KR101754990B1 - Method and apparatus for cooperation transition in communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 통신 시스템에서 이동하는 릴레이를 이용하는 협력 통신 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 송신단은 고속 이동환경에서 릴레이를 선택적으로 이용하여 대상 수신단에 대한 협력 통신을 수행할 수 있다. 또한, 릴레이는 고속으로 이동하면서 현재 협력 통신이 가능한 수신단에 대하여 협력 통신을 적응적으로 수행할 수 있다. 또한, 수신단은 고속으로 이동하는 다수의 릴레이 중 현재 위치 및 상황에서 자신에게 협력 통신이 가능한 릴레이를 통해 이전보다 전송 성공률이 높은 협력 통신을 제공받을 수 있다.Embodiments of the present invention relate to a cooperative communication method and apparatus using relays moving in a communication system. In particular, the transmitting end can perform cooperative communication with the target receiving end by selectively using the relay in a high-speed mobile environment. Also, the relay can adaptively perform cooperative communication with a receiving terminal capable of current cooperative communication while moving at high speed. Also, the receiving end can receive cooperative communication having a higher transmission success rate than the previous one through the relay capable of cooperative communication in the present position and situation among the plurality of relays moving at high speed.

Description

통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COOPERATION TRANSITION IN COMMUNICATION SYSTEM}[0001] METHOD AND APPARATUS FOR COOPERATION TRANSITION IN COMMUNICATION SYSTEM [0002]

아래 실시예들은 통신 시스템에서 이동하는 릴레이를 이용하는 협력 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a cooperative communication method and apparatus using relays moving in a communication system.

통신 시스템에서 채널의 코히어런스 타임(coherence time)이 수신단에서 채널정보를 피드백(feedback) 및 프로세싱하는 타임보다 짧아진다면, 송신단은 수신단에 대한 채널 정보를 충분히 확보하지 못할 수 있다. If the coherence time of the channel in the communication system is shorter than the time for feedback and processing the channel information at the receiving end, the transmitting end may not have sufficient channel information for the receiving end.

특히, 단말의 이동 속도가 빠른 경우, 채널의 페이딩 계수(fading coefficient)가 빠르게 변한다. 이에 따라 채널의 코히어런스 타임이 짧아짐으로써, 송신단은 수신단에 대한 채널 정보를 확보하기가 어려울 수 있다.Particularly, when the moving speed of the terminal is fast, the fading coefficient of the channel changes rapidly. Accordingly, since the coherence time of the channel is shortened, it is difficult for the transmitter to secure channel information for the receiver.

단말이 빠른 속도로 이동하는 경우, 송신단은 사용 가능한 릴레이들의 개수를 파악하기 어려울 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 경우, 송신단이 최적의 릴레이를 선택하기 어려울 수 있다.If the terminal moves at a high speed, it may be difficult for the transmitting end to know the number of available relays. In addition, in this case, it may be difficult for the transmitting end to select an optimal relay.

본 발명의 실시예에 의하면, 송신단과의 채널 품질 정보, 수신단과의 채널 품질 정보를 기초로 자신이 협력 통신이 가능한 지를 파악할 수 있는 릴레이 및, 고속 이동하는 하나 이상의 후보 릴레이 중 협력 통신이 가능한 릴레이를 선택할 수 있는 송신단을 제공하는 통신 시스템에서의 협력 통신 방법 및 장치를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a relay capable of knowing whether cooperative communication is possible based on the channel quality information with the transmitting end and the channel quality information with the receiving end, and a relay capable of cooperative communication among one or more candidate relays moving at high speed The present invention provides a cooperative communication method and apparatus in a communication system that provides a transmitting terminal capable of selecting a cooperative communication method.

본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이의 협력 통신 방법은 이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이 중 어느 하나인 대상 릴레이의 협력 통신 방법에 있어서, 상기 대상 릴레이 및 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보와, 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 단계와, 상기 제1 채널 품질, 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 릴레이가 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 상기 송신단으로 전송하는 단계를 포함한다.A cooperative communication method of a relay according to an embodiment of the present invention is a cooperative communication method of a target relay which is any one of at least one candidate relay that moves, comprising: information about a first channel quality between the target relay and a transmitting end; Obtaining information on a second channel quality between the target relay and the receiving end and determining whether the target relay is capable of cooperative communication with the receiving end using at least one of the first channel quality and the second channel quality And transmitting an indicator indicating the determination result to the transmitting terminal.

이때, 상기 릴레이의 협력 통신 방법은 상기 제1 채널 품질과 상기 제2 채널 품질 중 낮은 품질을 갖는 채널과 미리 설정된 임계치와 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하는 단계는 상기 비교 결과를 기초로 상기 수신단에 대한 협력 통신 가능성을 결정할 수 있다.The cooperative communication method of the relay may further include a step of comparing a channel having a low quality among the first channel quality and the second channel quality with a preset threshold value and determining whether cooperative communication with the receiving end is possible May determine a cooperative communication possibility for the receiving end based on the comparison result.

또한, 상기 제1 채널 품질에 대한 정보와 상기 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 단계는 상기 송신단으로부터 레퍼런스 신호를 수신하고, 상기 수신단으로부터 업 링크 레퍼런스 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 상기 송신단의 레퍼런스 신호를 기초로 상기 대상 릴레이 및 상기 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산하는 단계와, 상기 수신단의 업 링크 레퍼런스 신호를 기초로 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of acquiring the information on the first channel quality and the information on the second channel quality may include the steps of receiving a reference signal from the transmitting end and receiving an uplink reference signal from the receiving end, Calculating information on a first channel quality between the target relay and the transmitting terminal on the basis of a reference signal of the transmitting terminal, calculating a second channel quality between the target relay and the receiving terminal based on the uplink reference signal of the receiving terminal, And a step of calculating the information on the information.

또한, 상기 릴레이의 협력 통신 방법은 상기 송신단으로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보가 수신되었는 지에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cooperative communication method of the relay may further include initiating cooperative communication with the receiving end according to whether information for instructing cooperating communication with the receiving end is received from the transmitting end.

또한, 현재 네트워크 환경이 LOS 간섭 협력 채널 네트워크인 경우, 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계는 제1 타임 슬롯에서 상기 송신단으로부터 상기 하나 이상의 수신단에 대한 데이터 신호를 수신하고, 제2 타임 슬롯 및 이후 타임 슬롯에서, 상기 하나 이상의 수신단에 대하여 각각 수신된 데이터 신호를 각각의 대응하는 수신단에 순차적으로 송신할 수 있다.In addition, when the current network environment is an LOS interference cooperative channel network, initiating cooperative communication with the receiving end may include receiving a data signal from the transmitting end to the at least one receiving end in a first time slot, And in a time slot thereafter, sequentially transmit the data signals received respectively to the one or more receiving ends to respective corresponding receiving ends.

또한, 현재 네트워크 환경이 LOS 브로드캐스트 네트워크인 경우, 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계는 적어도 하나의 타임 슬롯에서, 하나 이상의 송신단으로부터 하나의 대상 수신단에 대한 데이터 신호를 각각 수신하고, 이후 타임 슬롯에서, 상기 수신된 데이터 신호를 상기 대상 수신단으로 송신할 수 있다.In addition, when the current network environment is the LOS broadcast network, the step of initiating the cooperative communication with the receiving end receives the data signals for one target receiving end from at least one transmitting end in at least one time slot, In a slot, the received data signal may be transmitted to the destination receiver.

본 발명의 다른 실시예에 따른 송신단의 협력 통신 방법은, 이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이와 연동하는 송신단의 협력 통신 방법에 있어서, 수신단에 대하여 협력 전송이 필요한 지를 판단하는 단계와, 상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 하나 이상의 후보 릴레이에 레퍼런스 신호를 송신하는 단계와, 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 수신단에 대하여 협력 통신이 가능함을 나타내는 지시자를 송신하는 후보 릴레이를 상기 협력 전송의 대상 릴레이로 결정하는 단계를 포함한다.A cooperative communication method of a transmitting end according to another embodiment of the present invention is a cooperative communication method of a transmitting end linked with at least one candidate relay that moves, comprising: determining whether a cooperative transmission is necessary for a receiving end; Transmitting a reference signal to the one or more candidate relays when it is determined that a candidate relay is needed, and transmitting a reference signal to the destination relay of the cooperative transmission, .

이때, 상기 송신단의 협력 통신 방법은, 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 협력 전송에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하는 단계와, 상기 결정된 임계치를 상기 하나 이상의 후보 릴레이로 통지하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, the cooperating communication method of the transmitting end includes: determining a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative transmission among the one or more candidate relays; and notifying the determined threshold to the one or more candidate relays .

또한, 상기 송신단의 협력 통신 방법은 상기 결정된 대상 릴레이에 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cooperative communication method of the transmitting end may further include transmitting information for instructing the target relay to the cooperative communication with the receiving end.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 릴레이는, 이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이 중 어느 하나인 대상 릴레이에 있어서, 상기 대상 릴레이 및 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보와, 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 획득부와, 상기 제1채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 릴레이가 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하고, 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 상기 송신단으로 전송하는 가능성 판단부를 포함한다.A relay according to another embodiment of the present invention is characterized in that, in a target relay which is one of at least one candidate relay moving, information on a first channel quality between the target relay and a transmitting end, Determining whether the target relay is capable of cooperative communication with the receiving end using at least one of the first channel quality and the second channel quality, And a possibility determination unit for transmitting an indicator indicating a result to the transmitting terminal.

이때, 상기 가능성 판단부는 상기 제1채널 품질과 상기 제2 채널 품질 중 낮은 품질을 갖는 채널과 미리 설정된 임계치와 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신 가능성을 결정할 수 있다.At this time, the possibility judging unit may compare the channel having the low quality among the first channel quality and the second channel quality with a predetermined threshold, and determine the cooperative communication possibility for the receiving end according to the comparison result.

또한, 상기 획득부는 상기 송신단으로부터 수신된 레퍼런스 신호를 이용하여 상기 대상 릴레이 및 상기 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산하고, 상기 수신단으로부터 수신된 업 링크 레퍼런스 신호를 이용하여 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산할 수 있다.The acquiring unit may calculate information on a first channel quality between the target relay and the transmitting terminal using the reference signal received from the transmitting terminal, and transmit the information on the target relay and the target relay using the uplink reference signal received from the receiving terminal. Information about the second channel quality between the receiving ends can be calculated.

또한, 상기 릴레이는 상기 송신단으로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보가 수신되었는 지에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 협력 통신부를 더 포함할 수 있다.The relay may further include a cooperative communication unit for initiating cooperative communication with the receiving end according to whether information for instructing cooperative communication with the receiving end is received from the transmitting end.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신단은 이동하는 하나 이상의 후보 릴레이 중 적어도 하나와 연동하여 수신단에 대한 협력 통신을 수행하는 송신단에 있어서, 상기 수신단에 대하여 협력 전송이 필요한 지를 판단하고, 상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 하나 이상의 후보 릴레이에 레퍼런스 신호를 송신하는 협력 판단부와, 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 적어도 하나로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능함을 나타내는 지시자가 수신되면, 상기 지시자를 송신한 후보 릴레이를 상기 수신단에 대한 협력 통신의 대상 릴레이로 결정하는 릴레이 결정부를 포함한다.A transmitting terminal according to another embodiment of the present invention is a transmitting terminal that performs cooperative communication with a receiving terminal in cooperation with at least one of moving one or more candidate relays. The transmitting terminal determines whether cooperative transmission is required to the receiving terminal, A cooperative judgment unit for transmitting a reference signal to the one or more candidate relays when it is determined that the cooperative communication with the receiving terminal is required; And a relay determination unit for determining the transmitted candidate relay as a target relay of cooperative communication with the receiving end.

이때, 상기 협력 판단부는 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 협력 전송에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하고, 상기 결정된 임계치를 상기 하나 이상의 후보 릴레이로 통지할 수 있다.At this time, the cooperation determination unit may determine a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative transmission among the one or more candidate relays, and notify the determined threshold to the one or more candidate relays.

또한, 상기 송신단은 상기 결정된 대상 릴레이에 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 송신하고, 상기 수신단에 대한 협력 통신의 데이터 신호를 상기 수신단 및 상기 대상 릴레이로 전송하는 데이터 송신부를 더 포함할 수 있다.The transmitting end may further include a data transmitting unit for transmitting information for instructing a cooperative communication to the receiving end to the determined target relay and for transmitting the data signal of the cooperative communication to the receiving end to the receiving end and the target relay have.

본 발명의 실시예들은 고속 이동 환경에서 이동하는 릴레이를 선택 이용하고, 협력 통신을 수행함으로써 다중 경로를 확보하고 데이터 전송의 성능 향상을 기대할 수 있다.Embodiments of the present invention can achieve multi-path and improve data transmission performance by selectively using relays moving in a high-speed mobile environment and performing cooperative communication.

특히, 고속 이동 환경은 특성상 채널의 코히어런스 타임이 수신단에서 채널 정보를 피드백하고 프로세싱하는 시간보다 짧아진다면, 송신단에서 채널 정보를 확보하기 힘들 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 송신단이 릴레이 선택을 위한 임계치를 각 릴레이에게 전달하기 때문에, 상기 릴레이로부터 피드백을 받을 필요가 없고, 고속으로 이동하는 릴레이에 대해서도 본 발명의 실시예들은 잘 적용될 수 있다.In particular, if the coherence time of the channel is shorter than the time required to feed back and process the channel information at the receiving end, it may be difficult to obtain the channel information at the transmitting end. However, according to the embodiment of the present invention, since the transmitting terminal transmits a threshold for relay selection to each relay, it is not necessary to receive feedback from the relay, and the embodiments of the present invention are applicable to relays that move at high speed .

뿐만 아니라, LOS MU-MIMO(multiuser-multiple-input-mutiple-output) 채널 환경 내 송신단이 채널 정보를 모르는 상황에서, 릴레이를 협력 통신을 위한 가상의 액티브 스케터(active scatter)로 이용함으로써 다중 경로(multipath)를 확보하며, 채널 랭크를 증가시킴으로써 전체 시스템의 전송률을 높일 수 있다. In addition, in a situation where a transmitter in the LOS MU-MIMO (multiuser-multiple-input-muti-output) channel environment does not know the channel information, the relay is used as a virtual active scatter for cooperative communication, the multipath can be ensured and the transmission rate of the entire system can be increased by increasing the channel rank.

본 발명의 실시예는 모든 채널 정보가 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 통신상의 오버헤드(overhead)를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 선형 빔-포밍(linear beam-forming) 기법을 적용할 수 있으므로, 복잡도가 낮고, 고속 이동 환경에 적합할 수 있다.Since the embodiment of the present invention does not necessarily require all the channel information, the overhead of communication can be reduced. In addition, since the linear beam-forming technique can be applied to the embodiments of the present invention, the present invention can be applied to a low-complexity, high-speed mobile environment.

나아가, 본 발명의 실시예는 이동하는 차량에 설치된 릴레이를 이용함으로써, 이용 가능한 릴레이 세트가 유동적일 수 있으며, 각 셀마다 별도의 릴레이를 설치할 것을 요구하지 않을 수 있다.Furthermore, the embodiments of the present invention may use the relays provided in the moving vehicle, so that the available relay sets may be flexible and may not require the installation of separate relays for each cell.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 수행하기 위한 통신 상황을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 보여주는 동작 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법에서, 3-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션이 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3에 따른 협력 통신 방법에 의한 성능을 보여주기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위하여, LOS 간섭 채널 네트워크에서 고속 이동하는 릴레이 및 고정 또는 저속 이동하는 수신단이 배치된 통신 환경을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법에서, 2-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법에 의한 성능 향상을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위하여, LOS 브로드캐스트 네트워크에서, 고속 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 통신환경을 보여주는 도면.
도 9는 도 8의 협력 통신 방법에서, 4-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10는 도 8의 협력 통신 방법의 성능을 보여주기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예의 협력 통신을 설명하기 위하여, LOS 브로드캐스트 네트워크에서, 릴레이가 고속으로 이동하고, 수신단이 고정 또는 저속으로 이동하는 환경을 보여주는 도면.
도 12는 도 11의 협력 통신 방법에서, 3-타임 슬롯을 통한 심볼 익스텐션(symbol extension)을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 13은 도 11의 협력 통신 방법에 의한 성능을 보여주기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 수행하는 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a diagram illustrating a communication situation for performing a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention. Fig.
2 is an operational flow diagram illustrating a collaborative communication method in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a process of performing a symbol extension through a 3-time slot in a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating performance of the cooperative communication method according to FIG. 3; FIG.
5 is a diagram illustrating a communication environment in which a relay moving at high speed and a receiver moving at a fixed or low speed are arranged in a LOS interference channel network in order to explain a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a process of performing a symbol extension through a 2-time slot in a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating performance improvement by a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a communication environment in which a high-speed moving relay and a receiving end are arranged in a LOS broadcast network in order to explain a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining a process of performing symbol extension through a 4-time slot in the cooperation communication method of FIG. 8;
10 illustrates performance of the cooperative communication method of FIG. 8;
11 is a diagram showing an environment in which a relay moves at a high speed and a receiving end moves at a fixed or low speed in a LOS broadcast network in order to explain a cooperative communication according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining a process of performing a symbol extension through a 3-time slot in the cooperation communication method of FIG. 11;
13 is a diagram for illustrating performance of the cooperative communication method of FIG.
FIG. 14 illustrates a configuration of an apparatus for performing a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention; FIG.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 수행하기 위한 통신 상황을 보여주는 도면이다. 상기 실시예는 고속 이동 환경에서 고속으로 이동 가능한 릴레이를 선택적으로 이용하고 협력 통신을 수행한다. 특히, 이후 설명되는 실시예에서는 다양한 통신 환경에 적합한 빔 설계 및/또는 릴레이 선택 기법을 제시한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 LOS MIMO noCSIT 상황에서 브로드캐스트 채널 및 간섭 채널을 고려한다. 1 is a diagram illustrating a communication state for performing a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention. The above embodiment selectively uses relays capable of high-speed movement in a high-speed mobility environment and performs cooperative communication. In particular, the embodiments described below present a beam design and / or relay selection scheme suitable for various communication environments. In addition, embodiments of the present invention consider broadcast channels and interfering channels in the LOS MIMO noCSIT context.

도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템은 송신단(100), 릴레이(110) 및 수신단(120)를 포함한다. 상기 통신 시스템은 릴레이(110) 및 수신단(120)의 각각의 이동성을 고려하여 모델링된다. 특히, 릴레이(110)는 하나 이상의 후보 릴레이로 구성되며, 차량에 장착된 경우와 같이 고속 이동할 수 있다. 수신단(120)은 고속으로 이동할 수 있고, 저속으로 이동할 수 있으며 고정되어 있을 수도 있다.1, the communication system includes a transmitting terminal 100, a relay 110, and a receiving terminal 120. As shown in FIG. The communication system is modeled considering the mobility of each of the relay 110 and the receiver 120. In particular, the relay 110 is constituted by one or more candidate relays, and can be moved at a high speed as in a case mounted on a vehicle. The receiving end 120 can move at a high speed, move at a low speed, or be fixed.

송신단(100)은 고속 이동하는 하나 이상의 후보 릴레이들 중에서 수신단(120)과의 협력 통신을 수행할 대상 릴레이를 선택하고, 상기 선택된 대상 릴레이와 연동하여 수신단(120)에 대한 협력 통신을 수행한다.
The transmitting terminal 100 selects a target relay to perform cooperative communication with the receiving terminal 120 among one or more candidate relays moving at high speed and performs cooperative communication with the receiving terminal 120 in conjunction with the selected target relay.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 보여주는 동작 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 200 단계에서, 수신단은 RSSI(Received signal strength indication)를 송신단으로 송신한다.Referring to FIG. 2, in step 200, the receiving end transmits a Received Signal Strength Indication (RSSI) to the transmitting end.

201 단계에서, 송신단은 상기 200 단계에서 수신된 RSSI를 기초로 상기 수신단에 대하여 협력 통신이 필요한 지를 판단한다. 201 단계에서, 상기 송신단은 상기 수신된 RSSI를 기초로 다이버시티 이득(diversity gain) 또는 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain)을 획득할 필요가 있는지를 판단하고, 상기 판단결과, 상기 획득이 필요한 경우, 상기 수신단에 대하여 협력 통신이 필요한 것으로 결정할 수 있다.In step 201, the transmitting terminal determines whether a cooperative communication is necessary for the receiving end based on the RSSI received in step 200. [ In step 201, the transmitter determines whether it is necessary to acquire a diversity gain or a multiplexing gain based on the received RSSI. If it is determined that the diversity gain or the multiplexing gain needs to be acquired, It can be determined that a cooperative communication is necessary.

또한, 201 단계에서, 상기 송신단은 상기 협력 통신에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하고, 결정된 임계치를 상기 하나 이상의 후보 릴레이로 통지할 수 있다. 이때, 통신 환경에 따라, 송신단은 릴레이 및 수신단의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 경우와, 획득하지 못하는 경우가 있을 수 있다.Further, in step 201, the transmitting terminal may determine a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative communication, and notify the determined threshold to the one or more candidate relays. At this time, depending on the communication environment, there may be cases in which the transmitting end can acquire information on the positions of the relay and the receiving end, or may not be able to acquire the information.

만약, 송신단이 후보 릴레이 및 수신단의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다면, 201 단계에서, 송신단은 스캐닝(scanning)을 통해 수신단 및 릴레이의 위치에 대한 정보를 획득한다. 그리고, 송신단은 상기 획득된 정보를 채널 경로 손실에 대한 실제적 모델값에 반영하고, 그 결과를 기초로 수신단 및 후보 릴레이 각각과, 송신단 간의 거리에 따른 채널 이득(channel gain)을 예측할 수 있다. 또한, 상기 송신단은 상기 예측된 채널 이득을 기초로, 상기 협력 전송에 이용될 릴레이 제한 수에 대응하는 임계치(threshold)를 결정할 수 있다. If the transmitting terminal can acquire information on the positions of the candidate relay and the receiving terminal, in step 201, the transmitting terminal acquires information on the position of the receiving terminal and the relay through scanning. Then, the transmitting end reflects the obtained information on the actual model value of the channel path loss, and predicts the channel gain according to the distance between each of the receiving end and the candidate relay and the transmitting end based on the result. Also, the transmitting terminal may determine a threshold corresponding to the relay limit number to be used for the cooperative transmission based on the predicted channel gain.

예컨대, 상기 스캐닝을 통해 검색된 릴레이의 수가 기준치 이상인 경우, 상기 송신단은 상기 검색된 릴레이 중 미리 설정된 수의 릴레이가 선택될 수 있도록 하는 임계치를 설정하고, 상기 검색된 릴레이의 수가 기준치 이하인 경우, 상기 송신단은 상기 검색된 릴레이가 모두 선택되기에 적절한 임계치를 결정할 수 있다.For example, when the number of relays searched through the scanning is equal to or greater than a reference value, the transmitting terminal sets a threshold for allowing a predetermined number of relays among the searched relays to be selected. When the number of relays detected is less than a reference value, It is possible to determine an appropriate threshold value for all of the searched relays to be selected.

한편, 상기 송신단이 상기 후보 릴레이 및 상기 수신단의 위치에 대한 정보를 획득하지 못하는 통신 환경이라면, 201 단계에서 송신단은 상기 임계치(

Figure 112010080335116-pat00001
를 가능한한 크게 설정할 수 있다. 즉, 상기 송신단은 상기 협력 통신에 필요한 릴레이 수를 최대한 충족시키기 위하여 상기 임계치(
Figure 112010080335116-pat00002
를 협력 전송 시 이득이 발생하는 범위에서 가장 크게 설정할 수 있다. Meanwhile, if the transmitting terminal is in a communication environment in which information on the positions of the candidate relay and the receiving terminal can not be obtained, in step 201,
Figure 112010080335116-pat00001
Can be set as large as possible. That is, the transmitting end transmits the number of relays required for the cooperative communication to the maximum value
Figure 112010080335116-pat00002
Can be set to the largest value within a range in which a gain is generated in cooperative transmission.

예를 들어, 본 발명의 실시예와 같이 릴레이를 가상의 액티브 스케터(active scatter)로 활용하여 협력 전송하는 경우, 상기 송신단과 상기 수신단 간에 수신 신호 세기를 기반으로 하는 직접 전송보다 더 높은 처리량(throughput)을 달성할 수 있도록 하는 임계치를 설정할 수 있다.For example, when a relay is cooperatively transmitted using a virtual active scatter as in an embodiment of the present invention, a higher throughput than a direct transmission based on a received signal strength between the transmitting end and the receiving end throughput can be achieved.

한편, 202 단계에서, 상기 송신단은 다수의 후보 릴레이 및 수신단으로 레퍼런스 신호(Reference Signal, RS)를 송신한다. 이때, 상기 레퍼런스 신호에는 상기 결정된 임계치가 포함된 맵(MAP) 정보가 포함될 수 있다. 또한, 202 단계에서, 상기 송신단은 상기 협력 통신이 필요한 수신단(즉, RSSI의 크기가 작은 수신단)의 업 링크 SRS 정보를 상기 후보 릴레이로 전송할 수 있다.Meanwhile, in step 202, the transmitting terminal transmits a reference signal (RS) to a plurality of candidate relays and a receiving terminal. At this time, the reference signal may include MAP information including the determined threshold value. In step 202, the transmitting terminal may transmit uplink SRS information of a receiving end requiring a cooperative communication (i.e., a receiving end having a small RSSI size) to the candidate relay.

203 단계에서, 상기 수신단은 상기 다수의 후보 릴레이 및 상기 송신단으로 업 링크 레퍼런스 신호를 전송한다.In step 203, the receiving terminal transmits an uplink reference signal to the plurality of candidate relays and the transmitting terminal.

204 단계에서, 하나의 후보 릴레이는 상기 송신단으로부터 수신된 레퍼런스 신호를 이용하여, 상기 후보 릴레이와 상기 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산하고, 상기 수신단으로부터 수신된 업 링크 레퍼런스 신호를 이용하여, 상기 후보 릴레이와 상기 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산한다.In step 204, one candidate relay calculates information on the first channel quality between the candidate relay and the transmitter using the reference signal received from the transmitter, and uses the received uplink reference signal from the receiver And calculates information on the second channel quality between the candidate relay and the receiving end.

205 단계에서, 상기 후보 릴레이는 상기 계산된 제1 채널 품질 및 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 후보 릴레이가 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단한다. 여기서, 상기 후보 릴레이는 상기 계산된 제1 채널 품질 및 제2 채널 품질 중 적어도 하나와, 앞서 수신된 임계치를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지 여부를 결정할 수 있다.In step 205, the candidate relay determines whether the candidate relay is capable of cooperative communication with the receiving end using at least one of the calculated first channel quality and the second channel quality. Here, the candidate relay may compare at least one of the calculated first channel quality and the second channel quality with a previously received threshold, and determine whether cooperative communication with the receiving end is possible according to the comparison result .

206 단계에서, 상기 후보 릴레이는 상기 205 단계에 의해 판단된 협력 통신 가능성을 통보하기 위하여, 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 상기 송신단으로 전송한다.In step 206, the candidate relay transmits an indicator indicating the determination result to the transmitting terminal to notify the cooperative communication possibility determined in step 205. [

다른 후보 릴레이들은 207 단계 내지 209 단계에서, 앞서 기술된 204 내지 206과 동일하게 수행될 수 있다.Other candidate relays may be performed in steps 207 to 209 in the same manner as 204 to 206 described above.

210 단계에서, 상기 송신단은 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 지시자를 송신한 릴레이를 상기 수신단에 대한 협력 통신의 대상 릴레이로 결정한다.In step 210, the transmitting terminal determines the relay that transmitted the indicator among the one or more candidate relays to be a target relay of cooperative communication with the receiving terminal.

이후, 상기 송신단은 211 단계에서, 상기 협력 통신을 명령하는 정보를 상기 대상 릴레이로 송신하고, 212 단계에서, 상기 대상 릴레이와의 연동을 통해 상기 수신단에 대한 협력 통신을 수행한다.
In step 211, the transmitting end transmits information for instructing the cooperative communication to the target relay in step 211, and performs cooperative communication on the receiving end through interlocking with the target relay in step 212.

상기 수신단에 대한 협력 통신의 수행은, 1) LOS 간섭 채널에서 고속으로 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 경우 (LOS IC networks with moving Rx & relay), 2) LOS 간섭 채널에서 고속 이동하는 릴레이 및, 고정 또는 저속 이동하는 수신단이 배치된 경우(LOS IC networks with fixed Rx & moving relay), 3) LOS 브로드캐스트(broadcast) 채널에서 고속 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 경우(LOS Broadcast networks with moving Rx & relay), 및 4) LOS 브로드캐스트(broadcast) 채널에서 고속 이동하는 릴레이 및 고정 또는 저속 이동하는 수신단이 배치된 경우(LOS BC(Broadcast) networks with fixed Rx & moving relay)로 구분하여 설명할 수 있다.The cooperative communication with the receiver can be performed by: 1) a relay moving in a LOS interference channel, and 2) a relay moving at a high speed in an LOS interference channel; (LOS IC networks with fixed Rx & moving relay), and 3) a relay station and a receiving station which are moving at a high speed in a LOS broadcast channel (LOS Broadcast networks with moving Rx & and 4) a relay moving at high speed in a LOS broadcast channel and a receiver moving at a fixed or low speed (LOS BC (Broadcast networks) with fixed Rx & moving relay) .

1) One) LOSLOS ICIC networksnetworks withwith movingmoving RxRx &  & relayrelay

LOS 간섭 채널에서 고속으로 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 통신 환경의 경우는 도 1을 이용하여 설명될 수 있다. A communication environment in which relays and receivers moving at a high speed in the LOS interference channel are arranged can be described using Fig.

도 1을 참조하면, 송신단(100)은 고정되어 있고, 하나 이상의 후보 릴레이(110) 및 수신단(120)은 고속 이동한다. 여기서, 송신단(100), 상기 후보 릴레이(110) 및 수신단(120)의 수가 제한되는 것은 아니지만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 각각 2개의 송신단(100), 후보 릴레이(110) 및 수신단(120)를 배치하였다. 또한, 송신단(100)의 각각은 4개의 안테나를 구비하고, 후보 릴레이(110)는 2개의 안테나를 구비하고, 수신단(120)은 3개의 안테나를 구비한 것으로 가정한다. 아래에서는 송신단(100)이 수신단(120) 및 후보 릴레이(110) 각각의 위치를 파악할 수 있는 환경으로 가정한다. Referring to FIG. 1, a transmitting terminal 100 is fixed, and one or more candidate relays 110 and a receiving terminal 120 are moved at a high speed. Although the number of the transmitting terminal 100, the candidate relay 110 and the receiving terminal 120 is not limited, in the present embodiment, two transmitting terminals 100, a candidate relay 110, 120). It is also assumed that each of the transmitting terminals 100 has four antennas, the candidate relay 110 has two antennas, and the receiving terminal 120 has three antennas. Hereinafter, it is assumed that the transmitting terminal 100 can grasp the positions of the receiving terminal 120 and the candidate relay 110, respectively.

또한, 앞서 설명된 도 2의 동작을 통해, 송신단(100)은 상기 후보 릴레이(110) 중 협력 통신에 이용할 대상 릴레이를 선택하고, 상기 선택된 대상 릴레이와의 연동을 통해 상기 협력 통신을 개시할 수 있다. 마찬가지로, 후보 릴레이(110)은 앞서 기술된 도 2의 동작과정을 통해, 수신단에 대한 협력 통신을 선택적으로 수행할 수 있다.2, the transmitting terminal 100 selects a target relay to be used in the cooperative communication among the candidate relays 110 and can start the cooperative communication through interlocking with the selected target relay have. Likewise, the candidate relay 110 may selectively perform cooperative communication with the receiving end through the operation procedure of FIG. 2 described above.

아래에서는 LOS 간섭 채널에서 고속으로 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 통신 환경에서의 빔 형성 시나리오를 설명한다. 특히, 도 3은 상기 통신 환경에서, 3-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션(symbol extension)이 수행되는 경우의 협력 통신 상황을 보여준다.Below, a beam forming scenario in a communication environment in which relays and receivers moving at a high speed in the LOS interference channel are arranged will be described. Particularly, FIG. 3 shows a cooperative communication situation when a symbol extension is performed through a 3-time slot in the communication environment.

도 3을 참조하면, 제1 타임 슬롯에서, 송신단(A1 및 A2)은 데이터 신호를 대상 릴레이(B1 및 B2) 및 수신단(C1 및 C2)로 송신한다. 이때, 수신단(C1 및 C2)은 간섭(interference)에 대한 수신단 제로포싱을 이용하여, 송신단(A1 및 A2)으로부터 수신된 데이터 신호에서 간섭을 제거할 수 있다.Referring to Fig. 3, in the first time slot, the transmitting terminals A1 and A2 transmit data signals to the target relays B1 and B2 and the receiving terminals C1 and C2. At this time, the receiving terminals C1 and C2 can remove the interference from the data signals received from the transmitting terminals A1 and A2 by using the receiving terminal zero-forcing for interference.

제2 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(B1 및 B2)의 각각은 수신단(C1 및 C2) 중 제1 수신단에 대한 데이터 신호를 상기 제1 수신단으로 송신한다. In the second time slot, each of the target relays B1 and B2 transmits a data signal for the first one of the receiving ends C1 and C2 to the first receiving end.

제3 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(B1 및 B2)의 각각은 수신단(C1 및 C2) 중 제2 수신단에 대한 데이터 신호를 상기 제2 수신단으로 송신한다.In the third time slot, each of the target relays B1 and B2 transmits a data signal for the second one of the receiving ends C1 and C2 to the second receiving end.

여기서, 제1 타임 슬롯에서 송신단(A1 및 A2)으로부터 제1 수신단 및 제2 수신단이 각각 수신한 신호는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.Here, the signals received by the first receiving end and the second receiving end from the transmitting end (A1 and A2) in the first time slot can be expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112010080335116-pat00003
Figure 112010080335116-pat00003

여기서

Figure 112010080335116-pat00004
,
Figure 112010080335116-pat00005
는 송신단(A1 및 A2) 각각에서 송신한 신호이고,
Figure 112010080335116-pat00006
,
Figure 112010080335116-pat00007
는 제1 수신단 및 제2 수신단에서 각각 수신한 신호이다. 그리고,
Figure 112010080335116-pat00008
,
Figure 112010080335116-pat00009
는 제1 수신단 및 제2 수신단의 각각에서의 노이즈(noise)를 나타내고, (.)는 시간 인덱스(index)를 나타낸다. 또한, 는 송신단(A1 및 A2)의 각각과 상기 제1 수신단 간의 채널 이득을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00011
는 송신단(A1 및 A2)의 각각과 상기 제1 수신단 간의 채널 이득을 나타낸다. here
Figure 112010080335116-pat00004
,
Figure 112010080335116-pat00005
Is a signal transmitted from each of the transmitting terminals A1 and A2,
Figure 112010080335116-pat00006
,
Figure 112010080335116-pat00007
Is a signal received by the first receiving end and the second receiving end, respectively. And,
Figure 112010080335116-pat00008
,
Figure 112010080335116-pat00009
Denotes noise in each of the first and second receiving ends, and () denotes a time index. Also, Represents a channel gain between each of the transmitting terminals A1 and A2 and the first receiving terminal,
Figure 112010080335116-pat00011
Represents a channel gain between each of the transmitting terminals A1 and A2 and the first receiving end.

그리고, 수신단(C1 및 C2)에서는 송신단(A1 및 A2) 및 대상 릴레이(B1 및 B2) 각각으로부터의 채널 정보를 알기 때문에, 제로 포싱을 통해 간섭 신호를 제거할 수 있다. 이때, 제1 수신단 및 제2 수신단에서, 간섭 신호가 제거된 신호는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.Since the receiving terminals C1 and C2 know channel information from the transmitting terminals A1 and A2 and the target relays B1 and B2, the interference signal can be removed through zero forcing. At this time, in the first receiving end and the second receiving end, the signal from which the interference signal has been removed can be expressed by the following Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112010080335116-pat00012
,
Figure 112010080335116-pat00013
Figure 112010080335116-pat00012
,
Figure 112010080335116-pat00013

여기서

Figure 112010080335116-pat00014
는 제i 수신단에서의 제로포싱을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00015
,
Figure 112010080335116-pat00016
은 상기 제로포밍 이후의 제1 및 제2 수신단에서의 노이즈를 나타낸다.here
Figure 112010080335116-pat00014
Represents the zero forcing at the i < th > receiving end,
Figure 112010080335116-pat00015
,
Figure 112010080335116-pat00016
Represents the noise at the first and second receiving ends after the zero-forming.

제2 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(B1 및 B2)는 송신단(A1 및 A2) 각각으로부터 수신된 신호를 기초로 수신단 제로 포싱을 수행하여, 상기 송신단(A1 및 A2) 각각으로부터 수신된 신호로부터 제1 송신단 이외의 다른 송신단으로부터 수신된 신호를 제거한다. 그리고, 대상 릴레이(B1 및 B2)는 상기 다른 송신단으로부터 수신된 신호가 제거된 신호를 제1 수신단으로 전송한다. In the second timeslot, the target relays B1 and B2 perform receiving stage zero-forcing based on the signals received from each of the transmitting stages A1 and A2, And removes a signal received from a transmitting terminal other than the transmitting terminal. Then, the target relays B1 and B2 transmit the signal from which the signal received from the other transmitting terminal is removed to the first receiving terminal.

여기서, 제1 대상 릴레이에서 상기 송신단(A1 및 A2)로부터 수신된 신호는 아래의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있고, 이후 제로 포싱을 통해 상기 다른 송신단으로부터 수신된 신호가 제거된 신호는 아래의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.Here, the signal received from the transmitting terminals A1 and A2 in the first relay may be expressed by Equation (3) below, and a signal from which the signal received from the other transmitting terminal through the zero forcing is removed may be expressed as Can be expressed by Equation (4).

[수학식 3] &Quot; (3) "

Figure 112010080335116-pat00017
Figure 112010080335116-pat00017

여기서,

Figure 112010080335116-pat00018
는 제2 타임 슬롯에서, 제1 송신단과 제1 수신단 사이의 채널 이득을 나타낸다. 또한,
Figure 112010080335116-pat00019
는 제1 및 제2 송신단 각각과 제1 릴레이 사이의 채널 이득을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00020
는 제1 및 제2 송신단의 각각과 제2 릴레이 2 사이의 채널이득을 나타내고, (.)는 시간 인덱스를 나타낸다. 또한
Figure 112010080335116-pat00021
는 제1 및 제2 릴레이의 각각과 제1 수신단 사이의 채널이득을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00022
는 제1 및 제2 릴레이의 각각과 제2 수신단 사이의 채널 이득을 나타낸다.
Figure 112010080335116-pat00023
는 제i 릴레이에서 제2 송신단이 송신한 신호를 제거하기 위한 제로포밍을 나타낸다.here,
Figure 112010080335116-pat00018
Represents the channel gain between the first transmitting end and the first receiving end in the second time slot. Also,
Figure 112010080335116-pat00019
Represents a channel gain between each of the first and second transmitting terminals and the first relay,
Figure 112010080335116-pat00020
Represents a channel gain between each of the first and second transmitting terminals and the second relay 2, and (.) Represents a time index. Also
Figure 112010080335116-pat00021
Represents the channel gain between each of the first and second relays and the first receiving end,
Figure 112010080335116-pat00022
Represents the channel gain between each of the first and second relays and the second receiving end.
Figure 112010080335116-pat00023
Represents zero-forming for eliminating the signal transmitted by the second transmitting terminal in the i-th relay.

[수학식 4] &Quot; (4) "

Figure 112010080335116-pat00024
Figure 112010080335116-pat00024

제3 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(B1 및 B2)는 송신단(A1 및 A2) 각각으로부터 수신된 신호를 기초로 수신단 제로 포싱을 수행하여 상기 송신단(A1 및 A2) 각각으로부터 수신된 신호 중 제2 송신단이외의 다른 송신단으로부터 수신된 신호를 제거한다. 그리고, 대상 릴레이(B1 및 B2)는 상기 제거가 수행된 신호를 제2 수신단으로 전송한다. In the third timeslot, the target relays B1 and B2 perform the receiving end zero forging based on the signals received from the transmitting ends A1 and A2, respectively, And removes signals received from other transmitting terminals. Then, the target relays B1 and B2 transmit the removed signal to the second receiving end.

상기 전송 결과, 제2 수신단이 수신하는 신호는 아래의 [수학식 5]으로 나타낼 수 있다.As a result of the transmission, the signal received by the second receiving end can be expressed by the following equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112010080335116-pat00025
Figure 112010080335116-pat00025

결과적으로, 제1 및 제2 수신단이 3 개의 타임 슬롯 동안 수신하는 신호는 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.As a result, a signal received by the first and second receiving terminals during the three time slots can be expressed by Equation (6) below.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112010080335116-pat00026
Figure 112010080335116-pat00026

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 형성에 따른 성능 향상을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining performance enhancement according to beam forming according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 일반적인 시분할 다중화(Time-division multiplexing)가 적용된 협력 통신의 경우, 일정한 구간(예컨대, 0 내지 20)에서 400과 같은 기울기의 처리량을 보여준다. 상기 400의 기울기를 1이라 가정하면, 수신단 제로 포싱이 적용된 협력 통신은 동일 구간에서 410과 같이 기울기 2의 처리량을 보여준다.Referring to FIG. 4, in the case of cooperative communication in which general time division multiplexing is applied, the throughput at a slope of 400 is shown at a constant interval (for example, 0 to 20). Assuming that the slope of 400 is 1, the cooperative communication in which the receiving end zero forcing is applied shows the throughput of slope 2 as 410 in the same section.

본 발명의 실시예에 따른 협력 통신은 간섭 채널 환경에서 선택적으로 릴레이가 이용됨으로써, 동일 구간에서 420과 같이 기울기 8/3의 처리량을 보여준다.The cooperative communication according to the embodiment of the present invention shows the throughput of 8/3 of the slope as 420 at the same interval by selectively using the relay in the interference channel environment.

결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 상기 협력 통신은 일반적인 시분할 다중화(Time-division multiplexing)가 적용된 협력 통신뿐 아니라, 수신단 제로 포싱이 적용된 협력 통신에 비해서도 DoF 이득이 있는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the cooperative communication according to the embodiment of the present invention has a DoF gain as compared with the cooperative communication using the general time division multiplexing, as well as the cooperative communication using the receiving end zero-pointing.

나아가, 송신단의 안테나의 수가 N+2개이고 수신단의 안테나의 수가 N+1개이며, 릴레이의 수가 N개이고 각각은 2개의 안테나를 가지고 있을 경우, DoF 이득은 2*(N+2)/3와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, DoF 이득은 N에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다.Further, when the number of antennas of the transmitting terminal is N + 2, the number of receiving antennas is N + 1, the number of relays is N, and each antenna has two antennas, the DoF gain is 2 * (N + 2) / 3 As shown in Fig. Therefore, it can be seen that the DoF gain increases in proportion to N.

나아가, 제한된(Finite) SNR(signal-to-noise-ratio)에서도 전송률 이득을 얻을 수 있다. 즉, 릴레이와 수신단의 이동 속도가 빠를수록, 릴레이에 대한 전송률 이득이 크고, DoF의 기울기는 보다 낮은 SNR에서 증가함을 알 수 있다. 극단적으로, 릴레이 및 수신단이 정지된 경우, DoF 이득은 없고 릴레이를 통한 파워이득(power gain)만 존재할 것이다.Furthermore, a transmission gain can be obtained even at a finite signal-to-noise-ratio (SNR). That is, the higher the transmission speed of the relay and the receiving end, the larger the transmission rate gain for the relay, and the slope of the DoF increases at the lower SNR. In extreme cases, when the relay and the receiver are stopped, there will be no DoF gain and there will be only power gain through the relay.

송신단이나 수신단이 서로 매우 근접한 경우, 릴레이는 신호의 수신 시, 멀티패스 효과를 위하여, 랜덤 매트릭스(random matirx)를 곱하여 신호를 수신할 수 있다(430의 경우에 해당됨). 상기의 경우에도 릴레이의 수가 증가할수록 전송률 이득이 증가함을 알 수 있다. 여기서, 랜덤 매트릭스 기법은, 릴레이들이 서로 인접해 있게 되면 각각의 채널들은 서로 영향(highly correlate)을 주게 됨에 따라 적용된다. 이러한 경우, 채널의 위상이 같게 되어, 낮은 SNR에서 성능저하가 발생하는 문제가 있을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 각각의 릴레이가 송신단으로부터 수신된 신호 random matrix를 곱해주고, 곱한 매트릭스 값에 대한 정보를 수신단으로 전송할 수 있다.When the transmitting end or the receiving end are very close to each other, the relay can receive the signal by multiplying it by a random matrix for the multipath effect upon receipt of the signal (corresponding to 430). In this case, it can be seen that the transmission rate gain increases as the number of relays increases. Here, the random matrix scheme is applied when the relays are adjacent to each other, so that the channels are highly correlated with each other. In such a case, there may be a problem that the channel becomes the same in phase and performance degradation occurs at a low SNR. In order to solve this problem, in the present invention, each relay multiplies the received signal random matrix from the transmitting end, and transmits information on the multiplied matrix value to the receiving end.

한편, 송신단은 신호 송신을 어떻게 수행하느냐에 따라 어느 정도의 DoF 이득 및 다이버시티 이득을 얻을 수 있을 지를 결정할 수 있다. 예컨대, 송신단은 최대 다이버시티 이득을 얻기 위하여 [a a a a ]를 송신하고, 최대 DoF 이득을 얻기 위해[a b c d ]신호를 송신할 수 있다.
On the other hand, the transmitting end can determine how much DoF gain and diversity gain can be obtained depending on how the signal transmission is performed. For example, the transmitting end may transmit [aaaa] to obtain maximum diversity gain and [abcd] signal to obtain maximum DoF gain.

2) 2) LOSLOS ICIC networksnetworks withwith fixedfixed RxRx &  & movingmoving relayrelay

도 5는 LOS 간섭 채널 네트워크에서, 고속 이동하는 릴레이 및 고정 또는 저속 이동하는 수신단이 배치된 통신 환경을 보여주는 도면이다. 예컨대, 릴레이는 차량에 탑재되어 고속 이동하고, 수신단은 도보로 이동하는 사용자가 가진 경우가 될 수 있다. 아래에서는, 송신단(500)이 수신단(520) 및 후보 릴레이들(510)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 환경을 기준으로 설명하도록 한다.5 is a diagram showing a communication environment in which a high-speed moving relay and a receiving station moving at fixed or low speed are arranged in the LOS interference channel network. For example, the relay may be mounted on a vehicle and moved at a high speed, and the receiving end may be a case of a user moving on foot. The following description will be made based on an environment in which the transmitting terminal 500 can acquire information on the positions of the receiving terminal 520 and the candidate relays 510. [

또한, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 4 개의 후보 릴레이가 존재하고, 송신단(500), 및 수신단(520)은 각각 2개씩 존재하는 것을 실시예로 들었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 송신단(500)의 각각은 4 개의 안테나를 각각 구비하고, 수신단(520) 및 후보 릴레이(510)는 2 개의 안테나를 각각 구비하는 것으로 가정한다. 또한, 상기 4 개의 후보 릴레이(510) 중 상기 협력 통신 방법에 이용될 릴레이의 수는 2개인 것으로 가정한다.In the present embodiment, four candidate relays exist for convenience of explanation, and two transmission terminals 500 and two reception terminals 520 exist in the embodiment, but the present invention is not limited thereto no. It is also assumed that each of the transmitting terminals 500 has four antennas and that the receiving terminal 520 and the candidate relay 510 each have two antennas. It is also assumed that the number of relays to be used in the cooperative communication method among the four candidate relays 510 is two.

또한, 후보 릴레이(510)는 파일럿 신호(pilot signal)를 이용하여, 송신단(500) 및 수신단(520)간의 채널 정보 및 후보 릴레이(510) 및 수신단(520) 간의 채널 정보를 알 수 있다. 따라서, 모든 노드 사이에는 수신 채널 정보(Channel Status Information at Receiver, CSIR)가 존재한다.The candidate relay 510 can know the channel information between the transmitting end 500 and the receiving end 520 and the channel information between the candidate relay 510 and the receiving end 520 using a pilot signal. Therefore, there is a channel status information at receiver (CSIR) between all nodes.

반면, 송신단(500)은 후보 릴레이(510)가 고속 이동하기 때문에, 릴레이(510)와 송신단(500)간의 채널 정보를 알지 못할 수 있다. 그러나, 수신단(520)이 고정되거나 또는 저속으로 이동하기 때문에, 송신단(500)은 수신단(520)과 송신단(500) 간의 채널 정보(예컨데, 각도 정보)를 알 수 있다.On the other hand, the transmitting terminal 500 may not know channel information between the relay 510 and the transmitting terminal 500 because the candidate relay 510 moves at a high speed. However, since the receiving end 520 is fixed or moves at a low speed, the transmitting end 500 can know channel information (e.g., angle information) between the receiving end 520 and the transmitting end 500.

송신단(500)은 스캐닝(scanning)을 통해 수신단(520) 및 후보 릴레이(510)의 위치를 파악하고, 상기 위치를 채널 경로 손실에 대한 실제적 모델값에 반영하여, 수신단(120) 및 후보 릴레이(110) 각각으로부터 송신단(500) 간의 거리에 따른 채널 이득(channel gain)을 예측한다. 이때, 채널 위상은 송신단(500)이 알지 못할 수 있다. The transmitting end 500 locates the receiving end 520 and the candidate relay 510 through scanning and reflects the position to the actual model value for the channel path loss so that the receiving end 120 and the candidate relay 110 according to the distance between the transmitting end 500 and the transmitting end 500. At this time, the transmitting terminal 500 may not know the channel phase.

송신단(500)은 상기 예측된 채널 이득을 기초로, 상기 협력 전송에 이용될 릴레이 제한 수(즉, 2개)를 고려하여, 상기 협력 전송에 이용될 릴레이로 동작시키기 위한 채널 이득 임계치를 결정한다. 또한, 송신단(500)은 상기 릴레이 제한 수에 적합한 심볼 익스텐션 및 선형 빔 포밍을 수행하고, 수신단(520) 대한 협력 통신을 수행한다.Based on the predicted channel gain, the transmitting end 500 determines a channel gain threshold for operating as a relay to be used for the cooperative transmission, considering the number of relay limits (i.e., two) to be used for the cooperative transmission . In addition, the transmitting terminal 500 performs symbol extension and linear beamforming suitable for the relay limiting number, and performs cooperative communication with the receiving terminal 520.

상기 실시예에서는 송신단인 BS나 Donor Remote Radio head(Donor RRH)등이, 고속으로 이동하는 차량을 릴레이로 사용하여 고정되어 있거나 저속으로 이동하는 수신단(도로변을 걷는 사용자)에 데이터를 전송하는 시나리오를 고려하고 있다. 이 경우, 일반적인 수신단 제로 포싱(receiver zero-forcing(ZF))과 비교하여 DoF 이득이 있으며, 제한된(finite) SNR에서도 전송률 증대의 이득이 있을 수 있다..In the above-described embodiment, the transmission terminal BS, the Donor Remote Radio head (Donor RRH) or the like transmits a data to a receiving terminal (a user walking on the road) fixed or moving at a low speed by using a vehicle moving at high speed as a relay . In this case, there is a DoF gain compared to normal receiver zero-forcing (ZF), and there may be an advantage in increasing the transmission rate even at the finite SNR.

상기 실시예에서의 구체적인 빔 형성 과정은 아래와 같다. 특히, 도 6은 본발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법에서, 2-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션을 수행하는 협력 통신 상황을 보여준다. The concrete beam forming process in the above embodiment is as follows. In particular, FIG. 6 illustrates a cooperative communication situation in which a symbol extension is performed through a 2-time slot in a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제1 타임 슬롯에서, 송신단(A11 및 A12)은 제1 수신단 및 제2 수신단에 대한 데이터 신호를 제1 수신단, 제2 수신단, 및 제1 수신단에 대한 협력 통신의 제1 대상 릴레이(B11 및 B12), 및 제2 수신단에 대한 협력 통신의 제2 대상 릴레이(B13 및 B14)로 전송한다.Referring to FIG. 6, in a first time slot, the transmitting terminals A11 and A12 transmit data signals for the first receiving terminal and the second receiving terminal to the first receiving terminal, the second receiving terminal, and the first To the target relays B11 and B12, and to the second target relays B13 and B14 of the cooperative communication to the second receiving end.

이때, 수신단(C11 및 C12)은 송신단(A11 및 A12)로부터의 데이터 수신 시, 간섭에 대한 수신단 제로포밍을 통해 간섭을 제거한다. 또한, 제1 대상 릴레이(B11 및 B12) 및 제2 대상 릴레이(B13 및 B14) 각각은 CSIR를 이용하는 수신단 제로 포싱을 수행하여 각각에 대응하는 수신단에 대한 신호만을 송신단(A11 및 A12)로부터 수신한다. At this time, the receiving terminals C11 and C12 remove interference through receiving terminal zeroing for interference when receiving data from the transmitting terminals A11 and A12. Each of the first target relays B11 and B12 and the second target relays B13 and B14 performs receiving stage zeroing using the CSIR and receives only signals corresponding to the respective receiving stages from the transmitting stages A11 and A12 .

제2 타임 슬롯에서, 제1 대상 릴레이(B11 및 B12) 및 제2 대상 릴레이(B13 및 B14) 각각은 각각에 대응하는 수신단에 대응하는 신호를 상기 각각에 대응하는 수신단으로 송신한다. 즉, 제1 대상 릴레이(B11 및 B12)는 상기 제1 타임슬롯에서 수신된 신호를 제1 수신단으로 송신하고, 제2 대상 릴레이(B13 및 B14)은 상기 제1 타임슬롯에서 수신된 신호를 제2 수신단으로 송신한다.In the second timeslot, the first target relays B11 and B12 and the second target relays B13 and B14 respectively transmit signals corresponding to the corresponding receiving ends to the corresponding receiving ends. That is, the first target relays B11 and B12 transmit signals received in the first timeslot to the first receiving end, and the second target relays B13 and B14 transmit signals received in the first time slot 2 to the receiving end.

이때, 제1 타임 슬롯에서 수신단(C11 및 C12)가 수신하는 신호는 아래의 [수학식7]와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the signals received by the receiving terminals C11 and C12 in the first time slot can be expressed by Equation (7) below.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112010080335116-pat00027
Figure 112010080335116-pat00027

여기서

Figure 112010080335116-pat00028
,
Figure 112010080335116-pat00029
는 송신단(A11 및 A12) 각각에서 송신한 신호를 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00030
,
Figure 112010080335116-pat00031
는 수신단(C11 및 C12) 각각에서 수신된 신호를 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00032
,
Figure 112010080335116-pat00033
는 수신단(C11 및 C12) 각각에서의 노이즈를 말한다. 또한, (.)는 시간 인덱스를 말하며,
Figure 112010080335116-pat00034
는 송신단(A11 및 A12)의 각각과 제1 수신단 간의 채널 이득을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00035
는 송신단(A11 및 A12)의 각각과 제2 수신단 사이의 채널 이득을 나타낸다. 수신단(C11 및 C12)의 각각은 송신단(A11 및 A12) 및 대상 릴레이들 각각과, 수신단(C11 및 C12) 사이의 채널 정보를 알기 때문에, 제로 포싱을 통해 간섭 신호를 제거할 수 있다.here
Figure 112010080335116-pat00028
,
Figure 112010080335116-pat00029
Represents signals transmitted from the transmitting terminals A11 and A12, respectively,
Figure 112010080335116-pat00030
,
Figure 112010080335116-pat00031
Represents the signal received at each of the receiving ends C11 and C12,
Figure 112010080335116-pat00032
,
Figure 112010080335116-pat00033
Quot; refers to noise at each of the receiving ends C11 and C12. Also, (.) Denotes a time index,
Figure 112010080335116-pat00034
Represents a channel gain between each of the transmitting ends A11 and A12 and the first receiving end,
Figure 112010080335116-pat00035
Represents a channel gain between each of the transmitting ends A11 and A12 and the second receiving end. Each of the receiving ends C11 and C12 knows the channel information between the transmitting ends A11 and A12 and the target relays and the receiving ends C11 and C12 so that the interference signal can be removed through zero forcing.

이때, 상기 수신단(C11 및 C12) 각각에서, 간섭이 제거된 신호는 아래의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.At this time, in each of the receiving terminals C11 and C12, the interference canceled signal can be expressed by Equation (8) below.

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112010080335116-pat00036
,
Figure 112010080335116-pat00037
Figure 112010080335116-pat00036
,
Figure 112010080335116-pat00037

여기서

Figure 112010080335116-pat00038
는 제i 수신단에서의 제로포밍을 나타내고,
Figure 112010080335116-pat00039
,
Figure 112010080335116-pat00040
는 각각의 제로 포싱 이후의 제1 및 제2 수신단에서의 노이즈를 나타낸다.here
Figure 112010080335116-pat00038
Represents the zero-forming at the i < th > receiving end,
Figure 112010080335116-pat00039
,
Figure 112010080335116-pat00040
Represents the noise at the first and second receiving ends after each zero-forcing.

이후, 제2 타임 슬롯에서 각각의 대상 릴레이는 각각에 대응하는 수신단의 위치정보를 이용하여 빔 포밍을 수행하고, 상기 수행되는 빔 포밍을 통해 대상 수신단으로 신호를 전송한다.Then, in the second timeslot, each of the target relays performs beamforming using the position information of the corresponding receiving end, and transmits the signal to the target receiving end via the performed beamforming.

대상 릴레이들에서의 제로포밍은 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.The zero-forming in the target relays can be expressed as Equation (9) below.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure 112010080335116-pat00041
Figure 112010080335116-pat00041

상기와 같은 제로포밍을 통해, 제1 및 제2 수신단이 수신한 신호는 아래의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.Through the above-described zero-forming, the signals received by the first and second receiving terminals can be expressed by Equation (10) below.

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112010080335116-pat00042
Figure 112010080335116-pat00042

도 7은 도 6의 협력 통신 방법에 따른 빔 형성의 성능 향상을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining performance enhancement of beam forming according to the cooperative communication method of FIG. 6; FIG.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 협력 통신(720 참조)은 일반적인 시분할 다중화(Time-division multiplexing)가 적용된 협력 통신(700 참조)뿐 아니라, 수신단 제로 포싱이 적용된 협력 통신(710 참조)에 비해서도 DoF 이득이 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, a cooperative communication 720 according to an embodiment of the present invention includes not only cooperative communication 700 with time-division multiplexing, but also cooperative communication with receiving end zero- ), It can be seen that there is a DoF gain.

일반적으로 송신단의 안테나의 수가 N+1개이고, 수신단의 안테나의 수가 N개이고, 릴레이의 수가 2N개이고, 각각의 릴레이는 2개의 안테나를 가지고 있는 경우, DoF 이득은 빔 포밍 기법에 따른 협력 통신에서 2이지만, 도 6의 빔 포밍 기법이 적용된 협력 통신 방법에서는 2*(N+1)/2가 될 수 있다. 따라서, DoF 이득은 N에 비례하여 증가될 수 있다.Generally, when the number of antennas of the transmitting end is N + 1, the number of receiving antennas is N, the number of relays is 2N, and each relay has two antennas, the DoF gain is 2 , But may be 2 * (N + 1) / 2 in the cooperative communication method to which the beamforming scheme of FIG. 6 is applied. Therefore, the DoF gain can be increased in proportion to N. [

또한, 제한된(Finite) SNR에서도 전송률 이득을 얻을 수 있음을 확인 할 수 있다. 송신단이나 수신단이 서로 매우 근접한 경우에도, 릴레이는 신호의 수신 시 멀티패스 효과를 위하여, 랜덤 매트릭스(random matirx)를 곱하여 신호를 수신할 수 있다. 이 경우는 730에 해당하며, 이 경우에도 릴레이의 수가 증가할수록 전송률 이득이 증가함을 알 수 있다.Also, it can be confirmed that a transmission rate gain can be obtained even at a finite SNR. Even when the transmitting end and the receiving end are very close to each other, the relay can receive the signal by multiplying it by a random matrix for the multipath effect upon reception of the signal. This case corresponds to 730, and it can be seen that the transmission rate gain increases as the number of relays increases.

3) 3) LOSLOS BCBC (( BroadcastBroadcast ) ) networksnetworks withwith movingmoving RxRx &  & relayrelay

도 8은 LOS 브로드캐스트 네트워크에서, 고속 이동하는 릴레이 및 수신단이 배치된 통신환경을 보여주는 도면이다. 상기 통신 환경에서, 편의 상 2 개의 고속 이동하는 후보 릴레이(810)가 송신단(800)과 고속 이동하는 수신단(820) 사이에 배치하였다. 또한, 상기 통신 환경에서, 3개의 안테나를 구비한 하나의 송신단(800)과, 2개의 안테나를 각각 구비한 2개의 수신단(820)과, 1개의 안테나를 각각 구비한 2개의 후보 릴레이(810)를 배치하였으며, 상기 송신단(800)은 수신단(820) 및 후보 릴레이(820)의 위치 파악이 가능한 것으로 가정한다.FIG. 8 is a diagram showing a communication environment in which a relay and a receiving terminal are moved at a high speed in an LOS broadcast network. In this communication environment, two fast moving candidate relays 810 are disposed between the transmitting end 800 and the receiving end 820 for the sake of convenience. In the communication environment, one transmitting end 800 having three antennas, two receiving ends 820 having two antennas, two candidate relays 810 each having one antenna, And the transmitter 800 assumes that the receiver 820 and the candidate relay 820 can be located.

수신단(820) 및 후보 릴레이(810)가 고속으로 움직이고 있기 때문에, 송신단(800)은 후보 릴레이(810)와 수신단(820)간의 채널 정보를 알지 못하고, 후보 릴레이(810)는 후보 릴레이(810)와 수신단(820)간의 채널 정보를 알지 못한다. 따라서, 모든 노드 사이에는 송신 채널 정보(Channel Status Information at Transmit, CSIT)가 존재하지 않는다. The transmitting terminal 800 does not know the channel information between the candidate relay 810 and the receiving terminal 820 and the candidate relay 810 does not know the channel information between the candidate relay 810 and the receiving terminal 820 because the receiving terminal 820 and the candidate relay 810 are moving at high speed. The receiver 820 does not know the channel information. Therefore, there is no transmission channel information (Channel Status Information at Transmit, CSIT) between all nodes.

다만, 파일럿 시그널을 이용함으로써, 후보 릴레이(810)는 송신단(800)과 후보 릴레이(810) 간의 채널 정보를 알 수 있고, 수신단(820)은 송신단(800)과 수신단(820) 간의 채널 정보 및, 후보 릴레이(810)와 수신단(820) 간의 채널 정보를 알 수 있다. 따라서, 모든 노드 사이에는 수신 채널 정보(Channel Status Information at Receiver, CSIR)가 존재한다.By using the pilot signal, the candidate relay 810 can know the channel information between the transmitting terminal 800 and the candidate relay 810, and the receiving terminal 820 can acquire channel information between the transmitting terminal 800 and the receiving terminal 820, , The channel information between the candidate relay 810 and the receiving end 820 can be known. Therefore, there is a channel status information at receiver (CSIR) between all nodes.

송신단(800)은 앞서 기술된 도 2의 동작과정을 통해, 후보 릴레이(810) 중 협력 통신에 이용할 대상 릴레이를 선택하고, 상기 선택된 대상 릴레이와의 연동을 수행하여 상기 협력 통신을 개시할 수 있다. 마찬가지로, 후보 릴레이(810)은 앞서 기술된 도 2의 동작과정을 통해, 수신단에 대한 협력 통신을 선택적으로 수행할 수 있다.2, the transmitting terminal 800 may select a target relay to be used in the cooperative communication among the candidate relays 810, and may start the cooperative communication by interworking with the selected target relay . Likewise, the candidate relay 810 may selectively perform cooperative communication with the receiving end through the operation procedure of FIG. 2 described above.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법에서, 4-타임 슬롯을 통해 심볼 익스텐션을 수행하는 협력 통신 상황을 보여준다. 상기 협력 통신 상황에서 구체적인 빔 형성 과정은 아래와 같다. 9 illustrates a cooperative communication situation in which a symbol extension is performed through a 4-timeslot in a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention. A detailed beam forming process in the cooperative communication situation is as follows.

도 9를 참조하면, 제1 타임 슬롯에서, 송신단(a1)은 제1 수신단(c1)에 대한 신호를 제1 수신단(c1) 및 대상 릴레이(b1 및 b2)로 송신한다.Referring to FIG. 9, in a first time slot, the transmitting terminal al transmits a signal for the first receiving terminal c1 to the first receiving terminal c1 and the target relays b1 and b2.

제2 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(b1 및 b2)는 제1 타임 슬롯에서 수신된 신호를 제1 수신단(c1)으로 전송한다.In the second timeslot, the target relays b1 and b2 transmit the received signal in the first timeslot to the first receiving end c1.

제3 타임 슬롯에서, 송신단(a1)은 제2 수신단(c2)에 대한 신호를 제2 수신단(c2) 및 대상 릴레이(b1 및 b2)로 송신한다.In the third time slot, the transmitting terminal a1 transmits the signal for the second receiving terminal c2 to the second receiving terminal c2 and the target relays b1 and b2.

제4 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(b1 및 b2)는 제3 타임 슬롯에서 수신된 신호를 제2 수신단(c2)으로 전송한다.In the fourth timeslot, the target relays b1 and b2 transmit signals received in the third timeslot to the second receiving station c2.

도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법의 성능 향상을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining performance enhancement of a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 협력 통신 방법(1010 참조)은 일반적인 시분할 다중화 통신 방법(1000)에 비하여 DoF 이득이 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the cooperative communication method (see 1010) according to another embodiment of the present invention has a DoF gain as compared with the general time division multiplex communication method (1000).

송신단의 안테나 수가 N+1개이고, 수신단의 안테나의 수가 N개이고, 릴레이 수가 N개이고 각각은 1개의 안테나를 가지고 있을경우, DoF 이득은 (N+1)/2와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, DoF 이득은 N에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다. 제한된(Finite) SNR에서도 전송률 이득을 얻을 수 있고, 릴레이의 수가 증가할수록 전송률 이득도 증가하는 것을 알 수 있다.
If the number of antennas in the transmitting terminal is N + 1, the number of antennas in the receiving terminal is N, the number of relays is N, and each antenna has one antenna, the DoF gain can be expressed as (N + 1) / 2. Therefore, it can be seen that the DoF gain increases in proportion to N. It can be seen that the transmission gain can be obtained even at the finite SNR, and the transmission gain increases as the number of relays increases.

4) 4) LOSLOS BCBC (( BroadcastBroadcast ) ) networksnetworks withwith fixedfixed RxRx &  & movingmoving relayrelay

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예의 협력 통신이 수행되는 LOS 브로드캐스트 네트워크에서, 릴레이가 고속으로 이동하고, 수신단이 고정 또는 저속으로 이동하는 환경을 보여준다. 11 shows an environment in which a relay moves at a high speed and a receiving end moves at a fixed or a low speed in an LOS broadcast network in which collaborative communication in another embodiment of the present invention is performed.

도 11을 참조하면, 상기 환경에서는 설명의 편의 상, 송신단 및 수신단 사이에 2개의 릴레이가 존재하는 것으로 가정한다. 또한, 상기 송신단은 수신단 및 릴레이의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 것으로 가정한다. 또한, 4개의 안테나를 구비한 송신단의 수는 1이고, 각각 3개의 안테나를 가진 수신단의 수는 2개이고, 협력 통신을 위해 사용되는 릴레이 수는 3개로 각각 3개의 안테나를 가진 것으로 가정한다. Referring to FIG. 11, it is assumed that there are two relays between the transmitting end and the receiving end in the above environment for convenience of explanation. Further, it is assumed that the transmitting end can acquire information on the position of the receiving end and the relay. It is assumed that the number of transmitting terminals having four antennas is 1, the number of receiving terminals having three antennas is two, and the number of relays used for cooperative communication is three and each has three antennas.

상기 환경에서는 릴레이가 고속으로 이동하기 때문에, 송신단은 송신단과 릴레이 간의 채널 정보를 알지 못한다. 반면, 수신단이 고정되거나 또는 저속 이동하기 때문에, 송신단은 송신단과 수신단간의 채널의 각도 정보를 알 수 있고, 릴레이는 릴레이와 수신단간의 채널의 각도 정보를 알 수 있다. 또한, 파일럿 신호에 의해, 릴레이는 송신단과 릴레이 간의 채널 정보를 알 수 있고, 수신단은 송신단과 수신단 간의 채널정보를 알 수 있고, 릴레이는 릴레이와 수신단 간의 채널 정보를 알 수 있다. 따라서, 각 노드 사이에는 수신 채널 정보(CSIR)가 존재한다.In this environment, since the relay moves at a high speed, the transmitting end does not know the channel information between the transmitting end and the relay. On the other hand, since the receiving end is fixed or moving at low speed, the transmitting end can know the angle information of the channel between the transmitting end and the receiving end, and the relay can know the angle information of the channel between the relay and the receiving end. Also, according to the pilot signal, the relay can know the channel information between the transmitting end and the relay, the receiving end can know the channel information between the transmitting end and the receiving end, and the relay can know the channel information between the relay and the receiving end. Therefore, there is reception channel information (CSIR) between each node.

송신단(1100)은 앞서 설명된 도 2의 동작을 통해, 상기 후보 릴레이(1110) 중 협력 통신에 이용할 대상 릴레이를 선택하고, 상기 선택된 대상 릴레이와의 연동을 통해 상기 협력 통신을 개시할 수 있다. 마찬가지로, 후보 릴레이(1110)은 앞서 기술된 도 2의 동작과정을 통해, 수신단(1120)에 대한 협력 통신을 선택적으로 수행할 수 있다. The transmitting terminal 1100 can select a target relay to use for the cooperative communication among the candidate relays 1110 through the operation of FIG. 2 described above, and can start the cooperative communication through interworking with the selected target relay. Likewise, the candidate relay 1110 may selectively perform cooperative communication with the receiving end 1120 through the operation procedure of FIG. 2 described above.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예의 협력 통신에서, 3-타임 슬롯을 통한 심볼 익스텐션(symbol extension)이 수행되는 경우의 협력 통신 상황을 보여준다. 상기 실시예에서의 구체적인 빔 형성 과정은 아래와 같다. FIG. 12 shows a cooperative communication situation when a symbol extension through a 3-time slot is performed in a cooperative communication according to another embodiment of the present invention. The concrete beam forming process in the above embodiment is as follows.

도 12를 참조하면, 제1 타임 슬롯에서, 송신단(a11)은 수신단(c11 및 c12) 중 제1 수신단에 대한 신호를 제1 수신단 및 대상 릴레이(b11 내지 b13)로 송신한다. Referring to FIG. 12, in the first time slot, the transmitting terminal a11 transmits a signal for the first receiving terminal among the receiving terminals c11 and c12 to the first receiving terminal and the object relays b11 to b13.

제2 타임 슬롯에서, 송신단(a11)은 수신단(c11 및 c12) 중 제2 수신단에 대한 신호를 제2 수신단 및 대상 릴레이(b11 내지 b13)로 송신한다. In the second time slot, the transmitting terminal al transmits a signal for the second receiving terminal of the receiving terminals c11 and c12 to the second receiving terminal and the object relays b11 to b13.

제3 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(b11 내지 b13)는 제1 타임 슬롯 및 제2 타임 슬롯에서 각각 수신된 신호를 제1 수신단 및 제2 수신단 위치정보를 이용하여 제로포밍을 수행하고, 상기 제로포밍이 적용된 신호의 각각을 제1 수신단 및 제2 수신단으로 각각 전송한다.In the third time slot, the target relays b11 to b13 carry out zero-forming using the first receiving end and the second receiving end position information on the signals respectively received in the first time slot and the second time slot, And transmits each of the applied signals to the first receiving end and the second receiving end, respectively.

이때, 제3 타임 슬롯에서, 대상 릴레이(b11 내지 b13)가 전송하는 신호는 아래의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있고, 대상 릴레이(b11 내지 b13) 각각에서의 제로 포싱은 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.At this time, in the third timeslot, the signals transmitted by the target relays b11 to b13 can be expressed by the following Equation (11), and the zero forcing in each of the target relays b11 to b13 can be expressed by Equation (12) .

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure 112010080335116-pat00043
Figure 112010080335116-pat00043

[수학식 12]&Quot; (12) "

Figure 112010080335116-pat00044
Figure 112010080335116-pat00044

여기서,

Figure 112010080335116-pat00045
,
Figure 112010080335116-pat00046
는 제1 송신단에서의 송신 신호 및 제2 송신단에서의 송신 신호를 의미하고,
Figure 112010080335116-pat00047
는 제1 내지 제3 대상 릴레이 각각에서의 송신신호를 의미한다. 또한,
Figure 112010080335116-pat00048
,
Figure 112010080335116-pat00049
,
Figure 112010080335116-pat00050
는 제1 내지 제3 대상 릴레이 각각에서 제로포밍 이후의 노이즈를 의미하고, (.)는 시간 인덱스를 나타낸다. 또한,
Figure 112010080335116-pat00051
는 제1 송신단 및 제2 송신단 각각에서 제1 대상 릴레이로의 채널 이득을 의미한다.
Figure 112010080335116-pat00052
는 제i 대상 릴레이에서 제j 수신단으로의 신호의 간섭신호를 제거하기 위한 제로포밍을 의미한다. here,
Figure 112010080335116-pat00045
,
Figure 112010080335116-pat00046
Denotes a transmission signal at the first transmission terminal and a transmission signal at the second transmission terminal,
Figure 112010080335116-pat00047
Means a transmission signal in each of the first to third target relays. Also,
Figure 112010080335116-pat00048
,
Figure 112010080335116-pat00049
,
Figure 112010080335116-pat00050
Denotes noise after zero-forming in each of the first to third target relays, and () denotes a time index. Also,
Figure 112010080335116-pat00051
Denotes a channel gain from the first transmitting terminal and the second transmitting terminal to the first target relay.
Figure 112010080335116-pat00052
Means zero-forming for eliminating the interference signal of the signal from the i-th relay to the j-th receiver.

이때, 수신단(c11 및 c12)은 수신단(c11 및 c12)과 대상 릴레이(b11 내지 b12)와의 채널정보를 알기 때문에, 제로 포싱을 통해 간섭 신호를 제거할 수 있다. 상기 간섭 신호가 제거된 신호는 아래의 수학식13과 같이 나타낼 수 있다.At this time, since the receiving terminals c11 and c12 know the channel information between the receiving terminals c11 and c12 and the target relays b11 to b12, the interference signals can be removed through zero forcing. The signal from which the interference signal has been removed can be expressed by Equation (13) below.

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure 112010080335116-pat00053
Figure 112010080335116-pat00053

도 13은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 협력 통신 방법의 성능 향상을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 13 is a diagram for explaining performance enhancement of a cooperative communication method according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 상기 협력 통신 방법(1320 참조)은 일반적인 시분할 다중화 통신 방법(1300)뿐 아니라, 수신단 제로 포싱 기법(1310)에 비하여도 DoF 이득이 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 13, it can be seen that the cooperative communication method (see 1320) has a DoF gain as compared with the conventional time division multiplex communication method 1300 as well as the receiving end zero forcing method 1310.

송신단의 안테나 수가 N+1개이고 수신단의 안테나 수가 N개이고, N개의 릴레이가 각각 2개의 안테나를 가지고 있다면, DoF이득은 2에서 2*(N+1)/3으로 계산되며, N에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 제한된(Finite) SNR에서도 전송률 이득을 얻을 수 있고, 릴레이의 수가 증가할수록 전송률 이득도 증가하는 것을 알 수 있다.
If the number of antennas in the transmitting end is N + 1 and the number of receiving antennas is N and the N relays each have two antennas, the DoF gain is calculated from 2 to 2 * (N + 1) / 3, . Also, it can be seen that the transmission gain can be obtained even at a finite SNR, and the data rate gain increases as the number of relays increases.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 통신 방법을 수행하는 장치를 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining an apparatus for performing a cooperative communication method according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 상기 협력 통신 방법은 송신단(1400), 릴레이(1410) 및 수신단(1420)에 의해 이루어진다. 상기 협력 통신 방법은 릴레이(1410) 및 수신단(1420)의 각각의 이동성을 고려하여 모델링된다. 특히, 릴레이(1410)는 하나 이상의 후보 릴레이로 구성되며, 차량에 장착된 경우와 같이 고속 이동할 수 있다. 수신단(1420)은 상황에 따라 고속 이동, 저속 이동 또는 고정될 수 있다.Referring to FIG. 14, the cooperative communication method is performed by a transmitting terminal 1400, a relay 1410, and a receiving terminal 1420. The cooperative communication method is modeled considering the mobility of the relay 1410 and the receiver 1420, respectively. In particular, the relay 1410 is composed of one or more candidate relays, and can move at a high speed as in the case of being mounted on a vehicle. The receiving end 1420 may be fast moving, slow moving, or fixed depending on the situation.

송신단(1400)은 고속 이동하는 하나 이상의 후보 릴레이 중에서 수신단(1420)과의 협력 통신을 수행할 대상 릴레이를 선택하고, 상기 선택된 대상 릴레이와 연동하여 수신단(1420)에 대한 협력 통신을 수행한다.The transmitting terminal 1400 selects a target relay to perform cooperative communication with the receiving terminal 1420 among the one or more candidate relays moving at high speed and performs cooperative communication with the receiving terminal 1420 in conjunction with the selected target relay.

송신단(1400)은 협력 판단부(1401), 릴레이 결정부(1402) 및 데이터 송신부(1403)를 포함할 수 있다.The transmission terminal 1400 may include a cooperation determination unit 1401, a relay determination unit 1402, and a data transmission unit 1403.

협력 판단부(1401)는 수신단(1420)에 대하여 협력 전송이 필요한 지를 판단하고, 상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우에 상기 하나 이상의 후보 릴레이에 레퍼런스 신호(1402)를 송신한다. 이때, 협력 판단부(1401)는 수신단(1420)으로부터 RSSI를 수신하고, 상기 수신된 RSSI를 기초로 다이버시티 이득(diversity gain) 또는 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain)을 획득할 필요가 있는 지를 판단한다. 협력 판단부(1401)는 상기 판단결과, 다이버시티 이득(diversity gain) 또는 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain)을 획득할 필요가 있는 것으로 판단되면, 상기 협력 전송이 필요한 것으로 결정할 수 있다.The cooperation determination unit 1401 determines whether cooperative transmission is required for the receiving terminal 1420 and transmits the reference signal 1402 to the one or more candidate relays when it is determined that the cooperative transmission is necessary. At this time, the cooperation determination unit 1401 receives the RSSI from the receiver 1420 and determines whether it is necessary to acquire a diversity gain or a multiplexing gain based on the received RSSI. If it is determined that the diversity gain or the multiplexing gain needs to be obtained as a result of the determination, the cooperation determination unit 1401 may determine that the cooperative transmission is necessary.

또한, 협력 판단부(1401)는 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 협력 전송에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하고, 결정된 임계치를 상기 하나 이상의 후보 릴레이로 통지할 수 있다. In addition, the cooperative determination unit 1401 may determine a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative transmission among the one or more candidate relays, and notify the determined threshold to the one or more candidate relays.

이때, 통신 환경에 따라, 송신단(1400)은 릴레이(1410) 및 수신단(1420)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있는 경우와, 획득하지 못하는 경우가 있을 수 있다.At this time, depending on the communication environment, there may be cases where the transmitting terminal 1400 can acquire information about the positions of the relay 1410 and the receiving terminal 1420, or may not acquire the information.

먼저, 송신단(1400)이 릴레이(1410) 및 수신단(1420)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다면, 협력 판단부(1401)는 스캐닝(scanning)을 통해 수신단(1420) 및 릴레이(1410)의 위치에 대한 정보를 획득한다. 그리고, 협력 판단부(1401)는 상기 획득된 정보를 채널 경로 손실에 대한 실제적 모델값에 반영하고, 그 결과를 기초로 수신단(1420) 및 후보 릴레이(1410) 각각과, 송신단(1400) 간의 거리에 따른 채널 이득(channel gain)을 예측할 수 있다. 협력 판단부(1401)는 상기 예측된 채널 이득을 기초로, 상기 협력 전송에 이용될 릴레이 제한 수에 대응하는 임계치(threshold)를 결정할 수 있다. First, if the transmitting terminal 1400 can acquire information on the positions of the relay 1410 and the receiving terminal 1420, the cooperation determining unit 1401 determines whether the receiving terminal 1420 and the relay 1410 Obtain information about the location. The cooperation determination unit 1401 reflects the obtained information on the actual model value of the channel path loss and calculates the distance between each of the receiving end 1420 and the candidate relay 1410 and the transmitting end 1400 It is possible to predict the channel gain according to the channel gain. The cooperation determination unit 1401 may determine a threshold corresponding to the relay limit number to be used for the cooperative transmission based on the predicted channel gain.

협력 판단부(1401)는 상기 결정된 임계치를 상기 스캐닝을 통해 검색된 릴레이에 전송할 수 있다. 즉, 협력 판단부(1401)는 상기 결정된 임계치가 포함된 맵(MAP) 정보를 레퍼런스 신호(Reference signal, RS)와 함께, 상기 검색된 릴레이로 전송할 수 있다. 또한, 협력 판단부(1401)는 상기 협력 통신이 필요한 수신단(즉, RSSI의 크기가 작은 수신단)의 업 링크 SRS 정보를 상기 검색된 릴레이로 전송할 수 있다. The cooperation determination unit 1401 may transmit the determined threshold to the relay that is found through the scanning. That is, the cooperative determination unit 1401 may transmit MAP information including the determined threshold, together with a reference signal (RS), to the searched relay. In addition, the cooperation determination unit 1401 may transmit the uplink SRS information of the receiving end requiring a cooperative communication (i.e., the receiving end having a small RSSI size) to the searched relay.

한편, 송신단(1400)이 릴레이(1410) 및 수신단(1420)의 위치에 대한 정보를 획득하지 못하는 통신 환경의 경우, 협력 판단부(1401)는 상기 임계치를 가능한한 크게 설정할 수 있다 On the other hand, in the case of a communication environment in which the transmitter 1400 can not acquire information on the positions of the relays 1410 and 1420, the cooperation determiner 1401 may set the threshold as large as possible

한편, 릴레이 결정부(1402)는 릴레이(1410)로부터 수신단(1420)에 대하여 협력 통신이 가능함을 나타내는 지시자를 수신한다. 그리고, 릴레이 결정부(1402)는 상기 지시자를 송신한 릴레이를 수신단(1420)에 대하여 협력 통신의 대상 릴레이로 결정한다.On the other hand, the relay determining unit 1402 receives an indicator from the relay 1410 indicating that cooperative communication is possible with the receiving end 1420. Then, the relay determination unit 1402 determines the relay that transmitted the indicator as the target relay of the cooperative communication with the receiving end 1420.

데이터 송신부(1403)는 상기 결정된 대상 릴레이에 수신단(1420)에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 송신하고, 상기 협력 통신의 데이터 신호를 수신단(1420) 및 상기 대상 릴레이로 전송한다. The data transmission unit 1403 transmits information for instructing the target terminal 1420 to cooperate communication with the determined target relay 1420 and transmits the data signal of the cooperative communication to the receiving terminal 1420 and the target relay.

한편, 릴레이(1410)는 고속 이동하는 하나 이상의 후보 릴레이 중 어느 하나가 될 수 있으며, 획득부(1411), 가능성 판단부(1412), 협력 통신부(1413)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the relay 1410 may be one of one or more candidate relays moving at high speed, and may include an acquisition unit 1411, a possibility determination unit 1412, and a cooperation communication unit 1413.

획득부(1411)는 릴레이(1410) 및 송신단(1400) 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보와, 릴레이(1410) 및 수신단(1420) 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득한다. 즉, 획득부(1411)는 송신단(1400)으로부터 레퍼런스 신호를 수신하여 릴레이(1410) 및 송신단(1400) 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산할 수 있다. 또한, 획득부(1411)는 수신단(1420)으로부터 업 링크 레퍼런스 신호를 수신하여 릴레이(1410) 및 수신단(1420) 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산할 수 있다.The acquiring unit 1411 acquires information on the first channel quality between the relay 1410 and the transmitting terminal 1400 and information on the second channel quality between the relay 1410 and the receiving terminal 1420. [ That is, the acquiring unit 1411 may receive the reference signal from the transmitting terminal 1400 and calculate the information about the first channel quality between the relay 1410 and the transmitting terminal 1400. The acquiring unit 1411 may receive the uplink reference signal from the receiving end 1420 and calculate information about the second channel quality between the relay 1410 and the receiving end 1420. [

가능성 판단부(1412)는 상기 제1 채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 릴레이(1410)가 수신단(1420)에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하고, 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 송신단(1400)으로 전송한다. The possibility determining unit 1412 determines whether the relay 1410 can perform cooperative communication with the receiving terminal 1420 using at least one of the first channel quality and the second channel quality and outputs an indicator indicating the determination result To the transmitting terminal 1400.

여기서, 가능성 판단부(1412)는 상기 제1 채널 품질(

Figure 112010080335116-pat00054
) 또는 상기 제2 채널 품질(
Figure 112010080335116-pat00055
)를 기초로 릴레이 채널 이득(
Figure 112010080335116-pat00056
)을 추정할 수 있다. Here, the possibility judging unit 1412 judges whether the first channel quality (
Figure 112010080335116-pat00054
) Or the second channel quality (
Figure 112010080335116-pat00055
) On the basis of the relay channel gain (
Figure 112010080335116-pat00056
) Can be estimated.

만약, 현재 통신 환경이 LOS 브로드캐스트 협력 채널에서 릴레이와 수신단이 고속으로 이동하는 경우라면, 한 번에 하나의 송수신 쌍만을 고려하므로, 상기 릴레이 채널 이득을 아래와 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.If the current communication environment is a high-speed movement of the relay and the receiver in the LOS broadcast cooperative channel, only one transmission / reception pair is considered at a time, so that the relay channel gain can be expressed as Equation (14) below.

[수학식 14] &Quot; (14) "

Figure 112010080335116-pat00057
Figure 112010080335116-pat00057

다른 경우, 현재 통신 환경이 LOS 브로드캐스트 협력 채널에서 고속 이동하는 릴레이가 배치되고, 저속 또는 고정된 수신단이 배치된 경우라면, 릴레이가 복수의 수신단을 모두 서비스 해야 할 필요가 있다. 이러한 경우, 상기 릴레이 채널 이득은 모든 송수신단 사이의 릴레이 채널을 고려하여, 아래의 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.In other cases, if the relay in which the current communication environment moves at a high speed in the LOS broadcast cooperative channel is arranged and a low-speed or fixed reception end is arranged, the relay needs to serve all of the plurality of reception ends. In this case, the relay channel gain can be expressed as Equation (15) below, taking into account the relay channel between all transmission and reception ends.

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure 112010080335116-pat00058
Figure 112010080335116-pat00058

또 다른 경우, LOS 간섭 협력 채널에서, 상기 릴레이와 상기 수신단이 고속으로 이동하는 통신 환경이라면, 상기 릴레이가 복수의 수신단을 서비스해야 한다. 따라서, 상기 릴레이 채널 이득은, 모든 송신단 및 수신단 사이의 릴레이 채널을 고려하여 아래의 수학식 16와 같이 나타낼 수 있다.In another case, in the LOS interference cooperative channel, if the relay and the receiver are in a high-speed communication environment, the relay has to service a plurality of receivers. Therefore, the relay channel gain can be expressed by the following Equation (16) in consideration of the relay channel between all the transmitting and receiving ends.

[수학식 16]&Quot; (16) "

Figure 112010080335116-pat00059
Figure 112010080335116-pat00059

가능성 판단부(1412)는 상기와 같이 산출된 릴레이 채널 이득(

Figure 112010080335116-pat00060
)과 상기 임계치를 비교하고, 상기 비교결과에 따라, 수신단(1400) 각각에 대하여 협력 통신이 가능한 지를 나타내는 지시자를 송신단(1400)로 전송한다.The possibility judging unit 1412 judges whether the relay channel gain (
Figure 112010080335116-pat00060
And transmits the indicator indicating whether cooperative communication is possible to each of the receiving terminals 1400 to the transmitting terminal 1400 according to the comparison result.

가능성 판단부(1412)는 획득부(1411)에 의해 계산된 상기 제1채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질을 상기 임계치와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 수신단(1420)에 대한 협력 통신이 가능함을 결정할 수 있다.The possibility determining unit 1412 compares the first channel quality or the second channel quality calculated by the obtaining unit 1411 with the threshold value and determines that cooperative communication with the receiving terminal 1420 is possible according to the comparison result You can decide.

협력 통신부(1413)는 가능성 판단부(1412)에 의해 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 송신한 이후, 송신단(1400)으로부터 수신단(1420)에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 수신한다. 이 경우, 협력 통신부(1413)는 송신단(1400)과의 연동을 통해 수신단(1420)에 대한 협력 통신을 수행한다.
The cooperation communication unit 1413 receives the information instructing the cooperative communication with the receiving terminal 1420 from the transmitting terminal 1400 after transmitting the indicator indicating the determination result by the possibility judging unit 1412. [ In this case, the cooperative communication unit 1413 performs cooperative communication with the receiving end 1420 through interworking with the transmitting end 1400.

한편, 현재 통신 환경이 LOS 간섭 협력 채널에서 릴레이는 고속으로 이동하고 수신단은 고정되어 있거나 저속으로 이동한다면, 송신단과 수신단은 고정되어 있으므로 LOS가 우세(dominant)한 상황에서는 릴레이가 액티브 스케터(active scatter)로 동작하기에 적합한 위치가 정해져 있다. 이 경우, 별도의 릴레이 선택 대신, 각 수신단을 서비스하기 위한 액티브 영역을 미리 설정해 두고 상기 액티브 영역 내 진입하는 릴레이를 협력 통신의 대상 릴레이로서 수행되도록 제어할 수 있다. 즉, 릴레이(1410)의 가능성 판단부(1412)는 상기 액티브 영역에 진입하였는 지의 여부에 따라 협력 통신이 가능한 지를 나타내는 지시자를 송신단(1400)로 전송할 수 있다.On the other hand, if the current communication environment is a LOS interference cooperative channel, if the relay moves at a high speed and the receiving end is fixed or moves at a low speed, since the transmitting end and the receiving end are fixed, scatter) is determined. In this case, instead of selecting a separate relay, an active area for serving each receiving end may be set in advance, and the relay entering the active area may be controlled to be performed as a target relay of cooperation communication. That is, the possibility determining unit 1412 of the relay 1410 can transmit an indicator to the transmitting terminal 1400 indicating whether cooperative communication is possible according to whether or not the mobile terminal has entered the active area.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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. The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and configured for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

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.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 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 by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (16)

이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이 중 어느 하나인 대상 릴레이의 협력 통신 방법에 있어서,
상기 대상 릴레이 및 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보와, 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 제1 채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 릴레이가 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 상기 송신단으로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 획득하는 단계는,
상기 송신단으로부터 레퍼런스 신호를 수신하는 단계
를 포함하고,
상기 송신단의 레퍼런스 신호는,
상기 송신단이 상기 협력 통신에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위하여 결정한 임계치를 포함한 맵(MAP) 정보를 포함하고,
상기 판단하는 단계는,
상기 제1 채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나와 상기 임계치를 비교하여 상기 협력 통신이 가능한 지를 판단하는 대상 릴레이의 협력 통신 방법.
A collaborative communication method of a target relay which is one of at least one candidate relay moving,
Obtaining information on a first channel quality between the target relay and the transmitting end and information on a second channel quality between the target relay and the receiving end;
Determining whether the target relay is capable of cooperative communication with the receiving end using at least one of the first channel quality and the second channel quality; And
Transmitting an indicator indicating the determination result to the transmitting terminal
Lt; / RTI >
Wherein the acquiring comprises:
Receiving a reference signal from the transmitting terminal
Lt; / RTI >
The reference signal of the transmitting terminal,
(MAP) information including a threshold determined by the transmitting terminal to limit the number of relays to be used for the cooperative communication,
Wherein the determining step comprises:
And determining whether the cooperative communication is possible by comparing at least one of the first channel quality and the second channel quality with the threshold.
제1항에 있어서,
상기 제1 채널 품질과 상기 제2 채널 품질 중 낮은 품질을 갖는 채널과 미리 설정된 임계치와 비교하는 단계
를 더 포함하고,
상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하는 단계는
상기 비교 결과를 기초로 상기 수신단에 대한 협력 통신 가능성을 결정하는
대상 릴레이의 협력 통신 방법.
The method according to claim 1,
Comparing the channel having the lower quality of the first channel quality and the second channel quality with a predetermined threshold
Further comprising:
The step of determining whether cooperative communication with the receiving terminal is possible
And determining a cooperative communication possibility for the receiving terminal based on the comparison result
Cooperative communication method of target relay.
제1항에 있어서,
상기 제1 채널 품질에 대한 정보와 상기 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 단계는
상기 수신단으로부터 업 링크 레퍼런스 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 상기 송신단의 레퍼런스 신호를 기초로 상기 대상 릴레이 및 상기 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산하는 단계; 및
상기 수신단의 업 링크 레퍼런스 신호를 기초로 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산하는 단계
를 포함하는 대상 릴레이의 협력 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of acquiring information on the first channel quality and information on the second channel quality comprises:
Receiving an uplink reference signal from the receiving end;
Calculating information on a first channel quality between the target relay and the transmitter based on the received reference signal of the transmitter; And
Calculating information on a second channel quality between the target relay and the receiving end based on the uplink reference signal of the receiving end
And a destination relay.
제1항에 있어서,
상기 송신단으로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보가 수신되었는 지에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계
를 더 포함하는 대상 릴레이의 협력 통신 방법.
The method according to claim 1,
Initiating cooperative communication with the receiving end according to whether information for instructing cooperating communication with the receiving end is received from the transmitting end
Further comprising the steps of:
제4항에 있어서,
현재 네트워크 환경이 LOS 간섭 협력 채널 네트워크인 경우,
상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계는
제1 타임 슬롯에서 상기 송신단으로부터 상기 하나 이상의 수신단에 대한 데이터 신호를 수신하고, 제2 타임 슬롯 및 이후 타임 슬롯에서, 상기 하나 이상의 수신단에 대하여 각각 수신된 데이터 신호를 각각의 대응하는 수신단에 순차적으로 송신하는
대상 릴레이의 협력 통신 방법.
5. The method of claim 4,
If the current network environment is an LOS interference cooperative channel network,
The step of initiating the collaborative communication to the receiving end
Receiving data signals for the one or more receiving ends from the transmitting end in a first time slot and sequentially receiving data signals received for each of the one or more receiving ends in a second time slot and a subsequent time slot, Transmitting
Cooperative communication method of target relay.
제4항에 있어서
현재 네트워크 환경이 LOS 브로드캐스트 네트워크인 경우,
상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 단계는
적어도 하나의 타임 슬롯에서, 하나 이상의 송신단으로부터 하나의 대상 수신단에 대한 데이터 신호를 각각 수신하고, 이후 타임 슬롯에서, 상기 수신된 데이터 신호를 상기 대상 수신단으로 송신하는
대상 릴레이의 협력 통신 방법.
The method of claim 4, wherein
If the current network environment is an LOS broadcast network,
The step of initiating the collaborative communication to the receiving end
In at least one timeslot, receives a data signal for one destination destination from one or more destinations, respectively, and then forwards the received data signal to the destination destination in a timeslot
Cooperative communication method of target relay.
이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이와 연동하는 송신단의 협력 통신 방법에 있어서,
수신단에 대하여 협력 전송이 필요한 지를 판단하는 단계;
상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 협력 전송에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하는 단계;
상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 하나 이상의 후보 릴레이에 레퍼런스 신호를 송신하는 단계 - 상기 레퍼런스 신호는 상기 결정된 임계치를 포함한 맵(MAP) 정보를 포함함 -; 및
상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 수신단에 대하여 협력 통신이 가능함을 나타내는 지시자를 송신하는 후보 릴레이를 상기 협력 전송의 대상 릴레이로 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 후보 릴레이는,
상기 임계치를 이용하여 상기 협력 통신이 가능한지를 판단하는 송신단의 협력 통신 방법.
A collaborative communication method of a transmitting end for interworking with at least one moving candidate candidate relay,
Determining whether cooperative transmission is necessary for the receiving end;
Determining a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative transmission among the one or more candidate relays if the cooperative transmission is determined to be necessary;
Transmitting a reference signal to the one or more candidate relays if the cooperative transmission is determined to be necessary, the reference signal including map information including the determined threshold; And
Determining a candidate relay among the one or more candidate relays as an object relay of the cooperative transmission to transmit an indicator indicating that cooperative communication is possible to the receiving end;
Lt; / RTI >
The candidate relay includes:
And determining whether the cooperative communication is possible using the threshold value.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 결정된 대상 릴레이에 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 송신하는 단계
를 더 포함하는 송신단의 협력 통신 방법.
8. The method of claim 7,
Transmitting information for instructing the target relay to the coordinated communication to the receiving end
Further comprising the steps of:
이동하는 적어도 하나의 후보 릴레이 중 어느 하나인 대상 릴레이에 있어서,
상기 대상 릴레이 및 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보와, 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 획득하는 획득부; 및
상기 제1채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 릴레이가 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능한 지를 판단하고, 상기 판단 결과를 나타내는 지시자를 상기 송신단으로 전송하는 가능성 판단부;
를 포함하고,
상기 획득부는,
상기 송신단이 상기 협력 통신에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위하여 결정한 임계치를 포함한 맵(MAP) 정보를 포함하는 레퍼런스 신호를 수신하고,
상기 가능성 판단부는,
상기 제1채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나와 상기 임계치를 비교하여 상기 협력 통신이 가능한지를 판단하는 대상 릴레이.
A target relay, which is one of at least one candidate relay moving,
An acquiring unit acquiring information on a first channel quality between the target relay and the transmitting end and information on a second channel quality between the target relay and the receiving end; And
A possibility determination unit for determining whether the target relay is capable of cooperative communication with the receiver using at least one of the first channel quality and the second channel quality and transmitting an indicator indicating the determination result to the transmitter;
Lt; / RTI >
Wherein the obtaining unit comprises:
(MAP) information including a threshold determined by the transmitting end to limit the number of relays to be used for the cooperative communication,
The possibility judging unit judges,
And compares at least one of the first channel quality or the second channel quality with the threshold to determine whether the cooperative communication is possible.
제10항에 있어서,
상기 가능성 판단부는
상기 제1채널 품질 또는 상기 제2 채널 품질 중 적어도 하나를 미리 설정된 임계치와 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신 가능성을 결정하는
대상 릴레이.
11. The method of claim 10,
The possibility judging unit
Compares at least one of the first channel quality or the second channel quality with a predetermined threshold and determines a cooperative communication possibility for the receiving terminal according to the comparison result
Target Relay.
제10항에 있어서, 상기 획득부는
상기 송신단으로부터 수신된 레퍼런스 신호를 이용하여 상기 대상 릴레이 및 상기 송신단 사이의 제1 채널 품질에 대한 정보를 계산하고, 상기 수신단으로부터 수신된 업 링크 레퍼런스 신호를 이용하여 상기 대상 릴레이 및 수신단 사이의 제2 채널 품질에 대한 정보를 계산하는
대상 릴레이.
11. The apparatus of claim 10, wherein the obtaining unit
Calculating information on a first channel quality between the target relay and the transmitting terminal using the reference signal received from the transmitting terminal, and calculating information on a first channel quality between the target relay and the receiving terminal using the uplink reference signal received from the receiving terminal, To calculate information about channel quality
Target Relay.
제10항에 있어서,
상기 송신단으로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보가 수신되었는 지에 따라 상기 수신단에 대한 협력 통신을 개시하는 협력 통신부
를 더 포함하는 대상 릴레이.
11. The method of claim 10,
A cooperative communication unit for starting cooperative communication with the receiving end according to whether information for instructing cooperative communication with the receiving end is received from the transmitting end;
The target relay further comprising:
이동하는 하나 이상의 후보 릴레이 중 적어도 하나와 연동하여 수신단에 대한 협력 통신을 수행하는 송신단에 있어서,
상기 수신단에 대하여 협력 전송이 필요한 지를 판단하고, 상기 협력 전송이 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 하나 이상의 후보 릴레이에 레퍼런스 신호를 송신하는 협력 판단부; 및
상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 적어도 하나로부터 상기 수신단에 대한 협력 통신이 가능함을 나타내는 지시자가 수신되면, 상기 지시자를 송신한 후보 릴레이를 상기 수신단에 대한 협력 통신의 대상 릴레이로 결정하는 릴레이 결정부;
를 포함하고,
상기 협력 판단부는
상기 하나 이상의 후보 릴레이 중 상기 협력 전송에 이용될 릴레이의 수를 제한하기 위한 임계치를 결정하고, 상기 결정된 임계치를 상기 하나 이상의 후보 릴레이로 통지하고,
상기 후보 릴레이는,
상기 임계치를 이용하여 상기 협력 통신이 가능한지를 판단하는 송신단.
A transmitting terminal for performing cooperative communication with a receiving end in cooperation with at least one of moving one or more candidate relays,
A cooperative determination unit for determining whether cooperative transmission is required to the receiving end and transmitting a reference signal to the at least one candidate relay when it is determined that the cooperative transmission is necessary; And
A relay determining unit that determines a candidate relay that has transmitted the indicator as a target relay of cooperative communication with the receiving end, when an indicator indicating that cooperative communication with the receiving end is possible is received from at least one of the one or more candidate relays;
Lt; / RTI >
The cooperative determination unit
Determining a threshold for limiting the number of relays to be used for the cooperative transmission among the one or more candidate relays, notifying the determined threshold to the one or more candidate relays,
The candidate relay includes:
And determining whether the cooperative communication is possible using the threshold value.
삭제delete 제14항에 있어서,
상기 결정된 대상 릴레이에 상기 수신단에 대한 협력 통신을 명령하는 정보를 송신하고, 상기 수신단에 대한 협력 통신의 데이터 신호를 상기 수신단 및 상기 대상 릴레이로 전송하는 데이터 송신부;
를 더 포함하는 송신단.
15. The method of claim 14,
A data transmission unit for transmitting information for instructing cooperative communication to the receiving end to the determined target relay and for transmitting a data signal of cooperative communication to the receiving end to the receiving end and the target relay;
Further comprising:
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