KR20210005711A

KR20210005711A - 체계적 폴라 코딩을 사용하여 데이터를 재전송하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20210005711A
Application number: KR1020207034503A
Authority: KR
Inventors: 에르달 아리칸
Original assignee: 폴라란 하베르레스메 테크놀로질레리 아노님 시르케티
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2021-01-14
Also published as: KR102549316B1; EP3769455B1; CN112425103B; WO2019211674A1; JP7166513B2; JP2021521723A; US10312948B1; CN112425103A; EP3769455A1

Abstract

HARQ 프로세스를 사용하는 통신 시스템에서 하이브리드 자동 재송 요구(Hybrid Automatic Repeat request)(HARQ) 송신기(13, 60)는 폴라 코드 재전송 장치를 포함하며, 여기서 임의의 순방향 오류 수정법(FEC) 코드로부터의 프라이머리 코드 워드는 통신 채널(11)을 통해 전송되고 HARQ 수신기(15, 70)에 의해 부정적으로 답신된다. 프라이머리 코드 워드 버퍼(62)는 프라이머리 코드 워드를 저장하고, 체계적인 증가성 중복(IR) 인코더(63)는 프라이머리 코드 워드의 제1 세그먼트를 수신하고 제1 세그먼트를 제1 IR 코드 워드로 인코딩한다. 프라이머리 코드 워드의 제1 세그먼트는 프라이머리 코드 워드의 적어도 하나의 심볼을 제외하고, 체계적 IR 인코더 (63)는 체계적 폴라 인코더를 포함한다. 디코딩 오류에 응답하여 수신된 프라이머리 코드 워드 세그먼트는 IR 코드 워드로 인코딩되며, 프라이머리 코드 워드의 k 번째

는 k 번째 IR 코드 워드의 재전송에서 제외되고 IR 코드 워드는 전송 전에 재배치 될 수 있다.

Description

체계적 폴라 코딩을 사용하여 데이터를 재전송하는 방법 및 시스템

본 출원은 일반적으로 통신 채널을 통해 데이터를 재전송하는 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 체계적인 폴라(polar) 코딩을 사용하는 재전송 시스템에 관한 것이다.

무선 시스템과 같은 많은 통신 시스템에서, 전송 채널은 시간이 지남에 따라 예측할 수 없이 변하고 시스템의 송신기는 채널의 품질을 미리 알 수 없다. 열 노이즈(thermal noise), 다중 경로 페이딩, 도플러 효과, 다른 송신기의 간섭과 같은 다양한 현상이 이러한 채널 변동의 원인이 될 수 있으며 기존 채널 상태의 예측 불가능한 원인이 될 수 있다. 통신 시스템은 순방향 오류 수정법(Forward Error Correction)(FEC) 코딩 방식(scheme)을 사용하여 노이즈가 많고 시간에 따라 변하는 통신 채널을 통해 정보를 안정적으로 전송한다. FEC 방식에서 송신기는 입력 데이터 패킷을 오류 수정 코드에서 코드 워드로 인코딩하고 통신 채널을 통해 코드 워드를 전송한다. 코드 워드는 입력 데이터 패킷에 대한 중복 정보를 전달하며 이러한 중복성은 입력 데이터 패킷의 정보를 채널로 인한 손상에 대해 더 탄력적으로 렌더링한다. FEC 방식의 수신기에는 전송된 코드 워드의 채널 손상 복사본에서 입력 데이터 패킷을 복구하는 것을 목표로 하는 디코더가 장착되어 있다. 예를 들어, 딥 페이딩(deep fading) 기간과 같이 채널 상태가 평소보다 더 나쁠 경우 수신기는 손상된 코드 워드에서 입력 데이터 패킷을 복구하지 못할 수 있다. 통계치가 시간 상에 고정된 채널의 경우에도, 때때로, 채널의 노이즈가 일반적인 수준을 초과하고 FEC 코드는 입력 데이터 패킷을 올바르게 복구하는 데 충분하지 않다.

좋지 않은 채널 상황에서도 효과적인 방식으로 신뢰할 수 있는 통신을 제공하기 위해, 많은 통신 시스템은 FEC와 오류 검출 및 재전송을 결합한 하이브리드 자동 재송 요구(Hybrid Automatic Repeat request)(HARQ) 방법을 사용한다. HARQ 방식에는 송신기에서 수신기로의 순방향 채널 외에도 수신기에서 송신기로의 피드백 채널이 필요하다. 피드백 채널은 수신기가 입력 데이터 패킷을 성공적으로 복구할 수 있었는지 여부를 나타내는 피드백 메시지를 보내는 데 사용된다. 기본적인 형태에서 피드백 메시지는 긍정적인 답신(ACK) 또는 부정적인 답신(NACK)일 수 있다. ACK는 수신기가 현재 입력 데이터 패킷을 성공적으로 디코딩했음을 나타낸다. NACK는 그 반대를 나타낸다. HARQ 방식에는 여러 가지가 있다; HARQ와 관련된 방법 및 문제에 대한 포괄적인 논의는 참고 자료 [Lin, Chap. 22]에서 찾을 수 있다. 다음은 일반적인 HARQ 기법과 관련된 기본 개념에 대한 설명이다.

HARQ 방식은 HARQ 세션에서 입력 데이터 패킷을 처리하며, 각각의 HARQ 세션은 프라이머리 패킷과 아마도 많은 추가 HARQ 패킷의 전송을 포함하며, 모두 동일한 입력 데이터 패킷에서 파생된다. HARQ 세션은 HARQ 송신기가 새로운 입력 데이터 패킷을 수신하고, 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드 워드로 인코딩하고, 프라이머리 코드 워드를 프라이머리 패킷에 배치하고, 프라이머리 패킷을 순방향 채널을 통해 전송하는 것으로 시작한다. HARQ 수신기가 수신된 프라이머리 패킷에서 입력 데이터 패킷을 복구할 수 있으면 ACK를 송신한다; 그렇지 않으면 NACK를 송신한다. HARQ 송신기가 ACK를 수신할 때마다 현재 HARQ 세션이 (성공으로) 종료되고 새로운 입력 데이터 패킷이 사용 가능해지자마자 새로운 HARQ 세션이 시작된다. HARQ 송신기는 NACK를 수신할 때마다 현재 HARQ 세션의 전송 횟수가 일정 한도에 도달했는지 확인한다. 도달한 경우, 현재 세션은 실패로 종료된다; 그렇지 않은 경우, HARQ 송신기는 현재 입력 데이터 패킷에서 새로운 코드 워드를 생성하고 이를 HARQ 패킷에 배치하고 순방향 채널을 통해 HARQ 패킷을 전송한다. 새로운 HARQ 패킷을 수신하면 HARQ 수신기는 현재 HARQ 세션에서 최신 HARQ 패킷에서 사용 가능한 정보뿐만 아니라 이전에 수신한 패킷의 정보를 사용하여 입력 데이터 패킷을 한 번 더 복구하려고 시도한다.

HARQ 세션에서 전송될 수 있는 패킷 수에 대한 제한은 일반적으로 HARQ 세션에서 전송되는 특정 유형의 데이터에 대한 지연 시간(latency) 제약에 의해 결정되는 설계 파라미터이다. 예를 들어, 음성 전송이나 기계의 원격 제어와 같은 실시간 애플리케이션은 지연 시간을 덜 허용하므로, 이에 따라 패킷 수에 대한 제한을 선택해야 한다. 반면에 클라우드 저장 시스템으로의 파일 전송과 같은 애플리케이션은 훨씬 더 긴 지연을 허용할 수 있지만 입력 데이터 패킷에 대해 사실상 오류 없는 복구가 필요하며, 패킷 수에 대한 제한은 적절한 신뢰성을 보장하기에 충분히 크게 선택할 수 있다.

HARQ 송신기가 ACK 메시지를 수신하지 않고 전송 횟수 제한에 도달하면, 주로 지연 시간에 의해 제한되는 통신 시스템은 다음 입력 데이터 패킷의 전송으로 이동할 수 있는 반면, 신뢰성에 의해 제한되는 통신 시스템은 작업을 중단하고 경보 신호를 상위 계층 프로토콜로 전송할 수 있다. 이러한 유형의 오류 이벤트를 처리하는 방법에 대한 구체적인 세부 사항은 본 원리의 적용을 제한하지 않는다.

HARQ 방식은 "다양성(diversity)"을 통해 신뢰성을 제공한다. HARQ의 다양성은 "체이스 결합(Chase Combining)"(CC) 방법 [Chase]과 같이 단순한 반복의 형태를 취하거나 "증가성 중복(Incremental Redundancy)"(IR)의 형태를 취할 수 있다. CC-HARQ에서 HARQ 코드 워드는 프라이머리 코드 워드의 정확한 복사본이다. IR-HARQ에서 HARQ 코드 워드는 현재 입력 데이터 패킷에서 파생된 모든 코드 워드일 수 있다. IR을 통해 다양성을 제공하는 특별한 형태는 레이트리스 코딩(rateless coding)이다 [Byer]. 레이트리스 코딩과 HARQ 코딩의 관계는 [Sol]에서 논의된다.

본 원리는 주로 체계적 폴라 코드를 사용하여 IR-HARQ 방식을 구성하는 것에 관한 것이다. 폴라 코드는 논문 [Arik1]에 소개된 새로운 유형의 선형 블록 코드로, 본 명세서에 참조로 통합되고 본 명세서의 파일 히스토리에 포함된다. 체계적 코드에서 입력 데이터 패킷은 코드 워드의 일부로 투명하게 나타난다. 체계적 폴라 코드는 [Arik2]에서 처음 논의되었고 폴라 코드의 체계적 인코딩을 위한 재귀적 방법은 [Arik3]에서 개시되었다. 체계적 코딩은 폴라 코딩의 맥락에서 두 가지 주요 이점을 가지고 있다. [Arik2, Li]에 나타난 바와 같이 폴라 코드의 비트 오류율(BER) 성능을 향상시킨다; [Arik2]에서 지적되고 [Wu]에서 자세히 연구된 "터보 같은(turbo-like)" 폴라 코드의 구성을 허용한다. 사실, 체계적 코딩의 이러한 장점은 폴라 코딩에만 국한되지 않는다. 그들은 컨볼루션 코드와 같은 다른 코드 패밀리에서도 유지되며 현장의 실무자에게 잘 알려져 있다.

선행 작업은 폴라 코드에 기초한 수많은 HARQ 방식을 포함한다. [Chen1], [Moha] 의 제안은 체이스를 폴라 코드와 결합하여 연구한다. [Chen2], [ElKh], [Feng], [Huaw1], [Li] 및 [Song]의 방법은 IR-HARQ 방식의 예이다. 폴라 코드에 대한 HARQ 방법은 폴라 코드의 길이를 원하는 값으로 조정하는 수단으로 단축(shortening) 및 펑처링(puncturing)을 포함한다. 폴라 코드를 단축하고 펑처링하는 한 가지 방법은 [Wang]에 설명되어 있다. 이 방법은 단순하다는 장점이 있다.

본 개시는 폴라 코드의 단축 및 펑처링과 함께 체계적 폴라 코딩에 기반한 새로운 IR-HARQ 방법을 제안한다. 본 원리는 프라이머리 코드 워드를 생성하기 위한 모든 유형의 FEC 코드를 갖는 HARQ 방식에 적용될 수 있다. 본 원리는 체계적 폴라 코딩을 사용하여 HARQ 코드 워드를 생성한다. 본 원리는 IR-HARQ 코드 워드를 생성하기 위해 체계적 폴라 코딩이 사용된다는 점에서 종래 기술과 다르다. 본 원리의 목적은 디지털 통신 시스템에서 데이터를 전송할 때 처리량과 신뢰성을 향상시키는 것이다. 체계적 폴라 코드를 사용하여 개선된 IR-HARQ 방식을 제공하는 것이 본 원리의 목적이다.

HARQ 적용과는 별도로, 본 원리는 데이터의 체계적 인코딩을 기반으로 레이트리스(rateless) 폴라 코드를 구성하기 위한 독립형 방법으로 사용될 수 있다. 본 원리는 레이트리스 폴라 코드의 인코딩 및 디코딩 방법을 포함한다. 입력 데이터의 체계적 인코딩을 기반으로 레이트리스 폴라 코딩 방식을 제공하는 것이 본 원리의 목적이다.

참조:

[Arik1] E. Arikan, "Channel Polarization: A Method for Constructing Capacity-Achieving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels," IEEE Transactions on Information Theory, vol. 55, no. 7, pp. 3051-3073, 2009 년 7 월.

[Arik2] E. Arikan, "Systematic Polar Coding," IEEE Communications Letters, vol. 15, no. 8, pp. 860-862, 2011 년 8 월.

[Arik3] E. Arikan, "Method and system for error correction in transmitting data using low complexity systematic encoder," 미국 특허 번호 8,347,186 B1, 2013 년 1 월 1 일.

[Byer] J.W. Byers, M. Luby, M. Mitzenmacher, and A. Rege, "A Digital Fountain Approach to Reliable Distribution of Bulk Data," in Proceedings of the ACM SIGCOMM '98 Conference on Applications, Technologies, Architectures, and Protocols for Computer Communication, 뉴욕, 뉴욕주, 미국, 1998, pp. 56-77.

[Chase] D. Chase, "Code Combining - A Maximum-Likelihood Decoding Approach for Combining an Arbitrary Number of Noisy Packets," IEEE Transactions on Communications, vol. 33, no. 5, pp. 385-393, 1985 년 5 월.

[Chen1] K. Chen, K. Niu, Z. He, and J. Lin, "Polar coded HARQ scheme with chase combining," in Wireless Communications and Networking Conference(WCNC), 2014 IEEE. IEEE, 2014, pp. 474-479.

[Chen2] K. Chen, K. Niu, and J. Lin, "A hybrid ARQ scheme based on polar codes," IEEE Communications Letters, vol. 17, no. 10, pp. 1996-1999, 2013.

[ElKh] M. El-Khamy, H.P. Lin, J. Lee, H. Mahdavifar, and I. Kang, "HARQ rate-compatible polar codes for wireless channels," in Global Communications Conference(GLOBECOM), 2015 IEEE. IEEE, 2015, pp. 1-6.

[Feng] B. Feng, Q. Zhang, and J. Jiao, "An Efficient Rateless Scheme Based on the Extendibility of Systematic Polar Codes," IEEE Access, vol. PP, no. 99, pp. 1-1, 2017.

[Huaw1] R1-177210, HARQ scheme for polar codes, Huawei-HiSilicon, 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #86, 예테보리, 스웨덴, 2016 년 8 월.

[Li] B. Li, D. Tse, K. Chen, and H. Shen, "Capacity-achieving rateless polar codes," in 2016 IEEE International Symposium on Information Theory(ISIT), 2016, pp. 46-50.

[Lin] S. Lin and D.J. Costello, Error Control Coding, Second Edition. Upper Saddle River: Pearson Education Inc., 2004.

[Moha] M.S. Mohammadi, I.B. Collings, and Q. Zhang, "Simple Hybrid ARQ Schemes Based on Systematic Polar Codes for IoT Applications," IEEE Communications Letters, vol. PP, no. 99, pp. 1-1, 2017.

[Sol] E. Soljanin, N. Varnica, and P. Whiting, "Punctured vs rateless codes for hybrid ARQ," in Proc. IEEE Information Theory Workshop, Punta del Este., pp. 155-159, 2006.

[Song] H. Songnam, D. Hui, and I. Maric, "Rate-compatible polar codes," U.S. Patent Application Publication No. 2017/0047947, 2017 년 2 월 2 일.

[Wang] Wang, R. and Liu, R. (2014) 'A Novel Puncturing Scheme for Polar Codes', IEEE Communications Letters, 18(12), pp. 2081-2084.

[Wu] D. Wu, A. Liu, Y. Zhang, and Q. Zhang, "Parallel concatenated systematic polar codes," Electronics Letters, vol. 52, no. 1, pp. 43-45, 2015 년 11 월.

상기 나열된 간행물은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

HARQ 송신기와 HARQ 수신기 사이의 데이터 전송에서, 입력 데이터 패킷은 HARQ 송신기의 프라이머리 인코더에 의해 프라이머리 코드 워드로 인코딩된다. 프라이머리 코드 워드는 전송된 패킷 내부에 배치되고 패킷 송신기에 의해 순방향 채널을 통해 전송된다. 전송된 패킷은 HARQ 수신기에 의해 수신된 패킷으로 수신된다.

일 실시 예에서, 최대 전송 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 입력 데이터 패킷을 전송하는 데 사용되는 HARQ 송신기 장치-최대 전송 제한 m은 2 이상의 정수임-는 다음을 포함한다: HARQ 세션을 시작하기 위해 입력 데이터 패킷을 수신하고 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드로부터 프라이머리 코드 워드로 인코딩하도록 구성된 프라이머리 인코더; 프라이머리 코드 워드를 수신하고 통신 채널을 통해 프라이머리 패킷 내에서 프라이머리 코드 워드를 전송하도록 구성된 패킷 송신기; 및 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 선택하고, 체계적 방식으로 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 k 번째 IR 마더 코드로부터 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링(puncturing)에 의해 k 번째 IR 마더 코드 워드로부터 k 번째 IR 코드 워드를 생성하도록 구성된 체계적인 증가성 중복(incremental redundancy)(IR) 인코더. 패킷 송신기는 k 번째 IR 코드 워드를 수신하고 통신 채널을 통해 k 번째 IR 패킷 내에서 k 번째 IR 코드 워드를 전송하고, k는 1 보다 크거나 같고 (m-1) 보다 작거나 같은 정수이고, k 번째 IR 데이터 세그먼트는 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고, k 번째 IR 패킷은 HARQ 세션에서 k 번째 부정적인 답신(negative acknowledgment)(NACK) 수신에 응답하여 전송된다. 상기 HARQ 세션은 상기 HARQ 세션에서 전송된 패킷에 대한 응답으로 긍정적인 답신(positive acknowledgment)(ACK)이 수신되거나 HARQ 세션에서 전송되는 패킷의 수는 최대 전송 제한 m에 도달하면 종료된다. 선택적으로 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트를 제거하고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 체계적 방식으로 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달한다. HARQ 인코더는 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 체계적 방식으로 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하기 전에 k 번째 IR 데이터 세그먼트에 순열을 적용할 수 있고, 이에 의해 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 순열화 된 복사본을 전달할 수 있다. k 번째 IR 마더 코드 워드는 펑처링되기 전에 단축(shorten)될 수 있고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 k 번째 IR 마더 코드 워드의 단축된 세그먼트를 제거할 수 있다. k 번째 IR 마더 코드는 바람직하게는 체계적 폴라 코드이다. 프라이머리 코드는 바람직하게는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나이다. j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작을 수 있고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 프라이머리 코드와 구별되도록 한다.

다른 실시예에서, 최대 수신 패킷 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 전송되는 입력 데이터 패킷의 추정치로서 출력 데이터 패킷을 생성하는 데 사용되는 하이브리드 자동 재송 요구(HARQ) 수신기 장치-최대 수신 제한 패킷 m은 2 이상의 정수임-는 다음을 포함한다: 프라이머리 디코더 입력 데이터를 생성하기 위해 수신된 프라이머리 패킷을 수신하도록 구성된 수신기 프론트 엔드; 프라이머리 디코더 입력 데이터를 처리하고 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치를 생성하도록 구성된 HARQ 디코더; 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하도록 구성된 오류 검출기; 및 오류 검출기가 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 각각 긍정적인 답신(ACK) 또는 부정적인 답신(NACK) 중 하나를 전송하도록 구성된 피드백 패킷 송신기. 수신된 프라이머리 패킷은 프라이머리 코드로부터 프라이머리 코드 워드를 전달하고, 프라이머리 코드 워드는 입력 데이터 패킷의 인코딩에 대응하는 프라이머리 코드의 코드 워드이다. 수신기 프런트 엔드는, (k-1) 개의 연속적인 NACK를 전송하는 피드백 패킷 송신기에 응답하여, k 번째 IR 디코더 입력 데이터를 생성하기 위해 k 번째 수신된 증가성 중복(IR) 패킷을 수신하도록 구성된다-k는 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 정수 값임-. HARQ 디코더는 디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션을 처리하고 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치를 생성하도록 추가로 구성된다-디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션은 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더 입력 데이터를 포함함-. 오류 검출기는 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하도록 추가로 구성된다. 피드백 패킷 송신기는 오류 검출기가 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 각각 긍정 응답(ACK) 또는 부정 응답(NACK) 중 하나를 전송하도록 추가로 구성된다. k 번째 수신된 IR 패킷은 k 번째 IR 코드로부터의 k 번째 IR 코드 워드를 포함하고, k 번째 IR 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전이고, k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드로부터의 코드 워드이고, k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩에 대응하는 k 번째 IR 마더 코드의 코드 워드이고, k 번째 IR 데이터 세그먼트는 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고, k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩은 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트에 매핑하는 것을 포함하고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터는 체계적 방식으로 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달한다. k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전은 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트로부터의 요소를 포함하지 않는다. HARQ 세션은 프런트 엔드 수신기가 수신된 프라이머리 패킷을 수신할 때 시작되고, HARQ 세션은 피드백 패킷 송신기가 HARQ 세션에서 제1 ACK를 송신할 때 또는 피드백 패킷 송신기가 HARQ 세션에서 제1 ACK 또는 HARQ 세션에서 m 번째 ACK/NACK 신호 중 하나를 송신 한 후에 종료된다. HARQ 디코더는 프라이머리 디코더 및 (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션을 포함할 수 있다. 프라이머리 디코더는 프라이머리 코드를 디코딩하도록 구성된 디코더일 수 있다. (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션은 각각의 정수 j = 1,2, …, (m-1)에 대해, j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하도록 구성된 j 번째 IR 디코더를 포함할 수 있다. 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각각의 정수 k에 대해, 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치는 k 번째 디코더 컬렉션 중 메시지 전달의 k 번째 세션에 의해 생성될 수 있고, k 번째 디코더 컬렉션은 프라이머리 디코더 및 각각의 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더를 포함할 수 있다. 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 메시지 전달의 k 번째 세션은 (1+k) 디코딩 단계를 포함하고, (1+k) 디코딩 단계는 프라이머리 코드 디코딩 단계 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 코드 디코딩 단계를 포함하고, (1+k) 디코딩 단계는 k 번째 IR 코드 디코딩 단계부터 시작하여 (k-1) 번째 IR 코드 디코딩 단계에 이어 첫 번째 IR 코드 디코딩 단계까지 역순으로 순차적으로 실행되어 프라이머리 코드 디코딩 단계로 종료되고, j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서, j 번째 IR 디코더는 j 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 생성하기 위해 j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하고, j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서 j 번째 IR 디코더에 이용 가능한 메시지는 j 번째 IR 디코더 입력 데이터, 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트, 및 각 l = j + 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함하고, 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트는 j 번째 IR 데이터 세그먼트에 대응하는 프라이머리 디코더 입력 데이터의 세그먼트를 포함하고, 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 프라이머리 디코더는 입력 데이터 패킷의 k 번째 추정치를 생성하기 위해 프라이머리 코드를 디코딩하고, 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 프라이머리 디코더에 이용 가능한 메시지는 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각각의 l = 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함한다. 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 메시지 전달의 k 번째 세션은 신뢰 전파(belief propagation)(BP) 디코딩을 포함할 수 있고, 메시지 전달의 k 번째 세션에서 k 번째 디코더 컬렉션은 제한되지 않은 방식으로 메시지를 교환한다. k 번째 IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드일 수 있다. 프라이머리 코드는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나일 수 있다. j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작을 수 있고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 프라이머리 코드와 구별될 수 있다.

이하의 상세한 설명을 수행하기 전에, 본 특허 명세서 전체에 걸쳐 사용된 특정 단어 및 문구의 정의를 제시하는 것이 바람직할 수 있다. 용어 "결합(couple)" 및 그 파생어는 이들 요소가 서로 물리적으로 접촉하는지 여부에 관계없이 둘 이상의 요소 사이의 임의의 직접 또는 간접 접촉을 의미한다. "전송(transmit)", "수신(receive)" 및 "통신(communicate)"이라는 용어 및 그 파생어는 직접 및 간접 통신을 모두 포함한다. 용어 "포함하다(include)" 및 "포함하다(comprise)" 및 이의 파생어는 제한없이 포함되는 것을 의미한다. "또는(or)" 이라는 용어는 포괄적이고, 및/또는 을 의미한다. "연관된(associated with)"및 이의 파생어는 포함하다(include), 안에 포함되다(be included within), 상호 연결하다(interconnect with), 포함하다(contain), 안에 들어있다(be contained within), 연결된(connect to or with), 결합된(couple to or with), 통신할 수 있는(be communicable with), 협력하다(cooperate with), 인터리브(interleave), 나란히 놓임(juxtapose), 근접하다(be proximate to), 결합되어 있는(be bound to or with), 가지다(have), 특성이 있는(have a property of), 관계가 있는(have a relationship to or with) 등과 같은 의미를 가진다. "제어기(controller)"라는 용어는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 디바이스, 시스템 또는 그 일부를 의미한다. 이러한 제어기는 하드웨어 또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 중 하나 또는 둘 모두와 함께 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 특정 제어기와 연관된 기능은 로컬 또는 원격으로, 중앙 집중식 또는 분산형일 수 있다. 항목 목록과 함께 사용될 때 "적어도 하나"라는 표현은 하나 이상의 나열된 항목의 상이한 조합이 사용될 수 있으며, 목록에서 하나의 항목만이 필요할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나"는 다음 조합 중 임의의 것을 포함한다: A; B; C; A 및 B; A 및 C; B 및 C; 및 A, B 및 C.

또한, 후술되는 다양한 기능들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 구현되거나 지원 될 수 있으며, 이들 각각은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드로 형성되고 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된다. "애플리케이션" 및 "프로그램"이라는 용어는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어 컴포넌트, 명령어 세트, 프로시저, 함수, 객체, 클래스, 인스턴스, 관련 데이터, 또는 적절한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드에서의 구현에 적합한 그 일부일 수 있다. "컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드"라는 문구는 소스 코드, 객체 코드 및 실행 가능 코드를 포함한 모든 유형의 컴퓨터 코드를 포함한다. "컴퓨터 판독 가능 매체"라는 문구는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD) 또는 기타 유형의 메모리와 같은 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 유형의 매체를 포함한다. "비 일시적" 컴퓨터 판독 가능 매체는 일시적 전기 또는 다른 신호를 전송하는 유선, 무선, 광학 또는 다른 통신 링크를 배제한다. 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 데이터가 영구적으로 저장될 수 있는 매체, 및 재기록 가능 광 디스크 또는 소거 가능 메모리 디바이스와 같이 데이터가 저장되고 나중에 덮어쓰기 될 수 있는 매체를 포함한다.

다른 특정 단어 및 문구에 대한 정의는 본 개시 전반에 걸쳐 제공된다. 당업자는 대부분의 경우에, 그러한 정의는 그렇게 정의된 단어와 구의 이전 및 미래의 사용에도 적용된다는 것을 이해해야 한다.

본 개시 및 그 장점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조하며, 같은 참조 번호는 같은 부분을 나타낸다:
도 1은 본 원리가 사용될 수 있는 통신 채널을 통한 데이터 전송을 위한 HARQ 시스템의 기능 블록도이다;
도 2는 NACK가 수신될 때마다 프라이머리 패킷의 동일한 복사본을 전송하는 CC-HARQ 방식의 다이어그램이다;
도 3은 송신기가 NACK를 수신할 때마다 IR 패킷을 전송하는 IR-HARQ 방식의 다이어그램이며, 각 IR 패킷은 프라이머리 패킷과 그리고 서로 다를 수 있다;
도 4는 본 원리가 적용될 수 있는 HARQ 송신기의 일 예시적인 구현의 절차를 예시하는 흐름도이다;
도 5는 본 원리가 적용될 수 있는 HARQ 수신기의 일 예시적인 구현의 절차를 예시하는 흐름도이다;
도 6는 예시적인 HARQ 송신기의 보다 상세한 기능 블록도이다;
도 7은 예시적인 HARQ 수신기의보다 상세한 기능 블록도이다;
도 8은 본 원리에 따른 HARQ 송신기의 제1 실시예에 대한 파라미터 목록이다;
도 9a는 본 원리의 바람직한 실시예를 예시하는 설계 예이다;
도 9b는 본 원리의 바람직한 실시예에 대한 HARQ 디코더를 예시하는 도면이다;
도 10은 다양한 HARQ 방식의 성능을 예시하는 그래프이다;
도 11은 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 무선 네트워크를 예시한다;
도 12a는 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 사용자 장비 네트워크를 예시한다; 그리고
도 12b는 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 enhanced NodeB(eNB) 네트워크를 예시한다.

이하에서 논의되는 도 1 내지 도 12b 및 본 특허 명세서에서 본 개시의 원리를 설명하기 위해 사용된 다양한 실시예는 단지 예시적인 것이며 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 당업자는 본 개시의 원리가 적절히 구성된 통신 시스템에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

코딩 이론에서 확립된 규칙에 따라, 시스템에서의 데이터 워드 및 코드 워드는 본 명세서에서 유한 필드

에 대한 벡터로 표현된다. 필드 요소(스칼라)는

와 같은 일반 소문자로 표시된다. 벡터는

와 같은 소문자 볼드체로 표시되며

표기법은

가 유한 필드

에 대한

차원 벡터임을 나타내는 데 사용된다. 길이가

인 벡터의 요소는 정수

으로 인덱싱되며 벡터

은 요소 측면에서

으로 표시된다. 필드에 대한 행렬은

과 같은 대문자 볼드체로 표시된다. 여기서

은

의 행 수를 나타내고

은

의 열 수를 나타낸다. 컴포넌트가 모두 0 인 벡터(올-제로(all-zero) 벡터)는

으로 표시된다.

주어진 벡터의 서브 벡터는 선택자 집합에 의해 지정된다. 벡터

에 대한 선택자 집합은

의 좌표 인덱스 집합 {1,2, …, N}의 서브 집합 A로 정의된다. 표기법

는

이 자연(증가) 순서의

의 요소 목록인 서브 벡터

를 나타내는 데 사용된다. 예를 들어

이고

이면

이다. 따라서 서브 벡터

는

의 요소 순서에 관계없이 고유하게 정의된다. 집합

의 경우

는

의 요소 수를 나타낸다; 표기법

는 지정된 범용 집합에서

의 보수(complement)를 나타낸다. 두 집합

와

에 대해 표기법

는 집합

를 나타낸다.

"변환하다(transform)"(또는 "변환(transformation)")이라는 용어는 유한 필드

에 대한 선형 벡터 공간 연산을 나타내기 위해 아래에서 사용된다. "변환

"는 적용 가능한 벡터 공간의 특정 기준에서 행렬

로 표현되는 변환을 의미한다. 폴라 코딩에 중요한 특수한 유형의 변환은 이진 필드

에 대한 폴라 변환

이며, 여기서

및

은 F의

번째 크로네커(Kronecker) 거듭 제곱이다.

이하의 설명에서, 특정 실시예, 절차, 기술 등과 같은 특정 세부 사항은 제한이 아닌 본 원리의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명의 목적으로 제시된다. 그러나, 본 원리가 본 명세서의 특정 세부 사항에서 벗어나는 다른 실시예에서 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 본 원리는 임의의 데이터 송신기와 데이터 수신기 사이의 임의의 데이터 통신 시스템에서 구현될 수 있다(예를 들어, 도 1 참조). 본 원리의 하나의 구체적이고 비 제한적인 적용은 무선 통신 시스템에 있다(예를 들어, 도 11 및 12a-12b 참조).

이하의 설명에서 물리적(PHY), 매체 접근 제어(medium access contro)(MAC) 및 상위 계층(데이터 링크, 네트워크, 전송 및 애플리케이션)에서 잘 알려진 프로토콜에 대한 자세한 설명은 불필요한 세부 사항으로 본 원리의 설명을 모호하게 하지 않도록 생략한다. 예를 들어, 고려중인 HARQ 시스템에서 전송된 패킷이 사용자 데이터뿐만 아니라 링크 제어 및 패킷 식별과 같은 목적을 위한 프로토콜 데이터도 포함한다는 설명은 언급하지 않는다. 또한, 다음 설명은 송신기에서 수신기로의 순방향 채널이 때때로 패킷을 임의로 지연시키거나, 손실시키거나, 전송된 것과 다른 순서로 전달할 가능성을 무시한다. 다음 설명에서 또 다른 단순화는 수신기에서 송신기로의 피드백 채널이 제때에 오류없이 피드백 패킷(ACK/NACK)을 전달한다는 가정이다. 본 문서에서 고려중인 통신 시스템에는 패킷 지연, 손실 등을 복구하기 위한 프로토콜이 장착되어 있다고 가정한다. 피드백 채널에 대해서도 유사한 가정이 이루어진다. 실제 시스템에서 HARQ 송신기는 자신이 전송하는 각 패킷에 대해 특정 타임 아웃 기간 내에 피드백 메시지를 수신할 것으로 예상한다. 피드백이 타임 아웃 기간 내에 도착하지 않거나 오류와 함께 도착하면, HARQ 송신기(13)는 경고 메시지를 상위 계층 프로토콜로 전송하는 것과 같은 수정 조치를 취하는 오류 복구 프로토콜을 갖추고 있어야 한다. 순방향 또는 피드백 채널로부터의 오류 복구 프로토콜의 사양은 본 개시의 새로운 측면에 집중하기 위해 본 개시에서 생략된다. 본 발명의 원리는 순방향 채널 또는 피드백 채널에 의한 패킷 전달의 불완전함을 복구하기 위해 임의의 일반적인 오류 복구 프로토콜과 함께 적용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

일부 도면은 구현에 사용되는 하드웨어 회로의 구성 및 동작에 대한 상세한 설명없는 개별 기능 블록을 포함한다. 이러한 세부 사항이 생략될 때마다, 당업자라면 상기 기능이 하드웨어 회로에 의해 적어도 어느 정도 구현되고, 그리고 개별 하드웨어 회로를 사용하고, 적절하게 프로그래밍 된 디지털 마이크로 프로세서 또는 범용 컴퓨터와 함께 기능하는 소프트웨어를 사용하고, 주문형 집적 회로(ASIC)를 사용하고/하거나 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP)를 사용하여 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 것이다.

상기를 염두에 두고, 처음 도 1을 참조하면, HARQ 시스템(10)의 기능 블록도가 도시된다. HARQ 시스템(10)은 입력 데이터 패킷(11)을 오류없이 출력 데이터 패킷(12)으로 재생성(reproducing)하는 것을 목표로 특정 HARQ 프로토콜(방식(scheme))을 실행한다. HARQ 시스템(10)은 HARQ 송신기(13), 순방향 채널(14), HARQ 수신기(15) 및 피드백 채널(16)을 포함한다. HARQ 시스템(10)은 별도의 HARQ 세션에서 입력 데이터 패킷을 하나씩 처리한다. 각각의 HARQ 세션에서, HARQ 송신기(13)에 의한 전송의 수는 최대 수 m으로 제한되고, 여기서 m은 일정한 양의 정수이고 HARQ 시스템(10)의 설계의 일부로서 고정된다. 최대 수 m은 HARQ 송신기(13) 및 HARQ 수신기(15) 모두에 공통이다. HARQ 송신기(13)에서, 최대 수는 "최대 전송 제한 m"으로 지칭된다; HARQ 수신기(15)에서는 "최대 수신 패킷 제한 m"이라고 지칭된다. HARQ 세션 동안 HARQ 시스템(10)에서 전송되는 제1 패킷을 프라이머리 패킷(primary packet)이라 하고 나머지 패킷을 IR 패킷이라 한다. 세션의 IR 패킷 수는 m-1로 제한된다.

HARQ 송신기(13)는 프라이머리 패킷 및 IR 패킷을 하나씩 전송하도록 구성된다. HARQ 송신기는 패킷 전송 사이에 HARQ 수신기(15)로부터 피드백(ACK 또는 NACK)을 수신하기 위해 일시 정지한다. HARQ 수신기(15)는 새로운 패킷을 수신할 때마다 현재 HARQ 세션에서 그 때까지 수신된 모든 패킷에 포함된 정보를 사용하여 입력 데이터 패킷을 복구하려고 시도한다. HARQ 수신기(15)는 HARQ 수신기(15)가 오류-검출 테스트를 통과한 입력 데이터 패킷의 추정치를 생성할 수 있는 경우 ACK를 전송하고; 그렇지 않으면, HARQ 수신기(15)는 NACK를 전송한다. HARQ 세션은 HARQ 송신기(13)가 해당 HARQ 세션 내에서 m 개의 연속적인 NACK를 수신하기 전에 ACK를 수신하는 경우에만 성공으로 종료된다; 그렇지 않으면 실패로 끝난다.

구현 관점에서, HARQ 송신기(13) 및 HARQ 수신기(15)는 순방향 채널(14) 및 피드백 채널(16)을 통해 서로에게 전송하는 신호에 의해 서로 상호 작용하는 유한 상태 기계다. HARQ 송신기(13)의 상태는 전송 카운터를 포함하고, 전송 카운터는 현재 HARQ 세션에서 전송된 패킷의 수를 추적한다. 전송 카운터의 값이 최대 전송 제한 m에 도달하면, HARQ 송신기(13)는 현재 HARQ 세션에서 더 이상 패킷을 계속 전송할 수 없다; 그리고 세션이 종료되어야 한다. 마찬가지로, HARQ 수신기(15)의 상태는 수신된 패킷 카운터를 포함하고, 상기 수신된 패킷 카운터는 현재 HARQ 세션에서 수신된 패킷의 수를 카운팅하고 그 값은 최대 수신 패킷 제한 m을 초과 할 수 없다.

도 2를 참조하면, CC-HARQ 방식(20)이 도 1의 일반적인 HARQ 프레임 워크의 특별한 인스턴스로서 도시된다. 도 2에서, 제1 수평 라인(21)은 HARQ 송신기(13)에서의 이벤트를 도시하고, 제2 수평 라인(22)은 HARQ 수신기(15)에서의 이벤트를 도시한다. 제1 수평 라인(21)에서 제2 수평 라인(22)으로의 화살표는 HARQ 송신기(13)에서 HARQ 수신기(15)로의 순방향 채널(14)을 통한 패킷의 전송을 나타낸다. 제2 수평 라인(22)에서 제1 수평 라인(21)으로의 화살표는 HARQ 수신기(15)로부터 HARQ 송신기(13)로의 피드백 채널(16)을 통한 피드백 패킷의 전송을 나타낸다. CC-HARQ 방식(20)은 HARQ 세션에서 전송된 모든 패킷이 해당 세션에서 프라이머리 패킷의 동일한 복사본인, 단순 재전송 방법을 사용한다. 도 2에 도시된 특정 시나리오에서, 제1 HARQ 세션은 HARQ 송신기(13)가 순방향 채널(14)을 통해 제1 프라이머리 패킷

(231)을 전송하는 것으로 시작하며, 여기서 제1 프라이머리 패킷(231)은 제1 프라이머리 코드 워드를 포함하고, 여기서 제1 프라이머리 코드 워드는 프라이머리 코드의 코드 워드이고, 제1 프라이머리 코드 워드는 프라이머리 인코더에 의해 제1 입력 데이터 패킷으로부터 생성되고, 프라이머리 인코더는 프라이머리 코드에 대한 인코더이다. HARQ 송신기(13)는 제1 프라이머리 코드의 인코딩 규칙에 따라 제1 입력 데이터 패킷을 인코딩함으로써 제1 프라이머리 코드 워드를 생성한다. HARQ 수신기(15)는 프라이머리 패킷(231)의 노이즈 복사본을 수신하고, 제1 프라이머리 패킷(231)의 노이즈 복사본을 성공적으로 디코딩하고, 제1 입력 데이터 패킷을 복구하고, 피드백 채널(16)을 통해 제1 ACK(241)를 전송한다. 제1 ACK(241)를 수신하면, HARQ 송신기(13)는 제1 입력 데이터 패킷을 릴리즈하고, 제2 입력 데이터 패킷을 인코딩하여 제2 프라이머리 패킷

(232)를 생성하고, 순방향 채널(14)을 통해 제2 프라이머리 패킷

(232)를 전송한다. 도 2의 특정 시나리오에서, HARQ 수신기(15)는 제2 프라이머리 패킷(232)의 노이즈 복사본으로부터 제2 입력 데이터 패킷을 복구하는 데 실패하고 피드백 채널(16)을 통해 NACK(242)를 전송한다. HARQ 송신기(13)는 NACK(242)를 수신하고 제1 IR 패킷

(233)를 전송하는데, 여기서 제1 IR 패킷은 제2 프라이머리 패킷

(232)의 동일한 복사본이다. HARQ 수신기(15)는 제1 IR 패킷

(233)의 노이즈 복사본을 수신하고, 제2 프라이머리 패킷(232) 및 제1 IR 패킷(233)의 노이즈 복사본을 공동으로 디코딩함으로써 제2 입력 데이터 패킷을 복구하려고 시도한다. 도 2의 시나리오에서, 이 디코딩 시도는 실패로 끝나고 HARQ 수신기(15)는 제2 NACK(243)를 전송한다. HARQ 송신기(13)는 제2 IR 패킷

(234)를 전송함으로써 제2 NACK(243)에 응답하고, 여기서 제2 IR 패킷

(234)은 제2 프라이머리 패킷

(232)의 동일한 복사본이다. 제2 IR 패킷

(234)의 노이즈 복사본을 수신한 후, HARQ 수신기(15)는 이번에는 패킷(232, 233, 234)의 노이즈 복사본을 공동으로 처리함으로써 제2 입력 데이터 패킷을 디코딩하는 제3 시도를 한다. 제3 시도는 성공하고 HARQ 수신기(15)는 ACK(244)를 전송한다. HARQ 송신기(13)에 의한 ACK(244)의 수신은 제2 HARQ 세션의 종료를 표시한다. 제3 HARQ 세션은 HARQ 송신기(13)가 제3 입력 데이터 패킷을 인코딩하고 제3 프라이머리 패킷

(235)를 전송하는 것으로 시작한다. 이것으로 도 2의 설명을 완료한다. CC-HARQ 방식은 단순하다는 장점이 있으며 아래에서 본 원리의 바람직한 실시예의 성능을 측정하기 위한 벤치 마크로 사용될 것이다.

도 3은 예시적인 HARQ 방식(30)을 도시하며, 여기서 HARQ 방식(30)은 도 1을 참조하여 설명된 일반 프레임 워크에 따라 IR 패킷을 생성한다. 도 3의 예는 IR 패킷이 생성되는 방식에서만 도 2의 CC-HARQ 예와 다르다. 도 3의 IR 패킷은 프라이머리 패킷의 동일한 복사본으로 제한되지 않는다; 이들은 특정 인코딩 규칙에 따라 생성될 수 있다. 도 3의 예는 HARQ 송신기(13)가 제1 프라이머리 패킷(331)을 전송하는 것으로 시작한다. HARQ 수신기(15)는 제1 프라이머리 패킷(331)의 노이즈 복사본을 수신하고, 제1 입력 데이터 패킷을 성공적으로 복구하고, 제1 ACK(341)를 전송한다. HARQ 송신기(13)는 제2 프라이머리 패킷

(332)를 전송한다. HARQ 수신기(15)는 수신된 제2 프라이머리 패킷

(332)의 노이즈 복사본으로부터 제2 입력 데이터 패킷을 복구하지 못하고 NACK(342)를 전송한다. HARQ 송신기(13)는 NACK(342)를 수신하고 제1 IR 패킷

(333)을 전송하며, 여기서 제1 IR 패킷(333)은 제2 입력 데이터 패킷으로부터 도출된다. HARQ 수신기(16)는 제1 IR 패킷

(333)의 노이즈 복사본을 수신하고, 수신된 패킷(332 및 333)으로부터 제2 입력 데이터 패킷을 디코딩하지 못하고, 제2 NACK(343)를 전송한다. HARQ 송신기(13)는 제2 IR 패킷

(334)를 전송함으로써 제2 NACK(343)에 응답하며, 제2 IR 패킷(334)은 제2 프라이머리 패킷(332)으로부터 도출된다. HARQ 수신기(15)는 수신된 패킷(332, 333, 334)에서 제2 입력 데이터 패킷을 복구하기 위해 제3 시도를 한다. 제3 시도는 성공하고 HARQ 수신기(15)는 ACK(344)를 전송한다. HARQ 송신기(13)에 의한 ACK(344)의 수신은 예에서 제2 HARQ 세션의 종료를 표시한다. 제3 HARQ 세션은 HARQ 송신기(13)가 제3 프라이머리 패킷

(335)를 전송하는 것으로 시작한다. 이 예는 HARQ 송신기가 임의의 인코딩 규칙을 사용하여 IR 패킷을 생성할 수 있는 일반적인 IR-HARQ 방식을 나타낸다. 본 원리는 도 3의 일반적인 프레임 워크를 따른다.

도 4 및 도 5는 각각 HARQ 송신기(40) 및 HARQ 수신기(50)를 흐름도 형식으로 도시한다. 도 4 및 도 5의 흐름도는 본 원리의 일반적인 프레임 워크를 보다 정확하게 명시한다. 각각의 HARQ 세션의 시작에서, HARQ 송신기(40)는 프라이머리 패킷 상태(41)에 있으며, 여기서 프라이머리 패킷 상태는 입력 데이터 패킷을 기다리고, 입력 데이터 패킷을 수신하고, 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드 워드로 인코딩하고, 프라이머리 패킷에서 프라이머리 코드 워드를 전송하고, 전송 카운터를 1로 설정하고, 프라이머리 패킷에 대한 응답으로 피드백을 기다리는 동작을 포함한다. HARQ 송신기(40)가 프라이머리 패킷에 대한 응답으로 피드백을 수신하면, HARQ 송신기(40)의 상태는 피드백 체크 상태(42)로 변경되고, 피드백 체크 상태(42)는 피드백이 ACK 또는 NACK인지 확인하는 것을 포함한다. 피드백이 ACK이면, HARQ 송신기(40)의 상태는 프라이머리 패킷 상태(41)로 변경되어 현재 HARQ 세션이 성공으로 종료되고 다음 HARQ 세션이 시작된다. 피드백이 NACK이면, HARQ 송신기(40)의 상태는 전송 카운터 상태(43)로 변경되고, 여기서 전송 카운터 상태(43)는 전송 카운터 값을 1만큼 증가시키는 것을 포함한다. HARQ 송신기(40)의 다음 상태는 송신기 카운터 검사 상태(44)이며, 송신기 카운터 검사 상태(44)는 전송 카운터 값이 최대 전송 제한을 초과하는지 여부를 검사하는 것을 포함한다. 최대 전송 제한은 HARQ 시스템에 대한 설계 파라미터이며 HARQ 세션에서 발생할 수 있는 최대 패킷 전송 수(프라이머리 패킷 + IR 패킷)를 결정한다. 전송 카운터가 최대 전송 제한을 초과하면 HARQ 송신기(40)는 프라이머리 패킷 상태(41)로 이동하여 현재 HARQ 세션이 실패로 종료되고 새로운 HARQ 세션이 시작된다. 전송 카운터가 최대 전송 제한을 초과하지 않으면 HARQ 송신기(40)는 IR 상태(45)로 이동하고, IR 상태(45)는 IR 코드 워드를 준비하고, IR 코드 워드를 IR 패킷으로 전송하고, 전송된 IR 패킷에 대한 응답으로 피드백을 대기하는 단계를 포함한다. 전송된 IR 패킷에 대한 피드백이 도착하면 HARQ 송신기는 피드백 체크 상태(42)로 이동한다. HARQ 송신기(40)에서의 동작 주기는 위의 설명에 따라 계속된다. 이것으로 도 4의 흐름도에 대한 설명을 완료한다.

각각의 HARQ 세션의 시작에서, HARQ 수신기(50)는 수신기 프라이머리 패킷 상태(51)에 있고, 수신기 프라이머리 패킷 상태(51)는 수신된 패킷 카운터를 0으로 초기화하고 프라이머리 패킷을 기다리는 동작을 포함한다. HARQ 수신기(50)가 프라이머리 패킷을 수신하면 HARQ 수신기(50)의 상태는 디코딩 상태(52)로 변경된다. 디코딩 상태(52)에서, HARQ 수신기(50)는 현재 HARQ 세션에서 수신된 모든 패킷(수신된 프라이머리 패킷 및 임의의 수신된 IR 패킷)에서 이용 가능한 정보를 사용하여 입력 데이터 패킷을 디코딩하려고 시도한다. 디코딩 상태(52)에서의 동작은 입력 데이터 패킷의 추정치 생성에 의해 완료된다. 디코딩 상태(52) 이후의 다음 상태는 오류 검출 상태(53)이며, 여기서 오류 검출 상태(53)는 입력 데이터 패킷의 추정치가 임의의 오류를 포함하는지 확인하는 것을 포함한다. 입력 데이터 패킷의 추정치에서 오류가 검출되지 않으면 HARQ 수신기(50)는 ACK 상태(54)로 이동한다. ACK 상태(54)에서 HARQ 수신기(50)는 ACK를 전송하고 수신기 프라이머리 패킷 상태(51)로 이동하여 HARQ 세션이 성공적으로 완료된다. HARQ 수신기(50)가 오류 검출 상태(53)에서 오류를 검출하면 HARQ 수신기(50)는 NACK 상태(55)로 이동한다. NACK 상태(55)에서 HARQ 수신기(50)는 NACK를 전송하고 수신된 패킷 카운터를 1만큼 증가시키고 수신기 카운터 확인 상태(56)로 이동한다. 수신기 카운터 확인 상태(56)에서 HARQ 수신기(50)는 수신기 패킷 카운터가 최대 수신 패킷 제한과 같은지 확인한다. 최대 수신 패킷 제한은 HARQ 시스템에서 HARQ 송신기(40)의 최대 전송 제한과 동일한 값으로 설정된 파라미터이다. 확인 상태(56)의 결과가 YES이면 HARQ 수신기(50)는 수신기 프라이머리 패킷 상태(51)로 이동하여 현재 HARQ 세션이 실패와 함께 완료되고 새로운 HARQ 세션이 시작된다. 수신된 패킷 카운터가 최대 수신 패킷 제한보다 작 으면 HARQ 수신기(50)는 IR 패킷 대기 상태(57)로 이동한다. IR 패킷 대기 상태에서, HARQ 수신기(50)는 새로운 IR 패킷이 수신될 때까지 대기한다; 그리고 새로운 IR 패킷을 수신하면, 디코딩 상태(52)로 이동한다. HARQ 수신기(50)에서의 HARQ 세션은 HARQ 수신기(50)가 오류 검출 테스트를 통과하는 입력 데이터 패킷의 추정치를 생성하거나 수신된 패킷의 수가 최대 수신 패킷 제한에 도달할 때까지 계속된다.

도 6 및 도 7은 각각 HARQ 송신기(60) 및 HARQ 수신기(70)를 기능 블록도 형식으로 도시한다. 도 6 및 도 7의 기능 블록도는 본 원리의 하드웨어 구현 측면을 보다 구체적으로 예시한다. 아래 설명은 프라이머리 패킷과 최대 (m-1) 개의 추가 IR 패킷의 전송으로 구성된 단일 HARQ 세션에 관한 것이다. HARQ 송신기(60)는 유한 상태 기계이고, 기계의 상태는 제어기(66)에 의해 제어되고 상태는 전송 카운터를 포함한다. HARQ 송신기(60)의 상태는 HARQ 세션이 시작될 때 초기 상태로 초기화된다. HARQ 송신기(60)는 프라이머리 인코더(61)를 추가로 포함하고, 초기 상태의 프라이머리 인코더는 입력 데이터 패킷을 대기하고, 이용 가능해질 때 입력 데이터 패킷을 수신하고, 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드 워드로 인코딩하고, 프라이머리 코드 워드를 프라이머리 코드 워드 버퍼(62)에 저장하고, 그리고 패킷 송신기(64)에 입력으로서 프라이머리 코드 워드를 제공한다. 패킷 송신기(64)는 순방향 채널을 통해 프라이머리 패킷에서 프라이머리 코드 워드를 전송한다. 프라이머리 패킷의 전송 후, HARQ 송신기(60)는 전송 카운터의 값을 1로 설정하고 HARQ 수신기로부터의 제1 피드백 패킷을 기다리기 시작하며, 여기서 제1 피드백 패킷이 피드백 패킷 수신기(65)에 도착하면 대기가 종료된다. 피드백 패킷 수신기(65)는 제1 피드백 패킷으로부터 제1 피드백 신호를 추출하고 피드백 신호를 제어기(66)에 전달한다. 제1 피드백 신호는 ACK 또는 NACK이다. 제1 피드백 신호가 ACK이면, 제어기(66)는 HARQ 시스템의 상태를 초기 상태로 재설정하고 프라이머리 인코더에 새로운 입력 데이터 패킷을 수신 및 인코딩하도록 지시한다. 제1 피드백 신호가 NACK이고 전송 카운터가 최대 전송 제한 m보다 작은 경우, 제어기(66)는 전송 카운터를 1만큼 증가시키고 제1 IR 전송 명령을 체계적 IR 인코더(63)로 전송한다. 제1 IR 전송 명령을 수신하면, 체계적 IR 인코더(63)는 프라이머리 코드 워드 버퍼(62)로부터 프라이머리 코드 워드의 제1 세그먼트를 페치(fetch)하고, 프라이머리 코드 워드의 제1 세그먼트를 체계적 방식으로 제1 IR 코드로부터의 제1 IR 코드 워드로 인코딩하고, 제1 IR 코드 워드를 패킷 송신기(64)에 제공한다. 패킷 송신기(64)는 순방향 채널을 통해 제1 IR 패킷에서 제1 IR 코드 워드를 전송한다. 제1 IR 패킷의 전송에 이어 HARQ 송신기는 제2 피드백 패킷을 기다리기 시작한다. 대기는 피드백 수신기(65)가 제2 피드백 패킷을 수신할 때 종료된다. 피드백 수신기(65)는 제2 피드백 패킷에서 제2 피드백 신호를 추출하여 제어기(66)로 전달한다. 제2 피드백 신호가 ACK이면, 제어기(66)는 HARQ 송신기의 상태를 초기 상태로 재설정하고 프라이머리 인코더에 새로운 입력 데이터 패킷을 수신 및 인코딩하도록 지시한다. 제2 피드백 신호가 NACK이고 전송 카운터가 최대 전송 제한 m보다 작으면, 제어기(66)는 전송 카운터를 1만큼 증가시키고(3으로) 제2 IR 전송 명령을 체계적 IR 인코더(63)로 전송한다. 제2 IR 전송 명령을 수신하면, 체계적 IR 인코더(63)는 프라이머리 코드 워드 버퍼(62)로부터 프라이머리 코드 워드의 제2 세그먼트를 페치하고, 프라이머리 코드 워드의 제2 세그먼트를 체계적 방식으로 제2 IR 코드로부터의 제2 IR 코드 워드로 인코딩하며, 제2 IR 코드 워드를 패킷 송신기(64)에 제공한다. 패킷 송신기(64)는 제2 IR 패킷에서 제2 IR 코드 워드를 전송한다. 제2 IR 패킷의 전송에 이어 HARQ 송신기는 제3 피드백 패킷을 기다리기 시작한다. 대기는 피드백 수신기(65)가 제3 피드백 패킷을 수신할 때 종료된다. 제3 피드백 신호의 값에 따라, HARQ 세션은 위에서 설명한 처음 두 개의 IR 라운드와 유사한 방식으로 계속된다. 어떤 경우든 HARQ 세션은 HARQ 세션에서 HARQ 송신기(60)가 수신한 NACK 신호의 수가 최대 전송 제한 m에 도달하자마자 실패로 종료된다. HARQ 세션은 HARQ 세션에서 m 개의 NACK를 수신하기 전에 HARQ 송신기(60)가 ACK를 수신하면 성공으로 종료된다.

도 7은 도 6의 HARQ 송신기(60)와 함께 사용하도록 구성된 HARQ 수신기(70)를 도시한다. 아래 설명은 프라이머리 패킷과 프라이머리 패킷과 관련된 최대 (m-1) 개의 추가 IR 패킷의 수신으로 구성된 단일 HARQ 세션에 관한 것이다. HARQ 수신기(70)는 유한 상태 기계이고, 기계의 상태는 HARQ 수신기 제어기(75)에 의해 제어된다. HARQ 수신기(70)의 상태는 HARQ 세션이 시작될 때 초기 상태로 초기화된다. HARQ 수신기(70)의 상태는 수신된 패킷 카운터를 포함하고, 수신된 패킷 카운터의 값은 초기 상태로 진입할 때 0으로 설정되고 HARQ 수신기(70)에 의해 새로운 패킷이 수신될 때마다 1만큼 증가한다. 각 HARQ 세션에서 HARQ 수신기(70)의 전체적인 목표는 입력 데이터 패킷을 복구하고 이를 출력 데이터 패킷으로 전달하는 것이다. HARQ 수신기(70)는 수신된 패킷의 정보를 사용하여 입력 데이터 패킷을 복구하려고 시도하며, 수신된 패킷은 프라이머리 수신 패킷과 최대 (m-1) 개의 추가 수신 IR 패킷을 포함한다. HARQ 수신기(70)는 프론트 엔드 프로세서(71)를 포함하고, 프론트 엔드 프로세서(71)는 수신된 패킷을 처리하고 각각의 수신된 패킷으로부터 디코더 입력 데이터를 생성한다. 수신된 패킷으로부터 생성된 디코더 입력은 수신된 패킷에 의해 전달되는 코드 워드에 대한 통계 정보를 포함하며, 통계 정보는 일반적으로 고정 정밀도 실수(fixed-precision real number)의 벡터이며, 각각의 고정 정밀도 실수는 수신된 패킷에 의해 전달되는 코드 워드의 특정 비트에 대한 로그 우도 비율(log-likelihood ratio)이다. 디코더 입력 데이터는 디코더 입력 버퍼(72)에 저장되며, 디코더 입력 버퍼(72)는 디코더 입력 데이터를 유지하기 위한 메모리 디바이스로서 HARQ 세션 동안 필요에 따라 사용될 수 있다. HARQ 수신기는 HARQ 디코더(73)를 추가로 포함하고, 여기서 HARQ 디코더는 프론트 엔드 프로세서(71)로부터의 현재 디코더 입력 데이터뿐만 아니라 현재 HARQ 세션에서 수신되어 디코더 입력 버퍼(72)에 저장된 이전 패킷에 속하는 이전 디코더 입력 데이터를 사용하여 입력 데이터 패킷을 디코딩하도록 구성된 디코더이다. 각각의 디코딩 시도 후, HARQ 디코더(73)는 디코더 결정을 오류 검출기(74)에 전달하며, 여기서 디코더 결정은 입력 데이터 패킷의 추정치이다. 오류 검출기(74)는 디코더 결정에서 에러를 검출하는 것을 목표로 디코더 결정에 오류 검출 테스트를 적용한다. 오류 검출기(74)가 디코더 결정에서 오류를 검출하지 않으면, HARQ 수신기(70)는 디코더 결정을 수락하고 디코더 결정을 출력 데이터 패킷으로서 송신한다. 출력 데이터 패킷은 이상적으로는 입력 데이터 패킷의 오류 없는 복제본이다; 그러나 디코더 출력 패킷에 감지되지 않은 오류가 있을 수 있다. 오류 검출기(74)가 디코더 결정에서 임의의 오류를 검출하면, 출력 데이터 패킷이 전송되지 않는다. 오류 검출 테스트 결과에 관계없이, 오류 검출기(74)는 오류 검출 테스트 결과를 HARQ 수신기 제어기(75)로 전송한다. 오류 검출 테스트 결과는 일반적으로 디코더 결정에서 오류가 감지되었는지 여부를 나타내는 이진 값 결과이다. HARQ 수신기 제어기(75)는 HARQ 수신기에서 동작의 흐름을 제어한다. 특히, HARQ 수신기 제어기(75)는 피드백 패킷 송신기(76)를 제어하고, 여기서 피드백 패킷 송신기(76)는 피드백 채널을 통해 피드백 패킷을 HARQ 시스템의 HARQ 송신기(60)로 전송하는 송신기이다. 오류 검출 테스트 결과가 양성이면(디코더 결정에서 오류가 검출되었음을 나타냄), HARQ 수신기 제어기(75)는 피드백 패킷 송신기에 NACK를 전송하도록 지시하고; 오류 검출기 테스트 결과가 디코더 결정에서 검출된 에러가 없음을 나타내면, HARQ 수신기 제어기(75)는 ACK를 전송하도록 피드백 패킷 송신기에 지시한다. HARQ 수신기 제어기는 오류 검출 테스트 결과가 디코더 결정에 오류가 없음을 나타내거나 수신된 패킷 카운터가 최대 수신 패킷 제한 m에 도달하면 HARQ 수신기(70)의 모든 기능 블록을 초기 상태로 초기화한다. 초기 상태로 복귀하면, HARQ 수신기(70)는 전술한 동일한 규칙에 따라 새로운 HARQ 세션을 실행함으로써 동작을 계속한다. 이것으로 HARQ 수신기(70)에 대한 설명을 완료한다. HARQ 송신기(60)와 HARQ 수신기(70)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같은 HARQ 시스템(10)의 동작 세부 사항을 공동으로 예시한다. HARQ 송신기(60)에서의 최대 전송 제한 및 HARQ 수신기에서의 최대 수신 패킷 제한은 공통 값 m과 동일하도록 구성되며, 여기서 m은 2 이상의 정수이다.

도 8은 본 원리에 따른 HARQ 송신기(60)의 제1 실시예에 대한 HARQ 송신기 파라미터 목록(80)를 도시한다. HARQ 송신기 파라미터 목록(80)은 프라이머리 목록(81) 및 IR 목록(82)을 포함한다. 프라이머리 목록(81)는 프라이머리 인코더(61)의 파라미터를 정의하고 한 쌍의 길이 파라미터

및 생성기 행렬

를 포함한다. 제1 길이 파라미터

은 프라이머리 코드 워드

의 길이이고 제2 길이 파라미터

는 입력 데이터 패킷

의 길이다. 프라이머리 인코더(61)는 입력 데이터 패킷

를 방정식

에 따라 프라이머리 코드로부터 프라이머리 코드 워드

로 인코딩한다. HARQ 송신기의 제1 실시예에서 프라이머리 코드는 임의의 원하는 방식으로 선택될 수 있다.

제1 실시예의 상세한 설명을 진행하기 전에, 전술한 제1 실시예는 오류 검출 목적을 위해 순환 중복 검사(CRC) 생성기를 통합하는 생성기 행렬

를 허용하기에 충분히 일반적이라는 것을 관찰해야 한다. 예를 들어

형식의 생성기 행렬

를 사용하여 오류 검출을 시스템에 내장할 수 있으며, 여기서

은 CRC 생성기 행렬이고

는 오류 수정 코드에 대한 생성기 행렬이다. 이 경우 인코딩 작업은 두 단계로 구성된다. 제1 단계는 데이터

에 CRC

를 추가하는 계산

를 포함한다. 제2 단계에서 프라이머리 코드 워드는

로 획득된다. CRC가 본 명세서에 설명된 방식으로 삽입될 때, HARQ 수신기에서의 디코딩 동작은 일반적으로 두 단계로 구성되며, 제1 단계는

의 적어도 하나의 추정치

를 생성하고, 제2 단계는

가 제1 단계에서 생성된 각 추정치에 대해 유지되는지 확인한다. 추정치

가 CRC 검사를 만족하지 않으면 HARQ 수신기는 NACK를 전송한다; CRC 검사를 만족하는 추정치

가 적어도 하나 있으면 HARQ 수신기는 유효한 추정치 중 하나를 최종 결정으로 받아들이고 ACK를 전송한다. 본 명세서에 주어진 제1 실시예의 설명은 불필요한 일반적인 세부 사항으로 설명을 복잡하게 하지 않기 위해 오류 검출이 수행되는 방식을 생략한다. 임의의 표준 오류 검출 방법이 본 원리와 관련하여 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

IR 목록(82)은 각각의 IR 코드로부터 (m-1) IR 코드 워드의 시퀀스를 생성하도록 구성된 체계적 IR 인코더(63)의 파라미터를 정의한다. IR 코드 워드 및 관련 변수는

범위의 값을 사용하는 정수 k 로 인덱싱된다. k 번째 IR 코드 워드는

로 표시되고 단축 및 펑처링 작업에 의해 k 번째 IR 마더 코드 워드

에서 획득된다. 여기서 "펑처링(puncturing)"및 "단축(shortening)"이라는 용어는 오류 수정 코딩 문헌에서 사용되는 일반적인 기술적 의미로 사용된다. 코드

펑처링은 펑처링 된 세그먼트

에 의해 선택된 특정 좌표를 전송하지 않는 작업을 의미한다. 예를 들어, 코드 워드 길이가

이고 펑처링 된 세그먼트

인 코드

에서

에 적용된 펑처링 연산은

을 생성한다.

코드

의 단축은

의 코드 워드에 제약을 두어 서브 코드

를 정의한다. 예를 들어 코드

와 단축 세그먼트

의 경우 단축 코드는

로 정의되며, 여기서

는

크기의 상수 비트 패턴이다.

의 좌표는 고정되어 있기 때문에 정보가 없다. 다음에서는 모두 0 벡터와 동일한 상수 벡터 c를 사용하여 단축 연산이 적용된다; 코드 워드의 단축 부분

에는 정보가 없다; 다음에서는, 단축된 부분은 전송 전에 펑쳐링 될 것이다.

k 번째 IR 코드 워드

는 k 번째 IR 코드의 코드 워드이고 k 번째 IR 마더 코드 워드

는 k 번째 IR 마더 코드의 코드 워드이다. IR 목록(82)은 k 번째 IR 코드 및 k 번째 IR 마더 코드를 특성화하는 파라미터

의 집합을 표시한다.

IR 목록(82)의 세 가지 파라미터는 길이 파라미터이다. 파라미터

는 k 번째 IR 코드 워드

의 길이를 지정하는 정수이다. 파라미터

는 k 번째 IR 마더 코드 워드

의 데이터 페이로드 크기를 지정하는 정수이다. 파라미터

는 k 번째 IR 마더 코드 워드

의 길이를 지정하는 정수이다. 길이 파라미터의 정의에서 k 번째 IR 코드의 비율은

이고 k 번째 IR 마더 코드의 비율은

이다.

IR 목록(82)의 나머지 파라미터는 선택자 집합이다. k 번째 IR 데이터 선택자

는 k 번째 프라이머리 코드 워드 세그먼트

를 선택하기 위한 선택자 집합이고, 여기서 k 번째 프라이머리 코드 워드 세그먼트

는 k 번째 IR 마더 코드 워드

를 생성하는데 사용되는 프라이머리 코드 워드

의 부분이다. k 번째 체계적 세그먼트

는 k 번째 체계적 세그먼트

를 선택하기 위한 선택자 집합이고, 여기서 k 번째 체계적 세그먼트

는 k 번째 프라이머리 코드 워드 세그먼트

를 전달하는 k 번째 IR 마더 코드 워드

의 부분이다. k 번째 단축 세그먼트 선택자

는 k 번째 단축 세그먼트

를 선택하기 위한 선택자 집합이며, 여기서 k 번째 단축 세그먼트

는 위에서 정의된 의미에서 단축된 k 번째 마더 코드 워드

의 부분이다. k 번째 펑처링 된 세그먼트 선택자

는 k 번째 펑처링 된 세그먼트

를 선택하기 위한 선택자 집합이며, 여기서 k 번째 펑처링 된 세그먼트

는 위에서 정의된 의미로 펑처링 된 k 번째 IR 마더 코드 워드

의 부분이다. 체계적 IR 인코더(63)는

및

이 되도록 k 번째 프라이머리 코드 워드 세그먼트

를 k 번째 IR 마더 코드 워드

로 인코딩하도록 구성되며, 따라서 인코딩 작업이 체계적이고 k 번째 IR 마더 코드 워드

가 k 번째 단축 세그먼트

에서 정보를 전달하지 않도록 한다. 체계적 IR 인코더(63)는 k 번째 IR 마더 코드 워드

를 펑처링하고

를 설정하여 k 번째 IR 코드 워드

를 획득하며, 여기서

는 k 번째 펑처링 된 세그먼트

의 보수이다.

IR 목록(82)은 선택자 집합에 대한 다수의 제약을 지정한다. 이러한 제약 중 일부는 설명이 필요하다. 제약

및

는 k 번째 프라이머리 코드 워드 세그먼트

가 k 번째 체계적 세그먼트

에서 전달될 수 있도록 한다.

는

에 따라 변할 수 있어야 하지만

는 고정된 상태로 유지되어야 하기 때문에

와

가 분리(disjoint)된다는 제약 조건이 필요하다. 제약

는 k 번째 IR 코드와 프라이머리 코드가 서로 다른 코드임을 보장하므로, (CC-HARQ에서와 같이) 본 원리의 영역 밖에 있는 간단한 반복이 남는다. 마지막으로, 세그먼트 선택자 집합

이 쌍으로 구별된다는 제약은 IR 코드 워드

중 어떠한 두 개도 동일한 데이터 페이로드를 전달하지 않도록 하며, 따라서 IR 코드 워드 생성시 (CC-HARQ에서와 같이) 단순 반복이 방지된다. 따라서 본 원리는 프라이머리 코드 워드와 (m-1) IR 코드 워드가 별개의 데이터 페이로드를 전달하도록 한다. 이것으로 제1 실시예의 설명이 완료된다.

제1 실시예는 본 원리에 따라 HARQ 시스템을 구현하기 위한 광범위한 프레임 워크를 제공한다. 다음에서, 제1 실시예를 개선하는 보다 구체적인 실시예가 고려된다. 이러한 보다 구체적인 실시예에 동기를 부여하기 위해, 제1 실시예에 관한 많은 요점은 추가 설명과 논의가 필요하다. IR 목록(82)에 요구 사항으로 명시되어 있지는 않지만,

가 되도록 펑처링 된 세그먼트

를 선택하는 것이 바람직하다. 이것은 0으로 고정된

좌표가 펑처링되고 순방향 채널을 통해 불필요하게 전송되지 않도록 한다. 제1 실시예는

가 선택되는 방법을 지정하지 않는다.

를 취하는 것이 바람직하다.

를 갖는 이유는 이미 위에서 설명됐다.

를 가지면 프라이머리 코드 워드의 k 번째 세그먼트

가 k 번째 IR 코드 워드

의 일부로서의 재전송에서 제외된다. 여기서 이론적 근거는 시스템의 HARQ 수신기가 수신된 프라이머리 패킷의 일부로

의 노이즈 복사본을 이미 수신했기 때문이다. 정보 이론은

를 반복하는 대신 k 번째 IR 코드 워드

가

에서 도출된 새로운 패리티 비트를 전달하는 경우 순방향 채널 용량이 보다 효율적인 방식으로 사용된다는 것을 알려준다. 이에 동기가 부여되어, 아래에 제시된 본 원리의 바람직한 실시예는

를 취하여,

를 완전히 삭제하는 새로운 패리티 비트가 바람직하다. 선택

는 CC-HARQ와 같은 단순한 반복 기술과 현재의 원리를 구별한다. CC-HARQ에서 다양성은 이전에 전송된 비트의 간단한 재전송에 의해 제공된다; 본 원리는 채널 리소스를 보다 효과적으로 활용하기 위해 단순 재전송을 피한다. CC-HARQ에 대한 본 원리의 성능 향상은 뒤에 나오는 예를 통해 설명된다.

제1 실시예는 프라이머리 코드의 유형을 지정하지 않는다. 사실, 현재의 원리는 임의의 유형의 프라이머리 코드에 적용될 수 있다. 프라이머리 코드는 체계적이거나 비 체계적일 수 있다; 폴라 코드 또는 기타 유형의 코드일 수 있다. 프라이머리 코드는 더 긴 코드를 단축 또는 펑처링하여 얻을 수 있다. 프라이머리 코드에는 오류 검출 목적으로 CRC가 포함될 수 있다. 프라이머리 코드 선택에 있어 이러한 유연성은 기존 FEC 시스템에 추가 HARQ 기능을 제공하기 위해 본 원리을 적용할 수 있음을 보장한다. 이하에 설명되는 본 원리의 바람직한 실시예에서, 프라이머리 코드는 비 체계적 폴라 코드고, 체계적 IR 코드는 체계적 폴라 코드다. 예제에서 프라이머리 코드를 비 체계적 코드로 제한하는 것은 오로지 특정 예를 제공하기 위한 것이며 본 원리의 제한이 아니다. 본 원리는 체계적 프라이머리 코드와 함께 사용할 수 있다.

제1 실시예에서, 체계적 IR 인코더(61)는

가 되도록 구성된다.

의 좌표를 k 번째 IR 마더 코드 워드에 임베딩(embedding)하기 전에 치환함으로써 HARQ 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 본 원리의 일부 실시예에서, 체계적 IR 인코더(63)는

형식의 임베딩 연산을 적용할 것으로 예상되며, 여기서 ð는

요소의 순서를 변경하지만 값은 변경하지 않는 재배치이다. 세그먼트

가 프라이머리 코드 워드 전송 중에 노이즈 버스트의 영향을 받는 경우 IR 인코딩 전에

에 재배치를 적용하면 노이즈 버스트가 분산되고 IR 디코더에 일시적으로 더 균일한 노이즈 분포가 제공된다. 이것은 HARQ 시스템 성능(처리량 및 신뢰성)을 향상시킬 수 있다.

제1 실시예는 IR 코드가 체계적임을 요구하는 것 외에는 IR 코드의 유형에 어떠한 제약도 두지 않는다. 이하에서 설명되는 본 원리의 바람직한 실시예에서, IR 코드는 체계적 폴라 코드로 취해진다. 본 원리는 주로 IR 코드가 체계적 폴라 코드인 적용을 대상으로 한다.

본 원리의 바람직한 실시예가 다음에 제시된다. 설명의 단순화를 위해, 바람직한 실시예는 단축 및 펑처링이 없는 비 체계적 폴라 인코더인 프라이머리 인코더(61)로 제시된다. 따라서 프라이머리 인코더에 대한 블록 길이 N은 2의 거듭 제곱이며, 즉,

정수에 대해

이다. 프라이머리 코드에 대한 활성 세그먼트 A는 폴라 코드 구성의 임의의 표준 방법을 사용하여 결정된다. 일단 활성 세그먼트 A가 결정되면, 프라이머리 인코더(61)를 구현하는 권장 방법은 표준 비 체계적 폴라 인코더를 사용하는 것이다. 이러한 인코더는 먼저

를 설정하여 입력 데이터 패킷

를 소스 워드

에 임베딩한다; 다음으로 인코더는

을 설정하여 0(또는 다른 고정된 비트 패턴)으로 좌표 여집합을 채운 다음,

인

에서

변환 연산을 수행하여 프라이머리 코드 워드

을 계산한다. 변환 연산

은

이진 논리 연산 내에서 수행될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이것은 프라이머리 인코더(61)의 바람직한 실시예의 설명을 완료한다.

체계적 IR 인코더(63)의 바람직한 실시예는 다음과 같다. 먼저 k 번째 IR 코드의 설계 세부 사항에 대해 설명한다. k 번째 IR 코드의 설계를 위한 관련 파라미터는 도 8의 IR 목록(82)에 나열되어 있다. 바람직한 실시예에서, IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드다. k 번째 IR 마더 코드의 길이

는

보다 크거나 같은 2의 최소 적분 제곱으로 선택되며, 즉,

가 되는 i의 고유 값에 대해

이다. k 번째 체계적 세그먼트 선택자

는 3 단계로 얻어진다. 첫째, k 번째 IR 마더 코드의 좌표

의 신뢰도 순서 목록을 얻기 위해 표준 체계적 폴라 코드 설계 방법을 사용한다. 둘째, k 번째 단축 세그먼트 선택자

의 좌표는 신뢰도 순서 목록에서 제거되어 크기

의 단축 목록을 얻는다. 셋째, 신뢰도 순서 목록의 가장 신뢰할 수 있는

요소는 k 번째 체계적 세그먼트 선택자

를 형성하기 위해 선택된다. 이 방법은 k 번째 단축 세그먼트 선택자

를 어떻게 선택하는 지에 관계없이 적용할 수 있다. 구체적으로, 여기서 실시예는 k 번째 단축 세그먼트 선택자

로서

를 사용한다; 그러나 이 선택은 데모 목적이다. k 번째 단축 세그먼트 선택자

및 k 번째 체계적 세그먼트 선택자

에 대한 특정 선택이 주어지면, k 번째 펑처링 된 세그먼트 선택자

의 바람직한 실시예는

이다. 본 명세서에 명시된 바와 같은 선택자 집합에 대한 구성 방법은 IR 목록(82)의 제약

가 자동으로 충족되는 것을 보장한다는 점에 유의한다. 이것으로 바람직한 실시예에서 k 번째 IR 코드에 대한 설명이 완료된다.

체계적 IR 인코더(63)의 동작에 주목하여, 바람직한 실시예의 체계적 IR 인코더(63)는 제1 실시예에서와 동일한 일반적인 단계를 따른다. 그것은 프라이머리 코드 워드 버퍼(62)로부터 k 번째 재전송 세그먼트

를 페치하고, 임의의 표준 체계적 폴라 인코딩 방법을 사용하여 k 번째 IR 마더 코드 워드

로 체계적으로 인코딩한다. k 번째 IR 마더 코드 워드

가 준비되면, 체계적 IR 인코더(63)는 제1 실시예에서와 같이

를 펑처링함으로써, 즉,

를 설정함으로써 k 번째 IR 코드 워드

를 생성한다.

일부 설명이 이어진다. 바람직한 실시예는 IR 코드 길이

및 IR 페이로드 길이

를 선택할 때 상당한 유연성을 남긴다. 많은 적용에서, IR 코드 길이는 프라이머리 코드의 길이와 같도록, 즉

이도록 제한된다. 이러한 제약 하에서 페이로드 길이를

인 비 증가 시퀀스로 선택하여 IR 코드가 점진적으로 더 강력해지도록 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 IR 페이로드 길이의 선택은 선택자 집합

의 선택과 HARQ 수신기에서 사용되는 디코딩 알고리즘의 특성과 함께 고려되어야 하는 복잡한 최적화 문제의 주제이다. 선택자 집합을 선택하는 몇 가지 휴리스틱 방법은 아래에 설명되어 있다.

바람직한 실시예에서 체계적 IR 인코더(63)는 임의의 표준 유형의 체계적 폴라 인코더일 수 있다. 구체적으로 하기 위해, 체계적 폴라 인코딩 방법이 다음에 설명된다. 권장되는 방법에서, 체계적 IR 인코더(63)는 다음 단계를 통해

를

로 인코딩한다: 1) 체계적 IR 인코더(63)는 k 번째 재전송 세그먼트

를 길이

의 비트 벡터인 k 번째 드래프트 코드 워드

에 임베딩한다.

를

에 임베딩하는 것은

를 설정하여 수행된다. 체계적 IR 인코더(63)는

을 설정하여 k 번째 드래프트 코드 워드

의 나머지 좌표를 0으로 채운다. 여기서

는

에 대한

의 보수이고 0은

길이의 올-제로 벡터이다. 2) 체계적 IR 인코더(63)는 k 번째 드래프트 코드 워드

의 역 폴라 변환을 계산하고 이를 k 번째 드래프트 소스 워드

에 저장하고, 여기서 k 번째 드래프트 소스 워드

는 길이

의 비트 벡터이다.

와

사이의 역 폴라 변환 관계는

로 표현될 수 있으며, 여기서

은 폴라 변환 행렬

의 역이다. 폴라 변환의 한 가지 표현은

임)이나, 본 명세서에 설명된 방법은 다른 형태의 폴라 변환(예를 들어, 변환의 일부로 비트 반전 연산을 사용하는 것)에 적용될 수 있다. 3) 체계적 IR 인코더(63)는

으로 설정하여 k 번째 드래프트 소스 워드

를 수정하고

를 계산하여 k 번째 IR 마더 코드 워드를 생성한다. 이 인코딩 방법에 의해 생성된 k 번째 IR 마더 코드 워드

는

라는 의미에서 체계적이라는 것은 잘 알려져 있다.

도 9a로 돌아 가면, 설계 예(90)가 도시되며, 여기서 설계 예(90)는 HARQ 송신기(60)에서 프라이머리 인코더(61) 및 체계적 IR 인코더(63)의 바람직한 실시예를 더 상세히 예시한다. 설계 예(90)는 프라이머리 코드의 설계 파라미터를 나열하는 프라이머리 코드 파라미터 목록(91)을 포함한다. 설계 예는 제1, 제2 및 제3 IR 코드의 설계 파라미터를 각각 나열하는 3 개의 IR 코드 파라미터 목록(92, 93, 94)을 추가로 포함한다. 따라서, 예시적인 HARQ 세션에서 최대 전송 수는 m = 4이다. 먼저 프라이머리 코드의 구성에 대한 설명이 제공된다. 프라이머리 코드 목록(91)은 프라이머리 코드의 길이를 N = 16으로, 입력 데이터 패킷의 길이를 K = 12로, 활성 세그먼트 선택자를

로 지정한다. 활성 세그먼트 선택자의 설계는 프라이머리 신뢰도 목록(95)을 생성하는 것을 포함하며, 여기서 프라이머리 신뢰도 목록은 신뢰도를 감소시키는 순서의 폴라 변환

의 소스 워드

의 좌표

의 목록이다. 설계 예(90)의 프라이머리 신뢰도 목록(95)은 소거 확률이 ½ 인 2원 소실 통신로(Binary Erasure Channel)(BEC) 설계 규칙에 의해 획득된다. BEC 설계 규칙은 순방향 채널이 특정 소거 확률(이 예에서는 ½)을 가진 BEC라는 모델링 가정하에 소스 워드 좌표의 신뢰성을 생성하는 폴라 코드에 대한 잘 알려진 휴리스틱 설계 규칙이다. 프라이머리 신뢰도 목록(95)의 첫 번째 K = 12 요소는 프라이머리 목록(91)에서 활성 세그먼트 선택자 A를 생성한다. A에 의해 선택된 서브 벡터

는 입력 데이터 패킷을 전달한다.

및

요소의 순서는 활성 세그먼트 선택자

의 요소 순서와 관계없이 항상 자연 증가 인덱스 순서이다. 이것으로 프라이머리 코드에 대한 설명이 완료된다.

BEC 설계 규칙은 설명의 목적으로만 상기 명세서에서 사용되었다. 본 원리가 BEC 설계 규칙 대신에 임의의 다른 표준 폴라 코드 설계 규칙과 함께 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 실제로 채널을 BEC로 암시적으로 모델링하는 BEC 설계 규칙보다 시스템이 사용될 실제 채널 조건을 나타내는 채널 모델을 기반으로 하는 폴라 코드 설계 규칙을 사용하는 것이 더 바람직하다.

이제 제1 IR 코드의 파라미터를 설명하는 제1 IR 목록(92)에 주목한다. 제1 IR 코드는

길이를 가지고

페이로드 크기를 가진다. 따라서 제1 IR 마더 코드는

길이를 가지며, 이는

보다 크거나 같은 2의 최소 적분 제곱이다. 제1 IR 목록(92)을 나타내는 제1 IR 데이터 선택자

는 프라이머리 신뢰도 목록(95)에 따라 프라이머리 코드의 활성 세그먼트 선택자 A에서 가장 신뢰도가 낮은

좌표를 취함으로써 얻어진다. 제1 IR 데이터 세그먼트는

이다. 바람직한 실시예에 따르면, 제1 단축 세그먼트 선택자

은

에서

까지의 좌표 집합으로서 획득된다. 제1 IR 마더 코드에 대한 제1 체계적 세그먼트 선택자

은 소거 확률이 ½ 인 BEC 설계 규칙을 사용하여 구성된다. (일반적으로 제1 IR 마더 코드의 설계 규칙은 프라이머리 코드의 설계 규칙과 동일할 필요는 없다.) BEC 설계 규칙은 제1 IR 마더 코드의 좌표

의 순위를 매기고 제1 IR 마더 신뢰도 목록(96)을 생성한다. 제1 IR 마더 신뢰도 목록에서 제1 단축 세그먼트 선택자

의 좌표를 제거한 후, 제1 단축 IR 마더 신뢰도 목록은(16, 24, 8, 12, 20, 14, 22, 15, 23, 4, 6, 10, 7, 18, 11, 19, 13, 21, 2, 3, 5, 9, 17, 1)로 얻어진다.

제1 단축 IR 마더 신뢰도 목록의 첫 번째

요소를 취하면 제1 체계적 세그먼트 선택자는

로 얻어진다. 바람직한 실시예에 따르면, 제1 펑처링 된 세그먼트 선택자

은

로 취해진다. 제1 IR 코드 워드

의 결과 길이는

이며, 제1 IR 목록(92)에서 지정된 길이

과 일치한다. 이것으로 제1 IR 코드의 특정이 완료된다. 도 9의 제2 IR 목록(93)는 제2 IR 코드의 파라미터를 나열한다. 제2 IR 코드의 길이는

으로 지정되고 제2 IR 데이터 선택자의 길이는

로 지정된다. 따라서 제2 IR 마더 코드의 길이는

이고 제2 단축 세그먼트 선택자

는

에서

까지의 정수 집합이다. 제2 IR 마더 코드는 소거 확률이 ½ 인 BEC 설계 규칙을 사용하여 구성된다. (일반적으로 제2 IR 마더 코드의 설계 규칙은 제1 IR 마더 코드의 설계 규칙과 동일할 필요는 없다.) 제2 IR 마더 코드는 제1 IR 마더 코드와 길이가 같고 동일한 BEC 설계 규칙이 둘 다에 사용되기 때문에, 제1 IR 마더 신뢰도 목록(96)은 제2 IR 마더 코드에도 유효하다. 목록(96)에서 제2 단축 세그먼트 선택자

의 좌표를 제거한 후, 제2 단축 IR 마더 신뢰도 목록은(16, 8, 12, 20, 14, 15, 4, 6, 10, 7, 18, 11, 19, 13, 21, 2, 3, 5, 9, 17, 1)로 얻어진다. 제2 단축 IR 마더 신뢰도 목록의 첫 번째

요소를 취하면 제2 체계적 세그먼트 선택자는

로 얻어진다. 바람직한 실시예에 따르면, 제2 펑처링 된 세그먼트 선택자는

로 취해진다. 제2 IR 데이터 선택자

의 설계는 특별한 주의가 필요하다.

의 길이는

로 지정된다. 이 예에서

의 페이로드 용량

은

에서 3 개의 요소와

에서 2 개의 요소를 취해 채워진다.

에 포함될

및

의 개별 요소는 신뢰성이 낮은 요소에 우선 순위를 부여하여 선택된다.

의 세 요소는

에서 가장 신뢰할 수 없는 세 요소, 즉 (11,13,2)로 선택된다.

의 두 요소는

에서 가장 신뢰도가 낮은 두 요소, 즉 (12, 14)로 선택된다. 그러면

및

가 생성된다. 이것으로 제2 IR 코드의 구성에 대한 설명이 완료되었다. 도 9의 제3 IR 목록(94)는 제3 IR 코드의 파라미터를 나열한다. 제3 IR 코드의 길이는

으로 지정되고 제3 IR 데이터 세그먼트의 길이는

로 지정된다. 따라서, 제3 IR 마더 코드의 길이는

이고 제3 단축 세그먼트 선택자

은

에서

까지의 정수 집합이다. 제3 IR 마더 코드는 소거 확률이 ½ 인 BEC 설계 규칙을 사용하여 구성된다. 제3 IR 마더 코드는 제1 IR 마더 코드와 길이가 같으므로, 제1 IR 마더 신뢰도 목록(96)는 제3 IR 마더 코드에 대해서도 유효하다. 목록(96)에서 제3 단축 세그먼트 선택자

의 좌표를 제거한 후 제3 단축 IR 마더 신뢰도 목록은(16, 8, 12, 20, 14, 15, 4, 6, 10, 7, 18, 11, 19, 13, 2, 3, 5, 9, 17, 1)로 획득된다. 제3 단축 IR 마더 신뢰도 목록의 첫 번째

요소를 취하면 제3 체계적 세그먼트 선택자는

으로 얻어진다. 바람직한 실시예의 규칙에 따라, 제3 펑처링 된 세그먼트 선택자는

로 취해진다. 제3 IR 데이터 선택자

은

에서 한 요소,

에서 두 요소를 취해 구성된다; 이 할당은

의 크기인

사양과 일치한다.

에 포함하기 위해

에서 선택한 요소는

에서 가장 신뢰할 수 없는 요소, 즉 14로 선택된다;

에서 선택한 요소는

에서 가장 신뢰할 수 없는 요소, 즉 7로 선택된다; 그리고

에서 선택된 두 요소는

에서 가장 신뢰도가 낮은 두 요소, 즉 (16,8)으로 선택된다. 이 절차는

및

을 제공한다. 이것으로 본 예제의 제3 IR 코드 설계에 대한 설명을 완료한다. 설명을 위해 입력 데이터 패킷이 다음과 같은 수치 예시가 제공된다.

프라이머리 인코더(61)는

를 설정함으로써, 또는 더 정확하게는

,

, 및

를 설정함으로써 소스 워드

에

를 임베딩한다. 프라이머리 인코더는 소스 워드의 나머지 좌표를 0으로 설정한다(예를 들어,

,

, and

). 이것으로 소스 워드

의 준비가 완료된다.

본 원리의 대안적인 구현에서, 소스 워드

의 고정된 좌표는 본 원리의 적용성에 영향을 주지 않으면서 (올-제로 패턴 대신) 다른 비트 패턴으로 설정될 수 있다. 프라이머리 인코더는

을 계산하여 소스 워드

에서 프라이머리 코드 워드

를 생성하며, 여기서

이다.

이렇게 하면 프라이머리 코드 워드가 생성된다.

제1 IR 패킷을 준비 할 때, HARQ 송신기는 먼저 제1 코드 워드 세그먼트

을 선택한다. 본 수치 예에서는 체계적 IR 인코더(63)가 바람직한 실시예와 관련하여 전술한 체계적 인코딩 방법을 사용하는 것으로 가정한다. 따라서,

및

을 설정함에 의해 제1 드래프트 코드 워드

가 준비되며, 이는

를 생성한다.

제1 드래프트 소스 워드

은 역 폴라 변환 연산에 의해 제1 드래프트 코드 워드

로부터 획득된다.

제1 드래프트 소스 워드의 고정된 좌표는 0으로 설정되고 제1 수정된 소스 워드는 다음과 같이 획득된다.

폴라 변환 연산

은 제1 IR 마더 코드 워드를 생성한다.

이라는 의미에서 인코딩이 대칭임을 확인할 수 있다. 제1 IR 코드 워드는 다음과 같은 펑처링 작업

에 의해 획득된다.

유사한 방식으로, 제2 및 제3 IR 마더 코드 워드와 제2 및 제3 IR 코드 워드는 다음과 같이 획득된다.

이것으로 설계 예(90)에서 체계적 IR 인코더(63)가 어떻게 작동하는지에 대한 설명을 완료한다.

설계 예(90)에 대한 수신기 측을 주목하면, 도 9b는 수신기 측에서 사용될 수 있는 예시적인 HARQ 디코더(97)를 도시한다. 예시적인 HARQ 디코더(97)는 HARQ 디코더(73)의 바람직한 실시예의 예를 구성한다. 예시적인 HARQ 디코더(97)는 프라이머리 디코더(98)를 포함하고, 프라이머리 디코더(98)는 프라이머리 코드 파라미터 목록(91)에 의해 정의된 바와 같이 프라이머리 코드를 디코딩하는 데 사용될 수 있는 임의의 디코더이다. 프라이머리 코드가 본 예에서와 같이 폴라 코드인 경우, 프라이머리 디코더(98)는 연속 제거(successive cancellation)(SC) 디코더, 신뢰 전파(belief propagation)(BP) 디코더 또는 목록 디코더일 수 있다. HARQ 디코더는 제1 IR 디코더(991), 제2 IR 디코더(992) 및 제3 IR 디코더(993)를 더 포함하고, 여기서 IR 디코더(991, 992 및 993)는 각각 IR 파라미터 목록 (92)에 의해 정의된 IR 코드에 대한 디코더이다. 본 원리의 바람직한 실시예에서, IR 코드는 폴라 코드이며, 따라서 IR 디코더(991, 992, 993)는 폴라 코드를 디코딩하기에 적합한 디코더로 선택되어야 한다. IR 디코더(991, 992 및 993)에 대한 옵션에는 SC 디코딩, BP 디코딩 및 목록 디코딩이 포함된다. IR 디코더(991, 992, 993)는 각각 대응하는 디코딩 태스크에 최적화 된 상이한 유형의 폴라 디코더일 수 있다. BP 디코딩은 디코더가 소프트 정보를 교환할 수 있다는 장점이 있다. SC 디코딩은 더 단순하다는 장점이 있다.

다음에서, 프라이머리 디코더(98) 및 IR 디코더가 SC 디코딩을 사용하고 경판정(hard decision) 을 교환하는 예시적인 시나리오가 설명된다. 구체적으로, 패킷 송신기(64)는 프라이머리 패킷 및 IR 패킷을 송신할 때 변조 방식으로서 이진 위상 편이 변조(Binary Phase Shift Keying)(BPSK)를 사용한다고 가정한다; 즉,

변환에 의해 프라이머리 코드 워드

가 BPSK 신호 벡터

에 매핑된다고 가정하며, 여기서 α는 진폭이고

은 프라이머리 코드 워드

와 길이가 동일한 1들의 벡터이다. 이 변환은 프라이머리 코드 워드의 각 요소

를 BPSK 신호

로 변환하여

이면

,

이면

가 되도록 한다. 마찬가지로 k 번째 IR 코드 워드

는

변환에 의해 BPSK 신호 벡터

에 매핑된다고 가정한다. 이 예제에서 BPSK 변조의 사용은 오로지 데모 목적으로만 사용되며 본 원리의 제한적인 특징이 아니다. 특히, 본 원리는 임의의 수의 성상 점(constellation points)(4, 16, 64 등)을 갖는 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)(QAM)와 같은 다른 유형의 변조를 사용하는 시스템에서 사용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

예시적인 시나리오에서, 순방향 채널(14)은 가산성 가우스 노이즈 채널이라고 가정한다. 프라이머리 코드 워드와 k 번째 IR 코드 워드의 채널 출력은 각각

및

로 표시된다. 보다 구체적으로,

및

이고 여기서

과

는 채널 노이즈를 나타낸다. 노이즈 벡터

과

는 평균이 0이고 분산이

인 독립 항등 분포(iid) 가우스 랜덤 변수로 구성된다. 또한

은

와 독립되고

는

와 독립적이라고 가정한다. 여기서 가산성 가우스 노이즈 채널을 사용하는 것은 단지 설명을 위한 것이다. 본 원리는 다중 경로 페이딩, 도플러 시프트, 다중 사용자 간섭, 임펄스 노이즈 등의 다른 유형의 채널과 함께 사용할 수 있다.

일반적인 디지털 통신 시스템에서는 순방향 채널(14)의 출력에서 수신된 패킷으로부터 이산 시간 신호

및

를 얻는 데 상당한 양의 신호 처리(동기화, 등화, 샘플링 등)가 포함된다. 이러한 신호 처리는 HARQ 수신기(70)의 프론트 엔드 프로세서(71)에 의해 수행된다. 이 예에서는, 프런트 엔드 프로세서가 복조 및 소프트-인 소프트-아웃(soft-in soft-out)(SISO) 디매핑 기능도 수행하고, 각각 프라이머리 코드 워드 및 k 번째 IR 코드 워드와 관련된 프라이머리 LLR

및 k 번째 LLR

를 포함하는 HARQ 디코더(73) 로그 우도 비율(LLR)을 전달한다고 가정한다. 프라이머리 LLR

의 i 번째 컴포넌트는 다음과 같이 지정된다.

마찬가지로 k 번째 LLR

의 i 번째 성분은 다음과 같이 지정된다.

여기서 가산성 가우스 노이즈 채널의 경우 이러한 LLR 계산은

및

표현으로 단순화된다. 다른 유형의 순방향 채널의 경우, LLR을 계산하기 위한 적절한 공식은 통신 공학 분야의 당업자에게 일반적 지식이다.

HARQ 디코더(73)의 동작에 대한 자세한 내용은 상기 HARQ 송신기에 대한 수치 예에 계속되어 설명될 것이며, 여기서 입력 데이터 패킷은 식 (1), 프라이머리 코드 워드는 식 (2), IR 코드 워드는 식 (4), (6) 및 (8)에 의해 제공된다. 채널 신호 대 노이즈 비(SNR)는 (-1) 데시벨(dB)이라고 가정한다. dB 단위의 채널 SNR은

으로 정의된다.

수치 예에서, HARQ 수신기(70)는

를 프라이머리 채널 출력으로 수신하고, 프론트 엔드 프로세서(71)는 프라이머리 LLR을 다음과 같이 계산한다.

프라이머리 디코더(98)는 식 (10)의 프라이머리 LLR

을 입력으로 취하고 식 (1)의 입력 데이터 패킷

를 복구하는 것을 목표로 제1 프라이머리 디코딩을 수행한다. 이 제1 프라이머리 디코딩은 입력 데이터 패킷의 제1 추정치를 생성하며,이 수치 예에서 입력 데이터 패킷의 제1 추정치는 다음과 같다.

식 (11)의 제1 추정치는 식 (1)의 6 개 위치에서 입력 데이터 패킷

의 실제 값과 다르다. 따라서, HARQ 수신기(70)는 NACK를 HARQ 송신기(60)에 전송하고, HARQ 송신기는 이 예에서 식 (4)에 의해 주어진 바와 같이 제1 IR 코드 워드

을 전송함으로써 응답한다. HARQ 수신기(70)는

를

제1 IR 코드 워드

에 대한 채널 출력으로서 수신하고, 프론트 엔드 프로세서(71)는 제1 IR LLR을 다음과 같이 계산한다.

제1 IR 디코더(991)는 제1 IR LLR을 수신하고 제1 IR 코드 워드의 제1 디코딩을 수행한다. 제1 IR 코드 워드의 제1 디코딩은 식 (3)에서 제1 IR 마더 코드 워드

에 대한 제1 디코딩을 수행하여 간접적으로 수행된다. 제1 IR 마더 코드 워드에 대한 제1 디코딩이 시작되기 전에 적절한 제1 IR 마더 LLR

이 구성되고, 여기서 제1 IR 마더 LLR은 길이

의 벡터이다. 제1 IR 마더 LLR은

의 좌표를 다음과 같이 채워서 구성된다:

,

, 및

.

방정식

은 순방향 채널을 통해 전송된 제1 IR 마더 코드 워드의 유일한 부분이

집합에 의해 인덱싱 된 부분임을 나타낸다; 따라서 제1 IR 마더 LLR의 해당 컴포넌트는 제1 IR LLR로 채워진다. 방정식

는 집합

에 있는 IR 마더 LLR 벡터의 각 좌표는 LLR 값의 정밀도가, 예를 들어 8 비트 부호 있는 정수가 사용되는 경우 127과 같이, 허용되는 만큼 큰 숫자로 설정됨을 의미한다; LLR 값을 큰 값으로 설정하면 디코더가 해당 비트에 대해 완전히 알고 있음을 나타낸다(

의 비트들이 체계적 IR 인코더(63)에 적용되는 단축 동작의 일부로서 0으로 고정되기 때문에

의 비트의 경우). 방정식

은 프라이머리 LLR에서 LLR 값

을 재활용한다. 이러한 대체 후, 제1 IR 디코더(991)는 제1 IR 마더 코드 워드의 제1 추정치를 생성하기 위해 IR 마더 LLR

을 사용한다. 이 예에서 제1 IR 마더 코드 워드의 제1 추정치는 다음과 같이 획득된다.

식 (12)의 제1 IR 마더 코드 워드의 제1 추정치는 식 (3)의 제1 IR 마더 코드 워드

와 일치한다; 그러나, 제1 IR 디코더(991)는 이를 알지 못한다. 본 원리는 제1 IR 디코더 또는 임의의 후속 IR 디코더가 그들이 생성하는 추정치 중 어느 것이든 정확한 추정치임을 결정할 수 있도록 요구하지 않는다. 제1 IR 디코더의 다음 단계는

부분을 프라이머리 디코더(98)로 전달하는 것이다. 프라이머리 디코더는

이

의 정확한 추정치라고 가정하고, 각

에 대해

이면 프라이머리 LLR의 세그먼트

을

로 업데이트하고

이면

로 업데이트한다. 프라이머리 LLR의 업데이트 후에, 프라이머리 디코더(98)는 입력 데이터 패킷의 제2 추정치를 생성하기 위해 업데이트 된 프라이머리 LLR을 사용한다. 이 예에서 입력 데이터 패킷의 제2 추정치는 다음과 같이 획득된다.

식 (13)의 제2 추정치는 식 (3)의 입력 데이터 패킷

와 일치하므로 정확하다. 앞서 언급했듯이, 본 원리는

,

, 및 프라이머리 디코더에 의한 모든 후속 추정치가 정확하다는 충분한 신뢰성을 가지고 결정하는 CRC와 같은 방법을 포함한다. 이때 HARQ 수신기(70)는 ACK를 전송하고 현재 HARQ 세션은 성공적으로 완료된다.

일반적으로 위의 예에서 HARQ 세션은 제2 추정치

가 올바르지 않은 경우 계속된다. 그 경우에, NACK가 HARQ 수신기(70)에 의해 전송되고 HARQ 송신기(60)는 제2 IR 코드 워드를 전송할 것이다. HARQ 디코더는 제1 IR 마더 LLR

의 준비와 동일한 방식으로 제2 IR 마더 LLR

를 준비할 것이다. 그 다음, 제2 IR 디코더(992)는 제2 IR 마더 코드 워드의 제1 추정치를 생성하고 이를 프라이머리 디코더(98) 및 제1 IR 디코더(991)로 전달한다. 제1 IR 마더 코드 워드와 제2 IR 마더 코드 워드는 공통적으로 페이로드

를 가지고 있다. 이 예에서는

이다. 따라서, 제1 IR 디코더(991)는 제2 IR 디코더(992)에 의해 제공된

의 추정치를 사용함으로써 제1 IR 마더 코드 워드의 제2 추정치를 생성하는 옵션을 가질 것이다. 제1 IR 마더 코드 워드의 이러한 제2 추정치를 생성한 후, 제1 IR 디코더는 제1 IR 코드 워드의 제2 추정치를 프라이머리 디코더(98)로 전송할 것이다. 프라이머리 디코더는 이어서 제2 IR 마더 코드 워드의 제1 추정치 및 제1 IR 마더 코드 워드의 제2 추정치를 이용하여 입력 데이터 패킷의 제3 추정치를 생성할 것이다. 입력 데이터 패킷의 제3 추정치가 오류 검출 테스트를 통과하지 못하면, 제3 IR 패킷을 수신한 후에 위의 프로세스가 계속될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이것으로 HARQ 디코더(97)의 바람직한 실시예의 일례로서 연속 제거(SC) 디코딩 방법에 대한 설명이 완료된다.

HARQ 디코더(97)의 예시적인 예에서 SC 디코딩 방법은 디코더 추정치가 993 와 992, 992 와 991, 991 와 98을 연결하는 브랜치로 구성된 지향성 트리에서 이동한다는 점에서 본질적으로 순차적이다. 이 순차적인 정보 흐름은 연속 제거 디코딩에 적합하며 단순성의 이점이 있다. 그러나, 본 원리는 특정 스케줄에 따라 모든 디코더(98, 991, 992, 993) 사이에서 디코딩 추정치가 전달될 수 있고 많은 반복 동안 디코딩이 계속될 수 있는 보다 일반적인 디코딩 기술로 적용될 수 있다. 또한 위의 SC 예시와 달리, 교환되는 메시지에는 경판정 대신 소프트 정보가 포함될 수 있다. BP 디코딩은 자연스러운 방식으로 소프트 정보의 교환을 허용하기 때문에 프라이머리 디코더와 IR 디코더가 서로 정보를 교환할 때 BP 디코딩이 SC 디코딩보다 유리하게 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 일반화된 방법은 복잡성을 희생하면서 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력이 있다. 본 원리는 HARQ 디코더가 반복 메시지 전달 디코딩 알고리즘을 이용할 수 있게 함으로써 폴라 코드를 사용하는 HARQ에 대한 종래 기술에 비해 주요 이점을 얻는다. IR 코드를 구현하기 위해 체계적 폴라 코드를 사용하는 것은 HARQ 수신기에서 메시지 전달 디코더를 구성하는 핵심 요소이다.

도 10은 벤치마크 CC-HARQ 방법에 대한 본 원리의 성능 이점을 나타내는 그래프이다. 그래프의 세로 축은 처리량이다. 가로 축은 dB 단위의 SNR 값이다. 여기서 프라이머리 코드의 길이는 N = 256이고 입력 데이터 패킷의 길이는 K = 192이다. HARQ 방식은 m = 3 라운드의 IR 전송을 사용한다. IR 마더 코드의 길이는

이다. IR 코드 워드의 길이는

이고 IR 페이로드 크기는

,

및

이다. HARQ 시스템은 BPSK 변조를 사용한다. 순방향 채널은 가산성 가우스 노이즈 채널이다. 프라이머리 디코더와 IR 디코더는 BP 디코딩을 사용한다. 도 10의 그래프는 높은 SNR에서 본 원리가 벤치 마크 CC-HARQ와 유사한 처리량을 제공하지만 낮은 SNR에서 CC-HARQ를 능가한다는 것을 보여준다. 따라서 CC-HARQ와 비교하여 본 원리는 통신 시스템이 더 넓은 동적 범위의 SNR에서 작동할 수 있도록 한다.

도 11은 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 무선 네트워크를 도시한다. 도 11에 도시된 무선 네트워크(1100)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 무선 네트워크(1100)의 다른 실시예가 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 무선 네트워크(1100)는 eNodeB(eNB)(1101), eNB(1102) 및 eNB(1103)를 포함한다. eNB(1101)는 eNB(1102) 및 eNB(1103)와 통신한다. eNB(1101)는 또한 인터넷, 독점 IP 네트워크, 또는 다른 데이터 네트워크와 같은 적어도 하나의 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(1130)와 통신한다.

네트워크 유형에 따라, "기지국" 또는 "액세스 포인트"와 같은 "eNodeB" 또는 "eNB"대신에 다른 잘 알려진 용어가 사용될 수 있다. 편의를 위해, 본 특허 명세서에서 "eNodeB" 및 "eNB"라는 용어는 원격 단말기에 무선 액세스를 제공하는 네트워크 인프라 컴포넌트를 지칭하기 위해 사용된다. 또한 네트워크 유형에 따라 "모바일 스테이션"(또는 "MS"), "가입자 스테이션"(또는 "SS"), "원격 터미널", "무선 터미널" 또는 "사용자 디바이스"와 같은, "사용자 장비" 또는 "UE" 대신 다른 잘 알려진 용어가 사용될 수 있다. 편의를 위해, "사용자 장비" 및 "UE"라는 용어는 UE가 (휴대 전화 또는 스마트 폰과 같은) 모바일 디바이스인지 또는 일반적으로 고려하는 고정된 디바이스(예를 들어, 데스크톱 컴퓨터 또는 자동 판매기)인지에 관계없이 eNB에 무선으로 액세스하는 원격 무선 장비를 지칭하기 위해 본 특허 문서에서 사용된다.

eNB(1102)는 eNB(1102)의 커버리지 영역(1120) 내의 제1 복수의 사용자 장비(UE)를 위해 네트워크(1130)에 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제1 복수의 UE는 소규모 비즈니스(SB)에 위치할 수 있는 UE(1111); 기업(E)에 위치할 수 있는 UE(1112); WiFi 핫스팟(HS)에 위치할 수 있는 UE(1113); 제1 거주지(R)에 위치할 수 있는 UE(1114); 제2 거주지(R)에 위치할 수 있는 UE(1115); 그리고 휴대폰, 무선 랩탑, 무선 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등과 같은 모바일 디바이스(M)일 수 있는 UE(1116)를 포함한다. eNB(1103)는 eNB(1103)의 커버리지 영역(1125) 내의 제2 복수의 UE를 위해 네트워크(1130)에 무선 광대역 액세스를 제공한다. 제2 복수의 UE는 UE(1115) 및 UE(1116)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 eNB들(1101-1103)은 3G, 4G 또는 5G, 롱 텀 에볼루션(LTE), LTE-A, WiMAX 또는 기타 첨단 무선 통신 기술을 사용하여 서로 그리고 UE들(1111-1116)과 통신할 수 있다.

점선은 커버리지 영역(1120 및 1125)의 대략적인 범위를 나타내며, 단지 예시 및 설명의 목적으로 대략 원형으로 도시되어 있다. 커버리지 영역들(1120 및 1125)과 같은 eNB들과 연관된 커버리지 영역들은 eNB의 구성 및 자연 및 인공 장애물과 연관된 무선 환경의 변형에 따라 불규칙한 형상을 포함하는 다른 형상들을 가질 수 있음을 분명히 이해해야 한다.

이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, BS(1101), BS(1102) 및 BS(1103) 중 하나 이상은 본 개시의 실시예에서 설명된 바와 같은 2D 안테나 어레이를 포함한다. 일부 실시예들에서, BS(1101), BS(1102) 및 BS(1103) 중 하나 이상은 2D 안테나 어레이를 갖는 시스템에 대한 코드북 설계 및 구조를 지원한다.

도 11은 무선 네트워크(100)의 일례를 도시하지만, 도 11에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 무선 네트워크(1100)는 임의의 적절한 구성으로 임의의 수의 eNB 및 임의의 수의 UE를 포함할 수 있다. 또한, eNB(1101)는 임의의 수의 UE와 직접 통신하고 이들 UE에게 네트워크(1130)에 대한 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있다. 유사하게, 각각의 eNB(1102-1103)는 네트워크(1130)와 직접 통신하고 UE들에게 네트워크(1130)에 대한 직접적인 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있다. 또한, eNB(1101, 1102 및/또는 1103)는 외부 전화 네트워크 또는 다른 유형의 데이터 네트워크와 같은 다른 또는 추가 외부 네트워크에 대한 액세스를 제공할 수 있다.

도 1에 도시되고 위에서 설명된 예시적인 HARQ 시스템(10)은 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, eNB(예를 들어, eNB(1102)) 및/또는 UE(예를 들어, UE(1116))에서 구현될 수 있다.

도 12a는 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 사용자 장비 네트워크를 도시한다. 도 12a에 도시된 UE(1116)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 도 11의 UE(1111-1115)는 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나, UE는 매우 다양한 구성으로 제공되며, 도 12a는 본 개시의 범위를 UE의 임의의 특정 구현으로 제한하지 않는다.

UE(1116)는 안테나(1205), 무선 주파수(RF) 트랜시버(1210), 송신(TX) 처리 회로(1215)(도 1에서 HARQ 송신기(13)일 수 있음), 마이크로폰(1220) 및 수신(RX) 처리 회로(1225)(도 1의 HARQ 수신기(15)일 수 있음)를 포함한다. UE(1116)는 또한 스피커(1230), 메인 프로세서(1240), I/O 인터페이스(IF)(1245), 키패드(1250), 디스플레이(1255) 및 메모리(1260)를 포함한다. 메모리(1260)는 기본 운영 체제(OS) 프로그램(1261) 및 하나 이상의 애플리케이션(1262)을 포함한다. OS 프로그램(1261), 애플리케이션(1262) 중 하나, 또는 이들의 일부 조합은 도 1 내지 도 10의 다양한 실시예에서 설명된 바와 같이 HARQ 방식에 대한 프로그래밍을 구현할 수 있다.

RF 트랜시버(1210)는 안테나(1205)로부터 네트워크(1100)의 eNB에 의해 전송된 수신 RF 신호(위에서 설명된 프라이머리 및 세컨더리 패킷 포함)를 수신한다. RF 트랜시버(1210)는 수신 RF 신호를 하향 변환(down-convert)하여 수신(Rx) 처리 회로(1225)로 전송될 중간 주파수(IF) 또는 기저 대역 신호를 생성할 수 있다. Rx 처리 회로(1225)는 처리된 신호(출력 데이터(195)를 포함)를(예를 들어 음성 데이터의 경우) 스피커(1230) 또는(예를 들어 웹 브라우징 데이터의 경우) 추가 처리를 위해 메인 프로세서(1240)로 전송한다.

송신(Tx) 처리 회로(1215)는 입력 데이터 패킷(11)에 대한 적어도 일부 입력 데이터로서, 마이크로폰(1220)으로부터 아날로그 또는 디지털 음성 데이터 또는 메인 프로세서(1240)로부터(웹 데이터, 이메일 또는 인터렉티브 비디오 게임 데이터와 같은) 다른 발신 기저 대역 데이터를 수신한다. Tx 처리 회로(1215)는 HARQ 송신기(13)를 구현한다. RF 트랜시버(1210)는 발신 처리된 기저 대역 또는 IF 신호를 Tx 처리 회로(1215)로부터 수신하고, 기저 대역 또는 IF 신호를 안테나(1205)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향 변환(up-convert) 한다.

메인 프로세서(1240)는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 처리 디바이스를 포함하고 UE(1116)의 전체 동작을 제어하기 위해 메모리(1260)에 저장된 기본 OS 프로그램(1261)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 메인 프로세서(1240)는 알려진 원리에 따라 RF 트랜시버(1210), Rx 처리 회로(1225) 및 Tx 처리 회로(1215)에 의한 순방향 채널 신호의 수신 및 역방향 채널 신호의 송신을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메인 프로세서(1240)는 적어도 하나의 프로그래머블 마이크로 프로세서 또는 마이크로 제어기를 포함하고, 다른 실시예들에서, 메인 프로세서는(예를 들어, 시스템 및/또는 비-체계적 인코딩 또는 디코딩 프로세스, 펑처링 프로세스, 데이터 매핑 등을 위한) 전용 회로뿐만 아니라(선택적으로) 프로그래머블 로직 또는 프로세싱 회로를 포함한다.

메인 프로세서(1240)는 또한 본 개시의 실시예에서 설명된 바와 같이 2D 안테나 어레이를 갖는 시스템에 대한 채널 품질 측정 및 보고를 위한 동작과 같은, 메모리(1260)에 저장된 다른 프로세스 및 프로그램을 실행할 수 있다. 메인 프로세서(1240)는 실행 프로세스에 의해 요구되는대로 데이터 및/또는 명령을 메모리(1260) 내외로 이동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 메인 프로세서(1240)는 OS 프로그램(1261)에 기초하여 또는 eNB 또는 오퍼레이터로부터 수신된 신호에 응답하여 애플리케이션(1262)을 실행하도록 구성된다. 메인 프로세서(1240)는 또한 I/O 인터페이스(1245)에 연결되며, 이는 UE(1116)에 랩톱 컴퓨터 및 핸드 헬드 컴퓨터와 같은 다른 디바이스에 연결하는 능력을 제공한다. I/O 인터페이스(1245)는 이러한 부속품과 메인 제어기(1240) 사이의 통신 경로이다.

메인 프로세서(1240)는 또한 키패드(1250)(단순 단일 버튼이거나 버튼 어레이 또는 다른 버튼 세트일 수 있음) 및 디스플레이 유닛(1255)에 연결된다. UE(1116)의 운영자는 키패드(1250)를 사용하여 UE(1116)에 데이터를 입력할 수 있다. 디스플레이(1255)는 웹 사이트로부터와 같이, 텍스트 및/또는 적어도 제한된 그래픽을 렌더링하고 알려진 관례에 따라 사용자에 의해 터치 입력을 수신할 수 있는 터치 스크린 디스플레이 또는 다른 디스플레이일 수 있다. 메모리(1260)는 메인 프로세서(1240)에 연결되고, 메모리(1260)의 적어도 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있고, 메모리(1260)의 다른 부분은 플래시 메모리 또는 다른 판독 전용 메모리(ROM)를 포함할 수 있다.

도 12a는 UE(1116)의 일례를 도시하지만, 도 12a에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 12a의 다양한 컴포넌트들이 결합되거나, 더 세분화되거나, 생략될 수 있고 추가의 컴포넌트들이 특정 요구에 따라 추가될 수 있다. 특정 예로서, 메인 프로세서(1240)는 하나 이상의 중앙 처리 디바이스(CPU) 및 하나 이상의 그래픽 처리 디바이스(GPU)와 같은 다수의 프로세서로 분할될 수 있다. 또한, 도 12a는 모바일 전화 또는 스마트 폰으로서 구성된 UE(1116)를 도시하지만, UE는 다른 유형의 모바일 또는 고정 디바이스로서 동작하도록 구성될 수 있다.

도 12b는 본 개시에 따라 체계적 폴라 코딩을 사용하는 HARQ가 구현될 수 있는 예시적인 enhanced NodeB(eNB) 네트워크를 도시한다. 도 12b에 도시된 eNB(1102)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 도 11의 다른 eNB는 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나, eNB는 매우 다양한 구성으로 제공되며, 도 12b는 본 개시의 범위를 eNB의 임의의 특정 구현으로 제한하지 않는다. eNB(1101) 및 eNB(1103)는 eNB(1102)와 동일하거나 유사한 구조를 포함할 수 있음에 유의한다.

도 12b에 도시된 바와 같이, eNB(1102)는 다수의 안테나(1270a-1270n), 다수의 RF 트랜시버(1272a-1272n), 송신(Tx) 처리 회로(1274) 및 수신(Rx) 처리 회로(1276)를 포함한다. 특정 실시예에서, 다수의 안테나(1270a-1270n) 중 하나 이상은 2D 안테나 어레이를 포함한다. eNB(1102)는 또한 제어기/프로세서(1278), 메모리(1280) 및 백홀(backhaul) 또는 네트워크 인터페이스(1282)를 포함한다.

RF 트랜시버(1272a-1272n)는 안테나(1270a-1270n)로부터, UE 또는 다른 eNB에 의해 전송된 신호와 같은 수신 RF 신호를 수신한다. RF 트랜시버들(1272a-1272n)은 IF 또는 기저 대역 신호들을 생성하기 위해 수신된 RF 신호들을 하향 변환한다. IF 또는 기저 대역 신호는 기저 대역 또는 IF 신호를 필터링, 디코딩 및/또는 디지털화함으로써 처리된 신호를 생성하는 Rx 처리 회로(1276)로 전송된다. Rx 처리 회로(1276)는 추가 처리를 위해 처리된 신호를 제어기/프로세서(1278)로 전송한다.

Tx 처리 회로(1274)는 입력 데이터 패킷(11)에 대한 적어도 일부 입력 데이터(110)로서, 제어기/프로세서(1278)로부터(음성 데이터, 웹 데이터, 이메일 또는 인터렉티브 비디오 게임 데이터와 같은) 아날로그 또는 디지털 데이터를 수신한다. Tx 처리 회로(1274)는 처리된 신호를 생성하기 위해 발신 기저 대역 데이터를 인코딩, 다중화 및/또는 디지털화도록 소스 인코더 및 채널 인코더를 구현한다. RF 트랜시버(1272a-1272n) 발신 처리된 신호를 Tx 처리 회로(1274)로부터 수신하고, 기저 대역 또는 IF 신호를 안테나(1270a-1270n)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향 변환한다.

제어기/프로세서(1278)는 eNB(1102)의 전체 동작을 제어하는 *?*하나 이상의 프로세서 또는 다른 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기/프로세서(1278)는 알려진 원리에 따라 RF 트랜시버(1272a-1272n), Rx 처리 회로(1276) 및 Tx 처리 회로(1274)에 의한 순방향 채널 신호의 수신 및 역방향 채널 신호의 송신을 제어할 수 있다. 제어기/프로세서(1278)는 첨단 무선 통신 기능과 같은 추가 기능도 지원할 수 있다. 제어기/프로세서(1278)에 의해 eNB(1102)에서 다양한 다른 기능들 중 임의의 기능이 지원 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기/프로세서(1278)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서 또는 마이크로 제어기를 포함하고, 다른 실시예들에서, 메인 프로세서는(예를 들어, 체계적및/또는 비-체계적 인코딩 또는 디코딩 프로세스, 펑처링 프로세스, 데이터 매핑 등을 위한) 전용 회로뿐만 아니라 (선택적으로) 프로그래머블 로직 또는 프로세싱 회로를 포함한다.

제어기/프로세서(1278)는 또한 기본 OS와 같은, 메모리(1280)에 저장된 프로그램 및 다른 프로세스를 실행할 수 있다. 제어기/프로세서(1278)는 또한 본 개시의 실시예에서 설명된 바와 같이 2D 안테나 어레이를 갖는 시스템에 대한 채널 품질 측정 및 보고를 지원할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기/프로세서(1278)는 엔티티들 간의 통신을 지원한다. 제어기/프로세서(1278)는 실행 프로세스에 의해 요구되는대로 데이터 및/또는 명령을 메모리(1280) 내외로 이동시킬 수 있다.

제어기/프로세서(1278)는 또한 백홀 또는 네트워크 인터페이스(1282)에 연결된다. 백홀 또는 네트워크 인터페이스(1282)는 eNB(1102)가 백홀 연결 또는 네트워크를 통해 다른 디바이스 또는 시스템과 통신할 수 있게 한다. 인터페이스(1282)는 임의의 적합한 유선 또는 무선 연결(들)을 통한 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, eNB(1102)가 셀룰러 통신 시스템의 일부(예를 들어, 3G, 4G, 5G, LTE 또는 LTE-A를 지원하는 것)로서 구현될 때, 인터페이스(1282)는 eNB(1102)가 유선 또는 무선 백홀 연결을 통해 다른 eNB와 통신할 수 있게 한다. eNB(1102)가 액세스 포인트로서 구현될 때, 인터페이스(1282)는 eNB(1102)가 유선 또는 무선 근거리 네트워크를 통해 또는 유선 또는 무선 연결을 통해(인터넷과 같은) 더 큰 네트워크로 통신하게 할 수 있다. 인터페이스(1282)는 이더넷 또는 RF 트랜시버와 같은, 유선 또는 무선 연결을 통해 통신을 지원하는 임의의 적절한 구조를 포함한다.

메모리(1280)는 제어기/프로세서(1278)에 연결된다. 메모리(1280)의 일부는 RAM을 포함할 수 있고, 메모리(1280)의 다른 일부는 플래시 메모리 또는 다른 ROM을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 복수의 명령이 메모리에 저장된다. 복수의 명령은 제어기/프로세서(1278)가 체계적 및/또는 비-체계적 인코딩 또는 디코딩 프로세스, 펑처링 프로세스, 데이터 매핑 등을 수행하도록 구성된다

도 12b는 eNB(1102)의 일례를 도시하지만, 도 12b에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, eNB(1102)는 도시된 각 컴포넌트를 임의의 개수만큼 포함할 수 있다. 특정 예로서, 액세스 포인트는 다수의 인터페이스(1282)를 포함할 수 있고, 제어기/프로세서(1278)는 상이한 네트워크 어드레스 사이에서 데이터를 라우팅하기 위한 라우팅 기능을 지원할 수 있다. 다른 특정 예로서, Tx 처리 회로(1274)의 단일 인스턴스 및 Rx 처리 회로(1276)의 단일 인스턴스를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, eNB(1102)는(RF 트랜시버 당 하나 같이) 각각 복수의 인스턴스를 포함할 수 있다.

특정한 " 체계적 폴라 코딩을 사용하여 데이터를 재전송하는 방법 및 시스템"이 본 명세서에서 상세히 설명되고 도면에 도시되어 있지만, 본 개시 내용에 포함되는 대상은 청구 범위에 의해서만 제한됨을 이해해야 한다. 본 개시는 예시적인 실시예들로 설명되었지만, 당업자에게는 다양한 변경 및 수정이 암시될 수 있다. 본 개시는 첨부된 청구 범위의 범주에 속하는 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다. 본 출원의 설명이 임의의 특정 요소, 단계 또는 기능이 청구 범위에 포함되어야 하는 필수 또는 중요 요소를 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다: 특허 대상의 범위는 허용된 청구 범위에 의해서만 정의된다. 더욱이, 이러한 청구항들 중 어느 하나도 특정 청구항에서 기능을 식별하는 분사구가 따라오는 "수단(means for)" 또는 "단계(step for)"라는 정확한 단어가 명시적으로 사용되지 않는 한, 첨부된 청구항 또는 청구항 요소들과 관련하여 35 USC § 112(f)를 적용할 의도는 없다. 청구 범위 내의 "메커니즘(mechanism)", "모듈(module)", "디바이스(device)", "유닛(unit)", "컴포넌트(component)" "요소(element)", "부재(member)", "장치(apparatus)", "기계(machine)", "시스템(system)", "프로세서(processor)" 또는 "제어기(controller)"와 같은(그러나 이에 국한되지는 않음) 용어의 사용은 청구 범위 자체의 특징에 의해 추가로 수정되거나 개선된 바에 따라, 관련 기술 분야의 당업자에게 알려진 구조를 의미하는 것으로 이해되고 의도되며, 35 U.S.C. § 112(f)를 적용하도록 의도되지는 않는다.

Claims

최대 전송 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 입력 데이터 패킷을 전송하는 데 사용되는 하이브리드 자동 재송 요구(Hybrid Automatic Repeat request)(HARQ) 송신기 장치로서-상기 최대 전송 제한 m은 2 이상의 정수임-,
상기 HARQ 세션을 시작하기 위해 입력 데이터 패킷을 수신하고 상기 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드로부터 프라이머리 코드 워드로 인코딩하도록 구성된 프라이머리 인코더;
상기 프라이머리 코드 워드를 수신하고 통신 채널을 통해 프라이머리 패킷 내에서 상기 프라이머리 코드 워드를 전송하도록 구성된 패킷 송신기; 및
k 번째 IR 데이터 세그먼트를 선택하고, 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 k 번째 IR 마더 코드로부터 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링(puncturing)에 의해 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드로부터 k 번째 IR 코드 워드를 생성하도록 구성된 체계적인 증가성 중복(incremental redundancy)(IR) 인코더를 포함하고,
상기 패킷 송신기는 상기 k 번째 IR 코드 워드를 수신하고 상기 통신 채널을 통해 k 번째 IR 패킷 내에서 상기 k 번째 IR 코드 워드를 전송하도록 추가로 구성되고,
상기 k는 1 보다 크거나 같고 (m-1) 보다 작거나 같은 정수이고,
상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트는 상기 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고,
상기 k 번째 IR 패킷은 상기 HARQ 세션에서 k 번째 부정적인 답신(negative acknowledgment)(NACK) 수신에 응답하여 전송되고,
상기 HARQ 세션은 상기 HARQ 세션에서 전송된 패킷에 대한 응답으로 긍정적인 답신(positive acknowledgment)(ACK)이 수신될 때 종료되고,
상기 HARQ 세션에서 전송되는 패킷의 수는 상기 최대 전송 제한 m에 의해 제한되는 HARQ 송신기 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트를 제거하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달하는 HARQ 송신기 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 HARQ 인코더는 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하기 전에 k 번째 IR 데이터 세그먼트에 교환(permutation)을 적용하고, 이에 의해 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 재배치 된 복사본을 전달하도록 추가로 구성되는 HARQ 송신기 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 펑처링되기 전에 단축(shorten)되고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 단축된 세그먼트를 제거하는 HARQ 송신기 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드인 HARQ 송신기 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프라이머리 코드는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나인 HARQ 송신기 장치.
청구항 1에 있어서,
j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 상기 프라이머리 코드와 구별되도록 하는 HARQ 송신기 장치.
최대 수신 패킷 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 전송되는 입력 데이터 패킷의 추정치로서 출력 데이터 패킷을 생성하는 데 사용되는 하이브리드 자동 재송 요구(HARQ) 수신기 장치로서-상기 최대 수신 제한 패킷 m은 2 이상의 정수임-,
프라이머리 디코더 입력 데이터를 생성하기 위해 수신된 프라이머리 패킷을 수신하도록 구성된 수신기 프론트 엔드;
상기 프라이머리 디코더 입력 데이터를 처리하고 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치를 생성하도록 구성된 HARQ 디코더;
상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하고 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류가 검출되지 않은 경우 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치를 출력 데이터 패킷으로 릴리즈하도록 구성된 오류 검출기; 및
상기 오류 검출기가 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 각각 긍정적인 답신(ACK) 또는 부정적인 답신(NACK) 중 하나를 전송하도록 구성된 피드백 패킷 송신기를 포함하고,
상기 수신된 프라이머리 패킷은 프라이머리 코드로부터의 프라이머리 코드 워드를 전달하고, 상기 프라이머리 코드 워드는 상기 입력 데이터 패킷의 인코딩에 대응하는 상기 프라이머리 코드의 코드 워드이고,
상기 수신기 프론트 엔드는, k 개의 연속적인 NACK를 전송하는 상기 피드백 패킷 송신기에 응답하여, k 번째 IR 디코더 입력 데이터를 생성하기 위해 k 번째 수신된 증가성 중복(IR) 패킷을 수신하도록 추가로 구성되고-상기 k는 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 정수 값임-,
상기 HARQ 디코더는 디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션을 처리하고 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치를 생성하도록 추가로 구성되고-상기 디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션은 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더 입력 데이터를 포함함-,
상기 오류 검출기는 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하고 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류가 검출되지 않은 경우 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치를 상기 출력 데이터 패킷으로 릴리즈하도록 추가로 구성되고,
상기 피드백 패킷 송신기는 상기 오류 검출기가 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 각각 긍정 답신(ACK) 또는 부정 답신(NACK) 중 하나를 전송하도록 추가로 구성되고,
상기 k 번째 수신된 IR 패킷은 k 번째 IR 코드로부터의 k 번째 IR 코드 워드를 포함하고, 상기 k 번째 IR 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드로부터의 코드 워드이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩에 대응하는 상기 k 번째 IR 마더 코드의 코드 워드이고, 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트는 상기 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩은 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트에 매핑하는 것을 포함하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터는 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달하고,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트로부터의 요소를 포함하지 않으며,
상기 HARQ 세션은 상기 HARQ 세션에서 수신된 패킷에 대한 응답으로 긍정적인 답신(ACK)이 전송될 때 종료되고,
상기 HARQ 세션에서 수신되는 패킷의 수는 상기 최대 수신 패킷 제한 m에 의해 제한되는 HARQ 수신기 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 HARQ 디코더는 프라이머리 디코더 및 (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션을 포함하고, 상기 프라이머리 디코더는 상기 프라이머리 코드를 디코딩하도록 구성된 디코더이고,
상기 (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션은 각각의 정수 j = 1,2, …, (m-1)에 대해, j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하도록 구성된 j 번째 IR 디코더를 포함하고,
1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각각의 정수 k에 대해, 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치는 k 번째 디코더 컬렉션 중 메시지 전달의 k 번째 세션에 의해 생성되고, 상기 k 번째 디코더 컬렉션은 프라이머리 디코더 및 각각의 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더를 포함하는 HARQ 수신기 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션은 (1+k) 디코딩 단계를 포함하고, 상기 (1+k) 디코딩 단계는 프라이머리 코드 디코딩 단계 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 코드 디코딩 단계를 포함하고, 상기 (1+k) 디코딩 단계는 k 번째 IR 코드 디코딩 단계부터 시작하여 (k-1) 번째 IR 코드 디코딩 단계에 이어 첫 번째 IR 코드 디코딩 단계까지 역순으로 순차적으로 실행되어 프라이머리 코드 디코딩 단계로 종료되고, 상기 j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서, 상기 j 번째 IR 디코더는 j 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 생성하기 위해 j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하고, 상기 j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서 상기 j 번째 IR 디코더에 이용 가능한 메시지는 상기 j 번째 IR 디코더 입력 데이터, 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트, 및 각 l = j + 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함하고, 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트는 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트에 대응하는 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 세그먼트를 포함하고, 상기 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 상기 프라이머리 디코더는 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 추정치를 생성하기 위해 상기 프라이머리 코드를 디코딩하고, 상기 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 상기 프라이머리 디코더에 이용 가능한 메시지는 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각각의 l = 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함하는 HARQ 수신기 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션은 신뢰 전파(belief propagation)(BP) 디코딩을 포함하고, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션에서 상기 k 번째 디코더 컬렉션은 제한되지 않은 방식으로 메시지를 교환하는 HARQ 수신기 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드인 HARQ 수신기 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 프라이머리 코드는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나인 HARQ 수신기 장치.
청구항 8에 있어서,
j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 상기 프라이머리 코드와 구별되도록 하는 HARQ 수신기 장치.
최대 전송 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 입력 데이터 패킷을 전송하는 데 사용되는 하이브리드 자동 재송 요구(Hybrid Automatic Repeat request)(HARQ) 전송 프로세스로서-상기 최대 전송 제한 m은 2 이상의 정수임-,
프라이머리 인코더에서, 상기 HARQ 세션을 시작하기 위해 입력 데이터 패킷을 수신하고 상기 입력 데이터 패킷을 프라이머리 코드로부터 프라이머리 코드 워드로 인코딩하는 단계;
패킷 송신기에서, 상기 프라이머리 코드 워드를 수신하고 통신 채널을 통해 프라이머리 패킷 내의 상기 프라이머리 코드 워드를 전송하는 단계;
체계적인 증가성 중복(IR) 인코더에서, k 번째 IR 데이터 세그먼트를 선택하고, 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 k 번째 IR 마더 코드로부터 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링에 의해 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드로부터 k 번째 IR 코드 워드를 생성하는 단계;
상기 k 번째 IR 코드 워드는 상기 패킷 송신기에서 수신되고, 상기 k 번째 IR 코드 워드는 상기 통신 채널을 통해 k 번째 IR 패킷 내에서 패킷 송신기에 의해 전송되고,
상기 k는 1 보다 크거나 같고 (m-1) 보다 작거나 같은 정수이고,
상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트는 상기 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고,
상기 k 번째 IR 패킷은 상기 HARQ 세션에서 k 번째 부정적인 답신(negative acknowledgment)(NACK) 수신에 응답하여 전송되고,
상기 HARQ 세션은 상기 HARQ 세션에서 전송된 패킷에 대한 응답으로 긍정적인 답신(ACK)을 수신하면 종료되고,
상기 HARQ 세션은 상기 HARQ 세션에서 수신된 패킷에 대한 응답으로 긍정적인 답신(ACK)이 전송될 때 종료되고, 그리고
상기 HARQ 세션에서 전송되는 패킷의 수는 최대 전송 제한 m에 의해 제한되는 HARQ 전송 프로세스.
청구항 15에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트를 제거하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달하는 HARQ 전송 프로세스.
청구항 16에 있어서,
상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드로 인코딩하기 전에 k 번째 IR 데이터 세그먼트에 교환을 적용하고, 이에 의해 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 재배치 된 복사본을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 HARQ 전송 프로세스.
청구항 16에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 펑처링되기 전에 단축되고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 단축된 세그먼트를 제거하는 HARQ 전송 프로세스.
청구항 15에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드인 HARQ 전송 프로세스.
청구항 15에 있어서,
상기 프라이머리 코드는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나인 HARQ 전송 프로세스.
청구항 15에 있어서,
j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 상기 프라이머리 코드와 구별되도록 하는 HARQ 전송 프로세스.
최대 수신 패킷 제한 m 인 HARQ 세션에서 HARQ 프로토콜을 사용하는 통신 시스템에서 전송되는 입력 데이터 패킷의 추정치로서 출력 데이터 패킷을 생성하는 데 사용되는 하이브리드 자동 재송 요구(HARQ) 수신 프로세스로서- 상기 최대 수신 제한 패킷 m은 2 이상의 정수임-,
수신기 프론트 엔드에서, 프라이머리 디코더 입력 데이터를 생성하기 위해 수신된 프라이머리 패킷을 수신하는 단계;
HARQ 디코더에서, 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터를 처리하고 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치를 생성하는 단계;
오류 검출기에서, 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하고 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류가 검출되지 않은 경우 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치를 출력 데이터 패킷으로 릴리즈하는 단계;
피드백 패킷 송신기에서, 상기 오류 검출기가 상기 입력 데이터 패킷의 프라이머리 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 각각 긍정적인 답신(ACK) 또는 부정적인 답신(NACK) 중 하나를 전송하는 단계
-상기 수신된 프라이머리 패킷은 프라이머리 코드로부터의 프라이머리 코드 워드를 전달하고, 상기 프라이머리 코드 워드는 상기 입력 데이터 패킷의 인코딩에 대응하는 상기 프라이머리 코드의 코드 워드임-; 및
상기 피드백 패킷 송신기가 k 개의 연속적인 NACK를 전송하는 것에 응답하여, 상기 수신기 프론트 엔드에서 k 번째 수신된 증가성 중복(IR) 패킷을 수신하는 단계;
k 번째 IR 디코더 입력 데이터를 생성하는 단계-상기 k는 1보다 크거나 같고(m-1)보다 작거나 같은 정수 값임-;
상기 HARQ 디코더에서 디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션을 처리하고 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치를 생성하는 단계-상기 디코더 입력 데이터의 k 번째 컬렉션은 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더 입력 데이터를 포함함-;
상기 오류 검출기에서 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하고 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류가 검출되지 않은 경우 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치를 상기 출력 데이터 패킷으로 릴리즈하는 단계;
상기 오류 검출기가 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치에서 오류를 검출하는지 여부에 따라 상기 피드백 패킷 송신기로부터 각각 긍정 답신(ACK) 또는 부정 답신(NACK) 중 하나를 전송하는 단계를 포함하고,
상기 k 번째 수신된 IR 패킷은 k 번째 IR 코드로부터의 k 번째 IR 코드 워드를 포함하고, 상기 k 번째 IR 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 마더 코드로부터의 코드 워드이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드는 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩에 대응하는 상기 k 번째 IR 마더 코드의 코드 워드이고, 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트는 상기 프라이머리 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트의 체계적 인코딩은 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트에 매핑하는 것을 포함하고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트는 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터이고, 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 서브 벡터는 체계적 방식으로 상기 k 번째 IR 데이터 세그먼트를 전달하고,
상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 펑처링 된 버전은 상기 k 번째 IR 마더 코드 워드의 체계적 세그먼트로부터의 요소를 포함하지 않으며,
상기 HARQ 세션에서 수신되는 패킷의 수는 상기 최대 수신 패킷 제한 m에 의해 제한되는 HARQ 수신 프로세스.
청구항 22에 있어서,
상기 HARQ 디코더는 프라이머리 디코더 및 (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션을 포함하고, 상기 프라이머리 디코더는 상기 프라이머리 코드를 디코딩하도록 구성된 디코더이고,
상기 (m-1)개 IR 디코더의 컬렉션은 각각의 정수 j = 1,2, …, (m-1)에 대해, j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하도록 구성된 j 번째 IR 디코더를 포함하고,
1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각각의 정수 k에 대해, 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 IR 추정치는 k 번째 디코더 컬렉션 중 메시지 전달의 k 번째 세션에 의해 생성되고, 상기 k 번째 디코더 컬렉션은 프라이머리 디코더 및 각각의 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 디코더를 포함하는 HARQ 수신 프로세스.
청구항 23에 있어서,
상기 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션은 (1+k) 디코딩 단계를 포함하고, 상기 (1+k) 디코딩 단계는 프라이머리 코드 디코딩 단계 및 각 정수 j = 1,2, …, k에 대한 j 번째 IR 코드 디코딩 단계를 포함하고, 상기 (1+k) 디코딩 단계는 k 번째 IR 코드 디코딩 단계부터 시작하여 (k-1) 번째 IR 코드 디코딩 단계에 이어 첫 번째 IR 코드 디코딩 단계까지 역순으로 순차적으로 실행되어 프라이머리 코드 디코딩 단계로 종료되고, 상기 j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서, 상기 j 번째 IR 디코더는 j 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 생성하기 위해 j 번째 IR 마더 코드를 디코딩하고, 상기 j 번째 IR 코드 디코딩 단계에서 상기 j 번째 IR 디코더에 이용 가능한 메시지는 상기 j 번째 IR 디코더 입력 데이터, 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트, 및 각 l = j + 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함하고, 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 j 번째 세그먼트는 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트에 대응하는 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터의 세그먼트를 포함하고, 상기 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 상기 프라이머리 디코더는 상기 입력 데이터 패킷의 k 번째 추정치를 생성하기 위해 상기 프라이머리 코드를 디코딩하고, 상기 프라이머리 코드 디코딩 단계에서 상기 프라이머리 디코더에 이용 가능한 메시지는 상기 프라이머리 디코더 입력 데이터 및 각각의 l = 1, …, k에 대한 l 번째 IR 데이터 세그먼트의 추정치를 포함하는 HARQ 수신 프로세스.
청구항 23에 있어서,
상기 1보다 크거나 같고 (m-1)보다 작거나 같은 각 정수 k에 대해, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션은 신뢰 전파 디코딩을 포함하고, 상기 메시지 전달의 k 번째 세션에서 상기 k 번째 디코더 컬렉션은 제한되지 않은 방식으로 메시지를 교환하는 HARQ 수신 프로세스.
청구항 22에 있어서,
상기 k 번째 IR 마더 코드는 체계적 폴라 코드인 HARQ 수신 프로세스.
청구항 22에 있어서,
상기 프라이머리 코드는 체계적 폴라 코드 또는 비 체계적 폴라 코드 중 하나인 HARQ 수신 프로세스.
청구항 22에 있어서,
j 번째 IR 데이터 세그먼트는 각 1≤j≤(m-1)에 대해 입력 데이터 패킷의 크기보다 크기가 작고, i 번째 IR 데이터 세그먼트는 1≤i<j≤(m-1)인 임의의 정수 쌍 i 및 j에 대해 상기 j 번째 IR 데이터 세그먼트와 구별되어 IR 코드가 서로 및 상기 프라이머리 코드와 구별되도록 하는 HARQ 수신 프로세스.