KR101070516B1 - Maximum diversity-multiplexing gain protocol and utilizing method for interference symbols in cooperative wireless communication - Google Patents
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Abstract
협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 데이터 구성 장치가 개시된다. 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 복조 방법은 상기 심볼간 직교 기법에 필요한 심볼이 구성되기 위해 중첩 심볼이 필요한 경우에만 중첩 심볼을 전송하고, 그 외에는 일반 심볼을 전송하는 단계; 소스 전송기와 중계기로부터 수신한 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 복조 하는 단계; 복조 된 상기 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조 하는 단계; 상기 중첩 심볼로 간섭 신호 성분을 제거하여 나머지 심볼을 복조 하는 단계; 다른 심볼을 복조 하는 단계; 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값이 상기 중첩 심볼의 값과 동일한가 확인하는 단계; 상기 중첩 심볼과 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값이 다르면, 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값을 사용하여 상기 중첩 심볼이 영향을 준 신호 성분을 제거하는 단계; 및, 상기 신뢰도가 높은 심볼을 재 복조 하는 단계를 포함한다.A data construction apparatus is disclosed in a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication. A maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol demodulation method for cooperative wireless communication may include transmitting an overlapping symbol only when an overlapping symbol is needed to configure a symbol required for the intersymbol orthogonal scheme, and otherwise transmitting a general symbol; Demodulating symbols having high reliability among symbols received from the source transmitter and the repeater; Demodulating an overlapping symbol using the demodulated symbol; Demodulating the remaining symbols by removing interference signal components with the superimposed symbols; Demodulating another symbol; Checking whether a value of a symbol equal to the overlap symbol among the other symbols is equal to a value of the overlap symbol; If the value of the same symbol as the overlapping symbol is different among the overlapping symbol and the other symbol, removing a signal component affected by the overlapping symbol using the value of the same symbol as the overlapping symbol among the other symbols; And re-demodulating the symbol having high reliability.
협력통신, 계층변조, 알라마우티 코딩, 중첩 심볼, 간섭 심볼. Cooperative Communications, Hierarchy Modulation, Alamauty Coding, Superposition Symbols, Interference Symbols.
Description
본 발명의 일실시예들은 협력 무선통신(Cooperative Wireless Communication) 시스템에 필연적으로 존재할 수 밖에 없었던 대기시간부분 (Listening part)을 없애기 위하여 계층변조 (Layered modulation) 기법을 효과적으로 이용하는 방법 및 이때 필연적으로 발생되는 심볼간 간섭의 영향을 능동적으로 줄이기 위하여 오히려 이 간섭 심볼을 이용하여 변조 레벨에서 심볼오류방지 절차를 도입하여 심볼 검출확률을 높이는 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention provide a method for effectively using a layered modulation technique to eliminate the waiting part that was inevitably present in a cooperative wireless communication system, and inevitably generated Rather, in order to actively reduce the effects of intersymbol interference, the present invention relates to a method of increasing symbol detection probability by introducing a symbol error prevention procedure at a modulation level using this interference symbol.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-002-02, 과제명: Multi-Gigabit 무선 인터페이스 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Telecommunication Research and Development. ].
협력 무선통신에서 분산 시공간 코딩을 위하여 중계기는 증폭 및 전달하는 AF 방법과 복호 및 전달하는 DF 방법을 주로 사용한다.For distributed space-time coding in cooperative wireless communication, the repeater mainly uses the AF method for amplifying and transmitting and the DF method for decoding and transmitting.
이때, 이들을 위한 프로토콜 동작은 모두 대기시간부분(Listening part)과 협력시간부분(Cooperation part)로 나누어 지는데, 이 대기시간부분 때문에 항상 전송률이 최대 1/2까지 줄어들게 된다. At this time, the protocol operation for them is divided into a waiting part and a cooperative time part, and because of this waiting part, the transmission rate is always reduced by up to 1/2.
따라서, 상기의 대기시간부분을 없앤 비직교 AF 방법 (Non-orthogonal Amplify and Forward, NAF) 이 개발되었다.Thus, a non-orthogonal AF method (NAF) has been developed that eliminates the above waiting time portion.
상기 비직교 AF 방법은 전송율을 증가시키며, 이에 따라 상대적으로 줄어든 다이버시티 이득을 최대화 하기 위하여 비 직교성 신호(Non-orthogonal signaling)를 이용하여 다이버시티 이득을 보상하는 방법이다. The non-orthogonal AF method increases the transmission rate and thus compensates for the diversity gain by using non-orthogonal signaling in order to maximize the reduced diversity gain.
그러나 상기 비직교 AF 방법은 전송율 증가로 멀티플렉싱 이득은 증가하지만, 신호의 비직교성 등의 이유 때문에 다아비시티 이득은 크게 개선되지 않는 한계가 있었다.However, in the non-orthogonal AF method, the multiplexing gain is increased due to the increase in the transmission rate, but there is a limit that the diversity gain is not greatly improved due to the non-orthogonality of the signal.
따라서, 다이버시티-멀티플렉싱 이득을 극대화할 수 있으며, 심볼 검출확률을 높일 수 있는 장치와 방법이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for an apparatus and method for maximizing diversity-multiplexing gain and increasing symbol detection probability.
본 발명의 일실시예들은 중첩 심볼이 필요한 경우에만 계층변조 (Layered modulation) 기법을 사용함으로써 다이버시티-멀티플렉싱 이득을 극대화할 수 있는 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 데이터 구성 장치를 제공한다. Embodiments of the present invention provide a maximum diversity multiplexing gain protocol and a cooperative symbol system for cooperating wireless communication that can maximize diversity-multiplexing gain by using a layered modulation technique only when overlapping symbols are required. Provide a configuration device.
또한, 본 발명의 일실시예들은 통상의 변조심볼들과 계층변조들 간의 심볼간 비대칭성으로 인하여 알라마우티 시공간 코딩시 심볼간 직교성이 떨어져서 필연적으로 발생되는 간섭 심볼을 이용하여 변조 레벨에서 심볼오류를 방지함으로써 심볼 검출확률을 높일 수 있는 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 데이터 구성 장치를 제공한다.In addition, embodiments of the present invention are symbol errors at the modulation level using interference symbols which are inevitably generated due to inferior orthogonality of symbols in Alamauti space-time coding due to the asymmetry between symbols and conventional modulation symbols. The present invention provides a data construction apparatus in a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication, which can increase the symbol detection probability by preventing the signal loss.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템은 중계기와 수신기로 심볼을 전송하는 소스 전송기와 상기 심볼을 변조하여 상기 수신기로 전송하는 상기 중계기가 심볼간 직교 기법을 사용하는 중계기 기반 무선 통신 시스템에 있어서,A maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention include a source transmitter for transmitting a symbol to a repeater and a receiver, and a repeater for modulating the symbol and transmitting the symbol to the receiver. In a repeater-based wireless communication system using an orthogonal technique,
상기 소스 전송기는 상기 심볼간 직교 기법에 필요한 심볼이 구성되기 위해 중첩 심볼이 필요한 경우에만 중첩 심볼을 전송하고, 그 외에는 일반 심볼을 전송하는 것을 특징으로 한다.The source transmitter transmits the superimposed symbol only when the superimposed symbol is required in order to configure a symbol required for the intersymbol orthogonal scheme, and transmits a general symbol otherwise.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉 싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 전송 방법은 초기 정보를 전송하는 단계; 중첩 심볼이 필요한 시점인지를 확인하는 단계; 상기 중첩 심볼이 필요한 시점이 아니면 일반 변조로 생성된 일반 심볼을 전송하는 단계; 및, 상기 중첩 심볼이 필요한 시점이면 기저 심볼에는 일반 심볼을 매핑하고, 중첩 심볼에는 중계기를 위한 심볼을 매핑하는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 전송하는 단계를 포함한다.A maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol transmission method for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention may include transmitting initial information; Checking whether a superimposed symbol is required; Transmitting a general symbol generated by a general modulation when the overlap symbol is not needed; And when the overlapping symbol is required, transmitting a general symbol to a base symbol, and transmitting a hierarchical symbol generated by hierarchical modulation to map a symbol for a repeater to the overlapping symbol.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 중계 방법은 소스 전송기로부터 수신한 초기 정보에 포함된 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 심볼을 수신기로 전송하는 단계; 상기 소스 전송기로부터 수신한 심볼이 일반 심볼인가 계층 심볼인가를 확인하는 단계; 상기 소스 전송기로부터 수신한 일반 심볼의 켤레 복소수 심볼을 수신기로 전송하는 단계; 상기 소스 전송기로부터 수신한 계층 심볼에서 중첩 심볼을 결정하는 단계; 및, 상기 중첩 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 심볼을 수신기로 전송하는 단계를 포함한다.The maximum diversity multiplexing gain protocol and the interference symbol relaying method for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention transmit a symbol having the symbol-assigned to the complex number of symbols included in the initial information received from the source transmitter to the receiver. step; Checking whether a symbol received from the source transmitter is a general symbol or a layer symbol; Transmitting a complex conjugate symbol of a general symbol received from the source transmitter to a receiver; Determining an overlap symbol from the layer symbol received from the source transmitter; And transmitting to the receiver a symbol having a negative sign on the conjugate complex number of the superimposed symbol.
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 복조 방법은 소스 전송기와 중계기로부터 수신한 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 복조 하는 단계; 복조 된 상기 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조 하는 단계; 상기 중첩 심볼로 간섭 신호 성분을 제거하여 나머지 심볼을 복조 하는 단계; 다른 심볼을 복조 하는 단계; 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값이 상기 중첩 심볼의 값과 동일한가 확인하는 단계; 상기 중첩 심볼과 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값이 다르면, 상기 다른 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값을 사용하여 상기 중첩 심볼이 영향을 준 신호 성분을 제거하는 단계; 및, 상기 신뢰도가 높은 심볼을 재 복조 하는 단계를 포함한다.A maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol demodulation method for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention include: demodulating a symbol having high reliability among symbols received from a source transmitter and a repeater; Demodulating an overlapping symbol using the demodulated symbol; Demodulating the remaining symbols by removing interference signal components with the superimposed symbols; Demodulating another symbol; Checking whether a value of a symbol equal to the overlap symbol among the other symbols is equal to a value of the overlap symbol; If the value of the same symbol as the overlapping symbol is different among the overlapping symbol and the other symbol, removing a signal component affected by the overlapping symbol using the value of the same symbol as the overlapping symbol among the other symbols; And re-demodulating the symbol having high reliability.
본 발명의 일실시예들은 중첩 심볼이 필요한 경우에만 계층변조 (Layered modulation) 기법을 사용함으로써 다이버시티-멀티플렉싱 이득을 극대화할 수 있다. Embodiments of the present invention can maximize diversity-multiplexing gain by using a layered modulation technique only when overlapping symbols are required.
또한, 본 발명의 일실시예들은 통상의 변조심볼들과 계층변조들 간의 심볼간 비대칭성으로 인하여 알라마우티 시공간 코딩시 심볼간 직교성이 떨어져서 필연적으로 발생되는 간섭 심볼을 이용하여 변조 레벨에서 심볼오류를 방지함으로써 심볼 검출확률을 높일 수 있다.In addition, embodiments of the present invention are symbol errors at the modulation level using interference symbols which are inevitably generated due to inferior orthogonality of symbols in Alamauti space-time coding due to the asymmetry between symbols and conventional modulation symbols. By avoiding this, the symbol detection probability can be increased.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 데이터 구성 장치의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an overview of a data configuration apparatus in a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템은 심볼간 직교 기법을 사 용하는 중계기 기반 무선 통신 시스템에 있어서, 소스 전송기(101) S가 심볼간 직교 기법에 필요한 심볼이 구성되기 위해 중첩 심볼이 필요한 경우에만 중첩 심볼을 전송하고, 그 외에는 일반 심볼을 전송하면, 중계기(102) R이 상기 소스 전송기에서 전송되는 상기 일반 심볼이나 상기 중첩 심볼을 2개씩 직교가 되도록 변조하여 수신기(103) D로 전송하고, 수신기(103)가 소스 전송기(101)와 중계기(102)에서 전송된 심볼을 복조 한다.Referring to FIG. 1, a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention are a
이때, 소스 전송기(101)는 초기 정보를 전송한 다음에 중첩 심볼이 필요한 시점인지를 확인하여 일반 심볼이나 중첩 심볼을 전송할 수 있다.In this case, the
이때, 소스 전송기(101)는 상기 중첩 심볼이 필요한 경우에 기저 심볼에는 일반 심볼을 매핑하고, 중첩 심볼에는 중계기를 위한 심볼을 매핑하는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 전송할 수 있다. 또한, 소스 전송기(101)는 n이 정수일 경우에 2n+1번째의 전송 타이밍이나 2n번째의 전송 타이밍을 중첩 심볼이 필요한 시점으로 판단할 수 있다.In this case, when the superimposed symbol is required, the
이때, 상기 초기 정보는 두 번째로 전송될 심볼에 임의의 전력 크기를 곱한 값이거나 필요 시 일반 심볼에 다음 전송된 심볼을 중첩한 정보일 수 있다.In this case, the initial information may be a value obtained by multiplying a symbol to be transmitted second by a certain power size, or may be information which superimposes the next transmitted symbol on a general symbol when necessary.
이때, 중계기(102)는 소스 전송기(101)에서 전송되는 상기 일반 심볼이나 상기 계층 심볼을 2개씩 직교가 되도록 수신한 심볼을 배열, -부호 부여, 및 켤레 복소수로 만드는 변조 방법을 적용하여 수신기(103)로 전송할 수 있다.In this case, the
또한, 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 초기 정보에 포함된 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 심볼을 수신기(103)로 전송하고, 소스 전송 기(101)로부터 수신한 심볼이 상기 일반 심볼인가 상기 계층 심볼인가를 확인하여 상기 일반 심볼이면 상기 일반 심볼의 켤레 복소수 심볼을 수신기(103)로 전송하고, 상기 계층 심볼이면 상기 계층 변조로 생성된 심볼에서 중첩 심볼을 결정하고, 상기 중첩 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 심볼을 수신기(103)로 전송할 수 있다.In addition, the
이때, 수신기(103)는 소스 전송기(101)와 중계기(102)로부터 수신한 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 먼저 복조하고, 복조 된 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조하며, 상기 중첩 심볼로 간섭 신호 성분을 제거하여 나머지 심볼을 복조 할 수 있다.In this case, the
이때, 수신기(103)는 상기 수신기는 상기 중첩 심볼의 값과 일반 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값이 다르면, 상기 일반 심볼 중에 상기 중첩 심볼과 같은 심볼의 값을 사용하여 간섭 신호 성분을 제거한 다음에 상기 신뢰도가 높은 심볼을 재 복조 할 수 있다.In this case, the
이때, 수신기(103)는 한 쌍의 직교 변조된 심볼들을 복조 하면서 생기는 신뢰도가 높은 일반 변조된 심벌과 중첩 변조된 상태로 직교 변조된 신뢰도가 낮은 심볼을 효율적으로 이용하기 위해서 1차 두 심볼을 그대로 복조 하되, 다음 두 심볼 직교 구간 동안에 나오는 심볼이 먼저 구간에 나온 신뢰도가 낮은 심볼의 원인이었던 간섭심벌과 동일 심볼이 되므로 이전 채널 이득과 곱하여 재생성 한 후 이를 이용하여 궤환 방식으로 간섭심볼을 제거하여 신뢰도가 높은 심볼로 변환 할 수 있다.In this case, the
또한, 수신기(103)는 알라마우티 시공간 디코딩을 수행하여 상기 신뢰도가 높은 심볼을 복조 할 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 각 구성 간의 정보 전송 과정을 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a process of transmitting information between components in a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention.
단계(S201)에서 소스 전송기(101)는 두 번째로 전송될 심볼에 임의의 전력 크기를 곱한 값인 상기 초기 정보를 중계기(102)와 수신기(103)로 전송한다.In step S201, the
단계(S202)에서 중계기(102)는 단계(S201)에서 수신한 상기 초기 정보에 포함된 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 변조된 초기 정보를 생성한다.In step S202, the
단계(S203)에서 소스 전송기(101)는 일반 변조로 생성된 일반 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송하고, 중계기(102)는 단계(S202)에서 생성한 변조된 초기 정보를 수신기(103)로 전송한다.In step S203, the
단계(S204)에서 중계기(102)는 단계(S203)에서 수신한 상기 일반 심볼의 켤레 복소수를 변조된 일반 심볼로 생성한다.In step S204, the
단계(S205)에서 소스 전송기(101)는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송하고, 중계기(102)는 단계(S204)에서 생성한 변조된 일반 심볼을 수신기(103)로 전송한다.In step S205, the
단계(S206)에서 수신기(103)는 단계(S203)에서 수신한 변조된 초기 정보와 단계(S205)에서 수신한 변조된 일반 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 먼저 복조하고, 복조 된 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조하며, 상기 중첩 심볼로 간섭 신 호 성분을 제거한 다음에 나머지 심볼을 복조 할 수 있다.In step S206, the
단계(S207)에서 중계기(102)는 단계(S205)에서 수신한 상기 계층 심볼에서 중첩 심볼을 결정하고, 상기 중첩 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여한 변조된 계층 정보를 생성한다.In step S207, the
단계(S208)에서 소스 전송기(101)는 일반 변조로 생성된 일반 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송하고, 중계기(102)는 단계(S207)에서 생성한 변조된 계층 정보를 수신기(103)로 전송한다.In step S208, the
단계(S209)에서 중계기(102)는 단계(S208)에서 수신한 상기 일반 심볼의 켤레 복소수를 변조된 일반 심볼로 생성한다.In step S209, the
단계(S210)에서 소스 전송기(101)는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송하고, 중계기(102)는 단계(S209)에서 생성한 변조된 일반 심볼을 수신기(103)로 전송한다.In step S210, the
단계(S211)에서 수신기(103)는 단계(S208)에서 수신한 변조된 계층 심볼과 단계(S210)에서 수신한 변조된 일반 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 먼저 복조하고, 복조 된 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조하며, 상기 중첩 심볼로 간섭 신호 성분을 제거하여 나머지 심볼을 복조 할 수 있다.In step S211, the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 전송 시간 별 소스 전송기(101)와 중계기(102)가 전송하는 정보와 수신기(103)가 복조 하는 정보의 일례이다. 3 is a diagram illustrating information transmitted by a
도 3을 참고하면, 첫 번째 심볼타임슬롯에서 소스 전송기(101)는 두 번째로 전송될 심볼에 임의의 전력 크기를 곱한 값인 (301)을 전송할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the first symbol timeslot, the
이때, 는 임의 전력크기이고,는 두 번째로 전송될 복소 심볼일 수 있다.At this time, Is an arbitrary power size, May be a complex symbol to be transmitted second.
다음으로, 두 번째 심볼타임슬롯에서 소스 전송기(101)는 첫째 심볼 (302)을 전송할 수 있다. Next, in the second symbol timeslot, the
이때, 는 기저(base) 및 중첩(superposed) 계층 변조 심볼의 전력분배율이고,은 첫 번째로 전송될 복소 심볼일 수 있다. 또한, 기저 심볼과 중첩 심볼의 전력분배율 는 가능한 로서 항상 이 되도록 결정하되, S->R링크상황에 따라서 너무 작게 잡지 않을 수 있다.At this time, Is the power distribution ratio of the base and superposed layer modulation symbols, May be a complex symbol to be transmitted first. Also, power distribution ratio of base symbol and overlap symbol Is possible As always It may be determined to be, but may not be too small depending on the S-> R link situation.
이때, 중계기(102)는 두 번째로 전송될 심볼 를 수신 및 복조 한 후 소스 전송기(101)와 협력 알라마우티 시공간 코딩 하여 수신기(103)로 전송할 수 있다.In this case, the
이때, 중계기(102)는 일례로 두 번째로 전송될 심볼 를 켤레 복소수에 음수를 부친 형태인 (303)로 변조할 수 있다.In this case, the
그리고, 세 번째 심볼타임슬롯에서 소스 전송기(101)는 두 번째로 전송될 심볼을 기저 심볼에 매핑하고, 네 번째로 전송될 심볼을 중첩 심볼로 매핑하도록 계층 변조하여 전송함으로써 전송률을 높일 수 있다.In the third symbol timeslot, the
이때, 소스 전송기(101)는 두 번째로 전송될 심볼 와 네 번째로 전송될 심볼 를 (304)로 계층 변조할 수 있다.At this time, the
이때, 중계기(102)는 일례로 두 번째 심볼 타임 슬롯에서 전송된 첫 번째로 전송될 심볼을 켤레 복소수인(305)로 변조할 수 있다.In this case, the
또한, 수신기(103)는 상기 두 번째 심볼타임슬롯과 상기 세 번째 심볼타임슬롯에서 알라마우티 시공간 디코딩을 수행하여 첫 번째로 전송될 심볼 과 두 번째로 전송될 심볼 를 결정하고 동시에 네 번째로 전송될 심볼 을 결정할 수 있다(306). 이때, 은 소스 전송기(101)에서 중계기(102)간 링크의 채널이득이고, 는 소스 전송기(101)에서 수신기(103)간 링크의 채널이득일 수 있다.In addition, the
이후 네 번째 심볼타임슬롯과 다섯 번째 심볼타임슬롯에서 소스 전송기(101)는 각각 일반 심볼(307)과 계층 심볼(309)을 중계기(102)와 수신기(103)에 전송할 수 있으며, 중계기(102)는 수신한 심볼을 변조하여 변조된 계층 심볼(308)과 변조된 일반 심볼(310)을 수신기(103)에 전송할 수 있다.Then, in the fourth symbol time slot and the fifth symbol time slot, the
이때, 수신기(103)는 네 번째 심볼타임슬롯과 다섯 번째 심볼타임슬롯에서 알라마우티 시공간 디코딩을 수행하여 세 번째로 전송될 심볼 과 네 번째로 전송될 심볼 를 결정하고, 동시에 중첩된 여섯 번째로 전송될 심볼 을 결정할 수 있다(311).In this case, the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 소스 전송기(101)의 심볼 전송 과정을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a symbol transmission process of a
단계(S401)에서 소스 전송기(101)는 두 번째로 전송될 심볼에 임의의 전력 크기를 곱한 값인 상기 초기 정보를 중계기(102)와 수신기(103)로 전송한다.In step S401, the
단계(S402)에서 소스 전송기(101)는 중첩 심볼이 필요한 시점인지를 확인한다. 구체적으로 소스 전송기(101)는 확인하는 시점에서의 전송 타이밍이 2n+1번째의 전송 타이밍이면 중첩 심볼이 필요한 시점으로 판단할 수 있다.In step S402, the
단계(S403)에서 소스 전송기(101)는 일반 변조로 생성된 일반 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송한다.In step S403, the
단계(S404)에서 소스 전송기(101)는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 중계기(102)와 수신기(103)로 전송한다. 이때, 소스 전송기(101)는 기저 심볼에는 일반 심볼을 매핑하고, 중첩 심볼에는 중계기를 위한 심볼을 매핑하는 계층 변조로 생성된 계층 심볼을 생성할 수 있다. 이때, 소스 전송기(101)는 일례로 두 번째로 전송될 심볼 와 네 번째로 전송될 심볼 를 (304)로 계층 변조할 수 있다.In step S404, the
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 소스 전송기(101)는 상기 과정에 따라 주기적으로 중첩 심볼이 필요한 경우에만 계층 변조 과정을 사용하여 중첩 심볼을 전송함으로써 불필요한 자원 낭비를 방지할 수 있다. In a maximum diversity multiplexing gain protocol and an interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention, the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 중계기(102)의 심볼 중계 과정을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a symbol relay process of the
단계(S501)에서 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 상기 초기 정보에 포함된 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여하여 생성한 변조된 초기 정보를 수신기(103)로 전송한다.In step S501, the
단계(S502)에서 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 심볼이 계층 심볼인가를 확인한다. 이때, 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 심볼을 직접 분석하여 계층 심볼인가를 확인할 수도 있고, 소스 전송기(101)에서 계층 심볼을 전송하는 전송 타이밍을 저장하고, 해당 전송 타이밍인가를 확인할 수도 있다.In step S502, the
단계(S503)에서 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 상기 일반 심볼의 켤레 복소수로 생성한 변조된 일반 심볼을 수신기(103)로 전송한다.In step S503, the
이때, 중계기(102)는 일례로 일반 심볼 (302)를 (305)로 변조할 수 있다.In this case, the
단계(S504)에서 중계기(102)는 소스 전송기(101)로부터 수신한 상기 계층 심볼에서 중첩 심볼을 결정한다. 일례로 중계기(102)는 계층 심볼 (304) 중에서 네 번째로 전송될 심볼 의 중첩 심볼를 결정할 수 있다.In step S504, the
단계(S505)에서 중계기(102)는 상기 중첩 심볼의 켤레 복소수에 - 부호를 부여하여 생성된 변조된 계층 정보를 수신기(103)로 전송한다. 이때, 중계기(102)는 일례로 상기 중첩 심볼를 (308)로 변조할 수 있다.In step S505, the
본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 중계기(102)는 상기 과정에 따라 소스 전송기(101)에서 전송되는 상기 일반 심볼이나 상기 계층 심볼을 각자에 적합하게 변조하여 수신기(103)로 전송할 수 있다.In the maximum diversity multiplexing gain protocol and the interference symbol system for cooperative wireless communication according to an embodiment of the present invention, the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템에서 수신기(103)의 심볼 복조 과정을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a symbol demodulation process of a
단계(S601)에서 수신기(103)는 소스 전송기(101)와 중계기(102)로부터 수신한 심볼 중에서 신뢰도가 높은 심볼을 먼저 복조 한다.In step S601, the
이때, 첫 번째 심볼타임슬롯에서 수신기(103)가 수신하는 정보는 하기된 수학식 1을 만족하고, 두 번째 심볼타임슬롯에서 수신기(103)가 수신하는 정보는 하기된 수학식 2를 만족하고, 세 번째 심볼타임슬롯에서 수신기(103)가 수신하는 정보는 하기된 수학식 3을 만족할 수 있다.In this case, the information received by the
이때, 은 중계기(102)가 수신하는 정보이고, 은 수신기(103)가 수신하는 정보이며, 는 임의 전력크기이고, 는 두 번째로 전송될 복소 심볼이며,은 소스 전송기(101)에서 중계기(102)간 링크의 채널이득으로서 =이고, 는 소스 전송기(101)에서 수신기(103)간 링크의 채널이득으로서 =이고, 은 중 계기(102)에서 수신기(103)간 링크들의 채널이득일 수 있다.At this time, Is information received by the
이때, 상기 수학식 2와 수학식 3에서 송신 심볼들의 전력비를 조정한 것으로 가정하여, 알라마우티 시공간 코딩을 적용하여 생성된 심볼 매트릭스는 하기된 수학식 4와 같을 수 있다.In this case, it is assumed that the power ratios of the transmission symbols are adjusted in
따라서, 수신기(103)에서 수신되는 신호 쌍인 수학식 2와 수학식 3에서 기저 및 중첩 심볼 인덱스 b, s를 생략하면, 하기된 수학식 5로 표현될 수 있다.Therefore, if the base and overlap symbol indices b and s are omitted in
이때, 상기 수학식 5로부터 하기된 수학식 6을 구할 수 있다. In this case,
이때, 상기 수학식 6은 하기된 수학식 7과 수학식 8로 정리될 수 있다.In this case,
이때, 수학식 8에서 인 조건이 항상 성립하고, 이므로 수학식 (5-b)에서 가 있는 두 번째 항은 를 결정하는데 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. At this time, in Equation 8 Condition is always established, In equation (5-b) The second term with It may not have a big influence on the decision.
따라서 수학식 8에서 두 번째로 전송될 심볼()를 신뢰도가 높은 심볼로서 먼저 복조 할 수 있다.Therefore, the symbol to be transmitted second in ) Can be demodulated first as a symbol with high reliability.
단계(S602)에서 수신기(103)는 단계(S602)에서 복조 된 심볼을 사용하여 중첩 심볼을 복조 한다.In step S602, the
이때, 단계(S602)에서 복조 된 두 번째로 전송될 심볼()은 도 7의 점(701)들 중 하나이므로 이 점들 중에서 하나를 선택하고, 선택한 점을 원점 근처로 이동하여 네 번째로 전송될 심볼 ()을 결정할 수 있다.At this time, the symbol to be transmitted second demodulated in step S602 ( ) Is one of the
이때, 검은 원모양의 점(701)은 기저 심볼의 성상도이고, 검은 별 모양의 점(702)은 중첩 심볼들의 성상도이며, 하얀 원모양의 점들(703)은 첫 번째와 두 번째로 전송될 심볼들의 합 ()의 성상도일 수 있다.In this case, the black
따라서 네 번째로 전송될 심볼()값을 결정하기 위해서는 첫 번째와 두 번째로 전송될 심볼들의 합 () 중에서 어느 점들이든 항상 원점 부근으로 이동 후 구하여야 한다.Therefore, the fourth symbol to be sent ( To determine the value, the sum of the symbols to be transmitted first and second ( ) Any point among) should always be found after moving near the origin.
이때, 수신기(103)는 결정된 심볼 네 번째로 전송될 심볼 () 값을 그대로 버퍼에 저장할 수도 있고, 제로 포싱 (zero forcing), 최소평균스퀘어오차 (minimum mean square error, MMSE), 격자 감소법 (lattice reduction method)중에 하나를 사용하여 네 번째로 전송될 심볼()의 결정 신뢰도를 높인 후 버퍼에 저장 할 수도 있다.At this time, the
이하에서 격자 감소법을 적용하여 중첩 심볼을 복조 하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of demodulating overlapping symbols by applying a grid reduction method will be described.
수신기(103)는 단계(S602)에서 복조 된 두 번째로 전송될 심볼()을 나타내는 상기 수학식 7과 수학식 8을 각각 -및 - 만큼 시프트(shift)하여 원점 근처로 이동 시켜 하기된 수학식 9를 구할 수 있다.The
이때, 원점 부근으로 이동된 두 번째로 전송될 심볼()을 나타내는 상기 수학식 9는 하기된 10과 같이 매트릭스 형태로 정리될 수 있다.At this time, the second symbol to be transmitted near the origin ( Equation (9) may be arranged in a matrix form as shown below.
이때, 과 는 하기된 수학식 11을 만족할 수 있다.At this time, and May satisfy
이때, 하기된 수학식 12와 같이 상기 수학식 10에 유니 모듈라 매트릭스 T를 이용하여 베이시스(basis) 변환함으로써 역 채널 매트릭스의 크기가 작게 하여 복잡도를 줄이고, 결정성능을 올릴 수 있다.In this case, as shown in Equation 12 below, by performing a basis transformation using the uni-modular matrix T in Equation 10, the size of the inverse channel matrix is reduced to reduce the complexity and increase the crystal performance.
이때, 수신기(103)는 상기 수학식 12를 사용하여 네 번째로 전송될 심볼()를 결정한 후 버퍼에 저장할 수 있다.In this case, the
단계(S603)에서 수신기(103)는 단계(S602)에서 복조 된 중첩 심볼을 사용하여 나머지 심볼을 복조 한다.In step S603, the
이때, 수신기(103)는 상기 수학식 7에서 중첩 심볼인 네 번째로 전송될 심볼 ()에 수신기(103)의 채널 예측기 등으로 미리 알고 계산할 수 있는 값 을 곱한 후 빼는 간섭 신호 제거 과정을 통하여 첫 번째로 전송될 심볼 ()을 복조 할 수 있다.At this time, the
단계(S604)에서 수신기(103)는 네 번째 심볼타임슬롯과 다섯 번째 심볼타임슬롯에서 수신한 신호들에 단계(S601) 내지 단계(S603)와 같은 과정을 적용하여 세 번째로 전송될 심볼()과 네 번째로 전송될 심볼()을 구할 수 있다.In step S604, the
단계(S605)에서 수신기(103)는 계층 변조에 오류가 있었는지를 확인한다. 구체적으로 수신기(103)는 단계(S604)에서 구한 네 번째로 전송될 심볼 ()값과 단계(S602)에서 버퍼에 저장한 네 번째로 전송될 심볼 () 값을 비교하여 다를 경 우에 중첩 심볼을 생성하는 계층 변조에 오류가 있다고 판단할 수 있다.In step S605, the
이것은 수신기(103)에서 기저 심볼의 오류 확률이 중첩된 심볼의 오류 확률보다 훨씬 작은 것을 이용한 것이다.This utilizes that the error probability of the base symbol at the
단계(S606)에서 수신기(103)는 중첩 심볼이 복조에 영향을 준 부분을 제거한다. 구체적으로 수신기(103)는 상기 수학식 2와 상기 수학식 3에서 단계(S604)에서 구한 네 번째로 전송될 심볼 ()값에서 파일럿 등을 통해 구해진 채널 이득 및 수신 전력값으로 수신된 상태의 의 계수를 곱해주어서 심볼의 수신된 상태로 재생성 한 후 이 값을 뺀 값을 두 번째 심볼타임슬롯과 세 번째 심볼타임슬롯에서 중첩 심볼이 복조에 영향을 준 부분을 제거한 값으로 사용할 수 있다. In step S606, the
단계(S607)에서 수신기(103)는 단계(S607)에서 계산된 두 번째 심볼타임슬롯과 세 번째 심볼타임슬롯에서 중첩 심볼이 복조에 영향을 준 부분을 제거한 값에 단계(S601) 내지 단계(S603)와 같은 과정을 적용하여 첫 번째로 전송될 심볼()과 두 번째로 전송될 심볼()을 다시 구할 수 있다.In step S607, the
또한, 본 발명에서는 3 노드 망 모델에서의 동작을 예로 표현하였으나, 다중/다 중계기 모드로 확장이 가능하다. 일례로 알라마우티 시공간 코딩을 그대로 이용하고, 다중 노드들 중에서 순시적으로 가장 최적의 협력 노드를 찾아내어 전송하는 방법을 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the operation in the three-node network model is expressed as an example, but it can be extended to the multi / multi repeater mode. For example, the Alamiti space-time coding can be used as it is, and a method of finding and transmitting an optimal cooperative node instantaneously among multiple nodes can be used.
또한, 본 발명에서는 고정 또는 저속의 이동 중계기를 예로 설명하였으며, 중계기 대신 타 사용자 단말기가 동일 동작을 수행할 수 있으며, 다른 소스 전송기 를 중계기로 사용하는 사용자 협력 통신에도 적용할 수 있다. In addition, in the present invention, a fixed or low speed mobile repeater has been described as an example. Instead of the repeater, another user terminal may perform the same operation, and may be applied to user cooperative communication using another source transmitter as a repeater.
본 발명은 풀 듀플렉스 중계기를 사용할 경우 가장 효율적으로 다이버시티 및 멀티블렉싱 이득을 최대화할 수 있는 방법이나, 본 발명의 적용은 반드시 풀 듀플렉스 중계기로만 국한되지는 않고, 하프 듀플렉스 중계기를 사용할 경우도 적용할 수 있으며, 이때는 시공간 전송 다이버시티 혹은 주파수 공간 전송 다이버시티 방법 모두 적용하는 방법을 제공할 수 있다.The present invention is the most efficient method of maximizing diversity and multiplexing gain when using a full duplex repeater, but the application of the present invention is not necessarily limited to a full duplex repeater, but also when using a half duplex repeater. In this case, a method of applying both a space time transmission diversity or a frequency space transmission diversity method may be provided.
본 발명에 따른 협력 무선통신을 위한 최대 다이버시티 멀티플렉싱 이득 프로토콜 및 간섭 심볼 시스템은 중첩 심볼이 필요한 경우에만 계층변조 (Layered modulation) 기법을 사용함으로써 다이버시티-멀티플렉싱 이득을 극대화할 수 있으며, 통상의 변조심볼들과 계층변조들 간의 심볼간 비대칭성으로 인하여 알라마우티 시공간 코딩시 심볼간 직교성이 떨어져서 필연적으로 발생되는 간섭 심볼을 이용하여 변조 레벨에서 심볼오류를 방지함으로써 심볼 검출확률을 높일 수 있다. The maximum diversity multiplexing gain protocol and the interference symbol system for the cooperative wireless communication according to the present invention can maximize the diversity-multiplexing gain by using a layered modulation technique only when overlapping symbols are required, and the conventional modulation is performed. Due to the asymmetry between the symbols and the hierarchical modulations, the symbol detection probability can be improved by preventing the symbol error at the modulation level by using the interference symbols that are inevitably generated due to the inferior orthogonality between the symbols in the Alamouti space-time coding.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 데이터 구성 장치의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다. 1 is a view showing an overview of a data configuration apparatus in a system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 각 구성 간의 정보 전송 과정을 도시한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a process of transmitting information between components in a system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 전송 시간 별 소스 전송기와 중계기가 전송하는 정보와 수신기가 복조 하는 정보의 일례이다. 3 is an example of information transmitted by a source transmitter and a repeater for each transmission time and information demodulated by a receiver in a system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 소스 전송기의 심볼 전송 과정을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a symbol transmission process of a source transmitter in a system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 중계기의 심볼 중계 과정을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a symbol relay process of a repeater in a system according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 수신기의 심볼 복조 과정을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a symbol demodulation process of a receiver in a system according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시스템에서 사용하는 계층변조 성상도의 일례이다. 7 is an example of a hierarchical modulation constellation diagram used in a system according to an embodiment of the present invention.
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