HAQR 와 관련된 세부 동작원리를 원하신다면 이 포스팅을 참고해주세요.
HARQ의 개요 (2015년 작성본)
1. HARQ란
HARQ (Hybrid Automatic Repeat and request)는 기존에 유무선 통신에서 사용되던 에러 제어 방식인 FEC (forward error-correcting coding)과 ARQ (Automatic Repeat reQuest)방식의 혼합형이다.
먼저 HARQ가 나오게 된 원리를 설명하기 위해 간단하게 FEC방식과 ARQ 방식의 차이점을 설명하면 다음과 같다.
2. FEC과 ARQ
- FEC : 피드백 경로를 필요로 하지 않는 에러 정정 기법으로, 송신 측에서 redundancy bit를 더해서 메시지를 전송하며, 데이터가 손실되었을 때 bit를 바탕으로 오류를 수정한다.
Figure 1. FEC의 과정
- ARQ : 정보를 수신하여 에러 검사 결과 오류가 없는 경우(ACK를 받았을 경우) 계속 진행하며, NACK 수신이나 time out시에는 에러가 발생한 지점부터 데이터를 재전송한다.
Figure 2. ARQ의 과정
FEC방식과 ARQ방식은 장단점을 가지고 있다.
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장점 |
단점 |
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FEC |
연속적인 데이터 전송이 가능 |
구현방식(장비, 코딩)이 복잡 |
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ARQ |
구현 방법이 간단 |
바쁜 채널의 경우 계속적인 재전송 요구로 |
HARQ에서는 따라서 위의 두 가지의 에러 제어 기법의 장점들을 혼합해서 사용하고 있다. 가장 간단한 방법으로는 Error-detection과 Error-correction를 물리적으로 합치는 (단순 조합) 방법이다. Scheme은 다음과 같다.
Figure 3. Type1 HARQ 동작원리
Type1 HARQ는 두 방식을 단순하게 조합하여 사용하였다. 즉, Error correction방식과 Error detection 방식을 동시에 사용하고, 둘 다 완벽하게 수행될 수 있어야 하므로 추가적인 parity-check bit가 요구된다. 이 때문에 채널환경이 좋은 경우 Type1 HARQ는 일반적으로 기본 ARQ보다 throughput이 낮다. 하지만, 채널환경이 좋지 않을 경우 Error correction의 FEC 능력으로 일반 ARQ보다 좋은 throughput을 얻을 수 있다.
3. Type2 HARQ, CC/IR HARQ
Type2 HARQ는 수신자 쪽에서 한 패킷을 decode하기위해서 기존에 전송된 패킷들을 재이용하는 것이다. 이것을 Soft combining이라고 하며, Type2는 이 기법을 이용해서 패킷을 중첩시키고, diversity를 확보해 에러를 줄일 수 있다.
Figure 4. Type2 HARQ 동작원리
이 때 Combining하는 기법으로 Chase Combining Scheme과 Incremental Redundancy Scheme이 사용된다. 각각 CC, IR로 표기한다. IR Scheme의 경우 Type3 HARQ라고도 불린다.
- Chase Combining : 모든 retransmission이 동일한 정보를 전달한다. 즉 같은 채널을 이용해 encoding된 패킷은 동일한 coded bit을 가진다. Combining은 decoding과 demodulation사이(decoding전, demodulation 후)에 일어난다.
Figure 5. System model for CC-HARQ
- Incremental Redundancy : 연속해서 오는 재전송된 패킷은 새로운 정보를 가져온다. 일반적으로 재전송중에, 부가적인 parity bits가 더해진다. 수신측이 새로 받은 데이터에 이전 정보를 결합시킨다.
Figure 6. System model for IR-HARQ
HARQ에 대해 조금 더 자세히 알고 싶으신 분은
아래 글을 참고해주세요.
[Study, Research/Communication Tehcnology] - 2. HARQ의 세부 동작 원리 (1) - CC/IR HARQ
References
1. HARQ Systems: Resource Allocation, Feedback Error Protection, and Bits-to-Symbol Mappings, Linköping University, SE-581 83 Linköping, Sweden.
