KR20090080443A - Method for data coding and transmitter in wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 데이터 코딩 방법 및 송신기에 관한 것이다. The present invention relates to wireless communications, and more particularly, to a data coding method and a transmitter.
무선통신 시스템에서 통신의 신뢰성을 확보하기 위한 에러 보상 기법으로는 FEC(forward error correction) 방식(scheme)과 ARQ(automatic repeat request) 방식이 있다. FEC 방식에서는 정보 비트들에 여분의 에러 정정 코드를 추가시킴으로써, 수신단에서의 에러를 정정한다. ARQ 방식에서는 데이터 재전송을 통해 에러를 정정한다. FEC 방식은 시간 지연이 적고 송수신단 사이에 별도로 주고 받는 정보가 필요 없다는 장점이 있지만, 양호한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. ARQ 방식은 전송 신뢰성을 높일 수 있지만, 시간 지연이 생기게 되고 열악한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 단점들을 해결하기 위해 제안된 것이 FEC와 ARQ를 결합한 복합 자동 재전송(hybrid automatic repeat request, 이하 HARQ) 방식이다. HARQ 방식에 의하면 물리계층이 수신한 데이터가 복호할 수 없는 오류를 포함하는지 여부를 확인하고, 오류가 발생하면 재전송을 요구함으로써 성능을 높인다. An error compensation technique for securing communication reliability in a wireless communication system includes a forward error correction (FEC) scheme and an automatic repeat request (ARQ) scheme. In the FEC scheme, an error at the receiving end is corrected by adding an extra error correction code to the information bits. In ARQ, errors are corrected through data retransmission. The FEC method has a low time delay and does not require information to be transmitted and received separately between the transmitter and the receiver, but has a disadvantage in that the system efficiency is poor in a good channel environment. ARQ method can improve the transmission reliability, but it has the disadvantage of incurring time delay and inferior system efficiency in poor channel environment. To solve these shortcomings, a hybrid automatic repeat request (HARQ) method combining FEC and ARQ is proposed. According to the HARQ method, whether the data received by the physical layer includes an error that cannot be decoded, and when an error occurs, retransmission is requested to improve performance.
HARQ 기법을 이용하기 위한 채널 코딩(channel coding) 과정으로 정보비트에 대하여 패딩(padding), CRC 인코딩(CRC encoding), 분할(Fragmentation), 인코딩(Encoding) 등이 수행된다. 인코딩 과정에서 FEC 방식으로 에러 정정 코드인 터보 부호(Turbo code)가 사용될 수 있다. 터보 부호의 내부 인터리버(internal interleaver)의 크기에 따라 인코더로 입력되는 비트수가 결정된다. 패딩은 인코더로 입력되기 전에 데이터의 크기를 내부 인터리버의 크기에 맞추기 위해 패딩비트(padded bits)를 패딩시키는 과정이다. CRC 인코딩은 수신단에서 오류를 확인하여 재전송 여부를 결정할 수 있도록 오류 검출 부호인 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 부가하는 과정이다. 분할은 패딩비트 및 CRC가 부가된 데이터의 크기가 인코더가 처리할 수 있는 최대 비트수를 초과하는 경우에 적절한 크기의 데이터 블록(data block)으로 나누어 데이터 블록 별로 인코딩이 이루어지도록 하는 과정이다. 패딩 과정에서는 분할되기 전의 데이터의 크기가 터보 부호의 내부 인터리버 크기의 배수가 되도록 패딩비트를 패딩하므로, 분할 과정에서 순차적으로 데이터를 분할하여 인코더로 보낸다. 인코더는 FEC를 위해 터보 부호를 사용하여 인코딩을 수행한다. As a channel coding process for using the HARQ scheme, padding, CRC encoding, fragmentation, and encoding are performed on information bits. In the encoding process, an turbo correction code may be used as an FEC scheme. The number of bits input to the encoder is determined according to the size of the internal interleaver of the turbo code. Padding is a process of padding the padded bits to adjust the size of the data to the size of the internal interleaver before input to the encoder. CRC encoding is a process of adding a cyclic redundancy check (CRC), which is an error detection code, to determine whether to retransmit by checking an error. Partitioning is a process of encoding data blocks by dividing them into data blocks of appropriate size when the size of data to which padding bits and CRC are added exceeds the maximum number of bits that an encoder can process. In the padding process, the padding bits are padded so that the size of the data before being divided is a multiple of the size of the internal interleaver of the turbo code. Therefore, data is sequentially divided and sent to the encoder during the partitioning process. The encoder performs encoding using turbo codes for FEC.
인코더로 입력되는 비트수는 분할이 없는 경우 NEP = K+p+c 로, 분할이 있는 경우 NEP = (K+p+c)/n 로 나타낼 수 있다. 이때, NEP는 인코더로 입력되는 비트수, K는 정보비트의 비트수, p는 패딩비트의 비트수, c는 CRC의 비트수, n은 분할된 데이터 블록의 수를 의미한다.The number of bits input to the encoder may be represented by N EP = K + p + c when there is no partition and N EP = (K + p + c) / n when there is a partition. In this case, N EP is the number of bits input to the encoder, K is the number of bits of information bits, p is the number of bits of padding bits, c is the number of bits of the CRC, n is the number of divided data blocks.
인코더로 입력될 수 있는 비트수들에 대한 NEP 셋(set)을 미리 정해 놓고, 정보비트의 비트수가 NEP 셋에 해당하지 않으면 적당한 패딩비트를 패딩시켜 인코더로 입력될 수 있는 비트수를 맞출 수 있다. 이때, NEP 셋이 많은 수의 원소(element)를 가지는 경우에는 평균적인 패딩비트의 비트수는 줄어들 수 있으나, 이에 해당하는 터보 부호의 내부 인터리버가 필요하므로 시스템이 더욱 복잡해질 수 있다. 반면 NEP 셋이 적은 수의 원소를 가지는 경우에는 시스템의 복잡도는 줄어들지만 평균적인 패딩비트의 비트수가 늘어나게 된다. 패딩비트는 채널 코딩 과정에서만 필요한 것으로, 전체 시스템 관점에서는 필요 없는 데이터이다. 패딩비트가 많아질수록 시스템이 가지는 처리율은 감소하게 된다. 특히, 인코더로 입력될 수 있는 비트수 중 최대 비트수를 초과하는 데이터에 대하여는 최대 비트수의 배수가 되도록 패딩비트를 패딩시키므로, 정보비트의 비트수가 클수록 더 큰 비트수의 패딩비트가 패딩된다. 예를 들어, 인코더로 입력될 수 있는 최대 비트수가 4800 비트라고 가정할 때, 정보비트의 비트수가 4785 비트이고 CRC의 비트수가 16 비트라고 하면 4799 비트가 패딩된다. 패딩비트의 비트수가 정보비트의 비트수보다 오히려 커질 수 있다. 이러한 문제점은 NEP 셋의 원소의 수가 적고 터보 부호의 인터리버 크기를 가변적으로 운용하기 어려운 시스템에서 더욱 심각하게 발생할 수 있다.Set the N EP set for the number of bits that can be input to the encoder in advance, and if the number of bits of information bits does not correspond to the N EP set, pad the appropriate padding bits to match the number of bits that can be input to the encoder. Can be. In this case, when the N EP set has a large number of elements, the average number of bits of the padding bit may be reduced. However, since the internal interleaver of the corresponding turbo code is required, the system may be more complicated. On the other hand, if the N EP set has fewer elements, the complexity of the system is reduced, but the average number of bits of padding bits is increased. The padding bit is necessary only in the channel coding process and is unnecessary data from the whole system viewpoint. The more padding bits, the less throughput the system has. In particular, the padding bits are padded so that the data exceeds the maximum number of bits that can be input to the encoder so as to be a multiple of the maximum number of bits, so that the larger number of bits of information bits is padded. For example, assuming that the maximum number of bits that can be input to the encoder is 4800 bits, 4799 bits are padded if the number of bits of information bits is 4785 bits and the number of bits of CRC is 16 bits. The number of bits of padding bits may be larger than the number of bits of information bits. This problem may occur more seriously in systems where the number of elements in the N EP set is small and it is difficult to variably operate the interleaver size of the turbo code.
불필요한 패딩비트를 줄여서 코딩 효율을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.There is a need for a method of improving coding efficiency by reducing unnecessary padding bits.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패딩비트를 최소화하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a method for improving coding efficiency by minimizing padding bits.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 데이터 코딩 방법은 정보비트(information bits)에 대해 패딩할 패딩비트의 비트수 p를 구하는 단계, 상기 패딩비트의 비트수 p만큼 상기 패딩비트를 상기 정보비트에 패딩하는 단계, 상기 패딩비트가 패딩된 정보비트를 n개의 데이터 블록으로 분할하는 단계 및 상기 n개의 데이터 블록을 인코딩하는 단계를 포함하되(p, n > 0인 정수), 상기 패딩비트의 비트수 p는 상기 데이터 블록의 개수 n 및 상기 데이터 블록의 비트수에 따라 얻어진다.A data coding method in a wireless communication system according to an aspect of the present invention includes the steps of obtaining the number of bits p of padding bits to be padded with respect to information bits, and converting the padding bits by the number p of bits of the padding bits. Padding to, dividing the padded information bits into n data blocks and encoding the n data blocks (p, n > 0), wherein the bits of the padding bits The number p is obtained according to the number n of the data blocks and the number of bits of the data block.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 데이터 코딩 방법은 정보비트에 대하여 분할 여부를 결정하는 단계, 상기 정보비트가 분할되는 경우 상기 정보비트의 비트수 및 CRC의 비트수를 고려하여 상기 정보비트가 분할되는 수를 결정하는 단계, 상기 정보비트의 비트수, 상기 CRC의 비트수 및 상기 정보비트가 분할되는 수를 고려하여 인코더로 입력될 데이터 블록의 비트수를 결정하는 단계 및 상기 데이터 블록의 비트수를 고려하여 패딩비트를 패딩하는 단계를 포함한다.In a wireless communication system according to another aspect of the present invention, a data coding method includes determining whether to divide information bits, and when the information bits are divided, the information bits in consideration of the number of bits of the information bits and the number of bits of the CRC. Determining the number of bits of the data block to be input to the encoder in consideration of the number of bits of the information bits, the number of bits of the CRC and the number of information bits to be divided; Padding the padding bits in consideration of the number of bits.
본 발명의 또 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 송신기는 정보비트를 처리하여 전송패킷을 생성하는 프로세서 및 상기 전송패킷을 전송하는 전송회로를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 정보비트가 분할되는 개수를 정의하고, 상기 정의된 개수에 따라 패딩비트의 크기를 산출한다.In a wireless communication system according to another aspect of the present invention, a transmitter includes a processor for generating a transmission packet by processing information bits and a transmission circuit for transmitting the transmission packet, wherein the processor defines a number of divisions of the information bits. The padding bit size is calculated according to the defined number.
정보비트의 비트수에 따라 패딩비트의 비트수를 미리 산출하여 불필요한 패딩비트의 비트수를 줄일 수 있으며, 줄어든 패딩비트의 비트수만큼 부호율을 낮추어 데이터를 전송하거나 동일한 무선자원을 통하여 보다 많은 데이터를 전송하여 데이터의 전송효율을 향상시킬 수 있다. By calculating the number of bits of padding bits in advance according to the number of bits of information bits, it is possible to reduce the number of bits of unnecessary padding bits, and to transmit the data by lowering the code rate by the number of bits of the reduced padding bits, or by using more radio resources. By transmitting the data transmission efficiency can be improved.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 1 is a block diagram illustrating a wireless communication system. Wireless communication systems are widely deployed to provide various communication services such as voice and packet data.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. Referring to FIG. 1, a wireless communication system includes a user equipment (UE) 10 and a base station 20 (BS). The
이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.Hereinafter, downlink (DL) means communication from the
무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송된다. 수신기에서 수신신호에 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다. The wireless communication system may be an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) / Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) based system. OFDM uses multiple orthogonal subcarriers. OFDM uses orthogonality between inverse fast fourier transforms (IFFTs) and fast fourier transforms (FFTs). At the transmitter, data is transmitted by performing an IFFT. The receiver performs FFT on the received signal to recover the original data. The transmitter uses an IFFT to combine multiple subcarriers, and the receiver uses a corresponding FFT to separate multiple subcarriers.
도 2는 송신기 및 수신기의 구조를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the structure of a transmitter and a receiver.
도 2를 참조하면, 송신기(100)는 프로세서(processor; 110) 및 전송회로(Tx circuit; 120)를 포함한다. 프로세서(110)는 입력되는 정보비트(information bits)를 무선통신 시스템의 데이터 처리방식에 따라 데이터 처리과정을 수행한다. 정보비트는 텍스트, 음성, 영상 또는 기타 데이터를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 정보비트를 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data)를 형성할 수 있다. 코딩 방식으로는 에러 정정을 위한 여분의 코드를 추가하는 에러 정정 코드가 사용될 수 있다. 에러 정정 코드는 터보 부호(turbo code)일 수 있다. 에러 정정 코드는 터보 부호에 한하지 않으며, LDPC(low density parity check code)이나 기타 길쌈(convolution) 부호 등이 사용될 수 있다. 프로세서(110)는 부호화된 데이터를 진폭과 위상 성상(constellation)에 따른 위치를 표현하는 변조심벌을 출력한다. 전송회로(120)는 프로세서(110)와 연결되어, 무선 신호(radio signal)를 안테나(130)를 통하여 전송한다. Referring to FIG. 2, the
수신기(200)는 무선 신호를 수신하는 수신회로(Rx circuit; 220) 및 수신 신호를 처리하는 프로세서(210)를 포함한다. 수신회로(220)는 안테나(230)를 통하여 수신되는 수신 신호를 프로세서(210)로 전달한다. 수신기(200)의 프로세서(210)는 송신기(100)의 프로세서(110)의 역으로 데이터를 처리하여 정보비트를 출력한다.The
송신기(100) 및 수신기(200)가 하나의 안테나를 갖는 것으로 설명하였으나, 송신기(100) 및/또는 수신기(200)는 다수의 안테나를 가질 수 있다. 본 발명의 기술적 사상은 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템에도 그대로 적용될 수 있다. 송신기(100) 및 수신기(200)는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access) 등 다양한 무선 접속 방식을 적용할 수 있다. Although the
도 3은 HARQ 과정의 일예를 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an example of a HARQ process.
도 3을 참조하면, 송신기(transmitter)는 전송패킷(transmission packet)을 생성한다(S110). 전송패킷은 HARQ를 수행하기 위하여 정보비트(information bits)에 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 부가되어 인코딩된 부호화된 데이터일 수 있 다. 코딩 방식으로 에러 정정 코드 중 하나인 터보 부호(turbo code)를 적용할 수 있다. 터보 부호는 정보 비트들을 구조적 비트(systematic bits)로써 포함시키는 구조적 코드이다. 부호율(code rate)이 1/3인 터보 부호의 경우, 2개의 패리티 비트(parity bits)들이 하나의 구조적 비트에 할당된다. Referring to FIG. 3, a transmitter generates a transmission packet (S110). The transmission packet may be encoded data encoded by adding a Cyclic Redundancy Check (CRC) to information bits to perform HARQ. As a coding method, a turbo code, which is one of error correction codes, may be applied. The turbo code is a structural code that includes information bits as structural bits. In the case of a turbo code with a code rate of 1/3, two parity bits are allocated to one structural bit.
송신기는 제1 전송을 수행한다(S120). 송신기는 터보 부호가 적용되어 생성된 전송패킷의 일부의 비트열인 제1 데이터를 전송한다. The transmitter performs the first transmission (S120). The transmitter transmits first data which is a bit string of a portion of a transmission packet generated by applying a turbo code.
수신기(receiver)는 수신한 제1 데이터의 오류 여부를 검출한다(S130). 수신기는 수신한 제1 데이터에 대해 오류정정을 시도하고, 오류 검출 부호인 CRC를 사용하여 재전송 여부를 결정한다. 제1 데이터에서 오류가 검출되면, 수신기는 송신기로 재전송 요청 신호(NACK 신호)를 전송한다(S140). The receiver detects whether the received first data is in error (S130). The receiver attempts error correction on the received first data and determines whether to retransmit using the CRC, which is an error detection code. If an error is detected in the first data, the receiver transmits a retransmission request signal (NACK signal) to the transmitter (S140).
NACK 신호를 수신한 송신기는 HARQ 모드(체이스 결합 또는 IR)에 따라 적절한 제2 데이터(재전송 데이터)를 전송한다(S150). IR 모드의 HARQ에서 송신기는 제1 데이터에 연속하는(contiguous) 비트열인 제2 데이터를 전송할 수 있다. 수신기는 제1 데이터와 제2 데이터를 결합하여 디코딩함으로써 수신 성능을 향상시킨다. The transmitter receiving the NACK signal transmits appropriate second data (retransmission data) according to the HARQ mode (chase combining or IR) (S150). In HARQ in the IR mode, the transmitter may transmit second data, which is a bit stream contiguous to the first data. The receiver combines and decodes the first data and the second data to improve reception performance.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 프로세서 구성을 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a processor configuration of a transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 송신기의 프로세서는 패딩비트 산출부(Padded bit calculation unit; 310), 패딩부(Padding unit; 320), CRC 인코딩부(CRC encoding unit; 330), 분할부(Fragmentation unit; 340) 및 인코딩부(Encoding unit; 350)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the processor of the transmitter includes a padding
패딩비트 산출부(310)는 입력되는 정보비트(information bit)로부터 패딩비트를 산출한다. 인코딩부(350)가 터보 부호를 사용하는 경우, 터보 부호의 내부 인터리버의 크기(interleaver size 또는 interleaver depth)에 따라 인코딩부(350)로 입력되는 비트수가 정해질 수 있다. 인코딩부(350)로 입력되는 비트를 정해진 비트수에 맞추기 위하여 패딩비트가 부가된다. 패딩비트 산출부(310)는 패딩비트의 크기가 최소화되도록 정보비트의 크기로부터 패딩비트의 크기를 산출한다. 패딩비트 산출부(310)는 정보비트가 효율적으로 분할(fragmentation)되는 개수를 찾아 패딩비트의 크기를 산출할 수 있다. The
패딩부(320)는 산출된 크기의 패딩비트를 정보비트에 패딩(padding)한다. 정보비트의 크기가 HARQ를 위한 승인셋(allowed set)의 요소가 아닌 경우, 정보비트에 패딩비트가 부가될 수 있다. 승인셋은 비트수의 집합으로, 승인셋의 요소는 인코딩부(350)로 입력되는 정해진 비트수(NEP)에 오류 검출 부호인 CRC가 부가되기 전의 비트수를 의미한다. 예를 들어, 승인셋은 {32, 80, 128, 176, 272, 368, 464, 944, 1904, 2864, 3824, 4784, 9584, 14384, 19184, 23984} 비트를 가질 수 있다. The
이하, NEP는 인코딩부(350)로 입력되는 비트수, NEP _ MAX는 인코딩부(350)로 입력될 수 있는 비트수 중에서 최대 비트수를 의미한다. 터보 부호가 사용될 경우 NEP는 터보 부호의 인터리버(interleaver)의 크기와 같은 값을 가진다.Hereinafter, N EP means the number of bits input to the
CRC 인코딩부(330)는 정보비트에 패딩비트가 패딩된 패킷(padded packet)에 오류 검출 부호인 CRC를 부가하여 CRC 부가 패킷(CRC added packet)을 출력한다. CRC는 HARQ를 수행하는 과정에서 오류를 검출하기 위하여 부가된다. CRC의 크기는 16비트일 수 있다. CRC 부가 패킷의 비트수는 {48, 96, 144, 192, 288, 384, 480, 960, 1920, 2880, 3840, 4800, 9600, 14400, 19200, 24000} 비트가 될 수 있다.The
분할부(340)는 CRC 부가 패킷의 크기가 인코딩부(350)로 입력될 수 있는 최대 비트수(NEP_MAX)보다 큰 경우, CRC 부가 패킷을 최대 비트수의 크기로 분할(fragmentation)한다. CRC 부가 패킷의 크기가 n · NEP _ MAX 이면, n개의 인코더 패킷(Encoder packet)으로 분할된다. 인코더 패킷은 인코딩부(350)로 입력되는 데이터 블록(data block)을 의미하고, n은 인코딩부(350)로 입력되는 데이터 블록의 수를 의미한다. 인코딩부(350)로 입력되는 최대 비트수(NEP_MAX)는 4800 비트일 수 있다. CRC 부가 패킷의 크기가 최대 비트수보다 작으면 분할되지 않는다. 채널 인코더로 입력되는 인코더 패킷의 비트수(NEP)를 나타내는 NEP 셋(NEP set)은 {48, 96, 144, 192, 288, 384, 480, 960, 1920, 2880, 3840, 4800}이 될 수 있다. When the size of the CRC additional packet is larger than the maximum number N EP_MAX that can be input to the
인코딩부(350)는 인코더 패킷에 대해 CTC(Convolutional Turbo Code) 인코딩을 수행하여 전송패킷(transmission packet)으로 출력한다. 전송패킷은 구조화 비트(Systematic bits) 및 이에 관련되는 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)로 구성될 수 있다. 코드률이 1/3이라고 하면 전송패킷은 하나의 구조화 비트 및 2개의 패리티 비트를 포함한다. The
도 5는 송신기의 프로세서에서 정보비트를 처리하는 과정을 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a process of processing information bits in a processor of a transmitter.
도 5를 참조하면, 크기가 K인 정보비트에 패딩비트 산출부에서 산출된 크기(p)의 패딩비트가 패딩된 패킷(padded packet)이 생성된다(Padding). 패딩된 패킷에 CRC가 부가되어 CRC 부가 패킷(CRC added packet)이 생성된다(CRC addition). 패딩비트 산출부에서 계산한 분할 개수(n)에 따라 CRC 부가 패킷은 n개의 인코더 패킷(encoder packet)으로 분할된다(Fragmentation). 인코더 패킷은 CTC 인코딩이 수행되어 전송패킷(transmission packet)으로 출력된다(CTC encoding). 전송패킷은 구조화 비트(Systematic bits) 및 이에 관련되는 적어도 하나의 패리티 비트(parity bits)를 포함한다. 전송패킷은 정보비트로부터 n개의 인코더 패킷으로 분할된 것일 수 있으므로 서브패킷(subpacket)이라 할 수 있다.Referring to FIG. 5, a padded packet having a padding bit having a size p calculated by the padding bit calculator is generated in an information bit having a size K (Padding). CRC is added to the padded packet to generate a CRC added packet (CRC addition). The CRC additional packet is divided into n encoder packets according to the number of divisions n calculated by the padding bit calculator (Fragmentation). The encoder packet is subjected to CTC encoding and output as a transmission packet (CTC encoding). The transport packet includes structured bits and at least one parity bits associated therewith. Since the transmission packet may be divided into n encoder packets from the information bit, it may be referred to as a subpacket.
IR 모드의 HARQ를 사용하는 송신기는 생성된 전송패킷의 일부의 비트열인 최초 데이터를 전송하고, 수신기로부터의 재전송 요청에 따라 최초 데이터와 다른 비트열인 재전송 데이터를 전송한다. 재전송 데이터를 전송한 후, 다시 재전송 요청을 수신하면 송신기는 앞서 전송한 비트열과 다른 비트열을 전송한다. 재전송되는 비트열은 전송패킷 내에서 순환적으로 전송될 수 있다.The transmitter using the HARQ in the IR mode transmits initial data, which is a bit string of a part of the generated transmission packet, and transmits retransmission data, which is a bit string different from the initial data, in response to a retransmission request from the receiver. After transmitting the retransmission data, when the retransmission request is received, the transmitter transmits a bit string different from the previously transmitted bit string. The retransmitted bit string may be transmitted cyclically in a transmission packet.
HARQ의 데이터 재전송은 송신기와 수신기가 모두 알고 있는 시점에 데이터를 재전송하는 동기식(synchronous) 또는 임의의 시간에 자원을 할당하여 데이터를 재전송하는 비동기식(Asynchronous)으로 이루어질 수 있다. HARQ는 SAW(stop and wait), GBN(Go-back-N), SR(selective repeat) 방식 등에 따라 수행될 수 있다. 제안하는 기법은 자원할당, 변조기법, 전송 블록 크기 등의 전송속성(transmission attribute)이 채널 상황에 따라 적응적으로 변경되어 전송되는 적응적(adaptive) HARQ 방식 또는 초기 전송에 사용한 전송속성을 채널 상황의 변화에 상관없이 지속적으로 사용하는 비적응적(non-adaptive) HARQ 방식에서 사용될 수 있다. 이상에서 승인셋의 비트수, CRC 부가 패킷의 비트수, 최대 비트수, 인코더 패킷의 비트수 등은 예시에 불과하며 제한이 아니다.HARQ data retransmission may be performed synchronously to retransmit data at a time point known to both the transmitter and the receiver, or asynchronously to retransmit data by allocating resources at random times. HARQ may be performed according to a stop and wait (SAW), a go-back-N (GBN), a selective repeat (SR) scheme, and the like. The proposed scheme adopts adaptive HARQ scheme in which transmission attributes such as resource allocation, modulation technique, transport block size, etc. are adaptively changed according to channel conditions, or transmission attributes used for initial transmission. It can be used in the non-adaptive HARQ scheme which is continuously used regardless of the change of. In the above, the number of bits of the grant set, the number of bits of the CRC additional packet, the maximum number of bits, and the number of bits of the encoder packet are merely examples and are not limiting.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패딩비트(padded bits)의 산출방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of calculating padded bits according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 정보비트의 크기(K)와 CRC의 크기(c)의 합이 인코더로 입력될 수 있는 비트수 중에서 최대 비트수(NEP_MAX)보다 큰 경우, 복수의 인코더 패킷으로 분할되는 수(n)를 미리 정의하여 패딩비트(padded bits)의 크기를 줄일 수 있다. Referring to FIG. 6, when the sum of the size K of information bits and the size c of the CRC is greater than the maximum number of bits N EP_MAX among the number of bits that can be input to the encoder, the plurality of encoder packets are divided into a plurality of encoder packets. By defining the number n in advance, the size of the padded bits can be reduced.
크기 K인 정보비트가 입력되면(S210), 정보비트의 크기와 CRC 크기의 합(K+c)이 최대 비트수(NEP_MAX)보다 큰지 여부를 판단하여 정보비트에 대하여 분할(fragmentation) 여부를 판단한다(S220).If an information bit of size K is input (S210), it is determined whether the sum of the information bits and the CRC size (K + c) is greater than the maximum number of bits (N EP_MAX ) to determine whether the information bits are fragmented. Determine (S220).
정보비트의 크기와 CRC 크기의 합이 최대 비트수보다 큰 경우(K+c > NEP _ MAX), 복수의 인코더 패킷으로 분할되는 수(n)를 정의한다(S230). 인코더 패킷은 인코더로 입력되는 데이터 블록을 의미하고, n은 데이터 블록의 수를 의미한다. 정보비트로부터 인코더 패킷의 수(n)는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.When the sum of the information bits and the CRC size is larger than the maximum number of bits (K + c> N EP _ MAX ), the number n divided into a plurality of encoder packets is defined (S230). The encoder packet means a data block input to the encoder, and n means the number of data blocks. The number n of encoder packets from the information bits may be defined as in
여기서, 은 *보다 큰 최소 정수이다. here, Is the smallest integer greater than *.
정의된 인코더 패킷의 수(n)를 적용하여 NEP 셋(NEP set)에서 수학식 2를 만족하는 최소 NEP를 구한다(S240).Applying a number (n) of the defined EP is obtained by at least N EP satisfying the expression (2) in EP N set (N EP set) (S240) .
수학식 1 및 2에서 구한 n 및 NEP를 적용하여 수학식 3과 같이 패딩비트의 비트수(p)를 산출한다(S250).The number of bits p of padding bits is calculated as in Equation 3 by applying n and N EP obtained in
정보비트의 크기와 CRC 크기의 합이 최대 비트수보다 크지 않은 경우(K+c ≤ NEP_MAX), NEP는 NEP 셋(NEP set)에서 수학식 4를 만족하는 최소 NEP로 선택된다(S260).If the size and the sum of the CRC size of the information bits is not greater than the maximum number of bits (K + c ≤ N EP_MAX) , N EP is selected to be at least N EP satisfying the expression (4) in N EP three (N EP set) (S260).
선택된 NEP에 따라 패딩비트의 비트수(c)는 수학식 5와 같이 산출된 다(S270).According to the selected N EP , the number of bits c of padding bits is calculated as in Equation 5 (S270).
제안하는 기법에서, K = 4785, c = 16, NEP _ MAX = 4800 이라고 가정하면, 수학식 1에 따라 n = 2가 된다. n = 2 이면 수학식 2에 따라 NEP = 2880이 된다. 수학식 3에 따라 패딩비트의 비트수는 c = (2880 * 2) - (4785 + 16) = 959가 된다. 2880 비트의 인코더 패킷 2개가 생성된다.In the proposed technique, assuming K = 4785, c = 16, and N EP _ MAX = 4800, n = 2 according to
패딩비트의 크기를 미리 산출하지 않는 종래기법에는 K = 4785 일 때, 승인셋(allowed set)에서 9584 비트를 선택하고 CRC 16 비트를 부가하여 9600 비트의 CRC 부가 패킷을 생성한다. CRC 부가 패킷의 크기가 NEP _ MAX 보다 크므로 NEP _ MAX의 크기로 분할하여 4800 비트의 인코더 패킷 2개를 생성한다. 여기서 패딩비트의 비트수 c= 9584 - 4785 = 4799 비트이다. 이와 같이, 정보비트에 CRC가 부가된 CRC 부가 패킷의 크기가 채널 인코더로 입력되는 최대 비트수(NEP_MAX)를 초과할 때, 초과하는 비트수에 관계없이 최대 비트수(NEP _ MAX)의 배수로 패딩하면 패딩비트의 비트수가 크게 증가하며, 이는 따라 시스템의 수율(throughput)을 떨어뜨리게 된다. In the conventional technique of not calculating the size of the padding bit in advance, when K = 4785, 9584 bits are selected from the allowed set and 16 bits of CRC are added to generate a 9600-bit CRC additional packet. The size of the CRC portion of packets divided into the size N is larger than N MAX _ EP EP _ MAX, to generate the
그러나, 제안하는 기법에 따라 인코더 패킷의 수(n)를 미리 정의하고, 이에 따라 NEP를 결정하면 패딩비트의 비트수(p)를 줄일 수 있다. 불필요한 패딩비트의 비트수(p)를 줄일 수 있으므로 시스템의 수율을 향상시킬 수 있다. 불필요한 패딩 비트가 줄어들므로 더 낮은 부호율로 데이터를 전송할 수 있다. 그리고 종래기법과 같은 부호율로 데이터를 전송하는 경우에도 패딩비트의 감소로 데이터의 전송량이 적어지므로 시스템의 수율이 향상된다.However, if the number n of encoder packets is defined in advance according to the proposed scheme, and N EP is determined accordingly, the number of bits p of padding bits can be reduced. By reducing the number of bits (p) of unnecessary padding bits, the yield of the system can be improved. Unnecessary padding bits are reduced, allowing data to be transmitted at lower code rates. In addition, even when data is transmitted at the same code rate as the conventional technique, since the amount of data is reduced due to the reduction in the padding bit, the system yield is improved.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 수율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the yield of a system according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 신호 대 잡음비(Es/No)에 따른 시스템 수율(throughput)을 나타낸다. Referring to FIG. 7, a system throughput according to a signal-to-noise ratio (Es / No) is shown.
정보비트의 비트수 K = 4785 일 때, 종래와 같이 4800 비트의 인코더 패킷 2개를 생성하여 데이터를 전송하는 경우(4785/9600 conventional), 제안하는 기법에 따라 줄어든 패딩비트의 비트수만큼 부호율을 낮추어 전송하는 경우(4785/9600 proposed) 및 2880 비트의 인코더 패킷을 2개 생성하여 전송하는 경우(4785/5760 proposed)의 시스템 수율을 나타낸다. When the number of bits of the information bit K = 4785, when two encoder packets of 4800 bits are generated and data is transmitted (4785/9600 conventional) as in the prior art, the code rate is reduced by the number of bits of the padding bits reduced according to the proposed scheme. The system yield is shown in the case of lower transmission (4785/9600 proposed) and two encoder packets of 2880 bits generated and transmitted (4785/5760 proposed).
종래기법에 비하여 제안하는 기법에 따른 시스템의 수율이 향상된 것을 볼 수 있다. It can be seen that the yield of the system according to the proposed technique is improved compared to the conventional technique.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.All of the above functions may be performed by a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), or the like according to software or program code coded to perform the function. The design, development and implementation of the code will be apparent to those skilled in the art based on the description of the present invention.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be modified and changed in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. I can understand. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention will include all embodiments within the scope of the following claims.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless communication system.
도 2는 송신기의 일예를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating an example of a transmitter.
도 3은 HARQ 과정의 일예를 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an example of a HARQ process.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 프로세서 구성을 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a processor configuration of a transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 5는 송신기의 프로세서에서 정보비트를 처리하는 과정을 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a process of processing information bits in a processor of a transmitter.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패딩비트(padded bits)의 산출방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of calculating padded bits according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 수율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the yield of a system according to an embodiment of the present invention.
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