KR100998367B1

KR100998367B1 - 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법

Info

Publication number: KR100998367B1
Application number: KR1020090044200A
Authority: KR
Inventors: 노종선; 신동준; 김향란; 양재동
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-03
Also published as: US20100296433A1; KR20100125145A; US8699400B2

Abstract

본 발명은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법에 대한 것으로서, 특히 소스 노드의 신호를 릴레이 노드를 통해 목적 노드에 전송하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법에 관한 것이다. 본 발명은 비 직교 복호 후 전달(NDF) 프로토콜에서 소스 안테나를 스위칭하여 기존의 비 직교 복호 후 전달 프로토콜보다 큰 다이버시티를 획득할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 소스 노드에 RF 체인과 같이 가격이 높은 하드웨어 블록 대신 가격이 저렴한 안테나를 추가하여 다이버시티 차수를 증가시킬 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 소스 노드 안테나를 스위칭 하더라도 기존의 소스 안테나 스위칭을 하지 않은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜과 비교하여 전송율(rate) 손실이 없는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 최대 우도(ML) 복호방식 대신 near ML 복호방식을 사용하여 목적 노드에서 첫 번째 신호 전송 단계와 두 번째 신호 전송 단계에서 받은 신호를 쉽게 복호할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 새로운 복호방식을 제공할 수 있다.

다중안테나, 스위칭, 비 직교 복호 후 전달, 릴레이, 협동, 다이버시티

Description

비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법{SOURCE ANTENNA SWITCHING SCHEME FOR NON-ORTHOGONAL DECODE-AND-FORWARD PROTOCOL}

본 발명은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법에 대한 것으로서, 특히 소스 노드의 신호를 릴레이 노드를 통해 목적 노드에 전송하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 공간 다이버시티(diversity)는 시공간 부호와 관계될 수 있는 송신기와 수신기의 다수 안테나 사이의 다중 독립경로에 의해 얻어질 수 있다. 릴레이 노드가 사용될 경우 릴레이 노드를 관통하여 송신기(소스 노드)와 수신기(목적 노드) 사이에 부가적인 독립 경로가 또한 존재한다. 이러한 시스템을 협력 네트워크라 하며, 이 경우 협력 다이버시티가 얻어진다. 이러한 협력 네트워크 중 2단계 협력 프로토콜에서는, 첫번째 단계(또는 시간슬롯)에서 소스 노드가 신호를 릴레이 노드와 목적 노드로 보내고, 두번째 단계에서 릴레이 노드가 신호를 목적 노드로 전송한다. 프로토콜은 두번째 단계에서 소스 노드가 전송을 계 속하는지 여부에 따라 비 직교 또는 직교 프로토콜로 일컬어진다.

한편, 최근 협력 네트워크에 관한 연구가 광범위하게 이루어졌다. J. N. Laneman and G. W. Wornell, "Distributed space-time-coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless networks," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, pp. 2415-2425, Oct. 2003.에서 Laneman과 Wornell은 협력 다이버시티를 얻기 위해 반복 시공간 알고리즘(repetition and space-time algorithms)을 제안하였다. 또한, Y. Jing and B. Hassibi, "Distributed space-time coding in wireless relay networks," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 5, no. 12, pp. 3524-3536, Dec. 2006.에서는 2 홉(two-hop) 시스템을 이용하여 증폭 후 전달(AF) 프로토콜에 대한 분산 STC(DSTC)를 제안하였다. 전송 전력이 무한대로 클 경우, 상기 스킴에서는 R개의 릴레이 노드가 사용될 때 다이버시티 차수 R이 얻어진다. Y. Jing and H. Jafarkhani, "Using orthogonal and quasi-orthogonal design in wireless relay networks," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 53, no. 11, pp. 4106-4118, Nov. 2007.에서는 AF프로토콜에 대해 직교 시공간 블록 부호(OSTBCs) 및 준 직교 STBCS(QOSTBCs)를 이용하여 실용적인 DSTCs가 설계되었다. B. Maham and A. Hjㅑungnes, "Distributed GABBA space-time codes in amplify-andforward cooperation," in Proc. ITW 2007, Jul. 2007.에서는 일반화된 QOSTBC를 이용한 DSTCs 설계가 제안되었고, 여기서는 다이버시티 차수를 증가시키기 위해 릴레이 노드가 얼마든지 사용될 수 있다. 더욱이, 최대 다이버시티 차수를 얻을 수 있으면서도 복잡도를 감소시키기 위하여 차선 선형 디코더(suboptimal linear decoder)가 사용될 수 있다. Y. Jing and B. Hassibi, "Cooperative diversity in wireless relay networks with multipleantenna nodes," in Proc. ISIT''05, pp. 815-819, Sep. 2005.에서는 AF 프로토콜에 대한 DSTCs가 다중 안테나를 이용하여 협력 네트워크로 확장되었다. G. S. Rajan and B. S. Rajan, ""A non-orthogonal distributed space-time coded protocol - Part 1: Signal model and design criteria,"" in Proc. ITW''06, pp. 385-389, Mar. 2006.에서는 소스 노드, 릴레이 노드 및 목적 노드 각각에서 단일 안테나를 이용하여 일반화된 비 직교 AF(NAF) 프로토콜을 제안하였다. 또한 그것들은 세 개의 다른 프로토콜이 동일한 다이버시티 차수 R+1을 가짐을 증명하였으며, 여기서 첫 번째 및 두 번째 프로토콜은 각각 NAF 프로토콜 및 직교 AF(OAF) 프로토콜과 유사하다. 그것들이 동일한 다이버시티 차수를 갖는 이유는 소스 노드로부터 전송되는 동일한 정보를 포함하는 신호들이 첫 번째 및 두 번째 단계에서 동일한 페이딩을 경험하기 때문이다.

전술된 이와 같은 프로토콜들은 첫 번째 및 두 번째 단계에서 소스 노드는 신호를 릴레이 노드와 목적 노드로 보내는데, 첫 번째 단계에서 소스 노드는 STC를 전송하고 릴레이 노드는 수신된 신호로부터 복호된 신호를 이용하여 재부호화된 STC를 보낸다. 하지만, 소스 노드는 첫 번째 및 두 번째 단계를 통하여 신호를 두번이나 보내지만, 소스-목적 노드(SD) 채널은 첫 번째 및 두 번째 단계에 대해서 동일하기 때문에 DSTCs는 다이버시티 차수를 증가시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 기존의 비 직교 복호 후 전달 프로토콜보다 큰 다이버시티를 획득할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 두 개의 전송 안테나가 구비된 적어도 하나 이상의 RF 체인을 통해 소스 노드의 신호를 전송하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법으로서, 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총

개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계와, 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 포함하며, 상기

는 소스 노드에서의 전송 RF 체인의 개수인 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공한다.

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계는, 소스 노드와 릴레이 노드가 분산 시공간부호를 구성하여 목적 노드에 동시에 전송하는 단계 를 포함한다. 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계는, 상기 릴레이 노드에서 수신된 신호를 복호화하는 단계와, 상기 복호화된 신호를 소스 노드에서 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나들로 이루어진

개의 안테나를 이용하여 보내려는 신호와 시공간 부호를 구성하여 목적 노드로 전송하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 목적 노드에서 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 통하여 수신된 신호를 near ML 복호 방식으로 복호화하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 near ML 복호 방식은

이고, 상기

는 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총

개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계에서 소스 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이며, 상기

는 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계에서 소스 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이고, 상기

는 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진 개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계에서 릴레이 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이며, 상기

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 통하여 소스 노드로부터 전송되는 L개의 데이터 심볼이며, 상기

은 릴레이 노드에서 각 전송 및 수신 안테나의 개수이고, 상기

는 상기 L개의 데이터 심볼

로부터 구성된

부호이며, 상기

는 상기 L개의 데이터 심볼

로부터 구성된

부호이고, 상기

은 상기 L개의 데이터 심볼

로부터 구성된

부호이며, 상기

은 소스 노드에서 첫 번째 단계에서 보내는 신호의 전력이고, 상기

는 소스 노드에서 두 번째 단계에서 보내는 전력이며, 상기

는 릴레이 노드가 두 번째 단계에서 보내는 전력이고, 상기

는 릴레이 노드와 목적 노드에서의 잡음의 전력이며, 상기

은 쌍 오류 확률이고, 상기

는 소스 노드이며, 상기

은 릴레이 노드 이고, 상기

는 목적 노드이다. 또한, 상기 RF 체인에 구비된 두 개의 안테나는 서로 독립적으로 구동된다.

또한, 본 발명은 두 개의 전송 안테나가 구비된 적어도 하나 이상의 RF 체인을 통해 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 협력하여 목적 노드에 전송하는 비 직 교 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법으로서, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계와, 상기 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 구하는 단계와, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값과, 상기 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 더하는 단계와, 상기 모든 전송 가능한 심볼 세트

에 대하여, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 더하여 최소값을 가지는 심볼 세트

을 구하여 검파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법을 제공한다.

이때, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계는, 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총

개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송할 때, 소스 노드에서 심볼 세트

를 전송했을 때 릴레이 노드에서 심볼 세트

로 오류가 발생하는 쌍 오류 확률을 구하는 단계와, 상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력

를 곱하는 단계와, 상기 두 개의 전송 안테 나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트

와

과의 거리의 제곱을 구하는 단계와, 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진

개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 소스 노드와 릴레이 노드에서 각각 전송 가능한 심볼 세트

와

과의 거리의 제곱을 구하는 단계에서 얻어진 값에서, 상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력

을 곱하는 단계에서 얻어진 값을 빼는 단계를 포함하고, 상기

는 상기 소스 노드에서의 전송 및 수신 RF 체인의 개수이다.

하지만, 본 발명은 이와 같은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜뿐만 아니라 직교 복호 후 전달 프로토콜에도 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계는, 상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송할 때, 소스 노드에서 심볼 세트

를 전송했을 때 릴레이 노드에서 심볼 세트

를 곱하는 단계와, 상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송한 후 상기 릴레이 노드의 안테나로 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 상기 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트

과의 거리의 제곱을 구하는 단계와, 상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송한 후 상기 릴레이 노드의 안테나로 신호를 목적 노드로 전송할 때 목적 노드가 수신한 신호 및 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트

는 상기 소스 노드에서의 전송 RF 체인의 개수이다.

본 발명은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜에서 소스 안테나를 스위칭하여 기존의 비 직교 복호 후 전달 프로토콜보다 큰 다이버시티를 획득할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 소스 노드에 RF 체인과 같이 가격이 높은 하드웨어 블록 대신 가격이 저렴한 안테나를 추가하여 다이버시티 차수를 증가시킬 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 소스 안테나를 스위칭 하더라도 기존의 소스 안테나 스위칭을 하지 않은 비 직교 복호 후 전달 프로토콜과 비교하여 전송율(rate) 손실이 없는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 ML 복호방식 대신 near ML 복호방식을 사용하여 목적 노드 에서 첫 번째 단계와 두 번째 단계에서 받은 신호를 쉽게 복호할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 새로운 복호방식을 제공할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 이하의 수학식에서 대문자는 행렬을 나타내며,

은

단위행렬을 나타낸다. 또한,

는 행렬의 모든 원소를 제곱하여 합산하는 프로베니우스 놈(Frobenius norm)을 나타내며,

는 기대값을 나타낸다. 또한,

와

는 각각 복소공액 및 복소공액 전치행렬(complex conjugate transpose)을 나타내며,

는

복소 행렬을 나타낸다. 또한,

에 대해서,

는 A의 원소들이 평균값 0 및 분산

을 갖는 독립 동일 분포(i.i.d.) 원 대칭 가우시안 랜덤 변수(circularly symmetric Gaussian random variables)라는 것을 나타낸다. 또한, 이하에서 본 발명에 따른 소스 안테나의 스위칭을 이용하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜을 NDF-SAS라 한다.

도 1은 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법의 순서도이다. 또한, 도 3은 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 전송을 나타낸 개념도이고, 도 4는 에러 프리 SR 채널에서

일 때

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 알라무티 스킴의 성능을 비교한 그래프이다. 또한, 도 5는 에러 프리 SR 채널에서

일 때

이고

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜의 성능을 비교한 그래프이고, 도 6은

일 때

경우 QPSK 변조방식 및 알라무티 스킴을 사용한 ODF 프로토콜의 near ML복호방식과 ML 복호방식의 성능을 비교한 그래프이다. 또한, 도 7은 오류 SR 채널에서

일 때

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 알라무티 스킴의 성능을 비교한 그래프이고, 도 8은 오류 SR 채널에서

일 때

이고

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 CISTBC 스킴의 성능을 비교한 그래프이다. 이때, 도 1의 실선은 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계(첫 번째 전단계 전송)를 나타내며, 점선은 소스 노드와 릴레이 노드가 분산 시공간 부호를 구성하여 목적노드로 전송하는 단계 (두 번째 단계 전송)를 나타낸다.

본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송 하는 단계(S₁)와, 소스 노드와 릴레이 노드가 분산 시공간부호를 구성하여 목적 노드로 전송하는 단계(S₂)를 포함한다. 이때, 본 발명은 반이중 전송(half duplex transmission)을 가정하며, 채널은 주파수 평탄 슬로우 페이딩(frequency-flat slow fading)이다. 또한, 채널 계수는 첫 번째 단계에서 두 번째 단계까지 변하지 않는다고 가정하며, 목적 노드는 소스-릴레이 노드 채널, 소스-목적 노드 채널 및 릴레이 노드-목적 노드 채널의 채널 상태 정보(CSI)를 알고 있다고 가정한다.

소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계(S₁)는 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 동시에 전송한다. 이러한 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계는 시공간 부호를 구성하는 단계(S_1-1)와, 시공간 부호를 전송하는 단계(S₁ _-2)를 포함한다.

시공간 부호를 구성하는 단계(S_1-1)는 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계에서 전송되는 L개의 데이터 심볼

로부터

의 부호

을 구성한다.

이때, 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계에서 릴레이 노드 및 목적에서 수신된 신호 행렬은 각각 수학식1 및 수학식2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식1]

[수학식2]

여기서,

와

는 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계에서 각각

와

로 분포된 소스 노드와 릴레이 노드간(SR) 및 소스 노드와 목적 노드간(SD) 채널의 채널계수이고,

는 목적에서 수신 안테나의 수이다. 또한,

와

는 각각 릴레이 노드와 목적에서

및

로 분포된 노이즈 행렬을 나타낸다.

는 노이즈에 대한 평균 전송 신호의 비(SNR)에 선형적으로 비례하는 파라미터이며,

는 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계(S₁)에서 소스 노드에서 보내는 부호의 전력이다.

시공간 코드를 전송하는 단계(S_1-2)는 부호를 구성하는 단계에서 구성된

부호

를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송한다.

소스 노드와 릴레이 노드가 분산 시공간부호를 구성하여 목적 노드로 전송하 는 단계(S₂)는 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계(S₁)에서 전송된 신호와 동일한 신호를 소스 노드와 릴레이 노드에서 목적 노드로 재전송한다. 이러한 소스 노드의 신호와 릴레이 노드의 신호를 목적 노드에 재전송하는 단계는 릴레이 노드가 수신된 신호를 복호하는 단계(S_2-1)와, 소스 노드의 신호와 릴레이 노드에서 복호한 신호를 분산 시공간부호로 구성하여 전송하는 단계(S_2-2)를 포함한다.

릴레이 노드가 수신된 신호를 복호하는 단계(S_2-1)는 소스 노드에서 전송된 시공간 부호를 복호하여 시공간 부호를 구성한다. 이는 전술된 바와 같이, 소스 노드와 릴레이 노드로부터 전송되는 부호를 결합함으로써 구성할 수 있으며, 이러한 시공간 부호(STC)는 수학식1과 같이 표현될 수 있다.

소스 노드의 신호와 릴레이 노드에서 복호한 신호를 분산 시공간부호로 구성하여 전송하는 단계(S_2-2)는 소스 노드와 릴레이 노드로부터 전송되는 부호를 결합하여 구성된 시공간 부호와 소스 노드의 시공간 부호로 분산 시공간부호를 구성하여 목적 노드로 전송한다.

이때,

와

가 각 능동 안테나에 대해서 전송전력

와

을 갖는 릴레이 노드와 소스 노드로부터 전송되는 부호 행렬이라고 할 때,

은 릴레이 노드에서 각 전송 및 수신 안테나의 수이다. 이때, 소스 노드의 신호와 릴레이 노드의 신호를 목적 노드에 재전송하는 단계에서 소스 노드와 릴레이 노드로 부터 전송되는 부호를 결합함으로써 분산 시공간 부호(DSTC)는 수학식3과 같이 표현될 수 있다.

[수학식3]

또한, 목적 노드에 수신되는 신호는 수학식 4와 같다.

[수학식4]

여기서

와

는 각각 두번째 단계에서 소스 노드와 목적 노드간(SD)과 릴레이 노드와 목적 노드간(RD) 채널의 채널 계수 행렬이고,

와

의 원소(elements)는 각각

와

를 갖는 독립 동일 분포(i.i.d.)이다.

는 소스 노드의 신호와 릴레이 노드의 신호를 목적 노드에 재전송하는 단계에서의 노이즈 행렬을 나타내며, 노이즈 행렬의 원소는

인 독립 동일 분포이다.

다음은 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위 칭 방법에 따른 NDF-SAS와 기존의 NDF 프로토콜에 대한 평균 비트 오류 확률에 대해 비교한다.

우선, 기존의 에러 프리 SR 채널에 대한 NDF 프로토콜의 성능을 살펴보기 위해 에러 프리 SR 채널, 즉

인 채널에 대해 살펴본다. 이 경우 등가 입력 출력 관계(equivalent input-output relation)는 수학식5와 같이 요약될 수 있다.

[수학식5]

여기서,

는 수신 신호 행렬이고,

는

로 나타내어지는 등가 채널 행렬이고,

는 등가 부호 행렬이고,

은

를 갖는 복소 가우시안 노이즈 행렬이다.

또한, 수학식5의 등가 입력 출력 관계에 대해 x를

로 혼동한 경우에 대한 평균 쌍 오류 확률이 유도될 수 있다. 최대 우도(ML) 복호 행렬(decoding metric)은

로 정의될 수 있으며, 채널이 알려진 것일 때 쌍 오류 확률은 수학식6과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식6]

여기서,

이고,

및

는 복소수의 실수부 및 행렬의 트레이스(trace)를 각각 나타낸다. 그러면 쌍 오류 확률은 수학식7과 같이 다시 나타낼 수 있다.

[수학식7]

여기서,

는 평균값 0 및 분산

를 갖는 실수 가우시안 랜덤 변수이므로 쌍 오류 확률은 수학식8과 같이 주어진다.

[수학식8]

여기서,

서의 크랙(Craig)의 결과

를 이용하여, 평균 쌍 오류 확률은 수학식9와 같이 유도될 수 있다.

[수학식9]

여기서,

는

의

번째 열이고,

이며,

이다. 또한,

의 열은 동일한 통계적 특성을 가지므로 동등성(equality)은 유지된다. 하기에서 도출될 수학식20을 이용하여 모멘트 생성 함수

를 조작함으로써, 수학식10과 같은 평균 쌍 오류 확률이 얻어질 수 있다.

[수학식10]

여기서, 높은 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)에 대해, 계차행렬(difference matrix)

가 최대 랭크(full rank)이면,

의 랭크는 평균 쌍 오류 확률의 다이버시티를 결정한다. 따라서, 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법(이하, "NDF-SAS 프로토콜"이라 함)은 기존의 NDF 프로토콜에 비하여

만큼 다이버시티를 증가시킬 수 있 다는 것을 알 수 있다.

다음은

및

,

인 경우에 대해 본 발명에 따른 NDF-SAS 프로토콜의 몇가지 스킴에 대해 설명한다.

알라무티 부호(Alamouti code)는 2개의 전송 안테나에 대해서 최대 속도 및 최대 다이버시티를 획득한다. 또한, 성상 회전(constellation rotation)(QOSTBC-CR)을 갖는 CISTBC와 QOSTBC는 4개의 전송 안테나에 대해 최대 속도 및 최대 다이버시티를 획득한다. 이에 따라, 하기에서는 알라무티 부호와 CISTBC 및 QOSTBC-CR를 사용하여 NDF-SAS 프로토콜에 대한 몇몇 부호 디자인에 대해 설명한다.

라고 할 때,

에 대해, 소스 노드의 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계(이하, "첫 번째 단계"라 함)에서는

, 소스 노드의 신호와 릴레이 노드의 신호를 목적 노드에 재전송하는 단계(이하, "두 번째 단계"라 함)에서는 알라무티 스킴

을 이용한다.

첫번째 단계에서

및

에 대해

를 이용하고, 두번째 단계에서는 CISTBC 스킴

,

과 QOSTBC-CR 스킴

,

을 이용한다.

여기서

,

는 회전각,

;

그리고

및

는 각각

의 실수부와 허수부를 나타낸다.

본 발명은 알라무티 스킴에서

로 가정하며, 따라서

는 평균 전송 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 나타낸다. 또한,

이다. 여기서,

은 대각행렬을 나타내며, 이 부호는 복호 단일 심볼일 수 있다. 또한,

를

인 모든 경우에 대해

으로 둠으로써 부호

로 할 때 평균 쌍 오류 확률은 별도로 유도될 수 있다. 수학식10으로부터 수학식11과 같은 쌍 오류 확률이 얻어진다.

[수학식11]

여기서, NDF-SAS프로토콜에 대해

이고, NDF 프로토콜에 대해

이다. 그러면 NDF-SAS 프로토콜 및 NDF 프로토콜에 대한 평균 쌍 오류 확률은 각각 수학식12와 수학식13과 같이 유도될 수 있다.

[수학식12]

[수학식13]

여기서,

이다. 수학식12와 수학식13으로부터, NDF-SAS 프로토콜에 의하면 다이버시티 차수 3이 얻어지며, 이는 다이버시티 차수가 2인 NDF 프로토콜보다 크다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 CISTBC 스킴에 대해서

라고 가정하며, 이에 따라

는 평균 전송 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 나타낸다. 이때,

이므로, 평균 쌍 오류 확률은 독립적으로 유도될 수 있으며 수학식11이 평균 쌍 오류 확률을 유도하는데 사용될 수 있다. 또한,

및

라고 할 때,

는 수학식14와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식14]

또한, NDF-SAS 프로토콜에 대해서 수학식 15와 같고, NDF 프로토콜에 대해서 수학식16과 같다.

[수학식15]

[수학식16]

또한, 수학식15와 수학식16를 수학식11에 대입하면, NDF-SAS 프로토콜에 대한 평균 쌍 오류 확률은 수학식17과 같이 유도될 수 있다.

[수학식17]

,

이므로, 다이버시티 차수는

일 때 6이 된다. 유사하게 수학식14와 수학식16을 수학식11에 대입하면, NDF 프로토콜에 대한 평균 쌍 오류 확률은 수학식18과 같이 유도될 수 있다.

[수학식18]

즉, NDF 프로토콜에 대한 평균 쌍 오류 확률의 다이버시티 차수는 4이다.

QOSTBC-CR 스킴에 대해서,

라고 가정하면

는 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)를 나타낸다.

(여기서

는

인 모든 경우에 대해

으로 둠으로써 부호

를 의미함)이므로, 평균 쌍 오류 확률은

와

에 대해 쌍으로 유도될 수 있다.

본 발명은 평균 쌍 오류 확률을 유도하기 위하여

를 고려하며,

,

, 및

로 한다.

상기에서 분석된 평균 쌍 오류 확률로부터, 평균 쌍 오류 확률은 수학식19와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식19]

여기서,

,

및

이다.

이므로,

이다. 그러면 NDF-SAS에 대한 평균 쌍 오류 확률은 수학식20과 같이 유도될 수 있다.

[수학식20]

여기서,

이고, 다이버시티 차수는 6이다. NDF 프로토콜에 대해서 평균 쌍 오류 확률은 수학식21과 같이 유도된다.

[수학식21]

NDF 프로토콜에 대해서, 다이버시티 차수는 4이다.

표 1은

및

이고

인 경우에 대해서 다양한 DSTC를 사용하는 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜의 다이버시티 차수를 정리한 것이다.

<표1>

	NDF-SAS	NDF
	3	2
CISTBC	6	4
QOSTBC

표1을 참조하면, 본 발명에 따른 NDF-SAS가 기존의 NDF보다 다이버시티 차수가 높은 것을 알 수 있다. 또한, 이하에서는 표1의 다이버시티 차수를 확인하기 위한 모의실험에 대해 언급한다.

모의실험을 위하여, 첫 번째 및 두 번째 단계에서 전체 전송전력은 동일하고, 전력은 각 전송 안테나에 동등하게 할당된다고 가정한다. 따라서,

인 경우에 대해서는, NDF-SAS 와 NDF 프로토콜 모두에 대하여

,

및

라고 가정한다.

이고

인 경우에 대해서는, 전체 전송 전력을 동등하게 하기 위하여 CISTBC 스킴에 대해

,

및

, QOSTBC-CR 스킴에 대해

,

및

라고 가정한다. QPSK변조를 위하여, 본 발명은 최적 회전각으로 CISTBC 스킴에 대해서는

, QOSTBC-CR 스킴에 대해서는

를 사용한다.

NDF-SAS 및 NDF 프로토콜의 평균 쌍 오류 확률을 비교하기 위하여, 도 4에는

인 경우, 도 5에는

이고

인 경우에

인 모의실험 결과를 나타내었다. 도 4와 도 5로부터 NDF-SAS 프로토콜의 다이버시티 차수가 NDF 프로토콜보다 큰 것을 확인하였다. 분석 및 계산결과에 의해 에러 프리 SR 채널에 대해 NDF-SAS 프로토콜의 다이버시티 차수가 향상된다는 것을 확인하였다.

다음은 기존의 오류 SR 채널에 대한 NDF 프로토콜의 성능을 살펴본다.

먼저, 오류 SR 채널에 대한 NDF 프로토콜의 최대 우도(ML) 복호 스킴을 정의한다. 이때, 소스 노드와 릴레이 노드 간에 최대 협력이 사용될 수 없으므로, 릴레이 노드로부터 전송된 신호는 소스 노드로부터 전송된 신호와 정확히 동일하지 않다. 따라서, 최대 우도 디코더(이하, "ML 디코더"라 함)는 수학식22와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식22]

여기서,

는 M-ary 신호 집합체(constellation)에 대한 신호 집합이고,

는 첫번째 단계에서 소스 노드가

를 전송할 때 릴레이 노드가

에 대해 수신 신호를 복호할 확률이다.

수학식22에서

를 부호

에 대해 유도하기가 매우 어려우므로, 본 발명은

가 소스 노드로부터 전송될 때 릴레이 노드에서

를 결정하는 PEP, 즉

를 이용한다. 쌍 오류 확률이

와 같지는 않지만, 수학식22의 해를 얻기 위해서

대신 이용될 수 있다. 큰 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR), 즉

에 대해서,

의 근사치가 또한 이용된다. 결국 ML 디코더는 다음의 수학식23에 가까워진다.

[수학식23]

이때, 상기 디코더를 near ML 디코더라고 한다. 물론, 본 실시예는 비 직교 복호 후 프로토콜에 near ML 디코더를 적용하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 near ML은 첫 번째 단계에서 소스 노드가 릴레이 노드와 목적 노드로 신호를 전송하고, 두 번째 단계에서 릴레이 노드만이 목적 노드로 신호를 전송하는 직교 복호 후 전달 프로토콜에도 적용될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜은 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾고, 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 구한다. 또한, 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값과 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 더한다. 이후, 모든 전송 가능한 심볼 세트

에 대하여, 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트

사이의 거리의 제곱을 더하여 최소값을 가지는 심볼 세트

을 구하여 검파(Detection)함으로써 목적 노드의 복호과정이 완료된다.

이때, 매트릭(metric)의 값을 계산은 소스 노드에서 릴레이 노드 및 목적 노드로 신호를 전송하는 첫 번째 단계에서, 소스 노드에서 심볼 세트

를 전송했을 때 릴레이 노드에서 심볼 세트

로 오류가 발생하는 쌍 오류 확률을 구한다. 이후, 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 릴레이 노드에서의 잡음 전력

를 곱하고, 소스 노드와 릴레이 노드가 협력하여 목적 노드로 신호를 전송하는 두 번째 단계에서 목적 노드가 수신한 신호 및 상기 소스 노드와 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트

와

과의 거리의 제곱을 구한다. 마지막으로 두 번째 단계에서 목적 노드가 수신한 신호 및 소스 노드와 릴레이 노드에서 각각 전송 가능한 심볼 세트

와

과의 거리의 제곱을 구하여 얻어진 값과, 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 릴레이 노드에서의 잡음 전력

을 곱하여 얻어진 값을 더함으로써 매트릭(metric)의 값을 계산할 수 있다.

이러한 near ML 복호방식이 직교 복호 후 전달 프로토콜에 적용될 경우, 매트릭(metric)의 값을 계산은 두 번째 단계에서 소스 노드의 신호 전송을 차단하여 구할 수 있다. 즉, 전술된 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 매트릭(metric) 계산 중 두 번째 단계에서 릴레이 노드만이 목적 노드로 신호를 전송하도록 하여 직교 복호 후 전달 프로토콜에 적용할 수 있다. 직교 복호 후 전달 프로토콜의 경우는 도 6를 참조할 수 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 near ML 복호 방식은 ML 복호방식과 같은 BER성능을 가진다.

다음으로 본 발명은 평균 쌍 오류 확률에 대한 상한을 유도한다. 릴레이 노드는 어떤 심볼이라도 전송할 수 있으므로, 평균 쌍 오류 확률은 수학식24와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식24]

여기서,

는

와

이 소스 노드 및 릴레이 노드로부터 각각 전송될 때 목적에서

를 결정하는 조건 쌍 오류 확률(conditional PEP)을 나타낸다. 첫번째 단계에서 소스 노드는 신호

를 전송하고, 두번째 단계에서 릴레이 노드는 수신된 신호를

에 대해 복호하여 목적으로 전송한다고 가정한다. 그러면 식수학식24에서 전송 쌍 오류 확률은 수학식25와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식25]

여기서,

및

는 소스 노드 및 릴레이 노드로부터 각각 전송되는 주어진

와

에 대해

와

를 결정하는 수학식23에서의 행렬이다.

한편, 전술된 평균 쌍 오류 확률의 분석에 의해 SR 채널에 대한

는 수학식26과 같이 유도될 수 있다.

[수학식26]

여기서,

에 대해

이고, 그 외에는

이다.

따라서, 큰 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)에 대해서, 수학식25의 행렬은 수학식27 및 수학식28에 근접한다.

[수학식27]

[수학식28]

수학식24에서 평균 쌍 오류 확률을 유도하기 위하여,

와

인 두가지 경우가 각각 고려된다.

먼저,

인 경우, 수학식27과 수학식28의 행렬은 수학식29와 수학식30과 같이 각각 나타낼 수 있다.

[수학식29]

[수학식30]

여기서,

이다. 그러면,

인 경우에 대해서, 수학식24의 우변(right-hand side: RHS) 기대값은 수학식31과 같이 유도될 수 있다.

[수학식31]

또한,

인 경우 수학식27과 수학식28의 행렬은 수학식32와 수학식33과 같이 각각 나타낼 수 있다.

[수학식32]

[수학식33]

여기서,

이며, 수학식24의 우변 기대값은 수학식34와 같이 유도될 수 있다.

[수학식34]

여기서,

및

라고 하면, 수학식34는 수학식35와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식35]

여기서,

이면,

함수는 상한값

를 갖고, 그렇지 않은 상한은 1이다. 수학식35의 기대값은 수학식36과 같이 상한이 존재한다.

[수학식36]

따라서, 수학식34는 수학식37과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식37]

또한, 수학식31 및 수학식37로부터, 수학식24에서 평균 쌍 오류 확률은 수학식38과 같이 상한이 존재한다.

[수학식38]

이때,

와

은 채널

및

의 변화에 따라 변할 것이므로(즉,

및

는

,

또는 다른 심볼일 수 있으므로), 일반적으로 수학식38 에서의 기대값은 계산할 수 없을 것이다. 그러나, NSF-SAS 프로토콜에 대해서 수학식38은 수학식39와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식39]

그리고 NDF 프로토콜에 대해 수학식38은 수학식40과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식40]

수학식39의 괄호안의 우변 기대값의 합은 수학식40의 우변과 동일한 다이버시티 차수를 갖는다. 따라서, NDF-SAS 프로토콜의 다이버시티 차수는 NDF 프로토콜보다

만큼 클 수 있다.

다음은 오류 SR 채널의 경우에 대하여,

및

인 경우에 대해 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜의 평균 BEP를 알라무티 및 CISTBC 스킴과 비교한다. 이때, 모의실험 조건은 전술된 에러 프리 SR 채널에 대한 경우에서와 동일하다.

도 7에서

,

, 및

일 때,

에 대해 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 알라무티 스킴의 평균 BEP가 에러 프리 SR 채널 경우('NER'로 표기)와 비교되어 있다. 또한, 도 8에는

,

, 및

일 때,

이고

인 경우에 대해 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 CISTBC 스킴의 평균 BEP가 에러 프리 SR 채널 경우와 비교되어 있다. 도 7 및 도 8로부터,

일 때

에 대해 오류 SR채널 경우의 평균 BEP는 에러 프리 SR 채널 경우에서와 유사함을 알 수 있다. 또한,

일 때 평균 BEP는 에러 프리 SR 채널의 경우와 차이가 있었지만, NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대해서는 동일한 다이버시티를 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 즉, NDF-SAS 프로토콜은 오류 SR 채널에서 NDF 프로토콜과 비교할 때

만큼의 다이버시티 향상을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 릴레이 노드를 이용하여 소스 노드 안테나를 스위칭하여 기존의 NDF 프로토콜보다 큰 다이버시티를 획득할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 RF 체인에 임의의 수의 안테나가 있을 경우, RF 체인과 같이 가격이 높은 하드웨어 블록 대신 가격이 저렴한 안테나를 추가하여 다이버시티 차수를 증가시킬 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 소스 노드 안테나를 스위칭 하더라도 기존의 소스 안테나 스위칭을 하지 않고 릴레이 노드를 구비한 프로토콜과 비교하여 부호율(rate) 손실이 없는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 ML 복호방식 대신 near ML 복호방식을 사용하여 소스 노드에서 릴레이 노드로 전달된 신호를 쉽게 복호할 수 있는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법을 제공할 수 있다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 개념도.

도 2는 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법의 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 전송을 나타낸 개념도.

도 4는 에러 프리 SR 채널에서

일 때

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 알라무티 스킴의 성능을 비교한 그래프.

도 5는 에러 프리 SR 채널에서

일 때

이고

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜의 성능을 비교한 그래프.

도 6은

일 때

경우 QPSK 변조방식 및 알라무티 스킴을 사용한 ODF 프로토콜의 near ML복호방식과 ML 복호방식의 성능을 비교한 그래프.

도 7은 오류 SR 채널에서

일 때

도 8은 오류 SR 채널에서

일 때

이고

인 경우 NDF-SAS 및 NDF 프로토콜에 대한 CISTBC 스킴의 성능을 비교한 그래프.

Claims

두 개의 전송 안테나가 구비된 적어도 하나 이상의 RF 체인을 통해 소스 노드의 신호를 전송하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법으로서,

상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총
개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계와,

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 포함하며,

상기
는 소스 노드에서의 전송 RF 체인의 개수인 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법
청구항 1에 있어서,

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계는,

상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드가 분산 시공간부호를 구성하여 목적 노드에 동시에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계는,

상기 릴레이 노드에서 수신된 신호를 복호화하는 단계와,

상기 복호화된 신호를 소스 노드에서 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나들로 이루어진
개의 안테나를 이용하여 보내려는 신호와 시공간 부호를 구성하여 목적 노드로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법.
청구항 3에 있어서,

상기 목적 노드에서 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총
개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계와, 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 통하여 수신된 신호를 near ML 복호 방식으로 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법.
청구항 4에 있어서,

상기 near ML 복호 방식은

이고,

상기
는 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총
개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계에서 소스 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이며, 상기
는 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계에서 소스 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이고, 상기
는 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계에서 릴레이 노드와 목적 노드간 채널의 채널 계수 행렬이며, 상기
는 상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총
개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송하는 단계와, 상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진 개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송하는 단계를 통하여 소스 노드로부터 전송되는 L개의 데이터 심볼이며, 상기
은 릴레이 노드에서 각 전송 및 수신 안테나의 개수이고, 상기
는 상기 L개의 데이터 심볼
로부터 구성된
부호이며, 상기
는 상기 L개의 데이터 심볼
로부터 구성된
부호이고, 상기
은 L개의 데이터 심볼
로부터 구성된
부호이며, 상기
은 소스 노드에서 첫 번째 단계에서 보내는 신호의 전력이고, 상기
는 소스 노드에서 두 번째 단계에서 보내는 전력이며, 상기
는 릴레이 노드가 두 번째 단계에서 보내는 전력이고, 상기
는 릴레이 노드와 목적 노드에서의 잡음의 전력이며, 상기
은 쌍 오류 확률이고, 상기
는 소스 노드이며, 상기
은 릴레이 노드이고, 상기
는 목적 노드인 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 RF 체인에 구비된 두 개의 안테나는 서로 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 비 직교 복호 후 전달 프로토콜의 소스 안테나 스위칭 방법.
두 개의 전송 안테나가 구비된 적어도 하나 이상의 RF 체인을 통해 소스 노 드의 신호를 릴레이 노드와 협력하여 목적 노드에 전송하는 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법으로서,

상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트
들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계와,

상기 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트
사이의 거리의 제곱을 구하는 단계와,

상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트
들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값과, 상기 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트
사이의 거리의 제곱을 더하는 단계와,

상기 모든 전송 가능한 심볼 세트
에 대하여, 상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트
들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값과, 상기 목적 노드가 수신한 신호와 상기 소스 노드가 전송할 가능성이 있는 심볼 세트
사이의 거리의 제곱을 더하여 최소값을 가지는 심볼 세트
을 구하여 검파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트
들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계는,

상기 적어도 하나 이상의 RF 체인에 구비된 두 개의 전송 안테나 중 어느 하나의 안테나를 이용하여 소스 노드에서 총
개의 안테나로 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송할 때, 소스 노드에서 심볼 세트
를 전송했을 때 릴레이 노드에서 심볼 세트
로 오류가 발생하는 쌍 오류 확률을 구하는 단계와,

상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력
를 곱하는 단계와,

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트
와
과의 거리의 제곱을 구하는 단계와,

상기 두 개의 전송 안테나 중 다른 하나로 이루어진
개의 안테나로 상기 릴레이 노드의 안테나와 협력하여 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 소스 노드와 릴레이 노드에서 각각 전송 가능한 심볼 세트
와
과의 거리의 제곱을 구하는 단계에서 얻어진 값에서, 상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력
을 곱하는 단계에서 얻어진 값을 빼는 단계를 포함하고,

상기
는 상기 소스 노드에서의 전송 RF 체인의 개수인 것을 특징으로 하는 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 릴레이 노드가 복호 가능성이 있는 심볼 세트
들에 대해 매트릭(metric)의 값을 계산하여 가장 작은 값을 찾는 단계는,

상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송할 때, 소스 노드에서 심볼 세트
를 전송했을 때 릴레이 노드에서 심볼 세트
로 오류가 발생하는 쌍 오류 확률을 구하는 단계와,

상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력
를 곱하는 단계와,

상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송한 후 상기 릴레이 노드의 안테나로 신호를 목적 노드로 전송할 때, 목적 노드가 수신한 신호 및 상기 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트
과의 거리의 제곱을 구하는 단계와,

상기 소스 노드에서 신호를 릴레이 노드와 목적 노드에 전송한 후 상기 릴레이 노드의 안테나로 신호를 목적 노드로 전송할 때 목적 노드가 수신한 신호 및 릴레이 노드에서 전송 가능한 심볼 세트
과의 거리의 제곱을 구하는 단계에서 얻어진 값에서, 상기 쌍 오류 확률에 자연로그를 취하고 상기 릴레이 노드에서의 잡음 전력
을 곱하는 단계에서 얻어진 값을 빼는 단계를 포함하고,

상기
는 상기 소스 노드에서의 전송 및 수신 RF 체인의 개수인 것을 특징으로 하는 복호 후 전달 프로토콜의 복호 방법.