전송처리율의 개선을 위한 데이터 통신시스템의 역방향송신 장치 및 방법

본 발명은 데이터 통신시스템에서 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고속 데이터 전송을 위한 데이터 통신시스템에서 역방향 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 구성은, 입력 정보비트들을 미리 결정된 부호화율에 따라 준보완터보부호(QCTC)에 의해 부호화하여 부호어 심볼들을 발생하고, 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 방법으로서, 데이터 전송율에 따라 결정된 서브 패킷의 길이로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하기 위해 상기 발생된 부호어 심볼들의 일부 또는 전부에 대응하는 미리 결정된 패턴 중 하나의 패턴을 선택하는 과정과, 상기 데이터 전송율과 상기 서브 패킷의 길이 및 상기 패턴을 소정 정보로 미리 매핑한 테이블로부터 상기 데이터 전송율과 상기 서브 패킷의 길이 및 선택된 패턴에 대응하는 정보를 독취하는 과정과, 상기 독취된 정보와 상기 선택된 패턴으로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 과정을 포함한다.

색인어
부호어 심볼 전송, 초기 전송, 재전송, HARQ, QCTC, SPID, Data Rate.
명세서
도면의 간단한 설명
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 1xEV-DV 시스템의 역방향 채널 구조(Reverse Channel Structure)를 도시하는 도면들.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 역방향 부가채널(R-SCH1)의 송신기 구조를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 역방향 부가채널(R-SCH2)의 송신기 구조를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 역방향 부가채널(R-SCH1)의 송신기 구조를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 역방향 부가채널(R-SCH2)의 송신기 구조를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 서브패킷 식별자(SPID) 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 고속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 고속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 고속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 고속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시하는 도면.
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 데이터 통신시스템에서 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고속 데이터 전송을 위한데이터 통신시스템에서 역방향 데이터를 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.일반적으로 디지털 통신시스템에서 고속 데이터 전송이 요구되는 경우, 전송효율, 즉 전송처리율(transmission throughput: 이하 "처리율"이라 칭함)을 증가시키기 위해 복합재전송방식(HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request)이사용된다. 상기 복합재전송방식이란 오류검출부호만을 사용하는 단순 재전송방식(ARQ)에 비해서 송신기가 오류검출부호와 오류정정부호를 같이 사용하는 방식으로 수신기가 오류정정과 오류검출을 동시에 수행하고 이를 근간으로 시스템의 처리율을 증가시키는 방식을 의미한다. 이와 같은 HARQ를 사용하는 이유는 다음과 같다.
첫째, 시스템 설계시에 가정한 채널상태(기준 채널상태)가 보장되지 않고 시간에 따라 변화하는 경우에 HARQ가 사용되는데, 이러한 경우는 수신기가 매순간 검출하는 수신채널상태와 상기 기준 채널상태의 차이인 채널상태정보(CSI:Channel Status Indicator)가 수신기로부터 송신기로 정확하게 피드백(Feedback)되기 어려운 경우이다. 예컨대, CSI의변화율이 피드백율(Feedback rate)보다 빠른 경우 혹은 서비스품질 피드백채널(Quality Feedback channel) 자체가 설정되기 어려운 경우에 HARQ가 사용된다. 이러한 경우에는 적절한 오류정정부호를 사용함으로써 채널상태의 변화에 수신기가 대응하도록 설계할 수 있는데, 이것이 HARQ의 기본 목적이다. 물론 HARQ를 사용하는 경우 오류정정부호의 부호율에 따라서 처리율의 증감이 결정되는데, 이러한 부호율을 결정하는 것이 중요한 변수가 된다.
둘째, HARQ를 사용하는 또 다른 이유는 신호대잡음비의 동적영역(S/N(Signal-to-Noise) Dynamic range)이 큰 채널환경에서 평균 처리율(Average throughput)을 증가시키기 위함이다. 즉, 시스템 설계시에 가정한 기준 채널상태가 보장되지 않고 시간에 따라 변화하는 경우에 수신기가 매순간 검출하는 수신채널상태와 기준 채널상태의 차이인 채널상태정보(CSI)가 수신기로부터 송신기로 피드백이 가능하지만, 상기 기준 채널상태를 근거로 설계한 부호화 파라메터(Coding parameter)의 동적영역이 S/N 동적영역보다 작다면 HARQ를 사용하여 재전송을 요청할 수 있다. 이때 만일 기준채널상태를 근거로 설계한 부호화 파라메터의 동적영역이 S/N 동적영역보다 크다면, 굳이 HARQ를 사용할 이유는 없다.
셋째, 일반적으로 채널의 상태변화가 기준채널상태에서 크게 변하지 않는 정적 채널(Static channel)의 환경에서도 펄스잡음(Pulse noise), 사용자 간섭(user interference), 패킷 충돌(packet congestion), 숏잡음(shot noise), 스위칭에러(switching error), 유실(missing) 등의 랜덤에러에 의한 오류로 발생되는 패킷 손실(packet loss)을 방지하기 위해서HARQ가 사용된다. 예를 들어, 고속 유선 데이터 망 등에서 이러한 목적을 위해 HARQ가 사용된다. 이때 대부분 처리율을높이고자 부호율이 높은 오류정정부호가 사용된다.상기 HARQ는 초기전송과 재전송 사이에 심볼 결합(Symbol Combining)을 사용하는 방식과 이를 사용하지 않는 방식으로 구별된다. 전자인 심볼 결합을 사용하는 방식이 후자인 심볼 결합을 사용하지 않는 방식에 비해서 우수한 성능을 가진다. 또한 심볼 결합 방식에는 견성 결합(hard combining)과 연성 결합(soft combining)방식이 있다. 성능면에서 연성 심볼 결합이 경성 심볼 결합에 비해 더욱 우수하다. 따라서 일반적으로 연성 심볼 결합을 사용하는 HARQ방식이 가장 좋은성능을 제공하는 것으로 알려져 있다, 상기 연성 심볼 결합을 사용하는 HARQ방식에는 여러 가지 방식들이 있는데, 대표적으로 추적결합(Chase combining) 방식과 리던던시 증가(IR: incremental redundancy)방식으로 구분된다. 상기 추적결합 방식과 리던던시 증가방식의 특징 및 운용 방법은 이미 널리 공지되어 있다. 그러므로 여기서는 이들에 대한 구체적인 설명을 하지 않고, 연성 심볼 결합 방식이 가지는 특징만을 기술하기로 한다.상기 심볼 연성결합(Soft Combining) 방식을 사용하지 않는 채널에서 HARQ를 사용한다고 하더라도, 전송채널에 사용되는 부호의 부호율이 동일하고 채널상태(예: 신호대잡음비(SNR:Signal-to-Noise Ratio))가 동일하다고 가정하는 경우초기전송과 재전송시의 프레임 에러율(FER: Frame Error Rate)에는 변화가 없다. 그러나 심볼 연성결합을 사용하는HARQ는 연성 결합 이득(Soft combining gain)에 의해서 채널상태, 즉 SNR이 재전송 회수에 비례하여 증가하고, 결국 재전송이 많으면 많을수록 FER이 감소하는 특징이 있다.상기 HARQ를 사용하는 송신기는 수신기로부터 전달되는 1비트의 정보(ACK/NAK)로부터 데이터를 전송하는 채널상태가 기준 채널상태로부터 양호/열악한지의 두가지 상태만을 인지한다. 따라서 HARQ방식의 시스템에서는 2진(Binary) 채널상태지시자를 사용하여 채널환경이 열악한지 여부를 판단하고 채널환경이 열악한 경우에는 시스템 설계시에 결정된 추적결합방식 혹은 리던던시 증가방식에 따라 심볼을 재전송한다. 이러한 처리는 임의의 양만큼 유효(Effective) SNR, 즉 최종적으로 수신기의 복호기에 입력되는 심볼들의 SNR을 증가시키는 것과 동일하며, 재전송에 의해 송신기가 인위적으로전송채널상태를 양호한 상태로 전환하는 것과 동일하게 간주할 수 있다. 따라서 심볼 연성결합을 사용하는 HARQ의 FER은 재전송 수에 비례해서 감소하는 특징을 가진다.상기 HARQ를 사용하는 종래의 기술들의 예로 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 현재 차세대 이동통신 표준으로 논의중인 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2) 1xEV-DV (Evolution-Data and Voice) 시스템을 들 수 있다.도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 1xEV-DV 시스템의 역방향 채널 구조(Reverse Channel Structure)를 도시하는 도면들이다. 상기 도 1 및 도 2는 3GPP2 1xEV-DV 시스템에서 사용되고 있는 역방향 채널중 하나인 역방향 부가채널(RSCH:Reverse-Supplemental Channel)의 송신기 구조를 보여준다. 상기 역방향 부가채널로는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 R-SCH1과 R-SCH2의 2가지 R-SCH가 고려되고 있다. 상기 R-SCH1과 상기 R-SCH2는 구조적으로 동일한 기능 블록들이 사용된다. 상기 도 3은 R-SCH1과 R-SCH2의 신호들에 대해 변조(modulation), 직교함수확산 및 확산(PNspreading) 등 처리를 행하는 구성을 보여준다. 상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 데이터 전송율에 따라서 확정된 오류정정부호(예: Turbo codes)와 오류검출부호(예: CRC(Cyclic Redundancy Check))가 사용되고 있다. 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 각 채널들의 신호들은 상대적인 이득(Relative Gain)으로 제어된 후 부호분할다중화(code divisionmultiplexing)되어 전송된다. 상기 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성되는 채널 송신기는 복수의 데이터 전송율들중 상위 계층으로부터 결정되는 하나의 데이터 전송율을 선택하고, 이 선택된 데이터 전송율에 따른 블록크기를 가지는입력 데이터가 오류검출 부호기(예: 16비트 CRC 부호기)로 입력된다. 상기 오류검출 부호기로부터 출력되는 데이터에는터보 부호를 위한 종단비트(Termination bits)인 6비트의 테일비트(Tail bits)와 여분의 2비트가 덧붙여진다. 터보 부호기는 상기 덧붙여진 데이터를 터보 부호화한다. 터보 부호화된 부호어 심볼들의 열은 전송 심볼 레이트와의 정합을 위해 심볼 반복(symbol repetition), 채널 인터리빙(Channel interleaving), 절단(Truncation), 심볼 반복(symbol repetition)된다. 상기 전송 심볼 레이트와 정합된 심볼들의 열에는 상대적인 이득이 곱해지고, 그 다음에 변조(modulation), 직교함수확산 및 확산(PN spreading) 등이 행해진 후 송신을 위해 송신기(도시하지 않음)로 출력된다.전술한 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 3GPP2 1xEV-DV의 역방향 채널 구조는 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다.
(문제점 1)
기존의 채널구조는 각각의 전송율에 따라 정해지는 부호율의 오류정정부호를 사용하며, 추적결합(Chase combining)방식이나 리던던시 증가(IR)방식과 같이 물리채널(Physical channel)에서의 연성 결합(soft combining)을 사용하는 HARQ방식을 지원하지 않는다. 즉 기존의 채널구조는 각 전송율에 따라 일정한 부호율과 일정한 전송전력이득을 사용하여 항상일정한 FER을 가지도록 설계되었다. 이러한 기본 설계 당시의 채널상태, 즉 목표의(Target) FER로부터 벗어나는 채널상태는 역방향 전력제어(RCPC: Reverse Channel Power Control)라는 방식으로 보완토록 설계되었으며, 이 RCPC에 의해서 매 주기(예: 1.25msec)마다 기준 채널상태로부터의 변화를 제어하도록 설계되었다. 예를 들어, 현재 1xEV-DV 표준후보안의 역방향채널 부호화 파라메터(Reverse Channel Coding Parameter)를 기준으로 보면, 부호화를 통해 보완할 수있는 SNR영역을 유지하고자 이 설계된 SNR영역과 실제 채널의 SNR영역 사이에는 전력제어(power control)가 사용된다. 이러한 전력 제어는 채널의 동적영역을 어느 정도 보정하고 그 결과 부호화의 동적영역에 들어오도록 한 것이다. 그러나 이러한 구조에서도 만일 전력 제어가 그 역할을 충분히 하지 못한다면, 시스템이 처리율을 증가시키기 위해서는 HARQ와 같은 다른 수단이 고려가 되어야 한다.예들 들어, 역방향링크 전력제어(RLPC: Reverse Link Power Control)의 동적영역은 약 30dB정도이며 이중에서20msec 프레임(frame)에서는 최대 상향(Up)으로 +15dB, 최대 하향(down)으로 15dB이다. 그러므로, 실제로 20msec역방향채널 프레임(Reverse Channel frame)에서 RLPC가 제공하는 전송 S/N의 제어범위는 한정적이다. 즉, RLPC가 제공하는 SNR 제어 범위는 데이터전송율(data rate)에 의존(dependent)한다. 예컨대, 9.6kbps의 데이터 전송율에서는 충분히 30dB만큼의 동적영역(dynamic range)을 이용할 수 있지만, 1Mbps의 데이터 전송율에서는 여러 가지 이유로 인해동적영역이 줄어들게 된다. 이에 따라 수신 성능을 보장할 수 없게 되기 때문에 HARQ을 사용하여 이러한 문제점을 보완할 필요가 있다.
(문제점 2)
현재의 오류정정부호 방식인 터보부호기(Turbo code encoder), 심볼반복(symbol repetition), 채널인터리버(channelinterleaver), 심볼반복(symbol repetition), 제거(pruning)의 직렬구조는 리던던시 증가방식을 지원하기에는 적절한 방식이 아니다. 즉, 각각의 초기 전송 및 재전송에 필요한 천공패턴(Puncturing pattern)을 재전송마다 상이하게 사용해야하는 문제점과, 1024kbps의 경우 채널인터리빙(channel interleaving) 이후에 제거(pruning)를 사용하기 때문에 터보부호의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 게다가, 연성 결합(soft combining)에 의한 부호 결합 이득(code combining gain)이 최적이 되도록 각각의 리던던시 패턴 (redundancy pattern)을 결정하는 것도 문제점이다. 또한 역방향 부가채널에서 데이터 전송율에 따라서 추적결합(Chase combining)과 리던던시 증가 방식을 함께 사용한다고 하더라도 각각의 리던던시패턴(redundancy pattern)을 어떻게 결정하는가도 문제점이다.
(문제점 3)역방향 채널에서 전송율들 사이의 격차가 매우 크므로, 각 사용자의 처리율을 SNR의 변화에 따라서 구해보면 단계별로변화(step-wise)할 가능성이 크다. 이는 처리율의 손실을 의미한다. 가급적 이 부분을 선형으로 유지하는 것이 처리율을최적화할 수 있다. 이를 줄이기 위한 방법 중 하나로 다양한 부호율을 사용하는 리던던시 증가방식의 HARQ를 사용하여각 전송율에 따른 처리율 곡선(throughput curve)간의 공백을 최소화할 수 있으나, 현재와 같이 전송율에 따라 고정된 부호율과 천공패턴(puncturing pattern)에서는 이를 사용할 수 없다.
(문제점 4)현재 1xEV-DV 표준 후보안의 역방향 채널(Reverse Channel) 구조는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 1xEV-DV채널구조의 모태라고 할 수 있는 cdma2000(Code Division Multiple Access 2000)의 역방향 채널에서 최대 전송율은307.2kbps로 제한되어 설계되었으며, 실제 환경에서 실측된 자료에 의하더라도 역방향 부가채널의 최대 전송율이307.2kbps에서 포화되는 것으로 알려지고 있다. 이러한 상황에서 유사한 채널환경에 사용될 것으로 보이는 1xEV-DV는307.2kbps, 614.4kbps, 1024kbps의 목표 FER을 만족하기 위해서는 반드시 전송전력을 증가시켜야 한다. 그러나 역방향채널에서 단말기의 전송전력이 증가되면 단일 혹은 소수의 사용자가 셀에 존재하는 경우를 제외하고는 다른 단말기들을포함한 전체 전력이 증가한다. 이는 기지국 입장에서 채널로 수신되는 간섭전력(Interference power level)이 증가하는것을 의미한다. 따라서 연성 결합(Soft combining)을 사용하는 HARQ를 사용하여 전송지연이 있더라도 재전송에 의해FER을 저하시키는 방식이 요구된다. 물론 회선모드(Circuit mode)처럼 빠른 서비스 시간(service time constraint)을 가지는 경우에는 문제가 있을 수 있다. 그러나, 만일 채널 상태가 양호한 경우가 단 한번이라도 존재한다면 전체 평균 처리율은 증가한다. 따라서 고속 데이터 전송율(High data rate)에 대해서 연성 결합을 사용하는 HARQ방식이 요구되고 있으나,현재의 시스템은 이러한 방식을 지원하지 못하고 있다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.현재 1xEV-DV 역방향 채널의 R-SCH에서는 하기의 <표 1>에 나타낸 바와 같이 각 데이터 전송율에 따라서 부호율(code rate)과 입력 블록 크기(input block size)가 결정된다. 역방향 채널의 경우에는 각 사용자가 언제 어느 시점에서 트래픽(traffic)을 전송할 지 모르므로, 평균적으로 하나의 셀에 동시에 사용하는 사용자의 수만큼 늘 트래픽 채널 사용자가존재한다고 가정하는 것이 바람직하다. 이는 역방향 채널에서는 늘 평균적인 ROT(Rise of Thermal)이 존재한다는 것을의미한다. 물론 최대 전송율 혹은 순간 최대 전송율은 소수의 사용자가 존재하는 환경에서 기지국 가까이에 단말이 위치한경우와 같이 채널 상황이 양호한 경우에 사용될 수 있을 것으로 보인다. 그러나 대부분의 경우에는 평균적인 ROT가 존재한다고 가정하는 것이 실질적인 시스템 설계의 가정이 될 것으로 보인다. 실측 자료에 의하면, cdma2000 1x 시스템의 역방향 채널에서 한 명의 사용자만 존재하는 경우 회선모드로 최대 307.2kbps 서비스는 운용가능하지만, 그 이상의 데이터전송율은 운용될 수 없다. 만일 소수의 역방향 기본채널(R-FCH: Reverse Fundamental Channel) 사용자가 존재한다고하더라도, 이는 이미 307.2kbps는 운용이 어렵다는 것을 의미한다. 그러므로 고속 데이터 전송율을 사용하는 대부분의 단말기들이더라도 제한적인 전송전력으로 데이터를 전송하게 된다. 따라서 유일한 방법은 재전송에 의한 연성결합(soft combining) 방식을 사용하고 재전송되는 전력을 모아서 목표의 FER을 구하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 이러한 가정하에서 하기의 <표 1>에 나타낸 바와 같은 현재 역방향링크 채널 파라메터를 살펴보면 다음과 같은 사실을 알 수 있다.[표 1]
상기 <표 1>은 프레임 길이는 20msec이고, 1024.4kbs의 유효 부호율은 5/9인 것으로 가정한 경우에, 역방향 채널의 데이터 전송율을 나타내고 있다. 만약 153.6kbps가 서비스된다고 가정할 때, 나머지 고속 데이터 전송율(high data rate)들에 대해서 평균적으로 요구되는 전력 증가(power increase)(전송심볼 에너지 Es)를 계산하면 다음과 같다. 예를 들어,307.2kbps의 경우는 부호율이 R=1/4 ?? R=1/2로 증가함에 따라 전송율이 2배 증가하므로, +3dB의 Es 증가가 요구된다. 따라서 153.6kbps와 같은 신호의 품질(signal quality)을 유지하기 위해서는 약 +3dB의 Es 증가가 요구된다. 물론 입력 데이터의 블록 크기가 증가함에 따라 가지는 터보 인터리빙 이득(turbo interleaving gain)이 있기 때문에, 요구되는 전력 증가분이 이보다 작을 수는 있으나, 부호율 증가로 인한 부호화 이득(coding gain) 손실이 있기 때문에 그 차이는 그리크지 않을 것으로 보인다. 614.4kbps의 경우는 동일한 부호율 R=1/2에서 전송율이 2배 증가하였으므로, 307.2kbps에 비해서 +3dB, 즉 153.6kbps에 비해서 평균 +6dB의 Es 증가가 요구된다. 1024.4kbps의 경우에는 동일한 부호율에서 전송율이 다시 2배 증가하였으므로 153.6kbps에 비해서 평균 +9dB의 Es 증가가 요구된다. 따라서 이를 정리하면 하기의 <표2>에 나타낸 바와 같은 재전송 회수가 평균적으로 요청된다고 볼 수 있다.[표 2]
상기 <표 2>는 프레임 길이가 20msec이고, 평균 재전송 횟수의 카운팅을 위해 추적 결합 방식이 사용된 것으로 가정한경우에, 역방향 채널의 데이터 전송율과 요구되는 전송심볼 에너지를 나타내고 있다. 1024.4kbps의 경우에는 평균적으로4번의 재전송이 발생할 수 있음을 의미하고 있다. 물론 단일 사용자만이 역방향 채널을 사용하는 경우와 같이 채널환경이아주 좋은 경우에는 한번의 전송만으로 전송이 성공할 수 있을 수도 있다. 따라서 평균 4번의 재전송이 발생되는 것을 고려했을 때는 전송지연(transmission delay)을 최소화하는 방법으로 R=1/2 부호어(codeword)를 다 전송하는 것이고, 이를 4번 이상 전송하는 것이다. 따라서 이런 경우에 가장 효율적인 방법이 리던던시 증가 방식이 고려될 수 있다. 그러나 만일 채널상태가 이보다 조금 좋은 경우에는 굳이 R=1/2을 전송할 필요가 없으므로, 이 보다 높은 부호율의 부호(high rate code)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 기지국(BSC: Base Station Controller)은 스케쥴링(Scheduling)을 사용하여 매순간 가능한 전송율을 선택하고 이를 단말기에 할당함으로써 처리율(throughput)을 증가시킬 수 있다.
(문제점 5)빠른 응답을 위해서, 즉 라운드트립 지연(Round Trip Delay)을 줄이기 위해서 연성결합은 물리채널에서 이루어져야 하는데, 현재의 역방향 채널구조에서는 전송 물리채널 프레임의 오류발생 시에 물리채널상에서 재전송을 요청하지 못하고단지 오류 발생의 사실만을 상위 계층에 전달한다. 그러면 상위 계층에서는 상위 계층에서 정의되는 전송 프레임의 오류발생 여부를 다시 진단하여 전체 프레임에 대하여 재전송을 요청한다. 이러한 동작을 위해 사용되는 방식이 소위 "무선링크프로토콜(RLP: Radio Link Protocol) NAK 방식"인데, 이러한 동작을 위해서는 매우 큰 시간 지연이 발생한다. 고속데이터 처리를 위해서는 빠른 ACK/NAK의 처리가 물리계층에서 이루어지는 물리채널 HARQ가 요구된다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서 본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제들을 해결하기 위하여 고속 데이터 전송이 요구되는 데이터 통신시스템에서 전송처리율을 증가시키기 위해 복합재전송방식(Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ)을 사용하여 역방향 데이터를 송신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.본 발명의 다른 목적은 데이터 통신시스템에서 초기 전송 및 재전송시에 사용되는 리던던시 패턴을 결정하기 위한 장치및 방법을 제공함에 있다.이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 입력 정보비트들을 미리 결정된 부호화율에 따라 준보완터보부호(QCTC)에의해 부호화하여 부호어 심볼들을 발생하고, 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 방법으로서, 데이터 전송율에 따라 결정된 서브 패킷의 길이로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하기 위해 상기 발생된 부호어 심볼들의 일부 또는 전부에 대응하는 미리 결정된 패턴 중 하나의 패턴을 선택하는 과정과, 상기 데이터 전송율과 상기 서브 패킷의 길이 및 상기 패턴을소정 정보로 미리 매핑한 테이블로부터 상기 데이터 전송율과 상기 서브 패킷의 길이 및 선택된 패턴에 대응하는 정보를독취하는 과정과, 상기 독취된 정보와 상기 선택된 패턴으로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 과정을 포함하며,상기 부호어 심볼들의 전송이 초기 전송인 경우 초기 값으로 미리 설정된 패턴을 전송하고, 상기 부호어 심볼들의 전송이재전송인 경우 이전 전송된 서브패킷의 마지막 심볼의 다음 심볼이 첫 번째 심볼이 되는 패턴을 선택하여 재전송을 수행한다.또한 상기 데이터 전송율이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 추적결합방식으로 상기 독취된 정보와 함께 상기 선택된 일부 또는 전부의 부호어 심볼들을 전송하거나, 상기 데이터 전송율이 미리 설정된 임계 이하인 경우 리던던시 증가 방식으로 상기 독취된 정보와 함께 상기 선택된 일부 또는 전부의 부호어 심볼들을 전송할 수 있고, 상기 데이터 전송율이 미리설정된 임계값보다 큰 경우 리던던시 증가 방식으로 상기 독취된 정보와 함께 상기 선택된 일부 또는 전부의 부호어 심볼들을 전송한다.그리고, 상기 독취된 정보와 함께 상기 선택된 일부 또는 전부의 부호어 심볼들을 전송 시 상기 독취된 정보와 상기 선택된 부호어 심볼들의 전체 전력을 동일하게 하여 불연속 전송을 수행할 수 있다.뿐만 아니라 상기 독취된 정보와 함께 상기 선택된 일부 또는 전부의 부호어 심볼들을 전송 시 상기 심볼들을 반복 전송하며, 상기 반복 전송 시 프레임의 길이를 가변하여 반복 전송할 수도 있다.또한 상기 전송된 부호어 심볼들의 재전송이 요구되는 경우 초기 전송과 같거나 다른 패턴을 선택한다.상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 입력 정보비트들을 미리 결정된 부호화율에 따라 준보완터보부호(QCTC)에의해 부호화하여 부호어 심볼들을 발생하고, 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송 시 상기 부호어 심볼들의 선택 방법으로서, 초기 전송 시 상기 발생된 부호어들 중 첫 번째 심볼부터 상기 데이터 전송율에 따른 부호화율에 따른 길이만큼의 상기부호어 심볼들을 선택하는 과정과, 재전송 시 초기 선택된 부호어 심볼들 중 초기 심볼부터 상기 부호어 심볼들의 1/2을선택하는 과정을 포함하며, 재전송 시 초기 선택된 부호어 심볼들 중 중앙의 위치로부터 초기 부호어 심볼들의 1/2이 되도록 선택하는 과정과, 재전송 시 초기 선택된 부호어 심볼들 중 초기 심볼로부터 입력 정보비트 만큼을 선택하는 과정을 포함한다.상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 입력 정보비트들을 미리 결정된 부호화율에 따라 준보완터보부호(QCTC)에의해 부호화하여 부호어 심볼들을 발생하고, 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 장치로서, 데이터 전송율에 따라 결정된 패킷의 길이로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하기 위해 상기 발생된 부호어 심볼들의 일부 또는 전부에 대응하는미리 결정된 패턴 중 하나의 패턴을 선택하고, 상기 데이터 전송율과 상기 패킷의 길이 및 상기 패턴을 소정 정보로 미리매핑한 테이블로부터 상기 데이터 전송율과 상기 패킷의 길이 및 선택된 패턴에 대응하는 정보를 선택하며, 상기 선택된패턴에 따른 부호어 심볼들을 선택하여 출력하는 선택부와, 상기 선택된 패턴에 따른 심볼들을 상기 데이터 전송율에 따라정해진 횟수만큼 반복하여 출력하는 심볼 반복기를 포함한다.상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치는 입력 정보비트들을 미리 결정된 부호화율에 따라준보완터보부호(QCTC)에 의해 부호화하여 부호어 심볼들을 발생하고, 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하는 장치로서,상기 부호어 심볼들을 인터리빙하는 인터리버와, 데이터 전송율에 따라 결정된 서브패킷의 길이로 상기 발생된 부호어 심볼들을 전송하기 위해 상기 발생된 부호어 심볼들의 일부 또는 전부에 대응하는 미리 결정된 패턴 중 하나의 패턴을 선택하고, 상기 데이터 전송율과 상기 서브패킷의 길이 및 상기 패턴을 소정 정보로 미리 매핑한 테이블로부터 상기 데이터 전송율과 상기 서브패킷의 길이 및 선택된 패턴에 대응하는 정보를 선택하며, 상기 선택된 패턴에 따른 부호어 심볼들을 선택하여 출력하는 선택부를 포함한다.
발명의 구성 및 작용
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.하기에서 설명될 본 발명은 종래 기술이 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 디지털 통신시스템에서 고속 데이터전송을 필요로 하는 경우에 전송처리율(transmission throughput: 이하 "처리율"이라 칭함)을 증가시키기 위해 복합재전송방식(Hybrid Automatic Repeat Request: HARQ)을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 복합재전송방식은 채널상태의 변화가 매우 크지 않고, 반면에 각 전송채널의 전송전력이 상대적으로 작거나 혹은 그 상한이 전송율에 따라서제한되거나 제어되는 특징을 가지는 채널에 적용되는 예로서 설명될 것이다. 이러한 채널로는 3GPP2에서 논의되고 있는1xEV-DV시스템의 역방향 채널이 있다. 즉, 본 발명은 1xEV-DV 시스템과 같은 데이터 통신시스템에 복합재전송방식을적용하고, 이러한 적용에 따른 새로운 역방향 채널 구조를 제안한다.본 발명은 고속 데이터 전송을 필요로 하는 1xEV-DV와 같은 데이터 통신시스템에서 전송처리율을 증가시키기 위해 복합재전송방식(HARQ)을 적용하여 프레임을 전송하는 방식과 그에 따른 채널 구조를 제안한다. 이러한 본 발명은 복합재전송방식을 위한 부호기로서 준보완부호(QCTC)를 사용하고, 데이터 전송율에 따라 추적결합방식과 리던던시 증가방식을선택적으로 사용하여 프레임을 전송함으로써 전송처리율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.본 발명의 제안에 따른 채널구조를 위해 변조방식으로는 BPSK(Binary phase shift keying), QPSK(Quadrature phase shift keying), 8-PSK(8-ary phase shift keying) 등과 같은 하이레벨 변조방식(High level modulation)이 사용된다. 고속 데이터의 복합재전송방식을 위한 부호기에는 준보완 터보부호(Quasi-Complementary Turbo Codes: QCTC)가 사용된다. 이러한 준보완 터보부호에 대한 전반적인 기술적 배경 및 방식에 대해서는 이미 본 건의 선출원으로서 동일 발명자에 의해 이미 2000년 10월 21일자로 특허출원된 대한민국 특허출원 제2000-62151호, 제목 "통신시스템에서 부호 생성장치 및 방법"하에 이미 개시되어 있음을 밝혀두는 바이다. 그러므로 하기에서는 상기 선출원된 특허의 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 다만 본 발명의 이해를 도모하기 위해 필요한 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 함에유의하여야 한다.본 발명에서의 복합재전송방식으로는 연성 결합(soft combining)의 HARQ, 즉 추적결합(Chase Combining)을 사용하는HARQ 방식과, 리던던시 증가(Incremental Redundancy)방식의 HARQ 방식을 모두 고려하고, 하기에서는 전송하고자 하는 전송율에 따라서 선택적으로 둘 중의 어느 한 방식을 사용하는 구체적인 구조가 설명될 것이다. 예를 들어, 153.6kbps이하의 저속 전송율에서는 추적결합 방식을 사용한다. 저속 전송율에서는 부호율이 모두 R=1/4이므로, 리던던시 증가방식에 의해서 얻는 이득이 추적결합 방식에 비해 작다. 또한 실제 필드에서 cdma2000 1x 시스템이 제공하는 전송율이307.2kbps보다 작으므로, 전송율이 153.6kbps 보다 작은 경우에는 추적결합 방식을 사용하여 한번의 재전송으로 +3dB를 증가시킴으로써 시그널링의 부담(Overhead)을 줄이고 재전송회수를 줄일 수 있다. 이와 달리, 153.6kbps보다 큰 고속전송율에서 리던던시 증가방식을 사용한다. 리던던시 증가방식을 사용하기 위해서 시그널링 채널(signaling Channel)들이 구비되면, 저속 전송율에서도 리던던시 증가방식을 사용할 수 있다. 예컨대, 307.2kbps의 부호율 R=1/2이므로 리던던시 증가방식을 사용하고, 수신기에 리던던시 증가 방식을 위한 버퍼 메모리와 역방향 채널, 순방향 채널에 시그널링 채널(signaling Channel)들이 구비되므로, 153.6kbps 이하에서도 리던던시 증가방식을 사용할 수 있다. 그러므로, 저속 전송율에서는 추적결합 방식과 리던던시 증가방식을 모두 고려하여 선택적으로 사용한다. 이러한 추적결합 방식과 리던던시증가방식 사이의 전환은 QCTC를 사용함으로써 용이하게 구현될 수 있음이 하기에서 구체적으로 설명될 것이다. 그리고,고속 전송율에서 리던던시 증가방식을 사용하는 경우 재전송의 최대 수는 각 전송율에 따라 시스템 운용시에 결정될 값으로 4번 혹은 그 이상이 될 수 있을 것이다. 이러한 재전송의 최대 수는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 제한되지 않고 결정될 수 있을 것이다.하기에서는 먼저 본 발명이 제시하는 연성결합을 사용하고 준보완 터보부호(QCTC: Quasi-Complementary Turbo Codes)를 사용하는 역방향 채널 구조가 설명될 것이다. 다음에, 본 발명이 제시하는 역방향 채널 구조 하에서의 프레임 전송 동작, 즉 초기전송 및 재전송 동작이 설명될 것이다. 상기 초기 전송 및 재전송 동작은 데이터 전송율이 고속인 경우에는 리던던시 증가방식으로 수행되고, 저속인 경우에는 리던던시 증가방식 혹은 추적결합 방식으로 선택적으로 수행된다.먼저, 본 발명의 실시예에 따른 역방향 채널 구조와, 프레임 전송 방식을 구체적으로 설명하기에 앞서서 종래 기술에 따른 역방향 채널 구조에 대해서 다시 한번 설명하기로 한다.전술한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 현재 3GPP2 1x EV-DV 시스템의 역방향 채널은 터보부호기(Turbo code encoder), 심볼 반복(symbol repetition), 채널 인터리버(channel interleaver), 심볼 반복(symbol repetition), 제거(pruning)와 같은 직렬 구조를 가지는데, 이러한 직렬 구조는 리던던시 증가 방식을 지원하기에는 적절한 방식이 아니다.즉, 각각의 초기 전송 및 재전송에 필요한 천공패턴(Puncturing pattern)을 재전송마다 상이하게 사용해야 하는 문제점이있으며, 또한 1024kbps의 경우 채널인터리빙(channel interleaving) 이후에 제거(pruning)를 사용하기 때문에 터보부호의 성능이 저하되는 단점이 있다. 게다가, 각각의 리던던시 패턴 사이의 연성 결합에 의한 부호결합 이득(code combining gain)이 최적이 되도록 각각의 리던던시 패턴들을 결정하는 것도 문제점이다. 만일 역방향 부가채널(R-SCH)에서 데이터전송율에 따라서 추적결합 방식과 리던던시 증가방식을 함께 운영하는 경우에 각각의 리던던시 패턴을 어떻게 결정하는가도 문제점이다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 방식으로 역방향 채널 구조를 변경한다.
● 기존의 R=1/4 터보 부호기를 R=1/5 터보 부호기로 변경한다. 이는 리던던시 증가 HARQ방식에서 부호결합 이득을최적화하기 위한 것이다.
● 리던던시 증가 방식에서 사용되는 각 부호율에 대응되는 다양한 리던던시 패턴의 용이한 생성방식과 이들 패턴의 최적화(optimality), 즉 최대 부호이득(coding gain)을 위해 QCTC를 사용한다.
● 리던던시 증가 방식에서 사용되는 각 부호율에 대응되는 다양한 리던던시 패턴을 연성 결합, 즉 부호결합하는 경우 결합된 부호의 최적화, 즉 최대 부호이득(coding gain)을 위해 QCTC를 사용한다.
● 리던던시 증가 방식을 사용하는 경우 초기전송에 비하여 재전송의 프레임길이, 즉 부호길이가 상이한 경우 이에 대응되는 채널 인터리버가 각각 정의되어야 하며 이는 역방향 채널에서 바람직한 구조가 아니다. 따라서 이러한 채널 인터리빙을 리던던시 패턴의 선택(redundancy pattern selection) 이전에 처리한다. QCTC에서는 채널 인터리빙 기능이 QCTC부호 생성부에 포함되어 있다. 따라서 R=1/5 QCTC 부호어를 가지고 임의의 리던던시 패턴을 생성할 수 있으므로, 별도의채널 인터리빙이 필요하지 않다.
● 채널 인터리빙 이후에 제거(pruning)를 사용하면, 터보부호의 경우 시스템 심볼(systematic symbol)의 비천공(nonpuncturing)을 보장할 방법이 매우 어려워지는 문제점이 있다. 만일 시스템 심볼이 천공되면, 고속 전송율에 대한 터보부호의 성능은 매우 저하된다. 따라서 이를 해결하기 위해 QCTC를 사용하며, QCTC 심볼 선택(symbol selection)에 사용되는 전송 초기 심볼과 전송 마지막 심볼을 제어함으로써 시스템 심볼의 천공 문제를 해결하고 용이하게 리던던시 패턴을결정할 수 있다.
A. 역방향 채널 구조
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 역방향 채널 송신기 구조를 도시하는 도면이다. 이러한 구조는 1xEV-DV 시스템과 같은 데이터 통신시스템의 역방향 부가채널(R-SCH: Reverse Supplemental Channel)에 적용된 구조를 나타낸다. 상기 1xEV-DV 시스템에서 역방향 부가채널은 2가지, 즉 R-SCH1과 R-SCH2로 구분된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 역방향 부가채널(R-SCH1)의 송신기 구조를 도시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2역방향 부가채널(R-SCH2)의 송신기 구조를 도시하는 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 역방향 부가채널(R-SCH1)의 송신기 구조를 도시하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 역방향 부가채널(R-SCH2)의 송신기 구조를 도시하는 도면이다. 상기 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 부가채널들의 송신기 구조는 동일하고 참조부호만을 달리할 뿐이며, 상기 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 부가채널들의 송신기 구조는 동일하고 참조부호만을 달리한다. 그러므로 하기에서 각 실시예의 역방향 부가채널들의 송신기구조는 도 4와 도 6만을 참조하여 설명하기로 한다.상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기는 CRC 부가부 102와, 테일비트 부가부 104와, 터보 부호기 106과, QCTC 선택부 108과, 심볼반복기 110과, 복수의 변조기들과, 복수의 승산기들을 포함한다. 상기CRC(Cyclic Redundancy Code) 부가부 102는 채널비트들에 16비트의 패킷 CRC와 같은 오류검출부호를 부가한다. 상기테일비트 부가부 104는 상기 CRC 부가부 102의 출력에 터보 부호에 대한 종단 비트로서 6비트의 테일(tail) 비트와 여분의 2비트를 부가한다. 상기 터보 부호기 106은 상기 테일비트 부가부 104의 출력을 터보 부호화하고 부호어 심볼들을 발생한다. 상기 터보 부호기 106은 부호율 R=1/5의 QCTC를 사용하여 부호어 심볼들을 발생한다. 상기 QCTC 선택부 108은 상기 터보 부호기 106에 의해 발생된 QCTC 심볼들을 선택하는 동작을 수행한다. 상기 심볼 반복기 110은 상기 QCTC선택부 108에 의해 선택되어 출력되는 QCTC 심볼들을 미리 정해지는 인자(factor)에 따라 반복하여 출력한다.복수의 하이레벨 변조기들은 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기 112,116, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조기 120,126 혹은 8-PSK(8-ary Phase Shift Keying) 변조기 132가 사용될 수 있다. 상기 BPSK 변조기112는 R-SCH1상의 9.6kbps, 19.2kbps, 38.4kbps 혹은 76.8kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조한다. 상기 BPSK 변조기 116은 R-SCH1상의 153.6kbps 혹은 307.2kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조하고, R-SCH2상의 9.6kbps,19.2kbps, 38.4kbps 혹은 76.8kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조한다. 상기 QPSK 변조기 120은 R-SCH1상의153.6kbps 혹은 307.2kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조하고, R-SCH2상의 0kbps, 153.6kbps, 307.2kbps,614.4kbps 혹은 1024kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조한다. 상기 QPSK 변조기 126은 R-SCH1상의 614.4kbps의전송율을 가지는 데이터를 변조하고, R-SCH2상의 0kbps, 9.6kbps, 19.2kbps, 38.4kbps, 76.8kbps, 153.6kbps 혹은307.2kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조한다. 상기 8-PSK 변조기 132는 R-SCH1상의 1024kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조하고, R-SCH2상의 0kbps, 9.6kbps, 19.2kbps, 38.4kbps, 76.8kbps, 153.6kbps 혹은 307.2kbps의 전송율을 가지는 데이터를 변조한다.복수의 승산기들은 승산기들114,118,122,124,128,130,134,136을 포함한다. 상기 승산기 114는 상기 변조기 112의출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산한다. 상기 승산기 118은 상기 변조기 116의 출력에 미리 설정된직교함수인 왈시함수( )를 승산한다. 상기 승산기 122는 상기 변조기 120의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산하고, 상기 승산기 124는 상기 변조기 120의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산한다.상기 승산기 128은 상기 변조기 126의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산하고, 상기 승산기 130은 상기 변조기 126의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산한다. 상기 승산기 134는 상기 변조기 132의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산하고, 상기 승산기 136은 상기 변조기 132의 출력에 미리 설정된 직교함수인 왈시함수( )를 승산한다. 상기 승산기들에 의한 승산결과는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 채널들의 신호를다중화하고, 의사잡음(PN: Pseudo Noise)부호 확산 및 주파수대역 천이 처리하는 송신기로 제공되어 처리된다.전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기의 QCTC 선택부 108과, 심볼 반복기 110에 의해 프레임(서브 패킷)을 전송하는 동작은 데이터 전송율이 고속이냐 저속이냐 여부에 따라 다르게 수행된다. 저속의 데이터 전송율인경우(예: 153.6kbps보다 작거나 같은 경우), QCTC 선택부 108과 심볼 반복기 110에 의해 리던던시 증가방식 혹은 추적
결합방식에 따른 서브 패킷 전송 동작이 수행될 수 있다. 반면에, 고속의 데이터 전송율인 경우(예: 153.6kbps보다 큰 경우), QCTC 선택부 108과 심볼 반복기 110에 의해 리던던시 증가방식에 따른 서브 패킷 전송 동작이 수행될 수 있다. 상기QCTC 선택부 108과 심볼 반복기 110에 의해 리던던시 증가방식에 따라 서브 패킷을 전송하는 동작은 후술될 제1 실시예내지 제3 실시예로서 보다 구체적으로 설명될 것이다.상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기는 CRC 부가부 302와, 테일비트 부가부304와, 터보 부호기 306과, QCTC 인터리버 338과, QCTC 선택부 308과, 복수의 변조기들과, 복수의 승산기들을 포함한다. 이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기와 달리, 터보 부호기 306과 QCTC 선택부 308의 사이에 접속된 QCTC 인터리버 338을 더 포함하고, 대신에 심볼반복기를 구비하지 않는 것을 특징으로 한다. 상기 QCTC 인터리버 338은 상기 터보 부호기 306에 의해 부호화된 QCTC 부호어 심볼들을 인터리빙하여 상기 QCTC 선택부 308로 제공한다.전술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 역방향 부가채널 송신기의 QCTC 선택부 308에 의해 프레임(서브 패킷)을 전송하는 동작은 데이터 전송율이 고속이냐 저속이냐 여부에 따라 다르게 수행된다. 저속의 데이터 전송율인 경우(예:153.6kbps보다 작거나 같은 경우), QCTC 선택부 308에 의해 리던던시 증가방식 혹은 추적결합방식에 따른 서브 패킷 전송 동작이 수행될 수 있다. 반면에, 고속의 데이터 전송율인 경우(예: 153.6kbps보다 큰 경우), QCTC 선택부 308에 의해리던던시 증가방식에 따른 서브 패킷 전송 동작이 수행될 수 있다. 상기 QCTC 선택부 308에 의해 초기의 서브 패킷을 전송하는 동작은 후술될 제4 실시예로서 보다 구체적으로 설명될 것이다.
B. 프레임 전송
전술한 바와 같은 채널 구조하에서, 프레임(서브 패킷)의 초기 전송 및 재전송 동작은 데이터 전송율이 고속인 경우에는리던던시 증가방식으로 수행되고, 저속인 경우에는 리던던시 증가방식 혹은 추적결합 방식으로 선택적으로 수행된다. 이와 같이 리던던시 증가방식은 저속의 데이터 전송율에서도 프레임을 전송할 수 있고, 고속의 데이터 전송율에서도 프레임을 전송할 수 있다. 저속의 데이터 전송율에서 프레임 전송은 이미 언급한 바와 같이 추적결합 방식으로도 수행될 수 있다는 사실에 유의하여야 한다. 리던던시 증가방식에 따른 프레임 전송은 초기전송 및 재전송시 사용되는 리던던시 패턴(Redundancy pattern)을 결정하고 그에 따라 프레임(혹은 서브패킷)을 전송하는 것을 의미하여, 하기에서는 크게 3가지의 실시예들로 설명될 것이다. 제1 실시예에서는 불연속전송(DTX: Discrete Transmission) 구간을 가지고 프레임을 초기 전송 및 재전송하는 방식이 설명될 것이다. 제2 실시예에서는 심볼 반복에 의해 프레임을 초기 전송 및 재전송하는 방식이 설명될 것이다. 제3 실시예에서는 심볼 반복에 의해 프레임을 초기 전송 및 재전송할 시 초기 전송과 재전송시의 프레임이 동일한 길이를 사용하는 방식이 설명될 것이다. 이러한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 동작은 도 4 및 도 5에도시된 QCTC 선택부 108,208과 심볼반복기 110,210에 의해 수행된다. 추적방식에 따른 프레임 전송의 일 예가 제4 실시예로서 설명될 것이다. 제4 실시예에 따른 동작은 초기 전송의 동작만을 예로 하여 설명하고 있으며, 이러한 동작은 도 6및 도 7에 도시된 QCTC 선택부 308,408에 의해 수행된다.하기의 설명에서 SPID는 서브패킷의 식별자(Sub-packet ID)를 의미하고, EP는 부호화된 패킷을 의미한다. Fs는 QCTC에서 전송하는 프레임의 부호어 심볼들중 초기의 심볼을 의미하고 Ls는 마지막 심볼을 의미한다. 따라서 만일 전송하고자하는 프레임의 심볼수를 M이라 하고 R=1/5 부호의 심볼수를 5L이라 하면, 심볼전송은 5L개의 심볼들중 임의의 Fs에서시작하여 Ls에서 종료한다. 만일 Ls임의 (심볼수/5L) 보다 작거나 같은 정수배 만큼 반복해서 전송하고 나머지 부분을 연이어 Ls까지 전송한다. 이러한 심볼선택의 구체적인 방식은 하기의 <표 3>에 나타낸 바와 같은 QCTC 심볼 선택 알고리즘(Symbol Selection Algorithm)에따른다.
[표 3]상기 <표 3>은 하기의 내용을 포함하고 있다.
QCTC 심볼 선택 알고리즘LSC를 서브 패킷 전송을 위한 서브 패킷의 크기(또는 각 전송 또는 재전송에서의 코드 길이의 크기)로하고, QF=(q0, q1, …, qN-1)는 1/5의 부호율을 가지는 심볼 그룹핑으로부터 출력되는 시퀀스라고 한다.여기서 N은 (NTurbo+ 6)/R의 값에 대응한다. 이하의 프로시저에 의해 전송될 서브 패킷 심볼들의 시퀀스가 결정된다. qFs와 qLs는 각각 서브 패킷 전송을 위한 첫번째 및 마지막 심볼이라 하자. qFs와 qLs의각각의 두 심볼들은 QF의 내에 존재하며, 각각 , 내에 존재한다. SPID는서브 패킷 전송을 위한 SPID 번호로 선택되어 표현된다. 이상에서 SPID는 초기 전송일 때, '0'의 값을가진다. SPID는 반드시 오름차순으로 사용될 필요는 없다.
1. 각 서브 패킷을 전송하기 위해, Fs,k는 고정된 값이 주어진다.
2. QF시퀀스에서 잔여 심볼들 NRES의 수가 결정된다. QF: NRES= N-Fs
3. 만일 이면, NCR=0, LS= FS+LSC-1이다. 서브 패킷들이 연속적으로 상기 인터리빙되고선택된 심볼들 이 출력된다.

4. 만일 LSC> NRES이면, 이다. 여기서, NCR은 시퀀스 QF의 반복 펙터를 의미한다. 상기 인터리빙되고 선택된 심볼들,QF의 NCR배 만큼의 반복된 심볼들, 심볼들이연속적으로 출력된다. 즉, 상기 서브 패킷은 상기 심볼들( , NCR배 만큼의반복된 심볼들 및 )로 구성된다.
실시 예 1 : Retransmission with DTX도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율(예: 9.6kbps ∼ 153.6kbps)에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시한다. 이때 부호율은 R=1/4이다.상기 도 8을 참조하면, SPID에 따라서 사전에 결정된 부호어가 사용된다. 각각의 SPID는 임의의 순서로도 전송될 수 있다. 단, 전송율에 따라서 두 가지의 SPID 매핑(mapping)이 사용된다. 서브패킷은 부호율이 R=1/4인 저속의 데이터 전송율(Low Data Rates)(예: 9.6kbps에서 153.6kbps)에서 리던던시 증가방식으로 전송된다. 예를 들어, 초기 전송에는SPID=00인 R=1/4 부호어(code word)를 전송한다. 재전송이 요구되면, SPID=01의 R=1 부호어를 전송하고, 또 재전송이요구되면 다시 한번 SPID=01의 R=1 부호어를 전송할 수도 있으며, 아니면 SPID=10의 R=1/2 부호어를 전송할 수도 있다. 다음으로 재전송이 요구되면 SPID=11의 R=1/2 부호어를 전송할 수 있다. SPID=00 이후의 SPID의 선택은 기지국에의해서 보고된(Reported) C/I(Carrier-to-Interference) 등에 의해서 최적의 SPID가 결정된다.또한 상기 부호화 심볼들의 전송 시 바람직한 실시 예는 2가지가 있을 수 있다. 그 중 첫 번째 실시 예는 초기 전송 시SPID = 00을 전송하고, 재전송 시 SPID = 01, 다시 재전송 시 SPID = 10, 또 다시 재전송 시 SPID = 11 그리고 또 다시 재전송 시 SPID = 00의 순으로 재전송할 수 있다. 두 번째 실시 예는 초기 전송 시 SPID = 00을 전송하고, 재전송 시 SPID =00, 다시 재전송 시 SPID = 01, 또 다시 재전송 시 SPID = 01, 또 다시 재전송 시 SPID = 11의 그리고 또 다시 재전송 시SPID = 00의 순으로 재전송할 수 있다. 또한 상기 각 SPID에 부여된 00, 01, 10, 11의 각 순서는 서브패킷의 마지막 심볼의 다음 심볼이 서브패킷의 첫 번째 심볼이 되도록 순서를 정하며, 초기 서브패킷은 부호화 심볼의 첫 번째 심볼부터 시작되도록 구성한다.이를 위해서는 기존의 20msec 프레임에 의해 발생되는 부호어를 천공(puncturing)해서 전송해야 한다. 50% 혹은 25%의 부호어 심볼들만을 전송해야 최적의 전력을 할당할 수 있고 결국 감소된 전송 전력은 다른 역방향 채널 사용자에게 할당되어 전체적으로 셀 처리율(Cell throughput)을 증가시킬 수 있다. 이를 구현하는 방법에는 두 가지가 있다. 첫째는 RSCH의DTX이다. 즉 각각의 SPID에 따라서 사전에 각 서브패킷의 1/4 full 부호어에서의 위치가 고정되고 또한 서브패킷의 길이도 사전에 SPID에 따라서 결정되어 있으므로, 수신기는 SPID로부터 DTX를 위한 모든 정보를 구할 수 있다. 두 번째 방법은 초기 전송(Initial Transmission)과 재전송(retransmission)을 다중화(multiplexing)하는 방식이다. 즉, DTX에의해서 제거되는 부분에 새로운 부호어 패킷(New Encoded Packet)을 전송하는 방식이다. 이 방식은 R-SCH에 DTX를사용하지 않는 장점과 초기 전송과 재전송이 동시에 전송될 수 있는 장점을 가지는 반면에, 스케쥴러(Scheduler)가 최적의 패킹 효율(Packing efficiency)을 위해서 이를 적응적으로 제어해야 하는 부담이 있다. 상기한 저속의 데이터 전송율 범위에서 R=1/4 추적결합 방식을 사용하는 것도 가능하다.도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 고속의 데이터 전송율(예: 307.2kbps ∼ 1024.4kbps)에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시한다. 이때 부호율은 R=1/2이다.상기 도 9를 참조하면, 부호율이 R=1/2인 고속의 데이터 전송율(High data rates)(예: 307.2kbps ∼ 1024.4kbps)에서리던던시 증가방식을 사용한다. 초기 전송에서는 SPID=00의 R=1/2 부호어를 전송하고 재전송이 요청되면 SPID=01의R=1/2 부호어를 전송하고, 또 재전송이 요구되면 SPID=10의 R=1/2 부호어를 전송할 수도 있으며, 아니면 SPID=11의R=1 부호어를 전송할 수도 있다. 다음으로 재전송이 요구되면 SPID=11의 R=1 부호어를 전송할 수 있다. SPID=00 이후의 SPID의 선택은 기지국에 의해서 최적의 SPID가 결정된다.또한 상기 부호화 심볼들의 전송 시 바람직한 실시 예는 2가지가 있을 수 있다. 그 중 첫 번째 실시 예는 초기 전송 시SPID = 00을 전송하고, 재전송 시 SPID = 01, 다시 재전송 시 SPID = 10, 또 다시 재전송 시 SPID = 11 그리고 또 다시 재전송 시 SPID = 00의 순으로 재전송할 수 있다. 두 번째 실시 예는 초기 전송 시 SPID = 00을 전송하고, 재전송 시 SPID =00, 다시 재전송 시 SPID = 01, 또 다시 재전송 시 SPID = 01, 또 다시 재전송 시 SPID = 11의 그리고 또 다시 재전송 시SPID = 00의 순으로 재전송할 수 있다. 또한 상기 각 SPID에 부여된 00, 01, 10, 11의 각 순서는 서브패킷의 마지막 심볼의 다음 심볼이 서브패킷의 첫 번째 심볼이 되도록 순서를 정하며, 초기 서브패킷은 부호화 심볼의 첫 번째 심볼부터 시작되도록 구성한다.이를 위해서는 기존의 20msec 프레임에 의해 발생되는 부호어를 천공해서 전송해야 한다. 50%의 부호어 심볼들만을 전송해야 최적의 전력을 할당할 수 있고, 결국 감소된 전송 전력은 다른 역방향 채널 사용자에게 할당되어 전체적으로 셀 처리율을 증가시킬 수 있다. 이를 구현하는 방법에는 두 가지가 있다. 첫째는 R-SCH의 DTX이다. 즉 각각의 SPID에 따라서사전에 각 서브패킷의 1/4 full 부호어에서의 위치가 고정되고 또한 서브패킷의 길이도 사전에 SPID에 따라서 결정되어 있으므로, 수신기는 SPID로부터 DTX를 위한 모든 정보를 구할 수 있다. 두 번째 방법은 초기 동기와 재전송을 다중화하는방식이다. 즉, DTX에 의해서 제거되는 부분에 새로운 부호어 패킷을 전송하는 방식이다. 이 방식은 R-SCH에 DTX를 사용하지 않는 장점과 초기전송과 재전송이 동시에 전송될 수 있는 장점을 가지는 반면에, 스케쥴러가 최적의 패킹 효율(Packing efficiency)을 위해서 이를 적응적으로 제어해야 하는 부담이 있다.R=1/2 리던던시 증가방식은 현재의 R-SCH 구조에서 채널상태가 양호한 경우 과다한 power를 재전송에 할당하는 것으로 보인다. 또한 SPID 2비트가 사용된다면 가능한 리던던시 패턴(redundancy pattern)이 4가지 제공되므로, 보다 작은서브 패킷을 사용하는 것이 처리율에서 유리할 것으로 보인다.실시 예 2 : Retransmission with Symbol Repetition with R=1/5 Base Turbo Codes전술한 제1 실시예와 같이 DTX를 사용하는 방식은 각각의 전송율에 할당된 20msec 프레임 구간동안에 최대 75%의DTX를 사용하므로, Rise Over Thermal (ROT)의 fluctuation을 유발할 가능성이 많다. 따라서 이를 해결하는 방법으로다음에 제시하는 방식으로 전체 전송율에 대해서 리던던시 증가방식을 적용한다. 아래의 방식의 특징을 요약하면 다음과같다.
● SPID에 따라서 사전에 결정된 부호어를 사용한다.
● 각각의 SPID는 임의의 순서로도 전송될 수 있으며 최대 4가지의 리던던시 패턴을 가진다.
● 초기전송은 SPID=00을 사용한다.
● 초기전송이 유실되는 경우에는 SPID=00의 서브 패킷을 계속 전송할 수 있다.
● 부호화 이득을 최대화하기 위해 R=1/5 full 부호어를 사용한다.
● 터보 부호기, 부호 천공, 채널 인터리버, 제거(pruning) 대신에 QCTC를 사용한다.
● 각각의 서브부호(서브패킷)는 QCTC의 심볼 선택 알고리즘에 의해서 결정된다. 즉, Fs, Ls를 사용한다.
● 각각의 SPID에 할당되는 Fs, Ls는 항상 일정하다.
● 적응적 부호율(Adaptive code rate) : R=1/4, R=1/2, R=1/1
● 저속의 데이터 전송율들을 위하여 재전송시 심볼 반복
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저속의 데이터 전송율을 가지는 서브패킷 전송 동작을 위한 저속의 데이터 전송율(예: 9.6kbps ∼ 153.6kbps)에서의 서브패킷 구조와 SPID 매핑 관계를 도시한다. 이때 부호율은 R=1/4이다.
상기 도 10을 참조하면, 부호율이 R=1/4인 저속의 데이터 전송율(Low data rates)(예: 9.6kbps ∼ 153.6kbps)에서 리던던