KR101015764B1 - 통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 통신 시스템에서 신호 송수신 방법에 있어서, 초기 전송 시 정보어 비트들을 입력하고, 제1패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 정보어 비트들을 부호화하여 제1부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과, 제1패리티 비트들을 포함하는 제1부호어 패킷을 생성하고, 상기 제1부호어 패킷을 수신기에게 전송하는 과정과, 제1재전송 요구 시, 상기 제1부호어 패킷을 입력하고, 제2패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1부호어 패킷을 부호화하여 제2부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들 및 제2패리티 비트들을 포함하는 제2부호어 패킷을 생성하고, 상기 제2패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정과, 제2재전송 요구 시, 상기 제2부호어 패킷을 입력하고, 제3패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2부호어 패킷을 부호화하여 제3부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들과 상기 제2패리티 비트들 및 제3패리티 비트들을 포함하는 제3부호어 패킷을 생성하고, 상기 제3패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정을 포함하며; 상기 제2패리티 검사 행렬은 상기 제1패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 제3패리티 검사 행렬은 상기 제2패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 밀도 진화는 상기 제1부호화율을 모부호로 가지며, 상기 제1패리티 검사 행렬에 새로운 패리티 비트들을 추가하는 확장법임을 특징으로 한다.

HARQ, 재전송 프로토콜

Description

통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR A TRANSMITTING/RECEIVING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}

도 1a는 기존의 Type-II HARQ 시스템에서 재전송을 위한 부호어를 도시한 도면

도 1b는 기존의 Type-II HARQ 시스템에서 재전송을 위한 절차를 도시한 도면

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 시스템에서 복잡도를 낮추기 위한 재전송 방법을 도시한 도면

도 3은 본 발명에서 제안하는 패킷 재전송을 위한 패러티 검사 행렬을 도시한 도면

도 4는 본 발명에서 제안하는 재전송 프로토콜에 대한 절차를 도시한 순서도

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치 구조를 도시한 도면

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신장치 구조를 도시한 도면.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 자동 반복 요 구(Hybrid Automatic Repeat reQuest, 이하, 'HARQ'라 칭한다)를 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신에서 가장 근본적인 문제는 채널(channel)을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게(reliably) 데이터(data)를 전송할 수 있느냐 하는 것이다. 최근에 활발하게 연구되고 있는 통신 시스템에서는 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 통신 시스템이 요구됨에 따라 시스템에 적절한 채널 부호화 방식을 사용하여 시스템의 효율을 높이는 것이 필수적이다.

데이터를 전송할 때 채널의 상황에 따라 잡음, 간섭 그리고 페이딩(fading) 등으로 인한 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 생긴다. 일반적으로 이러한 정보의 손실을 감소시키기 위해 채널의 성격에 따라 다양한 오류 제어 기법(error-control scheme)들을 이용하여 시스템의 신뢰도를 높인다.

통신 시스템에서 사용하는 상기 오류 제어 기법은 크게 FEC(Forward Error Correction)기법과, ARQ(Automatic Repeat Request) 기법으로 나눌 수 있다. 상기 FEC 기법은 오류 정정 능력을 가진 부호를 사용하여 수신된 정보의 오류를 정정하는 것으로, 송신 단에게 정보 전달의 성공 또는 실패 여부를 통보하기 위한 피드백(feedback) 채널이 없는 경우 사용한다. 상기 ARQ 기법은 오류 검출 능력이 뛰어난 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호 등을 사용하여, 수신된 정보에서 오류가 검출될 경우 피드백 채널을 통해 송신 단에 재전송을 요구한다. 상기 FEC 기법의 경우, 수신 단에서 오류정정에 실패하게 되면 잘못된 정보가 사용자에게 그대로 전달 되는 단점을 가진다. 따라서, 이를 막기 위해 높은 수준의 신뢰도를 가지는 시스템을 구현할 경우, 많은 수의 오류를 정정할 수 있는 부호가 사용되어야 하는데 이는 복호 과정의 복잡도를 증가시켜 구현을 어렵게 한다. 상기 ARQ 방식은 구조가 간단하고 높은 신뢰도를 가지지만, 채널 오율(channel error rate)이 증가함에 따라 정보 처리량이 급격히 감소하는 심각한 단점을 가지고 있다. 결국, 상기 ARQ 방식과 상기 FEC 기법을 적절히 결합하여 상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위해 제안된 것이 HARQ 기법이다.

상기 HARQ 기법은 Type-I과, Type-II와, Type-III가 있다.

먼저, Type-I HARQ 시스템은 가장 간단한 하이브리드 구조로서 전송되는 정보어를 오류 검출과 오류 정정을 위해 부호화한다. 상기, Type-I HARQ 시스템은 하나의 부호가 오류 검출과 오류 정정을 모두 수행하는 형태와, 서로 다른 두 개의 부호가 오류 검출과 오류 정정을 각각 수행하는 형태로 나누어진다. 상기 Type-I HARQ 시스템은 채널 오율이 증가함에 따라 정보처리량이 급격히 감소하고, 하나의 오류 정정 부호를 사용하는 경우 채널 상황에 무관하게 오류 정정을 위해 일정한 양의 패러티 비트를 전송해야하는 오버헤드(overhead)가 발생하는 단점이 있다.

반면에, 상기 Type-II HARQ 시스템은 오류가 검출된 경우 패킷을 버리지 않고 부가적인 패러티만을 재전송한 후 패킷을 결합하여 복호의 효율을 높임으로써, 이러한 결점을 보완할 수 있다.

상기 Type-III HARQ 시스템은 상기 Type-II HARQ 시스템과 마찬가지로 부가적인 패러티들을 재전송 받고 오류가 발생한 패킷과 결합함으로써 복호의 효율을 높인다. 일반적으로 상기 Type-II HARQ 시스템에서 재전송될 패킷들은 부가적인 패러티만을 포함하고 있고, 재전송 요구가 있을 때 이전에 보내지 않은 부가적인 패킷을 순서대로 보내고, 이전에 받은 패킷을 결합하여 복호를 한다.

다음으로 Type-II HARQ 시스템에서 HARQ 동작에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

여기서 HARQ 송수신을 담당하는 장치는 HARQ 엔터티라 칭하기로 한다. 송신측 HARQ 엔터티는 HARQ 패킷의 전송과 재전송을 담당한다. 수신측 HARQ 엔터티는 재전송된 HARQ 패킷의 결합과 소프트 컴바이닝 및 ACK/NACK(Acknowledgement/Negative Acknowledgement) 전송을 담당한다. 상기 송수신 HARQ 엔터티는 다수의 HARQ 프로세서(processor)로 구성된다. 상기 HARQ 프로세서는 사용자 패킷의 송수신을 담당하는 기본 단위 장치로, 송신측 HARQ 프로세서는 사용자 패킷의 전송과 재전송을 담당하고, 수신측 HARQ 프로세서는 사용자 패킷의 수신과 결합 및 소프트 컴바이닝을 담당한다.

상기 HARQ 프로세서는 송신측과 수신측에 쌍으로 존재하며, 하나의 HARQ 엔터티에 다수의 HARQ 프로세서를 구비함으로써, 지속적인 송수신이 가능하다. 구체적으로, 상기 HARQ 프로세서는 사용자 패킷을 전송하고 이에 대한 ACK/NACK 정보를 수신하고, 다시 재전송을 수행하는 동작들로 구성된다. 즉, HARQ 프로세서가 하나만 존재하면, 사용자 데이터를 전송하고, 그에 대한 ACK/NACK 정보를 수신할 때까지 다른 패킷을 전송할 수 없게 된다. 반면, 다수개의 프로세서를 구비할 경우, 한 프로세서가 ACK/NACK 수신을 위해 대기하는 동안, 다른 프로세서에서 데이터를 전송할 수 있으므로 지속적인 송수신이 가능하다.

그러면 여기서 상기 HARQ 프로세서의 기본 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 송신측 HARQ 프로세서는 사용자 데이터를 채널 코딩해서 전송하고, 상기 채널 코딩된 데이터를 다음 번에 재전송하기 위해서 버퍼에 저장한다. 이후, 상기 저장된 데이터에 대한 ACK을 수신하면 상기 데이터를 플러시(flush)하고, 상기 데이터에 대한 NACK을 수신하면 재전송 프로토콜에 따라 상기 데이터를 재전송한다. 재전송 프로토콜은 하기 도 1a 내지 도 1b를 통해 상세히 설명하기로 한다.

상기 수신측 HARQ 프로세서는 물리 채널을 통해 수신한 데이터를 채널 디코딩하고, CRC 검사를 통해 오류 발생 여부를 확인한다. 만약, 오류가 발생하였다면, 상기 데이터를 버퍼에 저장하고 NACK을 전송한다. 차후에 상기 데이터에 대한 재전송 데이터가 수신되면, 버퍼에 저장해 두었던 데이터와 상기 재전송 된 데이터를 순서에 맞게 결합하거나 소프트 컴바이닝한 뒤 채널 디코딩한 후 오류 발생 여부를 다시 검사한다. 여전히 오류가 존재하는 것으로 확인되면, NACK을 전송하고, 상기 과정을 반복한다. 만약 오류가 해소된 것으로 확인되면, ACK을 전송한다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 HARQ 동작은 오류가 발생한 데이터를 폐기 하지 않고 재전송된 데이터와 결합하거나, 소프트 컴바이닝 한 후 채널 디코딩하여, 패킷에 대한 오류 발생 확률(Block Error Rate, 이하, 'BLER'라 칭한다)을 낮추게 된다.

그러면 여기서 도 1a 내지 도 1b를 참조하여, Type-II HARQ 시스템에서 재전송을 위해 모부호로 부호화 된 부호어를 특정길이의 패킷으로 나눈 도면과 상기 일 반적인 재전송 프로토콜 방법을 설명하기로 한다.

도 1a는 기존의 Type-II HARQ 시스템에서 재전송을 위한 부호어를 도시한 도면이다.

상기 도 1a를 참조하면, 모부호(100)로 만들어진 부호어는 특정 길이의 패킷으로 나눈다. 채널 코딩을 위한 모부호의 부호화율은 1/4이고, 모부호는 시스테메틱(systemetic) 구조를 갖는다고 가정하기로 한다. 상기 모부호(100)를 이용하여 부호화한 부호어 패킷의 길이는 7200심볼이고, 이 중 정보어의 길이는 1800심볼이다. 패러티의 길이는 5400심볼이다. 상기 Type-II HARQ의 재전송을 위해서 길이가 2400인 3개의 패킷(111 내지 113)으로 나눈다.

도 1b는 기존의 Type-II HARQ 시스템에서 재전송을 위한 절차를 도시한 도면이다.

상기 도 1b를 참조하면, 초기전송 121 단계에서는 송신기는 수신기로 패킷 1(111)을 송신하고, 123단계에서 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 한편, 상기 121단계에서 상기 송신기가 상기 패킷 1(111)을 상기 수신기로 송신하였을 때, 122단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 124단계에서 상기 패킷 1(111) 다음 패킷인 패킷 2(112)를 송신한다. 만일 상기 124단계에서 상기 송신기가 패킷2(112)를 상기 수신기로 송신하였을 때, 126단계에서 상기 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 만일 상기 124단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 패킷 2(112)를 송신하였을 때, 125단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 127단계에서 상기 패킷 2(112) 다음 패킷인 패킷 3(113)을 송신한다.
만일 상기 127단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 패킷 3(113)을 송신하였을 때, 129단계에서 상기 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 한편, 127단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 상기 패킷 3(113)을 송신하였을 때, 128단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 상기 부호어에서 더 보낼 새로운 패킷이 없으므로, 다시 상기 121단계로 돌아가서 첫 번째 패킷인 패킷 1(111)을 송신한다. 만일 최대 전송 횟수까지 패킷을 전송한 후에도 ACK을 수신하지 못하고, NACK을 수신하게 되면, 더 이상의 패킷 전송을 중단한다. 상기 최대 전송 횟수는 초기 전송과 재전송을 포함한 전송 횟수로 정의한다. 만일, 최대 전송 횟수가 3 이라고 가정하여 상기 최대 전송횟수까지 수행하였다면, 상기 128단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하였을 때 종료하게 된다.

상기 도 1b의 프로토콜처럼 Type-II HARQ 재전송을 수행하게 될 때, effective 부호화율에 대해 설명하기로 한다. 상기 effective 부호화율이란 전송할 정보어의 길이와 실제 전송한 총 패킷의 길이의 비로 정의한다. 더 자세한 것은 상기 도 1b의 프로토콜을 통해 설명하기로 한다. 상기 121단계에서 상기 송신기가 정보어가 포함된 패킷인 패킷 1(111)을 초기 전송 했을 때는 정보어의 길이가 1800, 패킷의 길이가 2400이므로, effective 부호화율이 3/4, 상기 124단계에서 상기 송신기가 패킷 2(112)를 전송했을 때는 상기 정보어의 길이가 1800이고, 상기 패킷 1(111)과 상기 패킷 2(112)까지 총 전송한 패킷의 길이가 4800이므로 effective 부호화율은 3/8, 모부호로 만들어진 전체 부호어 패킷 중 패킷 3(113)을 재전송했을 때는 정보어의 길이가 1800이고, 상기 패킷 1(111)과 상기 패킷 2(112) 및 상기 패킷 3(313)까지 총 전송한 패킷의 길이가 7200이므로 effective 부호화율은 1/4이다.

상기에서 설명한 Type-II HARQ 시스템은 초기전송에서 가장 낮은 부호화율인 1/4 부호를 사용하여 전체 부호어 패킷을 만들어 내고, 그 이후 전체 부호어 패킷을 적절히 나누어 재전송 요구가 있을 때 마다 보내게 된다.

하지만, 3GPP LTE와 같은 표준화 회의에서 초기 전송의 블록 오류 확률을 10% 미만으로 설정하고 있고, 따라서 초기 전송의 90%는 에러 없이 전송 되어야 한다. 이와 같은 경우 LDPC 부호가 사용되었다고 가정하면, 항상 가장 낮은 부호화율인 1/4 부호로 부호화하고, 복호화해야 하므로, 높은 부호화율의 부호로 부호화, 복호화 하는 것에 비해 복잡도가 높게 된다. 또한 상기 LDPC 부호는 부호화율 면에서 자유롭지 못하다. 따라서 초기 전송 및 재전송 요구가 있을 때 해당 부호화율에 맞추어 부호화와 복호화를 하게 되면 복잡도를 상당히 낮출 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 복잡도를 줄이기 위한 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 초기 전송 시 높은 부호화율을 갖는 모부호로 부호어 패킷을 만들어 전송하는 신호 송수신 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 통신 시스템에서 재전송 요구시 초기 전송 시보다 낮은 부호화율을 갖는 부호어 패킷을 만들어 전송하는 신호 송수신 방법 및 장치를제공함에 있다.

본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 신호 송수신 방법에 있어서, 초기 전송 시 정보어 비트들을 입력하고, 제1패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 정보어 비트들을 부호화하여 제1부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과, 제1패리티 비트들을 포함하는 제1부호어 패킷을 생성하고, 상기 제1부호어 패킷을 수신기에게 전송하는 과정과, 제1재전송 요구 시, 상기 제1부호어 패킷을 입력하고, 제2패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1부호어 패킷을 부호화하여 제2부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들 및 제2패리티 비트들을 포함하는 제2부호어 패킷을 생성하고, 상기 제2패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정과, 제2재전송 요구 시, 상기 제2부호어 패킷을 입력하고, 제3패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2부호어 패킷을 부호화하여 제3부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들과 상기 제2패리티 비트들 및 제3패리티 비트들을 포함하는 제3부호어 패킷을 생성하고, 상기 제3패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정을 포함하며; 상기 제2패리티 검사 행렬은 상기 제1패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 제3패리티 검사 행렬은 상기 제2패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 밀도 진화는 상기 제1부호화율을 모부호로 가지며, 상기 제1패리티 검사 행렬에 새로운 패리티 비트들을 추가하는 확장법임을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하는 장치는; 통신 시스템에서 신호 송수신 장치에 있어서, 초기 전송시 정보어 비트들을 입력하고, 제1패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 정보어 비트들을 부호화하여 제1부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 제1패리티 피트들을 포함하는 제1부호어 패킷을 생성하는 제1부호화기와, 제1재전송 요구 시, 상기 제1부호어 패킷을 입력하고, 제2패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1부호어 패킷을 부호화하여 제2부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들 및 제2패리티 비트들을 포함하는 제2부호어 패킷을 생성하는 제2부호화기와, 제2재전송 요구 시, 상기 제2부호어 패킷을 입력하고, 제3패리티 검사 행렬들을 이용하여 상기 제2부호어 패킷을 부호화하여 제3부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들과 상기 제2패리티 비트들 및 제3패리티 비트들을 포함하는 제3부호어 패킷을 생성하는 제3부호화기와, 상기 초기 전송 시 상기 제1부호어 패킷을 수신기에게 전송하고, 상기 제1재전송 요구 시 상기 제2패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하고, 상기 제2재전송 요구 시 상기 제3패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하며; 상기 제2패리티 검사 행렬은 상기 제1패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 제3패리티 검사 행렬은 상기 제2패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 밀도 진화는 상기 제1부호화율을 모부호로 가지며, 상기 제1패리티 검사 행렬에 새로운 패리티 비트들을 추가하는 확장법임을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 하이브리드 자동 반복 요구(Hybrid Automatic Repeat reQuest, 이하, 'HARQ'라 칭한다)를 사용하는 통신 시스템에서 신호 송수신 방법 및 장치를 제안한다. 이에 본 발명은 패킷 초기 전송시에 가장 높은 부호화율을 이용하여 부호화, 복호화를 수행하고, 재전송 요구가 있을 때마다 미리 설정된 부호화율에 상응하게 부호화, 복호화를 수행한다. 여기서 상기 미리 설정된 부호화율은 이전에 전송된 패킷에 비해 낮은 부호화율을 갖는 부호를 의미한다. 그러므로 본 발명은 상기 부호화, 복호화를 통해 복잡도를 낮출 수 있는 방안을 제안하며, 상기 방안에 알맞게 이용하는 장치를 제안한다.

또한 본 발명은 HARQ를 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신함에 있어 Type-II HARQ 시스템을 일 예로 설명하기로 한다. 그러나 상기 HARQ를 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신함에 있어 Type-II HARQ 시스템 뿐만 아니라 다른 시스템에서 신호 송수신 방법 및 시스템이 적용 가능함은 물론이다.

그러면 여기서 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 HARQ 시스템에서 복잡도를 낮추기 위한 재전송 방법을 도시한 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 시스템에서 복잡도를 낮추기 위한 재전송 방법을 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 HARQ 시스템은 초기 전송시에 전송할 부호어 패킷, 정보어 부분과 부호어 패킷의 전송할 패러티 부분, 그리고 부호화기를 포함한다. 부호어 패킷의 전송할 패러티 부분은 재전송시마다 바로 전에 전송된 부호어 패킷을 입력하여 부호화됨으로써 획득된다. 상기 도 2의 200 내지 204는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 시스템에서 재전송 시 사용할 부호화기(200,201,202), 제어기(203) 및 메모리(204)를 도시한 장치이다. 또한 211, 212, 215 및 216은 미리 설정된 부호화율을 갖는 부호화기에 입력되어 부호화되어 나온 패킷을 나타낸다. 여기서 상기 effective 부호화율은 앞에서 정의된 바와 같이 상기 미리 설정된 부호화기로부터 인코딩된 패킷들의 부호화율이 아니라, 전체 패킷의 초기 전송시 정보어를 기준으로 하는 부호화율을 의미한다.

HARQ 시스템에서 초기 전송을 위해, 제어기(203)는 상기 도 2의 3/4 부호화율을 갖는 3/4 부호화기(200)에 정보어(211)를 입력한다. 상기 정보어(211)을 입력한 상기 부호화기(200)는 패킷 1(212)을 생성한다. 상기 정보어(211)의 길이는 1800 심볼 이며, 상기 패킷 1(212)은 2400 심볼이다. 상기 패킷 1(212)의 effective 부호화율은 3/4이며, 상기 3/4 부호화기(200)로부터 생성된 패킷 1(212)은 시스테메틱(systematic)구조를 갖는다. 상기 생성된 2400 심볼의패킷 1(212)은 제어기(203)를 통해 메모리(204)에 저장된다.

상기 HARQ 시스템에서 만일 재전송 요구가 있을 때, 상기 재전송을 위한 패킷 생성에 대해 설명하기로 한다. 상기 제어기(203)는 상기 메모리(204)에 저장되어 있는 패킷 1(212)을 1/2 부호화기(201)에 입력한다. 상기 패킷 1(212)이 입력된 부호화기(201)는 패러티 2(213)를 생성한다. 상기 1/2 부호화기(201)로부터 생성된 패킷 2(215)의 길이는 4800 심볼이며, 재전송을 위한 부호화 패킷인 상기 패러티 2(213)의 길이는 2400 심볼이다. 상기 패킷 2(215)의 effective 부호화율은 3/8이며, 상기 1/2 부호화기로부터 생성된 패킷 2(215) 역시 시스테메틱(systemetic)구조를 갖는다. 상기 생성된 4800 심볼의패킷 2(215)는 제어기(203)를 통해 메모리(204)에 저장된다.

만일, HARQ 시스템에서 재전송 요구가 있을 때, 상기 재전송을 위한 패킷 생성에 대해 알아보기로 한다. 상기에서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 제어기(203)는 상기 메모리(204)에 저장되어 있는 패킷 2(215)를 2/3 부호화기(202)에 입력한다. 상기 패킷 2(215)가 입력된 부호화기(202)는 패러티 3(214)을 생성한다. 상기 2/3 부호화기(202)로부터 생성된 패킷 3(216)의 길이는 7200 심볼이며, 재전송을 위한 상기 패러티 3(214)의 길이는 2400 심볼이다. 상기 패킷 3(216)의 effective 부호화율은 1/4이며, 상기 2/3 부호화기로부터 생성된 패킷 3(216) 역시 시스테메틱(systemetic)구조를 갖는다. 상기 생성된 7200 심볼의 패킷 3(216)은 제어기(203)를 통해 메모리(204)에 저장된다.

다음으로 도 3을 참조하여 본 발명에서 제안하는 패킷 재전송 방법을 위한 패러티 검사 행렬에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에서 제안하는 패킷 재전송을 위한 패러티 검사 행렬을 도시한 도면이다.

상기 도 2에서 상기 3/4 부호화기(200), 1/2 부호화기(201), 2/3 부호화기(202)는 상기 도 3의 패러티 검사 행렬로부터 정의되어 진다. 상기 3/4 부호화기(200)는 패러티 검사 행렬 H1(301)을 이용하여 입력한 부호어를 부호화하며, 상기 부호어의 effective 부호화율은 3/4이다. 상기 1/2 부호화기(201)는 패러티 검사행렬 H2(302)를 이용하여 입력한 부호어를 부호화하며, 상기 부호어의 effective 부호화율은 3/8이다. 상기 2/3 부호화기(202)는 패러티 검사 행렬 H3(303)를 이용하여 입력한 부호어를 부호화하며, 상기 부호어의 effective 부호화율은 1/4이다.

상기 HARQ 시스템의 성능을 높이기 위해. effective 부호화율에 따라 상기 3/4, 1/2, 2/3 부호를 최적화 시켜야 하고, LDPC 부호의 경우 밀도 진화(density evolution)를 통해 상기 최적화된 부호를 획득 할 수 있다. 상기 부호화율을 만족하는 부호를 만들기 위해서 LDPC 부호의 경우, 천공법과 확장법을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 확장법을 이용하여 상기 LDPC 부호를 설계하도록 가정되어있다. 상기 확장법은 3/4 부호를 모부호로, 독립적인 패러티 검사식과 새로운 패러티 비트를 추가하여 3/8, 1/4 부호를 만드는 방법이다. 여기서 상기 최적화는 천공 또는 확장을 통해 상기 부호화율을 만족하도록 생성된 부호들의 성능이 처음부터 그 부호화율에 상응하게 만들어진 부호어들의 성능에 근접하게 생성되었다는 의미이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 H2(302)는 밀도 진화를 이용하여 H1(301)을 확장해서 생성된 패러티 검사 행렬이고, 상기 H3(303)은 상기 H2(302)의 밀도 진화를 이용하여 H2(302)를 확장해서 생성된 패러티 검사 행렬이다.

일반적으로 상기 LDPC 부호는 상기 패러티 검사 행렬의 크기가 클수록, 즉, 열과 행의 수가 늘어날수록 부호화 및 복호화 복잡도가 비례적으로 증가한다. 그러므로 상기 부호화 및 복호화 복잡도는 H1(301)이 가장 적고, H3(303)이 가장 크다.

다음으로 도 4를 참조하여, 본 발명에서 제안하는 재전송 프로토콜 절차에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에서 제안하는 재전송 프로토콜에 대한 절차를 도시한 순서도이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 초기 전송 401단계에서는 송신기는 정보어를 포함하는 패킷 1(212)을 수신기로 송신하고 403단계로 진행한다. 상기 403단계에서 상기 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 또한, 상기 패킷 1(212)을 송신하였을 때 effective 부호화율은 3/4이다. 한편, 상기 401 단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 상기 패킷 1(212)을 송신하였을 때, 405단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 407단계에서 상기 3/4 보다 더 낮은 effective 부호화율의 부호를 통해 생성된 부호어에서 패러티로 이루어진 패킷인 패러티 2(213)를 송신한다. 만일 상기 407단계에서 패러티 2(213)를 송신하였을 때, 409단계에서 상기 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 또한, 상기 패러티 2(213)을 송신하였을 때 effective 부호화율은 3/8이다. 만일 상기 407단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 패러티 2(213)을 송신하였을 때, 411단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 413단계에서 상기 도 2의 실시 예에서 가장 낮은 effective 부호화율의 부호를 통하여 생성된 부호어에서 패러티로 이루어진 패킷인 패러티 3(214)을 송신한다. 만일 상기 413단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 패러티 3(214)을 송신하였을 때, 415단계에서 상기 수신기로부터 ACK을 수신하면 종료한다. 또한, 상기 패러티 3(214)을 송신하였을 때, effective 부호화율은 1/4이다. 만일 상기 413단계에서 상기 송신기가 상기 수신기로 패러티 3(214)을 송신하였을 때, 417단계에서 상기 수신기로부터 NACK을 수신하면 상기 실시예에서 더 낮은 부호화율의 부호가 존재하지 않으므로, 다시 상기 패킷 1(212)을 송신한다. 그 다음의 과정은 상기 과정에서 패킷1(212)을 송신한 이후의 과정과 동일하다. 만일 최대 전송 횟수가 3이라고 가정할 경우, 상기 최대 전송 횟수인 3번을 송신한 후에 상기 수신기로부터 ACK을 수신하지 못하고, NACK을 수신하게 되면 더 이상의 패킷 전송을 중단하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 초기 전송 시에는 부호화 및 복호화 복잡도가 가장 낮고, 가장 부호화율이 높은 부호로 부호화 하여 송신하고, 재전송 요구가 있을 때에는 상기 부호화율이 높은 부호를 확장하여 생성한 부호화율이 낮은 부호를 이용하여 송신한다. 그러므로 복잡도를 낮출 수 있다는 이점이 있다.

다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신장치 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 송신 장치는 부호화기(encoder)(511)와, 변조기(modulator)(513)와, 송신기(515)와, 제어기(517)를 포함한다.

상기 부호화기(511)는 제어기(517)에서 결정되는 부호의 부호화율에 따라 패킷을 부호화하고, 상기 변조기(513)는 상기 패킷을 변조 하여 송신기(515)로 전달하는 역할을 한다. 상기 송신기(515)는 상기 제어기(517)에서 결정된 부호의 패킷을 송신한다. 상기 송신기(515)는 피드백 신호에 따라 상기 패킷의 재전송 및 폐기를 결정한다. 상기 제어기(517)는 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 재전송 요구 마다 설정된 부호화율에 따라 만들어진 패킷의 위치를 저장하고, 상기 송신기(515)에서 전송할 패킷을 결정하는 역할을 한다. 수신기(519)는 ACK/NACK을 수신하여, 상기 ACK/NACK을 송신기(515)로 전달하는 역할을 한다. 상기 송신기(515)는 상기 수신된 ACK/NACK에 따라 상기 도 4의 절차를 수행하게 된다.

또한 상기 제어기(517)는 상기 도 3에서 설명한 최적화 되어있는 인코더를 다수개 구비해놓고, 설정된 부호화율에 따라 적절한 인코더를 선택하여 사용할 수 있다. 또는 한개의 인코더가 구비되어 있고, 상기 인코더는 패러티 검사행렬을 생성할 수 있는 기능과, 가변 부호화율을 지원 할 수 있는 기능을 할 수 있음은 물론이다. 상기 부호화기(511)는 상기 도 2에서 설명한 바와 같이, 미리 설정된 부호화율에 따른 다수의 부호화기가 존재하고, 상기 재전송 여부에 따라 상기 부호화기를 사용한다. 또는 상기 부호화기(511)가 상기 재전송 여부에 따라 부호화율에 상응하게 부호화기를 생성하여 패킷을 부호화 할 수 있음은 물론이다.

다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 수신장치 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수신장치 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 수신장치는 수신기(611)와, 복조기(de-modulator)(613)와, 복호기(decoder)(615)와, 제어기(617)와, 송신기(619)를 포함한다.

상기 수신기(611)는 송신장치에서 전송한 패킷을 처리한다. 상기 제어기(617)는 본 발명에서 제안하는 재전송 요구에 따른 부호화율에 상응하게 재전송 방안을 저장하고, 상기 재전송 방안에 상응하게 상기 수신기(611)가 상기 패킷을 처리하도록 한다. 상기 수신기(611)는 상기 패킷을 송신기(619)에게 전달하고, 상기 송신기(619)가 피드백 신호를 송신하도록 한다. 다시 말해 상기 송신기(619)는 상기 패킷 처리 결과에 따라 ACK 또는 NACK을 송신한다.

상기 복조기(613)는 상기 송신장치에서 수행한 변조 방식에 상응하게 복조하고, 상기 복호기(615)는 상기 제어기(617)에 따라 상기 송신 장치에서 전송한 부호화에 상응하게 복호한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정 해져야 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 하이브리드 자동 반복 요구(HARQ : Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 사용하는 통신 시스템에서 오류가 난 패킷을 재전송 할 때, 복잡도를 줄이기 위해 초기 전송시에는 높은 부호화율로 부호어를 생성하여 송신하였고, 재전송 요구시에는 초기 전송시 보다 낮은 부호화율을 갖는 확장된 부호를 생성하여 송신함으로써 부호화 및 복호화의 복잡도를 낮출 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

1. 통신 시스템에서 신호 송수신 방법에 있어서,

   초기 전송 시 정보어 비트들을 입력하고, 제1패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 정보어 비트들을 부호화하여 제1부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과, 제1패리티 비트들을 포함하는 제1부호어 패킷을 생성하고, 상기 제1부호어 패킷을 수신기에게 전송하는 과정과,

   제1재전송 요구 시, 상기 제1부호어 패킷을 입력하고, 제2패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1부호어 패킷을 부호화하여 제2부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들 및 제2패리티 비트들을 포함하는 제2부호어 패킷을 생성하고, 상기 제2패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정과,

   제2재전송 요구 시, 상기 제2부호어 패킷을 입력하고, 제3패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제2부호어 패킷을 부호화하여 제3부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들과 상기 제2패리티 비트들 및 제3패리티 비트들을 포함하는 제3부호어 패킷을 생성하고, 상기 제3패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하는 과정을 포함하며;

   상기 제2패리티 검사 행렬은 상기 제1패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 제3패리티 검사 행렬은 상기 제2패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 밀도 진화는 상기 제1부호화율을 모부호로 가지며, 상기 제1패리티 검사 행렬에 새로운 패리티 비트들을 추가하는 확장법임을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1부호화율은 상기 제2부호화율보다 높고, 상기 제2부호화율은 상기 제3부호화율보다 높은 부호화율임을 특징으로 하는 신호 송수신 방법.
4. 통신 시스템에서 신호 송수신 장치에 있어서,

   초기 전송시 정보어 비트들을 입력하고, 제1패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 정보어 비트들을 부호화하여 제1부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 제1패리티 피트들을 포함하는 제1부호어 패킷을 생성하는 제1부호화기와,

   제1재전송 요구 시, 상기 제1부호어 패킷을 입력하고, 제2패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 제1부호어 패킷을 부호화하여 제2부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들 및 제2패리티 비트들을 포함하는 제2부호어 패킷을 생성하는 제2부호화기와,

   제2재전송 요구 시, 상기 제2부호어 패킷을 입력하고, 제3패리티 검사 행렬들을 이용하여 상기 제2부호어 패킷을 부호화하여 제3부호화율을 갖는, 상기 정보어 비트들과 상기 제1패리티 비트들과 상기 제2패리티 비트들 및 제3패리티 비트들을 포함하는 제3부호어 패킷을 생성하는 제3부호화기와,

   상기 초기 전송 시 상기 제1부호어 패킷을 수신기에게 전송하고, 상기 제1재전송 요구 시 상기 제2패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하고, 상기 제2재전송 요구 시 상기 제3패리티 비트들을 상기 수신기에게 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하며;

   상기 제2패리티 검사 행렬은 상기 제1패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 제3패리티 검사 행렬은 상기 제2패리티 검사 행렬을 밀도 진화를 이용하여 확장해서 생성되고, 상기 밀도 진화는 상기 제1부호화율을 모부호로 가지며, 상기 제1패리티 검사 행렬에 새로운 패리티 비트들을 추가하는 확장법임을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,

   상기 제1부호화율은 상기 제2부호화율보다 높고, 상기 제2부호화율은 상기 제3부호화율보다 높은 부호화율임을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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