KR20130138168A

KR20130138168A - 데이터 전송을 위한 회전형버퍼 기반 레이트매칭과 버스트 다중화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130138168A
Application number: KR1020130147794A
Authority: KR
Inventors: 최종수; 신옌; 최병조; 황승훈
Original assignee: 삼성전자주식회사; 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2013-12-18
Also published as: KR101443540B1

Abstract

본 발명은 데이터 전송을 위한 회전형버퍼 기반 레이트매칭과 버스트 다중화 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 회전형버퍼 레이트매칭을 사용하는 무선통신 시스템에서 데이터 부호율에 따라 효율적으로 레이트매칭 패턴을 결정하며, 여러 개의 RLC 데이터 블럭을 무선 블럭으로 전송할 때 외부 채널 인터리버를 사용하지 않고 비트 단위의 버스트 다중화를 수행한다. 이와 같이 하면 데이터 비트가 여러 개의 버스트로 분산되어 전송되므로 전송 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

데이터 전송을 위한 회전형버퍼 기반 레이트매칭과 버스트 다중화 방법 및 장치{Method and Apparatus of Circular Buffer-Based Rate Matching and Burst Multiplexing for Packet Data Transmission in a Communication System}

본 발명은 시분할다중접속(TDMA) 또는 부호분할다중접속(CDMA) 등의 이동통신 시스템에서 채널부호화된 패킷 데이터를 여래 개의 버스트로 다중화하여 전송할 때 성능저하를 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스의 품질을 저해하는 요인은 대체적으로 무선통신 채널 환경에 기인한다. 무선통신 채널은 백색잡음 이외에도 페이딩에 의한 신호 전력의 변화, 셰도잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러 효과, 타 사용자 및 다중경로 신호에 의한 간섭 등으로 인해 채널 환경이 자주 변하게 된다. 따라서, 상기의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 제2세대 또는 제3세대 이동통신 시스템에서 제공되던 기술 이외에 채널 변화에 대한 적응 능력을 높일 수 있는 다른 진보된 기술이 필요하다. 이동통신 시스템에서는 고속 데이터 송수신에 있어서 신호의 왜곡이나 잡음의 영향을 줄이기 위한 노력의 일환으로 채널코딩 기법이 사용되고 있다. 일 예로, 제2세대 및 제3세대 이동통신 시스템에서는 길쌈부호(Convolutional Codes) 또는 터보부호(Turbo Codes) 등이 채널부호기(Channel Encoder)로 널리 사용되고 있다. 고속 데이터 패킷 전송 시스템 표준을 진행하고 있는 3GPP(3^rd Generation Partnership Project), 3GPP2에서는 적응 변조/코드 기법(Adaptive Modulation and Coding Schemes, 이하 AMCS라고 한다) 및 복합 재전송 기법(Hybrid Automatic Repeat Request, 이하 HARQ라고 한다) 이 공통적으로 언급되고 있다.

가장 널리 사용되는 3GPP의 GERAN(GSM(Global System for Mobile Telecommunication)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) Radio Access Network) 시스템에서는 링크품질제어(Link Quality Control) 기법이 사용되고 있다. 링크품질제어 기법으로 링크적응(Link Adaptation, 이하 LA라고 한다) 기법과 리던던시 증가(Incremental Redundancy, 이하 IR이라고 한다) 기법을 채용하고 있다.

LA 기법은 채널 환경의 변화에 따라 변조 및 채널부호기법(Modulation and Coding Schemes, 이하 MCS라고 한다)을 변화시켜주는 방법이다. 하향링크의 채널환경은 단말에서 신호 대 잡음 비를 측정하여 이에 대한 정보를 상향링크를 통해 기지국으로 전송함으로써 알려지게 되며, 기지국은 이 정보를 바탕으로 하여 하향채널의 환경을 예측하고, 그 예측된 값을 바탕으로 적절한 MCS를 지정한다. 따라서, LA 기법을 사용하고 있는 시스템에서는 기지국 근처에 있는 단말처럼 통상 좋은 채널 환경을 가지고 있을 경우에는 고차 변조방식과 고부호율을 적용한 MCS를, 채널 환경이 악화될 경우에는 저차 변조방식과 저부호율을 적용한 MCS를 각각 사용하여 패킷 데이터를 전송한다.

IR 기법은 복합재전송(Hybrid ARQ) 기법의 한 수단이다. 초기에 전송된 데이터 패킷에 오류가 발생했을 경우, 상기 오류 패킷을 보상해주기 위해서는 패킷의 재전송이 요구되는데, 이때 사용되는 링크품질제어 기법이 바로 IR 기법이다. IR 기법은 기술적으로 전체 리던던시 증가(Full Incremental Redundancy, 이하 FIR이라고 한다) 기법과 부분 리던던시 증가(Partial Incremental Redundancy, 이하 PIR이라고 한다) 기법으로 구분할 수 있다. FIR 기법은 동일한 패킷 대신에 채널 부호기에서 발생하는 잉여비트로만 이루어진 패킷을 전송함으로써 수신단에 있는 복호기의 성능을 개선시켜 주는 방법이다. 즉, 상기 복호기는 복호 시 초기 전송 시에 수신된 정보뿐만 아니라 새로운 잉여비트를 이용함으로써 결과적으로 부호화 율을 감소시키게 되어 복호기의 성능이 증대된다.

최근 3GPP GERAN에서는 고속 데이터 전송, 시스템 성능 향상 및 서비스 품질 향상을 위하여 GERAN 진화 표준을 진행하고 있다. 하향 및 상향 패킷 전송방식에서는 고속 데이터 전송을 위하여 고차 변조방식(16QAM, 32QAM), 터보부호 및 향상된 심볼율(Increased Symbol Rate)이 새로이 도입한다. 또한 기존 EDGE에서는 무선 블럭 당 최대 2개의 RLC(Radio Link Control) 데이터 블럭을 전송하였으나, 진화된 GERAN에서는 무선 블럭 당 최대 4개의 RLC 데이터 블럭을 전송할 수 있도록 허용한다. 따라서 새로이 설계되는 고차 변조방식과 터보부호(또는 길쌈부호)를 결합한 MCS 방식에 대한 효율적인 데이터 전송을 위한 채널코딩 체인 구조를 결정해야 한다. 새로 제안되는 채널코딩 구조는 기존 EDGE의 패킷 전송방식과 동일한 접속 방식을 유지하고, 링크품질제어 기능을 지원해야 하는 등의 역방향 호환성 (backward compatibility)이 보장되어야 한다.

한편, 종래의 레이트매칭 기술의 하나인 회전형버퍼 레이트매칭(Circular Buffer Rate Matching, 이하 CBRM라고 한다) 기법은 GERAN 진화 시스템에서 새로이 추가되는 MCS 레벨과 결합하여 LA 및 IR 기법을 지원할 수 있는 간단하고 효율적인 기술이다. 또한 회전형버퍼 레이트 매칭 기법은 외부 채널 인터리버 없이 사용할 수 있어 시스템의 구현 복잡도를 줄일 수 있다.

도 1 및 도 2는 부호기의 모부호율 (mother code rate)이 1/3인 경우에 대한 종래기술에 따른 CBRM 기법에 대한 구조도이다.

도 1은 비체계적 길쌈부호를 사용하는 경우에 대한 CBRM 기법의 한 예를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 길쌈부호기(100)에서 부호화된 비트들(P₀, P₁, P₂)(101 내지 103)은 각각 독립된 서브블럭 인터리버(111 내지 113)를 거친다. 그런데 비체계적 길쌈부호(Nonsystematic Convolutional Codes)를 사용하는 경우에는 정보비트(information bits 또는 systematic bits)와 잉여비트(parity bits)를 구분할 수 없으므로 서브블럭 인터리버(111 내지 113)에서 인터리빙된 비트들(121 내지 123)을 서로 한 비트 간격으로 얽히도록(interlaced) 배열하여 회전형버퍼(CB: Circular Buffer(CB), 130)에 저장한다.

도 2는 터보부호를 사용하는 경우에 대한 CBRM 기법의 한 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 도 1의 경우와 마찬가지로 터보부호기(200)에서 부호화된 정보비트와 잉여비트들(201 내지 203)은 각각 독립된 서브블럭 인터리버(211 내지 213)에서 인터리빙 과정을 거친다. 인터리빙된 비트들(221 내지 223)은 정보비트와 잉여비트로 각각 분리되어 CB(230)에 저장된다. 이 때 잉여비트는 도 1에 도시한 바와 같이 한 비트씩 서로 얽히도록 배열하여 CB(230)에 저장한다.

GERAN에서 사용되는 MCS는 IR 기법을 지원하기 위해서 부호율에 따라 2개 내지 3개의 레이트매칭 패턴만을 필요로 한다. 즉, 부호율이 (r ≤2/3)인 경우에는 2개, 부호율이 (r>2/3)인 경우에는 3개의 레이트매칭 패턴(또는 Redundancy Version, 이하 RV라고 한다)이 필요하다. 따라서, CBRM 기법을 GERAN에 적용함에 있어서 종래의 CB로부터 순차적으로 전송 데이터를 선택하도록 RV를 결정하는데, 이 경우 재전송시 전송되는 데이터와 기 전송한 데이터가 부분적으로 중복됨으로 인하여 IR 기법의 성능 저하를 초래할 수 있다.

또한, GERAN에서는 예를 들어 GERAN 진화의 경우에는 최소 1개 내지 최대 4개의 RLC 데이터 블럭을 한 개의 무선 블럭으로 전송한다. 각 RLC 데이터 블럭은 독립적인 채널코딩 과정과 펑처링을 거치고, 전송될 전체 RLC 데이터에 대하여 채널 인버리빙을 수행한 다음 4개의 버스트에 정보를 분배하여 전송한다. GERAN 시스템은 8개의 타임슬롯(timeslot)이 한 개의 TDMA(Time Division Multiple Access) 프레임을 구성하는 구조로, 한 개의 버스트는 한 개의 타임슬롯에 실려 보내진다. 따라서 다중슬롯 기능(multislot capability)을 지원하지 않는 단말의 경우에는 4개의 TDMA 프레임에 분산되어 전송된다. 그러므로 GERAN 시스템에 CBRM 기법을 채용할 경우, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 CBRM 장치는 서브블럭 인터리버를 포함하고 있으므로, 독립적으로 채널부호화된 데이터는 외부 채널 인터리버를 거치지 않고 4개의 버스트에 분산 전송되는 것이 일반적이다. 따라서, 여러 개의 RLC 데이터 블럭을, 외부 채널 인터리빙 과정을 거치지 않고 4개의 버스트로 순차적으로 매핑하여 전송하는 경우 군집에러(burst error)로 인한 성능 저하를 초래할 수 있다.

특히 터보부호를 사용하는 경우, 도 2에 보인 바와 같이 코딩이득을 극대화하기 위하여 데이터를 정보비트와 잉여비트를 구분하여 처리한다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이 외부 채널 인터리빙 과정을 거치지 않고 여러 개의 RLC 데이터 블록을 4개의 버스트에 순차적으로 매핑하여 전송하는 경우 군집에러 (burst error)로 인한 터부보호의 성능 저하를 초래할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 GERAN 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 위해 CBRM을 채널코딩 체인에 적용하는 방법과 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 CBRM을 적용함에 있어서 GERAN에서 사용되는 각 MCS에 대한 레이트매칭 패턴을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여러 개의 RLC 데이터 블럭을 채널코딩 과정을 거쳐 복수 개의 버스트로 매핑하여 전송할 때 군집에러 발생을 감소시킬 수 있는 버스트 다중화 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 통신시스템에서 회전형버퍼 레이트매칭을 수행하는 방법에 있어서, 정보 비트스트림의 첫 번째 전송을 위하여, 채널 부호화된 후, 서브블럭 단위로 인터리빙되어 상기 회전형버퍼에 저장된 비트스트림 중 순차적으로 Nc개의 비트들로 구성된 제1 비트스트림을 선택하는 과정과, 상기 정보 비트스트림의 재전송을 위하여, 제1 파트와 제2 파트를 포함하는 Nc개의 비트들로 구성된 제2 비트스트림을 선택하는 과정을 포함하며, 상기 제2 비트스트림의 제1 파트는 상기 첫 번째 전송을 포함한 이전 전송에서 선택한 비트스트림의 마지막 비트의 다음 비트로부터 상기 회전형버퍼의 마지막 비트까지의 비트들로 구성되며, 상기 제2 비트스트림의 제2 파트는 상기 이전 전송에서 선택한 비트스트림들로부터 천공된 비트들로 구성된다.

이하에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 CBRM을 사용하는 무선통신 시스템에서 데이터 부호율에 따라 2개 또는 3개의 RV를 효율적으로 결정함으로써 IR 재전송 시 터보부호의 성능 저하를 줄일 수 있다.

또한 본 발명은 CBRM을 사용하는 무선통신 시스템에서, 특히 여러 개의 RLC 데이터 블럭을 무선 블럭으로 전송할 때 외부 채널 인터리버를 사용하지 않고 n개의 RLC 데이터 블럭의 부호화된 데이터들을 m개의 버스트로 비트 단위의 버스트 다중화를 수행함으로써 기존의 순차적 매핑에서 일어날 수 있는 군집에러를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 부호화된 비트의 중요도를 고려하여 심볼을 매칭하는 경우, 독립된 버스트 다중화를 거친 다음 심볼매핑을 통해서 채널코딩 이득을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 비체계적 길쌈부호기에 대한 회전형버퍼 레이트매칭 장치의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 터보부호기에 대한 회전형버퍼 레이트매칭 장치의 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 GERAN 시스템 물리계층의 RLC 데이터 블럭 전송을 위한 송신부의 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 CBRM에서 데이터 부호율 r

2/3에 대한 RV2 결정방법을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 CBRM에서 데이터 부호율 r>2/3에 대한 RV3 결정방법을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 전송 데이터를 4개의 버스트로 다중화하는 방법을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 전송 데이터를 비트의 중요도를 고려하여 4개의 버스트로 다중화하는 방법을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RLC 데이터 블럭 복호를 위한 수신부의 구조를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 송수신부의 신호 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수신부의 신호 흐름도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명을 설명하기에 앞서 먼저 일반적인 CBRM 과정에 대하여 설명한다.

일반적인 CBRM 과정은 이하에서 설명하는 바와 같이 4단계를 거쳐서 수행된다.

제1 단계: 비트 분리(Bit Separation)

채널인코더로부터 부호화된 서브 비트 스트림은 모부호율에 따라 각각 복수 개의 서브블럭으로 분리된다. 예를 들면, 도 1 및 도 2는 모부호율(mother code rate)이 1/3인 경우에 대한 예로서, 채널인코더의 출력은 3개의 서브블럭으로 분리된다. 구체적으로 도 1은 비체계적 길쌈부호(Nonsystematic Convolutional Codes)를 사용한 경우로서 인코더(100)의 출력 C는 3개의 잉여비트 서브블럭 P₀(101), P₁(102) 및 P₂(103)로 분리되고, 도 2는 터부보호를 사용한 경우로서, 인코더(200)의 출력 C는 한 개의 정보비트 서브블럭 S(201)와 2개의 잉여비트 서브블럭 P₁(202) 및 P₂(203)로 분리된다.

제2 단계: 서브블럭 인터리빙(Sub-block Interleaving)

복수의 서브블럭들은 각각 독립적으로 서브블럭 인터리빙이 적용된다. 인터리빙 방법으로 다양한 기술이 적용될 수 있다. 일 예로 기 공지기술인 BRO (Bit-Reversed Order) 인터리버가 사용될 수 있다.

제3 단계: 비트 그룹핑(Bit Grouping)

인터리빙된 서브블럭들은 회전형버퍼(CB)에 저장된다. 길쌈부호기의 경우, 도 1를 참조하면, 3개의 인터리빙된 잉여비트 서브블럭 P'₀(121), P'₁(122) 및 P'₂(123)는 비트 단위로 얽히도록(interlaced) 하여 순차적으로 배치한다. 즉, CB(130)에 저장되는 비트 순서는 CB =[ P'₀(0), P'₁(0), P'₂ (0), P'₀(1), P'₁(1), P'₂ (1), … ] = [ CB(0), CB(1), …, CB(3N-1)]이다. 터보부호기의 경우, 도 2를 참조하면, 길쌈부호기와 달리 인터리빙된 정보비트 서브블럭 S'(221)과 인터리빙된 2개의 서브블럭 P'₁(222) 및 P'₂(223)를 각각 구분하여 CB(230)에 저장한다. 즉, CB = [S'(0), S'(1), … , P'₀(0), P'₁(0), P'₀(1), P'₁(1), … ] 이다.

제4 단계; 전송비트 선택(또는 RV 결정)

제4 단계는 전송할 데이터를 CB로부터 선택하는 과정이다. 전송하는 비트 수를 Nc라 하면, 첫 번째 전송을 위해서 버퍼의 시작점부터 Nc개의 비트를 선택한다. IR 기법을 위한 재전송의 경우에는 첫 번째 전송에 사용된 마지막 비트의 다음 비트부터 Nc개의 비트를 선택하여 전송한다. 이러한 순서로 그 다음의 재전송을 위한 Nc개의 비트를 선택한다. 한 번에 재전송할 비트를 선택함에 있어서, 만일 CB의 마지막 인덱스에 도달했을 경우에는 CB의 처음으로 되돌아가서 전송할 비트를 계속 선택한다.

다음, CBRM을 GERAN 시스템에 적용하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 송신기 구조에 대하여 설명한다.

도 3은 CBRM을 GERAN 시스템에 적용하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 송신기 구조를 도시한 것이다.

도 3에서는 무선 블럭 당 n개의 RLC 데이터 블럭에 대하여 채널인코딩을 수행한 후 일련의 과정을 거쳐 m개의 버스트에 정보를 분산하여 전송하는 구조를 보였다. 실제로, GERAN 시스템에서는 무선 블럭 당 4개의 버스트(즉, m=4)가 사용된다. 도 3에서는 무선 블럭 당 n개의 RLC 데이터 블럭을 전송하는 경우에 대한 레이트매칭 장치의 구조를 보였지만, 이는 무선 블럭 당 한 개의 RLC 데이터 블럭(즉, n=1)을 전송하는 경우에도 적용될 수 있음은 쉽게 알 수 있다.

도 3을 참조하여 송신부의 구조를 상세하게 기술하면, n 개의 RLC 데이터 블럭은 CRC 추가부(Cyclic Redundancy Check Attachment)(301 내지 303)에서 각각 독립적으로 CRC 비트를 부가한 다음, 채널인코더(311 내지 313)를 통해서 부호화된다. 각 RLC 데이터 블럭에 대한 채널인코더(311 내지 313)의 출력은 C₁, C₂ , …, C_n으로 표시하였다. 부호화된 데이터 블럭 C_i(i=1,2,…, n)는 각각 해당 CBRM 장치(321 내지 323)로 보내진다. CBRM 장치(321 내지 323)는 앞서 설명한 바와 같이 일련의 레이트매칭 과정을 수행한 다음, 전송할 비트 스트림을 CB로부터 선택하기 위한 RV를 결정한다. 도 3에서는 상기 결정된 RV에 따라 CB로부터 선택된 비트 스트림을 CB_i(i=1,2,…, n)로 표시하였다. 데이터 블럭 CB_i(i=1,2,…, n)는 버스트 다중화기(Burst Multiplexer, 330)로 보내진다. 버스트 다중화기(330)에서는 데이터 블럭 CB = {CB₁, CB₂ , … , CB_n }를 m개의 버스트(B₀ 내지 B_m)로 다중화한다. 버스트 다중화 수행시 전송 비트에 대한 중요도 (priority)를 고려하는 경우에는, 전송비트를 높은 중요도(higher priority)를 갖는 비트들과 낮은 중요도(low priority)를 갖는 비트들로 분리하여 고차변조방식(예를 들면, 8PSK, 16/32/64/…QAM 등)에 대한 심볼매핑을 수행할 수 있도록 비트 재배치 (Bit Rearrangement, 340) 과정을 거친다. 그러나, 비트 중요도를 고려치 않고 버스트매핑을 수행할 경우에는 비트 재배치 단계를 생략할 수 있다. 다음, 버스트 맵퍼(350)로 전송된 데이터들은 각각 해당 버스트(Burst #1 내지 Burst#m)로 매핑된다. GSM/EDGE 시스템의 경우 버스트 포맷은 도 3에 도시한 바와 같이 버스트의 미드앰블 (midamble)로서 훈련 시퀀스코드(Training Sequence Code, 이하 TSC라고 한다)(371)가 자리하고, TSC를 중심으로 양쪽에 전송할 비트들이 헤더정보(Heather Information - Header, USF, Stealing Flag 등의 정보)와 함께 매핑된다. 각 버스트는 물리적 채널에 매핑되어 변조기(360)를 거쳐 전송된다. GERAN 시스템의 경우 각 버스트는 TDMA 프래임 내의 타임슬롯에 할당되어 전송한다. 도 3에서는 사용자가 8개의 타임슬롯(t=0,1,2, …,7)으로 구성된 TDMA 프레임 중에서 다섯 번째 타임슬롯(t=4)을 할당받은 경우를 도시하고 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 RV 결정방법에 대하여 설명한다.

CBRM을 적용함에 있어서, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 CB에서 8개의 RV가 정의되어 있다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이 GERAN 시스템에서 사용되는 MCS는 모부호율(Rc)이 1/3인 길쌈부호 또는 터보부호를 사용하며, IR 기법을 지원하기 위해서는 데이터 부호율에 따라 2개 또는 3개의 RV만이 필요하다.

구체적인 RV 결정방법을 설명하기에 앞서, 이하의 설명에서 사용되는 파라미터를 다음과 같이 정의한다.

- Ni: 무선 블럭 당 전송되는 모든 RLC 데이터 블럭에 포함된 정보비트 수

- Na: CRC 부가로 인하여 채널 인코딩 후에 생성된 비트 수와 채널 인코더의 테일비트 수를 합한 총 비트 수

- Nt: 채널 인코더로부터 출력되는 모든 비트 수, 즉 Nt = 3Ni + Na

- N: N = Nt/3

- Nc: 4개의 버스트를 통해서 전송되는 전체 비트 수

- r : 전송데이터의 부호율, r = Ni/Nc

n 개의 RLC 데이터 블럭이 전송되는 경우, Ni 및 Nc는 다음과 같이 정의된다.

- Ni = n*Ni1, 여기에서 n은 전송되는 RLC 데이터 블럭 수이고, Ni1은 한 개의 RLC 데이터 블럭에 포함된 정보비트 수

- Nc = n*Nc1, 여기에서 Nc1은 한 개의 CB로부터 선택된 전송할 비트 수

부호율이 r ≤ 2/3(Ni/Nc)인 경우에는 2개, 부호율이 r>2/3인 경우는 3개의 RV를 정의해야 한다. 따라서, CBRM을 GERAN 시스템에 적용함에 있어서 종래의 CB로부터 비트스트림을 선택하기 위한 RV를 결정할 때 CB의 첫번째 인덱스, 즉 CB(0)부터 순차적으로 전송할 데이터를 선택하게 되는데, 이때 전송 데이터의 부호율에 따라 재전송을 위한 RV에 의해 선택된 비트스트림이 이미 전송된 비트스트림과 거의 중복된 정보들로 구성된 경우가 발생하여 IR 기법의 성능 저하를 초래할 수 있다. 예를 들면, 부호율이 0.5 이하인 경우에는 두 번째 전송을 위한 RV2에 의해 선택된 비트스트림은 첫 번째 전송을 위한 RV1에 의해 선택된 비트 스트림과 대부분의 비트가 중복된다. 또한 부호율이 r=2/3인 경우에는 세 번째 전송을 위한 RV3에 의해 선택된 비트스트림은 RV1의 비트스트림과 중복되기 때문에 성능 저하가 우려된다. 따라서 본 발명에서는 데이터 부호율에 따라 다음과 같이 RV를 결정하는 방법을 제안한다. 도 4와 도 5는 데이터 부호율을 두 가지 경우로 분류하여 본 발명의 실시예에 따라 RV를 결정하는 방법을 나타낸 것이다.

도 4는 부호율이 r ≤2/3인 경우로, 이 경우에는 두 개의 RV, 즉 RV1 및 RV2가 필요하다. RV1의 비트스트림은 종래의 방식에 따라서 선택한다. 도 4에 도시한 바와 같이 RV1의 비트스트림은 수학식 1과 같다.

즉, RV1의 비트스트림(401)은 CB의 첫 번째 비트(CB(0))부터 시작하여 Nc개의 비트들로 구성된다. RV2의 비트스트림은 종래의 경우, Nc개의 비트를 선택함에 있어서 CB(Nc) 비트부터 시작하여 CB(3N-1) 비트까지 선택하고(402), 나머지 비트는 다시 CB(0)부터 시작하여 필요한 만큼의 비트 패턴을 선택한다(403). 즉 RV2의 비트스트림은 다음 수학식 2와 같다.

이와 같이 종래의 방식으로 RV2의 비트스트림에 포함될 비트들을 선택할 경우, 수학식 2에서 RV2-part2에 해당하는 비트스트림(403)은 RV1의 비트스트림(401)의 처음 부분과 정확히 중복된다. 즉 RV2의 비트스트림은 RV1의 비트스트림과 부분적으로 중복된다. 따라서 본 발명에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 RV2-part2의 비트스트림에 포함될 비트들을 선택함에 있어서, RV1의 비트스트림으로부터 가능한 한 균일하게 분포된(uniformly distributed) 비트들을 선택하는 제1 방법과, 정보비트를 중요도가 높은 비트로 취급하여 비트들을 선택하는 제2 방법을 제안한다.

제1 방법: RV2-part2의 비트스트림(411)은 RV1의 비트스트림 [CB(0), CB(1),…, CB(Nc-1)]에 대해 가능한 한 균일한 펑처링(Uniform Puncturing)을 수행하여 얻는다. 이 방법은 비체계적 길쌈부호와 같이 정보비트와 잉여비트의 중요도를 고려하지 않고 재전송하는 경우의 복호과정에서 좋은 성능을 기대할 수 있다.

제2 방법: RV2-part2의 비트스트림(421)은 CB내의 [CB(0), CB(1),…, CB(N-1)]에서 가능한 한 균일한 펑처링(Uniform Puncturing)을 수행하여 얻는다. [CB(0), CB(1),…, CB(N-1)]은 터보인코더로 채널부호화된 경우의 정보비트에 해당하므로, 잉여비트보다 정보비트를 가능한 한 많이 재전송할 수 있다. 따라서 터보복호 과정에서 좋은 성능을 기대할 수 있다.

다음, 도 5는 부호율이 r>2/3인 경우로, 이 경우에는 세 개의 RV, 즉 RV1, RV2 및 RV3가 필요하다. RV1의 비트스트림에 포함될 비트들과 RV2의 비트스트림에 포함될 비트들은 종래의 방식에 따라서 선택한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 RV1의 비트스트림(501) 및 RV2의 비트스트림(502)은 다음 수학식 3과 같다.

RV3의 비트스트림은 종래의 경우, Nc개의 비트를 선택함에 있어서 CB(2Nc) 비트부터 시작하여 CB(3N-1) 비트까지 선택하고(503), 다시 CB(0)부터 시작하여 필요한 만큼의 비트들을 선택한다(504). 즉 RV3의 비트스트림은 다음 수학식 4와 같다.

이와 같이 종래의 방식으로 RV3의 비트스트림에 포함될 비트들을 선택할 경우, 수학식 4에서 RV3-part2에 해당하는 비트스트림(504)은 RV1의 비트스트림(501)의 처음 부분과 정확히 중복된다. 즉, RV3의 비트스트림은 RV1의 비트스트림과 부분적으로 중복된다. 따라서, 본 발명에서는 도 5에 도시한 바와 같이 RV3-part2의 비트스트림에 포함될 비트들을 선택함에 있어서 RV1의 비트스트림과 RV2의 비트스트림으로부터 선택하는 제 1, 2, 3 방법과 정보비트를 중요도가 높은 비트로 취급하여 선택하는 제4 방법을 제안한다.

제1 방법: RV3-part2의 비트스트림(511)에 포함될 비트들을, RV1의 비트스트림(501)의 마지막 부분과 RV2의 비트스트림(502)의 처음 부분으로부터 50%씩 각각 선택하는 방법이다.

제2 방법: RV3-part2의 비트스트림(521)에 포함될 비트들을, RV1의 비트스트림(501)의 처음 부분과 RV2의 비트스트림(502)의 처음 부분으로부터 50%씩 각각 선택하는 방법이다.

제3 방법: RV3-part2의 비트스트림(531)에 포함될 비트들을, RV1의 비트스트림(501)과 RV2의 비트스트림(502) [CB(0), CB(1),…, CB(2Nc-1)]에 대해 가능한 한 균일한 펑처링(Uniform Puncturing)을 수행하여 얻는다. 이 방법은 비체계적 길쌈부호와 같이 정보비트와 잉여비트의 중요도를 고려하지 않고 재전송하는 경우에 복호과정에서 좋은 성능을 기대할 수 있다.

제4 방법: 이 방법은 r≤2/3인 경우의 제2 방법과 동일한 방법으로서, RV3-part2의 비트스트림(540)은 CB내의 [CB(0), CB(1),…, CB(N-1)]에서 가능한 한 균일한 펑처링(Uniform Puncturing)을 수행하여 얻는다. [CB(0), CB(1),…, CB(N-1)]은 터보인코더로 채널부호화된 경우의 정보비트에 해당하므로, 잉여비트보다 정보비트를 가능한 한 많이 재전송할 수 있다. 따라서 터보복호 과정에서 좋은 성능을 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 RV 결정 방법은 n개의 RLC 데이터 블럭 전송 시에도 각각의 RLC 데이터 블럭에 대하여 동일하게 적용된다. 예를 들면, 각각의 부호화된 RLC 블럭에 대한 CB_i(i=1, 2,…, n)로부터 선택된 데이터로 전체 전송할 RV를 구성한다. 즉, 다음 수학식 5와 같다.

여기에서 CB_i 는 i번째 RLC 데이터 블럭으로부터 선택된 RV의 비트 스트림으로 Nc/n 비트를 포함하고 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 버스트 다중화 방법에 대하여 설명한다.

앞서 기술한 방법으로 선택된 RV의 비트스트림은 버스트 다중화 장치(Burst Multiplexer)에서 m개의 버스트로 다중화된다. GERAN 시스템의 경우에는 4개의 버스트로 다중화된다. CBRM 기법을 사용하는 경우, CBRM 장치에는 서브블럭 인터리버가 포함되어 있기 때문에, 보통은 복잡도를 피하기 위해서 외부 채널인터리버를 사용하지 않을 수 있다. 따라서, 다중화 과정에서는 외부 채널 인터리버를 사용하지 않아도 각 RLC 데이터 블럭으로부터 전송되는 RV의 비트스트림이 각각의 버스트로 가능한 한 잘 분산될 수 있도록 비트 다중화(Bit Multiplexing)를 해야 한다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 비트 다중화하는 방법에 대하여 두 가지의 경우로 나누어 설명한다.

먼저, 심볼 내의 비트 중요도를 고려하지 않는 경우의 비트 다중화 방법에 대하여 설명한다.

이 경우는 전송할 RV의 비트스트림에 대하여 비트스트림에 포함된 각 비트의 중요도를 고려하지 않고 전송하는 경우로서, RLC 데이터 블럭으로 부호화된 비트들이 m개의 버스트로 잘 분산될 수 있도록 비트 다중화해야 한다. 부호화된 j번째 RLC 데이터 블럭으로부터 생성된 CB의 출력 시퀀스, 즉 수학식 5의 CB_j를 다음 수학식 6과 같이 표시할 수 있다.

여기에서 M은 비트 수로서 m의 배수이며, GERAN 시스템의 경우 m=4이다. 비트 c_j _,i는 j번째 CB_j의 i번째 비트, 즉 CB_j(i)를 나타낸다.

GERAN 시스템에서 L 번째 버스트(L=0,1,2,3)에 할당된 비트 스트림 B_L 을 다음 수학식 7과 같이 표시할 수 있다.

여기에서 n은 RLC 데이터 블럭의 수이다. 수학식 6과 7을 사용하여 m개의 버스트로 비트 다중화를 적용하는 규칙은 다음 수학식 8과 같다.

여기에서 b_L _,i는 L번째 버스트의 i번째 비트에 해당한다. 4개의 버스트(m=4, L=0,1,2,3)에 대하여 비트 다중화를 수행한 후에 각 버스트에 할당된 데이터비트는 다음 수학식 9와 같이 표시할 수 있다.

상술한 기법은 여러 개의 RLC 데이터 블럭이 전송되는 경우를 예로 들었지만, 한 개의 RLC을 전송한 경우, 즉, n=1인 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 당연하다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 수학식 8을 사용하여 비트 다중화를 수행한 것을 보여주는 도면이다.

다음, 심볼 내의 비트 중요도를 고려하는 경우의 비트 다중화 방법에 대하여 설명한다.

이 경우는 전송할 RV의 비트스트림에 대하여 비트스트림에 포함된 각 비트의 중요도를 고려하여 전송하는 경우로서, RLC 데이터 블럭으로 부호화된 비트들이 m개의 버스트로 잘 분산될 수 있도록 비트 다중화해야 한다. 부호화된 j번째 RLC 데이터 블럭으로부터 생성된 CB로의 출력 시퀀스, 즉 수학식 5에서 CB_j를 다음 수학식 10과 같이 표시할 수 있다.

여기에서 비트 c_j _,i(i=0,1,…,M1-1)는 중요도가 높은 비트(high priority bits)이고, d_j _,i(i=0,1,…,M2-1)은 중요도가 낮은 비트(high priority bits)를 의미한다. M1 및 M2는 각각 중요도가 높은 비트 수 및 중요도가 낮은 비트 수를 나타내며, M1과 M2는 m의 배수이다. 중요도를 고려하여 데이터 비트를 c_j _,i 및 d_j _,i로 분할하는 방법은 본 출원인에 의해 기 출원된 한국 특허출원 10-2007-0059163에 기재된 방법을 적용할 수 있다.

GERAN 시스템에서 L 번째 버스트(L=0,1,2,3)에 할당된 비트 스트림 B_L 을 다음 수학식 11과 같이 표시할 수 있다.

여기에서 n은 RLC 데이터 블럭의 수이다. 수학식 6과 7을 사용하여 m개의 버스트로 비트 다중화를 적용하는 규칙은 다음 수학식 12와 같다.

여기에서 b_L _,i는 L번째 버스트의 i번째 비트에 해당한다. 4개의 버스트(m=4, L=0,1,2,3)에 대하여 중요도가 높은 비트 및 중요도가 낮은 비트를 분리하여 비트 다중화를 수행한 후 각 버스트에 할당된 데이터 비트는 다음 수학식 13과 같이 표시할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 수학식 12를 사용하여 비트 다중화를 수행함에 있어서, 중요도가 높은 비트 및 중요도가 낮은 비트로 구분하여 수행한 것을 보여주는 도면이다.

버스트 다중화를 수행한 데이터 비트, 특히 비트 중요도를 고려하여 비트 다중화를 수행한 비트의 경우에는 8PSK, 16/32/64-QAM 등의 고차 변조방식에 적용할 수 있는 심볼매핑을 적용할 수 있다. 이러한 심볼매핑 기술은 본 출원인에 의해 기 출원된 출원번호 10-2007-0059165에 기재된 방법을 적용할 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 수신부의 구조에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RLC 데이터 블럭 복호를 위한 수신부의 구조를 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 수신부에서는 m개의 버스트 데이터(Received Burst#1 내지 #m)를 수신한 다음, 수신부가 알고 있는 훈련시퀀스 코드(TSC)로부터 채널상태를 추정하여, 이를 각각 등화기(Equalizer 또는 복조기 (demodulator), 800)에서의 데이터 등화에 사용한다. 등화기(800)를 거친 각 버스트 데이터로부터 버스트 역매퍼(Burst Demapper, 810)에서 헤더정보(Header Info.)와 TSC를 분리한 다음, 각 버스트의 데이터를 추출한다. 송신부에서 비트 재배치(Bit Rearrangement, 820)가 적용된 경우에는, 각 버스트의 수신 데이터에 대하여 비트 재비치에 대한 역동작을 수행한 다음, 버스트 역다중화기(Burst Demultiplexer, 830)를 통해서 m개의 버스트 데이터에 대해 역다중화한다. 역다중화된 데이터들(D₁ 내지 D_n)은 각각 회전형버퍼(CB)를 재구성한 다음(841 내지 843), 각각의 채널 복호기(851 내지 853)를 통해서 RLC 데이터 블럭(RLC data block#1 내지 #n)으로 복원한다.

상기에서 기술한 송신부 및 수신부에 대한 신호 흐름도를 도 9와 도 10에 도시하였다. 도 9와 도 10은 ACK/NACK(Acknowledgement/Negative Acknowledgement) 신호에 기초한 재전송(IR) 기법이 적용된 경우를 나타낸 것이다. 즉, 수신부에서 RLC 데이터 블럭 복호에 실패한 경우, NACK 신호를 전송함으로써 데이터 재전송을 요청하며, 송신부는 수신부의 요청에 의해서 CB에 저장된 새로운 RV의 비트스트림을 전송하게 된다. 수신부에서는 이전에 수신한 데이터에 대한 소프트 정보를 보관하고 있으며 새로 전송되는 RV의 비트스트림과 이전에 전송된 RV의 비트스트림에 대한 소프트 정보를 모두 복호에 사용하므로 복호 성능을 향상시킬 수 있다. 수신부에서 RLC 데이터 블럭을 성공적으로 복호하였을 경우, 수신부는 송신부가 새로운 RLC 데이터 블럭(들)을 전송할 수 있도록 ACK 신호를 송신부에 전송한다.

도 9를 참조하면, 송신부는 901 단계에서 새로운 RLC 데이터 블록이 발생하면 902 단계에서 RLC 데이터 블록에 CRC를 추가하고 903 단계에서 채널 인코딩을 수행한 후 904 단계에서 CBRM 과정을 거친다. 그리고 905 단계에서 상기 기술한 본 발명의 실시예에 따라 RV의 비트스트림을 선택하고, 906 단계에서 버스트 다중화를 수행한다. 907 단계에서는 심볼 매핑에 있어서 심볼 내의 비트 중요도를 고려할지 여부를 결정하며, 비트 중요도를 고려할 경우 908 단계에서 비트 재배치를 수행한다. 다음, 909 단계에서 각각의 비트를 다중화된 버스트에 매핑하여 전송한다.

910 단계에서 수신부는 송신부로부터 전송된 데이터를 처리하는 제반 절차를 수행하고, 911 단계에서는 채널 디코딩을 수행한다. 그리고 채널 디코딩 성공 여부에 따라 912 단계에서는 ACK/NACK 신호 중 어느 신호를 전송할지를 판단하여 판단결과에 따라 해당 신호를 전송한다. 수신기로부터 ACK 신호를 수신한 송신부는 901 단계로 복귀하여 새로운 데이터를 전송하는 동작을 수행하며, NACK 신호를 수신한 경우에는 905 단계로 복귀하여 데이터를 재전송하기 위한 동작을 수행한다.

도 10을 참조하면, 수신부는 1001 단계에서 버스트 데이터를 수신한 다음, 1002 단계에서 데이터 등화를 수행한다. 1003 단계에서는 버스트 역매핑을 통해 헤더정보와 TSC를 분리하여 각 버스트로부터 데이터를 추출한다. 송신부에서 비트 재배치가 적용되었을 경우에는 1004 단계에서 각 버스트의 수신 데이터에 대하여 비트 재배치에 대한 역동작을 수행한 다음, 1005 단계에서 버스트 데이터를 역다중화 한다. 1006 단계에서는 역다중화된 데이터들을 각각 회전형버퍼(CB)로 재구성한 다음, 1007 단계에서 채널 복호를 수행하여 RLC 데이터 블럭으로 복원한다. 1008 단계에서는 채널 복호 성공 여부에 따라 ACK/NACK 신호 중 어느 신호를 전송할 것인지를 판단하며, 판단에 따라 각각 1009 단계와 1010 단계로 진행하여 ACK 신호 또는 NACK 신호를 송신부로 전송한다. ACK/NACK 신호를 전송한 후에는 새로운 데이터를 수신하거나 재전송된 데이터를 수신한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

통신시스템에서 회전형버퍼 레이트매칭을 수행하는 방법에 있어서,
정보 비트스트림의 첫 번째 전송을 위하여, 채널 부호화된 후, 서브블럭 단위로 인터리빙되어 상기 회전형버퍼에 저장된 비트스트림 중 순차적으로 Nc개의 비트들로 구성된 제1 비트스트림을 선택하는 과정과,
상기 정보 비트스트림의 재전송을 위하여, 제1 파트와 제2 파트를 포함하는 Nc개의 비트들로 구성된 제2 비트스트림을 선택하는 과정을 포함하며,
상기 제2 비트스트림의 제1 파트는 상기 첫 번째 전송을 포함한 이전 전송에서 선택한 비트스트림의 마지막 비트의 다음 비트로부터 상기 회전형버퍼의 마지막 비트까지의 비트들로 구성되며,
상기 제2 비트스트림의 제2 파트는 상기 이전 전송에서 선택한 비트스트림들로부터 천공된 비트들로 구성되는 레이트매칭 방법.