JP3765792B2 - 複合再伝送形式を使用するデータ通信システムのデータ送受信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムでのデータ伝送装置及び方法に関するもので、特にデータ伝送中に誤りが発生したデータを再伝送する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常的に無線通信システムでは順方向にパケットデータ通信を遂行する場合、移動局には基地局から順方向(forward)チャネル、即ち、専用チャネル(DCH:Dedicated Channel)などのようなチャネルが割り当てられる。以下で言及される前記無線通信システムは衛星システム、ISDN、デジタルセルラーシステム(Digital cellular system)、W−CDMA、UMTS、IMT−2000などを通称する。上述したように順方向に伝送されたデータパケットを受信した移動局は、前記受信が成功的であったかを判別する。そして前記移動局は成功的に受信されたパケットデータを上位階層に伝達する。しかし、誤りが発生したパケットデータに対しては複合再伝送方式(HARQ:Hybrid Automatic Repeat Request)を使用して再伝送を要請するようになる。前記複合再伝送方式とは、誤り訂正符号(FEC:Forward Error Correction)と誤り検出時にデータパケットの再伝送を要求する再伝送方式(ARQ:Automatic Repeat Request)をすべて使用する再伝送方式である。これは誤り検出時、チャネル符号化方式(Channel coding scheme)を使用してデータ伝送効率性、即ち利得率(throughput)を高め、システムの性能を改善するための伝送方式である。前記無線通信システムで主に使用されるチャネル符号化方式には、畳み込み符号(convolutional codes)とターボ符号(turbo codes)などがある。
【0003】
一方、前記HARQ方式システムは利得率(throughput)を改善させるためソフト結合(Soft combining)を使用し、ここには二つの方式が可能である。その一番目がパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)を使用する方式であり、その二番目がパケット符号結合(packet code combining)を使用する方式である。一般的に前記二つの方式をソフトパケット結合(Soft Packet Combining)という。この中、パケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)方式は、パケット符号結合(packet code combining)方式に比べて低い性能を有するが、具現の便利性のため、性能上の大きな損失がない場合、主に使用される方式である。
【0004】
一般的に畳み込み符号(convolutional codes)の場合に、符号率(code rate)が低い場合、パケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)とパケット符号結合(packet code combining)間に性能差があまり大きくないものに知らせている。しかし、ターボ符号(turbo codes)の場合には畳み込み符号(convolutional codes)とは異なり、反復復号(iterative coding)と並列循環畳み込み符号(Parallel Recursive Convolutional codes)を使用することにより、その差が非常に大きい。また、パケット符号結合(packet code combining)がパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)に比べて相当な性能利得を提供する。
【0005】
しかし、このような場合、多重データを伝送することが難しい。ここで、“多重データ”とは、一つのパケットに相異なる特徴、またはサービス品質を有するデータを伝送することを意味する。このような多重データは無線通信システムでは使用されない方式である。従って、上述した一般的な方法としては多重データの伝送及び再伝送を遂行するのに限界がある。また再伝送方式で多重データを送信する場合、上述した一般的な方法には伝送効率を高めることができない問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、パケット符号結合とパケットダイバーシティ結合を伝送率によって可変的に使用するシステムを運営するための複合再伝送方法を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、多重データをパケットに送信する場合、多重データの送信を効率的に遂行するための方法を提供することにある。
【0008】
本発明のさらに他の目的は、多重データを送信する場合、送信利得を高めるために送信時間を短縮する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述したような目的を達成するための本発明は、HARQデータ通信システムでのデータ送/受信方法を提供する。物理階層情報列は複数のサブブロックを有し、前記サブブロックのそれぞれは誤り訂正符号を有し、前記サブブロックは同じであるか、異なるサービス品質によって優先権を有し、符号化した前記物理階層情報列は複数のスロットに分割される。前記スロットデータは受信側に予め設定された時間間隔に順次的に伝送される。各伝送されたスロット分割された情報に対する前記受信側からの応答に応じて前記スロット分割された情報を伝送する方法で、初期伝送された情報内の前記サブブロック中、少なくとも一つの受信エラーが発生し、残りのブロックは正しく受信したとの複合再伝送要求がある場合、前記正しく受信されたブロックを除外した前記受信エラーが発生した前記少なくとも一つのサブブロックを前記複数のサブブロック数の範囲内で反復し、前記初期伝送されたスロット分割された情報の伝送後に再伝送する。
【0010】
前記失敗したサブブロックが2回以上伝送されるべきである場合、前記スロットデータは前記失敗したサブブロックのみを含む。
【0011】
また前記サブブロックは、準補完ターボ符号(QCTC)を使用して符号化される。符号化コードセットを予め生成し、前記符号化コードセット内の特定コードを使用して初期伝送を遂行する。
【0012】
前記サブブロックを予め設定された伝送回数だけ伝送した後、再伝送が要求されたサブブロックが一つ以上存在する場合、前記再伝送が要求されたサブブロックの符号化コードを変更して伝送する。前記符号化コードは、前記生成されたコードセット内で使用されないコード中、任意の順序に変更される。
【0013】
前記失敗したサブブロックの反復回数は前記サブブロックの優先順位によって決定される。
【0014】
前記伝送されたサブブロックの数が前記失敗したサブブロック数の定数倍であり、前記失敗したサブブロックが同一の優先順位を有する場合、前記失敗したサブブロックは同一比率に反復される。
【0015】
前記サブブロックを2回以上伝送すべきである場合、前記設定されたサブブロックを伝送する回数以前に前記サブブロックの伝送が成功的に受信されたとの信号を受信する場合、前記伝送すべきである残りのサブブロックの伝送を中断し、次の伝送すべきである物理階層情報列を構成するサブブロックを伝送する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の発明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【0017】
1.パケット符号結合(Packet Code Combining)
一般的に、パケットを伝送するシステムでデータ伝送効率性、即ち利得率(Throughput)を増加させるためにパケット符号結合(Packet Code Combining)を使用する。送信器は、それぞれのパケット伝送に対して符号率がRである相異なる符号を伝送する。受信器は受信されたパケットで誤りが検出される場合、再伝送を要求し、前記オリジナルパケットと再伝送されたパケット間のソフト結合(Soft Combining)を遂行する。この時、再伝送されるパケットは以前のパケットと異なる符号が使用されることができる。即ち、符号率がRであるN個のパケットを受信した場合、それぞれのパケットを使用して実効符号率(effective code rate)がR/Nである符号に転換した後に復号することにより、符号化利得(coding gain)を得る方式がパケット符号結合(Packet Code Combining)である。
【0018】
これに対してパケットダイバーシティ結合(Packet Diversity Combining)は、送信器はそれぞれのパケット伝送に対して符号率がRである同一の符号を伝送する。受信器は、前記受信されたパケットに誤りが検出される場合、再伝送を要求し、オリジナルパケットと再伝送されたパケット間のソフト結合(Soft Combining)を遂行する。この時、再伝送されるパケットは常に同一の符号が使用される。従って、前記パケットダイバーシティ結合(Packet Diversity Combining)はランダムチャネルで一種のシンボルエネルギ平均過程(Symbol Averaging)に見ることができる。また、パケットダイバーシティ結合は、入力シンボルのソフト出力(soft output)を平均することにより雑音電力を減少し、フェーディングチャネルで同一符号が反復伝送されるので、多重チャネルで提供されるダイバーシティ利得(diversity gain)を得る。しかし、前記パケット符号結合(Packet Code Combining)はこのような利得外にも符号構造(code structure)による追加の符号化利得(Coding Gain)を有している。
【0019】
大部分のケット通信システムでは具現の容易のため、パケットダイバーシティ結合(Packet Diversity Combining)を使用しており、同期方式のIS−2000システムと非同期方式のUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)などでこのような方式が考慮されている。これは、既存のパケット通信システムが大部分畳み込み符号(Convolutional codes)を使用しただけではなく、前記畳み込み符号(Convolutional codes)の場合、符号率Rが低い符号を使用する場合に、あまり大きくない利得が提供されるためである。即ち、R=1/3を使用するシステムで再伝送が可能なパケットダイバーシティ結合(Packet Diversity Combining)を使用する場合とパケット符号結合(Packet Code Combining)を使用する場合の性能差があまり大きくないので、具現の容易性を考慮してパケットダイバーシティ結合を使用した。
【0020】
しかし、誤り訂正符号(Forward Error Correction Codes:FEC)にターボ符号(Turbo Codes)を使用する場合には、このような既存の概念とは異なる方式が要求される。これは前記ターボ符号(Turbo codes)は反復復号(iterative decoding)によりその性能が“Shannon Channel Capacity limit”に近接するように設計されたFECであり、符号率による性能の差が既存の畳み込み符号(Convolutional codes)とは異なり明らかに存在するためである。即ち、この点に基づいてターボ符号を使用するパケット符号結合(Packet Code Combining)方式を具現するのが、再伝送を含むパケット通信システムで性能を向上させる方法になる。
【0021】
従って、本発明は最適のパケット符号結合(Packet Code Combining)のための符号を設計するための方法を提示する。また、このような符号を使用してパケット符号結合(Packet Code Combining)とパケットダイバーシティ結合(Packet Diversity Combining)を伝送率に応じて可変的に使用するシステムを提案し、このようなシステムを運営するための複合再伝送方式のプロトコルに対して説明する。
【0022】
先ず、パケット符号結合(Packet code combining)とパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)を伝送率に応じて可変的に使用するシステムの動作を説明する。
【0023】
例えば、R=1/5のターボ符号を使用するシステムの場合、再伝送されたパケットのソフト結合(soft combining)により求めた符号語(code word)の全体符号率(overall code rate)が1/5になるまではパケット符号結合(packet code combining)を使用する。以後から再伝送されるパケットに対しては、先ずパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)を使用し、次にパケット符号結合(packet code combining)を使用する。即ち、最初伝送するパケットの符号率Rが1/3である場合、次に再伝送要求する時には、全体符号率Rが1/5になるように、残りのリダンダンシ(redundancy)を伝送する。従って、受信器が二つのパケットをすべて受信すると、全体符号率(overall code rate)はR=1/5になり、その以後に伝送されるパケットに対してはそれぞれを反復して伝送する。一方、受信器はパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)を遂行した後に、R=1/5の符号率(code rate)に再伝送パケットをパケット符号結合(packet code combining)を遂行する。
【0024】
一般的に、畳み込み符号(convolutional codes)の場合に、符号率(code rate)が低い場合、パケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)とパケット符号結合(packet code combining)間に性能差があまり大きくないことに知らせている。しかし、ターボ符号の場合には畳み込み符号とは異なり、その差が非常に大きく、パケット符号結合(packet code combining)がパケットダイバーシティ結合(packet diversity combining)に比べて相当な性能利得を提供する。従って、このような性質をターボ符号を使用するHARQタイプII/IIIに適用して相当な利得率(throughput)の改善を得ることができる。
【0025】
図1はターボ符号の場合、パケット符号結合とパケットダイバーシティ結合間の性能差をグラフに示した図である。図示されたように、同一のシンボルエネルギ(Es)を仮定する場合、低い符号率(1/6)のターボ符号は高い符号率(1/3)のターボ符号に比べて相当な性能利得を有することが分かる。また、パケット符号結合による性能利得が3dB程度であることが分かる。従って、符号率1/6のサブ符号をパケット符号結合して符号率1/3のターボ符号を生成するようになると、1/3より低い符号率を使用することにより得る利得と、異なる符号を結合(符号結合)することにより得る利得を同時に得ることができる。
【0026】
詳細に説明すると、同一の符号シンボルエネルギ(coded symbol energy)Esと同一の符号率を仮定する場合、ターボ符号は畳み込み符号とは異なり、反復(iteration)復号(decoding)が十分に提供される場合、“Shannon Channel Capacity limit”に近接する性能を符号率に応じて提供する。言い換えれば、同一のEsを仮定する場合、低い符号率のターボ符号は高い符号率のターボ符号に比べて相当な性能利得を提供するものに知らせている。例えば、符号率がR=1/3からR=1/6に減少する場合、“Shannon Channel Capacity limit”の変化を分析してその性能差を予測することができる。ここで、HARQ(Hybrid ARQ)を使用するシステムでは、再伝送ごとに同一のシンボルエネルギEsを使用するので、前記図1での性能曲線はR=1/3の場合、またはR=1/6の場合に同一のシンボルエネルギEsを仮定したものである。ここで注意する部分は、HARQを使用しない、即ち、再伝送を使用しない移動通信システムの場合、既存の符号率(code rates)によるターボ符号の性能分析を符号率Rの減少によるシンボルエネルギ(symbol energy)の減少を考慮して比較した。これに対してHARQを使用する移動通信システムでは再伝送ごとに同一のシンボルエネルギ(symbol energy)Esを使用するので、R=1/3の場合やR=1/6の場合、同一のシンボルエネルギ(symbol energy)Esを有する。
【0027】
図示されたように、付加的白色ガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)チャネルの仮定下で、R=1/3の符号を反復してパケットダイバーシティ結合する場合、シンボルエネルギ対雑音比(Es/No)面で最大3dBの利得を有し、R=1/6符号を使用する場合にも同じである。従って、符号率に応じた符号の性能曲線で使用するEb/Noに基づいたターボ符号の性能曲線で、R=1/3の性能曲線がパケットダイバーシティ結合利得(gain)により+3dBスケール(scale)だけ左側に平行移動され、R=1/6のターボ符号の性能曲線もR=1/3と同一のシンボルエネルギを使用するとの仮定下で、+3dBスケール(scale)だけ左側に平行移動される。その結果、前記ターボ符号性能曲線間の差がパケットダイバーシティ結合とパケット符号結合間の性能差と同一になる。このような符号率(code rates)による性能差は“Shannon Channel Capacity limit”により予測可能であり、最小の性能差は、最小要求される信号対雑音比(minimum required S/N)を使用して求めることができる。
【0028】
2.Minimum Required Eb/No for code rates
一般的に、符号率(Code rate)がRであり、符号器のブロックサイズL(encoder block size)が非常に大きなターボ符号を使用するシステムで、誤りが全然発生しない(即ち、error free)チャネルを提供するための最小エネルギ対雑音比(Eb/No)は下記数式[数1]によって決定される。
【数1】
【0029】
前記数式によると、AWGNでそれぞれの符号率(code rates)によるターボ符号で要求される最小のEb/No、即ち、最小要求エネルギ対雑音比(minimum required Eb/No)は下記表1のようである。下記表1で代表エネルギ対雑音比(Typical Eb/No)はターボ符号の符号化ブロックサイズ(encoding block size)Lが1024である場合、ビットエラー率(Bit error rate:BER)が0.00001より小さくようにするために要求されるEb/Noを示す。
【表1】
【0030】
前記表1で符号率(Code rate)が3/4、2/3、1/2、3/8、1/3、1/4、1/5、1/6である場合に、要求されるEb/Noはそれぞれ0.86、0.57、0.0、−0.414、−0.55、−0.82、−0.975、−1.084(dB)であることが分かる。また、前記表1で符号率R=1/3である符号を使用するシステムと符号率R=1/6である符号を使用するシステム間には、最小限0.53dB以上の性能差が存在する。これは“Shannon Channel Capacity limit”による最小の性能差である。従って、実際具現可能な復号器とシステム環境を考慮すると、その差はこれより増加する。実際にシミュレーションによると、R=2/3符号のパケット符号結合を使用するシステムと、R=2/3符号のパケットダイバーシティ結合を使用するシステム間には、約1.12dBの性能差があることが分かる。
【0031】
下記表2は2/3のサブ符号符号率(sub code rate)を使用するシステムで一度の再伝送を使用した場合に、パケット符号結合を使用する場合とパケットダイバーシティ結合を使用する場合の性能差を示す。下記表2のように、最小の性能差が1.12dBであるので、ターボ符号を使用するシステムでパケット符号結合が高い性能利得を有することが分かる。
【表2】
【0032】
以上から説明したように、ターボ符号(Turbo codes)を使用する再伝送システムは、パケット符号結合方式を使用するのが優秀な性能を有することができる。従って、本発明はターボ符号を使用する再伝送システムで最適のパケット符号結合のためのサブ符号生成方法を説明する。即ち、本発明で提案する所定規則によりパケット符号結合のためのサブ符号を生成すると、上述した符号結合(code combining)による利得を得ることができ、同一の量の再伝送を要求するシステムの性能を最大に改善させることができる。
【0033】
図2は本発明の実施形態によるターボ符号を利用してサブ符号を生成するための装置を示している。図示されたように、前記サブ符号を生成するための装置は、ターボ符号器200と、サブ符号発生器204と、制御器205と、からなる。
【0034】
先ず、前記ターボ符号器を説明すると、第1構成符号器201は入力される情報ビット列を符号化して第1符号シンボル(情報シンボルX、第1パリティシンボルY0、Y1)を出力する。インタリーバ202は前記入力される情報ビット列を所定規則によってインタリービングして出力する。第2構成符号器203は前記インタリービングされた情報ビット列を符号化して第2符号シンボル(情報シンボルX’、第2パリティシンボルY’0、Y’1)を出力する。従って、ターボ符号器の出力シンボルは前記第1構成符号器201及び前記第2構成符号器203から出力される前記第1及び第2符号シンボルになる。ここで、前記第2構成符号器203から発生される情報シンボルX’は実際に伝送されないので、前記ターボ符号器の符号率は1/5である。
【0035】
サブ符号発生器204は前記第1及び第2構成符号器201及び203から出力される前記第1及び第2符号シンボルを受信し、制御部205の制御下で前記符号シンボルを穿孔及び反復してサブ符号を発生する。前記制御部205は生成した穿孔(及び反復)マトリックスをメモリに貯蔵し、前記穿孔マトリックスによるシンボル選択信号を前記サブ符号発生器204に出力する。すると、前記サブ符号発生器204は前記シンボル選択信号により前記ターボ符号器からの所定穿孔範囲内の符号シンボル中、所定個数のシンボルを選択してサブ符号を生成する。
【0036】
前記記号X、Y0、Y1、Y'0、Y'1は、それぞれ次のように定義される。
X':ターボインタリービングされたシステマテック符号シンボル、または情報シンボル
(Turbo Interleaved Systematic code symbol or Information symbols)
X:システマテック符号シンボル、または情報シンボル
(Systematic code symbol or Information symbol)
Y0:ターボ符号器の上位構成符号器からのリダンダンシシンボル
(Redundancy symbol from the upper component encoder of the Turbo encoder)
Y1:ターボ符号器の上位構成符号器からのリダンダンシシンボル
(Redundancy symbol from the upper component encoder of the Turbo encoder)
Y'0:ターボ符号器の下位構成符号器からのリダンダンシシンボル
(Redundancy symbol from the lower component encoder of the Turbo encoder)
Y'1:ターボ符号器の下位構成符号器からのリダンダンシシンボル
(Redundancy symbol from the lower component encoder of Turbo encoder)
【0037】
以下の説明で、ENC1(以下、第1符号シンボル)はターボ符号器で発生する符号シンボル中、第1構成符号器201で発生する情報シンボルXと第1パリティシンボルY0、Y1を示し、ENC2(以下、第2符号シンボル)は、第2構成符号器203で発生する第2パリティシンボルY'0、Y'1を示す。
【0038】
3.Redundancy Selection(Quasi-Complementary Code Set)
サブ符号は一種の補完符号(complementary codes)である。しかし、サブ符号を生成することにおいて、反復されるシンボルが存在し、それぞれのサブ符号の特性が相異であるので、完全な補完符号ということはできない。また、本発明によるサブ符号はターボ符号から生成されるので、前記サブ符号を準補完ターボ符号(Quasi-Complementary Turbo Codes:QCTC)という。前記準補完ターボ符号をHARQシステムで使用する場合、再伝送方式を説明すると、次のようである。
【0039】
パケット符号結合(Packet code combining)を使用する代表的なシステムにはHARQシステムがある。現在、提案されているHARQタイプI、II、IIIですべてパケット符号結合を使用することができ、このようなシステムに前記準補完ターボ符号を使用して再伝送技術を具現することができる。例えばパケット(Packet)伝送のための基本単位の情報ビットブロックをトランスポートユニット(transport unit:TU)と定義すると、パケット符号結合を使用する前記ハイブリッドシステム、即ち、HARQタイプI、タイプII、タイプIIIではそれぞれのトランスポートユニット(transport unit)伝送時ごとに、一つのサブ符号Ciを選択して伝送する。
【0040】
勿論、再伝送の基本単位は、初期伝送に使用されるTUの大きさと同一のものを使用することもでき、または伝送ごとに異なるものを使用することもできる。ただ、一度の初期伝送と再伝送ごとに次のように定義される準補完ターボ符号の集合(Quasi-complementary turbo code set)を使用する。
【0041】
前記準補完ターボ符号(Quasi-complementary code)Cqは符号集合サイズ(code set size)Sを有し、それぞれのサブ符号Ci(i=0、1、2、..、S−1)を組み合わせる(または符号結合)ことにより、母符号(mother code)Cを再構成(reconstruction)することができるか、または前記母符号の符号率より低い符号率を有する新しい符号Cqを構成することができる。ここで母符号(mother codes)ということは、符号器(encoder)が有することができる最小の符号率を意味する。上述した特性を考慮する時、前記準補完ターボ符号は、下記数式[数2]のように定義される。
【数2】
【0042】
ここで、SはRiの符号率を有するサブ符号の数であり、Rmは母符号率である。
【0043】
以下、準補完(quasi-complementary)ターボ符号を使用し、伝送単位をトランスポートユニット(Transport Unit;以下、TU)に定義し、初期伝送と再伝送で同一の大きさのTUを使用するシステムでの具体的な伝送方式を説明する。勿論、相異なるTU大きさを使用するシステムでの伝送方式も支援が可能であり、ここでは説明の便利のためにすべて同一のTU大きさを使用するシステムに対して説明する。ここで、サブ符号の数Sが4であり、母符号の符号率R(mother code rate)が1/5である場合を仮定する。
<1段階> 初期伝送及び再伝送は、トランスポートユニット(Transport Unit:TU)単位に遂行され、初期伝送及び再伝送時に準補完ターボ符号のサブ符号Ciがそれぞれ伝送される。
<2段階> 初期伝送と再伝送パケットのソフト結合による符号の全体符号率(Overall code rate)が1/5より大きな場合には、再伝送が要請されるごとに、準補完ターボ符号のサブ符号CiのそれぞれがC0、C1、C2、...、CS-1の順に伝送される。この過程はパケット符号結合を遂行する段階である。
<3段階> 初期伝送と再伝送パケットのソフト結合による符号の全体符号率(Overall code rate)が1/5より小さいか、同じである場合には、再伝送が要請されるごとに、準補完ターボ符号のサブ符号CiのそれぞれがC0、C1、C2、...、CS-1の順に反復され伝送される。この過程はパケットダイバーシティ結合を遂行する段階である。
<4段階> 準補完ターボ符号の集合大きさは、任意の値を使用することができ、これはRmaxとRminにより決定される。ここでは母符号率Rが1/5であり、再伝送のためのサブ符号の符号率が2/3であるので、最大4個のサブ符号を使用することができる。
【0044】
下記表3は現在IS−2000の1XEVDVシステムで使用可能なものに予想される順方向トラヒックチャネルパケットデータ率(Forward Traffic Channel packet data rates)による準補完ターボ符号の集合を示す。ここで、母符号率(Mother code rate)R=1/5であり、それぞれのサブ符号(sub code)の符号率R=2/3、1/3、1/6である。
【表3】
【0045】
前記<表3>のように、サブ符号の符号率R=1/6の場合には、母符号率R=1/5より小さいので、伝送時ごとに同一の符号COが使用される。一方、サブ符号の符号率R=1/3の場合には、母符号率(Mother code rate)R=1/5より大きいので、伝送時ごとに相異なる符号CO、C1が使用される。この場合、符号集合の大きさ(Set Size)Sは2である。サブ符号の符号率R=2/3の場合には、母符号率(Mother code rate)R=1/5より大きいので、伝送時ごとに相異なる符号CO、C1、C2、C3が使用される。この場合、符号集合の大きさSは4である。結局、集合サイズ(Set Size)Sだけサブ符号が全部伝送されると、受信器は元の母符号率Rを復元することができ、符号器が提供する最大の符号化利得を獲得することができる。
【0046】
4.Puncturing Matrix for Quasi-complementary codes
下記表4はそれぞれのサブ符号の符号率による穿孔マトリックス(puncturing matrix)の一例を示す。
【表4】
【0047】
前記<表4>のように、符号率が1/5であるターボ符号を母符号に使用し、4個の情報ビットにより発生された符号シンボルに符号率が2/3であるサブ符号を生成すると仮定すると、4個の情報ビットに対して20個の符号シンボルが発生されるので、この中で14個を穿孔して符号率が2/3であるサブ符号を生成するようになる。もし、前記のように生成されるサブ符号のパケットダイバーシティ結合を遂行すると、前記穿孔マトリックスにより生成される{C0}を再伝送が要求されるごとに反復して伝送する。一方、パケット符号結合を遂行すると、再伝送要請があるごとに、相異なる符号シンボルを伝送する。集合内のサブ符号(C0、C1、C2、C3)をすべて伝送した後には、前記パケットダイバーシティ結合を遂行する。パケット符号結合を使用するHARQタイプIIIの場合には、4度の伝送が遂行された以後に、前記母符号の符号シンボル全部(full coded symbols)を有して復号を遂行することができる。
【0048】
一方、前記表4の穿孔マトリックスで記号“1”はその位置のシンボルが選択(または伝送)されることを示し、“0”は穿孔(puncturing)されることを示す。また“2”は該当される位置のシンボルが2度反復され伝送されることを意味する。ここで穿孔(及び反復)マトリックスは次の条件を満足するように設計する。<条件1> 反復(Repetition)が使用される準補完ターボ符号のサブ符号は情報シンボルXを反復する。
<条件2> 反復が使用される準補完ターボ符号のサブ符号で、情報シンボルXを反復する場合、すべてのサブ符号を結合した準補完ターボ符号で情報シンボルの反復周期は常に一定し、最小になるように設定する。
<条件3> 穿孔(Puncturing)が使用される場合、準補完ターボ符号のサブ符号は情報シンボルXを除外したリダンダンシシンボルをできる限り穿孔する。
<条件4> 穿孔が使用される場合、準補完ターボ符号のサブ符号は、情報シンボルXを除外したリダンダンシシンボルをできる限り均一に(uniformly)穿孔する。
【0049】
上述した条件を満足するR=1/6の穿孔及び反復マトリックス(Puncturing and Repetition Matrix)を説明する。
【0050】
前記表4でR=1/6の場合、伝送される符号シンボルの数列は次のようである。
C0:X、X、Y0、Y1、Y'0、Y'1、X、X、Y0、Y1、Y'0、Y'1、...
【0051】
ここで、一つの情報シンボル(information symbol)の入力に対して6個の符号シンボルが生成されるので、サブ符号の符号率は1/6である。前記R=1/6の穿孔(及び反復)マトリックス(Puncturing and Repetition Matrix)を見ると、復号器では2度反復されたXシンボルをソフト結合(soft combining)して一つのシンボルに転換した後に復号を遂行する。従って、実際復号器に使用される符号率はR=1/5である。このような情報語シンボルXのエネルギが増加されたR=1/5符号を使用する場合には、通常の均一なシンボルエネルギを使用するR=1/5符号に比べて性能が改善される。言い換えれば、反復されるべきである一番適切なシンボルは情報語シンボルである。このような観点からみると、R=1/6の穿孔及び反復マトリックス(Puncturing and repetition matrix)を使用することにより、情報語シンボルを均一に反復して情報語シンボルのエネルギを増加させる構造のR=1/6符号を使用することができる。
【0052】
前記表4でR=1/3場合、伝送される符号シンボルの数列は次のようである。
C0:X、Y0、Y'0、X、Y0、Y'0、X、Y0、Y'0、X、Y0、Y'0、....
C1:X、Y1、Y'1、X、Y1、Y'1、X、Y1、Y'1、X、Y1、Y'1、...
【0053】
ここで、一つの情報語シンボル(information symbol)の入力に対して3個の符号語シンボルが生成されるので、サブ符号の符号率は1/3である。しかし、それぞれの伝送で使用される穿孔マトリックス(Puncturing matrix)が相異であるので、相異なる符号が伝送される。またC0とC1をソフト結合すると、情報シンボルであるXは2度反復され伝送され、残りのY0、Y1、Y'0、Y'1はそれぞれ一度ずつ伝送される。従って、符号率が1/5である復号器を使用して復号が可能であり、前記穿孔(及び反復)マトリックスが上述した条件を全部満足するので、性能を保障することができる。
【0054】
前記表4でR=2/3の一番目の場合、伝送される符号シンボルの数列は次のようである。
C0:Y0、X、Y'0、Y0、X、Y'0、Y0、X、Y'0、Y0、X、Y'0、...
C1:X、Y'0、Y0、X、Y'0、Y0、X、Y'0、Y0、X、Y'0、Y0、...
C2:Y1、X、Y'1、Y1、X、Y'1、Y1、X、Y'1、Y1、X、Y'1、...
C3:X、Y'1、Y1、X、Y'1、Y1、X、Y'1、Y1、X、Y'1、Y1、...
【0055】
ここで、二つの情報語シンボル(information symbol)の入力に対して3個の符号語シンボルが生成されるので、サブ符号の符号率は2/3である。しかし、それぞれの伝送で使用される穿孔マトリックス(Puncturing matrix)が相異であるので、相異なる符号が伝送される。またC0、C1、C2、C3をソフト結合すると、情報語シンボルであるXは2度反復され伝送され、残りのY0、Y1、Y'0、Y'1はそれぞれ一度ずつ伝送される。従って、前記R=1/6である場合と同一にR=1/5の復号器を使用して復号が可能であり、前記穿孔(及び反復)マトリックスが上述した条件をすべて満足するので、性能を保障することができる。
【0056】
前記表4でR=2/3の二番目の場合、伝送される符号シンボルの数列は次のようである。
C0:X、Y0、X、X、Y'0、X、X、Y0、X、X、Y'0、X、X、Y0、X、X、Y'0、X、...
C1:Y'0、Y0、Y'0、Y0、Y0、Y'0、Y'0、Y0、Y'0、Y0、Y0、Y'0、...
C2:Y1、Y1、Y'1、Y'1、Y1、Y'1、Y1、Y1、Y'1、Y'1、Y1、Y'1、...
C3:X、Y'1、X、X、Y'1、X、X、Y'1、X、X、Y'1、X、...
【0057】
ここで、4個の情報語シンボル(information symbol)の入力に対して6個の符号語シンボルが生成されるので、サブ符号の符号率は2/3である。しかし、それぞれの伝送で使用される穿孔マトリックスが相異であるので、相異なる符号が伝送される。またC0、C1、C2、C3をソフト結合すると、情報シンボルであるXは2度反復され伝送され、残りのY0、Y1、Y'0、Y'1はそれぞれ一度ずつ伝送される。従って前記R=1/6である場合と同一にR=1/5の復号器を使用して復号が可能であり、前記穿孔(及び反復)マトリックスが上述した条件を全部満足するので、性能を保障することができる。
【0058】
5.伝送プロトコル
パケットが伝送されるトラヒックチャネルにHARQタイプIIIを適用する方式において、伝送しようとするそれぞれのパケット伝送プロトコルは、順方向トラヒックチャネルと逆方向トラヒックチャネル全部で使用可能である。従って、ここでは特別に伝達しようとする意味の混沌可能性がない場合に、順方向トラヒックチャネルと逆方向トラヒックチャネルを区別しなく総称してトラヒックチャネルに名称する。
【0059】
5.1.伝送パケットの長さ及び物理チャネル対応関係
パケットが伝送されるトラヒックチャネルにHARQタイプIIIを適用する方式において、伝送しようとするそれぞれのパケットの長さは可変的に決定することができる。ここでは伝送しようとする一つのパケットを物理階層パケット(Physical Layer Packet:以下、PLP)に定義し、一つのPLPには複数個のサブパケットが存在することができる。これをそれぞれ伝送ユーニット(Transport Unit:以下、TU)と名称する。前記それぞれのTUは可変的な長さを有することができる。従って、前記PLPも可変的な長さを有することができる。勿論、一つのPLPに1個のTUが伝送されることもできる。
【0060】
従って、後述されるHARQタイプIIIのプロトコルの説明ではこれを区別しなく代表的な二つの場合に対して説明する。即ち、伝送しようとするパケットはTU、2TU、3TU、4TUの長さを有することができ、それぞれのTUは、最小のTU当たりビット数であるTU=768と、TU=1536である二つの場合を有する。ここでTU=768である場合をこれからショットフォマット(Short Format)と名称し、TU=1536である場合をロングフォマット(Long Format)と名称する。一つのPLPに含まれるTUの最大数は可変的であり、物理伝送チャネルが提供する伝送率に従って決定される値である。ここでは一つのPLPに4個のTUが伝送されると仮定する。
【0061】
一方、一つのPLPはスロット単位に伝送される。一つのPLP伝送のためのスロット(Slot)の数は1から任意の数まで設定可能である。一つのスロット(Slot)に伝送されるデータの数は可変的であり、物理伝送チャネルが提供する伝送率に従って決定される値である。即ち、一つのPLPに対するデータ伝送率に従ってスロット(Slot)の数が決定される。ここではその中の一つの例として、一つのパケットが最小1個のスロット(Slot)から最大32個のスロット(Slots)に該当されるショットフォマット(Short Format)に伝送される場合と、一つのパケットが最小2個のスロット(Slot)から最大64個のスロット(Slots)に該当されるロングフォマット(Long Format)に伝送される場合を考慮する。このような区分はTU=768とTU=1536を区分するものと同一であり、TU=768が最大16個のスロット(slot)に伝送されるとの前提で、これをショットフォマット(Short Format)と定義する。一方、TU=1536、そして32スロット(slot)を使用するものをロングフォマット(Long Format)と定義する。勿論、このようなパケットの長さによる区分は基本的にHARQタイプIIIのプロトコル動作とは大きな関係がないが、長さによるシステムの利得率(Throughput)の変化とは密接した関係があるので、これを区別して説明する。
【0062】
5.2.伝送トラヒックの誤り検出方式及び再伝送方式
一つのPLPにあるそれぞれのTUは独立的な誤り検出符号を有している。従って、それぞれのTUに発生される誤りを検出して再伝送を要請することができ、または一つのPLPに一つの誤り検出符号を使用して全体TUに発生される誤りを検出して再伝送を要請することができる。実際に、受信器は受信されたパケットで誤りが検出されるかを判断し、前記判断結果を送信器にPLP単位に伝送する。しかし、一つのPLPに存在するサブブロックである複数個のTUそれぞれに誤りが発生したか否かに従って、再伝送されるPLP内のTU構成は異なることができる。
【0063】
図3では一つのPLPが一つのスロット(Slot)を使用する場合のHARQの伝送方式を示している。前記図3のように、一つのPLPは隣接した3個のスロット(slots)とインタレーシング(Interlacing)され伝送される。即ち、前記図3のように4個のスロット(slot)に対して相異なるパケットが伝送されることができ、それぞれに対して独立的なACK/NACK信号が逆方向チャネルを通じて伝送される。従って、このような構造でそれぞれのPLPは独立的なSW−ARQ(Stop and Wait ARQ)プロトコルに動作することができ、常に一定の逆方向制御信号が受信器から送信器に伝送される。このような構造をModulo N HARQと定義し、前記定義されたNに従ってインタレーシングされるスロット(slots)の数を決定する。前記図3はN=4である場合を示したものである。このような構造でインタレーシングされたスロット(Interlaced slots)を一つの使用者が使用することもできる。この場合、それぞれの連続したスロット(Slot)をPLP伝送のためのスロット(Slot)に使用可能である。しかし、この場合には使用者のHARQタイプIIIのプロトコルがSR−ARQ(Selective Repeat-ARQ)に動作し、N=4個のスロット(Slot)だけ受信されたデータを貯蔵するメモリが受信器の物理チャネルに提供されるべきである。従って、ここではこのようなメモリ要求が不要なSW−ARQを基準に説明する。しかしSR−ARQを使用する場合にも同一にプロトコル説明が可能である。
【0064】
図4は一つのPLPが二つのスロット(Slot)を使用する場合のHARQの伝送方式を示している図である。前記図4のように、一つのPLPは隣接した3個のスロット(slots)とインタレーシング(Interlacing)され2個のスロット(Slot)に伝送される。従って受信器は2個のスロット(Slots)を受信しなければ完璧な一つのPLPを復元することができない。前記図4のように、4個のスロット(slots)に対してそれぞれ異なるパケットが伝送されることができ、それぞれに対して独立的なACK/NACK信号が逆方向チャネルを通じて伝送される。従って、このような構造でそれぞれのPLPは独立的なSW−ARQプロトコルに動作することができ、常に一定の逆方向制御信号が受信器から送信器に伝達される。このような構造を“Modulo N HARQ”と定義し、前記定義されたNに従ってインタレーシングされたスロット(Interlaced slots)の数が決定される。
【0065】
送信器は複数個のACK/NACK識別者ビット(indicator bits)中のいずれか一つだけでもNACKに検出されると、順方向トラヒックチャネル(Forward Traffic Channel)を通じて下記表5と表6の準補完コード集合(quasi-complementary code sets)を使用して再伝送が要請されたPLPを伝送する。複数個のACK/NACK識別者ビット(indicator bits)が使用される場合に発生することができるACK/NACKの組合は非常に多様であり、それぞれの場合に送信器が再伝送PLPを通じて伝送するTUは各種方式により伝送することができる。一般的にTU伝送は下記条件を満足すべきである。
<条件1> 複数個のTUに該当するそれぞれのACK/NACKビット中でACKに受信されたTUは伝送しない。
<条件2> 複数個のTUに該当するそれぞれのACK/NACKビット中でNACKに受信されたTUは優先して伝送し、この時、伝送の優先順位はサービス優先順位による。
<条件3> 再伝送しようとするPLPのスロット全体で使用可能な総ビット数がNACKに受信されたTUに該当するビット数より大きな場合には、前記条件2の優先順位を有するTUを優先的に反復して伝送する。
<条件4> ただし、それぞれのTUに対するQoSを保全すべきである場合には、再伝送時にも初期伝送のようなQoSを維持して伝送するように、それぞれのTUに対する加重値を計算して伝送する。例えば、4個のTUを使用するPLPの場合に、それぞれのTU0、TU1、TU2、TU3に割り当てられたQoSをそれぞれQoS0、QoS1、QoS2、QoS3とし、(QoS0+QoS1+QoS2+QoS3)=1.0と仮定すると、TU0がACK、残りのTU1、TU2、TU3がNACKに受信された場合、前記QoSは再伝送のために下記のように設定される。
QoS1=QoS1×(1/(QoS0+QoS1+QoS2))
ここで(QoS0+QoS1+QoS2<0
QoS2=QoS2×(1/(QoS0+QoS1+QoS2))
ここで(QoS0+QoS1+QoS2)<0
QoS3=QoS3×(1/(QoS0+QoS1+QoS2))
ここで(QoS0+QoS1+QoS2)<0
【0066】
前記QoS設定過程を一般化すると、次のようである。一つのPLPにP個のTUを使用し、それぞれをTU0、TU1、TU2、...TU(P−1)と定義し、この中でNACKに受信されたTUをそれぞれTU(i)、TU(j)、...、TU(s)(ここで、i、j、...、s∈{0、1、2、3、4、...、P−1})とすると、次の方式により再伝送すべきであるTUの加重値を計算してそれぞれの伝送ビット数を調整して再伝送する。
QoS(i)=QoS(i)×(1/(QoS(i)+QoS(j)+...+QoS(s)))
ここで、(QoS(i)+QoS(j)+...+QoS(s))<0
QoS(j)=QoS(j)×(1/(QoS(i)+QoS(j)+....+QoS(s)))
ここで(QoS(i)+QoS(j)+...+QoS(s))<0
: :
QoS(s)=QoS(s)×(1/(QoS(i)+QoS(j)+...+QoS(s)))
ここで(QoS(i)+QoS(j)+...+QoS(s))<0
【0067】
次にトラヒックチャネル(Traffic Channel)は逆方向ACKチャネル(the Reverse Link ACK Channel)に伝達される複数個のACK/NACK識別者ビット(indicator bits)全部でACKが検出される場合のみに、順方向トラヒックチャネルを通じて新しいPLPを伝送する。
【0068】
5.3.トラヒックチャネルの伝送符号選択方式
トラヒックチャネルに伝送されるPLPは、伝送時ごとに準補完コード(Qusi-complementary code)を使用して符号化(encoding)される。即ち、トラヒックチャネルのPLP伝送率(data rate)に応じて下記の表5と表6から設定されるセット大きさ(set size)Sである補完符号集合(complementary code set)で初期伝送にはC0が使用され、以後に逆方向ACKチャネルからNACKが受信されるごとに、トラヒックチャネル(Traffic Channel)にC1、C2、CS-1、C0、C1、...の順に伝送される符号(code)が循環(circulating)され選択される。
【表5】
【表6】
【0069】
例えば、逆方向ACKチャネルから続けて3度のNACKが受信されると、順方向トラヒックチャネル(Forward Traffic Channel)にはそれぞれのNACKに対応してC1、C2、C3の順にサブ符号(sub code)が使用される。もし、以後にも2度以上のNACKが受信されると、さらにサブ符号C0、C1が使用される。以後ACKが受信されると、伝送を中止し、新しいトラヒックチャネル(Traffic Channel)のPLPを伝送する。それぞれの再伝送で使用される準補完符号(quasi-complementary code)種類に関する情報は、送信器が毎度伝送しなく、送信器と受信器全部の伝送率(Data rate)により決定された集合大きさ(set size)Sに応じて0、1、2、...、S−1、0、1、...、の順に循環(circulating)される。
【0070】
6.逆方向ACKチャネルの構造及び伝送方式
受信器は受信されたそれぞれのPLPに誤りが検出されたかを示すメッセージを逆方向ACKチャネル(Reverse Link ACK Channel)に伝送する。ACK/NACKメッセージは前記PLPのそれぞれのTUにACK/NACK識別者ビット(indicator bit)を伝送する。従って、最大4個の独立的なTUが順方向トラヒックチャネルを通じて伝送される場合、前記逆方向ACKチャネルは4個のACK/NACKビットを伝送する。即ち、TUが使用される場合には、これに該当する個数だけのACK/NACKビットが伝送される。
【0071】
6.1.逆方向ACKチャネルに伝送されるACK/NACK信号の周期性
次に、逆方向ACKチャネルに伝送されるACK/NACK信号の周期性に関して記述する。本発明で提案するHARQ方式ではSR−ARQやSW−ARQプロトコルに関係なし、常に一定のACK/NACK伝送周期を使用し、前記ACK/NACK信号の周期は、それぞれのトラヒック伝送率により決定される。またトラヒックチャネルで伝送されるそれぞれのサブ符号(Sub code)の長さが1スロット(slot)、または2スロット(slots)に制限されるので、最大2個のスロット(slots)を受信すると、一つのPLPに対応されるサブ符号(Sub code)を受信することができる。即ち、トラヒック伝送に使用されるすべての符号は必ず1スロット(slot)、または2スロット(slots)で伝送が完了されるように設計される。従って、ACK/NACK信号は一定の間隔を有する1スロット、または2スロット(Slots)の単位に伝送される、前記図3と前記図4はそれぞれの伝送率によるサブ符号(sub codes)を示す。
【0072】
前記逆方向ACKチャネル(Reverse Link ACK Channel)に伝送されるACK/NACKメッセージは、トラヒックチャネル(Traffic Channel)のPLPが使用するパケット伝送率(Packet data rates)、パケットフォマット(Packet Format)、そしてインタレーシングされたマルチスロット(Interlaced multi-slot)を使用するかによって、前記表5と前記表6に区分される。前記PLPがショットフォマット(Short Format)で4個のインタレーシングされたスロットを使用する場合、それぞれのPLP伝送率(data rates)に従って周期が4スロット(=5msec)である場合と8スロット(=10msec)である二つの場合に区分して考慮することができる。即ち、受信器は前記トラヒックを受信した時点から二番目スロットの先1/2スロットに前記ACK/NACKメッセージを時間多重化(time multiplexing)する。従って、前記ACK/NACKメッセージは伝送トラヒックを受信した時点から正確に1スロットが進行した後に常に伝送される。
【0073】
前記トラヒックチャネルを通じてPLPを受信した後に、前記逆方向ACKチャネル(Reverse ACK Channel)から伝送される一番目ACK/NACKメッセージを第1ACK/NACKと定義する。周期が4スロットである場合、前記図3のように奇数/偶数番目の区別なしそれぞれ伝送されるACK/NACKメッセージはより早い終了(Early termination)のために使用される。また前記順方向トラヒックチャネル(Forward Traffic Channel)のPLPの再伝送時、準補完サブ符号(quasi-complementary sub code)の転換のための制御メッセージ(control message)に使用される。
【0074】
一方、前記図4のように周期が8スロットである場合、奇数/偶数番目に関係なし伝送されるそれぞれのACK/NACKメッセージは早い終了(Early termination)のために使用され、偶数番目伝送されるACK/NACKのみが順方向トラヒックチャネル(Forward Traffic Channel)のPLPの再伝送時、準補完サブ符号(quasi-complementary sub code)の転換のための制御メッセージ(control message)に使用される。
【0075】
ここで早い終了(Early termination)とは一つのPLPに割り当てられたスロットを全部受信する以前に、これより制限されたスロットを受信した状態で伝送しようとするPLPを誤りなし受信することができる場合、これ以上のスロット伝送をトラヒックチャネルに伝送しなく、新しいPLPを伝送することにより、伝送効率を増加させるための方式をいう。
【0076】
前記トラヒックチャネル(Traffic Channel)のPLPが前記ロングフォマット(Long Format)を使用する場合には、PLP伝送率(data rates)に従って周期が8スロット(=10msec)である場合と、16スロット(=20msec)である二つの場合に区分され、奇数番目と偶数番目のACK/NACKメッセージの役割は、前記ショットフォマット(Short Format)の場合と同一である。
【0077】
6.2.伝送プロトコルの動作例
図5と図6は本発明による順方向及び逆方向スロット伝送の動作を示している図である。上述したように、ACK/NACKメッセージの伝送は、全ての伝送率に対して1スロット/PLPと2スロット/PLPの二つに区分され制御される。
【0078】
前記図5は1スロット/PLPの場合に、HARQ動作によるスロット処理流れを示している図である。前記図6は2スロット/PLPの場合に、HARQ動作によるスロット処理流れを示している図である。前記二つの方式は再伝送時に使用するサブ符号(Sub code)の転換を2スロット単位に遂行するか、または1スロット単位に遂行するかにより区分される。
【0079】
図7は本発明の望ましい実施形態によって多重データサービスを提供する場合、データの再伝送時の制御流れ図である。以下、図7を参照して本発明による多重データの再伝送時の制御過程を詳細に説明する。また、以下で説明の便利のために、多重データを送信する送信器は基地局に、受信器は端末機に仮定する。即ち、順方向に多重データが送信される場合に仮定して説明する。
【0080】
図7を参照すると、送信器は300段階で多重データサービスを受信する使用者に多重データを送信する。この時、各サービスデータ(Tus、s=0、1、2、...、)は伝送率に応じて符号化された後に伝送される。そして、前記伝送されるデータの伝送率とデータの数によってPLPの構造が相異なるように構成される。以下ではPLPが相異なる4種類のTUを有する場合について図8を参照して説明する。
【0081】
図8は本発明によって多重データの再伝送が遂行される過程を説明するための送信器と受信器間のデータ流れ図である。
【0082】
特定の使用者に送信しようとするデータが相異なる4種類のデータ(TU0、TU1、TU2、TU3)である場合、即ち、前記図8に示した参照符号400のように構成される場合に仮定する。前記PLPの符号率及び伝送率は上述した方法により決定される。前記PLPは実際に伝送されるエア(air)上の単位ではなく、上位階層で処理される単位である。実際にエア(air)上では、前記PLPは複数のスロットに伝送されることができる。即ち、図8に示したように、1個のPLP410は3スロット間に伝送されることもできる。以下の説明では相異なる4種類の多重データが一つのPLPに構成され、3スロット間受信器に伝送される場合を説明する。
【0083】
前記送信器は300段階で相異なる4種類の多重データが一つの物理チャネルパケットに構成されたデータを伝送する。前記4種類の多重データは図8に示された400のようにTU0〜TU3になる。そして前記多重データは一つの物理チャネルパケットに構成される時、インタリービングされるので、前記一つの物理チャネルパケットを構成する参照符号410〜430に均等に分布され構成される。また前記物理チャネルパケットは初期伝送であるので、一番目符号(C0)により符号化される。前記物理チャネルパケットは、連続された3個のスロットに1回送信することもでき、所定の周期に多数回区分して伝送することもできる。本実施形態では所定の周期に多数回区分され伝送される場合を仮定して説明する。
【0084】
従って、前記300段階で、前記PLPデータ410は一番目に伝送される。また前記一番目伝送されるデータ410は上述したようにインタリービングされているので、前記4種類の多重データ(TU0、TU1、TU2、TU3)が全部含まれている。前記3スロットに区分されたPLPは所定周期に伝送されるので、前記送信器は一人の使用者に送信しようとするデータをt0の時点で送信し、以後、他の使用者のデータを送信する。前記一人の使用者のデータ、即ち、上述した4種類の多重データは図8で斜線に表示された部分である。前記PLPデータは受信器に到着するまで、チャネル環境及び送信器と受信器間の離隔距離などによって所定の遅延時間を有する。前記受信器は遅延されたPLPデータをデコーディングし、前記PLPデータに対する多重応答信号を送信器に送信する。デコーディング後、前記受信器は4種類の相異なるデータであるTU0、TU1、TU2、TU3のデータごとに含まれているCRCを検査してCRC GOODである場合、受信が成功したことに判断する。以下の説明で、“デコーディング成功”とは、デコーディングされたデータのCRC検査結果がGOODである場合を意味する。このような多重応答信号は4種類のデータごとに受信成功(ACK)、または受信失敗(NACK)を示すメッセージを含む。即ち、前記受信成功(ACK)はデコーディングが成功した場合であり、受信失敗(NACK)はデコーディングが失敗した場合である。そして前記受信器は前記多重データに対する多重応答信号を送信器に伝送する。この時、各TUに対する応答信号は1ビット、または2ビットに構成することができる。以下の説明では1ビットに構成される場合を説明し、1である場合は成功、0である場合は失敗に仮定して説明する。
【0085】
前記送信器で送信された4種類のデータに対してコーディングした結果が全部成功である場合、前記受信成功(ACK)信号は‘1111’に構成され、4種類のデータに対してコーディングした結果が全部失敗である場合、前記受信失敗(NACK)信号は‘0000’に構成される。このような方法に、送信されたデータごとに受信成功、または受信失敗を判断することができる。
【0086】
さらに図7を参照して説明する。前記送信器は300段階で第1PLPデータ410を送信した後、受信器から多重応答信号の受信を検査する。受信器から多重応答信号が受信されると、送信器は302段階に進行して再伝送要求があるかを検査する。以下の説明で再伝送要求とは、前記送信したPLPデータ中、CRC検査結果BADが発生したデータが少なくとも一つ存在する場合を意味する。そのため前記再伝送要求がある場合、310段階に進行し、そうでない場合、即ち、すべてのデータの伝送が成功した場合、304段階に進行する。前記送信器は再伝送要求がない場合、304段階に進行して前記送信されたデータの成功信号が1PLP単位に受信されたかを検査する。前記検査結果、1PLP単位に即ち、図8に示された410のように一番目符号(C0)にコーディングされた三番目スロットであるCo#3で三番目PLPデータ430を送信した後、それによる応答信号が受信成功であるかを検査する。
【0087】
このような検査が必要な理由は、前記すべてのデータの伝送が成功した場合が多数存在できるためである。これを詳述すると、Co#1(410)はt0の時点で伝送され、Co#2(420)はt1の時点で伝送され、Co#3(430)はt2の時点で伝送される。そして前記Co#1(410)の伝送結果はt0とt1の時点間に受信され、前記Co#2(420)の伝送結果はt1とt2の時点間に受信され、前記Co#3(430)の伝送結果はt2とt3の時点間に受信される。従って送信器は一つのPLPを3個のスロットデータに区分した場合、送信器は3番目PLPデータ430を伝送した後、前記PLPデータ430のすべてのTUに対する多重応答信号を受信すると、308段階で次のPLPを送信するようになる。図8を参照して説明すると、一番目PLP400は4種類の多重データTU0、TU1、TU2、TU3に構成され、二番目PLP500は3種類の多重データTU0、TU1、TU2に構成される場合、一番目PLP400の伝送が完了されると、二番目PLP500を伝送するようになる。
【0088】
従って、前記送信器は304段階の前記検査結果、1PLP単位のデータを送信した後、応答信号が成功的に受信された場合、308段階に進行する。これと異なり、前記送信器は前記304段階の検査結果、1PLP単位のデータを送信した後ではない場合、即ち、前記図8で一番目符号(Co)にコーディングされた一番目スロットであるCo#1(410)、または二番目スロットであるCo#2(420)で応答信号が成功である場合、306段階に進行する。
【0089】
前記送信器は306段階に進行する場合、1PLP単位のデータを全部送信する前に、応答信号が受信成功された場合であるので、現在伝送中であるPLPデータの送信を終了し、308段階に進行する。例えば、一番目スロットCo#1(410)で成功した場合、二番目スロットCo#2(420)と三番目スロットCo#3(430)を送信しなく、新しいPLP(図8の500)を送信するようになる。また前記各多重データは単純にデータの順序のみを表示するもので、図8で参照符号400のTU0と参照符号500のTU0は同一であることもでき、異なることもできる。前記PLP500は以前のPLP400のように3個のスロットを通じて伝送されることもでき、それより多くのスロット、または少ないスロットに伝送されることもできる。
【0090】
また、前記302段階の検査結果、前記多重応答信号が再伝送を要求する信号である場合、前記送信器は310段階に進行して1PLP単位に伝送が失敗したかを検査する。前記送信器は前記310段階の検査結果、1PLP単位に送信が失敗した場合、変更可能な次の符号にコードを変更する。例えば、変更可能な次のコードがC1である場合、コーディングする符号をC1に変更した後、314段階に進行する。ここで1PLP単位とは、前記3個のスロットを通じて伝送されるデータ、即ち、前記PLP400(TU0、TU1、TU2、TU3)が3個のスロットに分割されたデータ410、420、430が全部伝送される場合を意味する。また前記一番目PLPデータ410の伝送後、前記一番目PLPデータ410の受信結果に応じて前記二番目及び三番目PLPデータ420及び430の構成が相異なることができる。前記最初伝送以後のデータ構成に対しては図9を参照してさらに詳細に説明する。そして上述した1PLP単位に伝送が遂行されたかの検査は、最初1PLPを区分したスロットの個数に対応する回数に伝送されたかを検査するものを意味する。
【0091】
314段階で、前記送信器は前記受信された再伝送要求信号を検査して伝送に成功したデータが存在するかを検査する。前記多重応答信号が各TUに対するACK/NACKを示すので、前記多重応答信号を検査して前記送信されたデータ中、少なくとも一つのデータの伝送が成功されたかを検査する。
【0092】
前記314段階の検査結果、伝送に成功したデータが存在する場合、前記送信器は318段階に進行し、そうでない場合、316段階に進行する。即ち、送信されたすべてのデータを受信器でデコーディングした結果、デコーディングに成功したデータが一つもない場合、316段階に進行してすべてのPLPデータを再伝送する。この時、再伝送は1PLP単位のスロットが終了された場合とそうでない場合に区分されることができる。即ち、1PLP単位のスロットが終了された場合、変更可能な次の符号にコードを変更して、データを再伝送する。しかし、1PLP単位のデータが終了されない場合、例えば一番目PLPデータ410のみを伝送するか、または一番目及び二番目PLPデータ410及び420のみを伝送する場合、前記伝送したPLPデータは次のスロットに前記元のコードに再伝送する。
【0093】
一方、前記送信されたデータ中、伝送に成功したデータが存在する場合、前記送信器は318段階に進行して再伝送するデータが2以上であるかを検査する。前記318段階の検査結果、再伝送するデータが2以上である場合、322段階に進行する。この時、送信器は前記失敗したTUを初期送信時と同一の伝送率に送信すべきであるので、前記送信に失敗した一つのTUをコーディングして4個のデータを送信する場合と同一の形態のスロットに形成した後、これを再伝送する。例えば、前記4種類の伝送されたデータ中、TU0のデータのみが伝送に失敗した場合、前記TU0のデータのみを再伝送する。また前記一つのPLPを構成する場合には、前記初期伝送時のように4個のTUが必要になる。従って、前記送信器はTU1、TU2、TU3の代わりにTU0のデータを反復する。このように伝送に失敗したTUのみにPLPを構成した後、前記送信器は前記PLPをスロットに分割する。即ち、前記新しい生成されたPLPはスロットデータに分割される。
【0094】
そして伝送する時点になると、前記新しい生成され一つのスロット大きさに分割されたPLPを送信する。
【0095】
一方、前記再伝送するデータが2以上である場合、前記送信器は322段階で伝送したTUの総数が失敗(NACK)したTUの定数倍(N)であるかを検査する。図8を参照すると、4種類のデータ(TU)が送信されるので、上述した条件を満足するためには、2個のデータが成功すべきであり、残りの2個のデータが失敗すべきである。前記実施形態では4種類のデータ(TU)が送信される場合を説明したが、6種類、または8種類などのデータが伝送される場合にも同一に適用されることができる。前記322段階で、前記条件を満足する場合、前記送信器は324段階に進行し、そうでない場合、326段階に進行する。
【0096】
324段階で、戦記送信器は前記再伝送が要求されたデータの反復比率を同一の比率に反復するかを検査する。前記反復比率に対する検査はサービスの種類(Type of Service:ToS)、または要求されたサービスの品質(Quality of Service:QoS)によって決定することができ、これを予めテーブルに構成するか、またはこれを決定するためのアルゴリズムを使用することができる。前記送信器は前記失敗したTUが同一比率に反復されるべきである場合、328段階に進行し、そうでない場合、326段階に進行する。
【0097】
328段階で、前記送信器は各データを順次的に反復するか、または一つのデータを反復する回数だけ挿入し、次のデータを反復する回数だけ反復して再伝送する。一方、同一比率の反復ではなく、または伝送したデータの総数が失敗したデータの定数倍ではない場合、326段階に進行して優先順位が高いデータの反復回数を決定し、以後データの反復回数を決定する。これは優先順位が高い一つのデータのみ反復することもでき、伝送に失敗したデータを優先順位によって適切に反復することもできる。これはシステムの設計事項であるので、詳細な説明は省略する。
【0098】
データ再伝送が遂行される場合について図9を参照して詳細に説明する。
【0099】
図9は本発明の一実施形態に応じてデータの再伝送が遂行される場合、データが反復されるものを示した図である。
【0100】
一つのPLPが4種類の相異なるTUを含み、一つのPLPはそれぞれの伝送に対してC0、C1、…の順に選択された符号に符号化され、3スロットに伝送される。前記一番目PLPデータ400(TU0、TU1、TU2、TU3)は一番目符号(C0)に符号化され、前記符号化されたデータは一番目スロットCo#1で伝送される。前記送信器は前記一番目スロットCo#1をt0の時点で送信する。所定の時間が経過すると、受信器は一番目PLPデータ410を受信し、受信されたデータをデコーディングした後、デコーディングされたデータ中、CRCがGOODであるデータを検出する。前記受信器はCRCがGOODであるデータに対して受信成功(ACK)信号を送信器に出力し、CRCがBADであるデータに対して受信失敗(NACK)信号を送信器に出力する。この時、受信器から出力される受信成功、または受信失敗に対する信号は4種類データそれぞれに対して多重応答信号ビットに成功、または失敗を知らせる。前記受信器が多重応答信号‘1100'を伝送すると、これはTU0、TU1のデータはCRC GOODの場合であり、TU2、TU3のデータはCRC 果BADの場合である。前記検査結果、CRCがBADであるデータは次のスロットCo#2で反復され前記C0の符号に符号化される。この時、反復される場合を図9に示した。二つのデータに対して同一比率である場合、410−a、410−bのように、順次的に2度反復するか、TU2を連続して反復することもできる。もし前記多重応答信号が‘1000’であり、TU1が一番高い優先順位を有すると、TU1のみを2回反復して伝送することができる。このようにTU1のみを連続して反復して伝送する場合、図9の410−cのように構成されることもでき、反復されるTU1の位置をTU2とTU3の間、または最後に位置するように構成することもできる。即ち、反復されるTUの位置は可変的に構成することができる。そして前記再伝送されたデータによりCRC BADが発生したデータがTU3である場合、三番目スロットCo#3では4種類のデータを入力する位置全部にTU3(430)のみを反復するように構成することもできる。このように伝送した場合にも、TU3のCRCがBADである場合、次の符号であるC1を利用してTU3のみをコーディングして再伝送する。前記PLPデータに誤りがなくなるまで、このような過程は持続的に反復される。
【0101】
【発明の効果】
上述したように、本発明は多重データの伝送時に、効率的にデータ再伝送が遂行され、再伝送時に再伝送処理量(throughput)を高めることができるが利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ターボ符号を使用するパケットデータシステムで、パケット符号結合とパケットダイバーシティ結合間の性能差をグラフに示した図である。
【図2】 本発明の実施形態によるターボ符号のブロック構成図である。
【図3】 本発明による一つの物理階層パケット(PLP)が一つのスロット(Slot)を使用する場合のHARQの伝送方式を示した図である。
【図4】 本発明による一つのPLPが二つのスロット(Slot)を使用する場合のHARQの伝送方式を示した図である。
【図5】 前記図3により順方向及び逆方向に伝送されるスロットのACK/NACKメッセージによるデータ送信関係を示した図である。
【図6】 前記図4により順方向及び逆方向に伝送されるスロットのACK/NACKメッセージによるデータ送信関係を示した図である。
【図7】 本発明の実施形態によって多重データサービスを提供する場合のデータの再伝送時、制御流れ図である。
【図8】 本発明によって多重データの送信時、データの再伝送が遂行される過程を説明するための送信器と受信器間のデータ流れ図である。
【図9】 本発明によってデータの再伝送が遂行される場合、データが反復されるものを示した図である。
【符号の説明】
200 ターボ符号器
201 第1構成符号器
202 インタリーバ
203 第2構成符号器
204 サブ符号発生器
205 制御器
Claims (8)
- 物理階層情報列は、準補完ターボ符号(QCTC)を使用して符号化される複数のサブブロックを有し、前記サブブロックのそれぞれは誤り訂正符号を有し、前記サブブロックは同じであるか、異なるサービス品質に応じて優先権を有し、符号化した前記物理階層情報列を複数のスロットに分割し、前記分割されたスロットデータを受信側に予め設定された時間間隔に伝送し、前記初期伝送されたスロット分割された情報に対する前記受信側からの応答に応じて前記情報を伝送する方法において、
所定の符号化コードセットを生成し、前記符号化コードセット内の特定コードを使用して複数のサブブロックを初期伝送する過程と、
初期伝送された情報内の前記サブブロック中、少なくとも一つの受信エラーが発生し、残りのブロックは正しく受信したとの複合再伝送要求がある場合、前記正しく受信されたブロックを除外した前記受信エラーが発生した前記少なくとも一つのサブブロックを前記複数のサブブロック数の範囲内で反復し、前記初期伝送されたスロット分割された情報の伝送後に再伝送する過程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記エラーが発生されたサブブロックを少なくとも二回伝送すべきである場合、前記スロットデータは失敗したサブブロックのみを反復し、前記複数のサブブロックの数だけ構成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記サブブロックを前記設定された伝送回数だけ伝送した後、再伝送が要求されたサブブロックが一つ以上存在する場合、前記再伝送が要求されたサブブロックの符号化コードを変更して伝送することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記符号化コードは、前記コードセット内で使用されないコード中、任意の順序に変更されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記コードセット内のすべてのコードを使用して再伝送が要求されたサブブロックを伝送した後、再伝送が要求される場合、初期伝送時のコードから任意の順序に選択されたコードを利用して再伝送が要求されたサブブロックを伝送することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 相異なるサービス品質を有するサブブロックの優先順位によって失敗したサブブロックの反復回数を決定することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記伝送されたサブブロックの数が前記失敗したサブブロック数の定数倍であり、前記失敗したサブブロックが同一の優先順位を有する場合、前記失敗したサブブロックを同一比率に反復して伝送することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記サブブロックが2回以上伝送される場合、前記サブブロックを少なくとも2回伝送する以前に前記伝送されたサブブロックが成功的に受信されたとの信号を受信する場合、前記伝送すべきである残りのサブブロックの伝送を中断し、複数のサブブロックを有する次の物理階層情報列を伝送することを特徴とする請求項7に記載の方法。
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