통신시스템에서 하이브리드 자동재전송요청 수행 장치 및방법 document_id A220623045169

본 발명은 통신시스템에서 H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 수행 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 동일 성능 대비 반복복호기의 반복횟수를 줄이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(LAN : Local Area Network) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN : Metropolitan Area Network) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템 및 IEEE 802.20 통신 시스템이다. 일반적으로, 무선 데이터 통신(Wireless Data Communication)은 무선 자원(Radio Resource) 구간의 채널 상태에 따라서 특정 데이터에 오류(Error)가 발생할 수 있다. 이러한 오류에 대한 제어 및 복구 기술은 크게 ARQ(Automatic Repeat reQuest : 자동 재전송 요구) 기법과 에러 정정 코딩(FEC : Forward Error Correction coding) 기법으로 나눌 수 있다. 한편, H-ARQ(Hybrid ARQ) 기법은 상기 ARQ기법과 에러 정정 코딩 기법을 결합한 방식이다. 상기 ARQ 기법은 수신단에서 수신된 프레임을 CRC(Cyclic Redundancy Check)을 통해 에러 검사하고, 에러가 발생했을 경우 송신단으로 재전송 요청을 피드백하고, 송신단에서 해당 프레임을 재전송하는 방식이다. 그리고, 상기 에러 정정 코딩 기법은 송신단에서 송신 데이터에 부가적인 정보(redundancy)를 추가하여 전송하고, 수신단에서 수신된 프레임만으로 에러를 정정하는 방식이다. 상기 H-HARQ 기법은 상술한 두 기법의 장점을 취하여 일정량 이하의 에러는 FEC를 통해 정정하고, 그 이상의 에러는 ARQ 기법을 통해 정정할 수 있다. 일반적으로, H-ARQ 기법은 크게 CC(Chase Combining) 기법과 IR(incremental Redundancy) 기법으로 나눌 수 있다. 상기 CC 기법은 초기 전송 실패시 송신단에서 초기 전송 프레임을 재전송하고, 수신단에서 초기 전송 프레임과 재전송 프레임을 심볼 결합(symbol combing)하여 복호하는 방식으로, SNR(Signal to Noise Ratio) 증가로 인한 이득을 얻을 수 있다. 상기 IR 기법은 초기 전송시 부호화된 데이터 중 일부 리던던시 데이터와 정보 데이터를 함께 전송하고, 이후 재전송시 초기에 전송하지 않는 리던던시 데이터를 추가로 전송하는 기법이다. 즉, 초기 전송시에는 낮은 부호율(code rate)로 전송하고, 재전송할 때마다 부호율을 높이는 기법으로, 추가적인 코딩 게인(coding gain)을 얻을 수 잇다. 근래에, 에러 정정 코딩 기법은 LDPC(Low Density Parity Check) 코드와 터보 코드(turbo code)로 많이 사용하고 있다. 일반적으로, 수신단은 상기 LDPC 코드와 터보 코드를 복호하기 위해서 반복 복호기(iterative decoder)를 사용한다. 상기 반복 복호기는 각 비트(coded bit)에 대한 연판정값인 LLR(Log-likelihood Ratio) 값을 반복 복호를 통해 정제한다. 예를 들어, 터보 코드의 경우, 송신단의 부호기(encoder)는 2개의 구성부호기들을 이용해 부호화를 수행하고, 수신단의 반복 복호기는 2개의 구성복호기들이 각 비트에 대한 LLR값을 서로 주고받는 것을 반복함으로써 복호를 수행한다. LDPC 코드의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 검사 노드(check node)와 변수 노드(variable node)가 서로 LLR 값을 주고받는 것을 반복함으로써 복호를 수행한다. 구체적으로, 검출기(detector)로부터의 초기 LLR값들은 변수 노드들에 저장된다. 검사 노드들 각각은 자신과 연결된 변수 노드들의 LLR값들을 이용해서 자신의 LLR값을 갱신하고, 다시 변수 노드들 각각은 해당 검사 노드들의 LLR값들을 이용해서 자신의 LLR값을 갱신한다. 이와 같은 과정을 반복함으로써 LLR값의 정확도를 높인다. 이러한 반복 복호기는 반복 횟수가 많아질수록 에러 정정 성능이 향상된다. 종래 기술에 따르면, H-ARQ 기법은 재전송된 데이터를 검출(detection) 및 복호(decoding)시, 이전 전송에서 검출기로부터 생성된 LLR값만을 사용하고, 복호기에서 생성된 LLR값은 사용하지 않는다. 즉, H-ARQ 기법은 초기 전송에서 획득된 LLR값과 재전송에서 획득된 LLR값을 결합하여 복호를 수행하는데, 이때 결합되는 LLR 값이 검출기(detector)에서 생성된 LLR값이다. 즉, 복호기를 통해 보다 정제된 LLR값이 존재함에도 불구하고 검출기에서 생성된 LLR값을 심볼 결합에 사용하고 있다. 또한 반복 복호기의 경우, 반복 횟수가 증가할수록 에러 정정 능력이 증가하나 지연(latency) 및 복잡도 등의 문제로 반복 횟수를 충분히 증가시킬 수 없는 문제가 있다. 만일, 반복 복호기가 보다 정제된 LLR값을 가지고 복호를 시작한다면 동일 성능 대비 반복 복호 횟수를 현저히 줄일 수 있을 것이다.