KR100913899B1 - System and method for relaying signal in a communication system - Google Patents

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KR100913899B1 KR1020060026910A KR20060026910A KR100913899B1 KR 100913899 B1 KR100913899 B1 KR 100913899B1 KR 1020060026910 A KR1020060026910 A KR 1020060026910A KR 20060026910 A KR20060026910 A KR 20060026910A KR 100913899 B1 KR100913899 B1 KR 100913899B1
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카르발로 엘리자베스 드
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김도영
박동식
홍성권
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Abstract

본 발명은 통신 시스템의 소스 노드에서, 소스 노드와 목적지 노드간 링크와, 상기 소스 노드와 릴레이 노드간 링크와, 상기 릴레이 노드와 상기 목적지 노드간 링크 각각의 데이터 레이트를 고려하여 송신 모드들인 직접 모드와, 멀티홉 모드와, 중첩 모드들 중 어느 한 모드를 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신에 적용할 송신 모드로 결정함으로써 전체 통신 시스템의 데이터 레이트, 즉 처리량을 증가시킨다. The present invention relates to a direct mode that is a transmission mode in a source node of a communication system in consideration of data rates of a link between a source node and a destination node, a link between the source node and a relay node, and a link between the relay node and the destination node. And increase the data rate, i.e. throughput, of the entire communication system by determining which of the multi-hop mode and the overlapping mode is the transmission mode to apply to the signal transmission from the source node to the destination node.

중첩 모드, 직접 모드, 멀티홉 모드, AMC 방식, 중첩 부호화 방식, 최적 데이터 레이트 Superposition mode, direct mode, multihop mode, AMC method, superposition coding method, optimal data rate

Description

통신 시스템에서 신호 릴레이 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR RELAYING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}SYSTEM AND METHOD FOR RELAYING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 통신 시스템에서의 신호 릴레이 시스템 구조를 도시한 도면1 is a diagram illustrating a signal relay system structure in a general communication system.

도 2는 일반적인 불균형 QPSK 방식(BPSK 방식에 중첩된 BPSK 방식)의 심벌 성상도를 도시한 도면FIG. 2 is a diagram illustrating symbol constellations of a general imbalanced QPSK scheme (the BPSK scheme superimposed on the BPSK scheme).

도 3은 비균일 32QAM 성상도를 획득하기 위해 8PSK 성상도가 QPSK 성상도로 중첩되는 경우를 도시한 도면3 is a diagram illustrating a case where 8PSK constellations overlap with QPSK constellations to obtain non-uniform 32QAM constellations.

도 4a-도4b는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 소스 노드 S에서 신호 릴레이 과정을 도시한 순서도4A-4B are flowcharts illustrating a signal relay process at a source node S of a communication system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 처리량(throughput)을 증가시키기 위한 신호 릴레이 시스템 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to communication systems, and more particularly, to signal relay systems and methods for increasing throughput in communication systems.

도 1은 일반적인 통신 시스템에서의 신호 릴레이 시스템 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a signal relay system structure in a general communication system.

상기 도 1을 참조하면, 상기 신호 릴레이 시스템은 소스 노드(source node) S와, 목적지 노드(destination node) D 및 릴레이 노드(relay node) R을 포함한다. 상기 소스 노드 S는 상기 목적지 노드 D로 신호를 송신하며, 상기 릴레이 노드 R은 상기 소스 노드 S에서 상기 목적지 노드 D로의 신호 송신을 위한 릴레이 동작을 수행한다. Referring to FIG. 1, the signal relay system includes a source node S, a destination node D, and a relay node R. The source node S transmits a signal to the destination node D, and the relay node R performs a relay operation for signal transmission from the source node S to the destination node D.

한편, 무선 송신 매체의 특성으로 인해 상기 소스 노드 S에서 송신한 신호는 상기 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D 모두에서 수신할 수도 있다. 그런데, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간의 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다)

Figure 112006020757102-pat00001
은 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 SNR
Figure 112006020757102-pat00002
보다 클 수 있으며, 이는 상기 소스 노드 S에서 릴레이 노드 R로의 신호 송신이 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신보다 그 처리량 측면에서 우수하다는 것을 나타낸다. 특히, 상기 소스 노드 S에서 송신한 신호가 상기 릴레이 노드 R에서는 안정적으로 수신되지만, 상기 목적지 노드 D에서는 전혀 수신되지 않는 경우가 발생될 수 있으며, 이 경우 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신은 아예 불가능하므로 상기 소스 노드 S에서 릴레이 노드 R로의 신호 송신이 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신보다 그 처리량 측면에서 우수함은 물론이다. On the other hand, due to the characteristics of the wireless transmission medium, the signal transmitted from the source node S may be received by both the relay node R and the destination node D. However, a signal-to-noise ratio (SNR) between the source node S and the relay node R will be referred to as SNR.
Figure 112006020757102-pat00001
Is the SNR between the source node S and the destination node D.
Figure 112006020757102-pat00002
It may be larger, indicating that signal transmission from the source node S to the relay node R is better in throughput than signal transmission from the source node S to the destination node D. FIG. In particular, a case may be generated in which the signal transmitted from the source node S is stably received at the relay node R, but not at all at the destination node D. In this case, the signal transmission from the source node S to the destination node D may occur. Of course, since the signal transmission from the source node S to the relay node R is superior to the signal transmission from the source node S to the destination node D, it is of course not possible.

일반적으로 멀티 홉(multi-hop)의 경우에 상기 소스 노드 S에서 송신한 신호가 릴레이 노드 R에는 안정적으로는 수신되지만, 목적지 노드 D에서는 전혀 수신되지 않는다. 상기 멀티 홉의 경우에서는 상기 릴레이 노드 R은 상기 소스 노드 S에 서 상기 릴레이 노드 R로 수신되는 모든 신호를 상기 목적지 노드 D로 그대로 송신해야만 한다. 이렇게, 상기 통신 시스템의 처리량을 증가시키기 위해서는 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간의 신호 송신을 효율적으로 수행함과 동시에, 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 처리량을 증가시키는 것이 중요하게 작용하다. 따라서, 상기 통신 시스템의 처리량을 증가시키기 위한 신호 릴레이 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.In general, in the case of multi-hop, the signal transmitted from the source node S is stably received at the relay node R, but not at the destination node D at all. In the multi-hop case, the relay node R must transmit all signals received from the source node S to the relay node R as they are. Thus, in order to increase the throughput of the communication system, it is important to efficiently perform signal transmission between the source node S and the relay node R, and to increase the throughput between the source node S and the destination node D. Accordingly, there is a need for a signal relay scheme for increasing the throughput of the communication system.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 처리량을 증가시키기 위한 신호 릴레이 시스템 및 방법을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a signal relay system and method for increasing throughput in a communication system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 통신 시스템의 신호 릴레이 시스템에 있어서, 소스 노드와, 목적지 노드와, 릴레이 노드를 포함하며, 상기 소스 노드는; 상기 소스 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제1링크와, 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드간 링크인 제2링크와, 상기 릴레이 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제3링크 각각에 대해 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 모드의 데이터 레이트를 계산하고, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트인 제1데이터 레이트를 계산하고, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드들이 직접 모드와 상기 멀티 홉 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제1최적 데이터 레이트를 계산하고, 상기 제1링크에 사용할 AMC 모드를 결정하고, 상기 결정한 AMC 모드를 사용할 경우 상기 제1링크의 데이터 레이트인 제2데이터 레이트를 결정하고, 상기 소스 노드에서 목적지 노드로 송신되는 신호가 기본 메시지와 중첩된 메시지를 포함할 경우, 상기 기본 메시지가 복호된 후 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)를 계산하고, 상기 중첩된 메시지가 정상적으로 송신되는 데이터 레이트인 제3데이터 레이트를 결정하고, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드가 중첩 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제2최적 데이터 레이트를 계산하고, 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하는지 검사하고, 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정함을 특징으로 한다.The system of the present invention for achieving the above object; A signal relay system of a communication system, comprising: a source node, a destination node, and a relay node, the source node; Maximize the data rate for each of the first link, which is a link between the source node and the destination node, the second link, which is a link between the source node and the relay node, and the third link, which is a link between the relay node and the destination node. A first data rate, which is the data rate when calculating the data rate of the adaptive modulation and coding (AMC) mode that must be used to make a signal, and using the multi-hop mode when transmitting a signal between the source node and the destination node. Calculate a first optimal data rate, which is an optimal data rate when the available transmission modes when the signal is transmitted between the source node and the destination node include a direct mode and the multi-hop mode, and use the first link for the first link. Determine an AMC mode, and use the determined AMC mode to determine the data rate of the first link. 2 If the data rate is determined and the signal transmitted from the source node to the destination node includes a message superimposed with the base message, then a valid signal-to-noise ratio (SNR) required to decode the superimposed message after the base message is decoded. Calculate a Signal-to-Noise Ratio, determine a third data rate, which is the data rate at which the superimposed message is normally transmitted, and the transmit mode available for signal transmission between the source node and the destination node may include an overlap mode. Calculate a second optimal data rate that is an optimal data rate in the case, examine whether the second optimal data rate exceeds the first optimal data rate, and wherein the inspection result indicates that the second optimal data rate is the first optimal data rate The overlap mode is used for signal transmission from the source node to the destination node when It is characterized by the following decision.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템에서 소스 노드의 신호 릴레이 방법에 있어서, 소스 노드와 목적지 노드간 링크인 제1링크와, 상기 소스 노드와 릴레이 노드간 링크인 제2링크와, 상기 릴레이 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제3링크 각각에 대해 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 모드의 데이터 레이트를 계산하는 과정과, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트인 제1데이터 레이트를 계산하는 과정과, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드들이 직접 모드와 상기 멀티 홉 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제1최적 데이터 레이트를 계산하는 과정과, 상기 제1링크에 사용할 AMC 모드를 결정하고, 상기 결정한 AMC 모드를 사용할 경우 상기 제1링크의 데이터 레이트인 제2데이터 레이트를 결정하는 과정과, 상기 소스 노드에서 목적지 노드로 송신되는 신호가 기본 메시지와 중첩된 메시지를 포함할 경우, 상기 기본 메시지가 복호된 후 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)를 계산하는 과정과, 상기 중첩된 메시지가 정상적으로 송신되는 데이터 레이트인 제3데이터 레이트를 결정하는 과정과, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드가 중첩 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제2최적 데이터 레이트를 계산하는 과정과, 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하는지 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정하는 과정을 포함한다.The method of the present invention for achieving the above object; A signal relay method of a source node in a communication system, the method comprising: a first link that is a link between a source node and a destination node, a second link that is a link between the source node and a relay node, and a link between the relay node and the destination node. Computing the data rate of the adaptive modulation and coding (AMC) mode that should be used to maximize the data rate for each of the three links, and multi-hop mode when transmitting signals between the source and destination nodes. Calculating a first data rate, which is a data rate in case of using, and a first data rate which is an optimal data rate when the available transmission modes in the signal transmission between the source node and the destination node include the direct mode and the multi-hop mode. Calculating an optimal data rate, determining an AMC mode to be used for the first link, Determining a second data rate which is a data rate of the first link when using the defined AMC mode; and when the signal transmitted from the source node to the destination node includes a message overlapping with the basic message, the basic message is Calculating a valid signal-to-noise ratio (SNR) required to decode the superimposed message after decoding, and determining a third data rate which is a data rate at which the superimposed message is normally transmitted; Calculating a second optimal data rate that is an optimal data rate when a transmission mode available for signal transmission between the source node and the destination node includes an overlapping mode; and wherein the second optimal data rate is the first optimal data. Checking whether the rate is exceeded, and wherein the test result indicates that the second optimal data rate is Determining to use the overlapping mode when transmitting a signal from the source node to a destination node when the data rate is exceeded.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

본 발명은 통신 시스템에서 처리량(throughput)을 증가시키기 위한 신호 릴레이 시스템 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명에서 별도로 도시하여 설명하지는 않지만 본 발명의 종래 기술 부분의 도 1에서 설명한 바와 같은 통신 시스템의 구성에 본 발명에서 제안하는 신호 릴레이 방식을 적용할 수 있음은 물론이다. The present invention proposes a signal relay system and method for increasing throughput in a communication system. In addition, although not shown and described separately in the present invention, the signal relay method proposed by the present invention may be applied to the configuration of the communication system described with reference to FIG. 1 of the prior art part of the present invention.

본 발명을 설명하기에 앞서, 중첩 부호화(superposition coding) 방식과 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식에 대해서 설명하기로 한다. Prior to describing the present invention, a superposition coding scheme and an adaptive modulation and coding (AMC) scheme will be described.

(1) 중첩 부호화 방식(1) superposition coding

상기 중첩 부호화 방식은 최근 무선 통신 시스템과 관련되어 많은 주목을 받고 있는 방식으로서, 일종의 불균등 에러 보호(UEP: Unequal Error Protection, 이하 'UEP'라 칭하기로 한다) 방식이다. 상기 UEP 방식은 서로 다른 신호들, 일 예로 서로 다른 데이터 비트들을 변조 방식 및 부호화 방식을 사용하여 서로 다르게 보호하는 방식을 나타낸다. 상기 UEP 방식을 사용하여 신호를 송신하는 대표적인 경우는 그 송신할 신호가 기본 멀티미디어 컨텐츠(basic multimedia contents)와 상기 기본 멀티미디어 컨텐츠의 상세 정보를 포함하는 멀티미디어 정보(multimedia information)를 포함하는 경우와 같이 그 송신할 신호가 기본 메시지(basic message)와 중첩된 메시지(superposed message)로 표현 가능한 경우이다. 여기서, 상기 중첩된 메시지는 상기 기본 메시지에 비해 그 손실 레이트(loss rate) 측면에서 더 강인하다.The superposition coding scheme has recently received a lot of attention in connection with a wireless communication system, and is a kind of Unequal Error Protection (UEP) scheme. The UEP scheme represents a scheme of protecting different signals, for example, different data bits differently using a modulation scheme and an encoding scheme. A typical case of transmitting a signal using the UEP scheme is that the signal to be transmitted includes a multimedia information including basic multimedia contents and detailed information of the basic multimedia contents. This is a case where a signal to be transmitted can be expressed as a superposed message with a basic message. Here, the overlapped message is more robust in terms of its loss rate than the base message.

일 예로, (b1, b2, .... , b10)의 10비트들을 포함하는 패킷(packet)이 존재한다고 가정하기로 하며, 상기 10비트들중 (b1, b2, .... , b5)의 5비트들이 (b6, b7, .... , b10)의 5비트들보다 더 보호되어야만 하는 비트들이라고 가정하기로 한 다. 상기 (b1, b2, .... , b10)을 송신하기 위해서는 5개의 비균일(non-uniform) QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 심벌들을 사용해야만 하는데, 이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.As an example, it is assumed that a packet including 10 bits of (b1, b2, ...,, b10) exists, and (b1, b2, ...,, b5) of the 10 bits. Assume that the 5 bits of are bits that should be protected more than the 5 bits of (b6, b7, ...,, b10). In order to transmit the (b1, b2, ...., b10), five non-uniform Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) modulation symbols must be used. Referring to FIG. same.

상기 도 2는 일반적인 불균형(asymmetric) QPSK 방식(BPSK(Binary Phase Shift Keying)) 방식에 중첩된 BPSK 방식)의 심벌 성상도(symbol constellation)를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating symbol constellation of a general asymmetric QPSK scheme (BPSK scheme superimposed on a Binary Phase Shift Keying (BPSK) scheme).

상기 도 2를 참조하면, 먼저 제1변조 심벌을 생성하기 위해서 비트 b1을 I 컴퍼넌트(component)로 매핑시키고, 비트 b6을 Q 컴퍼넌트로 매핑시킨다. 이런식으로, 제2 변조 심벌 내지 제5변조 심벌의 나머지 4개의 변조 심벌들을 생성한다. 또한, 상기 패킷을 2개의 서브 패킷(sub-packet)들로 분할하고, 상기 2개의 서브 패킷들 중 제1서브 패킷을

Figure 112006020757102-pat00003
이라고 가정하고, 제2서브 패킷을
Figure 112006020757102-pat00004
이라고 가정하기로 한다. Referring to FIG. 2, first, bit b1 is mapped to an I component and bit b6 is mapped to a Q component to generate a first modulation symbol. In this way, the remaining four modulation symbols of the second to fifth modulation symbols are generated. In addition, the packet is divided into two sub-packets, and a first sub packet of the two sub packets is divided.
Figure 112006020757102-pat00003
Let's assume that the second sub packet
Figure 112006020757102-pat00004
Assume that

이 경우, 채널 상태가 비교적 열악할 경우에는, 즉 비교적 작은 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다)를 가지는 채널 상태에서는 상기 제1서브 패킷

Figure 112006020757102-pat00005
이 상기 제2서브 패킷
Figure 112006020757102-pat00006
에 비해 더 정확하게 수신된다. 이와는 달리, 채널 상태가 비교적 양호할 경우에는, 즉 비교적 큰 SNR을 가지는 채널 상태에서는 상기 제2서브 패킷
Figure 112006020757102-pat00007
뿐만 아니라 상기 제1서브 패킷
Figure 112006020757102-pat00008
역시 정확하게 수신될 확률이 높다. 따라서, 본 발명에서는 상기 중첩 부호화 방식을 기반으로 하여 신호를 릴레이하는 방안을 제안한다. In this case, when the channel state is relatively poor, that is, when the channel state has a relatively small signal-to-noise ratio (SNR) hereinafter, the first sub packet is used.
Figure 112006020757102-pat00005
The second sub packet
Figure 112006020757102-pat00006
Received more accurately than On the contrary, when the channel state is relatively good, that is, the channel state having a relatively large SNR, the second sub packet is performed.
Figure 112006020757102-pat00007
As well as the first subpacket
Figure 112006020757102-pat00008
Again, there is a high probability of receiving correctly. Accordingly, the present invention proposes a method of relaying a signal based on the superposition coding scheme.

상기 도 2에서는 BPSK 방식을 사용하여 변조된 신호가 더 강력한 BPSK 방식을 사용하여 변조된 신호로 중첩되는 경우의 중첩 부호화 방식에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 8PSK 방식이 QPSK 방식으로 중첩되는 경우에 대해서 설명하기로 한다.In FIG. 2, the superposition coding scheme in the case where a signal modulated using the BPSK scheme is superimposed with a signal modulated using a more powerful BPSK scheme has been described. Next, the 8PSK scheme is superimposed in the QPSK scheme with reference to FIG. The case will be described.

상기 도 3은 비균일 32QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 성상도를 획득하기 위해 8PSK 성상도가 QPSK 성상도로 중첩되는 경우를 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a case where 8PSK constellations overlap with QPSK constellations to obtain a non-uniform 32QAM constellation.

상기 도 3을 참조하면, 상기 변조 심벌의 8PSK 컴퍼넌트를 결정하는 3비트들이 QPSK 컴퍼넌트를 결정하는 2비트들보다 덜 보호됨을 알 수 있다. 또한, 통신 시스템의 송신기와 수신기간의 채널 이득(channel gain)을 h라고 가정하면, 상기 수신기에서 수신하는 수신 신호 r는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that three bits that determine an 8PSK component of the modulation symbol are less protected than two bits that determine a QPSK component. In addition, assuming that a channel gain between a transmitter and a receiver of a communication system is h , the received signal r received by the receiver may be expressed by Equation 1 below.

Figure 112006020757102-pat00009
Figure 112006020757102-pat00009

상기 수학식 1에서 x1과 x2는

Figure 112006020757102-pat00010
인 복소수를 나타내며, 상기 x1과 x2 각각은 상기 QPSK 컴퍼넌트와 8PSK 컴퍼넌트의 송신 위상들을 결정한다. 상기 수학식 1에서 z는
Figure 112006020757102-pat00011
의 분산을 가지는 복소 잡음 컴퍼넌트를 나타낸다.In Equation 1, x 1 and x 2 are
Figure 112006020757102-pat00010
Denotes a complex number, each of x 1 and x 2 determine transmission phases of the QPSK component and the 8PSK component. In Equation 1 z is
Figure 112006020757102-pat00011
Represents a complex noise component with a variance of

따라서, 상기 QPSK 컴퍼넌트를 중첩 부호(superposition code)의 기본 컴퍼넌트(basic component)라고 칭하기로 하며, 상기 8PSK 컴퍼넌트를 상기 중첩 부호의 중첩된 컴퍼넌트(superposed component)라고 칭하기로 한다. 또한, 상기 QPSK 컴퍼넌트에 의해 송신되는 메시지를 기본 메시지(basic message)라고 칭하기로 하며, 상기 8PSK 컴퍼넌트에 의해 송신되는 메시지를 중첩된 메시지(superposed message)라고 칭하기로 한다. 따라서, 송신된 심볼에서의 전체 에너지 E total 는

Figure 112006020757102-pat00012
가 되며, 목적지(destination), 즉 상기 수신기에서의 SNR은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the QPSK component will be referred to as a basic component of a superposition code, and the 8PSK component will be referred to as a superposed component of the superposition code. In addition, a message transmitted by the QPSK component will be referred to as a basic message, and a message transmitted by the 8PSK component will be referred to as a superposed message. Thus, the total energy E total in the transmitted symbol is
Figure 112006020757102-pat00012
The destination, that is, the SNR at the receiver can be expressed by Equation 2 below.

Figure 112006020757102-pat00013
Figure 112006020757102-pat00013

또한, 상기 중첩된 신호의 각 컴퍼넌트는 독립적인 메시지를 송신한다고 가정하기로 한다. 이는 상기 도 3의 성상도 상에서 N개의 변조 심벌들이 송신될 경우 상기 기본 메시지는 2N 비트들을 포함하고, 추가 메시지, 즉 상기 중첩된 메시지는 3N 비트들을 포함하는 것을 나타낸다. 그러면 여기서 상기 중첩 부호화 방식을 사용하여 부호화된 신호를 복호하는 방식에 대해서 설명하기로 한다. In addition, it is assumed that each component of the overlapped signal transmits an independent message. This indicates that when N modulation symbols are transmitted on the constellation of FIG. 3, the basic message includes 2N bits, and the additional message, that is, the overlapped message, includes 3N bits. Next, a method of decoding a signal encoded using the superposition coding scheme will be described.

먼저, 상기 기본 메시지는 상기 수학식 1에 나타낸 바와 같은 수신 신호 r에서

Figure 112006020757102-pat00014
을 잡음으로 간주하여 검출할 수 있으며, 이 경우 상기 기본 메시지는
Figure 112006020757102-pat00015
가 된다. 따라서, 8PSK 신호의 복조는 상기 기본 메시지
Figure 112006020757102-pat00016
만을 고려하여 수행된다. 다음으로 상기 중첩된 메시지의 크기는 상기 기본 메시지 수신의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 상기 수신된 QPSK 신호 에 대한 에러 확률은 상기 8PSK 신호의 실제값에 의해 영향을 받는다. 최악의 경우, 비정상적인 8PSK 신호가 송신되었다고 가정하면, 상기 비정상적인 8PSK 신호는 상기 수신된 QPSK 신호를 결정하는데 사용되며, 이는 하기 수학식 3에 나타낸 바와 같다.First, the basic message is received in the received signal r as shown in Equation (1).
Figure 112006020757102-pat00014
Can be detected as noise, in which case the default message
Figure 112006020757102-pat00015
Becomes Thus, the demodulation of the 8PSK signal is the basic message
Figure 112006020757102-pat00016
Only taking into account is performed. Next, the size of the overlapped message may affect the reliability of the basic message reception. In other words, the error probability for the received QPSK signal is affected by the actual value of the 8PSK signal. In the worst case, assuming that an abnormal 8PSK signal has been transmitted, the abnormal 8PSK signal is used to determine the received QPSK signal, as shown in Equation 3 below.

Figure 112006020757102-pat00017
Figure 112006020757102-pat00017

또한, 상기 기본 메시지에 대한 비트 에러 확률(BEP: Bit Error Probability, 이하 'BEP'라 칭하기로 한다)은 효율적 에너지

Figure 112006020757102-pat00018
를 가지는 비중첩된 QPSK 신호 송신에 대한 BEP에 의해 상한된다. 즉, 기본 메시지를 검출하기 위해 사용되는 SNR γ b 는 하기 수학식 4와 같이 간략화시킬 수 있다.In addition, the bit error probability (BEP: Bit Error Probability (BEP) hereinafter) for the basic message is an efficient energy.
Figure 112006020757102-pat00018
Capped by BEP for non-overlapping QPSK signal transmission with That is, SNR γ b used to detect the basic message can be simplified as shown in Equation 4 below.

Figure 112006020757102-pat00019
Figure 112006020757102-pat00019

상기 기본 메시지가 정상적으로 복호되었다고 가정하면, 상기 중첩된 메시지를 복호하기위해 사용되는 SNR γ s 는 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the basic message is normally decoded, SNR γ s used to decode the superimposed message can be expressed by Equation 5 below.

Figure 112006020757102-pat00020
Figure 112006020757102-pat00020

(2) AMC 방식(2) AMC method

상기 AMC 방식을 사용함으로써 링크는 실제 송신 조건에 적응하며, 원하는 특정 스펙트럼 효율을 최대화시킬 수 있다. 상기 통신 시스템에서 사용하는 AMC 모드(mode)가 M개 존재한다고 가정하면, 제M AMC 모드는 R m 의 데이터 레이트(data rate)를 가지며,

Figure 112006020757102-pat00021
의 관계를 가진다. 여기서, 상기 AMC 방식은 다수의 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨(level)들을 포함하며, 상기 MCS 레벨들이 M개일 경우 상기 AMC 모드가 M개 존재하게 되는 것이다. By using the AMC scheme, the link can adapt to actual transmission conditions and maximize the specific spectral efficiency desired. Assuming that there are M AMC modes used in the communication system, the M AMC mode has a data rate of R m ,
Figure 112006020757102-pat00021
Has a relationship with Here, the AMC scheme includes a plurality of modulation and coding schemes (MCS) levels, and when the MCS levels are M, the AMC mode is M. It will exist.

또한,

Figure 112006020757102-pat00022
을 상기 송신기가 제m AMC 모드를 사용하고 수신기에서의 SNR이 γ일 경우의 패킷 에러 레이트(PER: Packet Error Rate, 이하 'PER'이라 칭하기로 한다)를 나타낸다고 가정하기로 하면, 상기 SNR γ에 대해서
Figure 112006020757102-pat00023
의 관계를 가진다. 상기 송신기가 제m AMC 모드를 사용하고, 상기 수신기에서의 SNR이 γ일 경우의 처리량은 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.Also,
Figure 112006020757102-pat00022
Assuming that the transmitter uses the m-th AMC mode and indicates a packet error rate (PER) (hereinafter referred to as "PER") when the SNR at the receiver is γ, about
Figure 112006020757102-pat00023
Has a relationship with When the transmitter uses the m-th AMC mode and the SNR of the receiver is γ, the throughput may be expressed by Equation 6 below.

Figure 112006020757102-pat00024
Figure 112006020757102-pat00024

또한, 상기 SNR γ에 대해서 선택된 AMC 모드를 m*라고 가정하면, 상기 AMC 모드 m*은 하기 수학식 7과 같은 기준에 기반하여 선택된다. In addition, assuming that the selected AMC mode for the SNR γ is m * , the AMC mode m * is selected based on the following equation (7).

Figure 112006020757102-pat00025
Figure 112006020757102-pat00025

상기 수학식 7에 나타낸 바와 같이 SNR γ에 대해서 선택되는 AMC 모드 m*은 그 처리량을 최대화시키는, 즉 그 데이터 레이트를 최대화시키는 AMC 모드이다.As shown in Equation 7, the AMC mode m * selected for SNR γ is an AMC mode that maximizes its throughput, that is, maximizes its data rate.

또한, 유한된 PER 값들을 가지기 위해서는 상기 패킷 사이즈 N을 1080로 고정시켜야만 한다(N = 1080). 상기

Figure 112006020757102-pat00026
의 단조성(monotonicity)으로 인해, 상기 AMC 모드를 선택하기 위한 SNR 임계값들은 임의의 시간에서 2개의 AMC 모드들을 비교하여 검출할 수 있다. 먼저, 최저 SNR 임계값을
Figure 112006020757102-pat00027
이라고 가정하면,
Figure 112006020757102-pat00028
일 경우 최저 AMC 모드가 사용되지 않았음을 알 수 있다. 여기서, 상기 최저 AMC 모드라 함은 최저 MCS 레벨을 사용하는 AMC 모드를 나타낸다. 총 M개의 SNR 임계값
Figure 112006020757102-pat00029
을 라고 가정하면,
Figure 112006020757102-pat00031
일 경우 제m AMC 모드가 사용되며, SNR 임계값
Figure 112006020757102-pat00032
은 하기 수학식 8과 같이 결정된다.In addition, to have finite PER values, the packet size N must be fixed to 1080 (N = 1080). remind
Figure 112006020757102-pat00026
Due to the monotonicity of SNR thresholds for selecting the AMC mode can be detected by comparing the two AMC modes at any time. First, let's set the lowest SNR threshold
Figure 112006020757102-pat00027
If we assume
Figure 112006020757102-pat00028
In this case, it can be seen that the lowest AMC mode is not used. Here, the lowest AMC mode refers to the AMC mode using the lowest MCS level. Total M SNR Thresholds
Figure 112006020757102-pat00029
of Let's say
Figure 112006020757102-pat00031
If AMC mode is used, the SNR threshold
Figure 112006020757102-pat00032
Is determined as in Equation 8 below.

Figure 112006020757102-pat00033
Figure 112006020757102-pat00033

또한, 상기 AMC 모드 선택에 의해 결정되는 매핑을 하기 수학식 9와 같이 정의하기로 한다.In addition, the mapping determined by the AMC mode selection will be defined as in Equation 9 below.

Figure 112006020757102-pat00034
Figure 112006020757102-pat00034

상기 수학식 9에서 R은 링크를 통한 SNR이 γ일 경우 그 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타낸다. 하기 표 1에 패킷 사이즈 N이 1080(N = 1080)이고, 부호화되지 않은(uncoded) M-QAM 변조 방식이 사용될 경우의 SNR 임계값들을 나타내었다.In Equation 9, R represents the data rate of the AMC mode that should be used to maximize the data rate when the SNR over the link is γ. Table 1 below shows the SNR thresholds when the packet size N is 1080 (N = 1080) and an uncoded M-QAM modulation scheme is used.

Figure 112006020757102-pat00035
Figure 112006020757102-pat00035

상기 표 1에서 Mode는 상기 AMC 모드를 나타내며, Modulation은 변조 방식을 나타내며, Rate는 데이터 레이트를 나타내며, Threshold는 SNR 임계값을 나타낸다. In Table 1, Mode represents the AMC mode, Modulation represents a modulation scheme, Rate represents a data rate, and Threshold represents an SNR threshold.

또한, 하기 표 2에 패킷 사이즈 N이 1080(N = 1080)이고, 부호화된(coded) M-QAM 변조 방식이 사용될 경우의 SNR 임계값들을 나타내었다.In addition, Table 2 below shows the SNR thresholds when the packet size N is 1080 (N = 1080) and a coded M-QAM modulation scheme is used.

Figure 112006020757102-pat00036
Figure 112006020757102-pat00036

상기 표 2에서 Coding rate는 부호화율을 나타낸다.In Table 2, the coding rate indicates a coding rate.

상기에서 설명한 바와 같이 PSK 변조 방식들로 구현되는 중첩 부호화 방식은 미세한 granularity를 가지는 레이트 적응을 획득하기 위해서 사용되는 것이다.As described above, the superposition coding scheme implemented with the PSK modulation schemes is used to obtain rate adaptation having fine granularity.

다음으로, 일반적인 신호 릴레이 방식에 대해서 설명하기로 한다.Next, a general signal relay method will be described.

먼저, 종래 기술 부분의 도 1에서 설명한 바와 같이 소스 노드(source node) S는 하기 수학식 10과 같은 신호를 송신한다고 가정하기로 한다.First, it is assumed that the source node S transmits a signal as shown in Equation 10 as described with reference to FIG. 1 of the prior art.

Figure 112006020757102-pat00037
Figure 112006020757102-pat00037

또한, 목적지 노드(destination node) D에서 수신하는 신호는 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the signal received at the destination node (D) can be expressed by Equation 11 below.

Figure 112006020757102-pat00038
Figure 112006020757102-pat00038

상기 수학식 11에서, r D 는 상기 목적지 노드 D에서 수신하는 신호를 나타내며, h SD 는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 채널 이득을 나타내며, z D 는 상기 목적지 노드 D에서의 복소 잡음 신호를 나타낸다. In Equation 11, r D represents a signal received at the destination node D, h SD represents a channel gain between the source node S and the destination node D, and z D represents a complex noise signal at the destination node D. Indicates.

그리고, 릴레이 노드(relay node) R에서 수신하는 신호는 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.The signal received by the relay node R may be expressed by Equation 12 below.

Figure 112006020757102-pat00039
Figure 112006020757102-pat00039

상기 수학식 12에서, r R 는 상기 릴레이 노드 R에서 수신하는 신호를 나타내 며, h SR 는 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간의 채널 이득을 나타내며, z R 는 상기 릴레이 노드 R에서의 복소 잡음 신호를 나타낸다. In Equation 12, r R represents a signal received at the relay node R, h SR represents a channel gain between the source node S and the relay node R, and z R represents a complex noise signal at the relay node R. Indicates.

또한, 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간 링크의 SNR을

Figure 112006020757102-pat00040
라고 정의하고, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간 링크의 SNR을
Figure 112006020757102-pat00041
라고 정의하고, 상기 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간 링크의 SNR을
Figure 112006020757102-pat00042
라고 정의하기로 한다. 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간 링크에서 AMC 모드 사용에 상응하게 획득 가능한 데이터 레이트를 R SD라고 정의하고, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간 링크에서 AMC 모드 사용에 상응하게 획득 가능한 데이터 레이트를 R SR라고 정의하고, 상기 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간 링크에서 AMC 모드 사용에 상응하게 획득 가능한 데이터 레이트를 R RD라고 정의하기로 한다. 상기 R SD와, R SR와, R RD는 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the SNR of the link between the source node S and the destination node D is calculated.
Figure 112006020757102-pat00040
The SNR of the link between the source node S and the relay node R is defined as
Figure 112006020757102-pat00041
The SNR of the link between the relay node R and the destination node D is defined as
Figure 112006020757102-pat00042
Let's define. A data rate obtainable corresponding to the use of AMC mode in the link between the source node S and the destination node D is defined as R SD , and a data rate obtainable corresponding to the use of the AMC mode in the link between the source node S and the relay node R is defined. An RSR may be defined, and a data rate obtainable corresponding to the use of the AMC mode in the link between the relay node R and the destination node D will be defined as R RD . The R SD , the R SR , and the R RD may be represented by Equation 13 below.

Figure 112006020757102-pat00043
Figure 112006020757102-pat00043

그러면 여기서 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로 신호를 송신하기 위한 2가지 송신 모드들, 즉 직접 모드(direct mode)와 멀티 홉 모드(multi-hop mode)에 대해서 설명하기로 한다. Next, two transmission modes for transmitting a signal from the source node S to the destination node D, namely, a direct mode and a multi-hop mode will be described.

먼저. 상기 직접 모드는 상기 릴레이 노드 R이 사용되지 않고, 데이터 레이트가 R SD인 모드를 나타낸다. 상기 멀티 홉 모드는 신호가 먼저 소스 노드 S에서 릴 레이 노드 R로 R SR의 데이터 레이트로 송신되고, 다음으로 상기 릴레이 노드 R에서 목적지 노드 D로 R RD의 데이터 레이트로 송신되는 모드를 나타낸다. 여기서, 상기 소스 노드 S에서 릴레이 노드 R로 R SR의 데이터 레이트로 N 비트들을 송신하는데 소요되는 시간은

Figure 112006020757102-pat00044
이다. 그리고, 상기 릴레이 노드 R에서 목적지 노드 D로 R RD의 데이터 레이트로 N 비트들을 송신하는데 소요되는 시간은
Figure 112006020757102-pat00045
이다. 따라서, 상기 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트 R mh 는 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.first. The direct mode indicates a mode in which the relay node R is not used and the data rate is R SD . The multi-hop mode indicates a mode in which a signal is first transmitted from the source node S to the relay node R at the data rate of R SR and then from the relay node R to the destination node D at the data rate of R RD . Here, the time taken to transmit N bits at the data rate of R SR from the source node S to the relay node R is
Figure 112006020757102-pat00044
to be. And, the time required to transmit N bits at the data rate of R RD from the relay node R to the destination node D is
Figure 112006020757102-pat00045
to be. Therefore, the data rate R mh in the case of using the multi-hop mode can be expressed by Equation 14 below.

Figure 112006020757102-pat00046
Figure 112006020757102-pat00046

한편, 상기 소스 노드 S를 기지국(BS: Base Station)이라고 가정하고, 상기 기지국이 상기 3개의 데이터 레이트들, 즉 R SD와, R SR와, R RD를 인식하고 있다고 가정하기로 한다. 그러면 상기 기지국은 상기 R mh를 계산할 수 있고, 상기 R mh를 R SD와 비교한다. 상기 비교 결과 상기 R mh이 R SD를 초과할 경우(R mh > R SD) 상기 기지국은 멀티 홉 모드를 선택하여 신호를 송신한다. 이와는 반대로 상기 비교 결과 상기 R mh이 R SD 이하일 경우(R mh

Figure 112006020757102-pat00047
R SD) 상기 기지국은 직접 모드를 선택하여 신호를 송신한다. 따라서 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 최적 데이터 레이트 R conv는 하기 수학식 15와 같이 결정된다. 여기서, 상기 최적 데이터 레이트 R conv는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 사용 가능한 송신 모드들이 상기 직접 모드와 멀티 홉 모드일 경우의 최적 데이터 레이트를 나타낸다.On the other hand, it is assumed that the source node S is a base station (BS), and that the base station recognizes the three data rates, that is, R SD , R SR , and R RD . Then, the base station can calculate the R mh, compares the R and R mh SD. As a result of the comparison, when the R mh exceeds R SD ( R mh > R SD ), the base station selects a multi-hop mode and transmits a signal. On the contrary, when the comparison result shows that R mh is less than or equal to R SD ( R mh
Figure 112006020757102-pat00047
R SD ) The base station selects a direct mode and transmits a signal. Therefore, the optimal data rate R conv between the source node S and the destination node D is determined as shown in Equation 15 below. Here, the optimal data rate R conv represents an optimal data rate when the transmission modes available for signal transmission between the source node S and the destination node D are the direct mode and the multi-hop mode.

Figure 112006020757102-pat00048
Figure 112006020757102-pat00048

본 발명은 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로 신호를 송신하기 위한 새로운 송신 모드, 즉 중첩 모드(superposition mode)를 제안한다. 상기 중첩 모드에 대해서 설명하면 다음과 같다.The present invention proposes a new transmission mode, ie superposition mode, for transmitting signals from the source node S to the destination node D. The overlapping mode will be described below.

먼저, 데이터 레이트 R SD = R b (단, R b > 0)의 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크에 제b AMC 모드가 사용될 경우의 SNR을 γSD라고 가정하기로 한다. 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크에 제b AMC 모드가 사용되었다는 것은

Figure 112006020757102-pat00049
임을 나타낸다. 그러면, 상기 수학식 2는 하기 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다. First, it is assumed that the SNR when the b AMC mode is used for the link between the source node S and the destination node D at the data rate R SD = R b (where R b > 0) is γ SD . The first AMC mode is used for the link between the source node S and the destination node D.
Figure 112006020757102-pat00049
Indicates that Then, Equation 2 may be expressed as Equation 16 below.

Figure 112006020757102-pat00050
Figure 112006020757102-pat00050

상기 수학식 16에서 전체 송신 전력, 즉 전체 에너지 E total 는 고정되어 있으 며, 데이터 레이트 R b 에서 상기 기본 메시지를 송신하기 위해서는 상기 수학식 4를 사용해야만 하며, 따라서 하기 수학식 17과 같은 결과를 얻게 된다.It said have the mathematical total transmit power in the expression 16, that is, the total energy E total is fixed, in order to send the primary message in the data rate R b, and only by using the expression (4), according to the results shown in Equation (17) You get

Figure 112006020757102-pat00051
Figure 112006020757102-pat00051

또한, 상기 고정된 전체 에너지 E total 와 채널 이득

Figure 112006020757102-pat00052
에 대해, 상기 γSD와 τb는 고정된 값을 가지며, 하기 수학식 18과 같은 관계가 성립됨을 알 수 있다.In addition, the fixed total energy E total and channel gain
Figure 112006020757102-pat00052
For, it can be seen that γ SD and τ b have a fixed value and a relationship as shown in Equation 18 is established.

Figure 112006020757102-pat00053
Figure 112006020757102-pat00053

상기 수학식 18에서는 수학식의 간단성을 위해 상기 γSD와 τb는 실수값들을 가진다고 가정하였으며, [dB] 형태로 표현하지 않았음에 유의하여야만 한다. In Equation 18, it is assumed that γ SD and τ b have real values for the sake of simplicity, and are not expressed in [dB] form.

다음으로, 상기 목적지 노드 D가 상기 기본 메시지만을 복호하고, 중첩된 메시지는 전혀 복호하지 않는다고 가정하기로 한다. 이 경우 상기 수학식 12에 나타낸 바와 같은 릴레이 노드 R에서의 수신 신호를 고려해보기로 한다. 먼저, 상기 신호 릴레이 시스템의 일반적인 가정인 하기 수학식 19와 같은 가정을 사용하기로 한 다.Next, it is assumed that the destination node D decodes only the basic message and does not decode the overlapping message at all. In this case, consider the received signal at the relay node R as shown in Equation (12). First, the assumption of Equation 19, which is a general assumption of the signal relay system, is used.

Figure 112006020757102-pat00054
Figure 112006020757102-pat00054

상기 수학식 19에 나타낸 바와 같은 조건을 가질 경우, 상기 릴레이 노드 R에서 상기 소스 노드 S에서 송신한 기본 메시지를 복호하기 위한 유효 SNR γ b,R 은 하기 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.If the condition is as shown in Equation 19, the effective SNR γ b, R for decoding the basic message transmitted from the source node S in the relay node R may be expressed as Equation 20 below.

Figure 112006020757102-pat00055
Figure 112006020757102-pat00055

상기 기본 메시지는 상기 릴레이 노드 R에서 매우 높은 신뢰성을 가지고, 즉 유효 SNR이 AMC 모드를 위해 불필요하게 높은 상태에서 복호된다. 또한, 상기 기본 메시지가 정확하게 복호된 후에, 상기 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 SNR γ s,R 을 고려하면 하기 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.The basic message has very high reliability at the relay node R, that is, the effective SNR is decoded in an unnecessarily high state for the AMC mode. In addition, after the basic message is correctly decoded, considering the effective SNR γ s, R necessary for decoding the overlapped message, it can be expressed as Equation 21 below.

Figure 112006020757102-pat00056
Figure 112006020757102-pat00056

상기 수학식 21에서,

Figure 112008007980354-pat00057
일 경우(단,
Figure 112008007980354-pat00058
) 상기 중첩된 메시지는 데이터 레이트
Figure 112008007980354-pat00059
에서 상기 소스 노드 S에서 릴레이 노드 R로 신뢰성있게 송신된다. 여기서, 메시지가 신뢰성있게 송신된다함은 상기 메시지에 에러가 발생하지 않고 정상적으로 송신됨을 나타낸다. 따라서, 상기 소스 노드 S에서 릴레이 노드 R로의 전체 데이터 레이트는 Rb + Rs 가 된다. In Equation 21,
Figure 112008007980354-pat00057
Is (but,
Figure 112008007980354-pat00058
A) the nested message has a data rate
Figure 112008007980354-pat00059
Is reliably transmitted from the source node S to the relay node R. Here, the message is reliably transmitted to indicate that the message is transmitted normally without causing an error. Therefore, the total data rate from the source node S to the relay node R becomes R b + R s .

또한, 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로 신호를 송신하기 위해 상기 중첩 모드가 사용될 경우, 상기 소스 노드 S의 신호 송신 이후 상기 릴레이 노드 R은 상기 데이터 레이트 R RD에서 상기 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간의 링크에서 상기 중첩된 메시지를 송신한다. 그래서, 상기 중첩 모드가 사용될 경우 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 최적 데이터 레이트 R sup는 다음과 같이 계산된다. 여기서, 상기 최적 데이터 레이트 R sup는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 사용 가능한 송신 모드가 상기 중첩 모드일 경우의 최적 데이터 레이트를 나타낸다.Further, when the overlapping mode is used to transmit a signal from the source node S to the destination node D, the relay node R after the signal transmission of the source node S is the relay node R and the destination node D at the data rate R RD . Send the nested message on the link between them. Thus, when the overlap mode is used, the optimal data rate R sup between the source node S and the destination node D is calculated as follows. Here, the optimum data rate R sup represents an optimum data rate when the transmission mode available for signal transmission between the source node S and the destination node D is the overlapping mode.

먼저, 시간 T동안 상기 소스 노드 S가 N b 비트들을 포함하는 기본 메시지와 N s 비트들을 포함하는 중첩된 메시지를 송신한다고 가정하면,

Figure 112006020757102-pat00060
이고,
Figure 112006020757102-pat00061
이다. 데이터 레이트 R RD에서 상기 릴레이 노드 R에서 상기 목적지 노드 D로 N s 비트들을 송신하는데 소요되는 시간은
Figure 112006020757102-pat00062
이며, 상기 최적 데이터 레이트 R sup는 하기 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.First, assuming that the time T during which the source node S transmits the superimposed message comprising N s bits of the default message comprising N b bits,
Figure 112006020757102-pat00060
ego,
Figure 112006020757102-pat00061
to be. The time taken to transmit N s bits from the relay node R to the destination node D at a data rate R RD is
Figure 112006020757102-pat00062
The optimal data rate R sup can be expressed by Equation 22 below.

Figure 112006020757102-pat00063
Figure 112006020757102-pat00063

결과적으로, 상기 소스 노드 S, 즉 기지국은 주어진 SNR에 대해 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크와, 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간의 링크와, 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간의 링크에서의 처리량을 최대화시키기 위해, 즉 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 송신 모드를 선택하며, 따라서 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 최적 데이터 레이트 R proposed는 하기 수학식 23에 나타낸 바와 같다. 여기서, 상기 최적 데이터 레이트 R proposed는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 사용 가능한 송신 모드가 상기 직접 모드와, 멀티 홉 모드와, 중첩 모드일 경우의 최적 데이터 레이트를 나타낸다.As a result, the source node S, i.e., the base station, has throughput on the link between the source node S and the destination node D, the link between the source node S and the relay node R, and the link between the relay node R and the destination node D for a given SNR. Is selected to maximize the data rate, i.e., to maximize the data rate, so that the optimal data rate R proposed between the source node S and the destination node D is given by Equation 23 below. The optimal data rate R proposed represents an optimal data rate when the transmission mode available for signal transmission between the source node S and the destination node D is the direct mode, the multi-hop mode, and the overlapping mode.

Figure 112006020757102-pat00064
Figure 112006020757102-pat00064

만약, 상기 전체 에너지 E total 이 고정되어 있고, 상기 중첩 모드가 사용되었다고 가정하면, 상기 기본 메시지와 중첩된 메시지의 에너지는 하기 수학식 24와 같이 나타낼 수 있다.If the total energy E total is fixed and the overlapping mode is used, the energy of the message superimposed with the basic message may be expressed by Equation 24 below.

Figure 112006020757102-pat00065
Figure 112006020757102-pat00065

Figure 112006020757102-pat00066
Figure 112006020757102-pat00066

Figure 112006020757102-pat00067
Figure 112006020757102-pat00067

그러면 여기서 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 신호 릴레이 과정에 대해서 설명하기로 한다.Next, a signal relay process in a communication system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4B.

상기 도 4a-도4b는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 소스 노드 S에서 신호 릴레이 과정을 도시한 순서도이다.4A and 4B are flowcharts illustrating a signal relay process at a source node S of a communication system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 먼저 411단계에서 소스 노드 S는 각 링크, 즉 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간 링크와, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간 링크와, 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간 링크 각각에서 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 계산하고 413단계로 한다. 여기서, 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간 링크의 SNR을

Figure 112006020757102-pat00068
라고 가정하고, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간 링크의 SNR을
Figure 112006020757102-pat00069
라고 가정하고, 상기 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간 링크의 SNR을
Figure 112006020757102-pat00070
라고 가정할 경우 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간 링크와, 상기 소스 노드 S와 릴레이 노드 R간 링크와, 릴레이 노드 R과 목적지 노드 D간 링크에서 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트는 상기 수학식 13에서 설명한 바와 같다.4A to 4B, in step 411, a source node S is a link between each link, that is, a link between the source node S and a destination node D, a link between the source node S and a relay node R, and a relay node R; In step 413, the data rate of the AMC mode that should be used to maximize the data rate on each of the links between the destination nodes D is calculated. Here, the SNR of the link between the source node S and the destination node D is calculated.
Figure 112006020757102-pat00068
SNR of the link between the source node S and the relay node R
Figure 112006020757102-pat00069
SNR of the link between the relay node R and the destination node D is assumed.
Figure 112006020757102-pat00070
AMC mode should be used to maximize the data rate on the link between the source node S and the destination node D, the link between the source node S and the relay node R, and the link between the relay node R and the destination node D. The data rate is as described in Equation 13 above.

상기 413단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트 R mh 를 계산하고 415단계로 진행한다. 여기서, 상기 데이터 레이트 R mh 는 상기 수학식 14에서 설명한 바와 같이 계산된다. 상기 415단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 사용 가능한 송신 모드들이 상기 직접 모드와 멀티 홉 모드일 경우의 최적 데이터 레이트 R conv를 계산하고 417단계로 진행한다. 여기서, 상기 최적 데이터 레이트 R conv는 상기 수학식 15에서 설명한 바와 같이 계산된다.In step 413, the source node S calculates the data rate R mh when the multi-hop mode is used for signal transmission between the source node S and the destination node D, and proceeds to step 415. Here, the data rate R mh is calculated as described in Equation 14 above. In step 415, the source node S calculates an optimal data rate R conv when the transmission modes available for signal transmission between the source node S and the destination node D are the direct mode and the multi-hop mode, and proceed to step 417. Here, the optimal data rate R conv is calculated as described in Equation 15 above.

상기 417단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크에 사용할 AMC 모드를 결정하고, 상기 결정한 AMC 모드를 사용할 경우 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크의 데이터 레이트 R SD를 결정한 후 419단계로 진행한다. 여기서, 상기 소스 노드 S가 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 링크에 사용할 AMC 모드를 제b AMC 모드로 결정하였다고 가정하면, 상기 데이터 레이트 R SD는 R b 가 된다(R SD = R b ). 상기 419단계에서 상기 소스 노드 S는 기본 메시지가 정확하게 복호된 후에, 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 SNR γ s,R 을 계산하고 421단계로 진행한다. 여기서, 상기 유효 SNR γ s,R 은 상기 수학식 21에서 설 명한 바와 같이 계산된다. In step 417, the source node S determines the AMC mode to be used for the link between the source node S and the destination node D. When using the determined AMC mode, the source node S determines the data rate R SD of the link between the source node S and the destination node D. After the decision is made, proceed to step 419. Here, assuming that the source node S has determined the AMC mode to be used for the link between the source node S and the destination node D as the b AMC mode, the data rate R SD becomes R b ( R SD = R b ). After the source node S is correctly decoded in step 419, the source node S calculates an effective SNR γ s, R necessary for decoding the overlapped message and proceeds to step 421. Here, the effective SNR γ s, R is calculated as described in Equation 21.

상기 421단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 중첩된 메시지가 신뢰성있게 송신되는 데이터 레이트

Figure 112006020757102-pat00071
를 결정하고 423단계로 진행한다. 상기 423단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S와 목적지 노드 D간의 신호 송신에 사용 가능한 송신 모드가 상기 중첩 모드일 경우의 최적 데이터 레이트 R sup를 계산하고 425단계로 진행한다. 여기서, 상기 최적 데이터 레이트 R sup는 상기 수학식 22에서 설명한 바와 같이 계산된다. 상기 425단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 최적 데이터 레이트 R sup가 상기 최적 데이터 레이트 R conv를 초과하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 최적 데이터 레이트 R sup가 상기 최적 데이터 레이트 R conv를 초과할 경우 상기 검사 노드 S는 427단계로 진행한다. 상기 427단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신에 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정하고 종료한다. 여기서, 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신에 상기 중첩 모드를 사용할 경우의 기본 메시지와 중첩된 메시지의 에너지는 상기 수학식 24에서 설명한 바와 같이 결정된다. In step 421, the source node S sends a data rate at which the overlapping message is reliably transmitted.
Figure 112006020757102-pat00071
Determine and proceed to step 423. In step 423, the source node S calculates an optimal data rate R sup when the transmission mode available for signal transmission between the source node S and the destination node D is the overlapping mode, and proceeds to step 425. Here, the optimal data rate R sup is calculated as described in Equation 22. In step 425, the source node S checks whether the optimal data rate R sup exceeds the optimal data rate R conv . The check node S proceeds to step 427 when the result of the check indicates that the optimum data rate R sup exceeds the optimum data rate R conv . In step 427, the source node S determines to use the overlapping mode for signal transmission from the source node S to the destination node D, and ends. Here, the energy of the base message and the overlapped message when the overlapping mode is used for signal transmission from the source node S to the destination node D is determined as described in Equation (24).

한편, 상기 425단계에서 검사 결과 상기 최적 데이터 레이트 R sup가 상기 최적 데이터 레이트 R conv를 초과하지 않을 경우 상기 검사 노드 S는 429단계로 진행한다. 상기 429단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 기본 메시지의 에너지를

Figure 112006020757102-pat00072
로 결정하고, 상기 중첩된 메시지의 에너지를 0으로 결정하고 431단계로 진행한다. 상기 431단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 데이터 레이트 R mh 가 상기 데이터 레이트 R SD를 초과하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 데이터 레이트 R mh 가 상기 데이터 레이트 R SD를 초과할 경우 상기 소스 노드 S는 433단계로 진행한다. 상기 433단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신에 상기 멀티 홉 모드를 사용하기로 결정하고 종료한다. 한편, 상기 431단계에서 검사 결과 상기 데이터 레이트 R mh 가 상기 데이터 레이트 R SD를 초과하지 않을 경우 상기 소스 노드 S는 435단계로 진행한다. 상기 435단계에서 상기 소스 노드 S는 상기 소스 노드 S에서 목적지 노드 D로의 신호 송신에 상기 직접 모드를 사용하기로 결정하고 종료한다. If the optimal data rate R sup does not exceed the optimal data rate R conv in step 425, the test node S proceeds to step 429. In step 429, the source node S supplies energy of the basic message.
Figure 112006020757102-pat00072
In step 431, the energy of the overlapped message is determined to be zero. In step 431, the source node S checks whether the data rate R mh exceeds the data rate R SD . If the data rate R mh exceeds the data rate R SD , the source node S proceeds to step 433. In step 433, the source node S determines to use the multi-hop mode for signal transmission from the source node S to the destination node D, and ends. On the other hand, if the data rate R mh does not exceed the data rate R SD as a result of the test in step 431, the source node S proceeds to step 435. In step 435, the source node S determines to use the direct mode for signal transmission from the source node S to the destination node D, and ends.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

상술한 바와 같은 본 발명은, 통신 시스템에서 처리량을 증가시키는 형태로, 즉 데이터 레이트를 증가시키는 형태로 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신 에 사용되는 송신 모드를 결정함으로써 전체 통신 시스템의 효율을 증가시킨다는 이점을 가진다.The present invention as described above increases the efficiency of the entire communication system by determining the transmission mode used for signal transmission from the source node to the destination node in the form of increasing throughput in the communication system, i.e., increasing the data rate. Has the advantage.

Claims (18)

통신 시스템에서 소스 노드의 신호 릴레이 방법에 있어서,In the signal relay method of a source node in a communication system, 소스 노드와 목적지 노드간 링크인 제1링크와, 상기 소스 노드와 릴레이 노드간 링크인 제2링크와, 상기 릴레이 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제3링크 각각에 대해 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 모드의 데이터 레이트를 계산하는 과정과, Used to maximize data rates for a first link that is a link between a source node and a destination node, a second link that is a link between the source node and a relay node, and a third link, which is a link between the relay node and the destination node, respectively. Calculating the data rate of the adaptive modulation and coding (AMC) mode that should be 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트인 제1데이터 레이트를 계산하는 과정과,Calculating a first data rate which is a data rate when a multi-hop mode is used for signal transmission between the source node and the destination node; 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드들이 직접 모드와 상기 멀티 홉 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제1최적 데이터 레이트를 계산하는 과정과,Calculating a first optimal data rate that is an optimal data rate when the transmission modes available for signal transmission between the source node and the destination node include a direct mode and the multi-hop mode; 상기 제1링크에 사용할 AMC 모드를 결정하고, 상기 결정한 AMC 모드를 사용할 경우 상기 제1링크의 데이터 레이트인 제2데이터 레이트를 결정하는 과정과,Determining an AMC mode to be used for the first link and determining a second data rate which is a data rate of the first link when using the determined AMC mode; 상기 소스 노드에서 목적지 노드로 송신되는 신호가 기본 메시지와 중첩된 메시지를 포함할 경우, 상기 기본 메시지가 복호된 후 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)를 계산하는 과정과, If the signal transmitted from the source node to the destination node includes a message superimposed with a basic message, a valid signal-to-noise ratio (SNR) necessary for decoding the superimposed message after the basic message is decoded. To calculate the 상기 중첩된 메시지가 정상적으로 송신되는 데이터 레이트인 제3데이터 레이트를 결정하는 과정과,Determining a third data rate which is a data rate at which the superimposed message is normally transmitted; 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드가 중첩 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제2최적 데이터 레이트를 계산하는 과정과,Calculating a second optimal data rate which is an optimal data rate when the transmission mode available for signal transmission between the source node and the destination node includes an overlapping mode; 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하는지 검사하는 과정과,Checking whether the second optimal data rate exceeds the first optimal data rate; 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정하는 과정을 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.And determining to use the overlapping mode when transmitting a signal from the source node to a destination node when the second optimal data rate exceeds the first optimal data rate. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하지 않을 경우 상기 기본 메시지의 에너지를 전체 에너지와 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 SNR을 고려하여 결정하고, 상기 중첩된 메시지의 에너지를 0으로 결정하는 과정과, If the second optimal data rate does not exceed the first optimal data rate, the energy of the basic message is determined in consideration of the total energy and the SNR between the source node and the destination node, and the energy of the overlapped message. Determining 0 as 0, 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과하는지 검사하는 과정과,Checking whether the first data rate exceeds the second data rate; 상기 검사 결과 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 멀티 홉 모드를 사용하기로 결정하는 과정을 더 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.Determining that the multi-hop mode is to be used when transmitting a signal from the source node to the destination node when the first data rate exceeds the second data rate. . 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 검사 결과 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과하지 않을 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 직접 모드를 사용하기로 결정하는 과정을 더 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.And determining to use the direct mode when transmitting a signal from the source node to a destination node if the first data rate does not exceed the second data rate. . 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1링크와, 제2링크와, 제3링크 각각에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트들 각각이 하기 수학식 25와 같이 표현될 경우, 상기 제1데이터 레이트를 계산하는 과정은 하기 수학식 26을 사용하여 상기 제1데이터 레이트를 계산하는 단계를 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.When each of the data rates of the AMC mode that should be used for each of the first link, the second link, and the third link is expressed as in Equation 25, the process of calculating the first data rate is as follows. Calculating the first data rate using 26.
Figure 112008007980354-pat00073
Figure 112008007980354-pat00073
 상기 수학식 25에서, R SD는 상기 제1링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며, R SR은 상기 제2링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며, R RD는 상기 제3링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00074
는 상기 제1링크의 SNR을 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00075
은 상기 제2링크의 SNR을 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00076
는 상기 제3링크의 SNR을 나타냄. In Equation 25, R SD represents a data rate of the AMC mode that should be used for the first link, R SR represents a data rate of the AMC mode that should be used for the second link, and R RD represents the third rate. Represents the data rate of the AMC mode that should be used for the link,
Figure 112008007980354-pat00074
Denotes the SNR of the first link,
Figure 112008007980354-pat00075
Represents the SNR of the second link,
Figure 112008007980354-pat00076
Represents the SNR of the third link.
Figure 112008007980354-pat00077
Figure 112008007980354-pat00077
 상기 수학식 26에서, Rmh 는 상기 제1데이터 레이트를 나타내며, N은 신호 사이즈를 나타내며, T는 상기 소스 노드에서 릴레이 노드로 R SR의 데이터 레이트를 사용하여 상기 사이즈 N의 신호를 송신하는데 소요되는 시간을 나타냄(
Figure 112008007980354-pat00078
).In Equation 26, R mh represents the first data rate, N represents a signal size, and T is required to transmit a signal of size N using the data rate of R SR from the source node to a relay node. Indicates the time it takes
Figure 112008007980354-pat00078
). 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1최적 데이터 레이트를 계산하는 과정은 하기 수학식 27을 사용하여 상기 제1최적 데이터 레이트를 계산하는 단계를 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.The calculating of the first optimal data rate includes calculating the first optimal data rate using Equation 27 below.
Figure 112008007980354-pat00079
Figure 112008007980354-pat00079
 상기 수학식 27에서, R conv는 상기 제1최적 데이터 레이트를 나타냄.In Equation 27, R conv represents the first optimal data rate. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제1링크에 사용하기로 결정된 AMC 모드가 제b AMC 모드이고, 상기 제2데이터 레이트가 Rb 일 경우, 상기 유효 SNR을 계산하는 과정은 하기 수학식 28을 사용하여 상기 유효 SNR을 계산하는 단계를 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.When the AMC mode determined to be used for the first link is the b AMC mode and the second data rate is R b , the calculating of the effective SNR may be performed by using Equation 28 to calculate the effective SNR. Signal relay method at the source node comprising a step.
Figure 112008007980354-pat00080
Figure 112008007980354-pat00080
 상기 수학식 28에서, γs,R 은 유효 SNR을 나타내며, hSD 는 상기 제1링크의 채널 이득을 나타내며, hSR 는 상기 제2링크의 채널 이득을 나타내며, 상기 hSD 와 hSR 는
Figure 112008007980354-pat00081
의 관계를 가지며, E2 는 상기 중첩된 메시지의 에너지를 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00082
는 복소 잡음 신호의 분산을 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00083
는 상기 제b AMC 모드가 사용될 경우의 SNR 임계값을 나타냄.In Equation 28, γ s, R denotes an effective SNR, h SD denotes a channel gain of the first link, h SR denotes a channel gain of the second link, and h SD and h SR denote
Figure 112008007980354-pat00081
And E 2 represents the energy of the nested message,
Figure 112008007980354-pat00082
Represents the variance of the complex noise signal,
Figure 112008007980354-pat00083
Indicates an SNR threshold when the first AMC mode is used. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제3데이터 레이트가 하기 수학식 29와 같이 표현될 경우, 상기 제2최적 데이터 레이트를 계산하는 과정은 하기 수학식 30을 사용하여 상기 제2최적 데이터 레이트를 계산하는 단계를 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.When the third data rate is expressed as in Equation 29, the calculating of the second optimal data rate may include calculating the second optimal data rate using Equation 30 below. Signal relay method.
Figure 112008007980354-pat00084
Figure 112008007980354-pat00084
 상기 수학식 29에서 Rs 는 상기 제3데이터 레이트를 나타냄.In Equation 29, R s represents the third data rate.
Figure 112008007980354-pat00085
Figure 112008007980354-pat00085
 상기 수학식 30에서, R sup는 상기 제2최적 데이터 레이트를 나타내며, Nb 는 상기 기본 메시지의 사이즈를 나타내며, 상기 Ns 는 상기 중첩된 메시지의 사이즈를 나타냄.In Equation 30, R sup represents the second optimal data rate, N b represents the size of the basic message, and N s represents the size of the nested message. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정한 후, 상기 기본 메시지의 에너지와 중첩된 메시지의 에너지를 하기 수학식 31을 사용하여 결정하는 과정을 더 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.And after determining to use the overlapping mode when transmitting a signal from the source node to a destination node, determining the energy of the base message and the energy of the overlapping message using Equation 31 below. Signal relay method.
Figure 112008007980354-pat00086
Figure 112008007980354-pat00086
Figure 112008007980354-pat00087
Figure 112008007980354-pat00087
Figure 112008007980354-pat00088
Figure 112008007980354-pat00088
 상기 수학식 31에서, Etotal 는 상기 전체 에너지를 나타내며, E1 는 상기 기본 메시지의 에너지를 나타냄.In Equation 31, E total represents the total energy, and E 1 represents the energy of the basic message. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기본 메시지의 에너지를 전체 에너지와 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 SNR을 고려하여 결정하는 과정은 상기 기본 메시지의 에너지를 전체 에너지를 상기 제1링크의 SNR로 나눈 값으로 결정하는 단계를 포함하는 소스 노드에서 신호 릴레이 방법.The determining of energy of the basic message in consideration of total energy and SNR between the source node and the destination node includes determining the energy of the basic message by dividing the total energy by the SNR of the first link. How to relay signals at the node. 통신 시스템의 신호 릴레이 시스템에 있어서,In the signal relay system of the communication system, 소스 노드와,The source node, 목적지 노드와, The destination node, 릴레이 노드를 포함하며, Includes relay nodes, 상기 소스 노드는;The source node; 상기 소스 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제1링크와, 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드간 링크인 제2링크와, 상기 릴레이 노드와 상기 목적지 노드간 링크인 제3링크 각각에 대해 데이터 레이트를 최대화시키기 위해 사용되어야만 하는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 모드의 데이터 레이트를 계산하고, Maximize the data rate for each of the first link, which is a link between the source node and the destination node, the second link, which is a link between the source node and the relay node, and the third link, which is a link between the relay node and the destination node. Calculates the data rate of the adaptive modulation and coding (AMC) mode that must be used for 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 멀티홉 모드를 사용할 경우의 데이터 레이트인 제1데이터 레이트를 계산하고,Calculating a first data rate which is a data rate when a multi-hop mode is used for signal transmission between the source node and the destination node, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드들이 직접 모드와 상기 멀티 홉 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제1최적 데이터 레이트를 계산하고,Calculating a first optimal data rate, which is an optimal data rate when the transmission modes available for signal transmission between the source node and the destination node include a direct mode and the multi-hop mode, 상기 제1링크에 사용할 AMC 모드를 결정하고, 상기 결정한 AMC 모드를 사용할 경우 상기 제1링크의 데이터 레이트인 제2데이터 레이트를 결정하고,Determine an AMC mode to be used for the first link, determine a second data rate which is the data rate of the first link when using the determined AMC mode, 상기 소스 노드에서 목적지 노드로 송신되는 신호가 기본 메시지와 중첩된 메시지를 포함할 경우, 상기 기본 메시지가 복호된 후 중첩된 메시지를 복호하기 위해 필요한 유효 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)를 계산하고,When the signal transmitted from the source node to the destination node includes a message superimposed with a basic message, a valid signal-to-noise ratio (SNR) required for decoding the superimposed message after the basic message is decoded. And calculate 상기 중첩된 메시지가 정상적으로 송신되는 데이터 레이트인 제3데이터 레이트를 결정하고,Determine a third data rate, which is a data rate at which the nested message is normally transmitted, 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 신호 송신시 사용 가능한 송신 모드가 중첩 모드를 포함할 경우의 최적 데이터 레이트인 제2최적 데이터 레이트를 계산하고,Calculating a second optimal data rate, which is an optimal data rate when the transmission mode available for signal transmission between the source node and the destination node includes an overlapping mode, 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하는지 검사하고,Check that the second optimal data rate exceeds the first optimal data rate, 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정함을 특징으로 하는 신호 릴레이 시스템.And if the second optimal data rate exceeds the first optimal data rate, determining that the superimposition mode is to be used for signal transmission from the source node to the destination node. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 소스 노드는;The source node; 상기 검사 결과 상기 제2최적 데이터 레이트가 상기 제1최적 데이터 레이트를 초과하지 않을 경우 상기 기본 메시지의 에너지를 전체 에너지와 상기 소스 노드와 목적지 노드간의 SNR을 고려하여 결정하고, 상기 중첩된 메시지의 에너지를 0으로 결정하고,If the second optimal data rate does not exceed the first optimal data rate, the energy of the basic message is determined in consideration of the total energy and the SNR between the source node and the destination node, and the energy of the overlapped message. Is determined to be 0, 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과하는지 검사하고,Check that the first data rate exceeds the second data rate, 상기 검사 결과 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과할 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 멀티 홉 모드를 사용하기로 결정함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.And determining that the multi-hop mode is to be used for signal transmission from the source node to the destination node when the first data rate exceeds the second data rate. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 소스 노드는;The source node; 상기 검사 결과 상기 제1데이터 레이트가 상기 제2데이터 레이트를 초과하지 않을 경우 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 직접 모드를 사용하기로 결정함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.And if the first data rate does not exceed the second data rate, determining that the direct mode is to be used for signal transmission from the source node to the destination node. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1링크와, 제2링크와, 제3링크 각각에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트들 각각이 하기 수학식 32와 같이 표현될 경우, 상기 소스 노드는 하기 수학식 33을 사용하여 상기 제1데이터 레이트를 계산함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.When each of the data rates of the AMC mode that should be used for each of the first link, the second link, and the third link is expressed as in Equation 32, the source node uses Equation 33 as follows. Signal relay system, characterized in that to calculate the data rate.
Figure 112008007980354-pat00089
Figure 112008007980354-pat00089
 상기 수학식 32에서, R SD는 상기 제1링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며, R SR은 상기 제2링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며, R RD는 상기 제3링크에 사용되어야만 하는 AMC 모드의 데이터 레이트를 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00090
는 상기 제1링크의 SNR을 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00091
은 상기 제2링크의 SNR을 나타내며,
Figure 112008007980354-pat00092
는 상기 제3링크의 SNR을 나타냄. In Equation 32, R SD represents a data rate of the AMC mode that should be used for the first link, R SR represents a data rate of the AMC mode that should be used for the second link, and R RD represents the third Represents the data rate of the AMC mode that should be used for the link,
Figure 112008007980354-pat00090
Denotes the SNR of the first link,
Figure 112008007980354-pat00091
Represents the SNR of the second link,
Figure 112008007980354-pat00092
Represents the SNR of the third link.
Figure 112008007980354-pat00093
Figure 112008007980354-pat00093
 상기 수학식 33에서, Rmh 는 상기 제1데이터 레이트를 나타내며, N은 신호 사이즈를 나타내며, T는 상기 소스 노드에서 릴레이 노드로 R SR의 데이터 레이트를 사용하여 상기 사이즈 N의 신호를 송신하는데 소요되는 시간을 나타냄(
Figure 112008007980354-pat00094
).In Equation 33, R mh represents the first data rate, N represents a signal size, and T is required to transmit a signal of size N using the data rate of R SR from the source node to a relay node. Indicates the time it takes
Figure 112008007980354-pat00094
). 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 소스 노드는 하기 수학식 34를 사용하여 상기 제1최적 데이터 레이트를 계산함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.And the source node calculates the first optimal data rate using equation (34).
Figure 112006020757102-pat00095
Figure 112006020757102-pat00095
 상기 수학식 34에서, R conv는 상기 제1최적 데이터 레이트를 나타냄.In Equation 34, R conv represents the first optimal data rate. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 제1링크에 사용하기로 결정된 AMC 모드가 제b AMC 모드이고, 상기 제2데이터 레이트가 R b 일 경우, 상기 소스 노드는 하기 수학식 35를 사용하여 상기 유효 SNR을 계산함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.When the AMC mode determined to be used for the first link is the b AMC mode and the second data rate is R b , the source node calculates the effective SNR using Equation 35 below. Relay system.
Figure 112006020757102-pat00096
Figure 112006020757102-pat00096
 상기 수학식 35에서, γ s,R 은 유효 SNR을 나타내며, h SD 는 상기 제1링크의 채널 이득을 나타내며, h SR 는 상기 제2링크의 채널 이득을 나타내며, 상기 h SD 와 h SR 는
Figure 112006020757102-pat00097
의 관계를 가지며, E 2 는 상기 중첩된 메시지의 에너지를 나타내며,
Figure 112006020757102-pat00098
는 복소 잡음 신호의 분산을 나타내며,
Figure 112006020757102-pat00099
는 상기 제b AMC 모드가 사용될 경우의 SNR 임계값을 나타냄.In Equation 35, γ s, R denotes an effective SNR, h SD denotes a channel gain of the first link, h SR denotes a channel gain of the second link, and h SD and h SR denote
Figure 112006020757102-pat00097
And E 2 represents the energy of the nested message,
Figure 112006020757102-pat00098
Represents the variance of the complex noise signal,
Figure 112006020757102-pat00099
Indicates an SNR threshold when the first AMC mode is used. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제3데이터 레이트가 하기 수학식 36과 같이 표현될 경우, 상기 소스 노드는 하기 수학식 37을 사용하여 상기 제2최적 데이터 레이트를 계산함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.And when the third data rate is expressed as Equation 36, the source node calculates the second optimal data rate using Equation 37 below.
Figure 112006020757102-pat00100
Figure 112006020757102-pat00100
 상기 수학식 36에서 R s 는 상기 제3데이터 레이트를 나타냄.In Equation 36, R s represents the third data rate.
Figure 112006020757102-pat00101
Figure 112006020757102-pat00101
 상기 수학식 37에서, R sup는 상기 제2최적 데이터 레이트를 나타내며, N b 는 상기 기본 메시지의 사이즈를 나타내며, 상기 N s 는 상기 중첩된 메시지의 사이즈를 나타냄.In Equation 37, R sup represents the second optimal data rate, N b represents the size of the basic message, and N s represents the size of the nested message. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 소스 노드에서 목적지 노드로의 신호 송신시 상기 중첩 모드를 사용하기로 결정한 후, 상기 소스 노드는 상기 기본 메시지의 에너지와 중첩된 메시지의 에너지를 하기 수학식 38을 사용하여 결정함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.After determining to use the overlapping mode in transmitting a signal from the source node to the destination node, the source node determines the energy of the base message and the energy of the overlapping message using Equation 38 below. Relay system.
Figure 112008007980354-pat00102
Figure 112008007980354-pat00102
Figure 112008007980354-pat00103
Figure 112008007980354-pat00103
Figure 112008007980354-pat00104
Figure 112008007980354-pat00104
 상기 수학식 38에서, Etotal 는 상기 전체 에너지를 나타내며, E1 는 상기 기본 메시지의 에너지를 나타냄.In Equation 38, E total represents the total energy, and E 1 represents the energy of the basic message. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 소스 노드는 상기 기본 메시지의 에너지를 전체 에너지를 상기 제1링크의 SNR로 나눈 값으로 결정함을 특징으로 신호 릴레이 시스템.And the source node determines the energy of the basic message by the total energy divided by the SNR of the first link.
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