KR20170074684A - 무선 통신 시스템에서 부호화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 천공 순서와 반복 순서를 개별적으로 최적화된 순서로 설계하여 적응적 전송 성능을 최대화 하기 위한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 부호어의 적응적 송신을 위한 송신 장치의 동작 방법은, 극 부호(polar code)를 이용하여 부호어(code words)를 생성하는 과정과, 비트 반복이 필요한 경우, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 부호어를 포함하는 패킷을 송신하는 과정을 포함하며, 상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정된다.

Description

무선 통신 시스템에서 부호화를 위한 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR ENCODING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시는 무선 통신 시스템에서 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
적응적 송신 시스템은 초기 송신과 이후의 재전송으로 구분될 수 있다. 재전송은 이전 송신에서 오류가 발생하여 수신단으로부터 NACK(Negative ACKnowledge) 메시지를 수신하였을 때 이루어질 수 있다. 초기 송신 시, 송신 장치는 채널 정보에 기반하여 결정된 부호율(coding rate)로 송신하게 된다. 송신 장치는 이후 재전송 시에는 패리티를 추가로 송신하여 복호 성공률을 높일 수 있다. 대표적인 적응적 송신 시스템으로 HARQ(Automatic Repeat-reQuest)라는 기술이 있다.
송신 장치는 극 부호화로 생성된 코드워드에 인터리빙(interleaving)을 적용한 후 순환 버퍼(circular buffer)를 통해 적응적 송신이 가능하다. 상기 인터리빙은 인터리버에서 이루어 질 수 있다. 인터리버는 천공되어야 할 비트들을 후 순위로 배치시켜서 순환 버퍼에서 순차적으로 비트 송신이 가능하게 한다. 하지만, 기존 시스템에서 인터리버는 천공만을 고려하여 부호어(codeword)가 인터리빙되도록 설계된다. 따라서 천공된 비트들의 송신이 끝나고 반복이 이루어 지는 경우, 반복에 최적화된 송신을 보장하지 못하는 문제점이 있다.
일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 데이터 부호화(encoding) 위한 장치 및 방법을 제공한다.
다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 극 부호(polar code)를 이용한 데이터 부호화를 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 부호어의 적응적 송신을 위한 송신 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 수신 장치로부터 오류 메시지를 수신한 경우, 부호어를 반복 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 부호어를 반복 송신하기 위해 반복 순서 결정하는 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 채널 양극화를 기초로 반복 순서를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 채널 품질 정보를 기초로 반복 턴을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 비트 역전(bit-reversal) 연산을 통한 반복 순서를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 채널 상태를 기초로 반복 순서를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법은, 극 부호(polar code)를 이용하여 부호어(codeword)를 생성하는 과정과, 비트 반복이 필요한 경우, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 부호어를 포함하는 패킷을 송신하는 과정을 포함하며, 상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정된다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 방법은, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신하는 과정과, 상기 반복 순서를 기초로 수신된 상기 패킷을 복호하는 과정을 포함하고, 상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정된다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 장치는, 신호를 송수신 하기 위한 통신부와, 극 부호(polar code)를 이용하여 부호어를 생성하고, 비트 반복이 필요한 경우 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 부호어를 포함하는 패킷의 송신을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정된다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 장치는, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신하기 위한 통신부와, 상기 반복 순서를 기초로 수신된 상기 패킷을 복호하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정된다.
극 부호를 반복 기반으로 설계할 때 사용되는 반복 송신 패턴과 천공으로 설계된 극 부호가, 천공된 비트 모두 재전송 후, 사용하게 되는 반복 송신 패턴을 결정하는 방법을 통해 종래 기술 대비 우수한 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 극 부호화를 위한 극 부호기를 나타낸다.
도 2는 본 개시에 따른 송신 장치를 나타낸다.
도 3은 본 개시에 따른 극 부호어의 적응적 송신을 위한 송신 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 개시에 따른 극 부호어의 수신을 위한 수신 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시에 따른 극 부호어의 적응적 송신을 위한 블록도를 나타낸다.
도 6a 및 6b는 본 개시에 따른 적응적 송신을 위한 반복 순서의 설계 규칙을 나타낸다.
도 7은 본 개시에 따른 채널 양극화에 기초한 반복 순서의 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 개시에 따른 반복 순서의 구체적 설계 방법을 나타낸다.
도 9는 본 개시에 따른 비트 역전 송신 순서로 반복 송신한 결과를 나타낸다.
도 10는 본 개시에 따른 채널 품질 정보를 기초로 반복 순서를 결정하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 11은 본 개시에 따른 요구 SNR(signal noise ratio)을 결정하기 위한 흐름도를 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 부호어(codeword)를 송신하기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어, 인코딩(encoding)에 따른 비트열의 변화 상태를 지칭하는 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
본 개시에서는 적응적 송신 시스템을 고려 한다. 송신 장치는 메시지 부호화를 위해 극 부호(polar codes)를 사용할 수 있다. 본 개시에서 고려되는 적응적 송신 시스템은 초기 송신과 이후의 재전송을 포함할 수 있다. 재전송은 이전 송신에서 오류가 발생함으로 인해 수신단으로부터 NACK(Negative ACKnowledge) 메시지를 수신 한 경우 이루어질 수 있다. 초기 송신 시, 송신 장치는 채널 정보에 기반하여 결정된 부호율(coding rate)로 송신 할 수 있다. 이후 재전송 시 송신 장치는 이후 재전송 때에는 패리티(parity)를 추가로 송신하여 복호 성공률을 높여가는 방식을 이용할 수 있다. 대표적인 적응적 송신 시스템으로 HARQ(hybrid automatic repeat-request)라는 기술이 있다. 본 개시의 실시 예는 HARQ를 기초로 극 부호의 송신 방법 및 장치를 설명 하지만, 이는 실시 예의 제한으로 이해되어서는 아니 된다. 따라서 개시의 실시 예는 본 발명의 기술 사상이 미칠 수 있는 모든 송신 시스템을 포함할 수 있다.
본 개시에서는 극 부호로 부호화된 부호어의 적응적 송신을 다루고, 특히 극 부호의 설계 특징을 고려한 효율적인 재전송 방법을 제안한다.
다양한 실시 예들의 동작 원리를 설명하기에 앞서, 극 부호화기의 일반적인 동작 원리에 대해 설명한다. 극 부호화기의 입력은 K+α개의 비트를 갖는 M α이고, 출력은 N개의 비트를 갖는 X로 정의할 수 있다. 극 부호화를 설명하기 위해 필요한 기호들을 정의하면 다음의 표 1과 같다.
Figure pat00001
부호 길이가 N인 모든 극 부호화는 생성행렬 GN(I)로 표현할 수 있다. K+a의 크기를 갖는 정보집합 I 에 대하여 극 부호화를 식으로 나타내면 다음 수학식 1과 같다. 이때 곱셈은 이진 연산으로 수행된다.
Figure pat00002
수하식 1에서 Ma는 K+a의 크기를 갖는 행 벡터이고, 부분 생성행렬 GN(I) 가(K+α)xN 의 크기를 가지므로 X는 1xN크기의 이진 벡터가 된다. X가 극 부호의 부호어이며, X가 신호로 변조되어 채널을 통과하게 된다.
극 부호화기의 동작 과정에 대한 예시를 들면 다음과 같다. N이 8이라고 가정하면, 8x8크기의 G8은 수학식 2에서 두 개의 행렬 중 왼쪽의 행렬과 같다. 참고로 수학식 2에서 오른쪽 행렬은 G8 Non 로써, 생성행렬 G8의 행들을 비트 역전(bit-reversal) 순서로 재배열하면 만들 수 있고, G8은 다시 G8 Non 의 행들을 비트 역전 순서로 재배열하면 만들 수 있다.
Figure pat00003
수학식 2에서 G8은 8x8 크기의 극 부호 생성 행렬이고, G8 Non 은 G8을 비트 역전을 통해 생성한 행렬이다.
비트 역전 순서로 행들을 재배열 한다는 것은 다음과 같다. 먼저 G8 Non 행렬의 첫 행부터 마지막 행까지의 인덱스로 0부터 7까지 차례대로 부여한다. N=8이므로 각 인덱스를 3비트로 이진 확장하면 (000), (001), (010), (011), (100), (101), (110), (111)가 된다. 행 인덱스 순서를 유지하면서 각 비트의 앞뒤 순서를 반전시키면 (000), (100), (010), (110), (001), (101), (011), (111)가 된다. 이 이진 확장 값들을 다시 정수로 변환하면 0, 4, 2, 6, 1, 5, 3, 7가 된다. 즉, G8행렬은 G8 Non 행렬 행들을 0, 4, 2, 6, 1, 5, 3, 7 행 인덱스 순으로 재배열하면 생성된다. 마찬가지로 G8행렬을 비트 역전 순서로 재배열하면 G8 Non 행렬이 생성된다.
본 발명의 일 실시 예로서, 위의 두 행렬 중 G8을 고려한다. G8 행렬에서 집합 I의 크기 및 원소에 따라 부분 생성행렬 G8(I)가 결정된다. 만약 K+a=4이고 극 부호의 정보집합 I={3, 5, 6, 7}이면, G8 행렬에서 부분 생성행렬 G8(I)를 생성하는데 사용되는 행은 I의 각 성분에 1을 더한 것에 해당하는 행들이다. 즉 4, 6, 7, 8번째 행들이 G8(I) 행렬을 구성하는 데 사용되며, 수학식 3과 같이 크기가 4x8인 행렬이 된다.
Figure pat00004
수학식 3에서 G8(I)의 행렬을 통해 K+a 개의 정보비트가 극 부호화되며, 이 과정은 다음 수학식 4와 같이 표현할 수 있다(정보 비트를 bi로 표현).
Figure pat00005
도 1은 앞서 설명된 극 부호화 과정을 위한 극 부호기를 도시한 도면이다.
도 1에서 오른쪽 블록 130은 G8을 이용한 극 부호화기를 나타내고 있다. 도 1에서 참조번호 110은 극 부호화기의 데이터 입력부를 확대해서 표현한 것이다. 극 부호화기의 좌측으로는 8개의 U=(u0, u1, ...,u7)이 입력되고 출력은 앞서 언급한 X가 된다. 단, U의 각 원소는 스위치로 동작하며, 고정값을 송신하는 모드 또는 정보 비트를 송신하는 모드로 동작하게 된다. 도 1은, 참조번호 110에서 표현된 것과 같이 고정 값이 0인 경우이다.
앞의 예시와 같이 I={3, 5, 6, 7}인 경우에는, 전자 장치는 U(I c) = (u0, u1, u2, u4) 를 통해 항상 고정 값 0을 입력하고 나머지 위치 U(I) = (u3, u5, u6, u7)를 통해 정보 비트를 송신하게 된다. 4개의 정보 비트는 u3, u5, u6, u7 비트와 일대일 맵핑 관계를 갖는다.
송신 장치는 극 부호를 이용한 부호와 과정에서 블록 코딩(block coding) 기법을 이용할 수 있다. 따라서, 송신 장치는 초기 송신을 위한 극 부호어 설계 시, 부호어를 천공(puncturing) 기반 또는 반복(repetition) 기반으로 설계하여 송신 할 수 있다. 본 개시는 반복 기반으로 설계될 때 사용되는 최적의 반복 송신 패턴과, 천공 기반으로 설계된 극 부호가 수신측의 재전송 요청에 따라 천공된 비트를 모두 재전송한 후, 사용하게 되는 반복 송신 패턴을 결정하는 방식을 제안한다.
도 2는 본 개시에 따른 송신 장치를 나타낸다. 이하 사용되는 '……부', '……기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 도 2를 참고하면, 송신 장치는 통신부 210, 저장부 220, 제어부 230을 포함한다.
통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 210는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 통신부 210는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부 210는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 210는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, 통신부 210는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 나아가, 통신부 210는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다.
또한, 통신부 210는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 통신 규격들은 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy, BLE), Wi-Fi(Wireless Fidelity), WiGig(WiFi Gigabyte), 셀룰러 망(예: LTE(Long Term Evolution) 등을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
통신부 210는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 210는 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
저장부 220는 송신 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 220는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 특히, 저장부 220는 본 발명의 실시 예에 따라 극 부호어를 송신 순서를 결정하기 위한 인터리빙 주소를 저장할 수 있다. 구체적으로 저장부 220은 극 부호어가 천공 기반으로 설계된 경우 천공 기반의 송신을 위한 인터리빙 주소, 천공된 비트가 모두 송신된 후 반복 비트를 송신하기 위한 인터리빙 주소를 저장할 수 있다. 또는 저장부 220은 극 부호어가 반복 기반으로 설계된 경우 반복 기반의 송신을 위한 인터리빙 주소를 저장할 수 있다. 그리고, 저장부 220는 제어부 230의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 230는 송신 장치의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 230는 통신부 210를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 230는 저장부 220에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 230는 적어도 하나의 프로세서(processor) 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 210의 일부 및 제어부 230는 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. 특히, 제어부 230는 후술되는 다양한 실시 예들에 따라 송신 장치가 인터리빙 주소를 생성을 수행하도록 제어한다. 또는 제어부 230은 구조화된 알고리즘 기반의 반복 순서를 결정할 수 있다. 본 개시에 따라 반복 순서는 반복 송신 순서, 반복 패턴 또는 반복 송신 순서 등으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제어부 130는 송신 장치가 이하 도 5 내지 10에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 송신 장치는 적응적 송신 방법을 이용하여 부호어를 송신하는 모든 장치를 포함한다. 예를 들어, 송신 장치는 스마트 폰, 컴퓨터, 셀룰러 폰, 사용자 장치(user equipment), MS(mobile station) 또는 통신 기능을 수행할 수 있는 멀티미디어 장치를 포함할 수 잇다.
도 3은 본 개시에 따른 극 부호어의 적응적 송신을 위한 송신 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참고하면 송신 장치는 301 단계에서 극 부호어를 생성한다. 구체적으로, 송신 장치는 K+α개의 비트를 갖는 입력 M α를 극 부호기를 통해 N개의 비트를 갖는 극 부호어 X를 생성할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치는 도 1을 통해 제시된 극 부호기를 통해 극 부호어 X를 생성할 수 있다. 송신 장치는 K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우, 천공 기반으로 부호어를 결정할 수 있다. 또는 송신 장치는 K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 큰 경우, 반복 기반으로 부호어를 결정할 수 있다.
송신 장치는 303 단계에서, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 송신한다. 구체적으로, 부호어가 반복 기반으로 설계되어 송신되는 경우 송신 장치는 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 송신할 수 있다. 또는 부호어가 천공 기반으로 설계되어 송신되는 경우, 송신 장치는 수신측의 오류 보고에 따른 재전송 과정에서 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 송신할 수 있다. 송신 장치는 상기 반복 순서를 결정함에 있어서 채널 양극화 원리, 채널 품질 정보, 비트 역전 연산 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다. 송신 장치는 상기 반복 순서를 메모리에 주소화하는 방식을 통해 저장할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치는 채널 양극화 원리에 기초해 결정되는 반복 순서를 메모리에 저장할 수 있다. 또는 송신 장치는 채널 품질 정보에 기초해 결정되는 반복 순서를 메모리에 저장할 수 있다. 또는 송신 장치는 비트 역전 연산을 기초로 결정된 반복 순서를 메모리에 저장할 수 있다. 송신 장치는 부호어의 반복 송신이 요구되는 경우 메모리에 저장된 반복 순서를 이용하여 반복 순서를 결정할 수 있다.
도 3에는 도시되지 아니하였으나, 송신 장치는 수신 장치로 극 부호어의 반복 순서에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 예를 들어, 반복 순서는 피드백 정보, 시스템 정보 또는 자원 할당 정보의 일부로서 송신 될 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 극 부호어의 수신을 위한 수신 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 수신 장치는 401 단계에서, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신한다. 구체적으로, 부호어가 반복 기반으로 설계되어 송신되는 경우 수신 장치는 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신할 수 있다. 또는 부호어가 천공 기반으로 설계되어 송신되는 경우, 수신 장치는, 오류 보고에 따른 재전송 과정에서 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신할 수 있다. 상기 반복 순서는 송신 장치에 의하여 채널 양극화 원리, 채널 품질 정보, 비트 역전 연산 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다. 송신 장치는 수신 장치로부터 상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신할 수 있다.
수신 장치는 403 단계에서 반복 순서를 기초로 수신된 패킷을 복호한다. 구체적으로 수신 장치는 송신 장치로부터 발송된 반복 순서에 관한 정보를 기초로 수신된 패킷을 복호할 수 있다. 즉, 일 실시 예에 따라, 수신 장치는 송신 장치로부터 상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신한 후, 패킷을 복호할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 반복 순서는 미리 정의될 수 있다. 이 경우, 반복 순서는 송신 장치로부터 수신되지 아니할 수 있다. 도 4에 도시되지 아니하였으나, 수신 장치는 상시 수신된 패킷에 대한 복호가 실패한 경우, 송신 장치로 부호어의 재전송을 요청할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시에 따른 극 부호어의 적응적 송신을 위한 블록도를 나타낸다. 도 5는 일 실시 예에 따라 반복 기반 또는 천공 기반으로 설계된 극 부호어가 인터리빙 주소 저장부에 저장된 천공 순서(puncturing order, PO), 반복 순서(repetition order, RO)에 기초해서 적응적 송신되기 위한 방법을 나타낸다. 도 5에는 도시되지는 않았지만, 상기 인터리빙 주소 저장부는 도면을 통해 표시되지는 않았지만, 메모리의 일 부분에 포함될 수 있다.
송신 장치는 반복 순서을 결정함에 있어서 채널 양극화 원리, 채널 품질 정보, 비트 역전 연산 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다. 송신 장치는 결정된 반복 순서를 인터리빙 주소 저장부에 저장될 수 있다.
구체적으로 도 5a 및 도 5b는 송신 시스템에서 N이 N1 보다 큰 경우 적응적 송신을 위한 블록도를 나타낸다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우 송신 방법을 나타낸다. 도 5a는 제1 송신 방법 (첫 번째 송신 방법)을 나타내고, 도 5b는 제2 송신, 제3 송신 등 제1 송신을 제외한 송신 방법을 나타낸다.
도 5a를 참고하면, 송신 장치는 극 부호기 510을 이용하여 메시지 Ma의 극 부호와 과정을 거쳐 부호어 X를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라 메시지 Ma는 K+a의 크기를 갖는 행 벡터이고, 부호어 X는 N의 길이를 가질 수 있다. 여기서 극 부호어 'X'의 길이 N은 2 n 일 수 있다(n은 양의 정수). 따라서 다양한 길이를 지원하는 극 부호가 설계되기 위해서는, 송신 장치는 천공 또는 반복 기법을 이용할 수 있다. 송신 장치는 부호어 X를 적응적 송신을 위해 버퍼 530에 일시적으로 저장할 수 있다. 즉 송신 장치는 부호어 X를 천공 순서 또는 반복 순서에 기반하여 송신하기 위해 버퍼 530에 일시적으로 저장할 수 있다.
앞서 설명된 것처럼 N이 N1 보다 큰 경우, 송신 장치는 천공 기반으로 설계된 극 부호어 X를 사용할 수 있다. 송신 장치는 비트 오류 발생을 랜덤하게 분산 시키기 위해 버퍼 530에 일시적으로 저장된 부호어 X를 재배열할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 송신 장치는 버퍼 530에 일시적으로 저장된 부호어 X를 인터리빙 주소 저장부 550에 저장된 인터리빙 주소를 기초로 송신할 수 있다. N이 N1 보다 큰 경우, 극 부호어 X는 천공 기반으로 송신 되기 위해 설계될 수 있고, 송신 장치는 본 발명의 실시 예에 따라 천공 순서를 위한 인터리빙 주소 551을 기초로 부호어 X를 송신할 수 있다. 다시 말해, 송신 장치는 인터리빙 주소 551에 의해 지시되는 주소 값들에 위치한 비트들을 송신할 수 있다. 따라서 초기 송신 시 천공된 극 부호어를 송신하는 경우와 천공된 비트를 재전송 요청에 따라 모두 송신하는 경우, 송신 장치는 천공 순서를 위한 인터리빙 주소 551를 기초로 부호어 X를 송신할 수 있다. 즉 송신 장치는 제1 송신에서 송신되는 N1 비트 및 재전송 요청에 따라 제2 송신에서 송신되는 N-N1개 비트들에 대하여 천공 순서를 위한 인터리빙 주소 551을 기초로 송신할 수 있다. 여기서 제2 송신에서 송신되는 상기 N-N1개 비트들은 상기 제1 송신에서 천공된 비트들을 포함할 수 있다.
하지만, 천공 순서는 일반적으로 반복 송신을 위해 최적화된 반복 순서를 제공하지 못한다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에서는 송신 장치가 천공된 비트가 모두 송신된 후 이루어 지는 반복 송신을 위해 천공 순서를 그대로 사용하지 않고, 반복 순서를 결정하여 그에 따라 반복 송신을 수행할 수 있다. 구체적으로 송신 장치는 반복 순서 1을 기초로 반복 송신을 수행할 수 있다. 반복 순서 1은 천공 기반으로 설계된 극 부호어의 반복 순서를 제공할 수 있다. 송신 장치는 반복 순서 1을 결정함에 있어서 채널 양극화 원리, 채널 품질 정보, 비트 역전 연산 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다.
도 5b에서는, N이 N1보다 큰 경우, 송신 장치가 천공된 비트를 모두 송신된 후 반복 송신 시, 반복 순서 1을 위한 인터리빙 주소 553을 기초로 반복 송신하기 위한 방법을 나타낸다. 천공된 비트가 모두 송신된 후에 송신 장치는 버퍼에 저장된 부호어 X를 반복 송신을 위해 반복 순서 1을 위한 인터리빙 주소 553을 기초로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제1 송신에서 오류가 발생한 경우 즉, 수신 장치로부터 NACK 메시지를 수신한 경우, 송신 장치는 제2 송신 동작을 수행할 수 있다. 송신 장치는 제2 송신에서 제1 송신에서 천공된 비트를 천공 순서에 따라 우선적으로 포함하고, 송신 비트 N1을 만족하기 위한 나머지 비트를 반복 순서 1에 따라 반복 송신할 수 있다. 또는 제2 송신에서 오류가 발생한 경우, 송신 장치는 제3 송신을 위해 반복 순서 1을 기초로 반복 송신할 수 있다.
반대로 도 5c는 송신 시스템에서 N이 N1보다 작은 경우 적응적 송신을 위한 블록도를 나타낸다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 큰 경우 송신 방법을 나타낸다. 도 5c는 제1 송신 동작, 제2 송신 동작 등 모든 송신 동작을 포함한다.
도 5c를 참고하면, 송신 장치는 극 부호기 510를 사용하여 메시지 M a 의 극 부호와 과정을 통해 부호어 X를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라 메시지 M a는 K+a의 크기를 갖는 행 벡터이고, 부호어 X는 N의 길이를 가질 수 있다. 송신 장치는 적응적 송신을 위해 극 부호어 X를 버퍼 530에 일시적으로 저장할 수 있다. 즉 송신 장치는 천공 순서 또는 반복 순서에 기반한 최적의 송신 순서를 보장하기 위해 부호어 X를 버퍼 530에 일시적으로 저장할 수 있다.
앞서 설명된 것처럼 N이 N1 보다 작은 경우, 즉 송신 장치가 시스템에서 지원하는 부호율 보다 더 낮은 부호율로 초기 송신해야 하는 경우, 송신 장치는 극 부호어 X를 반복 기반으로 설계하여 송신할 수 있다. 송신 장치는 비트 오류 발생을 랜텀하게 분산 시키기 위해 버퍼 530에 일시적으로 저장된 부호어 X를 재 배열할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 장치는 버퍼에 일시적으로 저장된 부호어 X를 인터리빙 주소 저장부 550에 저장된 인터리빙 주소를 기초로 송신할 수 있다. N이 N1 보다 작은 경우, X는 반복 기반으로 설계된 것이다. 따라서 송신 장치는 본 발명의 실시 예에 따라 반복 순서 2를 위한 인터리빙 주소 555을 기초로 부호어 X를 송신할 수 있다. 반복 순서 2는 반복 기반의 극 부호 설계와 결합되어 최적의 반복 순서를 제공할 수 있다. 따라서 송신 장치는 R0#1을 기초로 제1 송신을 수행할 수 있다. 즉 송신 장치는 제1 송신에서 송신되는 N 비트 및 반복되는 N-N1 비트를 반복 순서 2에 따라 송신할 수 있다. 제1 송신에서 오류가 발생된 경우 제2 송신, 제3 송신 등 모든 재전송은 반복 송신을 위한 것이므로 송신 장치는 반복 순서 2를 기초로 재전송을 수행 할 수 있다. 송신 장치는 반복 순서 2를 결정함에 있어서 채널 양극화 원리, 채널 품질 정보, 비트 역전 연산 중 적어도 하나를 기초로 결정할 수 있다.
도 6a 내지 6b는 본 개시에 따른 적응적 송신을 위한 반복 순서의 설계 규칙을 나타낸다. 도 6는 일 실시 예에 따라 채널 양극화를 이용해 반복 순서 설계 방법을 제공한다. 송신 장치는 극 부호화를 위해 같은 용량의 채널끼리 합성 및 분리하는 기술인 채널 양극화를 사용할 수 있다. 채널 양극화 원리에 기초한 실시 예는, 합성 채널(W2, W4,……WN)의 용량이 균일해지도록 반복 순서를 결정하는 방법을 제공한다.
도 6a 내지 6b에서, 참조번호 610은 실시 예의 제한이 아닌 설명을 위한 목적으로 N=8(=23)에 대한 극 부호기 구조를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 N=2n으로서, n의 값은 임의의 정수인 극 부호기를 포함할 수 있다.
도 6a는 반복 비트수가 2 비트인 경우 반복 순서의 결정 방법을 나타낸다. 도 6a를 참고하면, 송신 장치는 극 부호기 610을 통해 극 부호어 X={x0, x1, x2, x3,……x7}를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 송신 장치가 반복 기반으로 극 부호어 X를 결정하여 송신하는 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우 송신 방법을 나타낸다. 예를 들어, N은 8이고 N1은 10인 경우, 송신 장치는 제1 송신에서 N-N1=2개 비트를 반복 송신할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 채널 양극화를 이용하여 반복 순서를 결정할 수 있다. 예를 들어 제1 W4 채널 601로 송신되기 위한 x0 1 비트가 제1 송신 동작에서 첫 번째로 반복 되는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 채널 양극화에 따라 채널 용량이 균일하게 유지되기 위해 제2 W4 채널 603으로 송신되기 위한 x5 1 비트를 제1 송신에서 두 번째로 반복할 수 있다. 결과적으로 송신 장치는 제1 송신 동작에서 x0 및 x5 2 비트를 반복할 수 있다. 여기서 중요한 점은 채널 양극화 원리에 따라 채널 용량이 균일하게 유지되는 것이다. 따라서 x0 및 x5의 반복 순서는, x5가 첫 번째가 되고 x0가 두 번째가 되는 것처럼 변경되어도 무관하다. 또한 x0 및 x5의 반복은 단순한 예시이고, 송신 장치는 제1 W4 채널 601 및 제2 W4 채널 603에서 채널 용량이 균일해 지는 임의의 조합을 통한 반복이 가능하다.
다른 실시 예에 따라, 송신 장치가 천공 기반으로 극 부호어 X를 설계한 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 큰 경우 송신 방법을 나타낸다. 이 경우, 송신 장치는 제1 송신 동작에서 N1 비트를 송신하고, N-N1 비트를 천공할 수 있다. 수신 장치의 재전송 요청에 따라 제2 송신 동작이 요구되는 경우, 송신 장치는 제1 송신 동작에서 천공된 N-N1 비트를 천공 순서에 따라 제2 송신 동작에서 우선적으로 포함할 수 있다. 또한 제2 송신 동작에서 최종적으로 N1 비트가 송신되기 위해, 앞서 설명된 것과 같은 방법으로, 송신 장치는 N1-(N-N1)=2*N1-N 비트를 채널 양극화를 이용하여 반복할 수 있다. 다만, 제2 송신 동작에서는 채널 상태에 따라 부호률이 변경될 수 있고, 그 결과 N1비트와 다른 임의의 비트가 송신될 수 있다. 이 경우, 채널 양극화를 이용하여 반복되는 비트 수가 변경될 수 있다. 아래의 실시 예들은 설명을 위한 목적으로 모든 송신(즉, 초기 송신 및 모든 재전송)이 N1 비트로 이루어지는 경우를 가정한다. 하지만, 이는 N1 비트와 다른 크기로 데이터가 송신되는 실시 예를 배제하는 것은 아니다.
도 6b는 반복 비트수가 4비트인 경우 반복 순서의 설계 방법을 나타낸다.
도 6b를 참고하면, 송신 장치는 극 부호기 610을 사용하여 극 부호어 X={x0, x1, x2, x3,……x7}를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 송신 장치가 반복 기반으로 극 부호어 X를 설계한 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우 송신 방법을 나타낸다. 예를 들어, N은 8이고 N1은 12인 경우, 송신 장치는 제1 송신 동작에서 N-N1=4 비트를 반복 송신할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 반복 순서의 설계를 위해 채널 양극화를 이용할 수 있다. 예를 들어 제1 W4 채널 601으로 송신되기 위한 x0 1 비트가 제1 송신에서 첫 번째로 반복 되는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 채널 양극화에 따라 채널 용량을 균일하게 유지하기 위해 제2 W4 채널 603으로 송신되기 위한 x5 1 비트를 제1 송신에서 두 번째로 반복할 수 있다. 또한 제1 W4 채널 601로 송신되기 위한 x2 1 비트가 제1 송신에서 세 번째로 반복 되는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 채널 용량을 균일하게 유지하기 위해 제2 W4 채널 603으로 송신되기 위한 x6 1 비트를 제1 송신에서 네 번째로 반복할 수 있다. 참조번호 630은 제1 W4 채널 601의 구체화된 모습을 나타낸다. 제1 W4 채널 601은 제1 W2 채널 605 및 제2 W2 채널 607로 구성 될 수 있다. 제2 W4 채널 603도 도면에 도시되지는 않았지만, W4 채널 601과 마찬가지로 2개의 W2 채널로 구성된다. 제1 W2 채널 605 및 제2 W2 채널 607 사이에서도 채널 양극화 원리가 적용될 수 있다. 따라서 W2 채널들 사이의 용량이 균일해 지는 방법으로 송신 장치는 반복 순서를 결정할 수 있다. 결과적으로 송신 장치는 제1 송신 동작에서 x0, x2, x5 및 x6 4 비트를 반복할 수 있다. 여기서 중요한 점은 채널 양극화 원리에 따라 채널 용량이 균일하게 유지되는 것이다. 따라서 x0, x2, x5 및 x6의 반복 순서는 변경되어도 무관하다. 또한 x0, x2, x5 및 x6의 반복은 단순한 예시이고, 송신 장치는 제1 W4 채널 601 및 제2 W4 채널 603 사이의 채널 용량이 균일해지는 임의의 조합을 통한 반복이 가능하다. 또한 송신 장치는 제1 W2 채널 605 및 제2 W2 채널 607의 채널 용량이 균일해 지는 임의의 조합을 통한 반복이 가능하다.
다른 실시 예에 따라, 송신 장치는 천공 기반으로 극 부호어 X를 설계한 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 큰 경우 송신 방법을 나타낸다. 이 경우, 송신 장치는 제1 송신 동작에서 N1 비트를 송신하고, N-N1 비트를 천공할 수 있다. 재전송 요청에 따라 제2 송신 동작이 이루어 지는 경우, 송신 장치는 제1 송신 동작에서 천공된 N-N1 비트를 천공 순서를 기초로 제2 송신 동작에서 우선적으로 송신할 수 있다. 또한 제2 송신 동작에서 최종적으로 N1 비트가 송신되기 위해, 앞서 설명된 것과 같은 방법으로, 송신 장치는 채널 양극화를 이용하여 N1-(N-N1)=2* N1-N 비트를 반복 할 수 있다.
도 6을 통해 제시된 방법을 통해 임의의 K비트의 반복 순서를 결정할 수 있다. 즉 채널 양극화를 적용하여 2 비트 및 4 비트의 반복 순서뿐만 아니라 임의의 K 비트의 반복 순서를 결정할 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 채널 양극화에 기초한 반복 순서의 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 송신 장치는 701 단계에서 N개 비트들의 반복 송신을 결정할 수 있다. 여기서 N은, 실시 예의 제한이 아닌 설명을 위한 목적으로 제시된 0보다 큰 임의의 정수일 수 있다. 송신 장치는 극 부호어 X가 반복 기반 또는 천공 기반으로 설계되어 송신되는 경우, 상황에 따라서 N개 비트들의 반복 송신이 요구되는 상황을 가정할 수 있다. 예를 들어, 부호어 X가 천공 기반으로 설계되어 송신되는 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우 송신 방법을 나타낸다. 송신 장치는 수신 장치로부터 오류 메시지를 수신한 경우, 이전 송신 동작에서 천공된 비트를 우선 송신하고 나머지 N개 비트들에 대하여 반복 송신할 수 있다. 다른 예로, 부호어 X가 반복 기반으로 설계되어 송신 되는 경우를 가정할 수 있다. 즉, K+a 비트를 N1 비트로 부호화하여 송신하는 상황에서, N1이 N보다 작은 경우 송신 방법을 나타낸다. 이 경우 송신 장치는 N개 비트들에 대하여 반복 송신을 결정할 수 있다.
송신 장치는 703 단계에서 채널 양극화 원리를 기초로 하여 N개 비트들의 반복 순서를 결정할 수 있다. 구체적으로 송신 장치는 반복 송신이 요구되는 N개 비트들의 반복 순서를 결정하기 위해 채널 양극화 원리를 통한 구조화된 알고리즘을 이용할 수 있다. 송신 장치는 극 부호화를 위해 같은 용량의 채널끼리 합성 및 분리하는 기술인 채널 양극화를 사용할 수 있다. 송신 장치는 채널 양극화 원리에 기초하여, 합성 채널(W2, W4,……WN)의 용량이 균일해지도록 반복 순서를 결정할 수 있다. 구체적인 실시 예를 통한 설명은 도 6a 내지 6b를 통해 제시되어 있다.
도 6a 및 도 6b와 같이 양극화 원리에 따라 반복 패턴을 설계하는 구체적인 과정은 다양하게 정의될 수 있다. 일 예로, 반복 패턴은 이하 도 8과 같이 비트 역전에 의해 설계될 수 있다.
도 8은 본 개시에 따른 반복 순서의 구체적 설계 방법을 나타낸다. 도 8은 송신 장치가 구조화된 알고리즘을 통해 반복 순서를 결정하는 방법을 제공한다.
도 8의 왼쪽 표를 참고하면 참조 번호 810에서 xi는 N=8(=23)의 극 부호기를 통해 생성된 극 부호어를 나타내는 것이다. 하지만 본 발명의 기술 사상은 N=8(=23)의 극 부호기에 한정되지 않고, N=2n인 임의의 극 부호기를 포함할 수 있다. N=8(=23)의 극 부호기를 통해 생성된 극 부호어 xi의 부호어 인덱스 i는 0부터 7까지 존재한다. 즉, 송신 장치는 극 부호와 과정을 통해 부호어 X={x0, x1, x2, x3,……x7}를 생성할 수 있다. 부호어 인덱스 i를 이진 확장하여 3비트로 표현하면 참조번호 830과 같이 표현될 수 있다. 즉, i가 0인 경우 {000}, i가 1인 경우 {001}, ……, i가 7인 경우 {111}로 표현될 수 있다.
도 8의 오른쪽 표를 참고하면, 3 비트로 이진 확장된 부호어 인덱스 i에 대하여, 송신 장치에 의하여 비트 역전 연산 수행된 결과를 나타낸다. 구체적으로 참조번호 850은 참조번호 830의 비트 역전 연산 결과를 나타내고, 참조번호 870은 비트 역전 연산 결과에 대응되는 반복을 위한 부호어를 나타낸다. 예를 들어 참조번호 810에서 부호어 x3의 부호어 인덱스 3을 3비트로 이진 확장하면 {011}이 된다. {011}에 대하여 비트 역전 연산을 수행하면 참조번호 850의 {110}이 된다. {110}을 다시 십진수로 표현하면 6이 되는바, 부호어 x6의 반복 순서를 나타낸다.
참조번호 870의 순서에 따라, 송신 장치는 {x0, x4, x2, x6, x1, x5, x3, x7} 순서로 반복 순서를 결정할 수 있다. 참조 번호 870의 반복 순서는 비트 역전 송신 순서로 지칭될 수 있다. 비트 역전 송신 순서는 도 5에서 설명된 채널 양극화 원리를 만족한다. 즉, 반복 비트 수가 2비트인 경우, 송신 장치는 비트 역전 송신 순서에 따라 첫 번째로 x0를 반복하고, 두 번째로 x4를 반복한다. 이에 따라 W4 합성 채널 용량이 균일해질 수 있다. 또는 반복 비트 수가 4비트인 경우, 송신 장치는 비트 역전 송신 순서에 따라 첫 번째로 x0를 반복하고, 두 번째로 x4를 반복할 수 있다. 그리고 송신 장치는 세 번째로 x2를 반복하고 네 번째로 x6를 반복할 수 있다. 결과적으로 합성 채널 W4 사이의 채널 용량이 균일해 질 수 있다. 또한 합성채널 W2 사이의 용량이 균일 해 질 수 있다. 도 8을 통해 제시되는 반복 순서의 결정방법은 본 발명의 기술 사상에 따른 일 실시 예로 제시된 것이다. 따라서 다른 실시 예를 제한 하거나 배제하지 않는다.
도 9는 본 개시에 따른 비트 역전 송신 순서로 반복 송신한 결과를 나타낸다. 구체적으로 도 8은 종래의 반복 송신 기법과 도 8을 통해 제시된 비트 역전 송신 순서의 반복 송신 기법의 효과를 그래프를 통해 비교한 것이다.
도 9에서 참조번호 910은, {N=256, K+a=88, 반복 비트=32} 조건에서 종래 반복 송신 기법과 비트 역전 송신 순서의 반복 송신 기법의 효과를 비교한 것이다. 도 9에서 참조번호 930은 {N=256, K+a=196, 반복 비트=75} 조건에서 종래 반복 송신 기법과 비트 역전 송신 순서의 반복 송신 기법의 효과를 비교한 것이다. 도 9를 통해, 제안된 기법이 연속 제거 복호 환경에서 약 0.3dB 정도의 성능 이득을 나타내는 것을 알 수 있다.
앞서 제시된 채널 양극화 및 비트 역전 연산 등을 이용하여 반복 순서를 결정하는 방법과 달리, 도 10 및 도 11에서는 채널 품질 정보를 기초로 반복 순서를 결정하기 위한 방법이 제시된다.
도 10은 본 개시에 따른 채널 품질 정보를 기초로 반복 순서를 결정하기 위한 흐름도를 나타낸다. 여기서 채널 품질 정보는 신호대 잡음비 (signal noise ratio, SNR), CINR (carrier to interference ratio) 등을 포함한다.
도 10을 참고하면, 송신 장치는 1001 동작에서 N 비트 부호어 반복 송신을 결정할 수 있다. N 비트 부호어를 위한 반복 순서(repetition order, RO)는 {r1, r2, r3, ……, rN}으로 나타낼 수 있다. 여기서 N은, 실시예의 제한이 아닌 설명을 위한 목적으로 제시된 0보다 큰 임의의 정수이다. 송신 장치는 극 부호와 과정을 통해 N 비트의 부호어 X를 생성할 수 있다. 부호어 X가 반복 기반 또는 천공 기반으로 설계되어 송신되는 경우, N 비트의 반복 송신이 요구되는 상황을 가정할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치가 부호어 X를 천공 기반으로 설계하여 송신하는 경우를 가정할 수 있다. 송신 장치는 수신 장치로부터 오류 메시지를 수신한 경우, 이전 송신 동작에서 천공된 비트를 우선 포함하고 N 비트 부호어의 반복 송신을 결정할 수 있다. 다른 예로, 부호어 X가 반복 기반으로 설계되어 송신 되는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 송신 장치는 N 비트 부호어의 반복 송신을 결정할 수 있다.
송신 장치는 1003 단계에서 i=1로 결정할 수 있다. i는 1 이상의 임의의 정수로써, 순차적으로 1씩 증가할 수 있다. i=1은 제1 반복 송신될 1 비트의 부호어를 나타낸다.
송신 장치는 1005 단계에서 ri를 결정하기 위해 (N-i+1) 개의 반복 송신 패턴 후보군에 대한 채널 품질을 결정할 수 있다. 예를 들어 송신 장치는 (N-i+1) 개의 반복 송신 패턴 후보군에 대한 요구 SNR을 결정할 수 있다. 예를 들어, i=1 인 경우, r1을 결정하기 (N-1+1)=N 개의 반복 송신 패턴 후보군에 대해 요구 SNR을 결정할 수 있다. 즉 첫 번째 반복되기 위한 부호어 인덱스 r1을 결정하기 위해 N개의 모든 반복 송신 패턴 후보군에 대한 요구 SNR을 결정할 수 있다. 여기서 요구 SNR은 근사화된 블록 오류율(block error rate, BLER)과 목표 오류율의 차이의 절대값을 이용하여 결정될 수 있다. 요구 SNR의 결정 방법에 대해서는 도 11의 흐름도를 통해 상세히 설명된다.
송신 장치는 1007 동작에서 채널 품질이 가장 좋은 패턴에 해당하는 비트 인덱스를 ri로 결정할 수 있다. 예를 들어 송신 장치는 요구 SNR이 가장 낮은 패턴에 해당하는 비트 인덱스를 ri로 결정할 수 있다. 예를 들어 i=1인 경우, 즉 비트 인덱스 r1을 결정하기 위해 N 개의 반복 송신 패턴 후보군 중에서 요구 SNR이 가장 낮은 패턴에 해당하는 비트 인덱스를 r1으로 결정할 수 있다.
송신 장치는 1009 단계에서 i=N을 만족하는지 여부를 결정할 수 있다. i=N을 만족하는 경우, 반복 순서가 모두 결정된 것이므로 송신 장치는 동작을 종류 할 수 있다. 반대로 i=N을 만족하지 않은 경우, 즉 i가 N 보다 작은 경우, 송신 장치는 1011 단계로 이동한다.
1011 단계에서, 송신 장치는 i=i+1 연산을 수행할 수 있다. 송신 장치는 1011 단계에서 r1, r2, ……, rn을 순차적으로 결정하기 위해 i에 1을 더하는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어 송신 장치는 r1이 결정된 경우, r2를 결정하기 위해 i에 1을 더하는 연산을 수행할 수 있다.
이 후 송신 장치는 다시 1005 단계로 이동하여 1005 내지 1011 단계를 순환적 반복할 수 있다. 송시 장치는 1005 내지 1011 단계의 순환적 반복 통해 최종적으로 반복 순서=(r1, r2, r3, ……, rN)를 결정할 수 있다.
도 11은 본 개시에 따른 요구 SNR을 결정하기 위한 흐름도를 나타낸다. 송신 장치는 도 11의 흐름도를 통해, 도 11에서 반복 순서 결정을 위해 사용되는 요구 SNR을 결정할 수 있다.
구체적으로, 송신 장치는 1101 단계에서 목표 블록 오류율 및 임의의 SNR 값을 결정할 수 있다. 목표 블록 오류율은 적응적 송신 시스템에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, HARQ 시스템에서, 송신 장치는 목표 블록 오류율을 1%로 결정할 수 있다. 송신 장치는 요구 SNR을 결정하기 위해 임의의 SNR값을 설정하여 이용할 수 있다.
송신 장치는 1103 단계에서, N 개의 비트 채널 오류율을 결정할 수 있다. 여기서 N은 임의의 양의 정수로써, 극 부호기에 따라 변경될 수 있는 값이다. 예를 들어 N=8 인 경우를 가정할 수 있다. 송신 장치는 주어진 반복 송신 패턴을 적용하고, 1101 단계에서 설정된 임의의 SNR 값을 이용하여 N개의 비트 채널 오류율을 결정할 수 있다. 각 비트 채널 오류율은 u1부터 ui -1까지 정확하게 알고 있을 때 ui (1≤i≤N이고, u0는 공(empty) 비트)비트에 대한 오류율이며, 밀도 진화(density evolution) 기술 등을 이용하여 계산할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치는 다섯 번째 반복 송신되기 위한 비트 인덱스 r5의 요구 SNR을 결정하기 위해, 이미 결정된 4개의 반복 송신 패턴 r1, r2, r3 및 r4를 이용할 수 있다. 송신 장치는 주어진 반복 송신 패턴 r1, r2, r3 및 r4를 적용하여 N개의 비트 채널의 오류율을 결정할 수 있다. 송신 장치는, 예를 들어, 밀도 진화 기술을 적용하여 N개 비트 채널의 오류율을 결정할 수 있다.
송신 장치는 1105 단계에서, 근사화된 블록 오류율을 결정할 수 있다. 구체적으로, 송신 장치는 주어진 정보 집합에 대응되는 u비트들에 대한 비트 채널 오류율을 합하여 근사화된 블록 오류율을 결정할 수 있다. 예를 들어, 정보 집합={0, 0, 0, 0, 0, u1, u2, u3}로 정의된 경우, u1, u2 및 u3에 대응되는 비트 채널 오류율들만을 합하여 근사화된 블록 오류율을 결정할 수 있다.
송신 장치는 1107 단계에서, 상기 근사화된 블록 오류율과 목표 블록 오류율의 차의 절대 값이 임계값 α보다 작은지 여부를 결정할 수 있다. 여기서 α는 충분히 작은 임의의 값으로 근사화된 블록 오류율 값과 목표 블록 오류율 값이 정확히 일치할 수 없기 때문에 제시된 값에 해당한다. α값은 적응적 송신 시스템에 따라 변경될 수 있고, 또는 사용자가 임의의 설정할 수 있는 매우 작은 값이다.
근사화된 블록 오류율과 목표 블록 오류율의 차의 절대 값이 임계값 α보다 작은 경우, 송신 장치는 1109 단계로 이동한다. 송신 장치는 1109 단계에서, 상기 1101 단계에서 결정한 임의의 SNR값을, 임의의 비트 인덱스를 적용한 반복 송신 패턴에 대한 요구 SNR로 결정할 수 있다.
근사화된 블록 오류율과 목표 블록 오류율의 차의 절대 값이 임계값 α보다 작은 경우, 송신 장치는 1111 단계로 이동할 수 있다. 송신 장치는 1111 단계에서, 임의의 SNR 값을 조정할 수 있다. 구체적으로 송신 장치는 1101 단계에서 결정한 임의의 SNR 값을 더 크거나 작게 할 수 있다. 예를 들어, 근사화된 블록 오류율값이 목표 블록 오류율 값보다 큰 경우, 송신 장치는 임의의 SNR 값을 더 작게 조정할 수 있다. 다른 예로, 근사화된 블록 오류율 값이 목표 블록 오류율값 보다 작은 경우, 송신 장치는 임의의 SNR값을 더 크게 조정할 수 있다.
이 후 송신 장치는 1103 단계로 이동하여 1103 단계 내지 1107 단계를 순환적으로 반복하여 최종 요구 SNR 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라고 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법에 있어서,
    극 부호(polar code)를 이용하여 부호어(codeword)를 생성하는 과정과,
    비트 반복이 필요한 경우, 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 부호어를 포함하는 패킷을 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정되는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반복 순서를 상기 송신 장치의 메모리에 저장하는 과정을 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반복 순서는 상기 부호어가 천공 패턴을 기초로 설계되어 송신되는 경우, 상기 천공 패턴과 상이한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신 장치로 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반복 순서는 비트 역전(bit-reversal) 연산을 기초로 결정되는 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 방법에 있어서,
    반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신하는 과정과,
    상기 반복 순서를 기초로 수신된 상기 패킷을 복호하는 과정을 포함하고,
    상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정되는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반복 순서는 극 부호어가 천공 패턴을 기초로 설계되는 경우, 상기 천공 패턴과 상이한 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    송시 장치로부터 상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반복 순서는 비트 역전(bit-reversal) 연산을 기초로 결정되는 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 송신 장치에 있어서,
    신호를 송수신 하기 위한 통신부와,
    극 부호(polar code)를 이용하여 부호어(codeword)를 생성하고, 비트 반복이 필요한 경우 반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 부호어를 포함하는 패킷의 송신을 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정되는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 송신 장치는 메모리를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 메모리에 상기 반복 순서의 저장을 제어하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 반복 순서는 상기 부호어가 천공 패턴을 기초로 설계되어 송신되는 경우, 상기 천공 패턴과 상이한 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지의 송신을 제어하는 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 반복 순서는 비트 역전(bit-reversal) 연산을 기초로 결정되는 장치.
  15. 무선 통신 시스템에서 수신 장치에 있어서,
    반복 순서에 의해 지시되는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 수신하기 위한 통신부와,
    상기 반복 순서를 기초로 수신된 상기 패킷을 복호하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 반복 순서는 채널 양극화 및 채널 품질 정보 중 적어도 하나를 기초로 결정되는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반복 순서는 극 부호어가 천공 패턴을 기초로 설계되는 경우, 상기 천공 패턴과 상이한 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 반복 순서에 관한 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 반복 순서는 비트 역전(bit-reversal) 연산을 기초로 결정되는 장치.
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