KR101379976B1

KR101379976B1 - Ｈａｒｑ를 이용한 데이터 전송 방법

Info

Publication number: KR101379976B1
Application number: KR1020070068516A
Authority: KR
Inventors: 이욱봉; 임빈철; 정진혁; 이문일; 천진영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2014-04-01
Also published as: KR20090005467A; WO2009008635A1; US8347164B2; US20100199140A1

Abstract

HARQ를 이용한 데이터 전송 방법은 ACK 채널을 위한 무선자원을 할당하는 단계, 다중사용자 데이터를 전송하는 단계, 상기 다중사용자 데이터를 수신한 복수의 단말들 중 상기 다중사용자 데이터에서 오류를 검출한 적어도 하나의 단말로부터 NACK 신호를 상기 ACK 채널을 통해 수신하는 단계 및 상기 NACK 신호를 수신하는 경우 상기 다중사용자 데이터를 재전송하는 단계를 포함한다. HARQ에서 다중사용자 데이터에 대하여 NACK 신호만을 전송함으로써, 동일한 자원영역을 통하여 서로 다른 응답신호를 전송함에 따라 기지국이 응답신호를 제대로 수신하지 못하는 문제점을 해결하여 원활한 HARQ가 이루어지도록 한다.

Description

ＨＡＲＱ를 이용한 데이터 전송 방법{Method for transmitting data using HARQ}

본 발명은 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 다중사용자 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.

최근 고속의 멀티미디어 무선 통신 서비스와 같은 무선 환경 하에서 고속의 데이터 전송과 더불어 차등적인 QoS(quality of service)의 보장이 필수적으로 요구되고 있다.

통신의 신뢰성을 확보하기 위한 에러 보상 기법으로는 FEC(forward error correction) 방식(scheme)과 ARQ(automatic repeat request) 방식이 있다. FEC 방식에서는 정보 비트들에 여분의 에러 정정 코드를 추가시킴으로써, 수신단에서의 에러를 정정한다. ARQ 방식에서는 데이터 재전송을 통해 에러를 정정하며, SAW(stop and wait), GBN(Go-back-N), SR(selective repeat) 방식 등이 있다. FEC 방식은 시간 지연이 적고 송수신단 사이에 별도로 주고 받는 정보가 필요 없다는 장점이 있지만, 양호한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. ARQ 방식은 시간 지연이 생기게 되고 열악한 채널 환경에서 시스템 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 단점들을 해결하기 위해 제안된 것이 FEC와 ARQ를 결합한 복합 재전송(hybrid automatic repeat request, 이하 HARQ) 방식이다. HARQ 방식은 수신한 데이터가 복호할 수 없는 오류를 포함하고 있을 때, 재전송을 요구함으로써 성능을 높인다.

HARQ 방식은 Type I, Type II, Type III로 구분할 수 있다. Type I은 에러가 검출된 데이터를 버리고(discard), 새로운 데이터의 재전송을 요구한다. Type II는 에러가 검출된 데이터를 버리지 않고, 재전송된 데이터와 이전 데이터를 결합시킨다. 재전송된 데이터와 이전 데이터는 서로 다른 부호율을 가질 수 있다. Type III는 Type II와 비교하여 재전송된 데이터가 자기-복호가능한(self-decodable) 부호라는 차이가 있다. 즉 재전송된 데이터는 이전 데이터와의 결합없이 복호될 수 있다.

또한, HARQ 방식은 Chase combining과 IR(incremental redundancy)로 구분할 수 있다. Chase combining은 상기 Type I의 변형된 방식으로, 에러가 검출된 데이터를 버리지 않고 재전송된 데이터와 결합시킨다. IR은 상기 Type II 또는 상기 Type III 방식을 말한다. Type II 또는 Type III에서는 재전송되는 데이터에 추가적인 부가 정보(additional redundant information)가 증분적으로(incrementally) 전송되기 때문이다. Type II와 Type III를 구분하여, Type II는 full IR, Type III는 partial IR이라고도 한다.

HARQ에서 수신기는 수신한 데이터에서 에러가 검출되지 않으면 응답신호로 ACK(Acknowledgement) 신호를 송신하고, 수신한 데이터에서 에러가 검출되면 응답신호로 NACK(Non-acknowledgement) 신호를 송신한다. 송신기는 NACK 신호가 수신되면 데이터를 재전송한다. 데이터가 하나의 특정 사용자에게 전송되는 유니캐스트(unicast) 데이터인 경우에는 HARQ 방식에 따라 에러 보상이 이루어질 수 있다. 그러나, 데이터가 특정 그룹의 사용자 또는 모든 사용자에게 전송되는 다중사용자 데이터인 경우에는 어떠한 방식으로 응답신호를 전송할 것인지에 대하여 알려져 있지 않다.

HARQ를 이용한 다중사용자 데이터에 대하여 응답신호를 전송하는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 HARQ를 이용한 다중사용자 데이터를 전송할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법은 ACK 채널을 위한 무선자원을 할당하는 단계, 다중사용자 데이터를 전송하는 단계, 상기 다중사용자 데이터를 수신한 복수의 단말들 중 상기 다중사용자 데이터에서 오류를 검출한 적어도 하나의 단말로부터 NACK 신호를 상기 ACK 채널을 통해 수신하는 단계 및 상기 NACK 신호를 수신하는 경우 상기 다중사용자 데이터를 재전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법은 동일한 HARQ 모드를 지원하는 복수의 단말에 대해 하나의 ACK 채널과 동일한 CID를 할당하는 단계, 상기 복수의 단말에 대해 다중사용자 데이터를 전송하는 단계, 상기 복수의 단말들 중 상기 다중사용자 데이터에서 오류를 검출한 적어도 하나의 단말로부터 NACK 신호를 상기 ACK 채널을 통해 수신하는 단계 및 상기 NACK 신호를 수신하는 경우 상기 다중사용자 데이터를 재전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법은 다중사용자 데이터를 수신하는 단계 및 상기 다중사용자 데이터에서 오류를 검출한 경우 ACK채널을 통해 NACK 신호를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 ACK 채널은 복수의 단말들에 대해 동일한 무선자원으로 할당된 것을 특징으로 한다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 HARQ에서 다중사용자 데이터에 대하여 NACK 신호만을 전송함으로써, 동일한 자원영역을 통하여 서로 다른 응답신호를 전송함에 따라 기지국이 응답신호를 제대로 수신하지 못하는 문제점을 해결하여 원활한 HARQ가 이루어지도록 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.

도 1은 무선 통신시스템을 도시한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 무선 통신시스템은 기지국(10, base station; BS)과 적어도 하나 이상의 단말(20, user equipment; UE)을 포함한다. 하나의 기지국(10)에는 적어도 하나 이상의 셀(cell)이 배치된다. 이동통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

기지국(10)은 일반적으로 단말(20)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(node-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 단말(20)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(10)과 단말(20)은 송신기(transmitter)와 수신기(receiver)를 포함한다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(10)에서 단말(20)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(20)에서 기지국(10)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(10)의 일부분일 수 있고 수신기는 단말(20)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(20)의 일부분일 수 있고 수신기는 기지국(10)의 일부분일 수 있다. 기지국(10)은 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있고, 단말기(20)는 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있다.

무선 통신시스템은 다중안테나 시스템일 수 있다. 다중안테나 시스템은 다중 입력 다중 출력(multiple-input multiple-output; MIMO) 시스템, 다중 입력 싱글 출력(multiple-input single-output; MISO) 시스템, 싱글 입력 싱글 출력(single-input single-output; SISO) 시스템 또는 싱글 입력 다중 출력(single-input multiple-output; SIMO) 시스템일 수 있다. MIMO 시스템은 다수의 송신 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다. MISO 시스템은 다수의 송신 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SISO 시스템은 하나의 전송 안테나와 하나의 수신 안테나를 사용한다. SIMO 시스템은 하나의 전송 안테나와 다수의 수신 안테나를 사용한다.

무선 통신시스템은 OFDM/OFDMA 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다수의 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다. 프레임은 물리적 사양에 의해 사용되는 고정된 시간 동안의 데이터 시퀀스이다. 이는 OFDMA 프레임일 수 있다.

도 2를 참조하면, 프레임은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 포함한다. 시간 분할 이중(Time Division Duplex)은 상향링크와 하향링크 전송이 동일 주파수를 공유하지만 서로 다른 시간에 일어나는 방식이다. 하향링크 프레임은 상향링크 프레임보다 시간적으로 앞선다. 하향링크 프레임에는 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Downlink) MAP, UL(Uplink) MAP, 하향링크 버스트(DL burst) 영역이 포함된다. 상향링크 프레임은 상향링크 버스트(UL burst) 영역이 포함된다.

상향링크 프레임과 하향링크 프레임을 구분하기 위한 보호시간(guard time)이 프레임의 중간 부분(하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이)과 마지막 부분(상향링크 프레임 다음)에 삽입된다. TTG(transmit/receive transition gap)는 다운링크 버스트와 계속되는(subsequent) 상향링크 버스트 사이의 갭이다. RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 계속되는 하향링크 버스트 사이의 갭이다.

프리앰블은 기지국과 단말 간의 초기 동기, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널 추정에 사용된다. FCH는 DL MAP 메시지의 길이와 DL MAP의 코딩 방식(coding scheme) 정보를 포함한다. DL MAP은 DL MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의한다. DL MAP 메시지는 DCD(Downlink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트 및 기지국 ID(identifier)를 포함한다. DCD는 현재 맵에 적용되는 하향링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 하향링크 버스트 프로파일은 하향링크 물리 채널의 특성을 말하며, DCD는 DCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다. UL MAP은 UL MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL MAP 메시지는 상향링크 채널의 접속을 정의한다. UL MAP 메시지는 UCD(Uplink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트, UL MAP에 의해 정의되는 상향링크 할당의 유효 시작 시각을 포함한다. UCD는 상향링크 버스트 프로파일(uplink burst profile)을 기술한다. 상향링크 버스트 프로파일은 상향링크 물리 채널의 특성을 말하며, UCD는 UCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

상향링크 프레임의 일부에는 패스트 피드백 영역(fast feedback region)이 포함된다. 패스트 피드백 영역은 일반적인 상향링크 데이터에 비해 보다 신속한 상향링크 전송을 위해 할당되는 영역으로, CQI나 ACK/NACK 신호 등이 실릴 수 있다. 패스트 피드백 영역은 링크 프레임 어디에도 위치할 수 있으며, 반드시 도시된 위치나 크기에 한정되지 않는다.

복합 재전송(hybrid automatic repeat request; HARQ) MAP 메시지는 MAP 메 시지 다음의 버스트에 위치할 수 있다. HARQ MAP 메시지는 HARQ의 하향링크 및 상향링크 접속 정보를 나타낸다. HARQ MAP 메시지는 DL/UL-MAP 정보를 포함할 수 있다. HARQ MAP 메시지는 복수 개로 복수의 버스트에 실릴 수 있고, 각 HARQ MAP 메시지는 서로 다른 변조 및 코딩율을 가질 수 있다. HARQ MAP 메시지는 HARQ 방식을 지원하는 단말을 위해 HARQ 방식을 지원하는 기지국에 의해 사용된다.

이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 상향링크에서 서브채널은 다수의 타일(tile)로 구성될 수 있다(construct). 서브채널은 6 타일로 구성되고, 상향링크에서 하나의 버스트는 3 OFDM 심벌과 1 서브채널로 구성될 수 있다. PUSC(Partial Usage of Subchannels) 순열(permutation)에 있어서, 각 타일은 3 OFDM 심벌 상에서 4 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. PUSC의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파와 4개의 파일럿 부반송파를 포함할 수 있다. 선택적인(optional) PUSC 순열에 있어서, 각 타일은 3 OFDM 심벌 상에서 3 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. 선택적인 PUSC의 부반송파는 8개의 데이터 부반송파와 1개의 파일럿 부반송파를 포함할 수 있다. 서브채널에 포함되는 타일은 전 대역에 분산되어 배치된다. 빈(bin)은 OFDM 심벌 상에서 9 인접하는(contiguous) 부반송파를 포함한다. 밴드(band)는 빈의 4 행(row)의 그룹을 말하고, AMC(Adaptive modulation and Coding) 서브채널은 동일한 밴드에서 6 인접하는 빈들로 구성된다.

도 3은 HARQ를 지원하기 위한 자원할당의 일예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, HARQ DL MAP 정보는 HARQ를 지원하기 위해 복수의 심벌과 복수의 서브채널을 포함하는 데이터 영역을 정의한다. 하나의 데이터 영역에는 동일한 HARQ 모드를 사용하는 복수의 단말이 할당될 수 있다. HARQ 모드는 Chase combining 모드와 IR(Incremental redundancy) 모드로 구분된다. IR 모드는 CTC(Convolutional Turbo Code) 또는 CC(Convolutional code)를 사용할 수 있다.

하나의 데이터 영역은 복수의 서브 버스트로 구분될 수 있다. 각 서브 버스트는 사용자 또는 CID(connection identifier)에 따라 할당될 수 있다. CID는 단말의 MAC과 기지국의 MAC에서 대등한 연결을 확인시키는 식별자로서, 단말과 기지국 간의 연결 상태에 따라 다양한 종류의 CID가 있다.

표 1은 다양한 종류의 CID의 일 예를 나타낸다.

레인징 CID(ranging CID)는 단말과 기지국 간의 정확한 타이밍 오프셋을 얻고 초기 전송 파워를 조정하며 수신 신호 강도를 주기적으로 추적하는 등 단말과 기지국 간의 레인징 과정에서 사용된다. 멀티캐스트 CID(Multicast CID)는 하향링크 멀티캐스트 서비스를 위하여 동일 채널 상의 모든 단말에게 동일한 값으로 부여된다. 브로드캐스트 CID(Broadcast CID)는 브로드캐스트 정보를 사용하기 위하여 모든 단말에게 부여된다.

하나의 데이터 영역 내의 복수의 서브 버스트는 하나의 HARQ 모드를 지원한다. HARQ DL MAP 정보는 서브 버스트의 위치와 범위를 지정한다. 데이터 영역에 포함되는 슬롯(서브 버스트)의 수는 심벌의 수 또는 서버채널의 수로 지정될 수 있다. 슬롯은 먼저 주파수 영역으로 할당되고, 가장 작은 심벌의 수와 가장 작은 서브채널의 수로 첫 번째 HARQ 서브 버스트를 지정한다. 계속해서 서브채널의 수를 증가시키면서 슬롯을 할당하며, 서브 버스트의 끝(edge)까지 할당되면 심벌의 수는 슬롯 기간(slot duration)까지 증가된다. 각 서브 버스트는 분산되어 코딩된다. 한편, 서브 버스트는 먼저 시간 영역으로 할당될 수 있고, 서브채널의 수와 심벌의 수의 곱으로 지정될 수 있다. 이때, 서브채널의 수로 서브 버스트의 할당을 지정할 수 있다.

도 4는 HARQ를 위한 다중사용자 데이터 처리의 일예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 다중사용자 데이터는 하나의 전송 블록(Transport Block)에 포함되고 하나의 CRC(cyclic redundancy check)가 첨부될 수 있다. 이를 정보 블록(Information Block)이라 할 때, 정보 블록은 하나의 코드로 인코딩되고 HARQ 방식에 따라 하나의 FEC가 적용될 수 있다. 또는 정보 블록은 인코딩을 위하여 적절한 크기의 코드 블록(Code Block)으로 분할(segmentation)될 수 있다. 분할된 코드 블록은 각각 인코딩되고 FEC가 적용될 수 있다.

한편, 다중사용자 데이터에서 각 사용자 데이터마다 하나씩의 CRC가 첨부될 수 있다. 사용자 데이터마다 CRC가 적용된 정보 블록을 다수의 코드 블록으로 분할할 수 있다. 이때, 하나의 코드 블록은 하나의 사용자 데이터를 나타낼 수 있고, 하나의 코드로 인코딩될 수 있다. 그러나 사용자 데이터의 크기가 큰 경우에는 하나의 사용자 데이터를 다수의 코드 블록으로 분할할 수도 있다. 사용자 데이터를 나타내는 코드 블록은 각각 FEC가 적용될 수 있다. 즉, 각 사용자 데이터마다 CRC가 첨부되고, FEC가 적용될 수 있다.

이하, 기지국과 단말 간에 HARQ를 지정하고 다중사용자 데이터에 대한 응답신호의 전송 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 단말과 기지국 간의 능력 협상(capability negotiation)이 이루어진다(S110). 단말과 기지국간의 능력 협상은 단말이 기지국으로 기본 능력 요청(SS-Basic Capability Request; SBC-REQ)을 전송하고, 이에 대하여 기지국이 기본 능력 응답(SS-Basic Capability Response; SBC-RSP)을 전송하여 이루어진다. SBC-REQ는 단말과 기지국 간의 효율적인 통신을 위해 단말이 지원할 수 있는 능력(capability)에 대한 정보를 포함한다. SBC-RSP는 단말과 기지국 간의 통신에 적용될 능력(capability)을 나타낸다. 단말과 기지국 간의 능력 협상을 통하여 HARQ의 지원과 그 파라미터가 특정된다. 능력 협상에서 상향링크의 HARQ 모드와 HARQ 채널의 수, 하향링크의 HARQ 모드와 HARQ 채널의 수 등이 지정될 수 있다.

단말과 기지국 간의 능력 협상에서 HARQ가 지원되면, 기지국은 HARQ DL MAP 정보를 전송한다(S120). HARQ DL MAP 정보를 통하여 HARQ에 필요한 자원을 할당한다. HARQ DL MAP 정보에는 Reduced CID 타입, OFDMA 심벌 오프셋, 서브채널 오프셋, OFDMA 심벌 수, 서브채널 수, HARQ 모드, 서브 버스트 정보 등이 포함된다. Reduced CID는 기본 CID의 선행 비트를 1비트로 줄여서 만들 수 있다. Reduced CID는 HARQ MAP 메시지의 크기를 줄이기 위하여 기지국에 의해 사용될 수 있다. Reduced CID의 타입은 기지국과 접속한 단말의 기본 CID의 범위를 고려하여 기지국에 의해 결정될 수 있다. Reduced CID는 선행 비트의 값에 따라 기본 CID, 브로드캐스트 CID, 멀티캐스트 CID가 될 수 있다. OFDMA 심벌의 수와 서브채널의 수로 서브 버스트를 지정할 수 있다. 하나의 버스트를 복수의 서브 버스트로 나누어 지정할 수 있다. HARQ 모드는 HARQ 영역의 모드 정보를 나타낸다. HARQ 모드에는 Chase HARQ, CTC를 위한 IR HARQ, CC를 위한 IR HARQ 등이 될 수 있다. 다중안테나 시스템인 경우 HARQ 모드는 MIMO Chase HARQ, MIMO IR HARQ, CC를 위한 MIMO IR HARQ, MIMO STC(space time coding) HARQ 등이 될 수 있다. 서브 버스트 정보는 서브 버스트에 적용되는 구체적인 HARQ 정보를 포함한다. 서브 버스트 정보에는 서브 버스트의 수, ACK 채널의 수, ACK 사용여부(ACK disable) 등에 대한 정보가 포함된다. ACK 사용여부는 각 서브 버스트마다 설정될 수 있고, ACK 사용여부에 따라 첫 번째 서브 버스트부터 마지막 서브 버스트까지 ACK 채널의 할당여부를 결정한다. ACK 채널의 위치와 크기는 UL HARQ ACK 채널할당 정보를 통하여 알 수 있다.

기지국은 단말로 UL HARQ ACK 채널할당 정보를 전송한다(S130). UL HARQ ACK 채널할당 정보는 상향링크 자원영역에서 하나 또는 그 이상의 ACK 채널을 정의한다. 이때, 단말은 동일한 CID를 가질 수 있고, 동일한 CID를 가지는 단말에게는 ACK 채널로써 동일한 자원영역이 할당될 수 있다. ACK 채널 영역은 6 타일을 포함하는 하나 이상의 서브채널을 포함할 수 있다. ACK 채널 영역의 하나의 슬롯은 두 개의 반-슬롯(half-slot)으로 구분될 수 있다. 6 타일 중에서 첫 번째 반-슬롯은 타일(0), 타일(2), 타일(4)를 포함하고, 두 번째 반-슬롯은 타일(1), 타일(3), 타일(5)를 포함할 수 있다. 첫 번째 반-슬롯 또는 두 번째 반-슬롯을 통하여 ACK/NACK 신호가 전송될 수 있다. 이로써, 단말과 기지국 간의 HARQ 접속이 이루어진다.

기지국은 단말로 데이터를 전송한다(S140). 데이터는 다중사용자 데이터일 수 있다. 다중사용자 데이터는 멀티캐스트 데이터와 브로드캐스트 데이터를 포함한다. 멀티캐스트 데이터는 멀티캐스트 CID를 포함한다. 동일한 그룹에 속하는 단말들은 동일한 멀티캐스트 CID를 부여받을 수 있다. 브로드캐스트 데이터는 브로드캐스트 CID를 포함한다. 브로드캐스트 데이터를 수신하는 단말들은 동일한 브로드캐스트 CID를 부여받을 수 있다. 또한, 다중사용자 데이터는 각 사용자의 데이터를 데이터 영역에 배열해서 하나 또는 다수의 FEC(forward error correction)를 적용하여 다중화(multiplexing)한 것일 수 있다. 예를 들어, VoIP(Voice over Internet Protocol) 사용자들의 데이터를 하나의 서브 버스트에 배열하여 하나 또는 다수의 FEC를 적용하여 다중화할 수 있다.

단말은 수신한 데이터를 디코딩하고, 에러 여부를 판단한다(S150). 각 사용자의 데이터마다 FEC, CRC(cyclic redundancy check)가 적용되어 하나의 버스트(또는 서브 버스트)를 통해 전송되는 경우, 단말은 자신의 데이터 위치를 정확하게 알고 있다면 자신의 데이터 블록만을 디코딩한 후, CRC 에러 여부를 판단할 수 있다. 한편, 다수의 사용자의 데이터에 하나의 FEC가 적용된 경우에는 단말은 전체 데이터 블록에 대한 CRC(cyclic redundancy check) 에러 여부를 판단한다. 다수의 사용자의 데이터에 하나의 FEC가 적용된 경우는 물리 계층(physical layer)보다 상위 계층, 예를 들어 MAC 계층에서 다중화된 것이다. 일반적인 경우, 단말은 다중 사용자 데이터에서 CRC(cyclic redundancy check) 에러가 생기더라도 자신의 데이터에서 에러가 생긴 것인지 아닌지 여부에 대해서는 알 수가 없다. 그러나, MAC 계층의 메시지를 볼 수 있는 시간적 여유가 되는 등의 특별한 경우, 단말은 자신의 데이터에서 에러가 생긴 것인지 여부를 확인할 수도 있다.

단말은 에러 여부를 판단하고, 그에 따라 응답신호를 기지국으로 전송한다(S160). 각 사용자의 데이터마다 FEC가 적용된 경우에는 자신의 데이터에 에러가 있는지 여부에 따라 응답신호를 전송하고, 다수의 사용자의 데이터에 하나의 FEC가 적용된 경우에는 CRC 에러 여부에 따라 응답신호를 전송한다.

응답신호는 ACK 신호 또는 NACK 신호가 될 수 있다. ACK 신호는 디코딩한 데이터에서 에러가 검출되지 않아 데이터의 수신 성공을 알리는 응답신호이고, NACK 신호는 디코딩한 데이터에서 에러가 검출되어 데이터의 재전송을 요청하는 응답신호이다. 여기서, 단말이 수신하는 데이터는 다중사용자 데이터일 수 있다. 다중사용자 데이터를 수신하는 다수의 단말은 동일한 CID를 가지고, 동일한 ACK 채널을 할당받을 수 있다. 이러한 경우 NACK 신호를 보내야 하는 단말만이 NACK 신호를 전송한다. 즉, NACK 신호를 전송하여야 하는 단말은 NACK 신호에 해당하는 벡터를 ACK 채널에 실어서 전송하고, ACK 신호를 전송하여야 하는 단말은 아무것도 전송하지 않는다. 응답신호의 벡터를 ACK 채널에 실어서 전송하는 방법은 후술한다.

만일, 단말이 수신하는 데이터가 유니캐스트 데이터이고, 기지국과 HARQ로 연결되는 다수의 단말들이 서로 다른 CID를 가지는 경우에는 응답신호를 서로 다른 자원영역을 통하여 전송하므로, 각각의 단말이 응답신호로 ACK 신호 또는 NACK 신호를 전송하더라도 기지국은 모든 응답신호를 수신하여 인지할 수 있다. 그러나, 단말이 수신하는 데이터가 다중사용자 데이터이고, 다수의 단말들이 동일한 CID를 가지는 경우에는 응답신호를 동일한 자원영역을 통하여 전송하게 되므로, 다수의 단말이 동시에 ACK 신호와 NACK 신호를 전송하게 되면 기지국은 이를 제대로 수신할 수가 없게 된다. 따라서, 다수의 단말 중에서 NACK 신호를 전송하여야 하는 단말만이 NACK 신호를 전송함으로써, 기지국은 다수의 단말로부터 동일한 자원영역으로 수신되는 응답신호를 구분할 수 있게 된다.

다수의 단말로부터 수신되는 NACK 신호를 수학식 1로 나타낼 수 있다.

여기서, Y는 수신신호, K는 NACK 신호를 전송하는 단말의 수, N은 잡음, M_n 은 NACK 신호,

를 나타낸다. 다수의 단말이 NACK 신호를 전송하는 경우에는 동일한 자원영역을 통하여 전송하므로, 하나의 단말이 NACK 신호를 전송하는 결과와 같아진다.

단말로부터 NACK 신호를 수신한 기지국은 데이터를 다시 전송한다(S170). 이때, 재전송되는 데이터는 단말과 기지국 간에 설정된 HARQ 모드에 따라 생성된 데이터가 될 수 있다. 원래의 데이터를 그대로 다시 전송할 수 있지만, 에러가 난 부분만 재전송하거나 재전송되는 데이터에 추가적인 부가 정보(additional redundant information)를 덧붙여 전송할 수 있다. 모든 단말이 다중사용자 데이터의 수신에 성공하여, 단말로부터 NACK 신호가 전송되지 않으면 기지국은 다중사용자 데이터의 전송에 성공한다. 이때, 기지국은 다중사용자 데이터를 전송한 후 소정 시간이 경과할 때까지 ACK 채널을 통해 어떠한 NACK 신호도 수신되지 않으면 새로운 다중사용자 데이터를 전송한다. 여기서, 소정 시간은 다중사용자 데이터가 포함된 프레임으로부터 프레임 오프셋으로 주어질 수 있다. 프레임 오프셋은 UCD 메시지에서 데이터에 대한 응답신호의 지연시간으로 알려질 수 있다.

이와 같이, 다중사용자 데이터에 대하여 NACK 신호만을 전송함으로써, 동일한 CID를 가지고 동일한 자원영역을 통하여 단말이 서로 다른 응답신호를 전송함으로써 생기는 문제점을 해결할 수 있다.

도 6은 타일의 일 예를 나타낸다. 이는 PUSC에서의 타일이다.

도 6을 참조하면, 하나의 타일은 4 부반송파, 3 OFDM 심벌(심벌 0 내지 심벌 2)로 구성되어 모두 12 부반송파로 구성된다. 12 부반송파는 8개의 데이터 부반송파(M0, ..., M7)와 4개의 파일럿 부반송파로 나눌 수 있다.

도 7은 타일의 다른 예를 나타낸다. 이는 선택적(optional) PUSC에서의 타일이다.

도 7을 참조하면, 하나의 타일은 3 부반송파, 3 OFDM 심벌(심벌 0 내지 심벌 2)로 구성되어 모두 9 부반송파로 구성된다. 9 부반송파는 8개의 데이터 부반송파(M0, ..., M7)와 1개의 파일럿 부반송파로 나눌 수 있다.

이하, 응답신호의 벡터를 ACK 채널에 실어서 전송하는 방법에 대하여 설명한다.

하나의 응답신호를 실어서 전송하는 ACK 채널은 1/2 서브채널에 할당될 수 있다. 1/2 서브채널은 3개의 타일을 포함한다. 하나의 타일은 8개의 데이터 부반송파를 포함하고, 하나의 데이터 부반송파에는 하나의 심벌이 실린다. 하나의 타일에 실리는 8개의 심벌은 하나의 벡터를 구성한다.

표 2는 하나의 타일에 포함되는 8개의 데이터 부반송파에 실리는 심벌들을 나타낸다. 모두 8가지 종류의 벡터를 구성하고, 그 인덱스는 0~7 사이의 값을 가진다.

여기서, 각 벡터를 구성하는 심벌은 다음 수학식 2와 같다.

이 때, 서로 다른 인덱스를 가지는 벡터는 서로 직교한다.

ACK 신호와 NACK 신호를 나타내는 페이로드(payload)를 1비트라 할 때, ACK 채널에 할당되는 벡터는 다음 표 3과 같이 나타낼 수 있다.

ACK 1-bit symbol	Vector Indices per Tile Tile(0), Tile(2), Tile(4) for even half subchannel Tile(1), Tile(3), Tile(5) for odd half subchannel
0	0, 0, 0
1	4, 7, 2

ACK 채널은 1/2 서브채널에 할당되므로 ACK 채널은 3개의 타일을 포함한다. 하나의 타일을 표현하기 위하여 하나의 벡터가 필요하므로, 하나의 ACK신호 또는 NACK 신호를 나타내기 위하여 3개의 벡터가 필요하다. 페이로드의 비트값이 0이면 ACK, 1이면 NACK을 나타낼 수 있다. 또는 페이로드의 비트값이 0이면 NACK, 1이면 ACK을 나타낼 수도 있다. 페이로드의 비트값이 1일 때 NACK을 나타내는 것으로 가정할 때, ACK 채널의 3개의 타일에 각각 벡터 인덱스 4, 7, 2에 해당하는 심벌들은 맵핑하여 NACK 신호를 전송할 수 있다.

타일에 포함되는 데이터 부반송파에 벡터를 나타내는 심벌이 실리는 것으로 가정하여 설명하였으나, 타일에 포함되는 파일럿 부반송파에 벡터를 나타내는 심벌이 실릴 수도 있다. 예를 들어, PUSC의 경우에는 하나의 타일에 8개의 데이터 부반송파와 함께 4개의 파일럿 부반송파가 포함된다. 4개의 심벌로 하나의 벡터를 나타낼 수 있고, 이 벡터를 ACK 채널에 포함되는 타일에 할당하여 벡터를 나타내는 심벌이 파일럿 부반송파에 실리도록 할 수 있다. 즉, ACK 채널에 포함되는 타일의 파일럿 부반송파에 NACK 신호를 실어서 전송할 수 있다.

한편, 이웃하는 기지국 간에 동일한 자원영역을 ACK 채널로 할당할 수 있다. 이러한 경우에 하나의 기지국에 접속하는 단말들은 NACK 신호를 전송하지 않고, 다른 하나의 기지국에 접속하는 단말들은 NACK 신호를 전송할 수 있다. 이때, 다른 기지국과 접속하는 단말의 NACK 신호가 NACK 신호가 없는 기지국으로 수신될 수 있다. 다른 기지국과 접속하는 단말의 NACK 신호에 의해 NACK 신호가 있는 것으로 오인될 수 있다.

이러한 간섭을 방지하기 위해, 이웃하는 기지국 간에는 서로 다른 벡터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 벡터를 구성하는 심벌을 이웃하는 기지국 간에 위상차를 주어 벡터를 서로 달리 정할 수 있다. 기지국이 사용하는 벡터의 심벌에 대한 정보는 기지국이 자신과 접속하는 단말들에게 알려줄 수 있다. 또는 이웃하는 기지국 간에 벡터를 구성하는 심벌의 조합을 달리 정할 수 있다. 또는 NACK 신호를 나타내는 벡터의 조합을 달리 정할 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국에 접속하는 단말들은 각 타일에 할당되는 벡터의 조합을 벡터 인덱스 4, 7, 2로 NACK 신호를 나타내어 전송하고, 제2 기지국에 접속하는 단말들은 벡터 인덱스 3, 6, 1로 NACK 신호를 나타내어 전송할 수 있다. 벡터의 조합은 다양하게 이루어질 수 있고 이웃하는 다수의 기지국이 사용하는 ACK 채널에 적용되는 벡터는 다양하게 변형될 수 있다. NACK 신호를 나타내는 벡터의 조합, 벡터를 구성하는 심벌의 조합에 대한 정보는 기지국이 자신과 접속하는 단말들에게 알려줄 수 있다.

이웃하는 기지국 간에 ACK 채널을 할당하는 자원영역이 서로 겹치지 않도록 자원할당할 수 있다. 즉, 이웃하는 기지국 간에 자신이 사용할 ACK 채널에 대한 정보를 사전에 교환하여 기지국 간에 동일한 서브채널, 동일한 OFDM 심벌에 ACK 채널이 할당되지 않도록 할 수 있다.

기지국 별로 부반송파를 스크램블링(scrambling)하여 전송할 수 있다. 즉, 기지국 별로 서로 다른 코드를 부여하여 NACK 신호를 생성하고, 이를 전송하도록 하여 다른 기지국에 접속한 단말로부터 전송되는 NACK 신호에 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

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 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

도 1은 무선 통신시스템을 도시한 예시도이다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다.

도 6은 타일의 일 예를 나타낸다.

도 7은 타일의 다른 예를 나타낸다.

Claims

HARQ를 이용한 기지국에 의한 데이터 전송 방법에 있어서,

동일한 ID를 가지는 복수의 단말들에게, 상기 복수의 단말들의 다중사용자 데이터를 위한 NACK 신호를 수신하는 데에 사용되는 ACK 채널을 위한 무선 자원을 상향링크 자원 영역 내의 동일한 자원 영역을 기반으로 할당하는 단계;

동일한 CID(connection ID)를 포함하는 상기 다중사용자 데이터를 상기 복수의 단말들로 전송하는 단계;상기 다중사용자 데이터를 수신한 상기 복수의 단말들 중 오직 상기 다중사용자 데이터에서 오류를 검출한 적어도 하나의 단말로부터 상기 NACK 신호를 상기 ACK 채널을 통해 수신하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 단말로부터 상기 NACK 신호를 수신하는 경우 상기 다중사용자 데이터에 대한 재전송 데이터를 상기 복수의 단말들로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제1 항에 있어서, 상기 다중사용자 데이터는 브로드캐스트 데이터 또는 멀티캐스트 데이터인 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제1 항에 있어서, 상기 다중사용자 데이터는 복수의 사용자 데이터를 포함하며, 상기 각 사용자 데이터는 상기 각 단말에 대응되는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제3 항에 있어서, CRC(cyclic redundancy check)가 상기 각 사용자 데이터에 부착되는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다중사용자 데이터는 동일한 브로드캐스트 CID를 포함하는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 다중사용자 데이터는 동일한 멀티캐스트 CID를 포함하는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.
제 1 항에 있어서, 하나 이상의 FEC(forward error correction)이 상기 다중사용자 데이터에 적용되는 것을 특징으로 하는 HARQ를 이용한 데이터 전송 방법.