WO2009148234A2 - 복합 재 전송(harq)을 지원하는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법 - Google Patents

복합 재 전송(harq)을 지원하는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법 Download PDF

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WO2009148234A2
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    • H04L1/0009—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a wireless communication system and a data transmission method capable of improving reliability and efficiency of a communication using a hybrid automatic repeat request (HARQ) scheme.
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • the center of communication is changing from a wired method to a wireless method, and in recent years, the development of the technology of the portable Internet (Portable Internet) has been actively progressed to overcome the limitations of the existing wireless communication.
  • a mobile Internet is a service that allows users to use the high-speed Internet while moving freely anywhere anytime like a mobile phone, and is a new concept communication service combining the advantages of a mobile phone and a wireless LAN.
  • Portable Internet service using wireless communication channel supports high speed and high quality data service based on IEEE 802.16 technology standard. Most of the factors that hinder high-speed and high-quality data services in wireless communication are due to the wireless channel environment. In addition to white noise, the wireless channel changes the channel environment frequently due to changes in signal power due to fading, shadowing, Doppler effect due to the movement and frequent speed changes of the terminal, and interference by other users and multipath signals. do.
  • the HARQ scheme basically attempts error correction on the received code and determines whether to retransmit using a simple error detection code such as a cyclic redundancy check (CRC).
  • a simple error detection code such as a cyclic redundancy check (CRC).
  • the transmission quality over the wireless channel may be measured by the reliability of receiving data transmitted by the receiver.
  • Channel reliability may be defined as a Packet Error Rate (PER) or a Far-Famed Error Rate (PER) at the receiver.
  • PER Packet Error Rate
  • PER Far-Famed Error Rate
  • nrtPS non-real-time polling service
  • UGS unsolicited grant service
  • rtPS real-time polling service
  • ertPS extended real-time polling service
  • nrtPS non-real-time polling service
  • UGS unsolicited grant service
  • rtPS real-time polling service
  • ertPS extended real-time polling service
  • nrtPS non-real-time polling service
  • UGS unsolicited grant service
  • rtPS real-time polling service
  • ertPS extended real-time polling service
  • nrtPS non-real-time polling service
  • Real-time and non-real-time services have many differences in terms of QoS, but the important factor that distinguishes these services is delay. Considering the delay constraint, the traffic of the real-time service has the following characteristics.
  • real-time traffic has a higher priority than non-real-time traffic to satisfy delay constraints.
  • real time service has advantages over non real time service in terms of loss packet error rate.
  • the service is not provided in consideration of the characteristics according to the service. That is, even in a good channel environment that satisfies the packet error rate (PER) allowed in the case of real-time service, retransmission is required for all packets in which an error occurs. For this reason, a delay is generated and the efficiency of the communication system is lowered.
  • PER packet error rate
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to reduce the occurrence of delay in a communication system providing a communication service.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a technical problem is to provide a communication system capable of improving the reliability and efficiency of a communication system providing a communication service.
  • Another object of the present invention is to provide a data transmission method for improving reliability and efficiency of a communication system providing a communication service.
  • a wireless communication system for transmitting and receiving data using a wireless communication channel, a receiver for transmitting and receiving data packets using a HARQ method; A transmission unit; A parameter setting unit that determines a service class of a service flow of the data packet and sets a target PER according to the service class; And a retransmission determination unit configured to determine whether the current PER at the time when retransmission of the data packet is required satisfies the target PER, and determine whether to retransmit the data packet requiring retransmission according to the determination result.
  • a data transmission method using a hybrid automatic repeat request (HARQ) method comprising: determining a service class of a service flow of a data packet to be transmitted; Setting a target PER according to the service class; Determining retransmission of the data packet based on the target PER.
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • the data transmission method for achieving the above object, in the data transmission method using the HARQ method, if retransmission is required due to the transmission failure of the data packet, retransmission of the data packet is required Determining whether a current PER of a time point satisfies a target PER set according to a service class of the data packet; And determining to perform or abandon the retransmission of the data packet based on the determination result.
  • a data transmission method for achieving the above object is to abandon the retransmission of the data packet, if the current PER satisfies the target PER.
  • a data transmission method for achieving the above object is characterized in that the retransmission of the data packet within the maximum number of retransmissions, if the current PER does not satisfy the target PER.
  • an error of the received packets is set to a target PER in which the current PER is preset in a predetermined period or a predetermined number of packet units. It is possible to improve the reliability and efficiency of the communication system by determining whether it is satisfied and selectively retransmitting an error-prone packet according to the determination result.
  • the data packet is retransmitted to prevent delay of the data packet, and the current PER is the target PER. If not satisfied, data packet retransmission may be performed to improve reliability of data transmission.
  • the present invention improves the quality of service by reducing radio resource consumption and processing delay in transmission using HARQ, and also provides scalability to operate compatible with previous implementation systems.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless communication system supporting HARQ according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are flowcharts illustrating a data transmission method of a wireless communication system supporting HARQ according to an embodiment of the present invention.
  • a terminal for processing various functions in accordance with wireless communication standards and various functions necessary for providing an input / output function and a wireless communication service so that a user can process information
  • PSS Portable Subscriber Station
  • MS Mobile Station
  • RAS Base station
  • ACR Access control router
  • ACR is a network element that connects a base station to a server or an IP network and performs functions such as a router function for transferring data between the base station and a server or an IP network, mobility management function, and toll management.
  • Network servers Back End Systems
  • LDAP Lightweight Directory Access Protocol
  • DNS Domain Name Server
  • DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
  • the data packet fails to be transmitted is not retransmitted for smooth service provision. Through this, it is possible to improve service quality and reduce radio resource consumption.
  • a data transmission / reception service when a data transmission / reception service is provided in real time or non-real time in a good channel environment (channel environment satisfying a PER of 1% or less), an error may occur.
  • a criterion for retransmitting the generated data packet may be prepared, and retransmission may be selectively performed for the data packet in which an error occurs according to whether the criterion for satisfying the criterion is satisfied.
  • the base station 100 includes a retransmission determining unit 200 that detects a current PER.
  • the retransmission determining unit 200 sets the target PER according to the service class, and detects the current PER in a predetermined time or a predetermined number of packet units for the data packet transmitted to the receiver or the data packet received from the receiver. .
  • the base station 100 includes a receiver 110, a scheduler 120, a parameter setting unit 130, and a burst transmitter 140.
  • the receiver 110 receives data and control signals from a terminal, another base station, and a control station, and converts them into baseband signals.
  • the receiver 100 removes and amplifies noise from the received signal to receive data of the base station, down-converts the amplified signal to a baseband signal, and digitizes the down-converted baseband signal.
  • the parameter setting unit 130 sets parameters SBC, RNG, PMC, UL-MIMO, DL-MIMO, and HARQ-MAP for performing communication with the terminal.
  • the scheduler 120 configures a frame to be transmitted to the terminal and maps the data bursts constituting the frame.
  • the scheduler 120 maps the data packet to the frame such that the data packet determined to be retransmitted is retransmitted according to the retransmission determination result from the comparison / determination unit 240.
  • the burst transmitter 140 codes the data mapped by the scheduler 120 and transmits the encoded data through the antenna.
  • the burst transmitter 140 includes a data packet counting unit (not shown) that counts the number of data packets to be transmitted.
  • the retransmission determining unit 200 includes a PER timer 210, a PER calculator 220, a comparison / determination unit 230, and a PER setting unit 240.
  • the PER timer 210 is to provide a reference time for calculating the current PER and a reference time for initializing the set PER.
  • the PER timer 210 repeatedly performs an operation for a set time from the start time and provides time information on the start time and the end time.
  • the PER calculation unit 220 and the PER setting unit 240 are provided.
  • the PER calculator 220 calculates a PER for the data packet in which an error occurs among the data transmitted to the terminal through the burst transmitter 140 using the time information provided from the PER timer 210.
  • the PER calculator 220 calculates the current PER based on the number of error data packets compared to the total number of data packets transmitted to the terminal through the burst transmitter 140, and transmits the current PER to the PER setter 230. .
  • the PER setting unit 230 stores the current PER received from the PER calculator 220, updates the previously stored current PER whenever the current PER is received, and transmits the current PER to the comparison / determination unit 240.
  • the comparison / determination unit 240 determines a service class of the transmitted data packet, and determines whether the service class corresponds to a real time service or a non real time service.
  • the data packet in which the error occurs is a data packet of the real-time service
  • it is determined whether the current PER satisfies the target PER by comparing the current PER transmitted from the PER setting unit 230 with a preset target PER. do.
  • the comparison / determination unit 240 compares the number of retransmissions of the packet with the maximum number of retransmissions to allow retransmission when the data packet in which the error occurs is a data packet of a non real-time service, and compares the retransmission counts. Accordingly, it is determined whether to retransmit the data packet. The determination result is then transmitted to the scheduler 120.
  • the retransmission determination unit 200 is described as being included in the base station 100. However, this is an exemplary embodiment, and the retransmission determination unit 200 may be configured separately between the base station 100 and the terminal. It may be included in the terminal as well as the base station 100.
  • the present PER is compared with the target PER to determine whether to retransmit.
  • the current PER and the target PER may be compared to determine whether to retransmit the same as in the real time service.
  • the target PER may be set to 0% to perform retransmission within the range of the maximum number of retransmissions.
  • the data packet retransmitted according to the determination result of the comparison / determination unit 240 may be applied to the type I HARQ scheme (HARQ Scheme with Chase Combining) and type II (HARQ Scheme Incremental redundancy Scheme) scheme, the type All schemes of the HARQ system using I, type II can be applied.
  • type I HARQ scheme HARQ Scheme with Chase Combining
  • type II HARQ Scheme Incremental redundancy Scheme
  • an error when an error occurs in a data packet transmitted to a terminal through the above-described configuration, it is determined whether a current PER satisfies a preset target PER in a predetermined period or a predetermined number of packet units, and an error occurs according to a determination result.
  • a current PER satisfies a preset target PER in a predetermined period or a predetermined number of packet units
  • an error occurs according to a determination result.
  • FIGS. 2 to 4 are flowcharts illustrating a data transmission method of a wireless communication system supporting HARQ according to an embodiment of the present invention.
  • a data transmission method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the terminal transmits an SBC_REQ message including band and modulation information for Subscriber Station's Basic Capability Negotiation to the base station in order to receive a communication service from the base station.
  • the SBC_RSP message is transmitted to the terminal (S100).
  • the terminal checks whether the terminal supports the HARQ MAP IE through the SBC_REQ / RSP message (S110), and checks whether the terminal supports the DL_MIMO mode and the UL_MIMO mode (S140 and S150).
  • the transmitted data packet is the initial transmission (S160). If the transmission result is S160, the MCS level is set between the base station and the terminal and is set to support AMC (CINR setting to support HARQ). (S162). Thereafter, the DSA_REQ message and the DSA_RSP message are provided for each QoS parameter value and connection between the base station and the terminal to set QsS parameters between the base station and the terminal (S164 and S166). Although not shown in FIG. 2, the DSA-REQ message and the DSA-RSP message transmission / reception procedure by the S164 and S166 as well as the DSA-ACK message for confirming reception of these messages may be further performed. have.
  • the DL_MIMO Mode is set to be applied to data transmission between the base station and the terminal (S142). In the opposite case, the DL_MIMO mode is set not to be applied (S144).
  • step S150 as a result of confirming the support of the UL_MIMO mode, if the terminal supports the UL_MIMO Mode, it is set so that the UL_MIMO Mode is applied to data transmission between the base station and the terminal (S152). In the opposite case, the UL_MIMO mode is set not to be applied (S154).
  • DL_HARQ_Chase Sub-Burst_IE is allocated to support HARQ in the downlink map (S260).
  • step S230 if the terminal does not support HARQ, and sets the MCS level and AMC (CINR) (S280). After that, it is checked whether the HARQ MAP IE is supported (S290). As a result of S290, if the HARQ MAP IE is supported, DL_HARQ_Chase Sub-Burst_IE is allocated (S300). If the HARQ MAP IE is not supported, the general downlink map (DL_MAP) IE is allocated (S310).
  • DL_MAP general downlink map
  • the transmitted data packet is a data packet of a real time service (UGS, ertPS, rtPS) or a data packet of a non real time service (S170).
  • UMS real time service
  • ertPS ertPS
  • rtPS data packet of a non real time service
  • S170 a data packet of a non real time service
  • the target PER is set (for example, 1%) and the packet error and the total number of packets are initialized (S180).
  • the PER timer is operated and the number of data packets transmitted during a predetermined time is counted (S190).
  • the PER timer 210 performs a timer operation for a predetermined time, and when the predetermined time elapses, the operation of the timer ends (S200). In addition, the PER timer 210 transmits time information according to the start and the end of the operation to the PER calculator 220 and the PER setter 230.
  • the PER calculator 220 and the PER setter 230 that receive the time information from the PER timer 210 may initialize the current PER through the received time information (S210).
  • the time information is also transmitted to the buster transmission unit 140, the buster transmission unit 140 receiving the time information from the PER timer 210, the total packet of the data packet transmitted for a predetermined time through the received time information You can initialize the number.
  • the PER timer 210 performs a re-operation after a predetermined time, and repeats the start and end operations (S220).
  • the target PER may be set lower than (for example, 0%) than the real time service. Subsequent process will be described with reference to FIG.
  • the ACID (Preempted ACID) in use is increased according to the number of transmitted data packets, thereby increasing the total number of transmitted data packets (S320).
  • the data is coded according to a predetermined coding scheme and transmitted to the terminal (S330).
  • step S340 and step S350 if there is no feedback from the terminal with respect to the first data packet transmitted or if the content of the feedback is NACK, it is considered that an error has occurred in the first data packet transmitted to the terminal.
  • the data packet When an error occurs in the data packet transmitted to the terminal, the data packet is retransmitted (only when it is set to support HARQ service between the terminal and the base station) and the error is corrected. It is decided whether to retransmit (HARQ) the data packet in error.
  • Three judgment conditions are as follows. First, it is determined whether a data packet requiring retransmission corresponds to a data packet of a real time service. Second, if the data packet requiring retransmission does not correspond to the data packet of the real-time service, it is determined whether the number of retransmissions of the data packet requiring retransmission satisfies the maximum retransmission number. Third, if the data packet requiring retransmission corresponds to a data packet of a real-time service, it is determined whether the PER at the current time point at which an error occurs in the data packet satisfies the preset target PER.
  • the error-prone data packet is selectively retransmitted.
  • step S380 If it is confirmed that an error has occurred in the data packet transmitted to the terminal according to the check results of steps S340 and S350, first, it is checked whether the error-produced data packet is a data packet of a real-time service (UGS, ertPS, rtPS). (S380). As a result of checking in S380, if the data packet in error does not correspond to a real-time service, whether the number of retransmissions of the data packet requiring retransmission satisfies the set maximum retransmission number, that is, the maximum retransmission number is set. It is determined whether the number is less than one (S390).
  • step S390 if the number of retransmissions of the data packet does not satisfy the maximum retransmission number, that is, if the maximum number of retransmissions is exceeded when retransmitting the data packet to be retransmitted at present, an error value of the data packet Increase (S400). Then, the information on the error value of the data packet is transmitted to the retransmission determining unit 200 shown in FIG. 1 so that the error value of the increased data packet can be applied to the calculation of the current PER in S420 which will be described later. Then, the retransmission of the data packet is abandoned (S410). Thereafter, the procedure after the S360 is performed.
  • the corresponding data packet was retransmitted as many times as an error occurred in the previous transmission. If the data packet is continuously retransmitted, the data packet may cause a delay in communication service. Do not resend. In this case, although not shown in the drawing, if a data packet that exceeds the number of retransmissions is continuously generated, an error may occur in the data packet transmitted due to a poor channel state between the terminal and the base station.
  • the method may further include adjusting a bell.
  • the adjustment of the MCS level may be made by requesting the base station from the terminal, or may be made by requesting the terminal from the base station.
  • the process returns to S390 and checks whether the DL_MIMO MODE is applied to the corresponding data packet (S470). If the DL_MIMO MODE is applied as a result of checking in S470, the DL_MIMO MODE applied in the previous transmission is maintained (S480). Then, the MCS level applied in the previous transmission is maintained (S490), and the data packet is retransmitted (S500).
  • the reason for maintaining the DL_MIMO MODE and MCS level applied in the previous transmission is as follows.
  • step S380 when the error-prone data packet corresponds to a real-time service (UGS, ertPS, rtPS), whether the current PER satisfies the preset target PER at the current time when the error occurs in the data packet, that is, It is determined whether the current PER is less than the target PER (S430).
  • UMS real-time service
  • ertPS ertPS
  • rtPS real-time service
  • the current PER refers to the ratio of data packets in which an error occurs in the total data packets transmitted to the terminal during a predetermined time defined by the operation of the PER timer.
  • the current PER may refer to a ratio of packets in which an error occurs among all packets transmitted to the terminal not only for a predetermined time but also for a predetermined number of data packet units.
  • the current PER may be initialized to a predetermined time unit based on time information provided from the PER timer.
  • the value may be initialized in units of a certain amount of data packets.
  • the target PER is a preset value in the initial resource negotiation step between the base station and the terminal, and means an allowable ratio of data packets in which an error occurs.
  • the value of the target PER may be freely set (eg, set to a target PER of 1% when supporting a real-time service) according to the type of data packet and the communication environment.
  • the target PER and the current PER are important factors in discarding an errored packet, that is, re-transmission abandonment or MCS level adjustment, and determine whether the current PER at the time of the packet error does not meet the target PER. According to the determination result, retransmission, retransmission abandonment (discard of an error-prone data packet), or MSC level is adjusted for a packet having an error.
  • the target PER may be set regardless of the time point according to the type of data packet to be transmitted, the service to be supported, and the communication environment.
  • the current time point at which an error occurs in the data packet returns to S430 to determine whether the PER satisfies the preset target PER, and as a result of the determination of S430, the current PER satisfies the set target PER (for example, the current PER is set). If the PER is less than or equal to 1%), the error value of the data packet is increased (S440), and the corresponding information is shown in FIG. 1 so that the error value of the increased data packet may be applied to the step of calculating the current PER (S420). The retransmission determination unit 200 is then transmitted. After that, the retransmission of the data packet is abandoned (S450). Thereafter, the procedure after the S360 is performed.
  • the reason for abandoning the retransmission of the data packet in S450 is that it is important that the data packet is transmitted without error in order to satisfy the QoS in the real time service, but it is also very important that the data packet is transmitted without delay.
  • the retransmission of the corresponding data packet is abandoned. This is because, if the current PER satisfies the target PER (eg, 1% PER), discarding some of the packets in error does not significantly affect the restoration of the entire received data.
  • the target PER eg, 1% PER
  • the process returns to S430. It means that the number of data packets in error exceeds the allowable range. In this case, the data packet is retransmitted.
  • the MCS level is adjusted (S460).
  • the adjustment of the MCS level means to adjust the MCS level downward, and the channel quality is improved by adjusting the MCS level downward.
  • the MCS level is adjusted according to the change of downlink channel environment such as adaptive modulation / coding method (AMC) and the code rate of the channel coder (1/2, 3/4) and channel coder. Can be applied to change the That is, when the current PER satisfies the target PER for a predetermined time and the channel environment is good, the data transmission efficiency can be improved by adjusting the modulation scheme and the code rate upward. On the other hand, when the channel environment is poor, the modulation method and the protection rate may be adjusted downward to increase the quality of the channel, thereby reducing the occurrence of data packet errors. After S460, retransmission is performed on the data packet in which an error has occurred (S500).
  • AMC adaptive modulation / coding method
  • S500 retransmission is performed on the data packet in which an error has occurred
  • the data packet corresponds to a real-time service
  • the above-described method of determining whether to retransmit the data packet based on the current PER and the target PER is the same as that of the real time service. Can be.
  • the target PER ratio is set to 1%.
  • the target PER ratio may vary depending on the environment of the wireless channel, the amount of data transmitted and received, and the type of data. Can be. For example, if the transmit / receive data packet is sensitive to errors and delays, the target PER ratio may be set higher than 1% (for example, PER 2%). On the other hand, if the transmission / reception data is not sensitive to errors and delays, the target PER ratio may be set smaller than 1% (for example, PER 0%).
  • the operation time of the PER timer and the quantity unit of the data packet which are the criteria for detecting the current PER, may also vary in the quantity of time and data packet according to the environment of the wireless channel, the amount of data transmitted and received, and the type of data. .
  • the retransmission determining unit is formed in a terminal and a base station for transmitting and receiving data using a wireless channel, so that the above-described driving method is applied.
  • the technical idea of can be equally applied to a communication system using a wired channel.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식을 이용하여 통신의 신뢰도 및 효율을 향상시킬 수 있는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법에 있어서, 전송할 데이터 패킷의 서비스 플로우의 서비스 클래스를 판단하는 단계와; 상기 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하는 단계와; 상기 타겟 PER에 기초하여 상기 데이터 패킷의 재전송을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 재 전송(HARQ)을 지원하는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 복합 재 전송(HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request) 방식을 이용하여 통신의 신뢰도 및 효율을 향상시킬 수 있는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
통신의 중심은 유선 방식에서 무선 방식으로 변화되고 있으며, 최근에 들어 기존의 무선 통신의 한계를 극복하고자 휴대 인터넷(Portable Internet)의 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한, 휴대 인터넷은 휴대폰처럼 언제 어디서나 자유롭게 이동하면서 초고속 인터넷을 이용할 수 있도록 한 서비스로, 휴대폰과 무선랜의 장점이 결합된 신개념의 통신 서비스이다.
무선 통신 채널을 이용한 휴대 인터넷 서비스는 IEEE 802.16 기술 표준을 기반으로 고속 및 고품질의 데이터 서비스를 지원하고 있다. 이러한, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 대부분의 요인으로는 무선채널 환경에 기인한다. 무선채널은 백색잡음 외에도 페이딩에 의한 신호전력의 변화, 셰도윙(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러효과, 타 사용자 및 다중경로 신호에 의한 간섭 등으로 인해 채널환경이 자주 변하게 된다.
이러한 채널환경의 변화는 곧 무선 통신 시스템의 전송 품질에 영향을 미치게 된다. 상기와 같은 무선채널을 이용하는 통신 서비스의 환경에서 고품질의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서 복합 재 전송방식(HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request, 이하 'HARQ'라 함)과 같이 전송되는 패킷의 오류를 보정하는 방식이 제안되었다.
HARQ 방식은 기본적으로 수신된 부호에 대하여 오류정정을 시도하고 CRC(Cyclic Redundancy Check)과 같은 간단한 오류검출 부호를 사용하여 재 전송 여부를 결정하게 된다.
무선 채널을 통한 전송 품질은 수신부에서 전송된 데이터를 수신하는 신뢰성에 의해 측정될 수 있다. 채널 신뢰성은 수신부에서의 패킷 에러율(PER: Packet Error Rate) 또는 프레임 에러율(Far-Famed Error Rate)로 정의될 수 있다.
IEEE 802.16 규격에서는 서비스들을 각 서비스들의 QoS 요구사항에 따라서 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(Real-time Polling Service), ertPS(Extended Real-time Polling Service), nrtPS(Non-real-time Polling Service), 및 BE 서비스(Best Effort Service)를 포함하는 5개의 서비스 종류로 분류하고 있다. 상기 5개의 서비스 중에서 UGS, ertPS, rtPS 서비스는 실시간 서비스에 포함되고, 이외의 다른 nrtPS, BE 서비스는 비 실시간 서비스에 포함된다. 이러한 서비스들은 QoS 파라미터인 트래픽의 최소 전송률(Minimum Transmission Rate), 최대 지연(Maximum Latency), 지터(Jitter), 및 최대 지속율(Maximum Sustain Rate)값 들을 가지고 있다.
실시간과 비 실시간 서비스들은 QoS 관점에서 많은 차이점들이 있지만, 이 서비스들을 구분하는 중요한 요소는 지연이라고 할 수 있다. 지연의 제약을 고려할 때, 실시간 서비스의 트래픽들은 다음과 같은 특성을 가지고 있다.
일반적으로 실시간 트래픽은 지연 제약을 만족시키기 위해 비 실시간 트래픽 보다 높은 우선 순위를 가진다.
실시간 서비스인 경우에, 지연 제약(UGS와 ertPS 서비스들에 대해서는 지연 제약과 지터 제약)이 패킷에 대해서 만족하지 않는다면, 패킷이 성공적으로 전달되었을지라도 해당 패킷은 사용할 수 없다. 이러한, 제약들은 실시간 서비스에 대해서 섬세한 스케줄링 알고리즘을 요구한다.
반면, 패킷 에러율 허용 측면(Loss Packet Error Rate)에서 실시간 서비스는 비 실시간 서비스에 비해 이점을 가지고 있다. 그러나, HARQ 메커니즘에서는 이러한 서비스에 따른 특징을 고려하여 서비스가 제공되고 있지 않다. 즉, 실시간 서비스의 경우에 허용하는 패킷 에러율(PER)을 만족하는 양호한 채널 환경에서도 에러가 발생된 모든 패킷에 대하여 재 전송을 요구하고 있다. 이러한 이유로 지연이 발생되어 통신 시스템의 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통신 서비스를 제공하는 통신 시스템에서의 지연 발생을 줄이는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통신 서비스를 제공하는 통신 시스템의 신뢰도 및 효율을 향상시킬 수 있는 통신 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 통신 서비스를 제공하는 통신 시스템의 신뢰도 및 효율을 향상시킬 수 있는 데이터 전송 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 무선통신 채널을 이용하여 데이터를 송·수신하는 무선통신 시스템에 있어서, HARQ 방식을 이용하여 데이터 패킷을 송·수신하는 수신부 및 전송부와; 상기 데이터 패킷의 서비스 플로우의 서비스 클래스를 판단하여 상기 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하는 파라미터 설정부와; 데이터 패킷의 재전송이 요구되는 시점의 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하는지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 재전송이 요구되는 데이터 패킷의 재전송 여부를 결정하는 재전송 결정부를 포함하는 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서, 전송할 데이터 패킷의 서비스 플로우의 서비스 클래스를 판단하는 단계와; 상기 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하는 단계와; 상기 타겟 PER에 기초하여 상기 데이터 패킷의 재전송을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 HARQ 방식을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서, 데이터 패킷의 전송 실패에 따른 재 전송이 요구되면, 상기 데이터 패킷의 재 전송이 요구되는 시점의 현재 PER이 상기 데이터 패킷의 서비스 클래스에 따라 설정된 타겟 PER을 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단결과에 기초하여 상기 데이터 패킷의 재 전송 수행 또는 포기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 상기 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하면, 상기 데이터 패킷의 재 전송을 포기하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법은 상기 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하지 않으면, 최대 재 전송 횟수 내에서 상기 데이터 패킷의 재 전송을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ를 지원하는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법은 수신된 패킷들에 에러가 발생시 수신된 패킷들의 에러가 일정 기간 또는 일정 수량의 패킷 단위에서 현재 PER이 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 에러가 발생된 패킷에 대하여 선별적으로 재 전송을 실시함으로써, 통신 시스템의 신뢰도 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ를 지원하는 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법은 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하면 데이터 패킷의 재 전송을 포기하여 데이터 패킷의 지연을 방지하고, 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하지 안으면 데이터 패킷의 재 전송을 수행하여 데이터 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 HARQ를 이용한 전송에서 무선자원 소모 및 프로세싱 지연을 줄여 서비스 품질을 높이며, 또한 이전 구현 시스템들과 호환되어 동작할 수 있도록 하는 확장성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ를 지원하는 무선 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ를 지원하는 무선 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 방식을 이용한 무선 통신 시스템과 그의 구동방법에 관하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면의 설명에 앞서 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 구성에 대하여 간략하게 설명한 후, 첨부된 도면을 참조하여 통신 시스템의 각 구성과 동작방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 방식을 이용한 무선 통신 시스템은 이용자가 정보를 처리할 수 있도록 입·출력 기능과 무선 통신 서비스 제공에 필요한 각종 기능 및 무선 통신 표준에 맞는 다양한 기능을 처리하는 단말기(PSS: Portable Subscriber Station, MS: Mobile Station)와; 단말기와 제어국 사이에서 단말기로부터의 데이터를 수집하여 제어국으로 전송하고, 제어국으로부터의 데이터를 각 단말기로 분배하는 기능을 처리하는 기지국(RAS: Radio Access Station)과; 기지국과 서버 또는 IP 네트워크를 연결하는 망 요소로서, 기지국과 서버 또는 IP 네트워크 사이의 데이터를 전달하는 라우터 기능, 이동성 관리 기능, 요금부가 관리 등의 기능을 수행하는 제어국(ACR: Access Control Router)과; 인증시스템, LDAP(Lightweight Directory Access Protocol), DNS(Domain Name Server), DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol), 소프트 스위치 등의 구성을 포함하여 인증 및 각종 부가 서비스를 제공하는 네트워크 서버(Back End Systems)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 방식을 이용한 무선 통신 시스템은 서비스의 원활한 제공을 위해, 현재 PER이 서비스 클래스에 따라 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는 경우, 전송이 실패한 데이터 패킷이 재 전송되지 않도록 한다. 이를 통해, 서비스 품질 향상과 무선 자원 소모를 줄일 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 방식을 이용한 무선 통신 시스템은 양호한 채널 환경(1% 이하의 PER을 만족하는 채널 환경)에서 실시간 또는 비 실시간으로 데이터의 송·수신 서비스를 제공하는 경우에, 에러가 발생된 데이터 패킷의 재 전송에 대한 판단 기준을 마련하고, 상기 판단 기준의 만족 여부에 따라 에러가 발생된 데이터 패킷에 대하여 선별적으로 재 전송을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(100) 내에 현재 PER을 검출하는 재 전송 결정부(200)를 구비한다. 여기서, 재 전송 결정부(200)는 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하고, 수신부로 전송된 데이터 패킷 또는 수신부로부터 수신되는 데이터 패킷에 대하여 일정 시간 또는 일정 수량의 패킷 단위에서의 현재 PER을 검출한다.
기지국(100)은 수신부(110), 스케줄러(120), 파라미터 설정부(130), 버스트 전송부(140)를 구비한다.
수신부(110)는 단말기, 다른 기지국 및 제어국으로부터의 데이터 및 제어신호를 수신하여 기저대역 신호로 변환한다. 예컨대, 수신부(100)는 기지국의 데이터 수신을 위하여 수신된 신호로부터 잡음을 제거하고 증폭하며, 증폭된 신호를 기저대역 신호로 다운 컨버팅하고, 다운 컨버팅된 기저대역 신호를 디지털화한다.
파라미터 설정부(130)는 단말기와의 통신을 수행하기 위한 파라미터들(SBC, RNG, PMC, UL-MIMO, DL-MIMO, HARQ-MAP)을 설정한다.
스케줄러(120)는 단말기로 전송될 프레임을 구성하고 프레임을 구성하는 데이터 버스트를 맵핑한다.
또한, 스케줄러(120)는 비교/판단부(240)로부터의 재 전송 결정 결과에 따라, 재 전송이 결정된 데이터 패킷이 재 전송 되도록 데이터 패킷을 프레임에 맵핑한다.
버스트 전송부(140)는 스케줄러(120)로부터 맵핑된 데이터를 코딩하여 안테나를 통해 전송한다. 여기서, 버스트 전송부(140)는 전송되는 데이터 패킷의 수를 카운팅하는 데이터 패킷 카운팅부(미도시)를 포함한다.
이어서, 재 전송 결정부(200)는 PER 타이머(210), PER 산출부(220), 비교/판단부(230) 및 PER 설정부(240)를 포함한다.
PER 타이머(210)는 현재 PER을 산출하는 기준 시간 및 설정된 PER을 초기화하는 기준 시점을 제공하기 위한 것으로, 시작 시점으로부터 설정된 시간 동안의 동작을 반복 수행하며, 시작 시점 및 종료 시점에 대한 시간 정보를 PER 산출부(220) 및 PER 설정부(240)에 제공한다.
PER 산출부(220)는 PER 타이머(210)로부터 제공되는 시간 정보를 이용하여 버스트 전송부(140)를 통해 단말기로 전송된 데이터 중에서 에러가 발생된 데이터 패킷에 대한 PER을 산출한다. PER 산출부(220)는 일정 시간 동안에 버스트 전송부(140)를 통해 단말기로 전송된 총 데이터 패킷 수 대비 에러가 발생된 데이터 패킷 수를 통해 현재 PER을 산출하여 PER 설정부(230)로 전송한다.
PER 설정부(230)는 PER 산출부(220)로부터 수신되는 현재 PER을 저장하고, 현재 PER이 수신될 때마다 기 저장된 현재 PER을 갱신하여 비교/판단부(240)로 전송한다.
비교/판단부(240)는 전송되는 데이터 패킷의 서비스 클래스를 판단하고, 서비스 클래스가 실시간 서비스에 해당하는지 또는 비 실시간 서비스에 해당하는지 판단한다.
서비스 클래스의 판단결과, 에러가 발생된 데이터 패킷이 실시간 서비스의 데이터 패킷이 경우, PER 설정부(230)로부터 전송되는 현재 PER을 미리 설정된 타겟 PER과 비교하여, 현재 PER이 타겟 PER을 만족하는지 판단한다. PER의 판단결과에 따라서, 에러가 발생된 데이터 패킷에 대한 재 전송 실시 여부를 결정하고, 결정된 결과를 스케줄러(120)로 전송한다.
비교/판단부(240)는 에러가 발생된 데이터 패킷이 비 실시간 서비스의 데이터 패킷인 경우, 해당 패킷의 재 전송 횟수와 재 전송을 허용하는 최대 재 전송 횟수를 비교하고, 재 전송 횟수의 비교 결과에 따라서, 해당 데이터 패킷의 재 전송 여부를 결정한다. 그리고, 결정 결과를 스케줄러(120)로 전송한다.
앞의 설명에서는 재 전송 결정부(200)가 기지국(100)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 실시 예이며, 재 전송 결정부(200)는 기지국(100)과 단말기 사이에서 별도로 구성될 수 있고, 또는 기지국(100)과 마찬가지로 단말기 내에 포함될 수도 있다.
앞의 설명에서는 에러가 발생되어 재 전송이 요구되는 데이터 패킷에 대하여 해당 데이터 패킷이 실시간 서비스에 해당하는 경우에 현재 PER과 타겟 PER을 비교하여 재 전송 여부를 결정하는 것으로 설명하였으나, 이것은 하나의 실시 예이고 이 뿐만 아니라, 에러가 발생되어 재 전송이 요구되는 데이터 패킷이 비 실시간 서비스에 해당하는 경우에도 실시간 서비스의 경우와 동일하게 현재 PER과 타겟 PER을 비교하여 재 전송 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 재 전송이 요구되는 데이터 패킷이 지연에 큰 영향을 받지 않는 경우에는 타겟 PER을 0%으로 설정하여 최대 재 전송 횟수의 범위 내에서 재 전송을 실시할 수 있다.
여기서, 비교/판단부(240)의 결정 결과에 따라 재 전송 되는 데이터 패킷은 HARQ 시스템의 타입 I(HARQ Scheme with Chase Combining) 및 타입 II(HARQ Scheme Incremental redundancy Scheme) 방식이 적용될 수 있으며, 상기 타입 I, 타입 II를 응용한 HARQ 시스템의 모든 방식이 적용될 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 상술한 구성을 통해 단말기로 전송한 데이터 패킷에 에러 발생시 일정 기간 또는 일정 수량의 패킷 단위에서 현재 PER이 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 에러가 발생된 패킷에 대하여 선별적으로 재 전송을 실시함으로써, 통신 시스템의 신뢰도 및 효율성도 향상시킬 수 있다. 이는 서비스 클래스에 기초하여, 재 전송이 필요한 데이터 패킷에 대해서는 재 전송을 실시하여 통신 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 재 전송이 필요치 않은 데이터 패킷에 대해서는 재 전송 절차를 생략함으로써, 재 전송으로 인한 시간 지연을 방지하여 통신 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ를 지원하는 무선 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 전송 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 단말기는 기지국으로부터 통신 서비스를 제공받기 위하여, 기본 능력 협상(Subscriber Station's Basic Capability Negotiation)을 위한 대역 및 변조 정보를 포함하는 SBC_REQ 메시지를 기지국으로 전송하고, 기지국은 이에 대한 응답으로 SBC_RSP 메시지를 단말기로 전송한다(S100).
상기 SBC_REQ/RSP 메시지를 통해 단말기가 HARQ MAP IE를 지원하는지 확인하고(S110), DL_MIMO Mode 및 UL_MIMO Mode를 지원하는지를 확인한다(S140, S150).
상기 S110의 확인결과, 단말기가 HARQ MAP IE를 지원하면, HARQ를 지원하는지 확인한다(S120). S120의 확인결과, 단말기가 HARQ를 지원하는 경우 기지국과 단말기 간에 HARQ를 지원하도록 설정하고(S125), 반대의 경우에는 HARQ를 미지원으로 설정한다(S130).
이후, 전송되는 데이터 패킷이 초기 전송인지 확인(S160)하고, S160의 확인결과, 초기 전송인 경우, 기지국과 단말기 간에 MCS 레벨을 설정하고, AMC(HARQ를 지원하도록 CINR 설정)를 지원하도록 설정한다(S162). 이후, 기지국과 단말기 간에 QoS 파라미터 값 및 커넥션(connection) 별로 DSA _REQ 메시지 및 DSA_RSP 메시지를 주고는 절차를 진행하여 기지국과 단말기 간에 QsS 파라미터들을 설정한다(S164, S166). 상기, 도 2에서 도시하지 않았지만, 상기 S164, S166에 의한 DSA-REQ 메시지 및 DSA-RSP 메시지의 송수신 절차뿐만 아니라 이러한 메시지 들의 수신여부를 확인하는 DSA-ACK 메시지를 주고받은 절차가 추가로 진행될 수 있다.
상기, S140에서 DL_MIMO Mode의 지원 확인결과, 단말기가 DL_MIMO Mode를 지원할 경우, 기지국과 단말기 간의 데이터 전송에 DL_MIMO Mode가 적용되도록 설정하고(S142). 반대의 경우에는 DL_MIMO Mode가 적용되지 않도록 설정한다(S144).
상기 S150에서, UL_MIMO Mode의 지원 확인결과, 단말기가 UL_MIMO Mode를 지원할 경우, 기지국과 단말기 간의 데이터 전송에 UL_MIMO Mode가 적용되도록 설정하고(S152). 반대의 경우에는 UL_MIMO Mode가 적용되지 않도록 설정한다(S154).
상술한, S140, S150에 의하여 기지국과 단말기 간에의 데이터 전송 방식이 결정되면, 이후, 도 3에 도시된 바와 같이, 단말기의 MCS 레벨 설정과 burst IE를 할당하는 과정을 진행하게 된다.
이어서, 도 3을 참조하면, 상기 S140, S150에 의하여 DL_MIMO Mode 및 UL_MIMO Mode의 지원 여부가 결정된 후, 단말기가 HARQ를 지원하는지 확인한다(S230). 상기 S320의 확인결과, 단말기가 HARQ를 지원하면, 데이터 전송이 초기 전송인지 확인한다(S240). 상기 S240의 확인결과, 초기 전송이면, 기지국과 단말기 간에 MCS 레벨을 설정하고, AMC(HARQ를 지원하도록 CINR 설정)를 설정한다(S250).
이후, 다운링크 맵에서 HARQ를 지원하도록 DL_HARQ_Chase Sub-Burst_IE를 할당한다(S260).
상기 S230의 확인결과, 단말기가 HARQ를 지원하지 않으면, MCS 레벨 및 AMC(CINR)을 설정한다(S280). 이후, HARQ MAP IE를 지원하는지 확인한다(S290). 상기 S290의 확인결과, HARQ MAP IE를 지원하면, DL_HARQ_Chase Sub-Burst_IE를 할당(S300)하고, HARQ MAP IE를 지원하지 않으면, 일반적인 다운링크 맵(DL_MAP) IE를 할당한다(S310).
상기 S260, S300, S310 이후, 기지국과 단말기 간에 QoS 파라미터 값을 설정하기 위하여 DSA_REQ 메시지 및 DSA_RSP 메시지를 주고는 절차를 진행한다(S164, S166).
상기 S166 이후, 전송되는 데이터 패킷이 실시간 서비스(UGS, ertPS, rtPS)의 데이터 패킷인지 또는 비 실시간 서비스의 데이터 패킷이지 확인한다(S170). 상기 S170의 확인결과, 데이터 패킷이 실시간 서비스에 해당하는 경우, 타겟 PER을 설정(예를 들면 1%)하고, 패킷 에러 및 총 패킷 수를 초기화 시킨다(S180).
이후, 데이터 패킷의 전송을 진행하는데, PER 타이머를 동작시키고, 설정된 일정 시간 동안에 전송되는 데이터 패킷의 수를 카운팅 한다(S190).
여기서, PER 타이머(210)는 정해진 일정시간 동안 타이머 동작을 수행하고, 정해진 시간이 경과하면 타이머의 동작을 종료한다(S200). 이와 함께, PER 타이머(210)는 동작 시작 및 종료에 따른 시간 정보를 PER 산출부(220) 및 PER 설정부(230)로 전송한다.
PER 타이머(210)로부터 시간 정보를 수신한 PER 산출부(220) 및 PER 설정부(230)는 수신된 시간 정보를 통해 현재 PER을 초기화 시킬 수 있다(S210). 또한, 버스터 전송부(140)에도 상기 시간 정보가 전송되며, PER 타이머(210)로부터 시간 정보를 수신한 버스터 전송부(140)는 수신된 시간 정보를 통해 일정 시간 동안에 전송된 데이터 패킷의 총 패킷 수를 초기화 시킬 수 있다.
이러한, PER 타이머(210)는 정해진 일정시간 이후 재 동작을 수행하며, 시작 및 종료 동작을 반복하여 수행한다(S220).
한편, 상기 S170의 확인결과, 전송되는 데이터 패킷이 비 실시간 서비스에 해당하는 경우, 타겟 PER을 실시간 서비스의 경우보다 낮게(예를 들면 0%) 설정할 수 있다. 이후 진행과정은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 상술한 과정을 통해 통신을 수행하기 위한 파라미터(SBC, RNG, DL_MIMO, UL_MIMO, HARQ, HARQ_MAP, QoS)들이 설정되면, 상기 PER 타이머로부터 제공되는 시간 정보에 기초하여 전송되는 총 데이터 패킷의 수를 초기화 시킨다(도 2의 S210의 수행에 따른 초기화).
이후, 전송되는 데이터 패킷의 수에 따라 사용중인 ACID(Preempted ACID)를 증가시키고, 이에 따라 전송되는 총 데이터 패킷의 수도 증가(S320)시킨다. 이후, 데이터를 정해진 코딩 방식에 따라 데이터 패킷을 코딩하여 단말기로 전송한다(S330).
이후, 전송된 데이터 패킷(예를 들면, 제 1 데이터 패킷)에 대한 피드백(feedback)의 유·무를 확인한다(S340). 상기 S340의 제 1 데이터 패킷의 전송에 대한 피드백 유·무 확인결과, 피드백이 있으면 피드백의 내용이 ACK인지 확인한다(S350).
상기 S350의 확인결과, 피드백의 내용이 ACK이면 해당 데이터 패킷이 DL_MIMO MODE가 지원된 데이터 패킷인지 확인한다(S360). 상기 S360의 확인결과, ACK가 수신된 데이터 패킷이 DL_MIMO MODE가 적용되었다면 상기 S320에서 증가시켰던 사용중인 ACID(Preempted ACID)를 감소시키고(S370), 그렇지 않은 경우에는 사용중인 ACID(Preempted ACID)를 감소시키지 않는다. 여기서, 사용중인 ACID(Preempted ACID)를 감소시키는 것은 사용중인 ACID 카운팅(counting) 값을 감소시키는 것을 의미한다.
다시, S340 단계 및 S350 단계로 돌아가서, 전송한 제 1 데이터 패킷에 대하여 단말기로부터 피드백이 없거나, 피드백의 내용이 NACK인 경우에는 단말기로 전송된 제 1 데이터 패킷에 에러가 발생한 것으로 간주한다.
단말기로 전송된 데이터 패킷이 에러가 발생된 경우에 해당 데이터 패킷을 재 전송을 실시하여(단말기와 기지국 간에 HARQ 서비스를 지원하는 것으로 설정된 경우에 한하여) 에러를 보정하게 되는데, 세가지 판단 조건을 이용하여 에러가 발생된 데이터 패킷의 재 전송(HARQ) 여부를 결정하게 된다.
세가지 판단조건 다음과 같다. 첫째, 재 전송이 요구되는 데이터 패킷이 실시간 서비스의 데이터 패킷에 해당하는지 판단한다. 둘째, 재 전송이 요구되는 데이터 패킷이 실시간 서비스의 데이터 패킷에 해당하지 않으면 재 전송이 요구되는 데이터 패킷의 재 전송 횟수가 최대 재 전송 횟수를 만족하는지 판단한다. 셋째, 재 전송이 요구되는 데이터 패킷이 실시간 서비스의 데이터 패킷에 해당한다면, 데이터 패킷에 에러가 발생된 현재 시점의 PER이 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는지 판단한다.
상술한 세가지 판단결과에 따라서 에러가 발생된 데이터 패킷을 선별적으로 재 전송하게 된다.
상기 S340 단계 및 S350의 확인결과에 의하여, 단말기로 전송한 데이터 패킷에 에러가 발생된 것으로 확인되면, 먼저, 에러가 발생된 데이터 패킷이 실시간 서비스(UGS, ertPS, rtPS)의 데이터 패킷인지 확인한다(S380). 상기 S380의 확인결과, 에러가 발생된 데이터 패킷이 실시간 서비스에 해당하지 않으면, 재 전송이 요구되는 데이터 패킷의 재 전송 횟수가 설정된 최대 재 전송 횟수를 만족하는지 즉, 재 전송 횟수가 설정된 최대 재 전송 횟수 미만인지 판단한다(S390).
상기 S390 단계의 판단결과, 해당 데이터 패킷의 재 전송 횟수가 최대 재 전송 횟수를 만족하지 않으면 즉, 현재 재 전송 하고자 하는 데이터 패킷을 재 전송할 경우에 최대 재 전송 횟수를 초과하면, 데이터 패킷의 에러 값을 증가(S400)시킨다. 그리고, 증가된 데이터 패킷의 에러 값이 후술되는 S420에서 현재 PER의 산출에 적용될 수 있도록, 데이터 패킷의 에러 값에 대한 정보를 도 1에 도시된 재 전송 결정부(200)로 전송한다. 이후, 해당 데이터 패킷의 재 전송을 포기한다(S410). 이후, 상기 S360 이후의 절차를 수행한다.
상기 S410에서 해당 데이터 패킷은 이전 전송에서도 에러가 발생되어 허용된 횟수만큼 재 전송이 이루어졌던 것으로, 이러한 데이터 패킷에 대하여 계속하여 재 전송을 수행할 경우, 통신 서비스의 지연을 초래할 수 있기 때문에 데이터 패킷의 재 전송을 실시하지 않는다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 재 전송 횟수를 초과하는 데이터 패킷이 계속하여 발생되는 경우에는, 단말기와 기지국 간의 채널 상태가 열악하여 전송되는 데이터 패킷에 에러가 발생될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 MCS 벨을 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, MCS 레벨의 조정은 단말기에서 기지국으로 요청하여 이루어질 수도 있고, 반대로 기지국에서 단말로 요청하여 이루질 수 있다.
다시, S390으로 돌아가서, 판단결과, 해당 데이터 패킷의 재 전송 횟수(이전 전송에서의 재 전송 횟수)가 최대 재 전송 횟수 미만인 경우에는 해당 데이터 패킷이 DL_MIMO MODE가 적용되었는지 확인 한다(S470). 상기 S470의 확인결과, DL_MIMO MODE가 적용되었으면, 이전 전송에서 적용되었던 DL_MIMO MODE를 유지한다(S480). 그리고, 이전 전송에서 적용되었던 MCS 레벨을 유지(S490)하여 해당 데이터 패킷의 재 전송을 수행한다(S500). 여기서, 이전 전송에서 적용되었던 DL_MIMO MODE 및 MCS 레벨을 유지하는 이유는 다음과 같다. 재 전송되는 데이터 패킷의 경우에 이전 전송에서의 DL_MIMO MODE와 MCS 레벨을 변경하여 재 전송을 수행할 경우, 단말기에서 수신한 데이터 패킷을 비트 단위로 체이스 컴바이닝 하는 경우에는 복호가 가능하지만, 심볼 단위로 체이스 컴바이닝 하는 경우에는 복호에 어려움이 있을 수 있기 때문이다.
다시, S380으로 돌아가서, 에러가 발생된 데이터 패킷이 실시간 서비스(UGS, ertPS, rtPS)에 해당하는 경우, 데이터 패킷에 에러가 발생된 현재 시점에서, 현재 PER이 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는지 즉, 현재 PER이 타겟 PER 미만인지 판단한다(S430).
여기서, 현재 PER은 PER 타이머의 동작에 의하여 정의되는 일정 시간 동안에 단말기로 전송된 총 데이터 패킷에서 에러가 발생된 데이터 패킷의 비율을 의미한다. 또한, 현재 PER은 일정 시간뿐만 아니라 일정 수량의 데이터 패킷 단위에서 단말기로 전송된 전체 패킷 중에서 에러가 발생된 패킷의 비율을 의미할 수도 있다. 상술한, 현재 PER은 PER 타이머로부터 제공되는 시간 정보에 기초하여 일정 시간 단위로 그 값이 초기화될 수 있다. 또한, 일정 수량의 데이터 패킷 단위로 그 값이 초기화될 수 있다.
그리고, 타겟 PER은 기지국과 단말기 사이에 초기 자원 협상 단계에서 미리 설정된 값으로, 에러가 발생된 데이터 패킷의 허용 가능한 비율을 의미한다. 타겟 PER의 값은 전송되는 데이터 패킷의 종류 및 통신 환경에 따라 자유로이 설정(예를 들면, 실시간 서비스를 지원하는 경우에 타겟 PER 1%로 설정)될 수 있다.
이러한, 타겟 PER과 현재 PER은 에러가 발생된 패킷의 폐기 즉, 재 전송 포기 결정 또는 MCS 레벨 조정 결정에 중요한 요소로, 패킷에 에러가 발생된 시점의 현재 PER이 타겟 PER을 만족하지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 에러가 발생된 패킷에 대하여 재 전송, 재 전송 포기(에러가 발생된 데이터 패킷 패기) 또는 MSC 레벨을 조정하게 된다. 상술한, 타겟 PER은 전송되는 데이터 패킷의 종류, 지원하는 서비스 및 통신 환경에 따라 시점에 관계없이 그 설정을 달리 할 수 있다.
다시, 데이터 패킷에 에러가 발생된 현재 시점이 PER이 미리 설정된 타겟 PER을 만족하는지 판단하는 S430으로 돌아가서, 상기 S430의 판단결과, 현재 PER이 설정된 타겟 PER을 만족(예를 들면, 현재 PER이 설정된 1%의 PER 이하인 경우)하면, 데이터 패킷의 에러 값을 증가(S440)시키고, 증가된 데이터 패킷의 에러 값이 현재 PER을 산출하는 단계(S420)에 적용될 수 있도록, 해당 정보를 도 1에 도시된 재 전송 결정부(200)로 전송한다. 이후, 해당 데이터 패킷의 재 전송을 포기한다(S450). 이후, 상기 S360 이후의 절차를 수행한다.
상기 S450에서 해당 데이터 패킷의 재 전송을 포기하는 이유는, 실시간 서비스의 경우에 QoS를 만족시키기 위해서는 데이터 패킷이 에러 없이 전송되는 것도 중요하지만, 해당 데이터 패킷이 지연 없이 전송되는 것도 매우 중요한 요소이다.
실시 예에 따른 본 발명에서는 실시간 서비스의 QoS 중요 요소인 지연을 방지하기 위하여 데이터 패킷의 에러가 발생된 시점에서 현재 PER이 타겟 PER을 만족한다면, 해당 데이터 패킷의 재 전송을 포기한다. 이는 현재 PER이 타겟 PER(예를 들면, 1%의 PER)을 만족한다면, 에러가 발생된 일부 패킷을 폐기하여도 수신된 전체 데이터의 복원에 큰 영향을 미치지 않기 때문이다.
다시, S430으로 돌아가서, 상기 S430의 판단결과, 현재 PER이 설정된 타겟 PER을 만족하지 않으면(예를 들면, 현재 PER이 설정된 1%의 타겟 PER을 초과하는 경우), 단말기로 전송된 전체 데이터 패킷 중에서 에러가 발생된 데이터 패킷의 수가 허용 가능한 범위를 초과하였음을 의미한다. 이러한 경우에는 해당 데이터 패킷에 대하여 재 전송을 실시하게 되는데, 이에 앞서 계속해서 데이터 패킷에 에러가 발생되는 것을 방지하기 위하여 MCS 레벨을 조정한다(S460). 여기서, MCS 레벨의 조정은 MCS 레벨을 하향으로 조정하는 것을 의미하며, MCS 레벨을 하향 조정함으로써 채널 품질 높여준다.
MCS 레벨의 조정은 적응변조/코드방식(AMC)과 같이 하향링크의 채널환경의 변화에 따라 변조방식(QPSK, 8PSK, 16QAM 및 64QAM)과 채널 부호기의 부호율(1/2, 3/4)을 변화시켜주는 방법을 적용할 수 있다. 즉, 현재 PER이 일정 시간 동안 타겟 PER을 만족하여 채널 환경이 양호한 경우에는 변조방식 및 부호율을 상향으로 조정하여 데이터 전송 효율을 높일 수 있다. 한편, 채널 환경이 열악한 경우에는 변조방식 및 보호율을 하향으로 조정하여 채널의 품질을 높여 데이터 패킷의 에러 발생을 줄일 수 있다. 상기 S460 이후, 에러가 발생된 데이터 패킷에 대하여 재 전송을 수행한다(S500).
상술한 설명에서는 데이터 패킷이 실시간 서비스에 해당하는 경우에서, 현재 PER이 타겟 PER을 만족하는지 여부에 따라 해당 데이터 패킷에 재 전송 실시 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 재 전송을 여부를 결정하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이는 하나의 실시 예에고, 데이터 패킷이 비 실시간 서비스에 해당하는 경우에도 실시간 서비스의 경우와 동일하게 현재 PER 및 타겟 PER에 기초하여 데이터 패킷의 재 전송 여부를 결정하는 상술한 방법을 적용할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 타겟 PER 비율을 1%로 설정되는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이러한 타겟 PER 비율은 무선 채널의 환경 및 송·수신 데이터의 양 그리고 데이터의 형태에 따라 그 설정을 달리할 수 있다. 예를 들어 송·수신 데이터 패킷이 에러 및 지연에 민감하다면, 타겟 PER 비율을 1% 보다 크게(예를 들면 PER 2%) 설정할 수 있다. 반면, 송·수신 데이터가 에러 및 지연에 민감하지 않다면, 타겟 PER 비율을 1% 보다 작게(예를 들면 PER 0%) 설정할 수 있다.
또한, 현재 PER을 검출하는 기준이 되는 PER 타이머의 동작 시간 및 데이터 패킷의 수량 단위도 무선 채널의 환경 및 송·수신 데이터의 양 그리고 데이터의 형태에 따라 시간 및 데이터 패킷의 수량도 달리할 수 있다.
또한, 앞의 설명에서는 무선 채널을 이용하여 데이터를 송·수신하는 단말기 및 기지국에 재 전송 결정부가 형성되어 상술한 구동방법이 적용되는 것으로 설명하였으나, 비단 무선 채널을 이용한 통신 구간뿐만 아니라, 본 발명의 기술적 사상이 유선 채널을 이용한 통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 방식을 이용한 무선 통신 시스템 및 데이터 전송 방법은 에러가 발생되어 재 전송이 요구되는 데이터 패킷에 대하여 선별적으로 재 전송을 실시함으로써, 통신 시스템의 신뢰도 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고, 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 무선통신 채널을 이용하여 데이터를 송·수신하는 무선통신 시스템에 있어서,
    HARQ 방식을 이용하여 데이터 패킷을 송·수신하는 수신부 및 전송부와;
    상기 데이터 패킷의 서비스 플로우의 서비스 클래스를 판단하여 상기 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하는 파라미터 설정부와;
    데이터 패킷의 재전송이 요구되는 시점의 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하는지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 재전송이 요구되는 데이터 패킷의 재전송 여부를 결정하는 재전송 결정부를 포함하는 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟 PER은 상기 서비스 클래스가 실시간 서비스인지 비 실시간 서비스에 해당하는지에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실시간 서비스의 타겟 PER을 상기 비 실시간 서비스의 타겟 PER 보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재전송 결정부는 재전송 횟수를 더 고려하여 데이터 패킷의 재전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 재전송 결정부는
    시작 시점으로부터 설정된 시간 동안 동작을 반복하여, 상기 현재 PER 산출의 기준이 되는 시작 시점 및 종료 시점에 대한 시간 정보를 생성하는 PER 타이머;
    상기 시작 시점부터 종료 시점까지 단말기로 전송되는 데이터 패킷 중 에러가 발생된 데이터 패킷의 비율을 통해 현재 PER을 산출하는 PER 산출부;
    상기 PER 산출부로부터의 현재 PER을 갱신 및 저장하는 PER 설정부; 및
    상기 PER 산출부로부터의 현재 PER이 타겟 PER을 만족하는지 판단하고, 판단결과에 따라 상기 재전송이 요구되는 데이터 패킷의 재전송 여부를 결정하는 비교/판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. HARQ 방식을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서,
    전송할 데이터 패킷의 서비스 플로우의 서비스 클래스를 판단하는 단계와;
    상기 서비스 클래스에 따라 타겟 PER을 설정하는 단계와;
    상기 타겟 PER에 기초하여 상기 데이터 패킷의 재전송을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서비스 클래스가 실시간 서비스인지 비 실시간 서비스에 해당하는지에 따라 상기 타겟 PER을 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실시간 서비스에 대하여 상기 비 실시간 서비스 보다 상기 타겟 PER을 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 재전송을 결정하는 단계는
    상기 데이터 패킷의 재전송 횟수를 더 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷의 재전송이 결정되면, 재전송 이전에 적용되었던 MIMO 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    일정 시간 동안 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하지 않는 경우, 단말기와 기지국 간에 설정된 MCS 레벨을 하향으로 변경하고,
    상기 일정 시간 동안 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하는 경우, 단말기와 기지국 간에 설정된 MCS 레벨을 상향으로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  12. HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서,
    데이터 패킷의 전송 실패에 따른 재 전송이 요구되면, 상기 데이터 패킷의 재 전송이 요구되는 시점의 현재 PER이 상기 데이터 패킷의 서비스 클래스에 따라 설정된 타겟 PER을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단결과에 기초하여 상기 데이터 패킷의 재 전송 수행 또는 포기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하면, 상기 데이터 패킷의 재 전송을 포기하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 현재 PER이 상기 타겟 PER을 만족하지 않으면, 최대 재 전송 횟수 내에서 상기 데이터 패킷의 재 전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
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