KR101071803B1 - Decode-and-Forward relay system and Method for controlling the same - Google Patents

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Abstract

디코딩 후 전달 릴레이 시스템(Decode-and-Forward relay system) 및 그 제어 방법이 개시된다. M개의 전송 안테나를 구비한 소스 노드(source node), R개의 릴레이 노드(relay node), 및 L개의 수신 안테나를 구비한 목적 노드(destination node)를 포함하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법은 상기 M개의 전송 안테나와 상기 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값을 연산하는 단계; 상기 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하는 단계; 상기 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 상기 최대값을 상기 최소 채널 파워 값으로 하는 어느 하나의 전송 안테나를 선택하는 단계; 및 상기 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 상기 소스 노드가 상기 R개의 릴레이 노드 중 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 채널의 품질 정보의 전송으로 인한 데이터 손실을 최소화하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있게 된다. A decode-and-forward relay system and a control method thereof are disclosed. A control method of a post-decoding relay system including a source node having M transmit antennas, a R relay node, and a destination node having L receive antennas is described above. Calculating channel power values of M × R channels formed between M transmit antennas and the R relay nodes; Selecting M minimum channel power values by selecting a minimum value among channel power values of R channels for each of the M transmit antennas; Selecting a maximum value among the M minimum channel power values and selecting one transmit antenna whose maximum value is the minimum channel power value; And transmitting, by the source node, the first signal to at least one relay node of the R relay nodes using any one of the transmit antennas. According to the present invention, a maximum diversity gain can be obtained by minimizing data loss due to transmission of channel quality information.

디코딩 후 전달, 릴레이, MIMO, 최대 다이버시티 이득 Post-Decode Forward, Relay, MIMO, Maximum Diversity Gain

Description

디코딩 후 전달 릴레이 시스템 및 그 제어 방법{Decode-and-Forward relay system and Method for controlling the same}Decode-and-Forward relay system and method for controlling the same}

본 발명의 일실시예들은 디코딩 후 전달 릴레이 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 소스 노드와 목적 노드의 안테나를 선택하여 신호를 릴레이 하여 전송하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a post-decoding transfer relay system and a control method thereof. More particularly, after decoding, a signal is relayed and transmitted by selecting an antenna of a source node and a target node so as to obtain a maximum diversity gain. The present invention relates to a transmission relay system and a control method thereof.

일반적인 통신 시스템은 고정된 기지국(BS: Base Station) 내지 소스 노드(Source Node)와 이동국(MS: Mobile Station) 내지 목적 노드(Destination Node) 간의 직접 링크를 통해 송수신이 이루어진다. 그러나, 현재 통신 시스템의 기지국은 그 위치가 고정되어 있으므로 무선 네트워크 구현에 있어서 유연성이 낮으며, 음영 영역이 존재하고, 채널 상태 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어려운 측면이 있다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 고정된 릴레이 노드(Relay Node) 혹은 이동성을 갖는 릴레이 노드 또는 일반 단말기(이동국)들을 이용하여 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 기존의 통신 시스템에 적용하게 되었다. In general communication systems, transmission and reception are performed through a direct link between a fixed base station (BS) or a source node and a mobile station (MS) and a destination node. However, since the base station of the current communication system has a fixed location, it is difficult to provide a flexible communication service in a wireless environment having low flexibility, a shaded area, and a change in channel state due to a fixed wireless network. In order to overcome such drawbacks, a relay type data transfer method is applied to an existing communication system using a fixed relay node, a mobile relay node, or a general terminal (mobile station).

이와 같은 릴레이 방식을 사용하는 통신 시스템을 이용하는 경우, 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 소스 노드와 목적 노드 간 채널 상태가 열악한 경우, 소스 노드와 목적 노드 사이에 릴레이 노드를 설치하여 릴레이 노드를 통한 릴레이 경로를 구성함으로써, 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 목적 노드에 제공할 수 있다. 또한, 소스 노드로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 릴레이 방식을 사용함으로써 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다. When using a communication system using such a relay scheme, it is possible to expand the cell service area and increase system capacity. That is, when the channel state between the source node and the target node is poor, a relay node is provided between the source node and the target node to configure a relay path through the relay node, thereby providing the target node with a better wireless channel. have. In addition, by using a relay scheme in a cell boundary region in which channel conditions are poor from a source node, a higher data channel can be provided and a cell service region can be extended.

여기서, 릴레이 방식은 릴레이 노드의 역할에 따라, 단순히 수신 신호를 증폭하여 전달하는 증폭 후 전달(Amplify-and-Forward, AF) 방식과 릴레이 노드에서 수신 신호를 복조하고 다시 디코딩한 후 목적지로 전달하는 디코딩 후 전달(Decoded-and-Forward, DF) 방식으로 구분될 수 있다. Here, according to the role of the relay node, the relay method simply amplifies and forwards an amplify-and-forward (AF) method of amplifying and transmitting a received signal, and demodulates, decodes, and decodes the received signal at the relay node to a destination. It may be classified into a decoded-and-forward (DF) scheme.

이 때, 기존의 디코딩 후 전달 릴레이 시스템에 있어 소스 노드, 릴레이 노드 및 목적 노드 모두에서 복수의 안테나가 설치될 수 있다면, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 기법을 적용하여 신호를 릴레이하여 전송함으로써 데이터 처리율을 향상시킬 수 있다. In this case, if a plurality of antennas can be installed in both the source node, the relay node, and the destination node in the conventional post-decoding relay system, the data throughput is increased by relaying and transmitting signals using spatial multiplexing techniques. Can be improved.

만약, 소스 노드, 릴레이 노드 및 목적 노드 모두가 복수의 안테나를 구비하고 있다면, 디코딩 후 전달 방식에 따라 신호를 릴레이하여 전송하는 경우에 있어, 소스 노드는 구비된 복수의 전송 안테나 중에서 하나의 안테나를 이용하여 복수의 릴레이 노드로 신호를 전송할 수 있고, 복수의 릴레이 노드는 수신된 신호를 디코딩(decoding) 한 후, 이를 재 인코딩(re-encoding)하여 목적 노드에 구비된 복수의 수신 안테나 중에서 하나의 안테나로 전송할 수 있다. If the source node, the relay node, and the destination node all have a plurality of antennas, in case of relaying and transmitting a signal according to a decoding and forwarding method, the source node may select one antenna among the plurality of transmit antennas. A signal may be transmitted to a plurality of relay nodes by using a plurality of relay nodes, and the plurality of relay nodes decode the received signal, and then re-encodes the received signal to determine one of the plurality of receiving antennas provided in the target node. Can transmit to the antenna.

이 경우, 신호를 송수신 하기 위한 전송 안테나 및 수신 안테나의 선택과 관련하여, 기존의 안테나 선택 기법은 소스 노드 또는 목적 노드가 소스 노드-릴레이 노드 링크(이하, "S-R 링크"라고 함)에 대한 채널 정보 및 릴레이 노드-목적 노드 링크(이하, "R-D 링크"라고 함)에 대한 채널 정보를 모두 알고 있어야 함을 전제로 하고 있었다. 따라서, 소스 노드 및 목적 노드는 S-R 링크에 대한 채널 정보 및 R-D 링크에 대한 채널 정보를 교환하여야 하였다. In this case, with respect to the selection of the transmit and receive antennas for transmitting and receiving signals, the existing antenna selection scheme uses a channel for the source node or the destination node for the source node-relay node link (hereinafter referred to as "SR link"). It was assumed that both information and channel information about the relay node-purpose node link (hereinafter referred to as "RD link") should be known. Therefore, the source node and the destination node should exchange channel information for the S-R link and channel information for the R-D link.

따라서, 채널 정보가 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to Noise Ratio)로 대표되는 경우라 하더라도, 소스 노드, 릴레이 노드, 및 목적 노드에 구비된 안테나의 수가 증가하거나 신호의 릴레이에 참여하는 릴레이 노드의 수가 증가할수록 데이터 전송 효율이 낮아지는 문제점이 있었다. Therefore, even if the channel information is represented by a signal-to-noise ratio (SNR), the number of antennas included in the source node, the relay node, and the destination node increases or the relay node participates in the signal relay. As the number increases, the data transmission efficiency is lowered.

또한, 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 특성상, 릴레이 노드에서 디코딩 에러(error)가 발생하는 경우, 발생된 디코딩 에러는 그대로 목적 노드로 전달되기 때문에, 목적 노드에 심각한 성능 저하를 발생시킬 수 있었다. In addition, if a decoding error occurs in the relay node due to the characteristics of the post-decoding relay system, since the generated decoding error is transmitted to the target node as it is, serious performance degradation may occur in the target node.

이를 해결하기 위해, 다중 릴레이 시스템에서 모든 릴레이 노드를 이용하여 신호를 전송하지 않고, 최적의 릴레이 효율을 갖는 하나의 릴레이 노드를 이용하여 신호를 릴레이 하는 방식이 제안되었다. 그러나 상기의 방법은 릴레이 노드들의 전체 사용파워가 한정되는 경우에는 좋은 선택이 될 수 있지만, 전송에 참여하는 릴레이 노드가 증가할수록 전체 사용파워가 증가하는 경우에는 오히려 전송파워가 작아져 데이터 전송 성능이 열화되는 문제가 발생할 수 있다. In order to solve this problem, a method of relaying a signal using one relay node having an optimal relay efficiency has been proposed without transmitting signals using all relay nodes in a multiple relay system. However, the above method may be a good choice when the total usage power of the relay nodes is limited, but when the total usage power increases as the number of relay nodes participating in the transmission increases, the transmission power decreases and thus the data transmission performance is reduced. Deterioration may occur.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 채널의 품질 정보의 전송으로 인한 데이터 손실을 최소화하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템 및 그 제어 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to propose a post-decoding transfer relay system and its control method that can obtain the maximum diversity gain by minimizing data loss due to the transmission of channel quality information. .

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, M개의 전송 안테나를 구비한 소스 노드, R개의 릴레이 노드, 및 L개의 수신 안테나를 구비한 목적 노드를 포함하는 디코딩 후 전달(decode-and-forward) 릴레이 시스템의 제어 방법에 있어서(M, R, 및 L은 2 이상의 정수), 상기 M개의 전송 안테나와 상기 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값을 연산하는 단계; 상기 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하는 단계; 상기 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 상기 최대값을 상기 최소 채널 파워 값으로 하는 어느 하나의 전송 안테나를 선택하는 단계; 및 상기 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 상기 소스 노드가 상기 R개의 릴레이 노드 중 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하는 단계를 포함하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법이 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, after decoding comprising a source node with M transmit antennas, R relay nodes, and the destination node with L receive antennas (decode) In a method of controlling a relay system (M, R, and L are integers of 2 or more), channel power values of M × R channels formed between the M transmit antennas and the R relay nodes are calculated. Making; Selecting M minimum channel power values by selecting a minimum value among channel power values of R channels for each of the M transmit antennas; Selecting a maximum value among the M minimum channel power values and selecting one transmit antenna whose maximum value is the minimum channel power value; And transmitting, by the source node, the first signal to at least one relay node of the R relay nodes by using the one of the transmission antennas.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, M개의 전송 안테나를 구비한 소스 노드, R개의 릴레이 노드 및 L개의 수신 안테나를 구비한 목적 노드를 포함하는 디 코딩 후 전달 릴레이 시스템에 있어서(M, R, 및 L은 2 이상의 정수), 상기 소스 노드는 상기 M개의 전송 안테나 중에서 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 상기 R개의 릴레이 노드 중에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 M개의 전송 안테나와 상기 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값에 대해, 상기 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하고, 상기 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 상기 최대값을 상기 최소 채널 파워 값으로 하는 전송 안테나를 상기 어느 하나의 전송 안테나로 선택하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, in a post-decoding forward relay system including a source node having M transmit antennas, an R relay node, and a destination node having L receive antennas (M, R and L are integers of 2 or more), and the source node controls a control unit to transmit the first signal to at least one relay node of the R relay nodes using any one of the M transmit antennas. And the control unit selects a minimum value among channel power values of the R channels for each of the M transmit antennas with respect to the channel power values of the M × R channels formed between the M transmit antennas and the R relay nodes. Selects M minimum channel power values, selects a maximum value from the M minimum channel power values, and sets the maximum value to the minimum value. A post-decoding transfer relay system is provided for selecting a transmit antenna having a null power value as any one of the transmit antennas.

본 발명에 따르면, 채널의 품질 정보의 전송으로 인한 데이터 손실을 최소화하여 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있게 된다. According to the present invention, a maximum diversity gain can be obtained by minimizing data loss due to transmission of channel quality information.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도 면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the drawing numbers.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템에서 다중 안테나를 장비한 상태를 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a state equipped with multiple antennas in a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템은 소스 노드(110), R개의 릴레이 노드(120), 및 목적 노드(130)를 포함한다. The post decoding decoding relay system according to an embodiment of the present invention includes a source node 110, R relay nodes 120, and a destination node 130.

이 때, 소스 노드(110)는 M개의 전송 안테나(111)(이하, "제1 전송 안테나"라고 함)를 구비하고, R개의 릴레이 노드(120) 각각은 mr개의 수신 안테나(121)(이하, "제2 수신 안테나"라고 함) 및 전송 안테나(122)(이하, "제2 전송 안테나"라고 함)를 구비하고, 목적 노드(130)는 L개의 수신 안테나(131)(이하, "제1 수신 안테나"라고 함)를 구비한다. In this case, the source node 110 includes M transmit antennas 111 (hereinafter referred to as "first transmit antennas"), and each of the R relay nodes 120 includes m r receive antennas 121 ( Hereinafter referred to as " second receive antenna " and transmit antenna 122 (hereinafter referred to as " second transmit antenna "), the destination node 130 has L receive antennas 131 (hereinafter " A first receiving antenna ".

소스 노드(110)는 M개의 제1 전송 안테나(111) 중에서 어느 하나의 제1 전송 안테나를 이용하여 R개의 릴레이 노드 중에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송한다. The source node 110 transmits a first signal to at least one relay node of the R relay nodes using one of the first transmit antennas of the M first transmit antennas 111.

제2 수신 안테나(121)를 통하여 제1 신호를 수신한 적어도 하나의 릴레이 노드 각각은 수신된 제1 신호를 디코딩(decoding)하고, 이를 재 인코딩(re-encoding)하여 제2 신호를 생성한다. 이 후, 적어도 하나의 릴레이 노드 각각은 제2 전송 안테나(122)를 통해 제2 신호를 목적 노드(130)로 전송한다. Each of the at least one relay node that receives the first signal through the second reception antenna 121 decodes the received first signal and re-encodes the first signal to generate a second signal. Thereafter, each of the at least one relay node transmits the second signal to the destination node 130 through the second transmit antenna 122.

목적 노드(130)는 L개의 제1 수신 안테나 중에서 적어도 하나의 제1 수신 안 테나를 이용하여 제2 신호를 수신한다. The destination node 130 receives the second signal using at least one first receiving antenna among the L first receiving antennas.

이하에서는 도 2를 참고하여 제1 신호를 전송할 어느 하나의 제1 전송 안테나 및 제2 신호를 수신할 어느 하나의 제1 수신 안테나를 선택하는 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of selecting any one first transmitting antenna to transmit the first signal and one first receiving antenna to receive the second signal will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an overall flow of a control method of a post-decoding transfer relay system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에서, 단계(S210) 내지 단계(S240)은 하나의 제1 전송 안테나를 선택하고, 선택된 제1 전송 안테나를 이용하여 소스 노드가 제1 신호를 전송하는 동작에 관한 것이고, 단계(S250) 내지 단계(S270)은 하나의 제1 수신 안테나를 선택하고, 선택된 제1 수신 안테나를 이용하여 목적 노드가 적어도 하나의 릴레이 노드로부터 제2 신호를 수신하는 동작에 관한 것이다. In FIG. 2, steps S210 to S240 are related to an operation of selecting one first transmit antenna and transmitting a first signal by a source node using the selected first transmit antenna, and step S250. Step S270 relates to selecting one first receiving antenna and receiving a second signal from the at least one relay node by the target node using the selected first receiving antenna.

먼저, 소스 노드에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하는 동작에 관한 단계(S210) 내지 단계(S240)를 살펴보면 아래와 같다. First, steps S210 to S240 related to an operation of transmitting a first signal from a source node to at least one relay node are described below.

단계(S210)에서는 소스 노드에 구비된 M개의 전송 안테나와 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값을 연산한다. In step S210, the channel power values of the M x R channels formed between the M transmit antennas and the R relay nodes included in the source node are calculated.

즉, 하나의 제1 전송 안테나와 R개의 릴레이 노드 사이에는 R개의 채널이 형성되므로, M개의 제1 전송 안테나와 R개의 릴레이 노드 사이에는 M×R개의 채널이 형성되는데, 단계(S210)에서는 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값을 연산한다. That is, since R channels are formed between one first transmit antenna and R relay nodes, M × R channels are formed between M first transmit antennas and R relay nodes. Calculate the channel power values of M × R channels.

본 발명의 일실시예에 따르면, M×R개의 채널의 채널 파워 값은 M×R개의 채 널의 채널 벡터의 크기(norm) 값의 제곱과 대응될 수 있다. 즉, M개의 제1 전송 안테나 중에서 t번째 제1 전송 안테나와 R개의 릴레이 노드 중에서 r번째 릴레이 노드 간에 형성된 채널의 채널 벡터를

Figure 112009044474264-pat00001
이라고 하면, t번째 제1 전송 안테나와 r번째 릴레이 노드 사이에 형성된 채널의 채널 파워 값은
Figure 112009044474264-pat00002
와 대응된다. According to an embodiment of the present invention, the channel power value of M × R channels may correspond to the square of the magnitude (norm) value of the channel vector of the M × R channels. That is, the channel vector of the channel formed between the t th first transmit antenna among the M first transmit antennas and the r th relay node among the R relay nodes is determined.
Figure 112009044474264-pat00001
In this case, the channel power value of the channel formed between the t th first transmit antenna and the r th relay node is
Figure 112009044474264-pat00002
Corresponds to.

단계(S220)에서는 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택한다. In step S220, the M minimum channel power values are selected by selecting the minimum value among the channel power values of the R channels for each of the M transmit antennas.

즉, 단계(S220)에서는 M개의 제1 전송 안테나 각각의 최소의 채널 파워 값, 즉, 최소 채널 파워 값을 선택한다. 따라서, 최소 채널 파워 값은 M개가 선택된다. That is, in step S220, the minimum channel power value, that is, the minimum channel power value of each of the M first transmit antennas is selected. Therefore, M minimum channel power values are selected.

단계(S230)에서는 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 선택된 최대값을 최소 채널 파워 값으로 하는 어느 하나의 전송 안테나를 선택한다. In step S230, a maximum value is selected from the M minimum channel power values, and any one transmit antenna whose minimum value is the minimum channel power value is selected.

예를 들어, 소스 노드가 3개의 제1 전송 안테나를 구비하고, 3개의 릴레이 노드가 존재하며(3개의 릴레이 노드 모두가 릴레이 전송에 참여하는 것으로 가정함), 3개의 제1 전송 안테나와 3개의 릴레이 노드 간에 형성된 9개의 채널의 채널 파워 값이 아래의 표 1과 같이 주어진다고 가정하면, 단계(S220)에서는 첫번째 제1 전송 안테나에 대해서는 "1"의 값을, 두번째 제1 전송 안테나에 대해서는 "4"의 값을, 세번째 제1 전송 안테나에 대해서는 "2"의 값을 각각 최소 채널 파워 값으로 선택할 수 있다. For example, the source node has three first transmit antennas, three relay nodes exist (assuming all three relay nodes participate in relay transmission), three first transmit antennas and three Assuming that the channel power values of the nine channels formed between the relay nodes are given as shown in Table 1 below, in step S220, a value of "1" is set for the first first transmit antenna and "1" for the second first transmit antenna. A value of 4 "and a value of" 2 "for the third first transmit antenna may be selected as the minimum channel power value, respectively.

첫번째 릴레이 노드First relay node 두번째 릴레이 노드Second relay node 세번째 릴레이 노드Third relay node 첫번째 제1 전송 안테나First first transmit antenna 33 1One 44 두번째 제1 전송 안테나Second primary transmission antenna 66 55 44 세번째 제1 전송 안테나Third first transmit antenna 22 77 66

이 후, 단계(S230)에서는 "2", "4", "1"값 중에서 최대값인 "4"의 값을 선택하고, "4"의 값을 최소 채널 파워 값으로 하는 제1 전송 안테나인 두번째 제1 전송 안테나를 선택한다. Subsequently, in step S230, a value of "4", which is the maximum value among "2", "4", and "1" values, is selected, and the first transmission antenna whose value of "4" is the minimum channel power value. Select the second first transmit antenna.

본 발명의 일실시예에 따르면, 채널 파워 값이 채널 벡터의 크기의 제곱(

Figure 112009044474264-pat00003
)과 대응되는 경우, 단계(S220) 및 단계(S230)는 아래의 수학식 1에 기초하여 수행될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the channel power value is the square of the magnitude of the channel vector (
Figure 112009044474264-pat00003
), Step S220 and step S230 may be performed based on Equation 1 below.

Figure 112009044474264-pat00004
Figure 112009044474264-pat00004

여기서,

Figure 112009044474264-pat00005
는 선택된 어느 하나의 제1 전송 안테나를 의미한다. here,
Figure 112009044474264-pat00005
Denotes any one selected first transmit antenna.

단계(S240)에서는 선택된 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 소스 노드가 R개의 릴레이 노드 중 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송한다. In step S240, the source node transmits the first signal to at least one relay node of the R relay nodes by using any one selected transmit antenna.

본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 릴레이 노드는 최대 비 합성(MRC: Maximum Ratio Combining) 방식에 기초하여 어느 하나의 제1 전송 안테나로부터 전송된 제1 신호를 수신할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one relay node may receive a first signal transmitted from any one first transmission antenna based on a maximum ratio combining (MRC) scheme.

최대 비 합성 방식은 여러 경로를 통해 수신된 복수의 신호를 합성하여 하나의 신호를 추출하는 신호 합성 방식으로서, 최적의 성능을 얻기 위하여 중첩하고 합성 전에 동기를 취함으로써 페이딩(fading)이 극심한 신호에 대해서는 기여도를 적게 하고, 신호의 크기가 클수록 기여도를 크게 하여 합성 효과를 크게 한다.The maximum non-synthesis method is a signal synthesis method that extracts a single signal by synthesizing a plurality of signals received through several paths, and overlapping and synchronizing before synthesizing to obtain an optimal performance for a signal having extreme fading. The contribution is small, and the larger the signal is, the larger the contribution is.

이 경우, 적어도 하나의 릴레이 노드로 수신되는 제1 신호는

Figure 112009044474264-pat00006
로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure 112009044474264-pat00007
는 r번째 릴레이 노드에서의 수신 신호 벡터이다. In this case, the first signal received by the at least one relay node is
Figure 112009044474264-pat00006
It can be expressed as. here,
Figure 112009044474264-pat00007
Is the received signal vector at the r th relay node.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S210) 내지 단계(S230)는 소스 노드에서 수행될 수도 있고, 소스 노드 외부에 존재하는 장치에서 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, steps S210 to S230 may be performed at the source node or may be performed at an apparatus outside the source node.

만약, 단계(S210) 내지 단계(S230)이 소스 노드에서 수행되는 경우, 소스 노드는 M개의 전송 안테나 중에서 하나의 제1 전송 안테나를 이용하여 R개의 릴레이 노드 중에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하도록 제어하는 제어부 를 포함하여 구성될 수 있다. If the steps S210 to S230 are performed at the source node, the source node uses the first transmit antenna of one M transmit antennas to at least one relay node of the R relay nodes. It may be configured to include a control unit for controlling to transmit.

이 경우, 제어부는 M×R개의 채널의 채널 파워 값에 대해, M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하고, 선택된 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 선택된 최대값을 최소 채널 파워 값으로 하는 전송 안테나를 제1 신호를 전송할 전송 안테나로 선택할 수 있다. In this case, the controller selects M minimum channel power values from among M channel R channel power values for M transmit antennas, and selects M minimum channel power values with respect to M × R channel power values. A maximum value may be selected from the channel power values, and a transmission antenna having the selected maximum value as the minimum channel power value may be selected as the transmission antenna for transmitting the first signal.

반대로, 단계(S210) 내지 단계(S230)가 소스 노드 외부에 존재하는 장치에서 수행되는 경우, 소스 노드는 외부 장치로부터 M×R개의 채널의 채널 파워 값 또는 선택된 어느 하나의 전송 안테나에 대한 정보를 수신하여야 한다. On the contrary, when steps S210 to S230 are performed in a device outside of the source node, the source node receives information about channel power values of M × R channels or selected transmission antennas from the external device. Must be received.

다음으로, 적어도 하나의 릴레이 노드에서 목적 노드로 제2 신호를 전송하는 동작에 관한 단계(S250) 내지 단계(S270)를 살펴보면 아래와 같다. Next, steps S250 to S270 related to the operation of transmitting the second signal from the at least one relay node to the destination node will be described below.

여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 시스템은 디코딩 후 전달 방식에 기초한 것이므로, 적어도 하나의 릴레이 노드는 수신한 제1 신호를 디코딩하고 디코딩된 신호를 재 인코딩한 후, 이를 목적 노드로 전송한다. 즉, 제2 신호는 제1 신호를 디코딩 한 후, 재 인코딩 한 신호이다. Here, since the relay system according to an embodiment of the present invention is based on a post-decoding transmission scheme, the at least one relay node decodes the received first signal, re-encodes the decoded signal, and then transmits it to the destination node. . That is, the second signal is a signal that is re-encoded after decoding the first signal.

단계(S250)에서는 R개의 릴레이 노드와 목적 노드에 구비된 L개의 제1 수신 안테나 사이에 각각 형성된 R×L개의 채널의 채널 파워 값을 연산한다. In step S250, channel power values of RxL channels formed between the R relay nodes and the L first receiving antennas included in the destination node are calculated.

즉, 소스 노드와 적어도 하나의 릴레이 노드 사이에 M×R개의 채널이 형성되는 것과 마찬가지로, 목적 노드에 구비된 L개의 제1 수신 안테나 적어도 하나의 릴 레이 노드 사이에는 R×L개의 채널이 형성되는데, 단계(S250)에서는 형성된 R×L개의 채널의 채널 파워 값을 연산한다. That is, similar to M × R channels formed between the source node and the at least one relay node, R × L channels are formed between at least one relay node of the L first receiving antennas provided in the destination node. In operation S250, channel power values of the formed R × L channels are calculated.

이 경우, R×L개의 채널의 채널 파워 값은 R×L개의 채널의 채널 벡터의 크기 값의 제곱과 대응될 수 있다. 즉, R개의 릴레이 노드 중에서 r번째 릴레이 노드와 L개의 제1 수신 안테나 중에서 d번째 제1 수신 안테나와 간에 형성된 채널의 채널 벡터를

Figure 112009044474264-pat00008
이라고 하면, r번째 릴레이 노드와 d번째 제1 수신 안테나 사이에 형성된 채널의 채널 파워 값은
Figure 112009044474264-pat00009
와 대응된다.In this case, the channel power value of the R × L channels may correspond to the square of the magnitude value of the channel vector of the R × L channels. That is, the channel vector of the channel formed between the r th relay node among the R relay nodes and the d th first receiving antenna among the L first receiving antennas is determined.
Figure 112009044474264-pat00008
In this case, the channel power value of the channel formed between the r th relay node and the d th first receiving antenna is
Figure 112009044474264-pat00009
Corresponds to.

단계(S260)에서는 최대 다이버시티 이득을 획득하기 위하여, L개의 제1 수신 안테나 중에서 R×L개의 채널의 채널 파워 값의 합을 최대화하는 어느 하나의 제1 수신 안테나를 선택한다. In operation S260, to obtain the maximum diversity gain, one of the first receiving antennas is selected among the L first receiving antennas to maximize the sum of the channel power values of the R × L channels.

본 발명의 일실시예에 따르면, 채널 파워 값이 채널 벡터의 크기의 제곱(

Figure 112009044474264-pat00010
)과 대응되는 경우, 단계(S260)에서는 아래의 수학식 2에 기초하여 어느 하나의 수신 안테나를 선택할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the channel power value is the square of the magnitude of the channel vector (
Figure 112009044474264-pat00010
In step S260, any one receiving antenna may be selected based on Equation 2 below.

Figure 112009044474264-pat00011
Figure 112009044474264-pat00011

여기서,

Figure 112009044474264-pat00012
는 선택된 어느 하나의 제1 수신 안테나를 의미한다. here,
Figure 112009044474264-pat00012
Denotes any one selected first receiving antenna.

단계(S270)에서는 적어도 하나의 릴레이 노드가 선택된 어느 하나의 제1 수신 안테나로 제2 신호를 전송한다. In step S270, at least one relay node transmits a second signal to any one selected first receiving antenna.

본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 릴레이 노드는 최대 비 전송(MRT: Maximum Ratio Transmission) 방식에 기초하여 어느 하나의 제1 수신 안테나로 제2 신호를 전송할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one relay node may transmit a second signal to any one first receiving antenna based on a maximum ratio transmission (MRT) scheme.

이 경우, 적어도 하나의 릴레이 노드에서 전송되는 제2 신호는

Figure 112009044474264-pat00013
로 표현될 수 있다. 여기서,
Figure 112009044474264-pat00014
는 r번째 릴레이 노드에서 제1 신호를 디코딩한 후 재 인코딩한 신호이다. In this case, the second signal transmitted from the at least one relay node is
Figure 112009044474264-pat00013
It can be expressed as. here,
Figure 112009044474264-pat00014
Is a signal that is decoded after decoding the first signal at the r-th relay node.

본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S250) 및 단계(S260)는 목적 노드에서 수행될 수도 있다. 이 경우, 목적 노드는 선택된 제1 수신 안테나에 대한 정보만을 적어도 하나의 릴레이 노드로 전송하므로,

Figure 112009044474264-pat00015
비트의 정보 만을 적어도 하나의 릴레이 노드로 전송하게 된다. 이에 따라 목적 노드에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 전송하는 정보의 양이 감소시켜 데이터 전송 효율을 증가시킬 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, step S250 and step S260 may be performed at the destination node. In this case, since the destination node transmits only information on the selected first receiving antenna to at least one relay node,
Figure 112009044474264-pat00015
Only bit information is transmitted to at least one relay node. Accordingly, the amount of information transmitted from the destination node to the at least one relay node can be reduced, thereby increasing data transmission efficiency.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법은 하나 또는 최적의 릴레이 노드를 선택하여 신호를 전달하는 것이 아니라 가능한 모든 릴레이 노드들을 신호 전송에 참여시킨다. 따라서, 디코 딩 후 전달 방식의 신호 전송 시 발생할 수 있는 오류 신호 전달을 최소화하기 위해서는 안테나 개수에 대한 특정한 제한(constraint)이 필요할 수 있는데, 이는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. As described above, the control method of the post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention does not select one or an optimal relay node to transfer a signal but participates in all possible relay nodes in the signal transmission. Therefore, in order to minimize error signal transmission that may occur when transmitting signals after decoding, a specific constraint on the number of antennas may be required, which may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112009044474264-pat00016
Figure 112009044474264-pat00016

여기서, N은 전송에 참여하는 적어도 하나의 릴레이 노드에 구비된 제2 전송 안테나 개수의 총합, mr은 R개의 릴레이 노드 중에서 r 번째 릴레이 노드에 구비된 안테나의 개수를 각각 의미한다. Here, N denotes the total number of second transmit antennas included in at least one relay node participating in the transmission, and m r denotes the number of antennas provided in the r th relay node among the R relay nodes.

위의 수학식 3은 복수의 릴레이로 인한 복수의 S-R 링크 중에서 다이버시티 이득이 최소가 되는 S-R 링크의 다이버시티 이득이 R-D 링크로 얻을 수 있는 최대 다이버시티 이득보다 적지 않도록 소스 노드의 제1 전송 안테나의 개수가 결정되어야 한다는 것을 의미한다. Equation 3 above shows the first transmit antenna of the source node such that the diversity gain of the SR link having the minimum diversity gain among the plurality of SR links due to the plurality of relays is not less than the maximum diversity gain that can be obtained by the RD link. It means that the number of must be determined.

이하에서는 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 시스템 성능을 설명하기로 한다. Hereinafter, the system performance of the post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

이 때, 도 3 및 도 4에서는 릴레이 노드의 개수는 2개이고, 2개의 릴레이 노드는 각각 1개 및 2개의 제2 전송 안테나 및 제2 수신 안테나를 구비한 것으로 가 정하여 시스템 성능 측정을 수행하였다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 목적 노드에 포함된 제1 수신 안테나의 개수를 1개(L=1) 및 2개(L=2)로 하고, 소스 노드에 구비된 제1 전송 안테나의 개수는 위의 수학식 3에 기초하여 설정하였다. 3 and 4, the number of relay nodes is two, and the two relay nodes are assumed to have one and two second transmit antennas and a second receive antenna, respectively, to perform system performance measurements. 3 and 4, the number of first receiving antennas included in the destination node is 1 (L = 1) and 2 (L = 2), and the number of first transmitting antennas provided in the source node is It was set based on Equation 3 above.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 "max selection" 기법은 릴레이 노드 및 목적 노드에서 수신되는 제1 신호 및 제2 신호의 수신 SNR이 최대가 되도록 제1 전송 안테나 및 제1 수신 안테나를 선택하는 기법을 의미하고, "optimal selection" 기법은 소스 노드 및 목적 노드에서 채널 품질에 관한 모든 정보를 교환하고, 이에 기초하여 제1 전송 안테나 및 제1 수신 안테나를 선택하는 기법을 의미하고, "proposed selection" 기법은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법에 기초하여 제1 전송 안테나 및 제1 수신 안테나를 선택하는 기법을 의미한다. 여기서, " optimal selection" 기법은 수학식

Figure 112009044474264-pat00017
에 기초하여 제1 전송 안테나 및 제1 수신 안테나를 선택하고(
Figure 112009044474264-pat00018
는 r번째 릴레이 노드와 t번째 제1 전송 안테나간의 S-R 링크에서의 수신 SNR을,
Figure 112009044474264-pat00019
는 r번째 릴레이 노드와 d번째 제1 수신 안테나 간의 R-D 링크에서의 수신 SNR을 각각 의미함),
Figure 112009044474264-pat00020
은 채널 품질에 관한 정보의 전달로 인한 부가적인 데이터 손실을 반영한 것으로, 전체 데이터 전송량에 대한 채널 품질 정보 전송량의 비율을 의미한다. In addition, the "max selection" technique shown in FIGS. 3 and 4 selects the first transmit antenna and the first receive antenna such that the received SNRs of the first signal and the second signal received at the relay node and the destination node are maximized. The technique "optimal selection" refers to a technique of exchanging all information about channel quality at the source node and the destination node, and selecting a first transmit antenna and a first receive antenna based on the technique, and "proposed selection". "Method means a technique of selecting a first transmit antenna and a first receive antenna based on a control method of a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention. Here, the "optimal selection" technique is a mathematical formula
Figure 112009044474264-pat00017
Select a first transmit antenna and a first receive antenna based on
Figure 112009044474264-pat00018
Is the received SNR on the SR link between the r th relay node and the t th first transmit antenna,
Figure 112009044474264-pat00019
Denotes the received SNR on the RD link between the r th relay node and the d th first receiving antenna, respectively),
Figure 112009044474264-pat00020
Reflects additional data loss due to transmission of information on channel quality, and means the ratio of the channel quality information transmission amount to the total data transmission amount.

먼저, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템을 이용하여 신호를 전송하는 경우에 있어, 신호 대 잡음비(SNR)와 outage 오류 확률과의 관계를 도시한 도면으로서, 도 3에서는 목표 전송률을 1bit/sec/Hz로 설정하였다. First, FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a signal-to-noise ratio (SNR) and an outage error probability in a case of transmitting a signal using a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention. Set the target bit rate to 1bit / sec / Hz.

도 3을 참고하면,

Figure 112009044474264-pat00021
이 0.1 보다 큰 경우(즉, 채널 품질 정보 전송량이 전체 데이터 전송량의 10%를 초과하는 경우), "proposed selection" 기법이 다른 안테나 선택 기법에 비해 더 좋은 성능을 발휘함을 확인할 수 있다. 또한, "proposed selection" 기법은 전송에 참여하는 릴레이 노드의 수가 늘어남에 따라 전송 파워의 이득을 얻을 수 있으므로, 전송에 참여하는 릴레이 노드의 개수를 2개 이상으로 하는 경우, 더 좋은 성능을 발휘하게 하는
Figure 112009044474264-pat00022
의 값은 더 작아지게 된다. Referring to Figure 3,
Figure 112009044474264-pat00021
If this is larger than 0.1 (that is, the channel quality information transmission exceeds 10% of the total data transmission), it can be seen that the "proposed selection" technique performs better than other antenna selection techniques. In addition, the "proposed selection" technique can obtain a transmission power gain as the number of relay nodes participating in the transmission increases, so that when the number of relay nodes participating in the transmission is two or more, a better performance can be obtained. doing
Figure 112009044474264-pat00022
The value of becomes smaller.

다음으로, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템을 이용하여 신호를 전송하는 경우에 있어, 신호 대 잡음비(SNR)와 심볼 오류 확률 과의 관계를 도시한 도면이다. Next, FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a signal-to-noise ratio (SNR) and a symbol error probability in the case of transmitting a signal using a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 통해 알 수 있듯이,

Figure 112009044474264-pat00023
=0인 경우, "optimal selection" 기법과 "proposed selection" 기법은 동일한 오류 확률 기울기를 가지므로 최대 다이버시티를 얻고 있음을 확인 할 수 있다. 여기서, "proposed selection" 기법은 QPSK(Qudarature Phase Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 신호를 변조하고, "optimal selection" 기법은 대부분의 QPSK심볼과
Figure 112009044474264-pat00024
에 해당하는 비율의 16QAM 심볼을 혼합한 변조 방식을 이용하여 신호를 변조하였다. 따라서, 심볼 오류 확률 성능에서는 제안하는 기법의 성능 향상이 월등함을 확인 할 수 있다.As can be seen from Figure 4,
Figure 112009044474264-pat00023
When = 0, the "optimal selection" technique and the "proposed selection" technique have the same error probability slope, and thus, the maximum diversity is obtained. Here, the "proposed selection" technique modulates a signal by using a QPSK (Qudarature Phase Shift Keying) modulation scheme, and the "optimal selection" technique is used with most QPSK symbols.
Figure 112009044474264-pat00024
The signal was modulated by using a modulation method in which 16QAM symbols having a ratio corresponding to the ratio are mixed. Therefore, it can be seen that the performance improvement of the proposed scheme is superior in symbol error probability performance.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양 한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later will belong to the scope of the present invention. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템에서 다중 안테나를 장비한 상태를 도시한 도면.  1 is a diagram illustrating a state equipped with multiple antennas in a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도.Figure 2 is a flow chart showing the overall flow of the control method of the post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템을 이용하여 신호를 전송하는 경우에 있어, 신호 대 잡음비(SNR)와 outage 오류 확률과의 관계를 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a relationship between a signal-to-noise ratio (SNR) and an outage error probability when transmitting a signal using a post-decoding transfer relay system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩 후 전달 릴레이 시스템을 이용하여 신호를 전송하는 경우에 있어, 신호 대 잡음비(SNR)와 심볼 오류 확률 과의 관계를 도시한 도면. 4 is a diagram illustrating a relationship between a signal-to-noise ratio (SNR) and a symbol error probability in a case of transmitting a signal using a post-decoding transfer relay system according to an embodiment of the present invention.

Claims (12)

M개의 전송 안테나를 구비한 소스 노드, R개의 릴레이 노드, 및 L개의 수신 안테나를 구비한 목적 노드를 포함하는 디코딩 후 전달(decode-and-forward) 릴레이 시스템의 제어 방법에 있어서(M, R, 및 L은 2 이상의 정수), A control method of a decode-and-forward relay system including a source node having M transmit antennas, an R relay node, and a destination node having L receive antennas (M, R, And L is an integer of 2 or more), 상기 M개의 전송 안테나와 상기 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값을 연산하는 단계;Calculating channel power values of M × R channels formed between the M transmit antennas and the R relay nodes; 상기 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하는 단계;Selecting M minimum channel power values by selecting a minimum value among channel power values of R channels for each of the M transmit antennas; 상기 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, 상기 최대값을 상기 최소 채널 파워 값으로 하는 어느 하나의 전송 안테나를 선택하는 단계; 및Selecting a maximum value among the M minimum channel power values and selecting one transmit antenna whose maximum value is the minimum channel power value; And 상기 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 상기 소스 노드가 상기 R개의 릴레이 노드 중 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하는 단계Transmitting, by the source node, a first signal to at least one relay node of the R relay nodes using the any one transmit antenna; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법. The control method of the post-decoding transfer relay system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 M×R개의 채널의 채널 파워 값은 상기 M×R개의 채널의 채널 벡터의 크기(norm) 값의 제곱과 대응되는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법. And a channel power value of the M × R channels corresponds to a square of a magnitude (norm) value of a channel vector of the M × R channels. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 M개의 최소 채널 파워 값들을 선택하는 단계 및 상기 M개의 최소 채널 파워 값들 중에서 최대값을 선택하는 단계는 Selecting the M minimum channel power values and selecting the maximum value among the M minimum channel power values 아래의 수학식에 따라서 수행되는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법. The control method of the post-decoding transfer relay system, characterized in that performed according to the following equation.
Figure 112009044474264-pat00025
Figure 112009044474264-pat00025
여기서,
Figure 112009044474264-pat00026
는 t번째 전송 안테나와 r 번째 릴레이 노드 사이에 형성된 채널의 채널 벡터,
Figure 112009044474264-pat00027
는 상기 선택된 어느 하나의 전송 안테나를 각각 의미함.
here,
Figure 112009044474264-pat00026
Is the channel vector of the channel formed between the t th transmit antenna and the r th relay node,
Figure 112009044474264-pat00027
Denotes any one of the selected transmit antennas.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 릴레이 노드는 The at least one relay node 최대 비 합성(MRC: Maximum Ratio Combining) 방식에 기초하여 상기 어느 하나의 전송 안테나로부터 전송된 상기 제1 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법.And receiving the first signal transmitted from any one of the transmission antennas based on a maximum ratio combining (MRC) scheme. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 R개의 릴레이 노드 각각은 적어도 하나의 전송 안테나를 구비하고, Each of the R relay nodes includes at least one transmit antenna, 상기 M, 상기 L 및 상기 적어도 하나의 릴레이 노드에 구비된 상기 적어도 하나의 전송 안테나 개수의 총합은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법.The total of the M, the L, and the number of the at least one transmit antenna provided in the at least one relay node has a relationship as in the following equation.
Figure 112009044474264-pat00028
Figure 112009044474264-pat00028
여기서, N은 상기 적어도 하나의 릴레이 노드에 구비된 상기 적어도 하나의 전송 안테나 개수의 총합, mr은 R개의 릴레이 노드 중에서 r 번째 릴레이 노드에 구비된 안테나의 개수를 각각 의미함.Here, N is the total number of the at least one transmit antenna provided in the at least one relay node, m r means the number of antennas provided in the r-th relay node of the R relay nodes, respectively.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하는 단계 이후에 After transmitting the first signal to the at least one relay node 상기 R개의 릴레이 노드와 상기 L개의 수신 안테나 사이에 각각 형성된 R×L개의 채널의 채널 파워 값을 연산하는 단계;Calculating channel power values of R × L channels respectively formed between the R relay nodes and the L receive antennas; 상기 L개의 수신 안테나 중에서 상기 R×L개의 채널의 채널 파워 값의 합을 최대화하는 어느 하나의 수신 안테나를 선택하는 단계; 및 Selecting one of the L receive antennas to maximize a sum of channel power values of the R × L channels; And 상기 적어도 하나의 릴레이 노드가 상기 어느 하나의 수신 안테나로 제2 신호를 전송하는 단계The at least one relay node transmitting a second signal to any one of the receive antennas 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법. The control method of the post-decoding transfer relay system, characterized in that it further comprises. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 R×L개의 채널의 채널 파워 값의 연산 및 상기 어느 하나의 수신 안테나의 선택은 상기 목적 노드에서 수행되고,Calculation of channel power values of the R × L channels and selection of any one receiving antenna are performed at the destination node, 상기 목적 노드는 상기 어느 하나의 수신 안테나에 대한 정보를 상기 적어도 하나의 릴레이 노드로 전송하고, The destination node transmits information on the at least one receiving antenna to the at least one relay node, 상기 적어도 하나의 릴레이 노드는 상기 어느 하나의 수신 안테나에 대한 정보에 기초하여 상기 어느 하나의 수신 안테나로 제2 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법.And the at least one relay node transmits a second signal to the any one receiving antenna based on the information on the any one receiving antenna. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 적어도 하나의 릴레이 노드는The at least one relay node 최대 비 전송(MRT: Maximum Ratio Transmission) 방식에 기초하여 상기 어느 하나의 수신 안테나로 상기 제2 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템의 제어 방법.And transmitting the second signal to any one of the reception antennas based on a maximum ratio transmission (MRT) scheme. M개의 전송 안테나를 구비한 소스 노드, R개의 릴레이 노드 및 L개의 수신 안테나를 구비한 목적 노드를 포함하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템에 있어서(M, R, 및 L은 2 이상의 정수), In a post-decoding relay system comprising a source node with M transmit antennas, an R node and a destination node with L receive antennas (M, R, and L are integers of 2 or more), 상기 소스 노드는 The source node is 상기 M개의 전송 안테나 중에서 어느 하나의 전송 안테나를 이용하여 상기 R개의 릴레이 노드 중에서 적어도 하나의 릴레이 노드로 제1 신호를 전송하도록 제어하는 제어부A control unit for controlling to transmit the first signal to at least one relay node of the R relay nodes using any one of the M transmit antennas 를 포함하고, Including, 상기 제어부는 The control unit 상기 M개의 전송 안테나와 상기 R개의 릴레이 노드 사이에 형성된 M×R개의 채널의 채널 파워 값에 대해, 상기 M개의 전송 안테나 별로 R개의 채널의 채널 파워 값 중에서 최소 값을 선택하여, M개의 최소 채널 파워 값을 선택하고, With respect to channel power values of M × R channels formed between the M transmit antennas and the R relay nodes, M minimum channels are selected by selecting a minimum value among the channel power values of R channels for each of the M transmit antennas. Select the power value, 상기 M개의 최소 채널 파워 값 중에서 최대값을 선택하고, Selecting a maximum value among the M minimum channel power values, 상기 최대값을 상기 최소 채널 파워 값으로 하는 전송 안테나를 상기 어느 하나의 전송 안테나로 선택하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템. And a transmission antenna having the maximum value as the minimum channel power value is selected as one of the transmission antennas. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 M×R개의 채널의 채널 파워 값은 상기 M×R개의 채널의 채널 벡터의 크기(norm) 값의 제곱과 대응되는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템. And a channel power value of the M × R channels corresponds to a square of a magnitude (norm) value of the channel vector of the M × R channels. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제어부는 The control unit 아래의 수학식에 따라서 상기 M개의 최소 채널 파워 값들을 선택하고, 상기 M개의 최소 채널 파워 값들 중에서 최대값을 선택하는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템. And selecting the M minimum channel power values according to the following equation, and selecting a maximum value among the M minimum channel power values.
Figure 112009044474264-pat00029
Figure 112009044474264-pat00029
여기서,
Figure 112009044474264-pat00030
는 t번째 전송 안테나와 r 번째 릴레이 노드 사이에 형성된 채널의 채널 벡터,
Figure 112009044474264-pat00031
는 상기 선택된 어느 하나의 전송 안테나를 각각 의미함.
here,
Figure 112009044474264-pat00030
Is the channel vector of the channel formed between the t th transmit antenna and the r th relay node,
Figure 112009044474264-pat00031
Denotes any one of the selected transmit antennas.
제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 R개의 릴레이 노드 각각은 적어도 하나의 전송 안테나를 구비하고, Each of the R relay nodes includes at least one transmit antenna, 상기 M, 상기 L 및 상기 적어도 하나의 릴레이 노드에 구비된 상기 적어도 하나의 전송 안테나 개수의 총합은 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 디코딩 후 전달 릴레이 시스템.The sum of the number of the M, the L and the at least one transmit antenna provided in the at least one relay node has a relationship as shown in the following equation.
Figure 112009044474264-pat00032
Figure 112009044474264-pat00032
여기서, N은 상기 적어도 하나의 릴레이 노드에 구비된 적어도 하나의 전송 안테나의 개수의 총합, mr은 R개의 릴레이 노드 중에서 r 번째 릴레이 노드에 구비된 안테나의 개수를 각각 의미함.Where N is the total number of at least one transmit antenna provided in the at least one relay node, and m r represents the number of antennas provided in the r th relay node among the R relay nodes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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