KR100525384B1 - 무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패킷 전송에 관한 것으로, 특히 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ : Automatic Repeat Request)방식에서 최초에 전송된 패킷의 손상에 따라 재전송 방법을 변형하는데 적당하도록 한 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ)방식의 패킷 전송 방법에 관한 것이다. 이와 같은 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송 방법은 송신단으로부터 패킷을 수신한 수신단이 버퍼가 비었는지 확인하는 단계와, 상기 버퍼가 비어 있을 경우, 상기 수신한 패킷을 디코딩하여 에러 발생 유무를 확인하고, 상기 에러가 발생했을 경우, 상기 에러가 발생한 패킷의 채널 추정비를 임계치와 비교하는 단계와, 상기 채널 추정비가 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 수신된 패킷에 추가되어 생성된 부분의 셀프 디코데이블(Self Decodable)하지 않은 패킷 재전송을 요구하고, 임계치보다 작은 경우, 상기 수신된 셀프 디코데이블(Self Decodable)한 패킷 재전송을 요구하여 이루어진다.

Description

무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법 {Method for controlling packet retransmission in mobile communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 최초에 전송된 패킷의 신호대 잡음비(Eb/No)를 일정한 임계치와 비교하여 이 비교값에 따라 패킷 전송 요구를 달리하는 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동 재송 요구(ARQ : Automatic Repeat Request) 방식은 전송로에서 발생하는 데이터 전송 오류를 수신단에서 검출하고, 만약 데이터 전송 오류가 발생하면 재전송을 요구하여, 데이터 오류를 정정하는 방식이다.
따라서, 자동 재송 요구(ARQ) 방식의 목적은 데이터 전송 오류가 발생하면 오류가 없이 전송될 때까지 동일한 데이터의 재전송을 요구함으로써 신뢰도를 향상시키는 것이 목적이다.
그리고, 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식은 자동 재송 요구(ARQ) 방식과 에러 검출 코드(error correcting code)를 사용하여 채널 환경에 의하여 생긴 오류를 보정하는 FEC(Forward Error Correction)을 결합시켜 통신시스템에서의 데이터 전송시 신뢰도와 데이터 처리량을 향상시키는데 그 목적이 있다.
하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식 중, Type 1 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식은 채널 환경이 좋아서 전송된 정보의 오류 빈도가 적다면, 자동 재송 요구(ARQ) 방식만 사용해도 충분하지만, 채널 환경이 나빠질 경우에는 전송된 데이터에 생기는 오류의 빈도가 커지게 되고, 이에 따라 재전송을 요구하는 횟수도 많아지게 된다. 이는 시스템의 데이터 처리량을 저하시키게 되므로 자동 재송 요구 (ARQ) 방식과 FEC(Forward Error Correction)를 함께 사용하는 방식이다.
그리고, Type 2 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식은, 최초에 높은 코딩율로 인코딩 된 데이타를 보내고 재전송을 요구받을 때마다 코딩율을 낮추어 인코딩 한 후, 추가되는 중복 비트(Redundanr Bits)들만을 보내어 이미 보내어진 정보와 결합을 하여 디코딩을 하자는 방식이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ)방식에서의 패킷 전송 방법을 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 RCPC(Rate-Compatible Punctured Convolution)코드를 사용한 하이브리드(Hybrid) 자동 재전송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 데이터 전송을 설명하는 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 송신단에서의 부호기는 부호율이 1/2인 컨벌루션(Convolution) 부호부(10)와 펑처링부(11)로 이루어져 있다．
송신단은 최초에 높은 코딩율로 펑처링 된 데이터를 수신단에 전송하고, 채널 환경이 좋지 않아 수신단으로부터 재전송을 요구받을 경우, 송신단은 점차로 펑쳐링 패턴을 변화시킴으로서 코딩율을 줄여 인코딩 한 데이터 중 앞서 보낸 데이터와 중복되지 않는 데이터만을 수신단으로 전송한다.
도 2는 종래 기술에 따른 SAW(Stop and Wait : 이하 SAW라 칭함)방식으로 동작하는 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
종래 기술에 따른 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송은 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 수신단은 송신단으로부터 패킷을 수신한다. (S1)
그리고, 상기 송신단으로부터 패킷을 수신한 수신단은 이 수신단의 버퍼(Buffer)가 비었는지 확인한다. (S2)
여기서, 버퍼가 비어 있는지 확인함으로서, 상기 송신단으로부터 수신한 패킷이 셀프 디코데이블(Self Decodable)한 패킷인지 알 수 있다.
상기 버퍼가 비었는지 확인한 결과(S2), 상기 버퍼(Buffer)가 비어 있을 경우, 상기 송신단으로부터 수신한 패킷이 셀프 디코데이블(Self Decodable)하므로 이 패킷을 디코딩한다. (S4)
그 다음, 상기 디코딩 한 패킷(S4)에 에러가 발생했는지를 확인한다.(S5)
상기 에러 발생 확인결과(S5), 상기 디코딩 한 패킷에 에러가 발생하지 않았을 경우, 그 다음 패킷 전송을 요구하는 메시지를 전송한다. (S7)
그러나, 상기 에러 발생 확인 결과(S5), 상기 디코딩 한 패킷에 에러가 발생했을 경우, 이 패킷을 버퍼에 저장한다. (S6)
그리고, 상기 패킷을 수신한 수신단은 송신단으로 패킷 재전송 요구 메시지를 전송한다.(S8)
한편, 패킷 재전송 요구 메시지를 수신한 송신단은 상기 수신단에 전송한 패킷에 추가로 생성된 부분의 패킷을 수신단에 전송한다. (S1)
그리고 상기 송신단으로부터 수신한 패킷에 추가로 생성된 부분의 패킷을 수신한 수신단은 버퍼가 비었는지 확인한다. (S2)
상기 버퍼가 비었는지 확인한 결과(S2), 상기 버퍼가 비어 있지 않을 경우,이 버퍼에 저장된 패킷과 상기 추가로 생성된 부분의 패킷인 셀프 디코데이블하지 않은 패킷과 컴바이닝 디코딩한다. (S3)
상기 컴바이닝 디코딩한 후(S3) 상기에서 설명한 S4 ~ S8 단계가 이루어진다.
하지만, 이와 같은 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송은, 채널 환경이 악화되면 전송된 패킷의 오류 빈도가 커지고, 이 오류 빈도가 커지면, 재전송을 요구하는 횟수가 증가하기 때문에 시스템의 데이터 처리량이 저하되며, 손상된 패킷에 대하여 재전송 되어지는 중복 비트(redundant bit)들은 셀프 디코데이블(self decodable)하지 못하기 때문에 최초에 전송된 패킷이 페이딩에 의하여 심하게 손상되었을 경우 추가로 생성된 비트와 결합하더라도 제대로 디코딩될 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 송신단에서 최초의 펑처링 패턴에 높은 코딩율로 인코딩된 패킷을 수신단에 전송하여, 이 패킷의 임계치를 확인하여 손실 여부에 따라 재전송 요구를 다르게 하여 신뢰성을 향상시키기 위한 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법을 제공하는 것이다.
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본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 패킷 재전송 제어 방법은, 수신된 패킷에 대하여 에러(error) 유무를 확인하는 단계; 상기 수신된 패킷에 에러가 존재하는 경우 상기 패킷이 전송된 채널 상태를 추정하는 단계; 및 상기 채널 상태의 추정 결과, 상기 채널 상태에 신뢰성이 있다고 판단된 경우 송신측에 자체적으로 디코딩할 수 없는(non-self decodable) 패킷의 재전송을 요구하고, 상기 채널 상태에 신뢰성이 없다고 판단된 경우 상기 송신측에 자체적으로 디코딩 가능한(self decodable) 패킷의 재전송을 요구하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
현재 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식은 FEC(Forward Error Correction)을 결합시켜 통신시스템에서의 데이터 전송시 신뢰도와 데이터 처리량을 향상시킨다.
자동 재송 요구(ARQ) 방식은 전송된 정보에 채널 환경에 의하여 오류가 생겼을 때에 오류가 없이 수신될 때까지 동일한 정보의 재전송을 요구함으로써 신뢰도를 향상시키는 것에 그 목적이 있으며, FEC(Forward Error Correction)는 에러 검출 코드(Error Correcting Code)를 사용하여 채널 환경에 의하여 생긴 오류를 보정하는 데에 그 목적이 있다.
만일 채널 환경이 항상 좋아서 전송된 정보에 오류의 발생 빈도가 적다면, 자동 재송 요구(ARQ) 방식만을 사용하더라도 충분하다, 그러나, 채널환경이 나빠질 경우에는 전송된 정보에 오류의 빈도가 커지게 되고, 이에 따라 재전송을 요구하는 횟수도 많아지게 된다. 이는 시스템의 데이터 처리량을 저하시키게 된다.
따라서, 자동 재송 요구(ARQ) 방식과 FEC(Forward Error Correction)를 함께 사용할 것이 제안되었고, 이것이 Type 1 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식이다
Type 1 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서는 받은 패킷을 디코딩 하였을 때 오류가 생겼다면 그 패킷은 무시하고 동일한 패킷을 새로이 재전송 받는다. 채널환경이 좋지 않을 때에는 FEC(Forward Error Correction)의 오류보정능력 때문에 자동 재송 요구(ARQ) 방식만을 사용하는 것보다 데이터 처리량이 좋게 되지만 채널 환경이 좋을 때에는 FEC(Forward Error Correction)의 인코딩시에 붙는 중복 비트(redundant bit) 부분 때문에 자동 재송 요구(ARQ) 방식만을 사용한 것보다 오히려 데이터 처리량이 저하된다. 이러한 점을 보안한 것이 Type 2 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식이다.
Type 2 하이브리드(hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식은 최초에 놓은 코딩율로 인코딩 된 패킷을 전송하고, 재전송을 요구받을 때마다 코딩율을 낮추어 인코딩한 후, 추가 생성되는 부분들만을 전송하여 이미 전송된 정보와 결합을 하여 디코딩 하는 방식이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3의 플로우 차트를 설명하기 전에, 송신단에서 전송되는 패킷은 최초에 a(1) = 의 펑처링 패턴(puncturing pattern)(11)에 의하여 펑처링 된 패킷를 송신한다. 여기서 채널 환경이 좋지 않아 재전송을 요구받았을 경우 전송단에서는 점차로 코딩 레이트를 4/6, 4/7, 4/8로 줄인, 즉 중복 비트를 더 추가한 코드를 생성한다. 이 때 RCPC 코드는 전혀 다른 코딩 방식을 사용한 코드를 생성시키는 것이 아니라 이전의 펑처링 패턴에 중복 비트를 추가한 패턴에 의하여 코드를 생성한다.
즉 재전송을 요구받을 때마다 차례로
a(2) = ,
a(3) = ,
a(4) = 의 대한 펑처링 패턴을 갖는 패킷이 송신된다
본 발명에 따른 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송은 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 송신단으로부터 수신단은 패킷을 수신한다. (S10)
이때, 수신단에서 수신한 패킷은 a(1)의 최초의 펑처링 패턴을 갖는 셀프 디코데이블(Self Decodable)한 패킷이다.
그 다음, 버퍼가 비었는지 확인한다. (S11)
여기서, 버퍼가 비었는지의 확인으로, 송신단으로부터 수신한 패킷이 셀프 디코데이블(Self Decodable)한 패킷인지의 여부를 판단한다.
상기, 버퍼가 비었는지 확인한 결과(S11), 상기 버퍼가 비어 있을 경우, 상기 수신한 패킷이 셀프 디코데이블 한 패킷이므로 이 패킷을 디코딩 한다. (S13))
그리고, 상기 디코딩 한 패킷의 에러 발생 유무를 확인한다.(S15)
상기 확인결과(S15), 상기 디코딩 한 패킷에 에러가 발생하지 않았을 경우, 이 패킷의 버퍼를 비우고 수신을 완료한다. (S16)
그러나, 상기 디코딩 한 패킷에 에러가 발생했을 경우, 이 패킷의 채널 추정비인 신호대 잡음비(Eb/No)를 임계치와 비교한다. (S17)
상기, 전송된 패킷의 채널 추정비인 신호대 잡음비(Eb/No)와 임계치를 비교한 결과(S17), 이 전송된 패킷의 신호대 잡음비(Eb/No)가 임계치보다 크거나 같을 경우, 버퍼에 저장한다. (S18)
그리고, 상기 수신한 a(1)의 첫 번째 펑처링 패턴을 갖는 셀프 디코데이블(Self Decodable)한 패킷이 아닌 상기 a(2)의 두 번째 펑처링 패턴의 패킷을 요구하는 패킷 재전송 요구 메시지를 전송한다. (S20)
여기서 두 번째 펑처링 패턴의 패킷은 셀프 디코데이블 하지 않으며 상기 a(2)의 펑처링 패턴 행렬의 열을 왼쪽으로 쉬프트(Shift)하여 첫 번째 펑처링 패턴과 비교하고 0의 값을 1로 바꾸어, 첫 번째 펑처링 패턴 패킷에 추가되어 부분 생성된 이 1의 패킷만 전송한다.
상기, 패킷 재전송 요구 메시지를 송신단으로 전송한 것은, 상기 전송된 패킷의 오류가 발생했지만, 이 전송된 패킷의 신호대 잡음비(Eb/No)를 임계치와 비교한 결과, 신뢰할 수 있는 수치이므로, 송신단으로부터 첫 번째 펑처링 패턴 패킷에 의해 추가 생성된 패킷만을 부분적으로 수신하여 컴바이닝 디코딩(S12)하기 위해 요구한 것이다.
하지만, 상기 전송된 패킷의 신호대 잡음비(Eb/No)와 임계치를 비교한 결과, 신호대 잡음비(Eb/No)가 임계치보다 작을 경우, 상기 최초에 전송된 펑처링 패턴인 셀프 디코데이블한 패킷 a(1)의 첫 번째 패킷을 다시 보내라는 의미의 재전송을 요구한다. (S19)
그리고, 상기 버퍼가 비었는지 확인한 결과(S11), 상기 버퍼가 비어 있지 않을 경우, 상기 버퍼에 첫 번째 펑처링 패턴 패킷이나 두 번째, 세 번째 펑처링 패턴에 의해 부분 추가 생성된 패킷이 버퍼에 저장되어 송신단으로부터 수신한 패킷과 컴바이닝 디코딩한다. (S12)
여기서, 상기 수신한 패킷은 셀프 디코데이블하지 못한 패킷이다.
상기, 컴바이닝 디코딩 한 후(S12) 에러 발생 유무를 확인한다.(S14)
상기 확인결과(S14), 에러가 발생했을 경우, 상기 셀프 디코데이블하지 못한 패킷의 재전송 요구 메시지를 전송한다. S20)
또한, 확인결과(S14) 에러가 발생하지 않았을 경우, 버퍼을 비우고 수신을 완료한다. (S16)
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구 (ARQ) 방식에서 최초에 전송되는 펑처링 패턴의 패킷이 채널 환경의 악화에 의하여 심하게 손상되거나 손실되었을 경우, 이를 다른 펑처링 패턴의 추가 생성된 부분과 결합해도 큰 효과를 얻을 수 없으므로 최초의 전송된 펑처링 패턴 패킷의 신호대 잡음비(Q)를 일정한 임계치와 비교하므로, 손실되지 않은 완전한 패킷의 전송을 통하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 RCPC(Rate-Compatible Punctured Convolution)코드를 사용한 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식에서의 패킷 전송을 설명하기 위한 블록 구성도
도 2는 종래 기술에 따른 하이브리드(hybrid) ARQ 방식에서의 패킷 전송을 설명하기 위한 플롯 차트
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드(Hybrid) ARQ 방식에서의 패킷 전송을 설명하기 위한 플롯 차트

Claims (7)

  1. 하이브리드(Hybrid) 자동 재송 요구(ARQ) 방식을 지원하는 무선 통신 시스템의 수신측에서의 패킷 재전송 제어 방법에 있어서,
    수신된 패킷에 대하여 에러(error) 유무를 확인하는 단계;
    상기 수신된 패킷에 에러가 존재하는 경우 상기 패킷이 전송된 채널 상태를 추정하는 단계; 및
    상기 채널 상태의 추정 결과, 상기 채널 상태에 신뢰성이 있다고 판단된 경우 송신측에 자체적으로 디코딩할 수 없는(non-self decodable) 패킷의 재전송을 요구하고, 상기 채널 상태에 신뢰성이 없다고 판단된 경우 상기 송신측에 자체적으로 디코딩 가능한(self decodable) 패킷의 재전송을 요구하는 단계를 포함하는 패킷 재전송 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태는, 상기 수신된 패킷의 신호대잡음비(Eb/No)를 임계치와 비교하여 임계치 이상인 경우에는 상기 채널 상태에 신뢰성이 있다고 판단하고, 임계치 미만인 경우에는 상기 채널 상태에 신뢰성이 없다고 판단하는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2에 있어서,
    상기 채널 상태에 신뢰성이 있다고 판단된 경우 상기 수신된 패킷을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송신측으로부터 상기 자체적으로 디코딩할 수 없는 패킷을 수신하는 단계와;
    상기 저장된 패킷 및 상기 자체적으로 디코딩할 수 없는 패킷을 결합(combining)하여 디코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송신측으로부터 자체적으로 디코딩 가능한 패킷을 수신하는 단계와;
    상기 수신된 패킷을 디코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신된 패킷은 상기 송신측에서 가장 큰 코딩 레이트(coding rate)를 갖도록 하는 펑처링 패턴에 의해 펑처링되는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자체적으로 디코딩할 수 없는 패킷은, 상기 가장 큰 코딩 레이트보다 더 작은 코딩 레이트를 갖도록 하는 펑처링 패턴에 의해 펑처링되는 것을 특징으로 하는 패킷 재전송 제어 방법.
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