KR101346438B1 - 이동통신 시스템의 패킷 처리 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템의 패킷 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

Hybrid-ARQ 처리부와 RLC 처리부 간에 별도의 신호 처리를 통해 상호 정보를 교환함으로써 보다 빠르고 효율적으로 패킷을 처리할 수 있는 패킷 처리 장치 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따르면, 수신측 RLC 처리부는, 패킷 수신시, 에러가 발생된 패킷에 대해 패킷 버림 명령 신호를 발생하고, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는, Hybrid-ARQ 처리로 해당 패킷의 에러가 복구되지 않더라도 다음 패킷이 송신될 수 있도록, 패킷 버림 명령 신호에 따라 에러 발생 패킷에 대하여 ACK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 전송한다. 다른 실시예에 따르면, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는, 패킷 수신시, 패킷 상태 보고 신호를 발생하고, 에러가 발생된 패킷에 대해 NAK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 전송하여 해당 패킷의 에러를 복구하도록 하고, 수신측 RLC 처리부는, 패킷 상태 보고 신호를 이용하여 RLC-NAK 지연시간을 계산하고, 에러 발생 패킷에 대하여 RLC-NAK 신호를 RLC-NAK 지연시간 만큼 지연시켜 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 전송한다.
Hybrid-ARQ, RLC, 에러 정정, 복구, 지연시간

Description

이동통신 시스템의 패킷 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING PACKETS IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물리계층 또는 MAC(Medium Access Cotroll) 계층의 하이브리드(Hybrid) ARQ(Automatic Repeat reQuest)(이하 'Hybrid-ARQ'라 함) 처리부와 RLC(Radio Link Controll) 계층의 처리부 간에 별도의 신호 처리를 통해 상호 정보를 교환함으로써 보다 빠르고 효율적으로 패킷을 처리할 수 있는 패킷 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 높은 전송율과 낮은 지연시간(Latency)을 갖는 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 채널환경 및 서비스 종류에 따라 다양한 방식의 에러 보상 기법이 요구된다. 이 중 CDMA 시스템, WCMDA 시스템 및 차세대 이동통신 시스템에 널리 사용되는 에러 보상 기법에는 Hybrid-ARQ 방식이 있다.
Hybrid-ARQ 방식은 개별적으로 전송하는 프레임에 에러를 복구할 수 있는 추가적인 정보를 포함하여 전송하는 순방향 에러 정정(FEC: Forward Error Correction) 방식과, 복구 불가능한 에러에 대해서 송신측으로 NAK(Not Acknowledged) 정보를 전송하고 해당 데이터를 재전송받는 ARQ 방식을 결합한 것이 다. 즉, Hybrid-ARQ 방식은 수신측에서 FEC를 통해 에러 정정을 시도하고, 에러 정정에 실패하면 CRC(Cyclic Redundancy Check)와 같은 에러 검출 부호를 사용하여 재전송 여부를 결정한다. 이때 에러가 있는 패킷을 폐기하는 대신 이를 재전송받은 패킷과 결합(Soft-Combining)하여 에러 정정 효과를 높이게 된다. 재전송 패킷이 최초 전송된 패킷과 동일하게 전송되도록 하는 방법을 "Chase Combining"이라 하며, 추가적인 채널코드의 패리티 비트와 같은 리던던시(Redundancy)를 보내는 방법을 "Incremental Redundancy"라 한다. 리던던시를 전송할 때에는 리던던시 버전(Redundancy Version)을 포함시켜 전송한다. 즉, 에러가 발생하여 재전송하는 경우, 재전송 패킷이 원래의 패킷(이전 패킷)과 동일한 비트 구조를 갖는 것을 "Chase Combining"이라 하며, 동일하지 않은 것을 "Incremental Redundancy"라 한다.
Hybrid-ARQ에서 수신측(Receiver)은 최대 Hybrid-ARQ 프로세스의 개수 만큼 각각 개별적으로 패킷에 대한 에러 검출 및 에러에 대한 복구를 시도하며, 정정할 수 없는 패킷들에 대해서는 NAK(또는 NACK) 메시지를 보내어 재전송받고, 복구 가능한 에러이거나 정상적으로 수신한 패킷들에 대해서는 ACK 신호를 보내어 송신측(Sender)으로 하여금 다음 패킷이 전송될 수 있도록 한다. Hybrid-ARQ 방식에는 'SAW(Stop-And-Wait) ARQ 방식'과 '다중(Multiple) SAW ARQ 방식'이 있으며, 주로 다중 SAW ARQ 방식을 사용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, SAW ARQ 방식은 송신측이 전송하는 각 패킷에 대해 수신측으로부터 ACK나 NAK(또는 NACK) 등의 피드백(Feedback)을 수신해야만, 송신측이 다음 패킷을 전송한다. SAW ARQ 방식의 느린 전송속도를 개선하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다중 SAW ARQ 방식은 패킷1을 송신측에서 전송하고 (수신측에서는 일정 시간 동안 수신 처리 과정(Receiving Processing)을 거친후 정상적으로 수신했는지 여부를 송신측으로 알려준다.) 수신 처리 시간 동안 송신측이 다음 패킷, 즉 패킷2, 패킷3, 패킷4를 전송한다.
Hybrid-ARQ 처리가 이루어지는 하위 계층(MAC 계층)의 상위에는 데이터 링크 계층인 RLC 계층이 존재한다. Hybrid-ARQ로 인해 에러가 복구되거나 혹은 연속적인 에러로 복구되지 못한 여러 프레임들이 RLC 계층으로 전달되고, RLC 계층에서는 기지국과 단말간의 각 피어(Peer) RLC들과 연계하여 데이터의 순서 및 에러 정정(Error Correction)을 수행한다. RLC 계층에서의 에러 복구는 RLC-NAK 신호를 통하여 이루어지며, 이는 Hybrid-ARQ와 연관관계가 없는 순수한 RLC 계층에서의 재전송 복구 방법이며, 따라서 이를 일종의 'Outer-ARQ'라고도 한다. RLC와 Hybrid-ARQ 간의 계층 구성은 도 3과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이 Hybrid-ARQ 처리부와 피어(Peer) Hybrid-ARQ 처리부 간에는 Hybrid-ARQ 오퍼레이션(Operation)에 의해 송수신이 이루어지며, RLC 처리부와 피어(Peer) RLC 처리부 간에는 RLC 오퍼레이션에 의해 송수신이 이루어진다. Hybrid-ARQ 처리부와 RLC 처리부 간에는 별도의 연동관계 없이 베어러 데이터(Bearer Data)에 대한 전송 기능만 존재한다.
Hybrid-ARQ 처리부는 물리계층(Physical Layer)이나 MAC 계층에서 에러 발생에 대한 복구를 신속히 처리하여 무선환경에서 빠른 전송속도를 보장할 수 있다. 그러나 Hybrid-ARQ 방식의 특성상 각각 개별적으로 송수신되는 패킷의 순서가 뒤집 힐 가능성이 존재한다. 구체적으로 살펴보면, Hybrid-ARQ 처리부(수신측 Hybrid-ARQ 처리부)에서 처리되는 과정에 대한 정보가 전혀 없이 상위계층인 RLC 처리부(수신측 RLC 처리부)로 패킷들이 전달되는 경우, 수신측 RLC 처리부에서 패킷의 에러 복구를 위한 별도의 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 불필요하게 전송하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 Hybrid-ARQ 처리부(송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부)에 의해 패킷이 복구된다 하더라도, 피어 RLC 처리부는 RLC-NAK를 받음으로써 동일한 패킷을 재전송하게 되며, 결과적으로 수신측 RLC 처리부는 동일한 정보의 패킷(Duplicated Octet)을 Hybrid-ARQ 처리부와 피어 RLC 처리부로부터 이중으로 수신하게 되어 전송효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 이미 수신측 RLC 처리부에서 폐기(Abort)하기로 결정된 패킷들에 대해서 Hybrid-ARQ 처리부가 계속적으로 에러를 복구하기 위한 노력을 수행한다면, 처리되지도 않을 패킷에 대해서(수신측 RLC 처리부는 피어 RLC 처리부로부터 패킷을 수신하면 Hybrid-ARQ 처리부로부터 수신되는 동일한 패킷을 버림) 에러 복구를 위한 Hybrid-ARQ 처리를 수행하게 되므로 전송효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 Hybrid-ARQ 처리부와 RLC 처리부 간에 별도의 신호 처리를 통해 상호 정보를 교환함으로써 보다 빠르고 효율적으로 패킷을 처리할 수 있는 패킷 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, Hybrid-ARQ 처리부와 RLC 처리부 간에 별도의 신호 처리를 통해 상호 정보를 교환함으로써 보다 빠르고 효율적으로 패킷을 처리할 수 있는 패킷 처리 장치 및 방법이 개시된다. 일실시예에 의하면, 수신측 RLC 처리부는, 패킷 수신시, 에러가 발생된 패킷에 대해 패킷 버림 명령 신호를 발생하고, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는, Hybrid-ARQ 처리로 해당 패킷의 에러가 복구되지 않더라도 다음 패킷이 송신될 수 있도록, 패킷 버림 명령 신호에 따라 에러 발생 패킷에 대하여 ACK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 전송한다. 다른 실시예에 의하면, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는, 패킷 수신시, 패킷 상태 보고 신호를 발생하고, 에러가 발생된 패킷에 대해 NAK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 전송하여 해당 패킷의 에러를 복구하도록 하고, 수신측 RLC 처리부는, 패킷 상태 보고 신호를 이용하여 RLC-NAK 지연시간을 계산하고, 에러 발생 패킷에 대하여 RLC-NAK 신호를 RLC-NAK 지연시간 만큼 지연시켜 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 전송한다.
본 발명에 의하면, 계층간에 유기적인 연동을 통해 에러 복구 및 정정을 위한 신호 처리를 수행함으로써 보다 향상된 패킷 송수신 특성을 가질 수 있으며, 이동통신 시스템의 전반적인 전송률을 향상시킬 뿐만 아니라 데이터의 신뢰성에 따른 가입자 체감 통화품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
Hybrid-ARQ 처리부에 독립적으로, RLC 처리부는 RLC 프로토콜에 의해서 동작한다. 수신측 RLC 처리부는 수신측 Hybrid-ARQ 처리부로부터 패킷을 수신하였을 때 RLC 시퀀스(Sequence) 패킷이 In-sequence 패킷인지 Out-of-sequence 패킷인지를 확인하고, In-sequence 패킷이면 정상적으로 수신되었다는 의미이므로, 수신된 패킷들을 상위계층으로 보내기 위해 In-sequence 큐(Queue)에 저장하고, Out-of-sequence 패킷이 수신되면, 즉 홀(Hole)이 검출(Detect)되면 홀 관리 큐(Hole Management Queue) 또는 홀 레지스터(Hole Register)에 홀(Hole)을 등록한 후, 수신된 Out-of-sequence 패킷들을 Re-sequence 큐(Queue)에 저장한다. 그리고, 수신측 RLC 처리부는 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 RLC-NAK 신호를 전송하여 피어 RLC 처리부로부터 재전송받을때까지 해당 패킷들을 버퍼링(Buffering)한다. 만약 RLC-NAK 신호를 전송했음에도 불구하고 일정 시간 동안 피어 RLC 처리부로부터 해당 패킷을 재전송받지 못하면, RLC 처리부는 Re-sequence 큐에 보관되어 있는 패킷들을 In-sequence 큐로 옮겨 그대로 상위계층으로 전송하며, 이를 폐기(Aborting)한다. 여기서 시간 관리는 폐기 타이머(Abort Timer)를 통해 관리한다. 폐기 타이머는 NAK 신호가 유실되거나 재전송 패킷에 다시 오류가 생기는 등 재전송이 제대로 이루어지지 않을 경우, 폐기 처리 절차를 위한 타이머이다. 폐기 타이머가 만료되면, RLC 처리부는 Re-sequence 큐에 보관되어 있는 패킷들을 In-sequence 큐로 옮겨 상위계층으로 전달한다.
이하에서 수신측 Hybrid-ARQ 처리부 및 RLC 처리부의 피어 Hybrid-ARQ 처리부 및 피어 RLC 처리부는, '송신측 Hybrid-ARQ 처리부' 및 '송신측 RLC 처리부'를 지칭한다.
상기에서, Hybrid-ARQ 처리부로 인하여 Out-of-sequence 패킷이 발생하는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
일실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 순서대로 A, B, C, D, E, F, G, H의 패킷들을 전송하는 경우, 패킷B에 대해 연속적으로 에러가 발생하여 수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 NAK 신호를 계속해서 발생하고 4번만에 재전송이 정상적으로 이루어지면, 수신측 RLC 처리부는 A, C, D, E, F, G, H, B의 순서로 패킷들을 수신한다. 그러나 이러한 순서로 패킷들을 수신하는 경우, RLC 프로토콜 처리 기준에 의하면 수신측 RLC 처리부는 패킷C를 수신한 후 패킷B에 대한 홀(Hole)을 검출하고 곧바로 패킷B에 대한 재전송을 위해 피어 RLC 처리부로 RLC-NAK 신호를 전송한다. 그러나 패킷B에 대한 재전송이 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 결국 이루어지게 되지만, 피어 RLC 처리부에서도 패킷B에 대한 재전송이 이루어지게 되므로, 결국 패킷B는 수신측 RLC 처리부로 중복 전송된다.
도 5는 송신측이 패킷0부터 패킷5를 순차적으로 수신측으로 전송하는 경우, 수신측에서 패킷2에 대해 Out-of-sequence가 발생하는 경우를 예로 든 것이다. 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 패킷0과 패킷1이 정상적으로 전송되면 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는 각각에 대해 ACK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부로 전송한다. 그러나 패킷2의 에러 발생으로 인해, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는 NAK 신호를 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로 전송한다. 따라서 송신측 Hybrid-ARQ 처리부는 NAK 신호를 받은 패킷2를 재전송하는데, 재전송까지의 지연시간(즉, 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 에러 회복되어 수신될 가능성이 있는 시간까지의 지연)으로 인해 패킷3과 패킷4가 수신측 Hybrid-ARQ 처리부로 정상적으로 전송되고, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는 패킷3과 패킷4를 수신측 RLC 처리부로 전달한다. 이 경우 수신측 RLC 처리부는 결과적으로 패킷0, 패킷1, 패킷3, 패킷4의 순서로 패킷들을 수신하며, 패킷3을 받는 순간 패킷2에 대해 홀(Hole)이 발생하였음을 인지하고, 곧바로 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부로 전송한다. 그러나, 곧바로 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 NAK 신호로 인한 재전송 요구에 따라 에러 정정된 패킷2가 수신되면, 수신측 RLC 처리부는 패킷2를 포함하여 패킷3과 패킷4를 Re-sequencing하여 상위계층으로 송신한다. 또한, 피어 RLC 처리부는 수신측 RLC 처리부로부터의 RLC-NAK 신호로 인한 재전송 요구에 따라 패킷2를 수신측 RLC 처리부로 재전송하며, 결과적으로 수신측 RLC 처리부는 Hybrid-ARQ 처리부(송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부)로부터 이미 수신했던 패킷2를 피어 RLC 처리부로부터 중복 수신하였기 때문에 해당 패킷2(Duplicated Octet)를 버린다(Discard).
본 발명의 패킷 처리 장치는 Hybrid-ARQ를 이용하는 이동통신 시스템에서 Hybrid-ARQ(물리계층 또는 MAC 계층)와 상위계층, 즉 RLC 계층과의 직접적인 신호 경로(Signaling Path)를 설정하고, 해당 신호 경로를 통해 H-R 신호(패킷 관련 정보)를 송수신한다. 이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, Hybrid-ARQ 처리부(61)와 RLC 처리부(62) 각각에는 신호 처리를 위한 별도의 블록(611,622)을 구비한다. 즉, Hybrid-ARQ 처리부(61)는 RLC 처리부(62)로 H-R 신호를 송신하거나 RLC 처리부(62)로부터 H-R 신호를 수신하여 처리하는 RLC 연동 처리부(611)를 구비하며, RLC 처리부(62)는 RLC 송/수신 처리부(621,623) 외에, Hybrid-ARQ 처리부(61)로 H-R 신호를 송신하거나 Hybrid-ARQ 처리부(61)로부터 H-R 신호를 수신하여 처리하는 Hybrid-ARQ 연동 처리부(622)를 구비한다.
Hybrid-ARQ 처리부(61)의 RLC 연동 처리부(611)는 RLC 처리부(62)로부터 수신되는 H-R 신호(패킷 관련 정보)를 받아서 처리한다. RLC 처리부(62)로부터 수신되는 H-R 신호의 일예로, 패킷 버림 명령 신호(Packet Discard Command Signal)가 있다. 일실시예에 있어서, 패킷 버림 명령 신호는 RLC 처리부(62)에서 에러가 발생한 패킷에 대해서 폐기(Abort) 절차에 들어갔음을 알리는 것으로, 수신측 RLC 처리부(62)로부터 패킷 버림 명령 신호를 수신하면 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)는 특정 Hybrid-ARQ 처리에 해당하는 패킷이 에러 복구되지 않았더라도, 더이상 NAK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 보내지 않고, 다음의 새로운 패킷이 전송될 수 있도록 ACK 신호를 전송한다. 패킷 버림 명령 신호는 버려진 Hybrid-ARQ 처리 번호(Hybrid-ARQ Process Number to be Discarded) 정보를 포함한다. 패킷 버림 명령 신호는 지연에 민감한(Delay Sensitive) 서비스를 제공하는 경우, 특정 패킷의 Hybrid-ARQ에서 너무 많은 재전송이 필요하지 않을 때, 최대 Hybrid-ARQ의 재전송 횟수 이내에 특정 패킷의 재전송을 중지시키는데 사용된다. 일실시예에 있어서, 패킷 버림 명령 신호는 시스템 및 기지국간 핸드오버(Handover)시에 사용될 수 있다.
도 7를 참조하여 패킷 버림 명령 신호를 통해 재전송을 중지시키는 예를 살펴보면, 수신측 RLC 처리부는 패킷B에 대해서 에러가 발생하였으나 Hybrid-ARQ 처리부(송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부)에서 재전송이 이루어지기 전에 패킷B를 폐기(Abort)시켜야 하는 경우(예컨대, 이미 피어 RLC 처리부로부터 해당 패킷B를 수신받았거나, 폐기 타이머 만료 등)가 발생하면 수신측 Hybrid-ARQ 처리부로 패킷 버림 명령 신호를 전송하여, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 패킷B에 대한 재전송 요청(NAK 신호)이 피어 Hybrid-ARQ 처리부로 더이상 이루어지지 않도록 한다. 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는 패킷 버림 명령 신호를 수신하면 해당 Hybrid-ARQ 처리 번호(Number)에서 에러가 발생(홀(Hole) 발생)하더라도 NAK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하지 않고 ACK 신호를 전송하여 피어 Hybrid-ARQ 처리부에서 다음 패킷I를 전송하도록 한다. 일실시예에 있어서, 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 순서대로 A, B, C, D, E, F, G, H의 패킷들을 전송하는 경우, 패킷B에 대해 연속적으로 에러가 발생하여 수신측 Hybrid-ARQ 처리부가 NAK 신호를 2번 발생하고 이후 수신 측 RLC 처리부로부터의 패킷 버림 명령 신호에 따라 ACK 신호를 발생하여 패킷I의 전송이 정상적으로 이루어지면, 수신측 RLC 처리부는 A, C, D, E, F, G, H, I의 순서로 패킷들을 수신한다.
RLC 처리부(62)의 Hybrid-ARQ 연동 처리부(622)는 Hybrid-ARQ 처리부(61)로부터 수신되는 H-R 신호(패킷 관련 정보)를 받아서 처리한다. Hybrid-ARQ 처리부(61)로부터 수신되는 H-R 신호의 일예로, 패킷 상태 보고 신호(Packet Status Report Signal)가 있다. 일실시예에 있어서, 패킷 상태 보고 신호는, 현재 Hybrid-ARQ 처리 번호, 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값, 이전 Hybrid-ARQ 처리 번호, 이전 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값을 포함한다.
수신측 RLC 처리부(62)는 RLC 계층에서 발생한 홀(Hole)을 복구하기 위해, RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 전송하기 전에 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)로부터 수신된 패킷 상태 보고 신호를 고려하여 RLC-NAK 신호를 전송할지를 결정한다. 즉, 수신측 RLC 처리부(62)는 홀(Hole)이 발생하였더라도 곧바로 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부로 전송하지 않고, 패킷 상태 보고 신호를 기준으로 에러가 발생했던 패킷이 송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 복구될 수 있는 시간까지 기다린다. 여기서 시간은 RLC-NAK 지연시간이다. RLC-NAK 지연시간을 계산하는 과정에 대해서는 하기에서 자세하게 설명하기로 한다. 일반적으로 RLC 프로토콜은 상위계층과 하위계층과의 연동관계가 없는 계층이지만, 본 발명에서는 하위계층의 Hybrid-ARQ 처리부(61)와 밀접한 연관관계를 갖는다.
RLC 처리부(62)에서 RLC-NAK 신호를 일정 시간 동안 지연시킬지를 결정하는 절차를 살펴보면 다음과 같다.
1. 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값이 실패(Fail)인 경우:
현재 Hybrid-ARQ 처리 번호가 "NUM_MAX_HARQ_PROC-1"과 같은 값이면, 수신측 RLC 처리부(62)는 곧바로 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 RLC-NAK를 전송한다. 여기서, "NUM_MAX_HARQ_PROC-1"는 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)에서 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 NAK 신호를 보내는 개수로서, 예컨대 WCDMA망에서는 '3'이고, LTE망에서는 '8'이다.
2. 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값이 성공(Success)인 경우(도 8 참조):
(1) 수신된 옥텟(Octet)이 기대했던 시퀀스(Expected Sequence)가 아닌 경우, 즉 In-sequence Delivery가 아닌 경우에는 각 이전 Hybrid-ARQ 처리에 따른 NAK 지연시간을 계산하여 NAK 지연시간이 '0'이 아닌 경우에 RLC-NAK 지연 타이머를 구동시킨 후, 지연 타이머에 의해 RLC-NAK 지연시간 만큼 RLC-NAK 신호를 지연시킨다.
(2) 수신된 Octet이 Expected Sequence인 경우, 즉 In-Sequence Delivery인 경우에는 RLC-NAK 지연 타이머를 구동시키지 않고 처리한다.
(3) RLC NAK 지연 타이머가 만료되는 경우, 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 전송한다.
상기 2의 "현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값이 성공(Success)인 경우"의 처리 절차는, 도 9에 도시된 바와 같이, RLC 처리부(62)가 피어 RLC 처리부로 RLC-NAK 신호를 바로 전송하지 않고, RLC-NAK 지연 타이머를 구동하여 RLC-NAK 신호를 지연시킨다. 일실시예에 있어서, 송신측이 패킷0부터 패킷5를 순차적으로 수신측으로 전송하는 경우, 송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 패킷0과 패킷1이 정상적으로 전송되면 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)는 각각에 대해 ACK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부로 전송한다. 그러나 패킷2의 에러 발생으로 인해 패킷3이 먼저 수신되면, 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)는 NAK 신호를 피어 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하지만, 수신측 RLC 처리부(62)는 패킷2의 에러로 인한 홀(Hole)을 검출하더라도, RLC-NAK 신호를 곧바로 발생하지 않는다. 이때 RLC-NAK 신호는 RLC-NAK 지연시간에 의해 발생되고, RLC-NAK 지연시간은 패킷 상태 보고 신호를 바탕으로 계산된다. 따라서 수신측 RLC 처리부(62)는 패킷2가 송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 에러 회복되어 수신될 가능성이 있는 시간(RLC-NAK 지연시간)까지 RLC-NAK 신호의 전송을 보류(Holding)한다. 도 9에서는 RLC-NAK 지연 타이머에 의한 RLC-NAK 지연시간 내에서 패킷2가 송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 에러 회복되어 수신측 RLC 처리부(62)로 전달되었다. 이는 수신측 RLC 처리부(62)가 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부로 전송하지 않고도 Re-sequencing된 것이다. 따라서, 수신측 RLC 처리부(62)에서는 패킷 중복(Duplicated Octet) 현상이 발생하지 않는다. RLC-NAK 지연 타이머는 수신측 RLC 처리부(62)에 패킷2가 수신되었을때 취소된다. 이 RLC-NAK 지연 타이머에 의한 RLC-NAK 지연시간 동안에 송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부로부터 패킷2가 수신되지 못하면, 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부로 전송한다.
상기 2의 "현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값이 성공(Success)인 경우"의 처리 절차를 도 8을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
수신측 RLC 처리부(62)는 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)로부터 패킷을 수신하였을 때(801) RLC 시퀀스(Sequence) 패킷이 In-sequence 패킷인지 Out-of-sequence 패킷인지를 확인한다(802). 확인 결과, In-sequence 패킷이면 정상적으로 수신되었다는 의미이므로, 수신측 RLC 처리부(62)는 수신된 패킷들을 상위계층으로 보내기 위해 In-sequence 큐(Queue)에 저장한다(803). 확인 결과, Out-of-sequence 패킷이면, 즉 홀(Hole)이 검출(Detect)되면 홀 관리 큐(Hole Management Queue) 또는 홀 레지스터(Hole Register)에 홀(Hole)을 등록한 후(804), 수신된 Out-of-sequence 패킷들을 Re-sequence 큐(Queue)에 저장한다(805).
수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 신호가 인에이블(Enable) 또는 디스에이블(Disable)되어 있는지를 검사한다(806).
검사 결과, RLC-NAK 신호가 디스에이블(Disable)되어 있으면, 수신측 RLC 처리부(62)는 피어 RLC 처리부(송신측 RLC 처리부)로 RLC-NAK 신호를 전송하고(809), 폐기 타이머(Abort Timer)를 구동한다(810). 폐기 타이머는 RLC-NAK 신호가 유실되거나 재전송 패킷에 다시 오류가 생기는 등 재전송이 제대로 이루어지지 않을 경우, 폐기 처리 절차를 위한 타이머이다. 폐기 타이머가 만료되면(811), 수신측 RLC 처리부(62)는 Re-sequence 큐에 보관되어 있는 패킷들을 In-sequence 큐로 옮겨(812) 상위계층으로 전달한다(813).
검사 결과, RLC-NAK 신호가 인에이블(Enable)되어 있으면, 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 지연시간을 계산하여(807), 지연시간이 '0'이면 피어 RLC 처리부 로 RLC-NAK 신호를 전송하고(809), 폐기 타이머를 구동한다(810). 그러나, 지연시간이 '0'이 아니면 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 지연 타이머를 구동하여(814) 타이머 만료 시간(RLC-NAK 지연시간) 내에서(815) RLC-NAK 신호를 지연시킨다(816). RLC-NAK 지연 타이머가 완료되면(815), 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 신호를 피어 RLC 처리부로 전송하고(809), 폐기 타이머를 구동한다(810).
상기 RLC-NAK 지연시간(Delay Time)을 계산하는 과정을 도 10 및 도 11을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
RLC-NAK 지연시간을 계산하는 시점은, 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값이 성공(Success)인 경우로서, 수신측 RLC 처리부(62)에서 홀(Hole)이 검출(Detection)된 경우이다.
송신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 순서대로, A, B, C, D, E, F, G, H의 패킷을 전송한다고 가정했을 때, 수신측 RLC 처리부(62)는 A, C, D, E, F, G, H의 순서로 패킷들을 수신한다. 그런데, 수신측 RLC 처리부(62)는 패킷C를 수신했을 때 기대하던 패킷B가 수신되지 않아 패킷B에 대해서 홀(Hole)로 등록한다. 이때 수신측 RLC 처리부(62)는 패킷B를 재전송받아야 하는데, 먼저 수신측 Hybrid-ARQ 처리부(61)가 패킷B에 대한 에러 발생을 감지하여 피어 Hybrid-ARQ 처리부(송신측 Hybrid-ARQ 처리부)로 NAK 신호를 전송하였으므로, 수신측 RLC 처리부(62)는 송신측-수신측 Hybrid-ARQ 처리부에 의해 패킷B에 대한 재전송 처리가 될 때까지 피어 RLC 처리부로 RLC-NAK 신호를 전송하지 않는다. 이때 RLC-NAK 신호의 전송 시점을 결정하는 것이 RLC-NAK 지연 타이머이다. 수신측 RLC 처리부(62)는 RLC-NAK 지연 타이머에 의한 RLC-NAK 지연시간 만큼 RLC-NAK 신호의 전송을 보류한다.
RLC-NAK 지연시간을 계산하기 위해서는 현재 Hybrid-ARQ가 몇 번째 재전송을 하고 있는지가 중요하다. 일실시예에 있어서, 도 10에서와 같이 패킷B가 첫 번째 전송에서 실패한 경우(패킷C가 정상 수신되었으므로 패킷C가 수신된 시점에서 패킷B의 에러를 감지함), RLC-NAK 지연시간은 "Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간 × 최대 재전송 횟수"가 된다. 여기서 Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간을 '3'으로 가정하면, 최대 재전송 횟수가 '3'이므로, RLC-NAK 지연시간은 "9"가 된다. 다른 실시예에 있어서, 도 11에서와 같이 패킷B가 첫 번째, 두 번째 전송에서 실패한 경우(패킷C,D가 첫 번째 전송에서 실패하였다가 두 번째 전송(재전송)에서 성공하였으므로 재송된 패킷C가 수신된 시점에서 패킷B의 에러를 감지함), RLC-NAK 지연시간은 "Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간 × 남은 재전송 횟수"가 된다. 여기서는 Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간을 '3'으로 가정하면, 남은 재전송 횟수가 '2'이므로, RLC-NAK 지연시간은 "6"이 된다.
상기의 실시예를 포함하여, RLC-NAK 지연시간의 일반화된 계산 방식은 하기의 수학식1과 같다.
RLC-NAK 지연시간[1] = 12 × (3 - Other[1] Subpacket ID) + (4 * Interlace interval) /* 12와 4는 단위를 slot 단위로 맞추어 주기 위한 것임 */
RLC-NAK 지연시간[2] = 12 × (3 - Other[2] Subpacket ID) + (4 * Interlace interval) /* 12와 4는 단위를 slot 단위로 맞추어 주기 위한 것임 */
RLC-NAK 지연시간 = MAX(RLC-NAK 지연시간[1], RLC-NAK 지연시간[2]) /둘 중 높은값으로 설정/
상기 수학식1에서, 각 Interlace의 차이값을 나타내는 interlace interval은 다음의 수학식2를 통해 계산된다.
This Subpacket ID <= Other[x] Subpacket ID이고, Other[x] interlace의 CRC값이 fail일 경우,
interlace interval[1] = (other[1] interlace number + 3 - this interlace number) mod 3
interlace interval[2] = (other[2] interlace number + 3 - this interlace number) mod 3
상기의 수학식에서, "This interlace"는 현재 수신된 서브 패킷의 Hybrid-ARQ 정보, "Other interlace 1"은 This 바로 전 수신된 서브 패킷의 Hybrid-ARQ 정보, "Other interlace 2"는 Other 1보다 앞서 수신된 서브 패킷의 Hybrid-ARQ 정보, "interlace number"는 0~2(3개의 Hybrid-ARQ 처리인 경우 interlace 개수는 0~2의 값을 가짐), "Sub packet ID"는 몇 번째 재전송인지를 나타내는 것으로 0~3까지 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것 이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
도 1은 Hybrid-ARQ의 Stop-And-Wait ARQ 방식을 나타낸 설명도.
도 2는 Hybrid-ARQ의 Multiple Stop-And-Wait ARQ 방식을 나타낸 설명도.
도 3은 Hybrid-ARQ와 RLC 간의 계층 구성을 도시한 도면.
도 4는 Hybrid-ARQ 처리로 인한 Out-of-sequenced 패킷 발생 과정의 일예를 도시한 도면.
도 5는 Hybrid-ARQ 처리로 인한 Out-of-sequenced 패킷 발생 과정의 다른 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 Hybrid-ARQ와 RLC 간의 패킷 처리 장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 패킷 처리 과정을 보여주는 설명도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 패킷 수신 과정을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 패킷 처리 과정을 보여주는 설명도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 NAK 지연시간을 계산하는 과정을 보여주는 설명도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 NAK 지연시간을 계산하는 과정을 보여주는 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
61: Hybrid-ARQ 처리부 62: RLC 처리부
611: RLC 연동 처리부 621: RLC 수신 처리부
622: H-ARQ 연동 처리부 623: RLC 송신 처리부

Claims (14)

  1. 이동통신 시스템의 패킷 처리 장치로서,
    패킷 수신시, 에러가 발생된 패킷에 대해 패킷 버림 명령 신호를 발생하도록 동작하는 수신측 RLC 처리부; 및
    Hybrid-ARQ 처리로 해당 패킷의 에러가 복구되지 않더라도 다음 패킷이 송신될 수 있도록, 상기 패킷 버림 명령 신호에 따라 에러 발생 패킷에 대하여 ACK 신호를 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하도록 동작하는 수신측 Hybrid-ARQ 처리부를 포함하는 패킷 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 버림 명령 신호는, 제거된 Hybrid-ARQ 처리 번호 정보를 포함하는, 패킷 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신측 RLC 처리부는, 에러 발생 패킷에 대하여 RLC-NAK 신호를 발생하여 송신측 RLC 처리부로 전송하고, 상기 송신측 RLC 처리부로부터 상기 에러 발생 패킷을 재전송받는, 패킷 처리 장치.
  4. 이동통신 시스템의 패킷 처리 장치로서,
    패킷 수신시, 패킷 상태 보고 신호를 발생하고, 에러가 발생된 패킷에 대해 NAK 신호를 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하여 해당 패킷의 에러를 복구하도록 동작하는 수신측 Hybrid-ARQ 처리부; 및
    상기 패킷 상태 보고 신호를 이용하여 '상기 송신측 및 수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 에러 회복되어 수신될 가능성이 있는 RLC-NAK 지연시간'을 계산하고, 에러 발생 패킷에 대하여 RLC-NAK 신호를 상기 RLC-NAK 지연시간 만큼 지연시켜 송신측 RLC 처리부로 전송하도록 동작하는 수신측 RLC 처리부를 포함하는 패킷 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패킷 상태 보고 신호는, 현재 Hybrid-ARQ 처리 번호, 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값, 이전 Hybrid-ARQ 처리 번호, 이전 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값 정보를 포함하는 패킷 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 RLC-NAK 지연시간은, Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간과, 최대 재전송 횟수 또는 남은 최대 재전송 횟수의 곱으로 계산되는, 패킷 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신측 Hybrid-ARQ 처리부는 상기 수신측 RLC 처리부와의 연동을 위한 RLC 연동 처리부를 구비하며, 상기 수신측 RLC 처리부는 상기 수신측 Hybrid-ARQ 처리부와의 연동을 위한 Hybrid-ARQ 연동 처리부를 구비하는, 패킷 처리 장치.
  8. 이동통신 시스템의 패킷 처리 방법으로서,
    수신측 Hybrid-ARQ 처리부가 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로부터 패킷을 수신하는 단계;
    에러 발생 패킷에 대하여 수신측 RLC 처리부가 패킷 버림 명령 신호를 발생하는 단계; 및
    Hybrid-ARQ 처리로 해당 패킷의 에러가 복구되지 않더라도 다음 패킷이 송신될 수 있도록, 상기 수신측 Hybrid-ARQ 처리부가 상기 패킷 버림 명령 신호에 따라 에러 발생 패킷에 대하여 ACK 신호를 상기 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하는 단계를 포함하는 패킷 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 패킷 버림 명령 신호는, 제거된 Hybrid-ARQ 처리 번호 정보를 포함하는, 패킷 처리 방법.
  10. 이동통신 시스템의 패킷 처리 방법으로서,
    수신측 Hybrid-ARQ 처리부가 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로부터 패킷을 수신하는 단계;
    수신측 RLC 처리부가 상기 수신측 Hybrid-ARQ 처리부로부터 전달된 패킷 상태 보고 신호를 이용하여 '상기 송신측 및 수신측 Hybrid-ARQ 처리부에서 에러 회복되어 수신될 가능성이 있는 RLC-NAK 지연시간'을 계산하고, 에러 발생 패킷에 대하여 RLC-NAK 신호를 상기 RLC-NAK 지연시간 만큼 지연시키는 단계; 및
    상기 수신측 Hybrid-ARQ 처리부가 에러가 발생된 패킷에 대해 NAK 신호를 상기 송신측 Hybrid-ARQ 처리부로 전송하여 해당 패킷의 에러를 복구하는 단계를 포함하는 패킷 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 RLC-NAK 지연시간 만료시에, 상기 수신측 RLC 처리부가 RLC-NAK 신호를 송신측 RLC 처리부로 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패킷 상태 보고 신호는, 현재 Hybrid-ARQ 처리 번호, 현재 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값, 이전 Hybrid-ARQ 처리 번호, 이전 Hybrid-ARQ 처리의 CRC 결과값 정보를 포함하는 패킷 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 RLC-NAK 지연시간은, Hybrid-ARQ에서 재전송받는데 걸리는 시간과, 최대 재전송 횟수 또는 남은 최대 재전송 횟수의 곱으로 계산되는, 패킷 처리 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Hybrid-ARQ는, MAC 계층에서 처리되는, 패킷 처리 방법.
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