KR20190080701A

KR20190080701A - 무선 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190080701A
Application number: KR1020180051599A
Authority: KR
Inventors: 김남일; 김진업; 이승규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-07-08

Abstract

무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 송신 장치의 동작방법은, 수신 장치로부터 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 수신하는 단계, 상기 수신 장치로의 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계 및 상기 정상 수신 확인정보 및 상기 채널 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 데이터에 관한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치 {METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터의 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전송 오류가 발생한 데이터에 대한 재전송 데이터의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 데이터 전송 시 무선 채널 구간의 상태에 따라 수신 장치의 수신 신호 품질의 변화 등으로 인해 데이터 전송 오류가 발생 할 수 있다. 이러한 오류를 방지하고 극복하기 위한 여러 기법들이 적용되고 있다. 일례로 무선 채널 구간의 상태를 파악한 후 그에 적절한 송신 전력으로 데이터를 전송하거나, 데이터 전송 속도를 조절하여 보내는 링크적응(link adaptation) 기법 등이 있다. 하지만 이동하는 사용자 단말(이하 '단말'로 칭함)을 지원하는 무선 통신 시스템의 경우, 기지국과 단말간 무선 채널 구간의 급격한 변동 등으로 인해 기지국과 단말간에 송수신되는 데이터에 잡음과 타 단말 및 타 기지국으로부터의 간섭신호가 부가될 수 있다. 그러한 경우 데이터를 수신한 측에서 정상적으로 데이터가 복구되지 않을 수 있다.

이러한 문제를 극복하기 위해 전송 데이터의 정보 비트에 패리티(parity) 비트를 추가하는 순방향 오류정정(FEC; forward error correction) 기법과 자동 재전송 요구 방식(ARQ; automatic repeat request)을 결합한 HARQ(Hybrid ARQ) 기법 방식을 사용하기도 한다. 그러나 제4 세대 이동통신 시스템인 3GPP LTE 및 LTE-A에서의 HARQ 기법에서 사용되는 중복 버전(redundancy version; 이하'RV'라 칭함)을 변경하여 재전송 데이터를 전송하는 방식은 무선 채널 구간의 상태가 안 좋은 경우 데이터 재전송 여부를 결정하기 위한 ACK(acknowledgement)/ NACK(negative acknowledgement) 신호의 빈번한 송수신으로 인해 막대한 데이터 전송 지연을 초래한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 무선 통신 시스템에서 데이터 전송 지연을 최소화할 수 있는 재전송 데이터를 송신하기 위한 송신 장치의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 데이터 전송 지연을 최소화할 수 있는 재전송 데이터를 수신하기 위한 수신 장치의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 데이터 전송 지연을 최소화할 수 있는 재전송 데이터를 송신하기 위한 송신 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법은, 수신 장치로부터 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 수신하는 단계, 상기 수신 장치로의 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계 및 상기 정상 수신 확인정보 및 상기 채널 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 데이터에 관한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 두 개 이상의 RV들은 변조 후 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 상기 수신 장치로 송신된다.

여기서, 상기 정상 수신 확인정보는 상기 전송 데이터의 오류 정도를 나타내는 정보 및 상기 전송 데이터의 정상 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들 각각은 상기 전송 데이터와 같거나 다른 부호화율이 적용되는 버전들일 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들일 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들 중 적어도 하나는 경쟁영역 자원을 통해 상기 수신 장치로 송신될 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들이 상기 하나의 전송 시간 구간 내에 출력되도록 레이트 매칭(rate matching)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들의 정보 및 출력 순서를 지시하는 제어정보 중 적어도 하나를 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른, 무선 통신 시스템에서의 수신 장치의 동작방법은 송신 장치로부터 수신한 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 송신 장치로 송신하는 단계, 상기 정상 수신 확인정보가 비정상 수신 정보일 시, 상기 송신 장치로부터 상기 전송 데이터에 대한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 수신하는 단계 및 상기 RV들을 디레이트 매칭(derate matching) 후 복호화(decoding)를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 두 개 이상의 RV들은 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 수신한다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들 중 적어도 하나는 경쟁영역 자원을 통해 상기 송신 장치로부터 송신될 수 있다.

여기서, 상기 디레이트 매칭은 상기 하나의 전송 시간 구간 내에 수신된 두 개 이상의 RV들을 분리할 수 있다.

여기서, 상기 분리된 두 개 이상의 RV들을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들의 정보 및 출력 순서를 지시하는 제어정보 중 적어도 하나를 상기 송신 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 무선 통신 시스템에서의 송신 장치는, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 송수신기를 이용하여 수신 장치로부터 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 수신하는 단계, 상기 송수신기를 이용하여 상기 수신 장치로의 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계 및

상기 정상 수신 확인정보 및 상기 채널 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 데이터에 관한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 상기 송수신기를 이용하여 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 수행하도록 구성된다.

여기서, 상기 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들 일 수 있다.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 두 개 이상의 RV들이 상기 하나의 전송 시간 구간 내에 출력될 수 있는 레이트 매칭(rate matching)을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 채널 상황이 열악하고 데이터의 오류가 심한 경우, 복수 개의 RV를 동시에 전송하여 HARQ 동작에 따른 데이터 재전송으로 인해 유발되는 데이터 처리 지연을 감소시킬 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 HARQ 기법을 나타내는 개념도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 소프트 결합 HARQ 기법을 나타내는 개념도이다.
도 5a는 종래 기술에 따른 송신 장치의 물리계층 프로세싱을 나타내는 블록도이다.
도 5b는 종래 기술에 따른 송신 장치의 레이트 매칭부의 동작 방식을 나타내는 블록도이다.
도 6은 종래 기술에 따른 수신 장치의 물리계층 프로세싱을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법에 대한 순서도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다.
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 방법을 나타내는 블록도이다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이트 매칭 방법을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.

다음으로, HAQR를 적용한 데이터 송수신 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 HARQ 기법을 나타내는 개념도이다.

도 3을 참조하면, HARQ를 이용하는 무선 통신 시스템에서 송신 장치(310)에서 데이터(330)(패킷(packet), 데이터 패킷, 데이터 비트 등이라 칭할 수도 있음)을 수신 장치(320)로 전송할 수 있다. 데이터(330)를 수신한 수신 장치(320)는 데이터(330)의 정상 수신 여부를 알리는 ACK(360)/NACK(340) 신호를 송신 장치(310)로 전송할 수 있다. 이때, 송신 장치(350)는 수신 장치(320)로부터 수신한 ACK/NACK 신호에 기초하여 데이터(330)에 대한 재전송 데이터(데이터(330)과 같거나 다른 RV)를 수신장치(320)로 전송할 수 있다.

무선 통신 시스템의 데이터 전송에서 오류를 제어하는 기술은 크게 순방향 오류 정정, ARQ 및 두 가지 방식을 결합한 HARQ 방식으로 구분할 수 있다. 순방향 오류 정정 방식은 송신 장치에서 보내는 데이터에 오류 정정 코드를 덧붙여서 전송하고, 수신 장치에서 데이터에 오류가 발생할 경우 데이터 오류 정정 코드를 사용해서 오류가 발생한 데이터를 정상 데이터로 정정하는 방식이다. 따라서 데이터 오류 정정이 성공하면 수신 장치에서 정상 데이터를 수신하게 되지만, 오류 정정이 실패하면 잘못된 데이터를 수신하거나 누락하게 된다. ARQ는 송신 장치에서 보내는 데이터에 오류 감지 코드(일례로 CRC)를 덧붙여 전송하고, 송신 장치에서 전송한 데이터의 오류를 수신 장치에서 확인하고 오류가 발생한 데이터에 대해 송신 장치에 재전송을 요구하여 데이터 오류를 정정하는 방식이다.

순방향 오류 정정 방식은 상대적으로 전송 상태가 좋을 경우에는 데이터 오류 정정 코드의 오버헤드(overhead)로 인해 낮은 효율성을 갖게 된다. 그리고 ARQ 방식은 시스템의 높은 신뢰도를 보장하지만, 전송 상태가 좋지 않을 경우 데이터 재전송 요청 증가로 시스템 성능을 저하시킬 위험이 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 두 가지 방식을 적절하게 결합한 것이 HARQ 기법이다.

LTE 및 LTE-A에서 데이터 오류를 복구하기 위해 사용하고 있는 HARQ 기법은 기본적으로 수신 장치에서 수신한 데이터에 대하여 오류 정정을 시도하고, CRC와 같은 간단한 오류 검출 코드를 사용하여 재전송 여부를 결정하도록 한다. 수신 장치에서 수신한 데이터의 오류가 정정되어 정확한 데이터를 얻으면 송신 장치로 ACK 신호를 응답 메시지로서 송신하고, 송신 장치는 ACK 신호를 수신하면 새로운 데이터 전송을 준비한다.

반면 수신 장치에서 수신한 데이터의 오류가 확인되면 송신 장치로 NACK 신호를 응답 메시지로서 전송하고, 송신 장치는 NACK 신호를 수신하면 재전송 데이터를 전송한다. 그리고 수신 장치는 정상 데이터를 만들 수 있는 확률을 높이기 위하여 재전송 데이터와 이전에 수신한 오류가 있는 데이터를 결합하여 오류 정정을 시도한다. 수신 장치에서 수신 데이터들의 결합으로 오류 정정이 성공하면 송신 장치로 ACK 신호를 전송한다.

LTE 및 LTE-A 시스템에서 HARQ 기법은 물리 계층에서 데이터 오류 검출 및 오류 정정 기능을 수행하고, MAC(media access control) 계층에서 HARQ 전송 제어 기능을 수행한다. 송신 장치의 물리 계층에서는 데이터 전송 시 오류 검출 코드와 순방향 오류 정정을 위한 오류 정정 코드를 함께 전송한다. 수신 장치의 물리 계층에서는 데이터 수신 시 먼저 오류 정정 코드를 해석한다. 만약 전송 상태가 좋다면 모든 오류가 정정되어 정확히 정정된 데이터를 얻을 수 있다. 하지만 전송 상태가 좋지 않다면 모든 오류가 정정되지 않을 것이다.

수신 장치의 물리 계층에서 데이터 오류가 모두 정정되지 않은 것이 감지되면 송신 장치로 NACK 신호를 전송하여 데이터 재전송을 요구하고, MAC 계층에도 데이터 수신 오류를 알릴 수 있다. 송신 장치의 MAC 계층에서는 전송한 데이터에 대한 ACK 신호를 수신하면 새로운 데이터 전송을 준비하고, NACK 신호를 수신하면 이전에 전송한 데이터에 대한 재전송을 수행한다. 그리고 데이터 재전송 횟수에 따라 오류 정정 코드를 위한 부가 정보를 가변적으로 전송하도록 제어한다. 송신 장치의 물리 계층은 MAC 계층의 제어에 따라 데이터 초기 전송 또는 재전송을 수행한다.

한편, LTE 및 LTE-A 시스템에서는 하향 링크 데이터를 전송하는 하향 링크 공유 채널(DL-SCH: Downlink Shared Channel) 및 상향 링크 데이터를 전송하는 상향 링크 공유 채널(UL-SCH: Uplink Shared Channel) 각각에 대해 병렬 처리되는 8개의 HARQ 프로세스를 정의하고 있다. 하나의 HARQ 프로세스는 전송 데이터에 대한 ACK 신호를 기다리며 대기 상태에 있고, ACK 신호가 오면 다음 데이터를 전송할 수 있다.

또한 하향과 상향 링크 데이터 전송에 대해 각각 비동기식 HARQ 기법과 동기식 HARQ 기법이 적용된다. 비동기식 HARQ 기법을 통해 하향 링크 데이터를 전송할 때는 사용 가능한 HARQ 프로세스 중 하나가 할당되어 전송이 이루어지고, 전송한 데이터에 대해 ACK 신호가 수신되면 해당 HARQ 프로세스는 다시 새로운 데이터 전송이 가능한 상태가 된다. 전송한 데이터에 대해 NACK 신호를 수신하면, 데이터 재전송은 그 이후 임의의 시간에 기능하다. 반면에 상향 링크 데이터 전송은 동기식 HARQ 방식으로 동작한다. 동기식 HARQ 기법을 통해 상향 링크 데이터를 전송할 때는 전송 가능한 전송 시점이 정해져 있다. 따라서 전송한 데이터에 대해 NACK 신호를 수신하면 이전 데이터 전송에서부터 8개의 서브프레임 이후에 데이터 재전송이 이루어 진다. 상향 링크 데이터 전송을 위한 송신 장치는 기지국이 송신하는 상향 링크 데이터 전송을 위한 제어 정보를 바탕으로 데이터 재전송을 수행하는 것을 기본으로 한다.

LTE 및 LTE-A 시스템에서의 HARQ 기법은 에러 탐지를 위해 CRC 코드를 사용하고 순방향 오류 정정 방식으로 콘볼류셔널(convolutional)코드 또는 터보(turbo)코드를 사용한다. 위와 같은 사항을 바탕으로 도 3에 나타내어진 HARQ 기법이 적용된 일례에 대해 설명한다.

송신 장치(310)에서 수신 장치(320)로 전송한 데이터(330)가 오류가 발생해서 수신 장치(320)가 NACK 신호(340)를 송신 장치(310)로 전송한다. 송신 장치(310)는 이전 데이터(310)와 같거나 다른 RV(350)를 수신 장치로 전송한다. 수신 장치(320)는 이전 데이터(330)와 새로 수신한 RV(350)를 결합하여 복호한 후 정상 수신 여부를 판단해서 정상으로 수신 된 경우 ACK 신호(360)를 송신 장치(310)로 전송한다. 이 후 송신 장치(310)는 새로운 데이터(370)를 수신 장치(320)로 전송한다. 다음으로 소프트 결합 HARQ 기법에 대해 설명한다.

도 4는 종래 기술에 따른 소프트 결합 HARQ 기법을 나타내는 개념도이다.

도 4를 참조하면, 대표적인 HARQ 결합 기법인 Incremental Redundancy(이하 'IR'이라 칭함)가 적용된 소프트 결합 HARQ 기법을 이용한 경우의 데이터 재전송을 나타낸다. 상술한 일반적인 HARQ 기법은 오류가 발생한 데이터는 버리고 송신 장치로 재전송을 요청하는 것이다. 하지만 그 데이터를 오류 없이 복호할 가능성은 없지만, 수신된 데이터는 여전히 어느 정도 정보를 가지고 있으며 이를 그냥 버릴 경우에는 그 정보는 잃어버리게 된다. 소프트 결합을 수반한 HARQ(HARQ with soft combining)에 의해 이러한 단점을 극복할 수 있다.

소프트 결합을 수반한 HARQ에서는 오류가 발생한 데이터 역시 버퍼 메모리에 저장하였다가 이후 재전송된 데이터와 결합하여 하나의 데이터를 형성한다. 이때 결합된 하나의 데이터는 결합에 의한 정보량의 증가로 최초 전송된 데이터와 재전송된 데이터보다 더 높은 신뢰성을 가진다. 소프트 결합을 수반한 HARQ는 재전송되는 비트들이 원래의 전송과 일치하는지 아닌 지에 따라 Chase Combining(이하 'CC'라 칭함) 방식과 IR 방식으로 나뉘어 진다.

그 중 IR 방식은 각각의 재전송되는 데이터가 반드시 최초 데이터 전송과 같을 필요가 없다. 그 대신에, 송신 장치에서 각기 같은 정보 비트의 집합을 나타내는 여러 개의 서로 다른 코딩된 비트의 집합들을 만든 후, 재전송 시 마다 이전 전송과는 서로 다르게 코딩된 비트 집합을 사용한 데이터를 송신한다. 수신 장치에서는 재전송된 데이터와 이전에 전송된 데이터를 결합한다. 재전송에는 이전 전송 시도에서 포함되지 않은 추가적인 패리티 비트가 포함되어 있을 수 있기 때문에, IR의 최종 부호화율은 일반적으로 재전송이 수행됨에 따라 점점 낮아져서 부호화가 강해진다. 이때, 재전송 되는 데이터는 반드시 최초 데이터와 같은 수의 부호화된 비트 수로 구성될 필요가 없다.

일반적으로 IR은 낮은 부호화율의 부호를 토대로 하며 부호화부의 출력에 puncturing을 가함으로써 서로 다른 RV를 생성한다. 첫 번째 전송에서는 일부 제한된 수의 부호화된 비트만이 전송되어 실제적으로는 높은 부호화율로 전송되는 것과 같이 되며, 재전송에서 추가적인 코딩된 비트가 전송된다. 일례로, 도 4에 도시된 종래 기술의 일례와 같이 기본 부호화율을 1/4으로 가정하면, 첫 번째 데이터 전송(410)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 비트들 중에서 매 세 번째 비트들만이 전송되어 실제적으로는 3/4 부호화율로 전송된다.

복호화 중 오류가 탐지되어 첫 번째 재전송이 요청된 경우 추가적인 비트들에 해당하는 RV1(420)이 전송되며, 이렇게 되면 실제 부호화율은 3/8이 된다(여기서 RV1은 redundancy version=1을 의미함). 이후 두 번째 재전송을 위해 RV2(430)가 전송되면 부호화율은 1/4가 되어 정상 복구 확률이 높아지게 된다. 도 4의 종래 기술에 대한 개념도에서는 3개의 서로 다른 RV(RV0, RV1, RV2)가 존재하므로, 재전송이 두 번 이상 되는 경우 이후부터는 이미 전송된 부호화된 비트들이 반복하여 전송된다.

그리고 모든 RV들이 데이터에 대하여 같은 양의 정보를 제공한다면, RV들의 순서는 크게 중요하지 않다. 하지만, 몇몇 부호화 코드 구조에 있어서는 모든 RV들이 동일한 중요성을 갖고 있지는 않다. 일례로 시스테매틱(systematic) 비트들이 패리티 비트보다 높은 중요성을 갖는 터보코드가 있다. 따라서 최초의 전송은 적어도 모든 시스테매틱 비트와 약간의 패리티 비트를 포함해야 하며, 최초 전송에서 전송되지 않은 패리티 비트들은 재전송 시에 포함될 수 있다. 그러나, 만약 최초의 전송이 매우 낮은 수신 품질로 수신되거나 아예 수신되지 않았다면, 패리티 비트만을 포함하여 재전송을 하는 것은 크게 선호되지 않는다. 다음으로 상하향 물리계층에서의 절차에 대해 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 송신 장치의 물리계층 프로세싱(processing)을 나타내는 블록도 및 레이트 매칭부의 동작 방식을 나타내는 블록도이다.

도 5a를 참조하면, 송신 장치의 상위 계층으로부터 전달된 데이터가 물리계층으로 전달되는 경우 무선 채널로 전송되기 전에 거치는 과정을 나타낸다. 송신 장치의 상위 계층(일례로 MAC 계층)으로부터 데이터(501)가 입력되면 CRC부가부(510)에서 적절한 CRC를 부가한다. CRC가 부가된 데이터는 부호화부(520)를 거쳐 소정의 부호화 과정을 거쳐 부호화된 데이터로 변한다. 부호화된 데이터는 레이트 매칭부(530)를 거쳐 전송 시간 구간 또는 서브프레임 내에서 전송될 비트들이 추출된다. 레이트 매칭부(530)를 거친 데이터들은 이후 변조부(540)에서 변조되고 송신 안테나부(545)를 거쳐 무선 채널 구간으로 전송된다. LTE 및 LTE-A에서의 하향링크 공유채널 DL-SCH의 물리계층 절차의 구체적인 과정은 다음과 같다.

LTE 및 LTE-A에서의 무선자원의 처리 단위 중 하나인 1ms 길이의 서브프레임에 해당하는 각 전송 시간 구간(TTI; transmission time interval)마다 다양한 크기의 최대 2개의 전송블록(transport block)이 상위계층으로부터 물리계층으로 전달된다. 전송 시간 구간당 전송되는 전송블록의 수는 기본적으로 다중안테나 전송방식의 설정에 따라 달라질 수 있다. 일례로 공간다중화를 사용하지 않는 경우에는 전송 시간 구간당 하나의 전송블록이 존재하고, 동일한 단말에게 동시에 복수 개의 레이어(layer) 상으로 전송을 하는 공간다중화를 사용하는 경우에는 전송 시간 구간당 2개의 전송블록이 존재한다. 상위계층에서 전달된 데이터(505)에 해당하는 전송블록에 대해 CRC부가부(510)에서 24비트 CRC가 부가된다. 이 부가된 CRC가 추후 수신 장치의 CRC확인부(660)(도 6에 도시됨)에서 확인되어 데이터 오류 여부를 알 수 있게 된다.

CRC가 부가된 전송블록은 부호화부(520)로 전달되기 전에 적절한 코드블록 크기로 분할되기도 한다. 부호화부(520)에서 사용되는 부호화 방식(일례로, 터버코드나 콘볼류셔널 코드)에 따라 다르겠으나 터보코드를 예로 들면, 사용되는 터보코드 내부의 인터리버(interleaver)가 가지는 최대 블록 크기가 제한되어 있다. 그러므로 CRC를 포함한 전송블록의 크기가 최대 코드블록 크기를 초과하면 터보코딩 이전에 코드블록 분할이 이루어 진다. 코드블록 분할은 전송블록이 터보코드에서 정의된 코드블록 크기들에 맞게 더 작은 코드블록들로 나누어지는 것을 의미한다. 나뉘어진 각각의 코드블록들에 대해서도 CRC가 부가되기도 한다. 분할된 각각의 코드블록은 부호화부(520)로 전달되어 부호화된다(코딩된다). 터버코드나 콘볼류셔널 코드를 이용한 구체적인 부호화 과정에 대해서는 생략한다.

부호화부(520)를 통해 부호화된 코드블록들은 레이트 매칭부(530)로 전달된다. 레이트 매칭부(530)는 부호화부(520)로부터 전달된 코드블록의 코드비트들로부터 정확하게 전송 시간 구간(또는 서브프레임) 내에서 전송될 비트들을 추출하는 역할을 한다.

도 5b를 참조하면, 도 5a에 도시된 부호화부(520)에 터보코드가 적용된 경우에서의 레이트 매칭부(530)의 구체적인 동작을 나타낸다. 부호화부(520)에 부호율 1/3 터보코드가 적용된 경우, 터보인코더의 출력들인 시스테매틱 비트(550-1), 첫 번째 패리티 비트(550-2), 두 번째 패리티 비트(550-2)는 우선 각각이 서브블록 인터리빙부(560)에 입력되어 따로 따로 인터리빙된다. 인터리빙된 비트들은 비트수집부(570)를 거쳐 순환 버퍼(580)로 들어간다. 이때 시스테매틱 비트들이 먼저 들어가고, 이어서 첫 번째 패리티 비트와 두 번째 패리티 비트가 하나씩 번갈아 들어가게 된다. 비트선택부(590)에서는 순환 버퍼(580)로부터 연속된 비트들을 할당된 자원만큼 추출해 낸다.

추출되는 비트들은 RV에 따라 달라지며, RV는 순환 버퍼로부터 코딩된 비트들을 추출하는 서로 다른 시작 지점을 나타낸다. 도 5b에 도시된 순환 버퍼는 총 4개의 RV(RV0~RV3)가 존재하는 경우이다. 비트선택부(590)의 출력비트들(595)는 이후 비트 단위 스크램블링(scrambling)이 된다. 이웃하는 셀들에 대해 서로 다른 스크램블링 시퀀스를 적용하게 되면, 수신 장치의 디스크램블잉(descrambling) 후의 간섭신호들이 랜덤하게 되어 부호화에 의해 제공되는 이득을 최대한 이용할 수 있다. 스크램블링된 비트들은 도 5a에 도시된 변조부(540)에 입력되어 변조되고 이후 안테나 매핑 및 자원블록 매핑 과정을 거친 후 송신안테나부를 거쳐 무선 채널 구간으로 전송된다. 다음으로 수신 장치에서의 물리계층 처리과정에 대해 설명한다.

도 6은 종래 기술에 따른 수신 장치의 물리계층 프로세싱(processing)을 나타내는 블록도이다.

도 6을 참조하면, 수신 장치에 수신된 데이터가 물리 계층을 거쳐 상위 계층으로 전달되기 전에 거치는 과정을 나타낸다. 수신 안테나부(610)를 통해 수신된 데이터는 복조부(620) 및 디레이트 매칭(derate matching)부(630)를 거쳐서 복호화부(650)에서 상위계층으로 전달될 데이터로 복구된다. 이 때 후단의 CRC확인부(660)에서 CRC 오류가 발생한 데이터에 대해 수신 장치에서 송신 장치로 재전송을 요구하게 된 경우, 기존 데이터도 버리지 않고 같이 결합하여 데이터를 복호하기 위해 디레이트 매칭부(630)의 출력 데이터는 데이터 결합부(640)에도 전달된다.

데이터 결합부(640)에서는 적용된 결합방식을 이용하여 이전 전송된 데이터와 재전송된 데이터를 결합한다. 대표적인 결합방식으로는 상술한 CC 방식과 IR 방식이 있다. 데이터 결합 처리된 디레이트 매칭부(630)의 출력 데이터는 복호화부(650)에 전달되어 복호된 후 CRC확인부(660)로 전달된다. CRC확인부(660)에서 CRC 정상여부를 확인 후 CRC가 오류가 발생하지 않은 경우 상위 계층으로 데이터(670)를 전달하고, 오류가 발생한 경우 상위 계층으로 데이터를 전달하지 않고 오류발생을 알리는 정보만 전달한다.

놓치거나 오류가 발생한 데이터에 대해서는 재전송을 하게 되는데, 일반적으로 MAC 계층의 HARQ 기법에 의해 재전송이 이루어 진다. HARQ 기법은 일반적으로 물리계층과 MAC 계층 모두에 걸쳐서 이루어 진다. 송신 장치에서 서로 다른 RV를 만드는 것과 수신 장치에서 소프트 결합을 하는 것은 물리계층에서 이루어지나, HARQ 프로토콜 자체는 MAC 계층의 일부이다.

기본적인 HARQ 구조는 하나의 전송블록에 대하여 동작하는 다중 스톱앤웨이트(stop-and-wait)방식이다. 이 방식에서는 전송된 각 전송블록에 대해 송신 장치는 동작을 멈추고 수신 장치로부터의 전송블록에 대한 ACK 신호를 기다리게 된다. 보통 다수의 스톱앤웨이트 프로세스들이 병렬로 동작을 한다. 즉, 한 프로세스가 ACK 신호를 기다리는 동안에 송신 장치는 다른 HARQ 프로세스들 사용하여 다른 데이터를 송신 할 수 있다. 그리고 이전 전송과 재전송 사이의 시간이 고정되어 있고 송신 장치와 수신 장치가 이 고정된 시간을 아는 동기식 HARQ와 이전 전송과 재전송 사이의 시간이 고정되어 있지 않고 재전송이 어느 순간에든 이루어질 수 있는 비동기식 HARQ 방식이 있음은 전술하였다.

전술한 종래의 무선 통신 시스템의 HARQ 기법은 수신 장치에서 데이터 전송에 대한 에러가 발생하면 NACK 신호를 송신 장치로 전송하고, 송신 장치에서 데이터를 재전송 한다. 이때 송신 장치의 데이터 재전송 시 레이트 매칭 과정에서 이전 전송된 데이터와 다른 RV가 선택되어 전송된다. 이와 같은 HARQ 기법에서의 재전송 과정은 데이터 재전송 에러가 빈번하게 발생하는 경우 데이터 재전송 및 이에 대한 피드백인 ACK/NACK 신호 송수신으로 인한 막대한 데이터 전송 지연을 초래한다. 다음으로 이러한 데이터 전송 지연을 최소화하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 RV 전송을 적용한 HARQ 데이터 송수신 방법에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법에 대한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 오류가 발생한 데이터에 대해 재전송을 할 때 데이터 오류 정도와 무선 채널 구간의 상태 등에 기초하여 두 개 이상의 RV를 동시에 송수신하기 위한 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타낸다. 우선 송신 장치와 수신 장치가 상호간에 무선 링크를 개설한 상황이고 송신 장치는 수신 장치로부터 무선 채널 구간의 상태를 추정하거나 알 수 있도록 하는 채널 상태 정보를 수신할 수 있다(S705). 채널 상태 정보의 예로는 CSI(Channel Status Information) 등이 있고 상하향 링크의 무선 채널 구간에 대한 정보 및 추정정보를 나타내는 어떠한 것들도 가능하다. 상기 채널 상태 정보는, DM-RS(demodulation reference signal), SRS(sounding reference signal), 파일럿(pilot) 신호와 같은 채널 상태를 측정하기 위해 사용되는 참조 신호(reference signal)를 수신하여 측정이 가능하다.

송신 장치가 수신 장치로 데이터를 전송할 수 있다(S710). 이 과정은 채널 상태 정보 송수신보다 앞서거나 경우에 따라서는 뒤서거나 할 수 있다. 채널 상태 정보 송신은 일반적으로 주기적 또는 비주기적으로 일어나기 때문이다. 데이터를 수신한 수신 장치에서는 데이터가 정상으로 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다(S720). 이는 전술한 바와 같이 수신 장치에서 수신 데이터에 대한 복호화 처리 및 CRC 확인 과정을 통해 판단할 수 있다. CRC 확인을 통해 CRC 오류 여부가 확인되면 수신 장치에서는 송신 장치로 수신 데이터의 정상수신 여부를 지시하는 정상 수신 확인정보를 전송할 수 있다(S730). 정상 수신 확인정보는 ACK/NACK 신호를 포함할 수 있고, 수신한 데이터의 오류 정도를 나타내는 정보도 포함할 수 있다.

수신 장치로부터 NACK 신호 및/또는 데이터 오류 정도를 포함한 정상 수신 확인정보를 수신한 송신 장치는 수신 장치로 데이터를 재전송 하기 위한 과정을 수행할 수 있다. IR 방식을 적용한 HARQ를 이용한 경우, 송신 장치에서는 오류가 발생한 이전 데이터에 대해 재전송을 할 때 어떤 RV를 전송할 지를 판단할 수 있다(S740). 전술한 바와 같이 최초 전송되는 데이터에 대해 부호화 및 레이트 매칭을 할 때 모든 RV를 생성하고 그 중 최초 RV에 해당하는 RV0(RV=0)를 전송하고 이 후 오류가 발생한 경우 다른 RV를 전송하는 것을 설명하였다(RV0는 시스테매틱 비트일수 있다). 그러나 무선 채널 구간의 환경에 따라서는 다른 RV가 재전송되어도 수신 장치에서 정상 복구가 안되어 또 다시 NACK 신호를 송신 장치로 보낼 수 있다. 이러한 과정이 계속 반복되어 발생할 수 있기 때문에 HARQ기법 이용 데이터 송수신으로 인한 데이터 처리 지연이 커질 수 있음은 전술한 바 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 송신 장치가 데이터를 재전송할 때 하나의 RV만을 전송하는 것이 아니라 수신 장치로부터 수신한 무선 채널 구간의 상태 및/또는 이전 전송 데이터의 오류 정도에 기초하여 2개 이상의 RV를 수신 장치로 전송할 수 있다.

후술할 도 8a 및 도8b에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하면, 송신 장치는 최초 전송된 데이터에 해당하는 RV0를 전송한 후 정상 수신 확인정보를 통해 NACK 신호를 수신하면 채널 상태 정보 및/또는 데이터 오류 정도에 대한 정보에 기초하여 종래와 같이 하나의 후속 RV만 보내지 않고 두 개 이상의 RV들을 전송할 수 있다. 이때 전송되는 RV들의 순서는 반드시 순서대로 보낼 필요는 없고, 또 반드시 다른 RV들만을 보낼 필요도 없고 송신 장치의 HARQ 프로세스를 관장하는 부에서 무선 자원 상황, 채널 상태, 이전 데이터의 오류 정도 등에 기초하여 결정할 수 있다. 또한 전송되는 두 개 이상의 RV들 각각은 상기 전송 데이터와 같거나 다른 부호화율이 적용되는 버전들일 수 있다. 또는, 전송되는 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들일 수 있다.

복수의 RV를 전송하려면 복수의 RV를 출력하기 위한 레이트 매칭을 실시할 수 있다(S750). 이와 같은 처리를 위해 HARQ 프로세스를 관장하는 부는 도 5b의 레이트 매칭부(530)의 순환버퍼(580)와 비트선택부(590)를 제어하여 전송하고자 하는 RV들이 연속적으로 이어져서 레이트 매칭부(530)로부터 출력되어 변조부(540)로 입력되도록 할 수 있다. 또는 비트선택부(590)에서 복수의 RV들이 각각 출력되어 변조부(540)로 입력되도록 할 수 있다. 이에 대해서는 후술할 도9a 및 도9b의 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭부에서 설명한다. 이와 같은 과정을 통해 복수의 RV들은 변조 및 무선자원 할당을 거쳐 하나의 전송 시간 구간에서 수신 장치로 송신될 수 있다(S760). 이 때 어떤 RV들이 어떤 순서로 왔는지를 알 수 있는 정보도 같이 수신 장치로 전송될 수 있다.

하나의 전송 시간 구간을 통해 수신 장치에 수신된 RV들은 도 6의 복조부(620)를 거친 후 디레이트 매칭부(630)에서 RV별로 분리될 수 있다. 디레이트 매칭부(630)로 입력되는 RV들은 전술한 바와 같이 연속적으로 이어진 형태로 입력될 수도 있고, 각 RV별로 분리되어 입력될 수 있다. 디레이트 매칭부(630)에서는 입력받은 RV들을 분리한 후 데이터 결합부(640)로 전달할 수 있다. 디레이트 매칭부(630)는 어떤 RV들이 어떤 순서대로 전송되었는지를 알려주는 정보도 같이 수신할 수 있다. 데이터 결합부(640)로 전송된 RV들은 이전에 전송된 데이터와 결합된 후 복호화부(650)로 전달되어 복호화 과정을 거칠 수 있다(S780). 데이터 결합방식으로는 전술한 CC 방식이나 IR 방식을 비롯한 다양한 결합 방식이 적용될 수 있다. 다음으로 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 데이터 전송방법의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다.

도 8a를 참조하면, 송신 장치가 최초로 전송한 데이터 RV0(810)에 대해, 수신 장치로부터 NACK 신호(815)가 전송될 수 있다(815). 이 후 송신 장치는 무선채널 상태정보 및/또는 RV0의 오류 정도에 기초하여 재전송 데이터인 RV2와 RV3(820)를 전송할 수 있다. 전송하는 RV의 정보(버전 등) 및/또는 순서는 송신 장치에서 결정하고 이를 확인할 수 있는 정보 역시 수신 장치로 전송할 수 있다. 재전송된 RV2 및 RV3(820)도 오류가 발생되어 수신 장치로부터 NACK 신호(825)가 전송될 수 있다. 이에 대해 송신 장치는 RV0, RV1, RV2에 해당하는 재전송 데이터(830)를 전송 할 수 있다. 이를 수신한 수신 장치에서 이들을 결합하여 복호 후 CRC 확인한 결과 정상이면 ACK 신호(835)를 송신 장치로 전송하고 이 때 송신 장치는 성공적인 데이터 전송(840)이 되었음을 판단할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 송신 장치의 최초 데이터 RV0(850) 전송에 대해 수신 장치로부터 NACK 신호(855)를 수신한다. 이 때 RV0보다 먼저 또는 동시에 수신한 채널 상태 정보 및/또는 RV0의 오류 정도에 대한 정보를 참조하여 무선 채널 구간의 상태가 많이 안 좋은 상태로 판단되면 데이터 재전송 시 3개의 RV(RV1, RV2, RV3)(860)를 모두 재전송할 수 있다. 전송하는 RV의 정보(버전 등) 및/또는 순서는 송신 장치에서 결정하고 이를 확인할 수 있는 정보 역시 수신 장치로 전송할 수 있다. 이를 수신한 수신 장치에서 이들을 결합하여 복호 후 CRC 확인한 결과 정상이면 ACK 신호(865)를 송신 장치로 전송하고, 이 때 송신 장치는 성공적인 데이터 전송(870)이 되었음을 판단할 수 있다. 이때 재전송으로 보내는 RV의 개수 및 순서 등은 무선 통신 시스템의 운영 방식에 따라 도 8a 및 도 8b의 실시예와 다르게 적용하는 것이 가능하다. 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭에서의 RV 출력 방법에 대해 설명한다.

도 9a 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 방법을 나타내는 블록도이다.

도 9a를 참조하면, 송신 장치에서 터보코드가 적용된 부호화부로부터 입력된 데이터들(905)을 순환 버퍼 방식을 이용해서 비트선택해서 복수의 RV를 출력하는 레이트 매칭부(900)를 나타낸다. 부호화부로부터 입력되는 데이터(905)는 시스테매틱 비트, 첫 번째 패리티 비트, 두 번째 패리티 등과 같은 부호화 비트로 이루어 질 수 있다. 데이터(905)가 레이트 매칭부(900)에 입력되면 데이터 수집부(910)에서 모아져서 순환버퍼(920)에 전달된 후 RV선택부(930)가 순환버퍼(920) 내 정보와 RV 선택정보(940)를 이용해 두 개 이상의 RV를 선택하여 변조부(미도시)로 출력할 수 있다.

이때 변조부로 출력되는 RV들은 특정 순서로 배치되어 결합된 하나의 출력데이터(950)형태일 수 있다(이 경우 어떤 RV가 선택되었고 어떤 순서로 배치되었는지에 대한 정보가 수신 장치로 같이 전송될 수 있다). 또는 이와 다르게 도 9b에 도시된 바와 같이 하나의 결합된 출력데이터 형식이 아니라 각각의 RV들(960)이 따로 따로 변조부로 전달될 수 있다. 어떠한 형식으로 전달할지에 대해서는 무선 통신 시스템의 구현 방식에 따라 변동이 가능하다.

한편, 수신 장치의 경우 어떠한 형태로 복수의 RV가 전송되는 지를 미리 알고 있거나, 또는 이를 알려주는 정보를 같이 수신해서 수신 장치의 디레이트 매칭부에서 복수의 RV들을 구별하여 분리하는데 사용할 수 있다. 수신 장치의 디레이트 매칭부에서 복수의 RV들을 분리한 후 이들을 데이터 결합부로 전달하고, 데이터 결합부에서 이전 데이터와 복수의 RV들을 결합하여 레이트 매칭부(또는 복호화부)로 전달하여 데이터를 복호할 수 있다. 복호화된 데이터는 CRC 확인부에서 CRC 정상 여부가 확인된 후 상위 계층으로 그 결과가 전달될 수 있다. 이후 수신 장치는 송신 장치로 정상 수신 여부를 알릴 수 있다. 다음으로 복수의 사용자를 고려한 경우에 비경쟁 자원할당과 경쟁 자원할당을 동시에 고려한 HARQ 재전송 방법에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 HARQ 데이터 송수신 방법을 나타내는 개념도이다.

도 10을 참조하면, 기지국으로 다수의 단말이 데이터를 전송하는 경우, 데이터 재전송을 수행하는 경우에 일부 RV는 해당 단말의 전용 자원(비경쟁 자원)을 통해 전송하고 일부 RV는 경쟁 자원을 통해 전송하는 것을 나타낸다. 송신 장치에 해당하는 단말1이 최초 전송한 데이터 RV0(1050)와 단말2가 최초 전송한 데이터 RV0(1040)에 대해, 수신 장치에 해당하는 기지국으로부터 각각 NACK 신호(1015,1045)를 수신할 수 있다.

단말1은 NACK(1015)에 대한 응답으로 RV1과 RV2(1020)를 전송할 수 있다. 단, 이때 RV1은 기지국으로부터 전용 자원(비경쟁영역 자원)으로 할당된 자원이고, RV2는 경쟁영역 자원으로 할당된 자원이다. 또한 단말2 역시 NACK(1045)에 대한 응답으로 RV1과 RV2(1050)를 전송할 수 있다. 마찬가지로 RV1은 기지국으로부터 전용 자원(비경쟁영역 자원)으로 할당된 자원이고, RV2는 경쟁영역 자원으로 할당된 자원일 수 있다.

동일한 전송 시간 구간에서 단말1과 단말2에서 기지국으로 전송되는 데이터 중 일부가 경쟁영역 자원(즉, 기지국이 동일한 자원영역을 할당한 경우임)을 통해 전송되므로 경우에 따라서는 무선 채널 구간에서 충돌이 발생되어(1055) 수신 장치인 기지국에서 완전한 데이터 수신이 되지 않을 수도 있다. 그러나 다수의 단말을 관리하는 기지국의 경우, 단말이 NACK 신호에 대한 응답으로 전송하는 추가 RV들을 모두 비경쟁영역 자원으로 할당하는 경우, 무선 자원 확보가 용이하지 않을 수 있다. 그러므로 일부의 RV에 대해서는 비경쟁영역 자원을 할당하고, 일부의 RV에게는 경쟁영역 자원을 할당하여도 최초 전송시보다는 코딩율이 낮아지는 효과가 있어 수신 장치인 기지국에서의 데이터 복구 성공율이 높아질 수 있다.

이와 같은 방식으로 기지국은 상향링크 RV에 대한 자원 할당시 일부는 경쟁영역의 자원을 할당하고, 일부는 비경쟁영역의 자원을 할당하는 방식으로 무선 자원 이용의 효율을 높일 수 있다. 마찬가지로 단말n도 최초 전송 데이터인 RV0(1065)에 대해 기지국으로부터 NACK 신호(1070)을 수신할 수 있고, 이에 대해 일부 RV(RV1)는 경쟁영역을 통해, 일부 RV(RV2)는 비경쟁영역을 통해 기지국으로 전송할 수 있다(1075). 이 때 단말n의 RV2(1075)는 단말1의 RV4(1030)과 동일한 자원 영역을 통해 전송될 수 있고, 이로 인해 무선 채널 구간에서 충돌(1080)이 발생할 수 있으나 전술한 바와 같은 코딩율 향상으로 기지국에서의 데이터 복구가 가능할 수 있다.

이와 같은 동일 데이터 전송을 위한 시스템 설정에 관한 정보는 시스템 정보 SIB(system information block) 정보를 통하여 기지국으로부터 각 단말에게 전송될 수 있다. 또한 경쟁영역 및 비경쟁영역의 동시 자원할당을 통한 HARQ 데이터 전송을 위해서 필요한 관련 자원 할당에 대한 정보인 무선 자원 할당 정보, 변조 및 코딩 방법에 대한 정보, 데이터 전송 블록 크기에 대한 정보 등은 DCI(downlink control information) 정보에 실려 기지국으로부터 단말로 전송할 수 있다. 이러한 RV에 대한 자원 할당시 자체적으로 복호가 가능한 RV의 경우 우선적으로 비경쟁영역 자원에 할당할 수 있고, 그 외의 RV에 대해 경쟁영역 자원에 할당할 수 있다.

도 11을 참조하면, 기지국으로 다수의 단말이 데이터를 처음 전송하는 경우복수의 RV를 전송하면서 일부 RV는 해당 단말의 전용 자원(비경쟁 자원)을 통해 전송하고 일부 RV는 경쟁 자원을 통해 전송하는 것을 나타낸다.

송신 장치에 해당하는 단말1이 최초 데이터를 전송할 때 RV0와 RV1(1110)을 동시에 전송할 수 있다. 이때 RV0는 비경쟁영역 자원이 할당될 수 있고 RV1은 경쟁영역 자원이 할당 될 수 있다. 이러한 재전송 데이터 자원 할당에 관한 정보는 전술한 바와 같이 SIB 및 DCI 정보를 통해 단말에게 사전 전송될 수 있다. 또한 단말2 역시 최초 데이터를 전송할 때 RV0와 RV1(1160)을 동시에 전송할 수 있다. 이때 마찬가지로 RV0는 비경쟁영역 자원이 할당될 수 있고 RV1은 경쟁영역 자원이 할당 될 수 있다(RV0에 경쟁영역 자원이 할당될 수 있고, RV1에 비경쟁영역 자원이 할당될 수 있다). 단말1의 RV1(1110)과 단말2의 RV1(1160)의 무선 채널 구간에서 충돌이 발생할 수 있다.

이에 대해 단말1의 경우 기지국으로부터 NACK 신호(1120)을 수신하였고 이에 대한 데이터 재전송으로 RV2와 RV3(1130)을 기지국으로 전송할 수 있다. 단말2의 경우, 코딩율의 개선으로 재전송 필요없이 기지국으로부터 ACK 신호(1170)을 수신할 수 있다. 단말 2의 경우 바로 다음 데이터에 대해 최초 전송을 할 수 있고, 이 경우도 일부는 경쟁자원 영역을 통해서, 일부는 비경쟁자원 영역을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 RV에 대한 자원 할당시 자체적으로 복호가 가능한 RV의 경우 우선적으로 비경쟁영역 자원에 할당할 수 있고, 그 외의 RV에 대해 경쟁영역 자원에 할당할 수 있다. 또한, HARQ 데이터 전송의 경우 첫번째 데이터 전송 및 재전송에는 비경쟁영역 자원을 할당 할 수 있고, 이후의 재전송에 대해서는 비경쟁영역 자원을 할당 할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 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.

Claims

무선 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 방법으로서,
수신 장치로부터 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 수신하는 단계;
상기 수신 장치로의 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계; 및
상기 정상 수신 확인정보 및 상기 채널 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 데이터에 관한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 포함하고,
상기 두 개 이상의 RV들은 변조 후 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 상기 수신 장치로 송신되는, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 정상 수신 확인정보는 상기 전송 데이터의 오류 정도를 나타내는 정보 및 상기 전송 데이터의 정상 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 각각은 상기 전송 데이터와 같거나 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 중 적어도 하나는 경쟁영역 자원을 통해 상기 수신 장치로 송신되는, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들이 상기 하나의 전송 시간 구간 내에 출력되도록 레이트 매칭(rate matching)을 수행하는 단계를 더 포함하는, 송신 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들의 정보 및 출력 순서를 지시하는 제어정보 중 적어도 하나를 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 더 포함하는, 송신 장치의 동작 방법.
무선 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 방법으로서,
송신 장치로부터 수신한 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 송신 장치로 송신하는 단계;
상기 정상 수신 확인정보가 비정상 수신 정보일 시, 상기 송신 장치로부터 상기 전송 데이터에 대한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 수신하는 단계; 및
상기 RV들을 디레이트 매칭(derate matching) 후 복호화(decoding)를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 두 개 이상의 RV들은 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 수신하는, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 정상 수신 확인정보는 상기 전송 데이터의 오류 정도를 나타내는 정보 및 상기 전송 데이터의 정상 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 각각은 상기 전송 데이터와 같거나 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 중 적어도 하나는 경쟁영역 자원을 통해 상기 송신 장치로부터 송신되는, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 디레이트 매칭은 상기 하나의 전송 시간 구간 내에 수신된 두 개 이상의 RV들을 분리하는, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 분리된 두 개 이상의 RV들을 결합하는 단계를 더 포함하는, 수신 장치의 동작 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들의 정보 및 출력 순서를 지시하는 제어정보 중 적어도 하나를 상기 송신 장치로부터 수신하는 단계를 더 포함하는, 수신 장치의 동작 방법.
무선 통신 시스템의 송신 장치로서, 적어도 하나의 프로세서, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 수행되는 적어도 하나의 명령을 저장한 메모리, 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 제어되는 송수신기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은,
상기 송수신기를 이용하여 수신 장치로부터 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)를 수신하는 단계;
상기 송수신기를 이용하여 상기 수신 장치로의 전송 데이터에 대한 정상 수신 확인정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계; 및
상기 정상 수신 확인정보 및 상기 채널 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 데이터에 관한 두 개 이상의 중복 버전(RV: redundancy version)들을 상기 송수신기를 이용하여 하나의 전송 시간 구간(TTI: transmit time interval) 내에 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 수행하도록 구성되는, 송신 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 정상 수신 확인정보는 상기 전송 데이터의 오류 정도를 나타내는 정보 및 상기 전송 데이터의 정상 수신 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 송신 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 각각은 상기 전송 데이터와 같거나 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 송신 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들은 서로 다른 부호화율이 적용되는 버전들인, 송신 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 두 개 이상의 RV들 중 적어도 하나는 경쟁영역 자원을 통해 상기 수신 장치로 송신되는, 송신 장치.