통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법 document_id A220623068839

통신 중에 에러가 발생했을 경우 이를 극복하기 위한 일반적인 방법으로 자동 재송 요구기법(Automatic Repeat reQuest; 이하 ARQ)과 오류 정정(Error correction) 기법이 있다. 이중 통신 중에서 에러가 발생시 수신 측은 에러의 발생을 전송 측에 알리고, 전송 측은 에러가 발생한 데이터 블록을 재전송하게 되는데 이를 ARQ라고 한다, ARQ 방식의 대표적인 것으로는 정지 및 대기(stop-and wait) ARQ, 연속적(continuous) ARQ, 적응적(adaptive) ARQ가 있다. ARQ를 이용하기 위해서는 피드백할 역채널이 필요하고 ARQ 시스템은 전송 중인 데이터 블록을 기억하고 있어야 하므로 버퍼가 꼭 필요하다. 도 1은 정지 및 대기(Stop-and-wait) HARQ 기법의 동작 원리를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전송 측(Tx)은 인덱스 '1'에 해당하는 데이터 블록을 송신하고, 수신 측(Rx)은 인덱스 '1'에 해당하는 데이터 블록을 수신한 이후, ACK(ACKnowledgement) / NAK(No ACK) 여부를 판정하고, 판정결과를 전송 측으로 송신한다. 전송 측(Tx)이 만약 NAK 신호를 수신하면 전송 측은 수신 측으로 인덱스 '1'에 해당하는 데이터 블록을 다시 송신한다. 정지 및 대기 ARQ 방식은 한 데이터 블록을 전송한 후 ACK이나 NAK을 수신할 때까지 다음 데이터 블록을 전송할 수 없으므로 전송효율이 좋지 않다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 연속적으로 데이터 블록을 전송한 후 수신 측에서 에러가 발생되었다는 것을 나타내는 NAK이 오면 에러가 발생한 이후의 모든 블록을 재전송하거나 에러가 발생한 해당 블록만 재전송하는 방식을 연속적 ARQ라고 한다. 연속적 ARQ는 전파 지연이 긴 시스템에 적용하면 효과적이다.(ACK는 보내지 않고 에러가 생길 때에만 NAK 보냄) 연속적 ARQ방식에는 Go-Back-N ARQ와 선택적 반복(Selective-Repeat) ARQ의 2종류가 있다. Go-Back-N ARQ는 연속적인 N개의 데이터 블록을 전송하고, 성공적으로 전송이 이루어지지 않으면, 에러가 발생한 데이터 블록 이후로 전송된 모든 데이터 블록을 재전송하는 방식이다. 그리고 Selective-Repeat ARQ 기법은 에러가 발생한 데이터 블록만 선택적으로 재전송하는 방식이다. 이러한 ARQ 기법은 오류 정정 기법과 결합하여 보다 효율적인 오류 제어를 할 수 있다. 이하 이에 대해 살펴본다. HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest )란 재전송과 오류 정정을 결합하여 오류를 제어하는 기술로서, 재전송시에 수신된 데이터의 오류정정 부호능력을 극대화 시킨다. 오류 정정 기법에는 오류 있는 데이터 블록의 복구를 위해 송신 측에서 다시 오류가 난 데이터 블록을 전송하는 방법인 후진 오류 정정(BEC : Backward Error Correction) 및 송신 측에서 보내고 수신 측에서 받아서 수신 측에서 오류를 복구하는 전진 에러 정정(FEC : Forward Error Correction) 기법이 있다. 일반적으로 HARQ에서의 오류 정정 기법에는 전진 에러 정정 기법이 많이 쓰인다. HARQ를 사용하게 되면 수신 측이 데이터 블록의 복구에 실패하는 경우, 송신 측으로 재전송을 요구하고, 재전송된 데이터와 저장하고 있던 데이터를 복호 과정 이전에 결합(combining)하여 보다 좋은 성능을 낼 수 있다. HARQ에서 사용되는 ARQ 기법으로 많이 쓰이는 정지 및 대기 HARQ 기법은 가장 단순하면서 효율적인 전송 방법이지만 데이터의 전송 측이 ACK/NAK을 데이터의 수신 측으로부터 주고 받을 때까지의 왕복시간(Rounding Trip time; 이하 RTT)으로 인해 링크 전송 효율이 저하된다. 이를 보완하기 위하여 N 채널 정지 및 대기 HARQ 프로토콜 기법을 사용한다. 도 2는 종래 기술에서의 N 채널 정지 및 대기 HARQ 기법의 기본 동작을 도시하는 도면이다. 도 2의 N 채널 정지 및 대기 HARQ는 ACK/NAK을 주고 받을 때까지 전송 링크가 사용되지 않는 시간 동안 복수 개(N개)의 독립적인 정지 및 대기 HARQ를 동작시킨다. 일반적으로, 정지 및 대기 HARQ 기법에서는 데이터 수신 측은 데이터의 성공적인 수신 여부를 CRC(Cyclic Redundancy Check)와 같은 오류검출 부호를 통하여 확인한다. 편의상 본 발명에서는 에러를 검출할 수 있는 데이터 단위를 HARQ 프로세스(Process) 블록이라 한다. 데이터의 오류가 검출되지 않으면, 수신 측은 ACK 신호를 전송하고, 에러가 검출되는 경우에는 수신 측은 NAK 신호를 전송한다. ACK신호를 받은 데이터 송신 측은 그 다음 데이터를 전송한다. NAK신호를 받은 데이터 송신측은 오류가 발생한 해당 데이터를 재전송하게 된다. 이때, 재전송되는 데이터는 HARQ 타입에 따라 재전송하는 데이터의 형식을 바꿀 수도 있다. 한편, 전송 대역폭이 넓거나, 다중안테나를 사용하여 데이터를 송신하는 경우에는 다수개의 HARQ 프로세스 블록이 전송될 수 있다. 즉, 정해진 시간 또는 시간 구간 동안에 다수 개(m개)의 HARQ 프로세스가 동시에 m개의 HARQ Process 블록을 전송할 수 있다. 도 3은 복수 개의 HARQ 프로세스 블록이 다중 안테나 등을 통해 동시에 전송되는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.데이터를 수신한 수신 측에서는 m개의 HARQ 프로세스 블록에 대한 m개의 ACK/NAK 신호를 데이터 전송 측으로 전송할 수 있다.