KR101533240B1 - 이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 레이트 매칭 장치 및 그 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 레이트 매칭 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

이동통신 시스템에서 전송채널들의 레이트 매칭 알고리즘 적용 시 비트 삭제를 회피하고, 에러 비트의 재전송 시도 시 비트 반복을 통해 전송채널과 물리채널 간의 맵핑을 효율적으로 수행할 수 있는 레이트 매칭 장치 및 그 방법이 개시된다. 레이트 매칭 장치 및 그 방법은, 전송포맷 조합에 대해 기초 변수를 포함한 레이트 매칭 파라미터를 계산한 후, 전송포맷 조합을 수신한 전송채널의 현재 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 추가 파라미터에 의해 기초 변수를 갱신하며, 갱신되는 기초 변수를 기준으로 비트 반복/삭제 처리를 수행하여 레이트 매칭 블록을 생성하는 구성을 가진다.
HARQ, 레이트 매칭, 전송채널

Description

이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 레이트 매칭 장치 및 그 방법{RATE MATCHING DEVICE FOR CONTROLLING RATE MATCHING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이트 매칭 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 이동통신 시스템에서 HARQ와 같은 고속 데이터 처리 기술을 적용할 때 레이트 매칭 기술을 적용하기 위한 레이트 매칭 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고, CDMA(Code Division Multiple Access)를 사용하는 3세대 이동통신 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은, 이동 전화나 컴퓨터 사용자들이 전 세계 어디에 있든지 간에 패킷 기반의 텍스트, 디지털화된 음성이나 비디오 및 멀티미디어 데이터를 2Mbps 이상의 고속으로 전송할 수 있는 일관된 서비스를 제공한다.
이러한 UMTS 시스템은 인터넷 프로토콜(IP: Internet Protocol)과 같은 패킷 프로토콜을 사용하는 패킷교환 방식의 접속이란 가상접속의 개념을 사용하며, 네트 워크 내의 다른 어떠한 종단에라도 항상 접속이 가능하다.
UMTS를 위한 3GPP 물리 계층의 HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access) 기술은 향상된 상향링크 전용채널(E-DCH: Enhanced Uplink Dedicated Channel)을 이용해 속도 개선을 이루고 있으며, E-DCH는 보다 안정된 고속의 데이터 전송을 지원하기 위하여, 복합 자동 재전송 요구(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request) 기술을 지원한다.
HARQ는 초기에 전송된 데이터 패킷에 오류가 발생했을 경우 오류 패킷을 보상해 주기 위해 패킷을 재전송하는 기법을 의미한다. 이 기법은, 오류 발생시 최초 전송 시와 동일한 포맷의 패킷들을 재전송하는 체이스 컴바이닝 기법(CC: Chase Combining)과, 오류 발생 시 최초 전송 시와 상이한 포맷의 패킷들을 재전송하는 중복분 증가 기법(IR: Incremental Redundancy)으로 구분할 수 있다.
전술한 HARQ 기술은 기지국 기반의 스케쥴링과 10ms, 2ms의 전송 단위시간(TTI: Transmission Time Interval)을 지원하며, 이에 따라 2ms마다 물리채널을 제어할 수 있다. 또한, HARQ 기술은 각각의 향상된 전용 물리제어채널(EDPCCH: Enhanced Dedicated Physical Control Channel)에 대해 전력 가중치(Power Weight)를 개별적으로 부과하거나, 채널 비트율(Channel Bit Rate)이 1920 kbps인 확산인자(SF: Spreading Factor)를 지원하여 보다 많은 데이터를 빠른 시간에 전송할 수 있다.
레이트 매칭(Rate Matching) 작업은 매 전송 단위시간마다 전송할 데이터의 양과 실제 물리채널의 최대 전송량을 맞추는 작업으로서, 전송채널(TrCH: Transport Channel) 상의 전송블록(Transport Block)의 비트들을 해당 물리채널(PhCH: Physical Channel) 상의 전송단위인 물리채널 프레임의 비트 크기(Bit Size)에 따라 삭제(Puncturing) 또는 반복(Repeat)하는 동작 알고리즘을 사용한다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이트 매칭 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1의 레이트 매칭 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
레이트 매칭 작업은 크게 레이트 매칭 파라미터(Rate Matching Parameters)를 계산하는 과정(S110)과, 레이트 매칭 파라미터를 가지고 레이트 매칭 패턴(Rate Matching Pattern)을 결정하는 과정(S120), 레이트 매칭을 수행하는 과정(S130)으로 구성된다.
레이트 매칭 파라미터의 계산 과정(S110)에서, 물리채널로 전송 가능한 비트 수에 따라 삭제 또는 반복해야할 비트 양(ΔNi,j)이 계산되고, 그 비트 양(ΔNi,j)으로부터 다른 레이트 매칭 파라미터가 계산된다.
레이트 매칭 파라미터는 3GPP 규격 TS 25.212에 따라 정의되는 것으로, 레이트 매칭 패턴을 결정하는 알고리즘에 사용되는 변수 e에 대한 초기치(e_ini), 증가치(e_plus), 감소치(e_minus)를 포함한다. 레이트 매칭 패턴은 레이트 매칭 파라미터를 이용하여 어떤 위치의 비트들을 삭제 또는 반복할지를 나타내는 것으로, 레이트 매칭 파라미터가 계산되면, 3GPP 규격 TS 25.212에 정의된 알고리즘을 통해 레이트 매칭 패턴이 결정될 수 있다.
도 2는 레이트 매칭 알고리즘을 통해 e < 0가 됨에 따라 입력 비트(Input bit index)에서 5번째 비트와 9번째 비트가 삭제되는 경우를 예시하고 있다.
레이트 매칭 패턴의 수행 과정(S120)은 레이트 매칭 패턴에 따른 비트 삭제 혹은 비트 반복 처리를 수행하여 레이트 매칭 블록을 만든다.
그런데, 종래의 레이트 매칭 알고리즘은 레이트 매칭 패턴이 결정된 이후, ΔNi,j > 0 일 경우, 레이트 매칭 블록에서의 비트 반복이 결정되며, 변수 e의 초기치(e_ini)를 시작으로 고정된 감소치(e_miuns)만큼을 감소함으로써 레이트 매칭 블록에서 빠른 비트 삭제가 발생할 수 있도록 한다. 비트 삭제 시, 에러가 발생한 데이터 비트의 회피/교정을 위한 재전송을 수행하게 되므로, 결과적으로 더 많은 레이트 매칭 알고리즘이 동작하게 되고, 비트 삭제가 반복됨에 따라 전송채널과 물리채널 간의 맵핑 작업에 따른 소모 시간이 증가하게 된다. 반면, 비트 반복이 수행되는 경우에는, 반복 처리를 위한 레이트 매칭 알고리즘이 한번에 적용될 수 있다.
이러한 점에 착안하여, HARQ와 같은 데이터의 고속 전송 기술에서, 전송채널(Transport Channel)과 물리채널(physical Channel) 간의 맵핑(Mapping)을 효율화하기 위한 방법을 제안하고자 한다. 또한, 전송채널 상의 출력 비트들이 과도하게 삭제되고, 이로 인해 재전송 횟수가 과도하게 증가하는 것을 방지하기 위한 방법을 제안하고자 한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동통신 시스템에서 전송채널들의 레이트 매칭 알고리즘 적용 시 비트 삭제를 회피하고, 에러 비트의 재전송 시도 시 비트 반복을 통해 전송채널과 물리채널 간의 맵핑을 효율적으로 수행하기 위한 레이트 매칭 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 레이트 매칭 블록의 비트 반복 시 고정된 감쇠 방식에 변형을 주어 전송채널과 물리채널 간의 맵핑에 따른 소모 시간을 줄일 수 있는 레이트 매칭 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이트 매칭 장치는, 이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 장치에 있어서, 전송채널을 통해 상위계층에서 발생된 입력 비트 열을 읽어들이고, 상기 입력 비트 열에 대해 기초 변수를 포함한 레이트 매칭 파라미터를 계산하는 파라미터 계산부; 상기 전송채널의 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 상기 추가 파라미터에 의해 상기 파라미터 계산부에서 계산된 상기 기초 변수를 갱신하는 추가 파라미터 산출부; 및 상기 파라미터 계산부를 통해 계산되는 상기 레이트 매칭 파라미터 및 상기 추가 파라미터 산출부를 통해 갱신되는 상기 기초 변수를 기준으로 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 처리를 수행하여 상위계층에서 발생된 상기 입력 비트 열을 물리계층 내의 물리채널로 맵핑하는 레이트 매칭 실행부를 포함한다.
여기서, 상기 추가 파라미터는 i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 레이트 매칭 방법은, 이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 방법에 있어서, 전송채널을 통해 상위계층에서 발생된 입력 비트 열을 읽어들이고, 상기 입력 비트 열에 대하여 기초 변수를 포함한 레이트 매칭 파라미터를 계산하는 단계; 상기 레이트 매칭 파라미터의 계산 결과에 따라 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부를 결정하는 단계; 및 비트 반복 처리가 결정되면, 상기 전송채널의 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 상기 추가 파라미터에 의해 상기 기초 변수를 갱신해 가면서, 갱신되는 상기 기초 변수를 기준으로 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 처리 과정을 반복하여 상위계층에서 발생된 상기 입력 비트 열을 물리계층 내의 물리채널로 맵핑하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 추가 파라미터는 i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 레이트 매칭 장치 및 그 방법은, 이동통신 시스템에서 전송채널들의 레이트 매칭 알고리즘 적용 시 비트 삭제를 회피하고, 에러 비트의 재전송 시도 시 비트 반복을 통해 전송채널과 물리채널 간의 맵핑을 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이트 매칭 장치 및 그 방법은, 레이트 매칭 블록의 비트 반복 시 고정된 감쇠 방식에 변형을 주어 전송채널과 물리채널 간의 맵핑에 따른 소모 시간을 줄일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이트 매칭 장치에 대하여 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 장치의 내부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 장치는 파라미터 계산부(210), 추가 파라미터 산출부(220),레이트 매칭 실행부(230)를 포함한다.
파라미터 계산부(210)는 전송채널을 통해 상위계층으로부터 전송포맷 조합(TFC: Transport Format Combination)을 이루는 입력 비트 열을 읽어들이고, 읽어들인 입력 비트 열에 대한 레이트 매칭 파라미터를 계산한다. 레이트 매칭 파라미터로는, 3GPP 규격 TS 25.212에 따라 정의되는 Ndata,j, Ni,j, Zi,j, ΔNi,j 등이 포함되며, Ndata,j, ΔNi,j 로부터 구해지는 변수 e에 대한 초기치(e_ini), 증가치(e_plus), 감소치(e_minus)를 의미하는 기초 변수가 포함된다. 대표적으로, Ndata,j는 물리계층이 수용할 수 있는 전체 비트 수이고, ΔNi,j는 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수이며, Zi,j는 ΔNi,j를 구하기 위한 중간 매개 변수이다.
레이트 매칭 작업에 의해, 전송채널(TrCH) 상에서 비트가 반복되거나 삭제되며, 전송채널(TrCH) 상에서의 비트 반복/삭제 과정을 통해 상위계층에서 발생된 입력 비트 열이 물리계층 내 물리채널(PhCH)로 맵핑될 수 있다. 레이트 매칭 작업 시, 상위계층은 전송 단위시간(TTI), 확산인자(SF), 코딩 방식(Coding Scheme) 등의 레이트 매칭 속성(TTI, SF 인자, Coding Scheme 등)을 할당한다. 파라미터 계산부(210)는 이러한 속성을 받아서 반복되거나 삭제될 비트 수(ΔNi,j)를 계산하는데, 이러한 비트 수(ΔNi,j)는 전송시간 간격에 따라서도 달라질 수 있다.
추가 파라미터 산출부(220)는 전송채널의 현재 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 구해진 추가 파라미터에 의해 파라미터 계산부(210)에서 계산된 기초 변수를 갱신하게 된다. 추가 파라미터로는, i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α)가 산출될 수 있다. 비트 수 변화량(ΔMi)과 변화율 가중치(α)는 다음의 <수학식 1>, <수학식 2>를 각각 만족하는 값이다.
ΔMi = |ΔNi+1,j - ΔNi,j|, 단, ΔNi,j = Zi,j - Zi-1,j - Ni,j
α = |ΔMi / ΔMi+1|
레이트 매칭 실행부(230)는 파라미터 계산부(210)를 통해 계산되는 레이트 매칭 파라미터(대표적으로, ΔNi,j)와, 추가 파라미터 산출부(220)를 통해 갱신되는 기초 변수(e_ini, e_minus, e_plus)를 기준으로 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 처리를 수행하여 물리채널과 맵핑되는 레이트 매칭 블록을 생성하게 된다.
전술한 레이트 매칭 실행부(230)에는 패턴 제어부(231), 비트 반복 처리부(232), 비트 삭제 처리부(233)가 포함된다.
패턴 제어부(231)는 파라미터 계산부(210)에서 계산된 레이트 매칭 파라미터(대표적으로, ΔNi,j)에 따라 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부를 결정한다. 예컨대, j번째 전송포맷 조합(TFCj)을 수신한 i번째 전송채널(TrCHi)에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수, 즉 레이트 매칭에 의해 삭제 또는 반복할 비트 수(ΔNi,j)가 ΔNi,j > 0을 만족하는 경우, 패턴 제어부(231)는 비트 반복 처리를 결정하고, ΔNi,j < 0을 만족하는 경우 비트 삭제 처리를 결정한다. ΔNi,j = 0이면 전송채널(TrCH)과 물리채널(PhCH)이 이미 맵핑된 상태이므로, 별도의 레이트 매칭이 이루어지지 않는다.
패턴 제어부(231)에서 비트 반복 처리가 결정되면, 비트 반복 처리부(232)가 추가 파라미터 산출부(220)와 연동하여 추가 파라미터 및 기초 변수를 갱신해 가면서, 추가 파라미터 산출부(220)에서 갱신되는 기초 변수를 기준으로 레이트 매칭 블록에서의 비트 반복 처리 과정을 일정 횟수만큼 반복하게 된다. 패턴 제어부(231)에서 비트 삭제 처리가 결정되면, 비트 삭제 처리부(233)가 레이트 매칭 블록에서의 비트 삭제 처리를 수행한다.
결과적으로, 전송채널(TrCH) 다중화 후의 전체 비트 비율이 할당된 전용 물리채널(PhCH)의 전체 채널 비트 비율과 같도록 하기 위해 비트는 반복되거나 삭제되며, 비트 반복/삭제 처리 시 비트 삭제를 최대한 회피할 수 있도록 전송채 널(TrCH)의 상태에 따라 반복/삭제 처리 횟수가 제어된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이트 매칭 방법에 대하여 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 방법을 나타낸 흐름도이다.
레이트 매칭 장치는, 상위계층에서 생성되어 전달된 전송채널 상의 전송포맷 조합, 즉, 전송채널 상의 전송단위인 전송블록의 비트들을 해당 물리채널 상의 전송단위인 물리채널 프레임의 비트 크기에 따라 삭제 또는 반복하는 동작을 수행한다.
이를 위해, 레이트 매칭 장치는 먼저, 전송포맷 조합(TFC)을 이루는 입력 비트 열을 읽어들이고, 읽어들인 입력 비트 열에 대하여 기초 변수(e_ini, e_plus, e_minus)를 포함한 레이트 매칭 파라미터(Ndata,j, Zi,j, ΔNi,j 등)를 계산한 후(S210), 레이트 매칭 파라미터의 계산 결과에 따라 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부를 결정한다(S220).
여기서, 레이트 매칭 장치는 물리채널로 전송 가능한 비트 수에 따라 삭제 또는 반복해야 할 비트 수(ΔNi,j)를 먼저 계산하고, 그 비트 수(ΔNi,j)로부터 레이트 매칭 블록을 생성하기 위한 레이트 매칭 파라미터들(기초 변수 포함)을 산출한다. 이러한 레이트 매칭 장치는 기지국이나 사용자 단말에 위치할 수 있으며, 동일한 입력 정보를 이용하여 필요한 레이트 매칭 파라미터들을 결정한다. 레이트 매칭 파라미터는 '3GPP 규격 TS 25.212'에 따라 정의되며, 특히, 기초 변수는 물리계층 이 수용할 수 있는 전체 비트 수(Ndata,j), 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수(ΔNi,j)로부터 구해지는 것으로서, 변수 e에 대한 초기치(e_ini), 증가치(e_plus), 감소치(e_minus)를 의미한다.
3GPP 규격 25.212의 4.2.7은 여러 동작 모드와 연동하여 사용하기 위한 여러 레이트 매칭 방식을 정의한다.
업링크 상의 레이트 매칭은 다운링크에 대한 레이트 매칭과는 다소 상이한 것으로 정의된다. 또한, 다운링크에 있어서, 전송채널의 고정 위치에 대한 레이트 매칭 파라미터는 전송채널의 유동 위치에 대한 파라미터와 상이하게 계산된다. 위치의 각 형태에 있어서도, 레이트 매칭 이전의 채널 부호화 과정에서 컨볼루셔널하게 인코드된(convolutionally encoded) 전송채널에 대한 레이트 매칭 파라미터는 터보 인코드된(turbo encoded) 전송채널에 대한 파라미터와 다르게 계산된다. 레이트 매칭 파라미터에 대한 계산은 3GPP 규격 25.212를 준용할 수 있다.
주요 과정을 살펴보면, 레이트 매칭 장치는 사용자 단말에서 사용할 확산인자(SF)와 물리채널의 코드 개수(Ndata,j)를 계산한다. 즉, 각 전송채널(TrCH)별로 전송블록의 크기를 비롯한 전송채널 포맷을 나타내는 전송포맷 조합(TFC)의 인덱스가 j일 때 물리계층이 수용할 수 있는 비트 수(물리채널 비트 크기)인 Ndata,j를 결정한다.
물리채널 비트 크기(Ndata,j)는 삭제가 불가피한 경우에 미리 정해진 PL(Puncturing Limit)내에서 삭제되는 비트들의 개수를 최소화하도록 하고 또한 멀티코드 전송을 최소화하도록 정해진다. 여기서, PL은 멀티코드 전송을 피하고 높은 확산인자(SF)를 갖도록 삭제를 허용하는 미리 정해지는 비율 값이다.
Ndata,j가 정해지면, Ndata,j에 의해 사용자 단말이 사용할 확산인자(SF)와 물리채널(PhCH)의 코드 개수가 정해진다. 이외, Ndata,j의 결정에 대한 상세한 사항은 3GPP 규격 25.212 의 4.2.7.1.1에 기재된 내용을 준용한다.
Ndata,j가 결정되면, 레이트 매칭에 의해서 삭제 또는 반복할 비트들의 양(ΔNi,j)이 결정될 수 있다. 레이트 매칭에 의해 삭제 또는 반복하게 될 비트 양(ΔNi,j)은 3GPP 규격 25.212의 4.2.7에 기술된 <수학식 3>에 의해 결정된다.
Figure 112008060420688-pat00001
<수학식 3>에서 Z0,j 및 Zi,j는 <수학식 3> 그 자체에 의하여 정의되는 파라미터이다. 또한
Figure 112008060420688-pat00002
는 내부의 값을 넘지 않는 최대의 정수를 의미한다. 여기서, ΔNi,j 는 TFCj를 갖는 i번째 전송채널, 즉, TrCHi의 각 프레임에서 삭제 또는 반복 되어야 할 비트 양으로, 양수면 반복을, 음수면 삭제를 의미한다. 그리고, Nm,j는 TFCj를 갖는 m번째 전송채널, TrCHm의 레이트 매칭 이전의 비트 수, 즉 TrCHm에서의 부호화된 비트 수를 나타낸다.
이와 같이, 기초 변수(e_ini, e_minus, e_plus)를 포함한 레이트 매칭 파라미터가 계산되면(S210), 레이트 매칭 파라미터(대표적으로, ΔNi,j)의 계산 결과에 따라 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부가 결정되며(S220), 그 결과에 따라 비트 반복/삭제가 이루어져 물리채널(PhCH)로 맵핑할 레이트 매칭 블록이 생성된다(S230, S240).
특정 전송채널로부터의 코드된 비트의 수가 전송채널에 대한 할당된 레이트 매칭된 비트의 수 보다 더 작을 때에는 비트 반복 처리가 수행되며(S230), 특정 전송채널로부터의 코드된 비트의 수가 전송채널에 대한 할당된 레이트 매칭된 비트의 수 보다 더 클 때에는 비트 삭제 처리가 수행된다(S240).
이와 같이, 레이트 매칭 장치는 ΔNi,j의 값을 기준으로 해당 위치의 비트들을 삭제 또는 반복하여 전송채널(TrCH)과 물리채널(PhCH) 간 맵핑을 위한 레이트 매칭 블록을 생성한다. 이때, 레이트 매칭 장치는 비트 삭제 또는 반복 과정을 반복하면서 에러 비트들의 검출 및 회피를 수행할 수 있다. 단, 비트 삭제는 기지국과 사용자 단말이 공유하고 있는 (1-PL)*100의 비율로 제한하여 과도한 삭제를 막고, 삭제에 따른 재전송의 회수가 증가되는 것을 막는다.
아울러, 레이트 매칭 과정에서 재전송 처리 및 그로 인한 부하 증가를 유발 하는 비트 삭제 처리를 최대한 회피하기 위해, 레이트 매칭 장치는 비트 반복 처리 과정에서 전송채널의 현재 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 적용함으로써, 비트 삭제 처리 이전에 보다 많은 반복 처리가 수행될 수 있도록 한다(S230).
세부적으로, 레이트 매칭 장치는 반복 처리 과정이 필요한지 여부를 확인하기 위해 ΔNi,j > 0인지를 확인한 후(S220), ΔNi,j > 0을 만족하여 비트 반복 처리가 결정되는 경우, 전송채널의 현재 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 추가 파라미터에 의해 기초 변수를 갱신해 가면서, 갱신되는 기초 변수를 기준으로 레이트 매칭 블록에서의 비트 반복 처리 과정을 반복하게 된다(S230).
추가 파라미터로는, i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α)가 적용될 수 있다. 여기서, 비트 수 변화량(ΔMi)과 변화율 가중치(α)는, 갱신 전 고정되어 있는 감소치(e_minus)에 변형을 가하여 레이트 매칭 블록에서 비트 반복 횟수를 늘리되, 전송채널의 상태에 따라 비트 반복 횟수를 조절하기 위한 값이다.
비트 수 변화량(ΔMi)과 변화율 가중치(α)는, 'ΔMi = |ΔNi+1,j - ΔNi,j|, 단, ΔNi,j = Zi,j - Zi-1,j - Ni,j', 'α = |ΔMi / ΔMi+1|'를 각각 만족한다. 추가 파라미터를 적용하여 고정된 감소치(e_minus)에 변형을 가하기 위해서는, e의 값이 미리 정해진 감소 값의 한계치(RL) 이상이어야 하며, 그 이하인 경우, ΔMi의 값을 계산할 때의 고정된 감소치(e_minus)를 적용하여 ΔNi,j < 0이 될 때까지 반복 처리를 수행한 후 해당 비트들에 대해서 삭제 처리를 수행한다. ΔNi,j < 0이 되어 비트 반복 처리가 종료되면, 레이트 매칭 블록에서 비트 삭제 처리가 수행된다(S240). ΔNi,j = 0이면 레이트 매칭이 이루어지지 않는다.
도 5는 도 4의 비트 반복 처리 과정을 세분화한 흐름도이며, 도 6은 도 2와비교하여 도 5의 비트 반복 처리 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
ΔNi,j > 0일 경우, 비트 반복 처리가 결정되며, 레이트 매칭 장치가 초기치(e_ini)를 시작으로 고정된 감소치(e_minus)만큼씩 e의 값을 감소시키면 빠른 삭제 처리를 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 삭제 처리의 경우, 레이트 매칭 장치가 문제의 비트들을 찾아내어 재전송을 수행하여야 하고, 재전송 시 더 많은 레이트 매칭 알고리즘을 적용하여야 하므로, 삭제 처리가 반복되면 전송채널과 물리채널 간의 맵핑에 따른 소모 시간이 증가하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 레이트 매칭 블록의 비트 반복 처리 과정에서 도 6과 같이 고정된 감쇠 방식에 변형을 주는 방안이 도입된다.
먼저, 초기에 current_e = e_ini이고, e_minus# = e_minus로 정의된다.
레이트 매칭 장치는 변수 e의 현재 값(current_e)이 과도한 비트 반복을 방지하기 위해 미리 정해지는 감소 값의 한계치(RL) 이상인지 확인한다(S231).
S231의 확인 결과 current_e가 RL보다 작으면, 'e_minus# = e_minus(#-1)'로 저장한다(S236). 예컨대, S236에서 #이 2일 때 current_e가 RL보다 작으면, S236으로 진행되어 e_minus2 = e_minus1로 저장된다.
S231의 확인 결과 변수 e의 현재 값(current_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인 경우에는, 레이트 매칭 대상이 되는 비트 수(ΔNi,j)와 그 변화량(ΔMi)이 저장되고, 변수 e의 현재 값(current_e)이 변수 e의 이전 값(old_e)으로 저장된다(S232).
이후, 레이트 매칭 장치는 i번째 전송채널에서의 비트 수 변화량(ΔMi)과 i+1번째 전송채널에서의 비트 수 변화량(ΔMi+1) 간의 변화율 가중치(α)를 구한다(S233).
또한, 'e_minus# = e_minus(#-1) - α'의 수학식에 따라 변수 e의 신규 감소치(e_minus#)를 구하고, 'new_e = old_e - e_minus#'의 수학식에 따라 변수 e의 신규 값(new_e)을 구한다(S234).
예컨대, #이 2일 때 current_e가 RL 이상이면, S234에서 e_minus2는 'e_minus1 - α'로 계산한다. 그리고 S232에서 설정한 old_e로부터 해당 e_minus#을 뺀 값을 new_2로 저장한다.
이후, 레이트 매칭 장치는 변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인지 확인한 후(S235), 변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인 경우, 변수 e의 신규 값(new_e)을 변수 e의 현재 값(current_e)으로 등록하고(S238), 비트 반복 처리를 실행한다(S239).
전술한 S231에서 변수 e의 현재 값(current_e)이 감소 값의 한계치(RL)보다 작거나 S235에서 변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL)보다 작은 경우에는, S236으로 진행하여 e_minus(#-1)을 e_minus#로 설정한다. 예컨대, S236에서 #이 2일 때 current_e가 RL보다 작으면, S236으로 진행되어 e_minus2 = e_minus1로 설정된다. 이후, 변수 e의 현재 값(current_e)에서 감소치(e_minus#)를 뺀 값이 변수 e의 현재 값(current_e)으로 저장되고(S237), 비트 반복 처리가 실행된다(S239).
이와 같이, ΔNi,j > 0인 경우, 레이트 매칭 장치는 비트 반복 처리를 수행하되, 변수 e의 결과가 미리 지정되어 있는 임계 값, 즉, 감소 값의 한계치(RL)를 넘는지 여부를 검사하는 과정을 거치게 된다(S231). 검사 결과, e가 감소 값의 한계치(RL)을 넘지 않을 경우에는, 변수 e의 현재 값(current_e)이 미리 지정된 감소치(e_minus)만큼 감소하고(S237), 정상적인 비트 반복 처리가 이루어진다(S239).
그러나, e가 감소 값의 한계치(RL)을 초과할 경우, 레이트 매칭 장치는 <수학식 1>, <수학식 2>를 적용해 추가 파라미터를 계산하며(S232, S233), 그 결과를 가지고 기초 변수를 갱신하는 과정을 거치게 된다(S234 내지 S238).
여기서, 비트 수 변화량(ΔMi)은 TFCj를 갖는 i번째 전송채널, 즉, TrCHi의 각 프레임에서 삭제 또는 반복 되어야 할 비트 양의 변화량을 의미하며, 변화율 가중치(α)는 임시 저장해 놓은 ΔMi와 현재의 ΔMi+1과의 변화 비율을 의미한다. 감소 값의 한계치(RL)는 과도한 반복 처리를 방지하기 위하여 정하는 임계 값이고, e는 해당 비트 에러, new_e는 새로 계산된 e, old_e는 백업 버퍼에 임시 저장된 e이다. e_minus#는 e_minus의 변경된 값이고, #은 e_minus의 신규(new), 기존(old) 값의 구분자이다.
<수학식 1>와 <수학식 2>에서의 ΔMi, α는 현재 전송채널의 상태를 가늠하는 기준이 되며, 그 상태의 변이에 따라 에러 비트들의 생성이 더욱 많아지거나 더 적어질 수 있다. 기초 변수의 갱신 과정(S234 내지 S238)을 거치게 되면서 현재의 전송채널의 상태가 적용된 new_e가 산출되며, 해당 과정에서 새로운 e_minus#를 함께 계산하게 된다. 이에 대한 가중치를 적용하기 위해 α를 주게 되는데, α는 비트마다 가중치를 증가시키는 역할을 한다.
종래 기술에 따르면, 도 2에서와 같이, 반복 처리 과정에서 변수 e의 값이 고정된 감소치(e_minus)만큼씩 일정하게 줄어들어, 비트 반복 가능 횟수가 제한된다. 이와 비교하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 장치는 도 6에서와 같이 고정된 감소치(e_minus)에 변형을 가하여 보다 많은 반복 처리를 수행하게 되며, 최종적으로 삭제 처리를 통해서 해당 에러 비트(예컨대, 9번째 비트)를 제거하고 이후에 다시 레이트 매칭 알고리즘을 적용하여 새로운 레이트 매칭 패턴을 결정하여 적용한다. 이러한 과정에서, 물리채널들의 수에 변화가 없이도, 삭제 처리되는 비트들을 최소화할 수 있다.
즉, 레이트 매칭 장치는 ΔMi, α를 통해 현재 전송채널의 상태를 가늠하여 적정한 e_minus# 값을 계산하고, 계산 결과에 따라 레이트 매칭 중 반복 처리를 반복하고, 삭제 처리를 자제하게 된다. 단, e의 값이 미리 정해진 감소 값의 한계치(RL) 이상이어야 하며, 그 이하인 경우, ΔMi의 값을 계산할 때의 고정된 감소치(e_minus)를 적용하여 ΔNi,j < 0이 될 때까지 반복을 수행한 후 해당 비트들에 대해서 삭제 처리를 수행한다. ΔNi,j = 0이면 레이트 매칭이 이루어지지 않는다.
이와 같이, 전송채널들의 레이트 매칭 알고리즘을 제어하여 비트 삭제 패턴을 회피하고, 비트 반복 패턴을 통해 에러 비트의 반복적인 재처리를 시도함으로써, 전송채널과 물리채널 간의 맵핑 효율성을 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이트 매칭 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 레이트 매칭 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 장치의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이트 매칭 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 4의 비트 반복 처리 과정을 세분화한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 비트 반복 처리 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
210: 파라미터 계산부 220: 추가 파라미터 산출부
230: 레이트 매칭 실행부 231: 패턴 제어부
232: 비트 반복 처리부 233: 비트 삭제 처리부

Claims (10)

  1. 이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 장치에 있어서,
    전송채널을 통해 상위계층에서 발생된 입력 비트 열을 읽어들이고, 상기 입력 비트 열에 대해 기초 변수를 포함한 레이트 매칭 파라미터를 계산하는 파라미터 계산부;
    상기 전송채널의 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 상기 추가 파라미터에 의해 상기 파라미터 계산부에서 계산된 상기 기초 변수를 갱신하는 추가 파라미터 산출부; 및
    상기 파라미터 계산부를 통해 계산되는 상기 레이트 매칭 파라미터 및 상기 추가 파라미터 산출부를 통해 갱신되는 상기 기초 변수를 기준으로 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 처리를 수행하여 상위계층에서 발생된 상기 입력 비트 열을 물리계층 내의 물리채널로 맵핑하는 레이트 매칭 실행부를 포함하되,
    상기 추가 파라미터는,
    i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 레이트 매칭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이트 매칭 실행부는,
    상기 파라미터 계산부에서 계산된 상기 레이트 매칭 파라미터에 따라 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부를 결정하는 패턴 제어부;
    상기 패턴 제어부에서 비트 반복 처리가 결정되면, 상기 추가 파라미터 산출부와 연동하여 상기 추가 파라미터 및 상기 기초 변수를 갱신해 가면서, 상기 추가 파라미터 산출부에서 갱신되는 상기 기초 변수를 기준으로 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 처리를 수행하는 비트 반복 처리부; 및
    상기 패턴 제어부에서 비트 삭제 처리가 결정되면, 상기 입력 비트 열에서의 비트 삭제 처리를 수행하는 비트 삭제 처리부를 포함하는 레이트 매칭 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기초 변수는,
    '3GPP 규격 TS 25.212'에 따라 정의되며, 물리계층이 수용할 수 있는 전체 비트 수(Ndata,j), 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수(ΔNi,j)로부터 구해지는 것으로서, 변수 e에 대한 초기치(e_ini), 증가치(e_plus), 감소치(e_minus)를 의미하는 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    비트 수 변화량(ΔMi)은 'ΔMi = |ΔNi+1,j - ΔNi,j|,
    단, ΔNi,j는 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수로서 'ΔNi,j = Zi,j - Zi-1,j - Ni,j'을 만족하고, 변화율 가중치(α)는 'α = |ΔMi / ΔMi+1|'를 만족하며, Zi,j는 ΔNi,j를 구하기 위한 중간 매개 변수인 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 장치.
  5. 이동통신 시스템에서 레이트 매칭을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    전송채널을 통해 상위계층에서 발생된 입력 비트 열을 읽어들이고, 상기 입력 비트 열에 대하여 기초 변수를 포함한 레이트 매칭 파라미터를 계산하는 단계;
    상기 레이트 매칭 파라미터의 계산 결과에 따라 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 또는 비트 삭제 여부를 결정하는 단계; 및
    비트 반복 처리가 결정되면, 상기 전송채널의 채널 상황을 반영하는 추가 파라미터를 구하고, 상기 추가 파라미터에 의해 상기 기초 변수를 갱신해 가면서, 갱신되는 상기 기초 변수를 기준으로 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 처리 과정을 반복하여 상위계층에서 발생된 상기 입력 비트 열을 물리계층 내의 물리채널로 맵핑하는 단계를 포함하되,
    상기 추가 파라미터는,
    i번째 전송채널에서의 레이트 매칭을 수행할 비트 수의 변화량을 의미하는 비트 수 변화량(ΔMi)과, 임시 저장된 ΔMi와 ΔMi+1 간의 변화율 가중치(α) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 레이트 매칭 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기초 변수는,
    '3GPP 규격 TS 25.212'에 따라 정의되며, 물리계층이 수용할 수 있는 전체 비트 수(Ndata,j), 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수(ΔNi,j)로부터 구해지는 것으로서, 변수 e에 대한 초기치(e_ini), 증가치(e_plus), 감소치(e_minus)를 의미하는 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    비트 수 변화량(ΔMi)은 'ΔMi = |ΔNi+1,j - ΔNi,j|,
    단, ΔNi,j는 레이트 매칭에 의해서 삭제하거나 반복할 비트 수로서 'ΔNi,j = Zi,j - Zi-1,j - Ni,j'을 만족하고, 변화율 가중치(α)는 'α = |ΔMi / ΔMi+1|'를 만족하며, Zi,j는 ΔNi,j를 구하기 위한 중간 매개 변수인 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 방법.
  8. 제7항에 있어서, 변화율 가중치(α)는,
    과도한 비트 반복을 방지하기 위해 미리 정해지는 감소 값의 한계치(RL) 이하인 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 방법.
  9. 제7항에 있어서, 비트 수 변화량(ΔMi)과 변화율 가중치(α)는,
    갱신 전 고정되어 있는 감소치(e_minus)에 변형을 가하여 상기 입력 비트 열에서의 비트 반복 횟수를 늘리되, 상기 전송채널의 상태에 따라 비트 반복 횟수를 조절하기 위한 값인 것을 특징으로 하는 레이트 매칭 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 맵핑 단계는,
    변수 e의 현재 값(current_e)이 과도한 비트 반복을 방지하기 위해 미리 정해지는 감소 값의 한계치(RL) 이상인지 확인하는 단계;
    변수 e의 현재 값(current_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인 경우, 레이트 매칭 대상이 되는 비트 수(ΔNi,j)와 그 변화량(ΔMi)을 저장하고, 변수 e의 현재 값(current_e)을 변수 e의 이전 값(old_e)으로 저장하는 단계;
    i번째 전송채널의 변화량(ΔMi)과 i+1번째 전송채널의 변화량(ΔMi+1) 간의 변화율 가중치(α)를 구하는 단계;
    'e_minus# = e_minus(#-1) - α'의 수학식에 따라 변수 e의 신규 감소치(e_minus#)를 구하고, 'new_e = old_e - e_minus#'의 수학식에 따라 변수 e의 신규 값(new_e)을 구하는 단계;
    변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인지 확인하는 단계;
    변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL) 이상인 경우, 변수 e의 신규 값(new_e)을 변수 e의 현재 값(current_e)으로 등록하는 단계; 및
    변수 e의 현재 값(current_e)이 감소 값의 한계치(RL)보다 작거나 변수 e의 신규 값(new_e)이 감소 값의 한계치(RL)보다 작은 경우, 변수 e의 현재 값(current_e)에서 감소치(e_minus#)를 뺀 값을 변수 e의 현재 값(current_e)으로 저장하는 단계를 포함하는 레이트 매칭 방법.
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표준문서(3GPP TS 25.212 V8.2.0, 2008-05.) *
표준문서(3GPP TS 25.212 V8.2.0, 2008-05.)*

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