KR101117357B1

KR101117357B1 - 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법

Info

Publication number: KR101117357B1
Application number: KR1020107013024A
Authority: KR
Inventors: 성두현; 이은종; 조한규; 정재훈; 박규진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2012-03-07
Also published as: WO2009151278A2; US8930785B2; KR20100087035A; US20100325507A1; CN101946445B; WO2009151278A3; CN101946445A

Abstract

무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 블록을 전송하는 단계, 상기 데이터 블록에 대한 HARQ(hybrid automatic repeat request) NACK(not-acknowledgement)을 수신하는 단계, 상기 데이터 블록의 수신 상태를 나타내는 ARQ(automatic repeat request) 피드백 메시지를 수신하는 단계 및 상기 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 상기 데이터 블록의 재전송 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법{METHOD FOR TRANSMITTING A DATA BLOCK IN RADIO COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법에 관한 것이다.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하여 전송할 수 있는 고속 대용량 시스템이 요구되고 있다. 또한, 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 따라서, 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.

무선 통신의 신뢰도를 높이는 기술 중 ARQ(Automatic Repeat Request)가 있다. ARQ는 수신기에서 데이터 수신이 실패한 경우, 전송기에서 상기 데이터를 재전 송하는 것이다. 또한, FEC(Forward Error Correction)와 ARQ를 결합한 복합 자동 재전송(Hybrid Automatic Repeat reQuest, 이하 HARQ) 방식도 있다.

고속의 데이터 서비스를 지원하면서도, 무선 통신의 신뢰도를 높이기 위해 무선 통신의 과정은 하나의 단일 계층으로 구현되는 것보다 수직적인 복수의 독립적은 계층으로 구현되는 것이 바람직하다. 수직적인 복수의 계층 구조를 프로토콜 스택(protocol stack)이라 한다. 프로토콜 스택은 통신 시스템에서 널리 알려진 프로토콜 구조를 위한 모델인 OSI(open system interconnection) 모델을 참조할 수 있다.

ARQ 및 HARQ는 각각 서로 다른 계층에서 구현된다. HARQ를 수행할 수 있는 계층을 HARQ 개체라하고, ARQ를 수행할 수 있는 계층을 ARQ 개체라 한다. 일반적으로 ARQ 및 HARQ는 각각 독립적으로 수행된다. 그런데, ARQ 및 HARQ가 각각 독립적으로 수행될 경우 성능을 열화시킬 수 있다. 만일, HARQ 개체에서 더 이상 해결할 수 없는 문제가 발생하는 경우, ARQ 개체에서 빠른 복구가 이루어지지 못하기 때문이다. 이는 무선 통신의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다. 따라서, ARQ 및 HARQ 간에 상호작용이 가능한 데이터 블록 전송 방법을 제공할 필요가 있다.

기술적 과제

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법을 제공하는 데 있다.

기술적 해결방법

일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 블록을 전송하는 단계, 상기 데이터 블록에 대한 HARQ(hybrid automatic repeat request) NACK(not-acknowledgement)을 수신하는 단계, 상기 데이터 블록의 수신 상태를 나타내는 ARQ(automatic repeat request) 피드백 메시지를 수신하는 단계 및 상기 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 상기 데이터 블록의 재전송 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 ARQ 수행 방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 블록을 수신하는 단계, 상기 데이터 블록에 대한 HARQ NACK을 전송하는 단계 및 상기 데이터 블록의 수신 실패를 나타내는 ARQ 피드백 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태에서, 무선 신호를 생성 및 전송하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부와 연결되어, 데이터 블록을 전송하고, 상기 데이터 블록에 대한 HARQ NACK을 수신하고, 상기 데이터 블록의 수신 상태를 나타내는 ARQ 피드백 메시지를 수신하고, 상기 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 상기 데이터 블록의 재전송 여부를 결정하는 프로세서를 포함하는 무선 통신을 위한 장치를 제공한다.

유리한 효과

무선 통신 시스템에서 효율적인 ARQ 수행 방법을 제공한다. 따라서, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.

도 2는 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타낸 블록도이다.

도 3은 MAC PDU가 MAC 계층에서 물리 계층으로 전달되는 경우의 예를 나타낸다.

도 4는 ARQ 개체에서 데이터 블록의 상태도(state diagram)의 예를 나타낸다.

도 5는 HARQ 개체와 상호작용을 하는 ARQ 개체에서 데이터 블록의 상태도의 예를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 ARQ 수행 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8은 수신기의 HARQ 개체에서 내부 시그널링에 의해 ARQ 피드백 메시지가 유발되는 경우의 순서도의 예를 나타낸다.

도 9는 수신기의 ARQ 개체에서 내부 시그널링에 의해 ARQ 피드백 메시지가 유발되는 경우의 순서도의 예를 나타낸다.

도 10은 확장 헤더 포맷의 예를 나타낸다.

도 11은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 일 예를 나타낸다.

도 12는 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 다른 예를 나타낸다.

도 13은 ACK 비트맵의 제 1 예를 나타낸다.

도 14는 ACK 비트맵의 제 2 예를 나타낸다.

도 15는 ACK 비트맵의 제 3 예를 나타낸다.

도 16은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 17은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 18은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 19는 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 20은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 21은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 22는 선택적 NACK의 제 1 예를 나타낸다.

도 23은 선택적 NACK의 제 2 예를 나타낸다.

도 24는 선택적 NACK의 제 3 예를 나타낸다.

도 25는 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 26은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다.

도 27은 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 1 예를 나타낸다.

도 28은 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 2 예를 나타낸다.

도 29는 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 3 예를 나타낸다.

도 30은 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용 될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16e/IEEE 802.16m을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(user equipment), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기 지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

도 2는 프로토콜 스택(protocol stack)을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 프로토콜 스택은 복수의 계층(Layer N-1, N, N+1)로 구성된다. 제N+1 계층(Layer N+1)은 제N 계층(Layer N)의 상위 계층(higher layer)이고, 제N-1 계층(Layer N-1)은 제N 계층(Layer N)의 하위 계층(lower layer)이다.

PDU(protocol data unit)는 해당 계층이 하위 계층을 통해 피어(peer) 계층과 주고받는 블록이다. 즉, 해당 계층은 PDU를 하위 계층으로 전달하거나, 하위 계층으로부터 전달받는다. 이하, PDU는 하위 데이터 블록이라고도 한다. SDU(service data unit)는 해당 계층이 상위 계층으로부터 전달받거나, 상위 계층으로 전달하는 블록이다. 이하, SDU는 상위 데이터 블록이라고도 한다.

SAP(service access point)를 통해 계층 사이에 블록이 이동한다. 제N 계층 SAP(Layer N SAP)는 제N+1 계층과 제N 계층 사이의 SAP이고, 제N-1 계층 SAP(Layer (N-1) SAP)는 제N 계층과 제N-1 계층 사이의 SAP이다.

프로토콜 스택은 통신 시스템에서 널리 알려진 프로토콜 구조를 위한 모델인 OSI(open system interconnection) 모델을 참조할 수 있다. 예를 들어, 제N-1 계층은 물리 계층, 제N 계층은 MAC(medium access control) 계층, 제N+1 계층은 네트워크 계층일 수 있다. MAC 계층은 물리 계층 제어, MAC PDU 생성를 생성한다. MAC 계층은 ARQ(automatic repeat request)를 수행할 수 있다. 물리 계층은 MAC 계층으로부터 MAC PDU를 전달받아, MAC PDU로부터 무선 신호를 생성하여 전송한다.

도 3을 참조하면, MAC 계층에서 MAC PDU가 생성된다. MAC PDU는 헤더 및 페이로드를 포함한다. MAC PDU는 CRC(cyclic redundancy check)를 더 포함할 수 있다. MAC PDU의 페이로드 및 CRC의 포함 여부는 선택 가능하다(optional). 즉, MAC PDU는 헤더만으로 구성될 수도 있다.

헤더는 MAC PDU의 전반적인 정보를 포함한다. 헤더는 HT(header type) 필드, EC(encryption control) 필드, CID(connection identifier) 필드, 타입(type) 필드, EH(extended header) 필드 및 LEN(length) 필드 등을 포함할 수 있다.

HT 필드는 헤더의 타입을 나타낸다. HT 필드의 값에 따라 헤더가 포함하는 필드가 달라질 수 있다. EC 필드는 페이로드의 암호화 여부를 지시한다. CID 필드는 CID를 나타낸다. CID는 단말 내 연결을 각각 구분하는 식별자이다. IEEE 802.16m에서는 단말을 식별하는 단말 ID(identifier) 및 단말 내부적으로 각각의 연결 흐름(connection flow)을 구분하는 흐름 ID(flow ID)가 정의된다. 단말 ID는 물리 계층 제어 시그널링에 사용되고, MAC PDU의 헤더는 CID가 아니라 흐름 ID를 포함할 수 있다. EH는 헤더 뒤에 확장 헤더가 추가적으로 첨부되는지 여부를 지시한다. LEN 필드는 MAC PDU의 길이를 나타낸다. 타입 필드는 서브헤더의 종류 및 특별(special) 페이로드 종류를 지시한다. 서브헤더의 종류 및 특별 페이로드의 종류는 비트맵 형식으로 지시될 수 있다. 타입 필드는 페이로드 내 ARQ 피드백 메시지, FSH(fragmentation subheader) 및 PSH(packing subheader) 등의 존재 여부를 지시할 수 있다.

FSH는 FC(fragmentation control) 필드 및 SN(sequence number) 필드를 포함한다. PSH는 FC 필드, 길이 필드 및 SN 필드를 포함한다. FC 필드는 페이로드의 조각화 상태를 지시한다. 길이 필드는 PSH를 포함한 SDU 조각의 길이를 나타낸다. SN 필드는 데이터 블록의 시퀀스 번호를 나타낸다.

페이로드는 적어도 하나 이상의 MAC SDU 또는 MAC SDU 조각(fragment)을 포함한다. 하나의 MAC SDU는 2개 이상의 MAC SDU 조각으로 조각화(fragmentation)되어 서로 다른 MAC PDU에 포함될 수 있다. 또, 하나의 MAC PDU에는 서로 다른 MAC SDU 및/또는 MAC SDU 조각이 패킹(packing)될 수 있다.

물리 계층은 MAC PDU에 CRC를 부가하여 패킷을 생성한다. 물리 계층에서 패킷은 채널 코딩되고, 변조될 수 있다. 물리 계층은 패킷을 무선 신호로 변환하여 전송한다.

물리 계층은 HARQ(hybrid automatic repeat request)를 수행할 수 있다. HARQ를 수행하는 수신기는 기본적으로 수신된 패킷에 대해 에러정정을 시도하고, 에러 검출 부호(error detection code)를 사용하여 재전송 요청 여부를 결정한다. 에러 검출 부호는 CRC를 사용할 수 있다. CRC 검출 과정을 통해 패킷의 에러가 검출되지 않으면, 수신기는 패킷의 디코딩에 성공한 것으로 판단한다. 이 경우, 수신기는 전송기로 HARQ ACK(acknowledgement)을 전송한다. CRC 검출 과정을 통해 패킷의 에러가 검출되면, 수신기는 패킷의 디코딩에 실패한 것으로 판단한다. 이 경우, 수신기는 전송기로 HARQ NACK(not-acknowledgement)을 전송한다. HARQ NACK이 수신되면, 전송기는 패킷을 재전송할 수 있다.

이하, HARQ를 수행할 수 있는 계층을 HARQ 개체라하고, ARQ를 수행할 수 있는 계층을 ARQ 개체라 한다. ARQ 개체는 ARQ를 수행할 수도 있고, 수행하지 않을 수도 있다. ARQ 개체가 ARQ를 수행하는 경우를 ARQ를 할 수 있는 연결(ARQ-enabled connection)이라 하고, ARQ 개체가 ARQ를 수행하지 않는 경우를 ARQ를 하지 않는 연결(non-ARQ connection)이라 한다. ARQ 개체는 ARQ를 할 수 있는 연결과 ARQ를 하지 않는 연결을 모두 관장한다고 가정한다. ARQ 개체는 HARQ 개체의 상위 계층일 수 있따. 예를 들어, HARQ 개체는 물리 계층일 수 있다. ARQ 개체는 MAC 계층 또는 MAC 계층의 상위 계층인 RLC(radio link control) 계층일 수 있다.

도 4를 참조하면, 데이터 블록의 상태는 미전송(not-sent) 상태(S11), 미해결(outstanding) 상태(S12), 폐기(discarded) 상태(S13), 재전송 대기(wating for retransmission) 상태(S14) 및 승인(acknowledgement) 상태(S15) 중 하나의 상태에 있다.

이하, 데이터 블록은 ARQ가 수행되는 데이터 단위이다. ARQ 개체가 MAC 계층일 때, ARQ는 MAC PDU 단위로 수행될 수 있다. 이 경우, 데이터 블록은 MAC PDU이다. 또는, 데이터 블록은 MAC PDU에 포함되는 MAC SDU 또는 MAC SDU 조각일 수 있다. 또는, 데이터 블록은 MAC SDU가 미리 정해진 크기에 따라 논리적으로 분할된 것일 수 있다. 아니면, 데이터 블록은 하나 이상의 MAC SDU 또는 하나 이상의 MAC SDU 조각으로부터 생성될 수 있다. 데이터 블록의 크기는 미리 정해진 크기에 따라 일정하거나, 다양한 크기일 수 있다.

미전송 상태(S11)의 데이터 블록이 전송되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S12)가 된다. 미해결 상태(S12)의 데이터 블록은 폐기 상태(S13), 재전송 대기 상태(S14) 또는 승인 상태(S15)로 전이(transition)될 수 있다. 미해결 상태(S12)에서 ACK이 수신되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S12)에서 승인 상태(S15)로 전이된다. 미해결 상태(S12)에서 데이터 블록 수명 타이머(data block life timer)가 만료되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S12)에서 폐기 상태(S13)로 전이된다. 미해결 상태(S12)에서 ARQ 재시도 타이머(ARQ retry timer)가 만료되거나 NACK이 수신되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S12)에서 재전송 대기 상태(S14)로 전이된다. 재전송 대기 상태(S14)에서 데이터 블록이 재전송되면, 데이터 블록은 재전송 대기 상태(S14)에서 미해결 상태(S12)로 전이된다. 재전송 대기 상태(S14)에서 ACK이 수신되면, 데이터 블록은 재전송 대기 상태(S14)에서 승인 상태(S15)로 전이된다. 재전송 대기 상태(S14)에서 데이터 블록 수명 타이머가 만료되면, 데이터 블록은 재전송 대기 상태(S14)에서 폐기 상태(S13)로 전이된다. 폐기 상태(S13)에서 ACK이 수 신되면, 데이터 블록은 폐기 상태(S13)에서 승인 상태(S15)로 전이된다.

여기서, 데이터 블록에 대한 ACK 또는 NACK은 ARQ 피드백 메시지를 통해 전송된다. ARQ 피드백 메시지는 데이터 블록의 수신 상태를 나타내는 메시지이다. ARQ 피드백 메시지는 데이터 블록을 수신한 수신기의 ARQ 개체가 전송기의 ARQ 개체에게 전송하는 메시지이다. 전송기는 데이터 블록의 전송 성공 여부를 수신기로부터 전송되는 ARQ 피드백 메시지를 통해서만 알 수 있다. 즉, ARQ 수행 절차에 있어서, ARQ 개체 및 HARQ 개체 사이에 상호작용(interaction)은 존재하지 않는다.

IEEE 802.16e 시스템에서 단말과 기지국 사이의 연결(connection)은 CID로 구별이 된다. 상기 연결에 대해 HARQ가 적용될 수 있다. 또한 상기 연결의 MAC PDU를 생성할 때, MAC SDU에 대한 조각화 및 패킹이 적용될 수 있고, 이와 함께 ARQ 적용 여부가 결정된다. ARQ 적용 여부에 따라 ARQ를 할 수 있는 연결과 ARQ를 하지 않는 연결로 나뉜다. 기지국과 단말 간의 협상(negotiation)을 통하여 HARQ, 조각화 및 패킹, ARQ 등의 지원 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 기지국과 단말 간의 협상에는 DSA-REQ(dynamic service addition request)/DSA-RSP(dynamic service addition response) 교환, SBC-REQ(SS-basic capability request)/SBC-RSP(SS-basic capability response) 교환 등이 있다. DSA-REQ는 새로운 서비스 흐름(service flow)을 생성하기 위해 기지국 또는 단말에 의해 전송될 수 있다. DSA-RSP는 DSA-REQ에 대한 응답으로 전송된다. SBC-REQ는 초기화(initialization) 동안 단말에 의해 전송된다. SBC-REQ는 단말과 기지국 간의 효율적인 통신을 위해 단말이 지원할 수있는 능력(capability)에 대한 정보를 포함한다. SBC-RSP는 SBC-REQ에 대한 응답으로 전송된다. IEEE 802.16e 시스템에서 어떤 연결에 대하여 HARQ, ARQ가 모두 적용이 된다고 가정한다. HARQ 개체와 ARQ 개체는 서로 독립적으로(independently) 동작한다. 각 개체의 동작은 서로에게 투명(transparent)하다.

그런데, HARQ 개체와 ARQ 개체가 서로 독립적으로 동작하는 경우, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

첫째, 무선 채널 상황이 악화로 인하여 전송기가 데이터 블록에 대한 ARQ 피드백 메시지를 확인할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 전송기는 ARQ 재시도 타이머가 만료되면 무조건 상기 데이터 블록을 재전송해야 한다.

둘째, HARQ 개체에서는 더 이상 해결할 수 없는 물리 계층 시그널링 오류(error)가 발생할 수 있다. 물리 계층 시그널링 오류에는 HARQ 피드백의 오류가 있다. HARQ 피드백의 오류의 경우, ARQ 개체의 빠른 복구가 이루어지지 못해 시스템 성능이 열화될 수 있다. HARQ 피드백 오류에는 HARQ ACK이 HARQ NACK으로 수신되는 ACK-NACK 오류, HARQ NACK이 HARQ ACK으로 수신되는 NACK-ACK 오류가 있다. ACK-NACK 오류는 전송기가 수신한 HARQ NACK이 실제로는 HARQ ACK인 경우이다. NACK-ACK 오류는 전송기가 수신한 HARQ ACK이 실제로는 HARQ NACK인 경우이다.

NACK-ACK 오류는 수신기는 제1 패킷의 CRC 디코딩 실패로 인하여 전송기로 HARQ NACK을 전송한 반면, 전송기는 HARQ NACK을 HARQ ACK으로 잘못 인식하는 경우이다. 전송기는 제1 패킷이 정상적으로 수신된 것으로 인식한다. 따라서, 전송기는 제1 패킷을 재전송하지 않는다. 전송기는 새로운 MAC PDU를 생성하고, 상기 MAC PDU에 CRC가 부착된 제2 패킷을 전송한다. 수신기는 제1 패킷에 대한 재수신 없이, 제2 패킷을 수신하게 된다. ARQ 개체에서는 데이터 블록의 시퀀스 번호(sequence number, SN)에 불연속적인 구간이 발생하게 된다. 이러한 문제는 하향링크의 경우, HARQ 개체로는 더 이상 해결이 불가능하다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, ARQ와 HARQ 사이에 상호작용이 지원되는 방법이 고려될 수 있다. ARQ와 HARQ 사이에 상호작용을 고려한 추가 동작이 정의될 수 있다.

ARQ와 HARQ 사이에 상호작용 지원 여부는 기지국과 단말 간의 협상을 통하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기지국과 단말은 DSA-REQ/DSA-RSP, SBC-REQ/SBC-RSP 또는 새로운 MAC 관리 메시지(management message) 등을 통해 ARQ와 HARQ 사이에 상호작용 지원 여부를 설정할 수 있다.

ARQ와 HARQ 사이의 상호작용 중 HARQ 피드백을 ARQ 피드백으로 이용하는 방법이 있다. 이는 전송기의 ARQ 개체가 HARQ 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 이용하여 ARQ를 수행하는 방법이다. 전송기에서는 HARQ ACK/NACK으로부터 전송에 성공 또는 실패한 데이터 블록의 시퀀스 번호를 얻을 수 있다.

도 5를 참조하면, 데이터 블록의 상태는 미전송(not-sent) 상태(S21), 미해결(outstanding) 상태(S22), 폐기(discarded) 상태(S23), 1차 부정 승인(1st negative acknowledgement) 상태(S24), 재전송 대기(wating for retransmission) 상태(S25), 1차 승인(1st acknowledgement) 상태(S26) 및 최종 승인(final acknowledgement) 상태(S27) 중 하나의 상태에 있다.

미해결 상태(S22)의 데이터 블록은 폐기 상태(S23), 1차 부정 승인 상태(S24) 또는 1차 승인 상태(S26)로 전이(transition)될 수 있다. 미해결 상태(S22)에서 HARQ ACK이 수신되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S22)에서 1차 승인 상태(S26)로 전이된다. 미해결 상태(S22)에서 HARQ NACK이 수신되면, 데이터 블록은 미해결 상태(S22)에서 1차 부정 승인 상태(S24)로 전이된다. 1차 부정 승인 상태(S24)에서 추가 확인(additional verification)이 되면, 데이터 블록은 1차 부정 승인 상태(S24)에서 재전송 대기 상태(S25)로 전이된다. 재전송 대기 상태(S25)에서 HARQ ACK이 수신되면, 데이터 블록은 재전송 대기 상태(S25)에서 1차 승인 상태(S26)로 전이된다. 1차 승인 상태(S26)에서 추가 확인이 되면, 데이터 블록은 1차 승인 상태(S26)에서 최종 승인 상태(S27)로 전이된다. 그 외 상태 전이는 도 4에서 설명한 내용을 참조할 수 있다.

이와 같이, ARQ 개체는 HARQ NACK으로 확인된 데이터 블록의 시퀀스 번호라 할지라도 추가 확인이 될 때까지 데이터 블록의 재전송을 유보할 수 있다. 또한, ARQ 개체는 HARQ ACK으로 확인된 데이터 블록의 시퀀스 번호라 할지라도 추가 확인이 될 때까지 최종 승인을 유보할 수 있다.

추가 확인은 추가 타이머의 만료(expiry) 또는 수신기로부터의 ARQ 피드백 메시지 수신 등이 될 수 있다.

추가 확인을 위해 추가 타이머를 사용하는 경우의 예는 다음과 같다. 전송기의 ARQ 개체는 데이터 블록에 대한 HARQ ACK/NACK을 수신하면, 추가 타이머를 개시 (start)한다. HARQ ACK을 수신한 후 추가 타이머가 만료되면, ARQ 개체는 데이터 블록을 최종 승인한다. HARQ NACK을 수신한 후 추가 타이머가 만료되면, ARQ 개체는 데이터 블록을 재전송한다. 추가 타이머 개시 후 ARQ 개체가 추가 타이머를 개시시킨 HARQ ACK/NACK과 상반된 수신 상태에 대한 정보를 수신하면, 추가 타이머는 중단(stop)될 수 있다. 추가 타이머는 데이터 블록마다 동작할 수 있다. 또는, ARQ 개체는 데이터 블록마다 추가 타이머를 동작시키지 않고 데이터 블록을 재전송하거나, 데이터 블록 폐기를 결정할 수도 있다.

다음, 추가 확인으로 ARQ 피드백 메시지를 이용하는 경우에 대해 설명한다.

도 6을 참조하면, 전송기의 ARQ 개체는 데이터 블록을 생성하고, 전송기의 HARQ 개체에게 데이터 블록을 전달한다(S110). 전송기의 HARQ 개체는 데이터 블록에 CRC를 부가하고, CRC가 부가된 데이터 블록을 수신기의 HARQ 개체에 전송한다(S120). 수신기의 HARQ 개체는 CRC를 체크하여 데이터 블록의 디코딩을 시도한다. 여기서는, 데이터 블록의 디코딩에 성공한 것으로 가정한다. 수신기의 HARQ 개체는 수신기의 ARQ 개체에게 데이터 블록을 전달한다(S130). 수신기의 HARQ 개체는 데이터 블록에 대한 HARQ ACK을 전송하는데, ACK-NACK 오류로 인해 전송기의 HARQ 개체는 HARQ NACK을 수신한다(S140). HARQ NACK은 전송기의 HARQ 개체에서 전송기의 ARQ 개체로 전달된다(S150). 전송기의 ARQ 개체에서 데이터 블록은 1차 부정 승인 상태가 된다. 이때, 전송기는 ACK-NACK 오류라는 것을 알지 못한다. 전송기의 ARQ 개체는 수신기의 ARQ 개체로부터 추가 확인으로 ARQ 피드백 메시지를 수신한다(S160). 전송기의 ARQ 개체는 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 데이터 블록의 재전송 여부를 결정한다(S170). ARQ 피드백 메시지가 데이터 블록의 수신 실패를 나타내면, 전송기의 ARQ 개체는 데이터 블록을 재전송할 수 있다. ARQ 피드백 메시지가 데이터 블록의 수신 성공을 나타내면, 전송기의 ARQ 개체는 데이터 블록을 재전송하지 않는다.

도 7을 참조하면, 전송기의 ARQ 개체는 데이터 블록#1을 생성하고, 전송기의 HARQ 개체에게 데이터 블록#1을 전달한다(S210). 전송기의 HARQ 개체는 데이터 블록#1에 CRC를 부가하고, CRC가 부가된 데이터 블록#1을 수신기의 HARQ 개체에 전송한다(S220). 수신기의 HARQ 개체는 CRC를 체크하여 데이터 블록#1의 디코딩을 시도한다. 여기서는, CRC 오류로 인해 데이터 블록#1의 디코딩에 실패한 것으로 가정한다. 수신기의 HARQ 개체는 데이터 블록#1에 대한 HARQ NACK을 전송하는데, NACK-ACK 오류로 인해 전송기의 HARQ 개체는 HARQ ACK을 수신한다(S230). HARQ ACK은 전송기의 HARQ 개체에서 전송기의 ARQ 개체로 전달된다(S240). 전송기의 ARQ 개체에서 데이터 블록#1은 1차 승인 상태가 된다. 이때, 전송기는 NACK-ACK 오류라는 것을 알지 못한다. 전송기의 ARQ 개체는 수신기의 ARQ 개체로부터 추가 확인으로 ARQ 피드백 메시지를 수신한다(S250). 여기서는, ARQ 피드백 메시지가 데이터 블록#1의 수신 실패를 나타낸다고 가정한다. 전송기의 ARQ 개체는 전송기의 HARQ 개체에게 데이터 블록#1을 다시 전달한다(S260). 전송기의 HARQ 개체는 데이터 블록#1에 CRC 를 부가하고, CRC가 부가된 데이터 블록#1을 수신기의 HARQ 개체에 재전송한다(S270).

수신기의 HARQ 개체는 CRC를 체크하여 재수신된 데이터 블록#1의 디코딩을 시도한다. 재수신된 데이터 블록#1의 디코딩이 성공한 것으로 가정한다. 수신기의 HARQ 개체는 수신기의 ARQ 개체에게 데이터 블록#1을 전달한다(S280). 수신기의 HARQ 개체는 데이터 블록#1에 대한 HARQ ACK을 전송한다(S290). HARQ ACK은 전송기의 HARQ 개체에서 전송기의 ARQ 개체로 전달된다(S300). 전송기의 ARQ 개체에서 데이터 블록#1은 1차 승인 상태가 된다. 전송기의 ARQ 개체는 수신기의 ARQ 개체로부터 추가 확인으로 ARQ 피드백 메시지를 수신한다(S310). ARQ 피드백 메시지가 데이터 블록#1의 수신 성공을 나타내면, 데이터 블록#1은 1차 승인 상태에서 최종 승인 상태로 전이된다.

이때, 수신기의 ARQ 개체에서 ARQ 피드백 메시지 유발(triggering) 방법이 문제된다.

첫째, 전송기는 폴링 지시자(polling indicator)를 전송하여 ARQ 피드백 메시지를 유발시킬 수 있다. 즉, 수신기는 ARQ 피드백 메시지의 전송을 유발하는 폴링 지시자를 수신하면, ARQ 피드백 메시지를 전송한다. 폴링 지시자는 MAC 헤더 내의 필드 또는 MAC 관리 메시지 형태로 전달될 수 있다.

둘째, 수신기에서 주기적으로 ARQ 피드백 메시지를 유발시킬 수 있다. 즉, ARQ 피드백 메시지는 주기적으로 전송된다. ARQ 피드백 메시지가 유발되는 주기는 기지국과 단말 사이의 협상 과정에서 설정될 수 있다.

셋째, 비주기적으로 ARQ 피드백 메시지가 유발될 수 있다. 다음은 비주기적으로 ARQ 피드백 메시지가 유발되는 경우의 일 예이다. 수신기의 ARQ 개체는 ARQ 윈도우를 이용하여 ARQ를 수행할 수 있다. ARQ 윈도우는 ARQ를 수행하는 데이터 블록들에 대응하는 시퀀스 번호들의 범위이다. ARQ 윈도우의 윈도우 시작 번호에 대응하는 시퀀스 번호의 데이터 블록이 수신되면, 윈도우 시작 번호는 갱신(update)된다. 윈도우 시작 번호와 다른 시퀀스 번호의 데이터 블록이 수신되면, ARQ 개체는 제거 타이머(purge timer)가 개시(start)될 수 있다. 제거 타이머 개시 후, 윈도우 시작 번호에 대응하는 시퀀스 번호의 데이터 블록이 수신되면 제거 타이머는 중단(stop)될 수 있다. 만일, 제거 타이머가 만료되면, ARQ 피드백 메시지가 유발될 수 있다.

넷째, 수신기의 HARQ 개체와 ARQ 개체 간 내부 시그널링(internal signaling)에 의해 ARQ 피드백 메시지가 유발될 수 있다. 이는 다른 ARQ 피드백 메시지 유발 방법에 비해 신속하게 ARQ 피드백 메시지가 전송될 수 있다. 내부 시그널링은 HARQ 개체와 ARQ 개체 사이에 통신 경로(signaling route)인 채널을 설정함으로써 가능해질 수 있다.

도 8을 참조하면, HARQ 개체는 패킷을 수신한다(S410). 여기서, 패킷은 CRC가 부가된 데이터 블록이다. HARQ 개체는 패킷의 CRC를 체크한다(S420). HARQ 개체는 CRC 체크를 통해 오류 여부를 판단한다(S430). 오류가 없다면, HARQ 개체는 패 킷을 ARQ 계층에 전달한다(S440). 오류가 있다면, HARQ 개체는 HARQ NACK을 전송한다(S450). HARQ 개체는 NACK-ACK 오류 여부를 검출(detection)한다(S460). NACK-ACK 오류가 검출되지 않으면, HARQ 개체는 다시 패킷을 수신한다(S410). NACK-ACK 오류가 검출되면, HARQ 개체는 ARQ 개체에게 내부 시그널링을 전달한다(S470). 이때, 내부 시그널링은 ARQ 개체에게 NACK-ACK 오류가 발생했음을 알리는 것이다.

HARQ 개체는 HARQ NACK 전송 후 패킷이 재수신되지 않는 경우를 NACK-ACK 오류로 검출할 수 있다. 예를 들어, HARQ NACK 전송 후 일정 구간 동안 패킷이 재수신되지 않으면, HARQ 개체는 NACK-ACK 오류라고 판단할 수 있다. 다른 예로, HARQ NACK 전송 후 상기 패킷의 재전송 없이 다른 제2 패킷이 초기 전송(initial transmissioin)되면, HARQ 개체는 NACK-ACK 오류라고 판단할 수 있다.

도 9를 참조하면, ARQ 개체는 HARQ 개체로부터 패킷을 전달받는다(S510). ARQ 개체는 패킷의 시퀀스 번호(SN)가 ARQ 윈도우의 윈도우 시작 번호와 동일한지 여부를 판단한다(S520). 시퀀스 번호가 윈도우 시작 번호와 동일하면, ARQ 개체는 윈도우 시작 번호를 갱신한다(S530). 시퀀스 번호가 윈도우 시작 번호와 다르면, ARQ 개체는 제거 타이머를 설정(set)한다(S540). 예를 들어, 윈도우 시작 번호가 3이고, HARQ 개체로부터 전달받은 패킷의 시퀀스 번호가 4인 경우이다. 이때, 시퀀스 번호 3에 대해 ARQ 윈도우에 공백(black)이 발생한다. 이하, ARQ 윈도우에서 공백이 발생한 패킷을 공백 패킷이라 한다.

ARQ 개체는 HARQ 개체로부터 NACK-ACK 오류를 알리는 내부 시그널링을 전달받는지 여부를 판단한다(S550). ARQ 개체가 내부 시그널링을 전달받지 못하면, ARQ 개체는 제거 타이머 만료 여부를 판단한다(S560). ARQ 개체가 내부 시그널링을 전달받으면, ARQ 피드백 메시지가 유발된다(S570).

NACK-ACK 오류는 공백 패킷에 대해 발생한 것이다. ARQ 개체는 HARQ 개체로부터 공백 패킷에 대한 내부 시그널링을 받으면, 공백 패킷에 대한 ARQ 윈도우의 공백은 HARQ 재전송으로는 더 이상 해결될 수 없음을 알게 된다. ARQ 윈도우의 공백을 해결하기 위해, 수신기의 ARQ 개체는 전송기의 ARQ 개체에게 공백 패킷의 재전송을 유발하는 NACK-ACK 오류 지시 메시지를 전송할 수 있다. ARQ 피드백 메시지가 NACK-ACK 오류 지시 메시지로 사용될 수 있다. 또는, NACK-ACK 오류 지시 메시지로 MAC 관리 메시지 또는 MAC 헤더가 새로 정의될 수 있다. NACK-ACK 오류 지시 메시지에는 공백 패킷의 시퀀스 번호가 포함될 수 있다.

NACK-ACK 오류 지시 메시지는 지연에 민감하기 때문에 정상적인 자원 요청(resource request) 절차 없이 전송될 수 있다. 이 경우, 대역폭 절도(bandwidth stealing) 방법이 사용될 수 있다. 대역폭 절도 방법이란 단말에 의해 데이터 전송용으로 할당된 자원을 다른 목적으로 사용하는 방법이다.

이와 같이, HARQ 개체와 ARQ 개체 사이에 내부 시그널링은 NACK-ACK 오류 복구 메커니즘으로 이용될 수 있다.

다음, ARQ 피드백 메시지 포맷에 대해 설명한다.

첫째, ARQ 피드백 메시지 포맷으로는 IEEE 802.16e 시스템의 ARQ 피드백 메 시지가 재사용될 수 있다.

둘째, 최적화된(optimized) ARQ 피드백 메시지를 새로 정의할 수 있다. 이 경우, IEEE 802.16e 시스템의 ARQ 피드백 메시지보다 시그널링 오버헤드를 줄여 정의할 수 있다.

셋째, ARQ 피드백 메시지를 위한 새로운 확장 헤더 포맷을 정의하고, MAC PDU의 헤더에 붙여서 전송할 수 있다.

넷째, ARQ 피드백 메시지를 위한 MAC PDU의 새로운 헤더를 정의하고, 상기 헤더만 독립적으로 전송할 수 있다.

먼저, ARQ 피드백 메시지 포맷으로 IEEE 802.16e 시스템의 ARQ 피드백 메시지가 재사용되는 경우를 설명한다. IEEE 802.16e 시스템에서 데이터 블록은 MAC SDU가 미리 정해진 크기에 따라 논리적으로 분할된 ARQ 블록이다. 시퀀스 번호는 ARQ 블록마다 순서대로 매겨진다. ARQ 피드백 메시지는 MAC PDU의 페이로드에 포함되어 전송된다. ARQ 피드백 메시지의 전송 여부는 헤더의 타입 필드에 의해 지시될 수 있다. 비교적 작은 크기의 ARQ 피드백 메시지는 다른 MAC SDU와 패킹되는 경우가 많다. 이 경우, ARQ 피드백 메시지는 다른 MAC SDU 중 가장 먼저 위치할 수 있다. 다른 MAC SDU와 패킹되는 경우, ARQ 피드백 메시지 앞에는 PSH가 있다. PSH의 길이 필드는 PSH 및 모든 ARQ 피드백 메시지를 포함한 길이를 나타낸다.

그런데, ARQ 피드백 메시지는 페이로드에 포함되어 전송되나, ARQ 피드백 메시지에 대한 ACK/NACK이나 재정리(reordering)를 요구하지 않는다. 따라서, PSH의 FC 필드, SN 필드는 불필요한 오버헤드를 야기할 수 있다. 따라서, 오버헤드를 줄 일 수 있는 ARQ 피드백 메시지 포맷이 필요하다. 또한, IEEE 802.16e 시스템에서는 ARQ 블록마다 하나의 SN을 할당하고, ARQ 블록 단위로 전송/재전송을 수행하는 반면, IEEE 802.16m 또는 3GPP LTE에서는 MAC PDU마다 하나의 SN을 할당하고, MAC PDU 단위로 전송/재전송을 수행한다. 즉, ARQ가 수행되는 데이터 단위인 데이터 블록은 MAC PDU가 된다. 데이터 블록이 MAC PDU이고, MAC PDU마다 하나의 SN이 할당되는 경우, MAC PDU 재전송 시 재배열(rearrangement) 문제가 발생할 수 있다. 따라서, MAC PDU 재전송 시 재배열을 지원할 수 있는 ARQ 피드백 메시지 포맷을 새롭게 정의할 필요가 있다.

다음, ARQ 피드백 메시지를 위한 새로운 확장 헤더 포맷을 정의하고, MAC PDU의 헤더에 붙여서 전송하는 방법을 설명한다. 즉, ARQ 피드백 확장 헤더를 새로 정의하여 ARQ 피드백 메시지로 사용하는 것이다. 확장 헤더의 존재는 MAC PDU의 헤더 내 EH 필드에 의해 지시된다. ARQ 피드백 확장 헤더는 흐름별 전송이 가능하다. ARQ 피드백 메시지는 흐름(또는 연결) 당 전송되는 데이터에 대한 ACK/NACK을 알려주기 위한 것이므로, ARQ 피드백 메시지 역시 흐름(또는 연결) 당 전송될 수 있다.

도 10은 확장 헤더 포맷의 예를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 확장 헤더는 마지막(last) 필드, 타입 필드 및 본체 내용(body contents) 필드를 포함한다. 마지막 필드는 확장 헤더 뒤에 추가적인 확장 헤더의 첨부 여부를 나타낸다. 마지막 필드의 크기는 1 비트일 수 있다. 타입 필드는 확장 헤더의 타입을 나타낸다. 타입 필드의 크기는 TBD(to be determined)이다. 본체 내용 필드는 각 타입에 따라 정의된 내용을 포함한다. 본체 내용 필드의 크기 는 각 타입에 따라 다양할 수 있다. 확장 헤더의 타입 필드가 ARQ 피드백을 지시하는 경우, 확장 헤더는 ARQ 피드백 메시지로 사용되는 ARQ 피드백 확장 헤더가 된다.

이하, ARQ 피드백을 비트맵 형식으로 알리는 확장 헤더 포맷에 대해 설명한다.

도 11은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 일 예를 나타낸다. 도 12는 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 다른 예를 나타낸다. 도 11은 FPI를 포함하고, 도 12는 FPI를 포함하지 않는다.

도 11 및 12를 참조하면, 본체 내용 필드는 Last_SN, END, First_SN, ACK/NACK 비트맵을 포함한다. SN의 길이는 10 비트를 가정하나, SN의 길이는 시스템에 따라 달라질 수 있다. 본체 내용 필드의 크기는 3 바이트 이상일 수 있다.

Last_SN은 ACK/NACK 비트맵의 마지막 SN 값을 나타낸다. Last_SN의 크기는 10 비트일 수 있다. 마지막 SN은 수신기가 ARQ 피드백 유발 조건을 만족할 때 ACK/NACK의 피드백이 가능한 MAC PDU의 가장 높은 SN 값이다.

END는 END 뒤에 First_SN의 존재 여부를 나타낸다. END의 크기는 1 비트일 수 있다. 만일 수신기가 마지막 SN까지의 MAC PDU를 모두 성공적으로 수신한 경우, END의 값은 0으로 한다. 전송기는 총 3 바이트의 ARQ 피드백 확장 헤더를 수신할 수 있다. 만일 수신기가 하나 이상의 NACK을 피드백해야 하는 경우, END의 값은 1이 되고, END 뒤에 First_SN이 따라온다.

First_SN은 ACK/NACK 비트맵의 첫 번째 SN 값을 나타낸다. First_SN의 크기 는 10 비트일 수 있다. 첫 번째 SN은 수신기가 NACK으로 판단한 MAC PDU 중 가장 낮은 SN일 수 있다. 또는, 수신기가 마지막으로 피드백한 SN에 1을 더한 값일 수도 있다.

ACK/NACK 비트맵은 First_SN부터 Last_SN까지의 ACK/NACK을 비트맵 형식으로 나타낸다. ACK/NACK 비트맵은 바이트 정렬(byte align)될 수 있다.

도 13은 ACK 비트맵의 제 1 예를 나타낸다. 도 14는 ACK 비트맵의 제 2 예를 나타낸다. 도 15는 ACK 비트맵의 제 3 예를 나타낸다. 도 13 내지 15은 First_SN이 10, Last_SN이 20이고, 수신기가 SN 12, 16 및 19인 MAC PDU를 올바르게 수신하지 못한 경우의 예이다.

도 13을 참조하면, ACK/NACK 비트맵은 SN에 대한 ACK/NACK을 순서대로 알려준다. ACK/NACK 피드백은 SN마다 1 비트씩 할당된다. ACK/NACK 비트맵의 각 비트는 해당 SN의 ACK/NACK을 표현한다. 예를 들어, ACK은 1, NACK은 0으로 표현될 수 있다.

그런데, NACK을 가지는 SN은 재전송된 MAC PDU에 대한 피드백일 수 있다. 재전송된 MAC PDU는 재배열되었을 수 있다. 재배열되어 전송되는 MAC PDU는 초기 MAC PDU 중 일부일 수 있다. 수신기는 하나의 SN에 속하는 MAC PDU 중에서도 수신하지 못한 부분에 대해서만 재전송을 요청할 수 있다.

도 14를 참조하면, NACK에 대한 SN의 피드백에는 항상 E1이 추가적으로 전송된다. E1은 NACK 바로 뒤에 위치할 수 있다. 또는 E1은 ACK/NACK 비트맵 뒤에 따로 위치할 수도 있다.

E1은 E1 뒤에 RSN 집합이 따라오는지 여부를 지시한다. RSN 집합은 RSN_start 및 RSN_end를 포함한다. RSN_start는 초기 MAC PDU 내 재배열된 MAC PDU 일부의 첫 번째 바이트 위치를 지시한다. RSN_end는 초기 MAC PDU 내 재배열된 MAC PDU 일부의 마지막 바이트 위치를 지시한다.

그런데, 재배열되어 전송되는 MAC PDU 중 복수의 불연속적인 부분에 대한 피드백이 필요할 수 있다. 도 15를 참조하면, E1 및 RSN 집합 뒤에 E2가 추가적으로 전송된다.

도 16 및 17은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다. 도 16은 FPI를 포함하고, 도 17은 FPI를 포함하지 않는다.

도 16 및 17을 참조하면, 본체 내용 필드는 Last_SN, END, SN의 개수, ACK/NACK 비트맵을 포함한다.

END는 END 뒤에 SN의 개수의 존재 여부를 나타낸다. 만일 수신기가 마지막 SN까지의 MAC PDU를 모두 성공적으로 수신한 경우, END의 값은 0으로 한다. 전송기는 총 3 바이트의 ARQ 피드백 확장 헤더를 수신할 수 있다. 만일 수신기가 하나 이상의 NACK을 피드백해야 하는 경우, END의 값은 1이 되고, END 뒤에 SN의 개수가 따라온다.

SN의 개수는 ACK/NACK 비트맵의 크기를 나타낸다. SN의 개수는 'Last_SN - 수신기가 NACK으로 판단한 MAC PDU 중 가장 낮은 SN'일 수 있다. 또는, 'Last_SN - 마지막으로 피드백한 SN+1'일 수 있다. 이외는 앞서 기술한 내용을 참조할 수 있다.

도 18 및 19는 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다. 도 18은 FPI를 포함하고, 도 19는 FPI를 포함하지 않는다.

도 18 및 19를 참조하면, 본체 내용 필드는 Last_SN, SN의 개수, ACK/NACK 비트맵을 포함한다. SN의 개수는 ACK/NACK 비트맵의 크기를 나타낸다. SN의 개수가 0인 경우, SN의 개수 뒤에 ACK/NACK 비트맵이 따라오지 않는다.

다음, 선택적(selective) NACK을 전송하는 ARQ 피드백 확장 헤더에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 선택적 NACK에 대한 ARQ 피드백 확장 헤더는 NACK 대신 ACK으로 하여 선택적 ACK을 전송하는 ARQ 피드백 확장 헤더가 될 수 있다.

도 20 및 21은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다. 도 20은 FPI를 포함하고, 도 21은 FPI를 포함하지 않는다.

도 20 및 21을 참조하면, 본체 내용 필드는 누적(cumulative) SN, NACK의 개수, 선택적 NACK을 포함한다.

누적 SN은 수신기가 연속적으로 수신에 성공한 마지막 MAC PDU의 SN 값을 의미한다. 만일, 수신기가 ARQ 피드백 확장 헤더를 생성할 때 모든 MAC PDU를 성공적으로 수신한 경우에는 NACK이 없다. NACK의 개수의 값은 0이 되고, ARQ 피드백 확장 헤더는 3 바이트의 길이를 가질 수 있다.

NACK의 개수는 선택적 NACK의 개수를 나타낸다. NACK의 개수가 0인 경우, NACK의 개수 뒤에 선택적 NACK이 없음을 의미한다.

도 22는 선택적 NACK의 제 1 예를 나타낸다. 도 23은 선택적 NACK의 제 2 예를 나타낸다. 도 24는 선택적 NACK의 제 3 예를 나타낸다.

도 22를 참조하면, 선택적 NACK은 수신기가 수신 실패로 판단한 MAC PDU의 SN이 NACK의 개수만큼 순서대로 피드백된다. 여기서, n은 NACK의 개수 값이다.

도 23을 참조하면, 재배열된 MAC PDU를 제대로 수신하지 못한 경우, NACK SN의 부분 피드백을 위해 E1을 사용한다. E1의 값이 1이면, 부분 피드백을 위해 RSN 집합이 추가되어 전송된다. RSN 집합은 RSN 집합은 RSN_start 및 RSN_end를 포함한다. E1의 값이 0이면, E1 뒤에 다음 NACK SN이 올 수 있다.

그런데, NACK SN에 해당하는 MAC PDU가 복수의 MAC PDU로 재배열되어 전송되는 경우, MAC PDU 중 복수의 불연속적인 부분에 대한 피드백이 필요할 수 있다. 도 24를 참조하면, E1 및 RSN 집합 뒤에 E2가 추가적으로 전송된다.

이와 같이, NACK SN의 개수를 이용하여 누적적이고 선택적인 NACK을 전송하는 ARQ 피드백 확장 헤더를 생성할 수 있다.

다음, 확장 비트를 이용하는 ARQ 피드백 확장 헤더에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 선택적 NACK에 대한 ARQ 피드백 확장 헤더는 NACK 대신 ACK으로 하여 선택적 ACK을 전송하는 ARQ 피드백 확장 헤더가 될 수 있다.

도 25 및 26은 ARQ 피드백 확장 헤더 포맷의 또 다른 예를 나타낸다. 도 25는 FPI를 포함하고, 도 26은 FPI를 포함하지 않는다.

도 25 및 26을 참조하면, 본체 내용 필드는 누적 SN, END, 선택적 NACK을 포함한다. 만일, 수신기가 누적 SN까지 모든 MAC PDU를 성공적으로 수신한 경우에는 NACK이 없다. END의 값은 1이 된다. END 값이 1인 경우, END 뒤에 선택적 NACK이 따라오지 않는다. END 값이 0인 경우, END 뒤에 첫 번째 NACK SN이 따라온다.

도 27은 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 1 예를 나타낸다. 도 28은 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 2 예를 나타낸다. 도 29는 확장 비트를 이용한 선택적 NACK의 제 3 예를 나타낸다.

도 27을 참조하면, 선택적 NACK은 수신기가 수신 실패로 판단한 MAC PDU의 시퀀스 번호(NACK SN) 및 E1 비트가 순서대로 피드백된다. E1 비트는 다음 NACK SN의 전송 여부를 알린다.

도 28을 참조하면, 재배열된 MAC PDU를 제대로 수신하지 못한 경우, NACK SN의 부분 피드백을 위해 E2 비트를 사용한다. E2 비트의 값이 1이면, 부분 피드백을 위해 RSN 집합이 추가되어 전송된다. RSN 집합은 RSN 집합은 RSN_start 및 RSN_end를 포함한다. E2 비트의 값이 0이면, RSN 집합이 추가되지 않는다. E1 비트의 값이 0이 될 때까지 NACK SN이 계속된다.

그런데, NACK SN에 해당하는 MAC PDU가 복수의 MAC PDU로 재배열되어 전송되는 경우, MAC PDU 중 복수의 불연속적인 부분에 대한 피드백이 필요할 수 있다. 도 29를 참조하면, E1 비트, E2 비트 및 RSN 집합 뒤에 E3 비트가 추가적으로 전송된다.

도 30은 무선 통신을 위한 장치를 나타낸 블록도이다. 무선 통신을 위한 장치(50)는 단말의 일부일 수 있다. 무선 통신을 위한 장치(50)는 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(Radio Frequency unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)를 포함한다. RF부(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호(radio signal)를 송신 및/또 는 수신한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. 프로세서(51)는 지금까지 상술한 HARQ 개체, ARQ 개체가 구현되고, 데이터 블록 전송, HARQ 수행, ARQ 수행, HARQ와 ARQ의 상호작용 등에 관한 모든 방법들을 수행한다.

물리 계층에서 HARQ를 지원하는 경우, HARQ 및 ARQ의 상호작용을 통하여 불필요한 ARQ 피드백 메시지 전송 횟수나 ARQ 블록 재전송 횟수를 줄일 수 있다. 또한, HARQ 피드백의 신뢰도를 보완할 수 있다. 예를 들어, NACK-ACK 오류와 같이 HARQ 개체가 해결하지 못하는 문제를 ARQ 개체로 하여금 빠르게 복구시킬 수 있다. 이를 통해, QoS(quality of service)를 보다 잘 만족시킬 수 있고, 무선 통신의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 전체 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법에 있어서,

데이터 블록을 수신기의 HARQ(hybrid automatic repeat request) 개체로 전송하는 단계;

상기 데이터 블록의 수신 실패를 지시하는 HARQ NACK(not-acknowledgement)을 상기 수신기의 HARQ 개체로부터 수신하는 단계;

상기 데이터 블록의 수신 성공을 지시하는 ARQ(automatic repeat request) 피드백 메시지를 상기 수신기의 ARQ 개체로부터 수신하는 단계; 및

상기 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 상기 데이터 블록의 수신 성공을 최종 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 데이터 블록을 수신기의 HARQ 개체로 전송하는 단계는

전송기의 ARQ 개체에서 상기 데이터 블록을 생성하는 단계;

상기 생성된 데이터 블록을 상기 전송기의 HARQ 개체로 전달하는 단계;

상기 전송기의 HARQ 개체에서 상기 데이터 블록에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가하는 단계; 및

상기 전송기의 HARQ 개체에서 상기 CRC가 부가된 상기 데이터 블록을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전송기의 ARQ 개체는 상기 전송기의 HARQ 개체의 상위 계층인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전송기의 ARQ 개체는 MAC(medium access control) 계층이고, 상기 전송기의 HARQ 개체는 물리 계층인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 HARQ NACK은 상기 전송기의 HARQ 개체에서 수신되고, 상기 ARQ 피드백 메시지는 상기 전송기의 ARQ 개체에서 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 HARQ NACK은 상기 전송기의 HARQ 개체에서 상기 전송기의 ARQ 개체로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 ARQ 피드백 메시지의 전송을 유발하는 폴링 지시자를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 ARQ 피드백 메시지는 주기적으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 ARQ 피드백 메시지는 MAC PDU(protocol data unit)의 헤더를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
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무선 신호를 생성 및 전송하는 RF(radio frequency)부; 및

상기 RF부와 연결되어,

데이터 블록을 수신기의 HARQ(hybrid automatic repeat request) 개체로 전송하고, 상기 데이터 블록의 수신 실패를 지시하는 HARQ NACK을 상기 수신기의 HARQ 개체로부터 수신하고, 상기 데이터 블록의 수신 성공을 지시하는 ARQ 피드백 메시지를 상기 수신기의 ARQ 개체로부터 수신하고, 상기 ARQ 피드백 메시지를 이용하여 상기 데이터 블록의 수신 성공을 최종 확인하도록 구성되는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신을 위한 장치.