KR20090075628A

KR20090075628A - 재전송 데이터를 처리하는 ｈａｒｑ 동작 방법

Info

Publication number: KR20090075628A
Application number: KR1020080138703A
Authority: KR
Inventors: 이승준; 천성덕; 이영대; 박성준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-31
Also published as: WO2009088190A1; US20110044243A1; EP2238705A4; US8670377B2; EP2238705B1; KR101532789B1; EP2238705A1

Abstract

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 또는 LTE 시스템 (Long Term Evolution System)의 단말 MAC (Medium Access Control) 계층에서 하향 전송되는 데이터를 처리하기 위한 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작 시 데이터의 손실을 방지하도록 한 효과적인 재전송 데이터 처리 방법에 관한 것이다.

무선통신, 단말, HARQ, 3GPP

Description

재전송 데이터를 처리하는 ＨＡＲＱ 동작 방법{HARQ OPERATION METHOD FOR RETRANSMITTED DATA}

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 또는 LTE 시스템 (Long Term Evolution System)의 단말 MAC 계층에서 하향 전송되는 데이터를 처리하기 위한 HARQ 동작 시 데이터의 손실을 방지하도록 한 효과적인 재전송 데이터 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 또는 LTE 시스템 (Long Term Evolution System)의 상향링크의 시간 동기 타이머 재구성 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 망구조를 나타낸 그림이다. E- UMTS시스템은 기존 UMTS시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다.

E-UMTS망은 크게 E-UTRAN과 CN으로 구분 할 수 있다. E-UTRAN은 단말(User Equipment; 이하 UE로 약칭)과 기지국(이하 eNode B로 약칭), 망의 종단에 위치하여 외부망과 연결되는 접속게이트웨이(Access Gateway; 이하 AG로 약칭)로 구성된다. AG는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 나누어 질 수도 있다. 이 때는 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 AG와 제어용 트래픽을 처리하는 AG 사이에 새로운 인터페이스를 사용하여 서로 통신 할 수도 있다. 하나의 eNode B에는 하나이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. eNode B간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. CN은 AG와 기타 UE의 사용자 등록 등을 위한 노드 등으로 구성될 수도 있다. E-UTRAN과 CN을 구분하기 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다.

단말과 망사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이중에서 제 1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층은 단말과 망간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC계층은 단말과 망간에 RRC메시지를 서로 교환한다. RRC계층은 eNode B와 AG 등 망 노드들에 분산되어 위치할 수도 있고, eNode B 또는 AG에만 위치할 수도 있다.

도 2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸다. 도2의 무선인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다. 도 2의 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.

이하에서 상기 도 2의 무선프로토콜 제어평면과 도3의 무선프로토콜 사용자평면의 각 계층을 설명한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control)계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; 이하 MAC로 약칭)는 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control)계층에게 서비스를 제공한다. 제2계층의 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC로 약칭)계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능이 MAC내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에는 RLC계층은 존재하지 않을 수도 있다. 제2계층의 PDCP 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

도 4는 무선 패킷 통신 시스템의 하향 링크 물리 계층에 적용되는 HARQ의 구체적인 구현 방식을 나타내는 예시도 이다. 도 4에서처럼 기지국은 패킷을 수신할 단말과 상기 단말에게 전송할 패킷의 형식(부호화율, 변조방식, 데이터량 등)을 결정하여 이 정보를 먼저 하향 링크 제어 채널(PDCCH)를 통하여 상기 단말기에게 알려주고, 이와 연관된 시점에서 해당 데이터 패킷을 하향 링크 공유 채널(PDSCH)를 통하여 전송한다. 따라서, 상기 단말기는 하향 링크 제어 채널을 수신하여 자신에 게 전송될 패킷의 형식과 전송 시점을 알게 되고, 상기 해당 패킷을 상기 하향 링크 공유채널(PDSCH)을 통하여 수신할 수 있다. 상기 단말은 상기 패킷 수신 후에 그 패킷 데이터의 복호화를 거쳐서 만일 복호화에 성공했을 경우 상기 단말은 ACK 신호를 기지국에게 전송하고, 상기 ACK 신호를 수신한 기지국은 상기 단말이 성공적으로 패킷 전송을 수신했음을 감지하고 다음 패킷 전송 작업을 수행할 수 있다. 만일 상기 단말이 패킷 복호화에 실패했을 경우 상기 단말은 NACK 신호를 상기 기지국에게 전송하고, 상기 NACK 신호를 수신한 상기 기지국은 상기 단말이 패킷 전송을 실패했음을 감지하고 적절한 시점에서 동일 데이터를 동일한 패킷 형식, 또는 새로운 패킷 형식으로 재전송한다. 이 때에 상기 단말은 재전송된 패킷을 이전에 수신했지만 복호화에 실패한 패킷과 다양한 방식으로 결합하여 다시 복호화를 시도하게 된다.

일반적으로, 상기 HARQ 동작 과정에서, 송신측의 데이터 재전송은 수신측이 전송한 피드백 정보에 근거한다. 즉, 수신측으로부터 HARQ NACK을 받았을 경우 송신측은 데이터 재전송을 수행하며, 또한 수신측으로부터 HARQ ACK을 받았을 경우 송신측은 상기 데이터의 전송을 중지하고 새로운 데이터의 전송을 준비한다. 새로운 데이터의 전송은, 송신버퍼에 전송해야 할 데이터가 남아 있고, 또한 스케쥴러로부터 상기 데이터를 전송할 수 있는 무선자원을 할당 받은 경우에 수행한다.

이와 같이, HARQ 동작에서는 수신측에서 송신측으로 적절한 피드백이 필요하다. 그러나, 다른 상위 채널의 데이터 전송과 달리, HARQ ACK/NACK 신호는 내용이 간략하고, 또한 다른 추가적인 보호장치를 적용할 수 없기 때문에 에러가 많이 발생한다. 예를 들어, 한쪽 HARQ 엔티티는 ACK을 전송하였으나, 반대편 HARQ 엔티티는 NACK으로 수신하던가, 혹은 그 반대의 경우가 발생한다. 이는 송신측 HARQ 엔티티가 최적의 동작을 할 수 없게 만든다.

만약 수신측이 HARQ NACK을 전송하였으나 송신측이 이를 HARQ ACK로 수신한다면 (NACK-to-ACK error)가 발생하며, 상기 송신측은 더 이상 데이터 전송을 수행하지 않아 상기 데이터의 손실을 가져온다. 이와 같은 경우, 수신측 입장에서는 NACK을 보내고 데이터의 재전송을 기다리는데, 송신측에서 데이터의 재전송이 아닌 새로운 데이터의 전송을 하게 되면, 수신측은 송신측에서 NACK-to-ACK error가 발생했다고 판단하고, 기존 데이터는 복호화 실패로 폐기하고 새로운 데이터의 복호 화를 시도하는 것이다. HARQ 엔티티가 복호화에 실패한 데이터는 이후 상위 계층에 오류 정정 기능이 있는 계층이 있다면 재전송 등을 통해서 복구할 수 있지만, 상위 계층에 오류 정정 기능이 없다면 영원히 손실되는 것이다.

반대로 수신측이 HARQ ACK을 전송하였으나 송신측이 이를 HARQ NACK으로 수신하게 된다면 (ACK-to-NACK error), 송신측은 수신측이 상기 데이터를 성공적으로 수신하지 못했다고 판단하고 상기 데이터를 재전송한다. 이 경우 데이터 손실은 없지만, 수신측이 이미 성공적으로 수신한 데이터를 재전송하는 것이므로 불필요하게 무선 자원을 낭비하는 것이다.

특히, 종래의 HARQ 동작에 있어서 PDCCH miss detection과 DTX-to-ACK 에러의 결합으로 인해 발생하는 데이터에 대해 보다 효율적으로 대처하는 방법이 없다는 큰 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 HARQ 동작에 있어서 PDCCH miss detection과 DTX-to-ACK error의 결합으로 인해 발생하는 데이터 손실을 최소화하는 데 있으며, 이를 위해서 단말은 이전에 성공적으로 수신한 데이터의 재전송으로 의심되는 데이터를 수신하더라도 이를 폐기하지 않고 soft buffer에 저장한 후 다시 복호화를 시도하는 방법을 제안한다. 보다 구체적으로는, 단말이 성공적으로 수신한 데이터가 재전송되더라도 이를 새로운 데이터처럼 생각하고 다시 복호화하는 것이다. 여기서, 재전송 데이터의 피드백 정보는 재전송 데이터의 복호화 결과에 따라 ACK 또는 NACK 신호를 전송할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서, 네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와; 만약 상기 수신된 제 1데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와; 상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖는 경우 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 데이터 전송 지시자 또는 상기 제 2 데이터 전송 지시자는 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 채널 안에 있는 NDI (New Data Indicator) 필드에 의해서 수신되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 NDI 필드는 1 비트 필드인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 긍정적 응답 메시지는 ACK (Acknowledgement) 메시지인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적으로 복호화 되면 상위 단으로 상기 제 2 데이터를 전달하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상기 상위 단 내에 duplicated detection 기능에 의해서 상기 제 2 데이터가 중복 데이터로 판단되면 상기 성공적으로 복호화 된 제 2 데이 터는 삭제되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적이지 못하게 복호화 되면 상기 제 2 데이터를 soft buffer 안에 저장하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 부정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서, 네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와; 만약 상기 수신된 제 1 데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와; 상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고 만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 서로 다른 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계 또는 만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 같은 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 버리는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상기 상위 단 내에 duplicated detection 기능에 의해서 상기 제 2 데이터가 중복 데이터로 판단되면 상기 성공적으로 복호화 된 제 2 데이터는 삭제되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 HARQ 동작 시 성공적으로 수신된 데이터가 재전송되더라도 이를 새로운 데이터처럼 생각하여 다시 복호화 하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에 따라 PDCCH miss detection과 DTX-to-ACK error의 결합으로 인해 발생하는 데이터 손실을 최소화 할 수 있기 때문에, 데이터 전송의 에러율을 낮출 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다.

본 발명은 3GPP 통신기술, 특히 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 시스템, 통신 장치 및 통신 방법에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신에도 적용될 수도 있다.

본 발명의 기본 개념은, 본 발명은 종래 기술보다 데이터 전송의 에러율을 낮추기 위하여 무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서, 네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와; 만약 상기 수신된 제 1데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와; 상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖는 경우 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 이동통신 단말기를 제안한다.

또한, 본 발명은 종래 기술보다 데이터 전송의 에러율을 낮추기 위하여 무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서, 네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와; 상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와; 만약 상기 수신된 제 1 데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와; 상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고 만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 서로 다른 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계 또는 만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 같은 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 버리는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 또 다른 이동 통신 단말기를 제안한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, LTE 시스템에서는 효율적인 데이터 전송을 위해 MAC 계층에서 HARQ 동작을 수행하도록 하고 있으며, 그 자세한 HARQ 동작 과정은 다음과 같이 설명될 수 있다. 도 5는 효율적인 데이터 전송을 위한 HARQ 동작 방법을 나타낸 예시도 이다.

도 5에 도시되어 있듯이, 기지국은 HARQ 방식으로 데이터를 단말에게 전송하기 위해서 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 제어채널을 통해서 하향링크 스케줄링 정보 (Downlink Scheduling Information; 이하 DL 스케줄링 정보)을 전송한다. 상기 DL 스케줄링 정보에는 단말 식별자 또는 단말 그룹의 식별자(UE Id 또는 Group Id), 할당된 무선자원의 위치 (Resource assignment), 할당된 무선자원의 구간 (Duration of assignment), 전송 파라미터 (Transmission parameter, 예를 들면 모듈레이션(Modulation) 방식, 페이로드 (Payload) 크기, MIMO 관련 정보), HARQ 프로세스 정보, Redundancy Version, 그리고 New Data Indicator등이 포함된다. DL 스케줄링 정보는 재전송에 대해서도 PDCCH 제어채널을 통해서 전달되며, 해당 정보는 채널 상황에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 채널 상황이 초기 전송 때보다 좋은 상황이라면 모듈레이션 (modulation) 혹은 페이로드 (payload) 크기를 변경하여 높은 비트 레이트(Bit Rate)로 전송할 수 있고, 반대로 채널 상황이 좋지 않은 경우에는 초기 전송 때보다 낮은 비트 레이트로 전송할 수 있다. 단말은 매 TTI (Transmission Time Interval), PDCCH 제어채널을 모니터링(Monitoring) 해서 자신에게 오는 DL 스케줄링 정보를 확인한 후, 자신의 정보가 있는 경우 PDCCH와 연관된 시점에서 하향 공용 채널 (PDSCH, Physical Downlink Shared Channel)을 통해 기지국으로부터 데이터를 수신한다. 이후, 상기 단말이 상기 데이터를 수신하면 이를 soft buffer에 저장한 후 상기 데이터의 복호화를 시도한다. 만약, 상기 단말이 복호화에 성공하면 ACK 신호를, 실패하면 NACK 신호를 상기 기지국에 전송한다. 상기 기지국은 ACK 신호를 수신하면 상기 단말로의 데이터 전송이 성공했음을 감지하고 다음 데이터를 전송한다. 기지국이 NACK 신호를 수신하면 상기 단말로의 데이터 전송이 실패했음을 감지하고 적절한 시점에 동일 데이터를 동일한 형식 또는 새로운 형식으로 재전송한다. 상기 NACK 신호를 전송한 단말은 재전송되는 데이터의 수신을 시도한다. 단말이 이번에 전송되는 데이터가 초기전송(initial transmission)되는 데이터인지 아니면 이전 데이터의 재전송 (retransmission)인지는 PDCCH 안에 있는 NDI (New Data Indicator) 필드를 보고 알 수 있다. 상기 NDI 필드는 1 bit 필드로서 새로운 데이터가 전송될 때마다 0 -> 1 -> 0 -> 1 -> ... 으로 toggle되며, 재전송에 대해서는 초기전송과 같은 값을 갖는다. 즉, 단말은 NDI 필드가 이전에 전송된 값과 같은지를 비교하여 데이터의 재전송 여부를 알 수 있다. 여기서, 상기 단말이 재전송된 데이터를 수신하면, 이를 이전에 복호화에 실패한 채로 soft buffer에 저장되어 있는 데이터와 다양한 방식으로 결합하여 다시 복호화를 시도하고, 복호화에 성공했을 경우 ACK 신호를 실패했을 경우 NACK 신호를 기지국에 전송한다. 단말은 데이터의 복호화에 성공할 때까지 NACK 신호를 보내고 재전송을 받는 과정을 반복한다.

앞서 언급했듯이, 상기 HARQ 동작 과정에서 송신측의 데이터 재전송은 수신측이 전송한 피드백 정보에 근거하며, 이에 따른 에러가 발생할 수도 있다.

도 6는 ACK-to-NACK 에러를 해결하는 HARQ 동작 방법을 나타낸 예시도 이다. 즉, 수신측이 HARQ ACK을 전송하였으나 송신측이 이를 HARQ NACK으로 수신하게 된다면 (ACK-to-NACK error)이 발생하게 되고, 송신측은 수신측이 상기 데이터를 성공적으로 수신하지 못했다고 판단하고 상기 데이터를 재전송한다. 이 경우 데이터 손실은 없지만, 수신측이 이미 성공적으로 수신한 데이터를 재전송하는 것이므로 불필요하게 무선 자원을 낭비하는 것이다. 수신측 입장에서는 데이터를 성공적으로 수신하고 HARQ ACK을 전송하여 새로운 데이터를 기다리는데, 송신측이 이전 데이터를 재전송하게 되면, 수신측은 송신측에서 ACK-to-NACK error가 발생했다고 판단하고, 수신한 재전송 데이터를 폐기하며, 송신측으로 다시 HARQ ACK을 전송하여 더 이상의 불필요한 재전송을 방지한다. 일반적으로, 이와 같은 ACK-to-NACK error는 기지국에서 발생 확률이 약 10-2 정도 된다.

즉, 상기 수신측은 이미 성공적으로 수신한 데이터가 재전송되는 경우 송신측에서 ACK-to-NACK error가 발생했다고 판단하고, 재전송된 데이터를 폐기하며 송신측으로 다시 HARQ NACK을 전송한다. 그러나, 실제로는 ACK-to-NACK error가 아니더라도 이미 성공적으로 수신한 데이터가 재전송되는 경우가 있다.

도 7은 이와 같은 경우를 나타내는 Miss Detection과 DTX-to-ACK 에러로 인하여 데이터가 손실되는 HARQ 동작 방법을 나타내는 예시도 이다.

먼저, 기지국은 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=0), Data 1을 초기전송을 한다. 이후, 단말은 상기 Data 1의 초기전송을 성공적으로 수신하여 복호화 후 상위로 전달하며, 동시에 기지국에게 ACK을 전송한다. 상기 ACK을 수신한 상기 기지국은 다음 데이터인 Data 2 전송을 위해 상기 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=1), 상기 Data 2의 초기전송을 실행 한다. 그러나, 상기 단말이 Data2 전송을 위한 PDCCH의 전송을 수신하지 못하여 자신에게 전송되는 데이터가 없다고 판단하게 되는 경우가 생기며, 이와 같은 경우를 PDCCH miss detection이라고 하며 확률적으로 10-2 정도 된다. 상기 PDCCH miss detection이 발생하면 상기 단말은 어떠한 데이터도 수신하지 않으며 따라서 어떠한 피드백 정보도 전송하지 않는다. 이를 피드백 채널의 DTX (Discontinuous Transmission)라고 한다. 여기서, 상기 기지국은 자신이 전송한 Data 2에 대한 피드백 정보를 기대하며 정해진 시점에 피드백 채널을 수신한다. 그런데, 실제로 상기 단말은 아무 피드백 정보도 전송하지 않았는데 (DTX) 상기 기지국은 이를 ACK으로 잘못 판단하는 경우가 생길 수 있다. 이를 DTX-to-ACK error라고 하며 확률적으로 약 10-2 ~ 10-1 정도 된다.

상기 DTX-to-ACK error가 발생하면 상기 기지국은 Data 2가 성공적으로 전송되었다고 판단하고 다음 데이터인 Data 3의 전송을 위해 상기 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=0), 상기 Data3의 초기전송을 한다. 상기 단말은 바로 직전에 수신한 데이터 (Data1)의 NDI (=0)에 비해 이번 데이터 (Data3)의 NDI (=0)가 변화가 없으므로 Data 3를 Data 1의 재전송이라고 판단하게 된다. 즉, 상기 단말은 상기 기지국에서 ACK-to-NACK error가 발생했다고 판단하고 수신한 상기 Data 3를 폐기하며 상기 기지국에게 ACK을 전송하는 것이다. 이후, 상기 ACK을 수신한 상기 기지국은 상기 Data3가 성공적으로 전송되었다고 판단하고 다음 데이터인 Data 4의 전송을 위해 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=1), 상기 Data 4의 초기전송을 한다. 결과적으로 도 7에 도시된 경우에서는 상기 Data2와 상기 Data3가 모두 손실되는 결과를 가져온다. 이러한 문제는 확률적으로 (10^-2 ~ 10^-1) x 10^-2 = 10^-4 ~ 10^-3 정도로 자주 발생하는 문제이며 이와 같은 데이터 손실을 줄이기 위한 새로운 방법이 필요하다.

도 8은 상기 설명된 데이터 손실을 줄이기 위한 본 발명에 따른 향상된 HARQ 동작 방법을 나타내는 예시도 이다.

도 8에 도시되어 있듯이, 먼저 기지국은 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=0), Data 1의 초기전송을 한다. 이후, 단말은 Data1의 초기전송을 성공적으로 수신하여 복호화 후 상위로 전달하며, 동시에 기지국에게 ACK을 전송한다. 상 기 ACK을 수신한 기지국은 다음 데이터인 Data 2 전송을 위해 상기 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=1), 상기 Data 2의 초기전송을 실행 한다. 그러나, 상기 단말은 Data2 전송을 위한 PDCCH의 전송을 수신하지 못하여 자신에게 전송되는 데이터가 없다고 판단한다. 상기와 같은 PDCCH miss detection이 발생하면 상기 단말은 어떠한 데이터를 수신하지 않으며 따라서 어떠한 피드백 정보도 전송하지 않는다. 이를 피드백 채널의 DTX (Discontinuous Transmission)라고 한다. 여기서, 상기 기지국은 자신이 전송한 Data 2에 대한 피드백 정보를 기대하며 정해진 시점에 피드백 채널을 수신한다. 그런데, 실제로 상기 단말은 아무 피드백 정보도 전송하지 않았는데 (DTX) 상기 기지국은 이를 ACK으로 잘못 판단하는 경우가 생길 수 있다. 이와 같은, DTX-to-ACK error가 발생하면 상기 기지국은 Data 2가 성공적으로 전송되었다고 판단하고 다음 데이터인 Data 3의 전송을 위해 상기 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=0), 상기 Data3의 초기전송을 한다. 상기 단말은 바로 직전에 수신한 데이터 (Data1)의 NDI (=0)에 비해 이번 데이터 (Data3)의 NDI (=0)가 변화가 없으므로 Data 3를 Data 1의 재전송이라고 판단한다. 그러나, 본 발명에 따라 상기 단말은 상기 Data 1의 재전송 (실제로는 Data3)을 새로운 데이터라 생각하고 soft buffer에 저장한 후 복호화를 시도한다. 상기 복호화 결과 성공하면 단말은 상기 Data3를 상위로 전달하고 동시에 기지국으로 ACK을 전송한다. 만약 복호화에 실패했으면 soft buffer에 저장한 후 상기 기지국으로 NACK을 전송한다. 이후, 상기 ACK을 수신한 상기 기지국은 상기 Data3가 성공적으로 전송되었다고 판단하고 다음 데이터인 Data 4의 전송을 위해 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=1), Data4의 초기전송을 한다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 상기 과정에서 상기 Data 2만 손실하게 되고 이와 같은 경우는 도 7에 설명된 HARQ 동작 방식에 비해 데이터 손실을 줄일 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 단말은 이전에 성공적으로 수신한 데이터의 재전송으로 의심되는 데이터를 수신하더라도 이를 폐기하지 않고 soft buffer에 저장한 후 다시 복호화를 시도하는 방법을 제안한다. 다시 말하면, 성공적으로 수신한 데이터가 재전송되더라도 이를 새로운 데이터처럼 생각하고 다시 복호화 하는 것이다. 여기서, 재전송 데이터의 피드백 정보는 재전송 데이터의 복호화 결과에 따라 ACK 또는 NACK 신호를 전송할 수 있다.

그런데, 위와 같은 경우에 재전송 데이터가 실제로 기지국의 ACK-to-NACK error로 인해 발생한 경우도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에 본 발명을 적용하면 재전송 데이터가 상위 계층(예를 들면 RLC)로 전달된다는 문제점이 있다. 따라서, 상기 RLC 계층에서는 duplicate된 데이터를 수신하면 이를 폐기하는 duplicate detection 기능이 반드시 필요하다. 상기 RLC의 duplicate detection은 RLC 일련 번호 (Sequence Number; SN)를 이용하여 간단하게 수행할 수 있는데, 이미 수신한 RLC PDU의 SN과 같은 SN을 갖는 RLC PDU를 수신한 경우 이를 폐기하는 것이다.

도 9는 이와 같은 방법을 적용한 본 발명에 따른 향상된 HARQ 동작 방법을 나타내는 또 다른 예시도 이다.

도 9에 도시되어 있듯이, 먼저 기지국은 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=0), Data1의 초기전송을 한다. 이후, 단말은 Data1의 초기전송을 성공적으로 수신하여 복호화 후 상위로 전달하며, 동시에 기지국에게 ACK을 전송한다. 이때, 상기 기지국에서는 ACK-to-NACK error가 발생하여 이전에 전송한 Data1이 전송 실패했다고 판단한다. 따라서, NDI는 변화 없이 (NDI=0) Data1을 재전송한다. 상기 단말은 바로 직전에 수신한 데이터 (Data1)의 NDI (=0)에 비해 이번 데이터 (Data 3)의 NDI (=0)가 변화가 없으므로 이를 Data1의 재전송이라고 판단한다. 그러나, 단말은 Data 1의 재전송을 새로운 데이터라 생각하고 soft buffer에 저장한 후 복호화를 시도한다. 상기 복호화 결과 성공하면 단말은 재전송된 Data1을 상위로 전달하고 동시에 기지국으로 ACK을 전송한다. 단말의 RLC에서는 duplicate detection 기능을 이용하여 만약 duplicate된 데이터가 수신되면 이를 삭제한다. 만약 상기 단말이 복호화에 실패했으면 soft buffer에 저장한 후 기지국으로 NACK을 전송한다. 상기 ACK을 수신한 기지국은 Data1이 성공적으로 전송되었다고 판단하고 다음 데이터인 Data 2의 전송을 위해 NDI를 이전 값에서 toggle시키고 (NDI=1), Data2 의 초기전송을 한다. 여기서, 상기 단말은 성공적으로 수신한 데이터가 재전송되면, 그 이유가 ACK-to-NACK error 때문인지 아니면 Miss detection과 DTX-to-ACK error의 결합 때문인지 알지 못한다. 확률적으로도 두 가능성이 비슷하기 때문에 상황에 맞는 정확한 동작을 하기가 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 이전에 성공적으로 수신한 데이터와 재전송이 의심되는 데이터의 크기를 비교하여 상황에 맞는 동작을 하는 방법을 제안한다. 즉, 이전 데이터와 재전송 데이터의 크기가 같은 경우 실제로 재전송일 확률이 높기 때문에 단말은 종래와 같이 이를 폐기하고 기지국에 ACK을 전송하여 추가적인 재전송을 방지한다. 이와는 반대로 이전 데이터와 재 전송 데이터의 크기가 다른 경우에는 새로운 데이터일 확률이 높으므로, 앞에서 제안한 것과 같이 새로운 데이터처럼 처리하여 데이터 손실을 방지한다. 여기서, 상기 데이터의 크기는 MAC PDU의 크기를 말하는 것으로 물리계층에서 처리가 끝난 후의 크기일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.

본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.

본 발명에 따른 단말은, 본 발명이 예시하고 있는 효율적인 시스템 정보 수신을 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UTRAN의 망 구조이다.

도 2는 종래기술에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 제어평면 구조를 나타낸 예시도 이다.

도 3은 종래기술에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 사용자평면 구조를 나타낸 예시도 이다.

도 4는 무선 패킷 통신 시스템의 하향 링크 물리 계층에 적용되는 HARQ의 구체적인 구현 방식을 나타내는 예시도 이다.

도 5는 효율적인 데이터 전송을 위한 HARQ 동작 방법을 나타낸 예시도 이다.

도 6은 ACK-to-NACK 에러를 해결하는 HARQ 동작 방법을 나타낸 예시도 이다.

도 7은 Miss Detection과 DTX-to-ACK 에러로 인하여 데이터가 손실되는 HARQ 동작 방법을 나타내는 예시도 이다.

도 8은 본 발명에 따른 향상된 HARQ 동작 방법을 나타내는 예시도 이다.

도 9는 본 발명에 따른 향상된 HARQ 동작 방법을 나타내는 또 다른 예시도 이다.

Claims

무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서,

네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와;

상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와;

만약 상기 수신된 제 1데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와;

상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고

상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖는 경우 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 데이터 전송 지시자 또는 상기 제 2 데이터 전송 지시자는 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 채널 안에 있는 NDI (New Data Indicator) 필드에 의해서 수신되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 NDI 필드는 1 비트 필드인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 긍정적 응답 메시지는 ACK (Acknowledgement) 메시지인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적으로 복호화 되면 상위 단으로 상기 제 2 데이터를 전달하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 5항에 있어서, 만약 상기 상위 단 내에 duplicated detection 기능에 의해서 상기 제 2 데이터가 중복 데이터로 판단되면 상기 성공적으로 복호화 된 제 2 데이터는 삭제되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적이지 못하게 복호화 되면 상기 제 2 데이터를 soft buffer 안에 저장하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 부정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무 선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
무선 통신 시스템상에서 HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 동작을 위한 데이터 처리 방법으로서,

네트워크로부터 제 1 데이터 전송 지시자 및 제 1 데이터를 수신하는 단계와;

상기 수신된 제 1 데이터를 복호화 하는 단계와;

만약 상기 수신된 제 1 데이터가 성공적으로 복호화 되었다면 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계와;

상기 긍정적 응답 메시지를 전송한 후에 상기 네트워크로부터 제 2 데이터 전송 지시자 및 제 2 데이터를 수신하는 단계와; 그리고

만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 서로 다른 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 복호화 하는 단계 또는 만약 상기 제 1 데이터 전송 지시자와 상기 제 2 데이터 전송 지시자가 같은 값을 갖고 상기 수신된 제 1 데이터와 제 2 데이터가 같은 데이터 크기라면 상기 수신된 제 2 데이터를 버리는 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 8항에 있어서, 상기 제 1 데이터 전송 지시자 또는 상기 제 2 데이터 전 송 지시자는 PDCCH (Physical Downlink Control Channel) 채널 안에 있는 NDI (New Data Indicator) 필드에 의해서 수신되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 8항에 있어서, 상기 NDI 필드는 1 비트 필드인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 8항에 있어서, 상기 긍정적 응답 메시지는 ACK (Acknowledgement) 메시지인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 8항에 있어서, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적으로 복호화 되면 상위 단으로 상기 제 2 데이터를 전달하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 긍정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 12항에 있어서, 만약 상기 상위 단 내에 duplicated detection 기능에 의해서 상기 제 2 데이터가 중복 데이터로 판단되면 상기 성공적으로 복호화 된 제 2 데이터는 삭제되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 만약 상기 수신된 제 2 데이터가 성공적이지 못하게 복호화 되면 상기 제 2 데이터를 soft buffer 안에 저장하는 단계와 그리고 상기 네트워크에 부정적 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 HARQ 동작을 위한 데이터 처리 방법.