KR20090038751A

KR20090038751A - 고속데이터 전송을 위한 ａｒｑ 과정의 수행방법

Info

Publication number: KR20090038751A
Application number: KR1020070104210A
Authority: KR
Inventors: 김진주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-04-21
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: KR101394784B1; WO2009051386A2; US20100257423A1; WO2009051386A3; US8413002B2

Abstract

복수의 계층으로 이루어진 무선 인터페이스 프로토콜 시스템에서 ARQ를 이용한 데이터 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 블록을 상위계층에서 하위계층으로 보내는 단계, 및 상기 데이터 블록의 전송 성공 여부에 관한 ACK/NACK 신호를 상기 하위계층에서 상기 상위계층으로 보내는 단계를 포함한다. ARQ 과정을 수행함에 있어서 폴링절차 및 상태 PDU의 수신절차가 필요없으므로 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있고 고속 데이터의 전송에 적합하다.

Description

고속데이터 전송을 위한 ＡＲＱ 과정의 수행방법{Method of Performing ARQ Procedure for Transmitting High Rate Data}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속데이터 전송을 위한 RLC ARQ 과정의 수행방법에 관한 것이다.

차세대 이동 통신 시스템은 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하여 표준화되고 있다. 이렇게, 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 처리하고 전송할 수 있는 고속 대용량 통신 시스템이 요구됨에 따라, 무선 통신 네트워크에 유선 통신 네트워크의 용량(capacity)에 근접하는 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.

따라서, 정보 손실의 감소를 최소화하고, 시스템 전송 효율을 높임으로써 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 적절한 오류검출 방식이 필수적인 요소가 되었다. 자동 반복 요청(Automatic Repeat reQuest:이하 ARQ) 과정은 수신기가 데이터를 제대로 수신하였을 경우 송신기로 수신성공신호(acknowledgement: 이하 ACK)를 피드 백(feedback)하고, 반대로 수신기가 데이터를 제대로 수신하지 못하였을 경우 송신기로 재전송요구신호(Not Acknowledgement:이하 NACK)를 피드백하는 방식이다.

일반적으로 단말과 기지국 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다.

각 계층은 서로 독립적으로 동작하고, 오류가 발생하더라도 스스로 복구할 수 있는 기본적인 동작을 수행한다. 그런데, 기지국과 단말이 통신을 함에 있어서, 하나의 동일한 계층내에서 세분화된 하위계층간에 각각 별도의 ACK/NACK신호를 주고받는 것은 동일한 데이터에 대해 불필요하게 중복된 동작이며, 이로 인해 고속 데이터의 전송에 필요한 데이터 수율(Data Throughput)의 저하가 초래된다.

예를 들어, MAC(Medium Access Control)계층과 RLC(Radio Link Control)계층은 무선 인터페이스 프로토콜의 계층구조(Layer Structure)에서 모두 동일한 제2 계층에 속한 하위계층이다. 그런데, 동일한 데이터에 대하여 기지국과 단말의 MAC계층이 서로 ACK/NACK신호를 주고받음(HARQ 과정)과 동시에, 이와 별도로 기지국과 단말의 RLC계층이 서로 ACK/NACK신호를 주고받는 것(ARQ 과정)은 중복적인 자원 할당으로 인해 자원의 낭비를 초래하고, RLC계층의 데이터 전송에 있어서도 지연(delay)를 야기한다.

계층간의 향상된 ARQ(또는 HARQ) 과정을 이용하여 불필요한 자원할당을 줄이고, 데이터의 전송률을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 기술적 과제는 고속데이터 전송을 위한 RLC ARQ 과정의 수행방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 복수의 계층으로 이루어진 무선 인터페이스 프로토콜 시스템에서 ARQ를 이용한 데이터 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 데이터 블록을 상위계층에서 하위계층으로 보내는 단계, 및 상기 데이터 블록의 전송 성공 여부에 관한 ACK/NACK 신호를 상기 하위계층에서 상기 상위계층으로 보내는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, RLC 계층과 MAC 계층을 포함하는 무선 인터페이스 프로토콜 시스템에서 ARQ를 이용하여 데이터를 전송하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 RLC PDU를 상기 RLC 계층에서 상기 MAC 계층으로 보내는 단계, 상기 MAC 계층에서 상기 RLC PDU에 대한 HARQ 과정을 수행하는 단계, 및 상기 RLC PDU에 대한 전송 성공 여부에 관한 ACK/NACK 신호를 상기 MAC 계층에서 상기 RLC 계층으로 보내는 단계를 포함한다.

본 발명은 ARQ 과정을 수행함에 있어서 폴링절차 및 상태 PDU의 수신절차가 필요없으므로 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있고 고속 데이터의 전송에 적합하다. 또한, HARQ 피드백 상황을 RLC PDU의 전송에 즉시 반영하여, 송신 윈도우를 더 욱 빠르게 이동시킬 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정할 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 네트워크 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, NB(NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.

한편, 단말과 기지국 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층에는 물리 계층(physical layer), MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층, BMC(Broadcast/Multicast Control) 계층, RRC(Radio Resource Control) 계층이 있다.

상기 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; 이하 OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. OSI 모델과 비교할 때, 물리 계층은 L1에 해당하고, 그 상위의 MAC 계층, RLC 계층, 및 PDCP 계층들은 L2에 해당하며, RRC 계층은 L3에 해당한다.

상위계층이 하위계층으로 보내는 데이터 블록과 하위계층이 상위계층으로 보내는 데이터 블록이 별도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상위계층인 RLC 계층에서 생성되어 하위계층인 MAC 계층으로 보내어지는 데이터 블록을 RLC PDU(Protocol Data Unit)라 하고, 하위계층인 MAC 계층에서 생성되고 더 낮은 하위계층인 물리계 층으로 보내어지는 데이터 블록을 MAC PDU라 한다. 즉, 데이터 블록은 상기 RLC PDU와 MAC PDU등을 모두 포함하는 더 넓은 개념이다.

상기 무선 인터페이스 프로토콜의 계층구조는 단말과 E-UTRAN에서 동일하게 적용될 수 있는데, 단말에서는 이 모든 프로토콜들이 하나의 개체 안에 들어가지만, E-UTRAN에서는 각 망 구성 요소별로 분산될 수 있다.

이러한 전체의 프로토콜 구조에 의해 전송되는 데이터는 종류에 따라 사용자 평면(User Plane)과 제어평면(Control Plane)의 두 가지 영역으로 구분될 수 있다. 사용자평면은 음성이나 IP 패킷 등 사용자의 트래픽 정보가 전송되는 영역이고, 제어평면은 망의 인터페이스 또는 호의 유지 및 관리 등 제어 정보가 전달되는 영역이다. RLC 계층은 연결된 상위 계층의 종류에 따라 사용자평면에 속할 수도 있고, 제어평면에 속할 수도 있다. 즉, RLC 계층이 RRC 계층으로 연결된 경우에는 제어평면에 속하고, 나머지 경우에는 사용자평면에 속할 수 있다.

도 2는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어평면을 나타낸 블록도이다. 도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자평면을 나타낸 블록도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 제1 계층인 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

물리 계층에는 데이터 다중화, 채널 코딩, 확산, 변조 등의 기술들이 적용된다. 이와 더불어, 무선 환경에서는 단말의 이동이나 주위 환경에 따라 무선신호가 수시로 변하므로, 이를 보정할 수 있는 다양한 방법들이 요구된다.

제2 계층에 해당하는 무선 데이터링크 계층은 MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층으로 구성된다. 제2 계층의 MAC 계층은 논리채널과 전송채널 사이의 매핑을 담당하는 계층으로, RLC 계층에서 전달된 데이터를 전송하기 위하여 적절한 전송채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC PDU(Protocol Data Unit)의 헤더(header)에 추가한다. MAC 계층의 특별한 기능으로 무선자원관리(Radio Resource Management) 기능과 측정(Measurement)기능을 들 수 있다.

먼저 무선자원관리기능은 상위 RRC 계층에서 전송된 다양한 MAC 파라미터들을 기반으로 MAC 계층의 동작을 설정하여 데이터의 전송을 제어하는 기능이다. MAC 계층은 무선자원관리기능을 이용하여 논리채널과 전송채널 사이의 매핑관계를 변경하거나, 스케쥴링 기능에 의해 데이터를 다중화할 수 있다.

다음으로 측정기능은 단말의 트래픽양(Traffic Volume)을 측정하여 E-UTRAN으로 보고하는 기능이다. E-UTRAN은 단말의 MAC 계층에서 측정한 정보를 바탕으로 MAC 계층의 설정을 변경할 수 있으며, 이를 통해 무선자원을 효율적으로 관리할 수 있다.

제2 계층의 RLC 계층은 MAC계층의 상위에 위치하여 데이터의 신뢰성있는 전송을 지원한다. 또한 RLC 계층은 무선 구간에 맞는 적절한 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU(Service Data Unit)들을 분 할(Segmentation)하고 연결(Concatenation)한다. 수신측 RLC 계층에서는 수신한 RLC PDU들로부터 원래의 RLC SDU를 복구하기 위해 데이터의 재결합(Reassembly)기능을 지원한다.

각 RLC 개체(entity)는 RLC SDU의 처리 및 전송 방식에 따라 투명모드(Transparent Mode ; 이하 TM), 비확인모드(Unacknowledged Mode ; 이하 UM), 확인모드(Acknowledged Mode ; 이하 AM)로 동작할 수 있다. 모든 RLC 모드들에 대하여 물리 계층에서의 CRC 오류 검출이 수행된다. 그리고 CRC 검사의 결과가 실제 데이터와 함께 RLC 계층에 전달된다.

TM에서는 RLC 계층이 RLC PDU에 프로토콜 헤더를 첨가하지 않은 채로 전송채널(Transport Channel)을 통해 MAC 계층으로 전송한다. 전송오류가 있는 RLC PDU는 제거되거나 오류가 있다고 표시된다. 상위 계층 데이터가 스트리밍 유형일 때 TM이 사용될 수 있다. 이때 상위 계층 데이터는 분할되지 않고, 특별한 경우에는 제한적으로 분할/재조합 기능이 사용될 수 있다.

UM에서는 재전송 프로토콜이 사용되지 않으므로, 데이터 전달이 보장되지 않는다. 송신기는 명확한 시그널링이 없이, 타이머 기반에 의해 데이터를 삭제하기 때문에 특정 시간내에 전송되지 않은 RLC PDU들은 전송 버퍼에서 그냥 제거된다. PDU는 일련 번호(Sequence Number; 이하 SN)를 포함하고 있어서 상위 계층 PDU의 무결성(integrity)을 관찰할 수 있다. UM으로 동작하는 RLC 개체는 상향링크와 하향링크간의 관련성이 필요없기 때문에 단방향으로 정의된다. 일 예로, UM RLC 개체가 적용될 수 있는 사용자 서비스는 셀방송 서비스와 VoIP(Voice over Internet Protocol)가 있다.

AM은 오류 정정을 위하여 ARQ 과정을 이용한다. RLC PDU가 제대로 전달될 수 없는 경우(예를 들어, 최대 재전송 횟수를 초과하거나, 전송 시간이 초과된 경우)에는 RLC 계층은 이를 상위 계층에 보고하고, RLC PDU를 버퍼에서 제거한다. AM RLC 개체는 재전송 기능을 가지므로 양방향 서비스를 제공한다.

AM의 재전송 기능을 위하여 송신 윈도우(Transmission Window; Tx Window), 수신 윈도우(Reception Window; Rx Window), 타이머(timer), 카운터(counter) 등과 같은 다양한 파라미터들과 변수들이 사용된다. 송신 윈도우는 수신기로부터의 상태PDU를 받지 않은 상태에서 최대로 보낼 수 있는 RLC PDU의 갯수이다.

제2 계층의 PDCP 계층은 패킷교환 영역에서만 사용되며, 무선채널에서 패킷 데이터의 전송효율을 높일 수 있도록 IP패킷의 헤더를 압축하여 전송할 수 있다.

제3 계층의 RRC 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; 이하 RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. E-UTRAN에서 제공하는 베어러 서비스(Bearer Service)의 개념에서 볼 때, 단말과 UTRAN 사이에는 RB를 통한 데이터의 전송 서비스가 제공된다. 보다 정확한 의미에 있어서, 제2계층에 의해 상위계층으로 제공되는 데이터의 전송 서비스가 RB로 정의될 수 있다. 따라서, RB의 특성은 하위의 프로토콜 계층, 전송채널, 물리채널 등의 특성에 의해 결정된다.

사용자 데이터를 전송하는 일반적인 RB와의 구분을 위해, 제어평면 데이터의 전송을 위한 RB를 시그널링 RB(Signaling Radio Bearer; SRB)라 부르기도 한다. RB는 상위 계층으로 양방향 또는 단방향 서비스를 제공할 수 있다. 제공되는 서비스의 방향성은 사용하는 RLC 개체에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, AM RLC 개체는 양방향 데이터 전송 서비스를 제공하고, UM이나 TM으로 동작하는 RLC 개체는 단방향 서비스만을 제공한다. 단말과 E-UTRAN 사이에는 최대 32개의 RB들이 정의될 수 있고, 이중 일부(4개 또는 5개)는 시그널링 RB에 할당된다.

단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에는 상호간의 제어 정보 교환을 위해 다양한 RRC 절차들이 정의된다. 대부분의 RRC 절차들은 단말의 기능을 설정하고 제어하기 위한 목적으로 사용된다. 그리고, RRC 메시지는 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로부터 내려오는 제어메시지들을 포함할 수 있는데, 이들은 E-UTRAN 내에서 판독되지 않고 단말 또는 핵심망으로 투명하게(Transparently) 전달된다.

이하에서 무선 인터페이스 프로토콜 계층을 RLC 계층과 MAC 계층으로 구분하여 본 발명을 설명하도록 한다. RLC 계층은 일반적인 상위계층에 해당하고, MAC 계층은 일반적인 하위계층에 해당할 수 있다. RLC PDU 또는 MAC PDU는 모두 데이터 블록에 해당되므로 데이터 블록과 혼용되어 사용될 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 RLC 계층에서의 ARQ 과정의 수행방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 송신기는 RLC PDU(SN=0)를 MAC 계층으로 보낸다(S10). 송신기는 MAC PDU를 전송한다(S20). RLC 계층으로부터 전달된 RLC PDU는 수송채널의 MAC PDU에 맵핑되며, MAC PDU는 물리채널을 통해 수신기로 전송된다. 수신기의 MAC 계층이 MAC PDU를 수신한다. 수신기는 RLC 계층으로 RLC PDU(SN=0)을 보낸다(S30). 수신기의 MAC 계층은 수신된 MAC PDU를 RLC 계층으로 보낸다. 이때 수신기의 RLC 계층은 RLC PDU(SN=0)을 제대로 수신하더라도 별도의 상태 PDU(Status PDU)를 송신기로 전송하지 않는다.

수신기는 HARQ ACK신호를 전송한다(S40). 편의상 물리계층(Physical Layer)은 도면에 표시되지 않았다. 물리계층은 HARQ 과정을 수행하며, 수신기의 물리계층에 의해 수행된 HARQ 과정에 의해 HARQ ACK신호가 송신기의 MAC 계층으로 전달된다. 송신기의 MAC 계층은 로컬 ACK(local ACK)을 RLC 계층으로 보낸다(S50).

송신기의 RLC 계층은 수신기의 RLC 계층으로부터 상태 PDU(수신기가 송신기로 전송하는 RLC PDU 단위의 ACK/NACK 정보)를 받는 것이 아닌, 송신기의 MAC 계층으로부터 로컬 ACK/NACK을 받는다. 이하에서 송신기의 MAC 계층으로부터 RLC 계층으로 전달되는 계층간 ACK/NACK 신호를 로컬 ACK/NACK(Local ACK/NACK)라 한다. 즉, 로컬 ACK/NACK신호는 송신기의 RLC 계층으로부터 MAC 계층으로 전달된 데이터 블록(여기서는 RLC PDU)이 송신기에서 수신기로의 전송 성공여부를 알려주는 신호이다.

MAC 계층이 HARQ 과정을 통해 수신기로부터 ACK신호를 수신할 경우, RLC 계층으로 해당 RLC PDU의 전송이 성공적임을 알려주는 신호를 로컬 ACK이라 한다. 또한, MAC 계층이 HARQ 과정을 통해 수신기로부터 NACK 신호를 수신하고, HARQ 과정에 따른 최대 재전송 횟수만큼 재전송을 한 후에도 NACK 신호를 수신하는 경우, RLC 계층으로 이를 보고하는 신호를 로컬 NACK이라 한다.

송신기는 송신 윈도우의 시작점(starting point 또는 lower edge)을 1로 이동시킨다(S60). 송신 윈도우의 시작점은 송신기의 RLC 계층이 MAC 계층으로부터 RLC PDU에 대한 로컬 ACK을 수신한 경우 다음 SN의 RLC PDU로 이동된다.

종래 기술은 송신기가 RLC PDU를 전송하면, 수신기가 RLC PDU의 수신 성공여부를 알려주는 상태 PDU를 RLC 계층수준에서 별도로 송신기로 전송하는 것이다. 즉, 종래기술은 송신기와 수신기의 하위계층(MAC 계층)간의 HARQ 과정이외에 상위계층(RLC 계층)간의 ARQ 과정을 더 포함한다. 또한 종래 기술에 의하면 송신기는 상태 PDU를 수신하기 위해 RLC 폴링(polling)을 수행한다. MAC 계층을 포함한 하위계층에서 재전송여부를 결정하는 유사한 HARQ 과정이 수행되는 것을 감안하면, 종래 기술은 유사한 2개의 과정이 중복적으로 수행되므로 고속 데이터의 전송에 적합하지 않다.

특히, HARQ 과정에 의해 MAC PDU가 ACK인 때에도 상기 MAC PDU에 대응한 RLC PDU에 대한 상태 PDU를 수신하지 못하면, 송신기는 RLC PDU를 더이상 전송할 수 없으므로, 폴링을 위해 불필요한 재전송을 수행한다. 이는 MAC 계층이 HARQ ACK을 수신하더라도 이를 RLC 계층으로 알려주지 않는 시스템이기 때문에 발생한다.

반면, 본 발명은 RLC 폴링을 위해 사용되는 파라미터들(Last PDU in buffer, Last PDU in Retransmission buffer, Poll timer, Every Poll_PDU PDU, Every Poll_SDU SDU, Window based, Timer based)과 RLC PDU의 수신상태를 알려주기 위해 사용되는 파라미터들(Timer status periodic, Timer status prohibit, missing PDU detected)이 없이도 ARQ 과정이 수행될 수 있으므로 오버헤드가 줄어들고, RLC 데이터 PDU에 보다 많은 자원을 할당할 수 있다.

또한, 본 발명은 폴링과 상태 PDU의 송수신에 의해 발생되는 지연시간을 없앨 수 있어 RLC PDU 전송 오류에 신속한 대처가 가능하고, 고속 데이터 전송에 적합하다. 이는 MAC 계층이 RLC 계층으로 로컬 ACK/NACK을 전달할 수 있음으로써 가능해진다. RLC 계층의 ARQ와 MAC이하 계층의 HARQ 간의 상호작용(interaction)은 3GPP 표준의 TS36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Overall description Stage 2(Release 8, version 8.1.0)" 의 9.3 절을 참조할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 예에 따른 RLC 계층에서의 송신 윈도우(Tx Window)가 이동하는 방법의 흐름도이다. 여기서 송신 윈도우의 크기는 8이라고 가정한다.

도 5를 참조하면, RLC 계층이 RLC PDU(SN=0)을 MAC 계층으로 보낸다(S100). 송신기는 전송할 RLC PDU를 송신 버퍼(Buffer)에 저장하고, RLC PDU를 일련 번호(SN)에 따라 순차적으로 MAC 계층으로 보낸다. 이때 송신 윈도우의 시작위치를 나타내는 시작점은 0이다. 송신 윈도우의 크기가 8이므로, 송신 윈도우는 버퍼에서 0부터 7까지의 RLC PDU를 포함한다. 송신기는 항상 송신 윈도우에 포함되는 RLC PDU만 전송할 수 있으며, 송신 윈도우에 포함되지 않은 RLC PDU들은 송신 윈도우가 갱신된 후에 전송한다.

MAC계층은 로컬 ACK을 RLC 계층으로 보낸다(S110). MAC 계층이 수신기로부터 HARQ ACK을 수신하는 경우에 송신 윈도우의 이동을 위해 RLC 계층으로 로컬 ACK을 보낸다. 이때 MAC 계층은 RLC 계층이 이전에 전송한 RLC PDU가 무엇인지를 알려주기 위해 SN=0을 함께 보낸다. RLC 계층은 송신 윈도우를 이동시킨다(S120). 송신 윈도우는 MAC 계층으로부터 로컬 ACK을 받은 경우에만 그 시작점이 하나씩 증가된다. 이 때 송신 윈도우에 포함되는 RLC PDU의 SN은 1 내지 8까지가 된다.

종래 기술에 의하면, 송신 윈도우의 갱신은 수신측으로부터 상태 PDU(수신기가 송신기로 전송하는 RLC PDU 단위의 ACK/NACK 정보)를 받으면 이루어진다. 즉, RLC의 송신 윈도우는 RLC의 상태 PDU를 수신한 후에라야 비로소 이동이 가능하다. 따라서, 수신기로부터 상태 PDU를 수신하기 전까지는 송신 윈도우가 가리키는 송신 버퍼의 위치가 고정된다. 반면 본 발명에 따르면, HARQ 과정만으로도 송신 윈도우가 매 RLC PDU가 전송될 때마다 이동될 수 있으므로, 버퍼를 융통성있게 운용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 예에 따른 로컬 ACK을 수신한 경우 송신 윈도우를 이동하는 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서 VT(A)는 확인 상태변수(Acknowledge state variable)이고, VT(MS)는 최대전송 상태변수(Maximum Send state variable)이며, VT(WS)는 전송 윈도우 크기 상태변수(transmission Window Size state variable)이다. 이는 3GPP 표준의 TS25.322 "Radio Link Control (RLC) protocol specification (Release 7, version 7.3.0, 2007년 6월)" 의 9.4 절을 참조할 수 있다.

도 6을 참조하면, MAC 계층으로부터 로컬 ACK을 수신한다(S200). 이전에 전송한 RLC PDU의 SN이 현재 송신 윈도우에 포함되는지를 판단한다(S210). 만약 상기 RLC PDU의 SN이 현재 송신 윈도우에 포함되어 있지 않으면 이는 오류가 발생한 것이므로 무시하고(S260), 절차를 종료한다.

만약 RLC PDU의 SN이 현재 송신 윈도우에 포함되어 있다면, VT(A)를 SN+1로 갱신하고(S220), VT(MS)를 VT(A)+VT(WS)로 갱신한다(S230). 로컬 ACK을 수신하였으므로, 송신 윈도우의 위치를 버퍼에서 1만큼 전진시킨다.

하나의 SDU에 관련된 모든 PDU에 대해 HARQ ACK인지를 판단한다(S240). 만약 하나의 SDU에 관련된 모든 PDU에 대해 HARQ ACK이라면 상위계층으로 확인(confirmation)하고(S250), 절차를 종료한다. 만약 하나의 SDU에 관련된 모든 PDU에 대해 HARQ ACK이 아니라면 나머지 RLC PDU를 전송한다(S270).

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 RLC 계층에서의 ARQ 과정의 수행방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7은 RLC 계층이 로컬 NACK을 수신한 경우를 재전송하는 방법을 나타낸다. 여기서 송신 윈도우의 크기는 8이고 HARQ의 최대 재전송 횟수는 N이라고 가정한다.

도 7을 참조하면, 송신기의 RLC 계층이 RLC PDU(SN=0)을 MAC 계층으로 보낸다(S300). 이때 송신 윈도우의 시작점은 0이다. 송신기의 MAC 계층이 상기 RLC PDU(SN=0)에 대응하는 MAC PDU를 전송한다(S310). RLC PDU는 논리채널상에서 MAC PDU로 맵핑되고, MAC PDU는 다시 수송채널상의 수송블록(Transport Block; 이하 TB)에 맵핑되며, 물리채널을 통해 수신기로 전송된다.

수신기는 MAC PDU의 수신에 실패하여 HARQ NACK을 전송한다(S320). 송신기의 MAC 계층은 HARQ NACK에 응하여 MAC PDU를 재전송하고(S330), 수신기는 다시 HARQ NACK을 전송하며(S340), 이러한 과정이 N회 반복되어, 송신기의 MAC 계층은 MAC PDU를 N번째 재전송하고(S350), 수신기는 이에 HARQ NACK을 전송한다(S360).

송신기의 MAC 계층은 RLC 계층으로 로컬 NACK을 보낸다(S370). 송신기의 MAC 계층은 최대 재전송 횟수까지 재전송을 하였으나 실패하였으므로 이에 대해 자체적으로 상위 계층인 RLC 계층으로 이를 보고한다. 이때 MAC 계층은 RLC 계층이 재전송할 RLC PDU가 무엇인지를 알려주기 위해 SN=0을 함께 보낸다. RLC 계층은 RLC PDU(SN=0)을 MAC 계층으로 다시 보낸다(S380). 로컬 NACK을 수신하였으므로, 송신 윈도우는 다음 시작점 위치로 전진하지 않고 원래 위치를 유지한다.

송신기의 MAC 계층은 상기 RLC PDU(SN=0)에 대응하는 MAC PDU에 대해 HARQ 과정을 반복한다(S390).

도 8은 본 발명의 일 예에 따른 로컬 NACK을 수신한 경우 송신 윈도우를 이동하는 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서 VT(DAT)은 RLC PDU가 재전송되는 횟수를 의미하고, MaxDAT은 RLC PDU가 재전송될 수 있는 최대 재전송 횟수를 의미한다. VT(DAT)과 MaxDAT는 TS25.322 "Radio Link Control (RLC) protocol specification (Release 7, version 7.3.0, 2007년 6월)" 의 9.4 절을 참조할 수 있다.

도 8을 참조하면, RLC 계층이 로컬 NACK을 수신한다(S400). 상기 RLC PDU의 SN이 송신 윈도우에 포함되는지를 판단한다(S410). 만약 RLC PDU의 SN이 송신 윈도우에 포함되지 않은 경우 이는 송신 오류가 존재하는 것이므로 로컬 NACK을 무시하고(S450) 절차를 종료한다.

만약 RLC PDU의 SN이 송신 윈도우에 포함되는 경우 VT(DAT)을 VT(DAT)+1로 갱신한다(S420). 이는 로컬 NACK에 의해 RLC PDU를 재전송하였기 때문이다. VT(DAT)이 MaxDAT보다 작은지를 판단한다(S430). 만약 VT(DAT)가 MaxDAT보다 작으면 현재 재전송이 허용되므로 RLC PDU를 MAC 계층으로 보낸다(S440). 만약 VT(DAT)이 MaxDAT보다 크거나 같을 경우 상위 계층으로 회복불가능한 오류임을 알리고(S460), 절차를 종료한다.

종래 기술에 의하면 RLC PDU의 전송의 성공여부를 확인하기 위해 송신기는 수신기로 폴링을 수행한다. 송신기는 수신기로부터 상태 PDU를 수신하여, ARQ ACK일 경우 다음 RLC PDU를 전송하고, ARQ NACK일 경우 이전에 전송한 RLC PDU를 재전송한다. 폴링은 수신기의 RLC 개체로 상태 PDU의 전송을 요청하는 것으로, UMTS는 RLC PDU 헤더에 특정 필드를 설정하는 방법을 이용한다. 반면, 본 발명은 폴링없이도 MAC 계층의 HARQ ACK/NACK 정보를 이용해 송신 윈도우를 이동시키는 것이 가능하다. 즉, RLC 폴링을 위한 자원이 필요없게 되므로, RLC PDU의 헤더필드를 줄일 수 있다.

본 발명의 다른 예에 따르면, RLC 폴링을 그대로 사용하되, MAC이 RLC 폴링을 수행하는 경우에 한하여 로컬 ACK/NACK을 주는 방법을 포함할 수도 있다. 다만, 폴링은 RLC 개체의 RLC PDU단위로 수행되므로, 송신기가 여러 개의 RB로 다수의 수신기를 동시에 서비스하는 경우 MAC의 TB상에 폴링이 필요한 PDU와 폴링이 필요하지 않는 PDU가 함께 전송될 수 있다. MAC이 RLC 폴링을 수행하는 경우에 한하여 로컬 ACK/NACK을 주는 방법은 그 구현에 어려움이 따를 수도 있을 것이다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 RLC PDU의 재전송을 수행하는 방법을 나타내 는 흐름도이다. 여기서 송신 윈도우의 크기는 8이고, 송신 윈도우의 시작점은 버퍼상에서 0이라고 가정한다. 도 9는 RLC PDU의 재전송 횟수가 MaxDAT보다 작은 경우(즉, 로컬 NACK을 전송하지 않는 경우)로서 RLC PDU의 재전송은 MAC 계층의 HARQ 과정에 의해 수행된다.

도 9를 참조하면, 송신기의 RLC 계층은 MAC 계층으로 RLC PDU(SN=0)을 전달하고(S500), MAC 계층은 상기 RLC PDU(SN=0)에 대응하는 MAC PDU1을 수신기로 전송하며(S501), 수신기는 상기 RLC PDU(SN=0)을 RLC 계층으로 보낸다(S502). 이때 수신기의 버퍼에 RLC PDU(SN=0)이 저장된다.

송신기의 RLC 계층은 MAC 계층으로 RLC PDU(SN=1)을 전달하고(S503), MAC 계층은 상기 RLC PDU(SN=1)에 대응하는 MAC PDU2를 수신기로 전송한다(S504). 그런데, HARQ의 오류가 발생하여 수신기는 상기 RLC PDU(SN=1)을 RLC 계층으로 전달하지 못한다.

송신기의 RLC 계층은 MAC 계층으로 RLC PDU(SN=2)을 전달하고(S505), MAC 계층은 상기 RLC PDU(SN=2)에 대응하는 MAC PDU3을 수신기로 전송하며(S506), 수신기는 상기 RLC PDU(SN=2)을 RLC 계층으로 보낸다(S507). 이때 수신기의 버퍼에 RLC PDU(SN=0)과 RLC PDU(SN=2)가 저장된다.

수신기는 성공적으로 수신한 MAC PDU1에 대해 HARQ ACK을 전송하고(S508), 이에 대해 송신기의 MAC 계층은 RLC 계층으로 로컬 ACK(SN=0)을 보낸다(S509). 로컬 ACK이 수신되었으므로, 송신 윈도우는 시작점 1로 이동한다.

수신기는 수신에 실패한 MAC PDU2에 대해 HARQ NACK을 전송하며(S510), 송신 기는 이에 대해 HARQ 재전송을 수행할 준비를 한다. 수신기는 성공적으로 수신한 MAC PDU3에 대해 HARQ ACK을 전송하고(S511), 이에 대해 송신기의 MAC 계층은 RLC 계층으로 로컬 ACK(SN=2)을 보낸다(S512). 비록 RLC PDU(SN=2)에 대해 로컬 ACK을 수신하였더라도 송신 윈도우는 HARQ 재전송에 의해 RLC PDU(SN=1)에 대해 로컬 ACK을 수신할 때까지 송신 윈도우를 현상태로 유지한다.

송신기의 MAC 계층이 MAC PDU2의 재전송을 시도하고(S513), 수신기의 MAC 계층이 이를 성공적으로 수신하여 RLC PDU(SN=1)을 RLC 계층으로 보낸다(S514). 이때 수신기의 버퍼에는 SN=0 내지 2까지 저장된다.

수신기의 MAC 계층은 MAC PDU2에 대한 HARQ ACK을 송신기로 전송한다(S515). 송신기의 MAC 계층은 RLC PDU(SN=1)에 대한 로컬 ACK을 RLC 계층으로 보낸다(S516). RLC PDU(SN=0) 내지 RLC PDU(SN=2)에 대해 모두 로컬 ACK을 수신하였으므로, RLC 계층은 송신 윈도우의 시작점은 버퍼상에서 3으로 이동한다.

본 발명은 이와 같이 송신기의 MAC 계층과 RLC 계층간에 로컬 ACK/NACK 정보를 주고받음으로써 전송 오류에 효율적으로 대처할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 MAC PDU와 RLC PDU간의 맵핑관계를 도시한 블록도이다. 3GPP 표준의 TS36.321 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Medium Access Control (MAC) protocol specification (Release 8, version 1.0.0, 2007년 9월)" 의 6.1.2 절에 정의된 MAC PDU와 RLC PDU를 예로 설명한다.

도 10을 참조하면, MAC PDU(또는 TB)는 MAC 헤더(header)와 MAC 페이로 드(payload)로 구성된다. MAC 헤더는 LCID(Logical Channel IDentification), L 및 E를 포함한다. MAC 페이로드는 복수의 MAC SDU 및 패딩(padding)을 포함한다. 패딩은 MAC 페이로드가 일정한 크기를 갖도록 추가되는 부분으로서, MAC 페이로드에 포함될지 여부는 선택적이다.

MAC 헤더의 LCID는 MAC SDU에 상응하는 논리채널을 식별하는 필드이다. 즉, LCID는 논리채널상에서 RLC 개체에 맵핑된다. MAC PDU에 포함되는 하나의 MAC SDU당 하나의 LCID가 존재한다.

MAC 헤더의 L은 상응하는 MAC SDU의 길이를 가리키는 필드로서, MAC PDU에 포함되는 하나의 MAC SDU당 하나의 L이 존재한다. MAC 헤더의 E는 MAC 헤더에 추가적인 LCID, L의 필드가 존재하는지를 가리키는 확장필드이다. 만약 E 필드가 0으로 설정되면 E 필드의 다음에 또 다른 LCID, L 및 E 필드의 세트가 그 뒤를 잇는 것임을 의미한다. 만약 E 필드가 1로 설정되면 E 필드의 다음에 MAC 페이로드가 그 뒤를 잇는 것임을 의미한다.

MAC 계층은 LCID를 이용하여 MAC 페이로드에서 해당 MAC PDU와 관련된 RLC 개체를 찾을 수 있다. MAC 계층은 RLC PDU를 SN으로서 구분한다. MAC 계층이 상응하는 RLC PDU에 대해 로컬 ACK/NACK 정보를 RLC 계층으로 전달할 때, 상기 RLC PDU의 SN을 함께 보낸다. 왜냐하면 RLC 계층은 로컬 ACK/NACK 정보만 받아서는 어떤 RLC PDU를 재전송해야 하고, 어떤 RLC PDU를 새롭게 전송해야 할지 알 수 없는 경우가 있기 때문이다. RLC 계층은 상기 로컬 ACK/NACK 정보와 상기 RLC PDU의 SN을 이용하여 새롭게 전송할 RLC PDU 또는 재전송할 RLC PDU를 알 수 있다.

MAC 계층에서 RLC PDU의 SN을 얻는 방법의 일 예로서, MAC 계층이 직접 RLC 헤더를 디코딩하는 방법이 있을 수 있다. MAC 계층에서 RLC PDU의 SN을 얻는 방법의 다른 예로서, RLC 계층이 RLC PDU 생성시 RLC PDU와 SN을 함께 MAC 계층으로 전달하고 MAC 계층은 상기 RLC PDU 및 SN을 저장하여 사용하는 방법이 있을 수 있다.

RLC 계층이 MAC 계층으로부터 SN이 포함된 로컬 ACK을 전달받으면, 새로운 RLC PDU를 도 4와 같은 ARQ 수행방법에 따라 전송한다. RLC 계층이 MAC 계층으로부터 SN이 포함된 로컬 NACK을 전달받으면, 해당 SN의 RLC PDU를 도 7과 같은 ARQ 수행방법에 따라 재전송한다.

RLC 계층이 RLC PDU 생성시 MAC 계층으로 해당 RLC PDU와 SN을 전달하면, MAC 계층은 이를 HARQ 프로세스 ID, 논리채널 ID별로 저장해둔다. 표 1은 본 발명에 따른 MAC 계층이 HARQ 프로세스 ID별로 RLC PDU의 SN을 저장하는 TB 정보 데이블의 일 예이다.

표 1을 참조하면, HARQ 프로세스 ID #1에 해당하는 MAC PDU는 RLC PDU(SN=2), RLC PDU(SN=4), RLC PDU(SN=5), RLC PDU(SN=2), RLC PDU(SN=3)...을 포함한다. 즉, RLC PDU(SN=2), RLC PDU(SN=4), RLC PDU(SN=5), RLC PDU(SN=2), ... 의 조합이 HARQ 프로세스 #1로 전송되는 하나의 MAC PDU(TB)이다.

HARQ 프로세스 ID #2에 해당하는 MAC PDU는 RLC PDU(SN=3), RLC PDU(SN=5), RLC PDU(SN=6), RLC PDU(SN=3), RLC PDU(SN=4),...를 포함한다.

도 11은 TB 정보 데이블을 참조하여 RLC ARQ를 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 송신기의 RLC 계층은 RLC PDU 및 SN을 MAC 계층으로 보낸다(S600). 송신기의 MAC 계층은 상기 SN을 저장한다(S610). 이때 저장되는 SN은 HARQ 프로세스 ID, 논리채널 ID별로 구분되는 TB 정보 테이블에 저장된다. MAC PDU를 최대 재전송 횟수만큼 전송하나 결국 전송에 실패하면(S620), 송신기의 MAC 계층은 SN을 다시 읽는다(S630). MAC 계층은 먼저 해당 프로세스 ID로 TB 정보를 찾고, 논리채널 ID를 이용하여 각 RLC 개체로 재전송해야 할 SN을 찾는다. MAC 계층은 로컬 NACK을 상기 SN과 함께 RLC 계층으로 보낸다(S640).

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.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어평면을 나타낸 블록도이다.

도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자평면을 나타낸 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일 예에 따른 RLC 계층에서의 송신 윈도우(Tx Window)가 이동하는 방법의 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 일 예에 따른 로컬 ACK을 수신한 경우 송신 윈도우를 이동하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 RLC 계층에서의 ARQ 과정의 수행방법을 나타내는 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 일 예에 따른 로컬 NACK을 수신한 경우 송신 윈도우를 이동하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 RLC PDU의 재전송을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 MAC PDU와 RLC PDU간의 맵핑관계를 도시한 블록도이다.

Claims

복수의 계층으로 이루어진 무선 인터페이스 프로토콜 시스템에서 ARQ(Automatic Repeat reQuest)를 이용한 데이터 전송방법에 있어서,

데이터 블록을 상위계층에서 하위계층으로 보내는 단계; 및

상기 데이터 블록의 전송 성공 여부에 관한 ACK/NACK 신호를 상기 하위계층에서 상기 상위계층으로 보내는 단계를 포함하는 데이터 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 블록은 상기 데이터 블록을 가리키는 일련번호(Sequence Number)를 더 포함하는, 데이터 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 ACK/NACK 신호는 상기 데이터 블록을 가리키는 일련번호를 더 포함하는, 데이터 전송방법.
제 1 항에 있어서,

상기 상위계층은 RLC(Radio Link Control)계층이고, 상기 하위계층은 MAC(Medium Access Control)계층인, 데이터 전송방법.
제 4 항에 있어서,

상기 데이터 블록은 상기 RLC계층에서 생성되는 RLC PDU(Protocol Data Unit)인, 데이터 전송방법.
제 4 항에 있어서,

상기 ACK/NACK 신호가 ACK일 경우, 연속하여 전송가능한 RLC PDU의 최대개수인 송신 윈도우(Transmission Window)의 시작점은 상기 RLC PDU의 다음 RLC PDU를 가리키는, 데이터 전송방법.
제 4 항에 있어서,

상기 ACK/NACK 신호가 NACK일 경우, 상기 RLC PDU를 상기 RLC 계층에서 상기 MAC 계층으로 다시 보내는 단계를 더 포함하는, 데이터 전송방법.
RLC 계층과 MAC 계층을 포함하는 무선 인터페이스 프로토콜 시스템에서 ARQ를 이용하여 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

RLC PDU를 상기 RLC 계층에서 상기 MAC 계층으로 보내는 단계;

상기 MAC 계층에서 상기 RLC PDU에 대한 HARQ 과정을 수행하는 단계; 및

상기 RLC PDU에 대한 전송 성공 여부에 관한 ACK/NACK 신호를 상기 MAC 계층에서 상기 RLC 계층으로 보내는 단계를 포함하는 데이터 전송방법.
제 8 항에 있어서,

상기 RLC PDU는 상기 RLC PDU를 가리키는 일련번호를 포함하고, 상기 MAC 계층은 상기 일련번호 단위로 상기 ACK/NACK 신호를 상기 RLC 계층으로 보내는, 데이터 전송방법.