQ의 초기전송에서 높은 코드 레이트의 서브 패킷을 전송해야 하는 경우 일정부분 구성화 비트가 펑처링되도록 초기 전송에 사용될 서브 패킷의 시작 지점을 정한다. 또한 HARQ 재전송에서 CB에 저장된 코드워드 패킷을 모두 전송하려면 초기 전송에서 코드워드 패킷에서 펑처링한 부분을 포함하고 있는 서브 패킷을 재전송에서 반드시 전송해야 한다.
CBRM을 사용하는 HARQ의 경우 코드워드 패킷을 CB에 저장할 때 구성화 비트를 먼저 저장한다. 따라서 초기전송에 사용될 구성화 비트가 펑처링된 서브 패킷을 생성하기 위해서는 단순히 CB 인덱스를 앞에서 필요한 만큼 생략(skip)하도록 초기전송 서브 패킷의 시작 지점 Sinitial을 결정하면 된다. 만약 CB의 비트 인덱스를 생략하지 않는다면 Sinitial은 0이다.
HARQ의 재전송에 필요한 서브 패킷을 생성하기 위해서는 초기 전송에서 사용한 시작 지점 Sinitial을 항상 고려해야만 한다. 만약 정적인 채널을 가정하였을 때 초기 전송에서 구성화 비트 펑처링한 서브 패킷을 전송하였으나, 재전송에 사용할 서브 패킷의 시작 지점을 상기 수학식 1과 같이 구할 경우 풀-IR이 불가능하다.
도 4는 정적인 채널에서 Sinitial을 고려하지 않은 HARQ 재전송 서브 패킷의 시작 지점의 사용시 풀-IR이 불가능함을 나타내는 도면이다.
따라서 정적인 채널에서 구성화 비트를 펑처링한 경우 풀-IR을 지원하기 위해서 Sinitial 을 고려한 적응형 비트 인덱스 기반 RV(adaptive bit index based RV)가 필요하다. Sinitial 을 고려하면 i번째 HARQ 전송에 사용되는 RV정보 RVj가 의미하는 j번째 서브 패킷의 시작 지점 Sj는 다음과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112007042737789-PAT00002
상기 수학식 2는 i번째 HARQ전송에서 사용될 서브 패킷의 시작 지점 후보를 결정한다. i 번째 HARQ 전송에서 Tx는 i번째 HARQ 전송 이전에 전송된 모든 서브 패킷의 시작 지점과 종료 지점에 대한 정보를 모두 가지고 있으므로, i번째 HARQ 전송에서 전송될 서브 패킷을 결정할 때 이전에 전송된 서브 패킷들과 겹쳐지는 부분이 가장 적은, 또는 이전에 전송된 서브 패킷의 위치과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송할 수 있다. 이와 같은 서브 패킷의 선택으로 HARQ 코딩 이득을 증가시킬 수 있다.
또한 상기 수학식 2는 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷뿐만 아니라 초기전송에 사용되는 서브 패킷의 시작 지점을 결정할 수 있다.
정적인 채널을 가정하였을 때 상기 수학식 2를 사용하여 서브 패킷을 생성하면 풀-IR이 가능하다.
도 5는 정적인 채널에서 상기 수학식 2를 사용한 경우 풀-IR이 가능함을 보여주는 도면이다.
한편, 이하에서는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 적응형 열(Column) 인덱스 기반 RV에 대해 설명한다.
CB는 R×C인 행렬의 형태로 구성할 수 있다. 행렬 형태의 CB에 저장된 코드워드에서 서브 패킷을 생성하기 위해서는 CB를 열 단위로 하나씩(column-by-column 로) 접속하거나 행 단위로 하나씩(row-by-row로) 접속한다.
이하의 설명에서는 CB를 열 단위로 하나씩 접속하는 경우로 설명하며, CB를 행 단위로 하나씩 접속하는 경우는 열 기준의 설명을 행으로 그리고 행 기준의 설명을 열로 변환하는 방식에 따라 용이하게 적용하는 것이 가능하다.
행렬을 열 단위로 하나씩 접속한다는 것은 가장 왼쪽 열로부터 열의 구성요소(element)를 0번째 행부터 R-1번째 행까지 하나씩 증가시키며 접속함을 의미한다. 또한 열 단위로 하나씩 접속하는 순서를 열 방향 주소라고 하며 행렬의 구성요소 (r, c)에 대한 열 방향 주소 A(r,c) = c*R+r 이다.
CB를 열 단위로 하나씩 접속하는 경우 코드워드 패킷의 구성화 비트는 열 인덱스 c가 0≤c< C/3 에 저장되어 있으며, 패리티 비트는 C/3≤c< C 에 저장되어 있다.
아래의 표 1은 CB를 열 단위로 하나씩 접속하는 경우의 열방향 주로를 나타낸 일례이다.
Figure 112007042737789-PAT00003
이와 같은 행렬 형태의 CB를 사용하는 경우, 서브 패킷 생성에 대한 구현의 단순함을 위해서 서브 패킷의 시작 지점을 R의 배수로 제한할 수 있다. 다시 말해서 모든 서브 패킷의 시작 지점은 열의 인덱스로 제한됨을 뜻한다.
본 실시형태는 R×C인 행렬 형태의 CB에서 상기 시작 지점이 R의 배수여야 하는 제약이 있을 때, 매 HARQ 전송마다 가변적인 서브 패킷의 크기에 적응적인 시작 지점을 결정하는 방법에 대한 것이다. 보다 자세하게는 서브 패킷의 시작 지점은, 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기를 고려하여, 인접한 이전 서브 패킷의 종료 지점에 따라서 결정하는 방법에 대한 것이다.
만약 HARQ의 초기전송에서 구성화 비트 펑처링을 고려하지 않았다면 Sinitial의 열 방향 주소 Ainitial은 0이다. 또한 만약 HARQ의 초기전송에서 구성화 비트 펑처링을 고려하여 σinitial 개의 열을 생략하였다면 Sinitial의 열방향 주소 Ainitial는 R·σi niti al이다. 따라서 모든 HARQ 전송에서 Ainitial을 고려하여 서브 패킷의 시작 지점을 결정한다.
i번째 HARQ전송에서 RV정보 RVj가 의미하는 j번째 서브 패킷의 시작 지점 Sj는 j-1번째 서브 패킷의 종료 지점 Ej -1에 따라서 결정된다. Ej -1가 CB의 행렬 구성요소 (rj -1, cj -1)에 위치해 있다고 하면, Sj에 대한 열 방향 주소 Aj는 아래와 같다.
Figure 112007042737789-PAT00004
한편, 위의 Aj는 아래와 같이 정리할 수 있다.
Figure 112007042737789-PAT00005
또한, Sj 의 열 방향 주소 Aj는 R· c j - 1 로 고정하여 사용할 수 있다.
상기 수학식 4를 이용하여 i번째 HARQ 전송에서 사용될 서브 패킷의 시작 지점 후보를 결정한다. i 번째 HARQ 전송에서 Tx는 i번째 HARQ 전송 이전에 전송된 모든 서브 패킷의 시작 지점과 종료 지점에 대한 정보를 모두 가지고 있으므로, i번째 HARQ 전송에서 전송될 서브 패킷을 결정할 때 이전에 전송된 서브 패킷들과 겹쳐지는 부분이 가장 적은 또는 이전에 전송된 서브 패킷의 지점과 간격이 가장 작은 서브 패킷을 선택하여 전송할 수 있다. 이와 같은 서브 패킷의 선택으로 HARQ 코딩 이득을 증가시킬 수 있다.
또한 채널이 정적인 경우 상기 수학식 4를 이용하면 매 HARQ에서 전송되는 서브 패킷들은 인접한 서브 패킷과 0 또는 1개의 열 인덱스가 겹쳐지게 되므로 0~R-1개의 비트가 인접하는 서브 패킷과 겹쳐지게 된다.
모든 HARQ에서 고정된 열 인덱스들을 서브 패킷의 시작 지점으로 사용하는 경우와 상기 수학식 4를 비교해 보자. 예를 들어 R*96인 CB를 사용하고, 채널이 정적이어서, 전송하고자 하는 서브 패킷의 길이L은 R*32<L<R*33이라고 하자.
4개의 고정된 RV를 사용하면 RV정보 RV0는 0번 열 인덱스, RV1는 24 번 열 인덱스, RV2는 48번 열 인덱스, 그리고 RV3는 72번 열 인덱스를 나타낸다.
초기전송에서 RV0를 사용하고, 두 번째 전송에서 RV2를 사용하고, 3번째 전송에서 RV1 또는 RV3을 사용해야만 전송되는 서브 패킷의 겹쳐지는 양을 최소화할 수 있다.
도 6은 고정된 RV를 사용할 경우의 HARQ 전송을 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 3번째 전송 이후에도 모든 코드워드 패킷을 전송하지 못함을 알 수 있다.
한편, 상기 수학식 4의 RV를 이용하면 RV정보 RV0는 0번 열 인덱스, RV1는 32번 열 인덱스, RV2는 64번 열 인덱스, 그리고 RV3는 0번 열 인덱스를 나타낸다.
도 7은 초기전송에서 RV0를 사용하고, 두 번째 전송에서 RV2를 사용하고, 3번째 전송에서 RV1을 사용하여 전송하는 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 3번의 HARQ전송에서 모든 코드워드 패킷을 전송하였음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면 가변 패킷 크기에 대해 적응적으로 전송할 서브 패킷의 시작 지점을 효율적으로 결정하여, 코딩 이득을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. HARQ (Hybird Automatic Repeat reQuest) 시스템에서 신호 재전송 방법에 있어서,
    HARQ 초기 전송에서 펑처링된 구성화 비트의 양에 대한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 정보에 따라 HARQ 재전송에 필요한 서브 패킷의 시작 지점을 결정하는 단계를 포함하는, 신호 재전송 방법.
  2. HARQ (Hybird Automatic Repeat reQuest) 시스템에서 신호 전송 방법에 있어서,
    전송하고자 하는 서브 패킷의 크기 및 선행하는 서브 패킷의 종료 지점에 대한 정보를 획득하는 단계; 및
    R×C인 행렬 형태의 순환 버퍼(CB)에서 시작 지점이 R의 배수인 경우, 매 HARQ 전송마다 상기 정보를 고려하여 상기 전송하고자 하는 서브 패킷의 크기에 적응적으로 시작 지점을 결정하는 단계를 포함하는, 신호 전송 방법.
KR1020070057725A 2007-06-13 2007-06-13 Ｈａｒｑ 시스템에서 신호 전송 방법 KR101320673B1 (ko)

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