KR101047037B1 - 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

고속 이동성이 있는 멀티 홉 무선 망을 멀티 홉 간섭 채널로 모델링하고, 전송 용량(sum-rate)를 높일 수 있도록 페이딩 패턴(fading pattern)의 패턴 짝을 구성하며, 짝에 해당하는 페이딩 패턴이 들어올 때까지 홉에서의 전송을 지연시켜 패턴 짝이 함께 전송되도록 하는 데이터 전송 기술이 개시된다. 본 발명의 일 측면은, 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 상기 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률(rate)을 파악하고, 상기 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 상기 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 상기 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성하고, 제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 페이딩 패턴의 상기 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 상기 제 1 신호의 전송을 지연시키며, 상기 제 2 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면 다중 홉 전송에서의 레이트 감소 현상을 줄일 수 있게 되고, 단일 홉 전송보다 오히려 높은 전송 용량을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
멀티 홉, 무선 망, 애드 혹, 네트워크 코딩, 간섭 채널

Description

멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치{Method and Apparatus for Data Transmission in Multi-hop Wireless Network}
본 발명은 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 고속 이동성이 있는 멀티 홉 무선 망을 멀티 홉 간섭 채널로 모델링하고, 전송 용량(sum-rate)를 높일 수 있도록 페이딩 패턴(fading pattern)의 패턴 짝을 구성하며, 짝에 해당하는 페이딩 패턴이 들어올 때까지 홉에서의 전송을 지연시켜 패턴 짝이 함께 전송되도록 하는 데이터 전송 기술에 관한 것이다.
이동 애드-혹 망(mobile ad-hoc network)은 기존의 무선 네트워크 서비스에 가입하지 않고도 사용자들과의 상호 협력만으로 네트워킹 하게 하는 기술로, 기지국이 없이도 무선 통신 단말기와 이동 애드-혹 망에 필요한 소프트웨어만 있으면 개인 대 개인(Peer-to-Peer, P2P) 통신을 가능하게 한다. 이동 애드-혹 망은 설치 및 확장이 쉬우며 응용 분야가 다양하다는 장점 때문에 많은 관심을 받고 있다. 이러한 장점은 유선망을 확충하기 어려운 지역에서 저비용으로 인터넷 연결을 제공 하고, 전송 용량을 증가시켜 밀도가 높은 지역에서 셀 안의 노드 밀도를 줄여 인터넷 속도를 높일 수 있게 한다. 나아가, 최근 유비쿼터스(ubiquitous) 시대가 도래하면서 간편한 무선 네트워킹 기술을 구현하기 위하여 이동 애드-혹 망은 더욱 주목 받고 있다.
원래 애드-혹 망은 전쟁과 같이 기지국 등 통신 기반 시설이 쉽게 파괴될 수 있는 극한 상황에서 통신을 가능하게 하기 위하여 연구되어 왔다. 유사한 목적에서 최근 군 전술 정보통신 체계(Tactical Information Communication Network; TICN) 사업은, 전장에서 전투 능력을 극대화하기 위해 지휘통제·공격 무기 등 각 체계들을 유·무선으로 거미줄같이 연결하는 전술통신 기반 체계를 구축하기 위하여 이동 기지국 및 애드-혹 망의 연구를 추진하고 있다. 이와 관련하여, 이동 애드-혹 망과 같이 고속 이동성이 있는 무선 망에서 통신 능력을 확보하기 위한 네트워크 코딩 기법에 관한 연구의 필요성이 대두되고 있다.
그러나, 애드-혹 망은 다중 홉(multi hop) 망이기 때문에 단일 채널을 사용할 경우 동일 플로우 내의 홉 간의 간섭뿐만 아니라 경로가 다른 인접 플로우 간에도 간섭이 발생하여 거쳐가는 홉 수에 따라 플로우 당 수율(전송률, 레이트, rate)이 크게 저하되는 문제점이 있다. 페이딩 환경이기 때문에 다중 홉 전송 시, 다중 홉을 수행할수록 최종 레이트가 감소하게 되는 것이다.
따라서, 애드-혹 망 등 고속 이동성이 있는 무선 망이 높은 전송 용량을 제공하기 위하여 다중 채널 간에 상호 간섭을 일으키지 않도록 네트워크 코딩을 수행하는 방법 및 장치에 대한 수요가 존재한다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴을 적절히 조합하여 레이트를 높일 수 있도록 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 짝을 구성하는 네트워크 코딩 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 짝에 해당하는 페이딩 패턴이 들어올 때까지 홉에서의 전송을 지연시켜 상기 페이딩 패턴의 짝이 함께 전송되도록 하여, 높은 전송 용량을 제공하는 네트워크 코딩 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 상기 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률(rate)을 파악하고, 상기 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 상기 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 상기 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성하고, 제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 페이딩 패턴의 상기 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 상기 제 1 신호의 전송을 지연시키며, 상기 제 2 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법을 제공한다.
또한, 상기 패턴 짝은 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 구성되는 멀티 홉 무 선망에서의 데이터 전송 방법을 제공한다.
또한, 상기 멀티 홉 무선망은 2-사용자 2-홉 간섭 채널로 모델링되며, 상기 패턴 짝은 상기 다중 홉 전송률 2를 달성하는 상기 단일 홉 전송률 1의 페이딩 패턴 2개의 쌍을 포함하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법을 제공한다.
또한, 상기 멀티 홉 무선망의 전송률의 최대 값은, 연결된 출력 노드가 없는 입력 노드 및 연결된 입력 노드가 없는 출력 노드를 삭제하고, 모든 가능한 입력값에 대하여 두 노드의 출력값이 동일한 경우 상기 두 노드 중 하나를 삭제하며, 동일한 출력 노드에 연결된 여러 개의 입력 노드 중 하나만을 남기고 나머지를 삭제하여 얻은 입력 노드의 개수 및 출력 노드의 개수를 이용하여 산출되는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 상기 어느 하나의 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 3 측면은, 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 상기 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률을 파악하는 모델링부와, 상기 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 상기 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 상기 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성하는 네트워크 코딩부, 및 제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 페이딩 패턴의 상기 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 상기 제 1 신호의 전송을 지연시켜 상기 제 2 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하는 릴레이를 포함하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치를 제공한다.
또한, 상기 네트워크 코딩부는 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 상기 패턴 짝을 구성하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치를 제공한다.
또한, 상기 모델링부는 상기 멀티 홉 무선망을 2-사용자 2-홉 간섭 채널로 모델링하며, 상기 네트워크 코딩부는 상기 다중 홉 전송률 2를 달성하는 상기 단일 홉 전송률 1의 페이딩 패턴 2개의 쌍을 포함하는 상기 패턴 짝을 구성하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 의도적 지연을 통해 상기 페이딩 패턴의 짝이 함께 전송되도록 하여 다중 홉 전송에서의 레이트 감소 현상을 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 단일 홉에서 레이트 1을 제공하는 홉 2개의 사용하여 최종 레이트 2를 달성할 수 있으므로 단일 홉 전송보다 오히려 높은 전송 용량을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 K-사용자 M-홉 간섭 채널의 구조를 도시한 것이다. 본 발명의 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치에서는 통신 시스템 모델과 관련하여 K-사용자 M-홉 간섭 채널 모델을 사용한다. 이 모델에서 입력 및 출력은 바이너리(binary) 신호이고, 동일한 확률로 온-오프 페이딩(on-off fading)이 발생하며, 이것은 시간적으로 변화한다(time-varying).
도 1을 참조하면, 1번째 사용자(111)로부터 K번째 사용자(113)까지가 세로축 상에 신호원(source)(111, 112, 113)으로 도시되어 있고, 1번째 홉(115)으로부터 M번째 홉(155)까지가 가로축 상에 릴레이(relay)(121, 131, 151) 또는 신호원(source)(111, 161)로 도시되어 있다. 이 모델은 신호가 홉(115, 125, 155)을 거치면서 전송되는 과정에서 페이딩 등의 영향으로 원하지 않는 릴레이로 전송이 될 수 있다는 것을 보여준다. 예컨대, 1번째 신호원(111)에서 1번째 릴레이(121)로 신호를 전송하기 위해서는 1번째 홉(115)을 거치게 되는데, 이 때 제대로 전송이 이루어지면 (1,1)번째 릴레이(121)로 신호가 전송되나, 간섭이 일어날 경우 (1,2)번째 릴레이(122)로 신호가 전송될 수도 있는 것이다.
도 2는 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델(2-hop 2-user interference channel model)의 구조를 도시한 것이다. 여기서는
Figure 112009042467017-pat00001
,
Figure 112009042467017-pat00002
2명의 사용자가 간섭 채널 상에 서 신호를 전송하는 과정을 도시하고 있다. 전송된 신호를 받는 릴레이 또는 사용자는
Figure 112009042467017-pat00003
,
Figure 112009042467017-pat00004
로 모델링되는데,
Figure 112009042467017-pat00005
,
Figure 112009042467017-pat00006
와
Figure 112009042467017-pat00007
,
Figure 112009042467017-pat00008
는 아래 수학식 1과 같은 관계가 있다.
Figure 112009042467017-pat00009
하나의 릴레이에 연결된 2개의 채널로부터 동시에 on 신호가 입력될 경우에는 신호가 전송되지 않은 것과 마찬가지 결과가 됨을 알 수 있다.
송수신 신호 벡터를 각각
Figure 112009042467017-pat00010
,
Figure 112009042467017-pat00011
로 표기하면 송수신 신호 관계를 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009042467017-pat00012
여기서 페이딩 패턴의 행렬
Figure 112009042467017-pat00013
는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112009042467017-pat00014
페이딩 패턴의 행렬
Figure 112009042467017-pat00015
의 원소는 각각 1(on) 또는 0(off)이며, 이것은 2-사용자 2-홉 간섭 채널 상에서 각 채널의 연결 여부를 나타낸다. 한편, 페이딩 패턴의 랭크(rank)란, 행렬
Figure 112009042467017-pat00016
에서 서로 일차 독립인 벡터의 개수를 의미하므로, 0,1 또는 2 중 어느 하나의 값을 갖게 된다.
도 3은 2-사용자 간섭 채널 모델에서 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴
Figure 112009042467017-pat00017
를 도시한 것이다.
Figure 112009042467017-pat00018
,
Figure 112009042467017-pat00019
라는 2개의 입력과
Figure 112009042467017-pat00020
,
Figure 112009042467017-pat00021
라는 2개의 출력이 존재하므로, 채널은 총
Figure 112009042467017-pat00022
= 4개가 존재한다. 여기서 각 채널이 on 또는 off가 될 수 있으므로, 전체 발생 가능한 페이딩 패턴은
Figure 112009042467017-pat00023
= 16가지가 되는 것이다.
도 4는 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 없는 경우의 구성 및 레이트를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 페이딩 패턴이 2줄씩 짝을 지어 도시되어 있다. 이 중 위쪽(홀수 참조번호)은 1번째 홉에서의 페이딩 패턴을, 아래쪽은 2번째 홉에서의 페이딩 패턴을 나타낸다. 레이트가 0인 페이딩 패턴은 도시하지 않았으며, 음영으로 표시된 페이딩 패턴은 레이트가 2인 경우를 의미한다.
위로부터 4번째 줄(411~418)까지는 2번째 홉에서 8가지 가능한 페이딩 패턴을 갖는 경우의 짝이 4가지 도시되어 있다. 위로부터 5번째 줄로부터 10번째 줄(431~442)까지는2번째 홉에서 12가지 가능한 페이딩 패턴을 갖는 경우의 짝이 6가지 도시되어 있다. 위로부터 11번째 줄로부터 14번째 줄(451~458)까지는2번째 홉에서 14가지 가능한 페이딩 패턴을 갖는 경우의 짝이 4가지 도시되어 있다. 마지막 2줄(471, 472)에는 15가지 가능한 페이딩 패턴을 갖는 경우의 짝이 1가지 도시되어 있다. 이 경우의 전송 용량을 아래 수학식 2로 정리할 수 있다.
Figure 112009042467017-pat00024
도 5는 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 구성 및 레이트를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 지연이 없는 경우의 페이딩 채널 짝을 나타낸 도 4와 달리, 지연이 있는 경우에는 페이딩 채널의 짝이 달라진다는 것을 알 수 있다. 여기서 의도적 지연이란 채널에서 발생하는 것이 아니라, 릴레이에서 임의로 수신 신호를 지연하여 보냄으로써 원하는 페이딩 패턴끼리 짝지어 지도록 하는 것이다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 구성을 제안하는데, 이를 통하여 최종 레이트가 페이딩 패턴의 랭크와 동일한 값을 가지게 되므로 전송 용량을 높일 수 있다.
도 5의 상단 부분(510)은 페이딩 채널의 짝을 나타내며, 하단 부분(520)은 그 중 위로부터 4번째 줄(514)의 레이트가 2인 페이딩 채널의 짝들을 분석한 것이다. 하단에서 분석된 4가지 페이딩 채널의 짝을 참조하면, 2번째 홉에서 레이트 2가 달성될 수 있음이 상기 수학식 1의 XOR 연산을 통하여 증명된다. 이에 따라 단일 홉(single hop)에서 레이트 1을 제공하는 홉 2개를 조합하여 최종 레이트 2를 달성할 수 있으므로 단일 홉 전송보다 오히려 높은 전송 용량을 제공할 수 있게 된다. 이 모델에서 전송 용량의 최대 값은 21/16이므로, 제안된 구조는 최적 구조임을 알 수 있다.
도 6은 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성(600~615)을 도시한 것이다.
여기서
Figure 112009042467017-pat00025
는 1번째 홉에서의 입력을,
Figure 112009042467017-pat00026
은 1번째 홉에서의 출력을,
Figure 112009042467017-pat00027
는 2 번째 홉에서의 입력을,
Figure 112009042467017-pat00028
는 2 번째 홉에서의 출력을 각각 나타낸다. 여기서
Figure 112009042467017-pat00029
,
Figure 112009042467017-pat00030
,
Figure 112009042467017-pat00031
,
Figure 112009042467017-pat00032
는 각각 아래 수학식 3과 같이 정의된다. 여기서 n은 각 블록의 길이로, n개의 심볼이 모여 블록을 구성한다.
Figure 112009042467017-pat00033
여기서
Figure 112009042467017-pat00034
를
Figure 112009042467017-pat00035
에 있어서의 메시지라고 보면, 인코딩(encoding), 릴레잉(relaying), 디코딩(decoding)과 관련하여 아래 수학식 4와 같은 관계가 성립한다.
Figure 112009042467017-pat00036
이러한 과정에서 전송 용량의 최대 값은 아래 수학식 5와 같이 결정된다.
Figure 112009042467017-pat00037
도 7 내지 도 9는2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정을 수행한 결과를 나타낸 것이다.
도 7a은 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 1단계를 수행한 결과를 도시한 것이다. 이 단계에서는 연결된 출력 노드가 없는 입력 노드와, 연결된 입력 노드가 없는 출력 노드를 삭제한다. 도 6은 삭제 전의 구성을, 도 7a는 제 1 단계의 삭제 과정을 거친 후의 구성을 나타낸 것이다. 양 도면에서의 참조번호 중 마지막 두 자리는 서로 대응된다. 도 6의 각 노드 중에서 연결된 출력 노드가 없는 입력 노드(600-1, 600-2, 601-1, 602-2, 603-1, 604-2, 606-2, 608-1)와, 연결된 입력 노드가 없는 출력 노드(600-3, 600-4, 601-4, 602-4, 603-3, 604-3, 607-4, 609-3)가 도 7a에서는 삭제되어 있음을 확인할 수 있다.
도 7b는 해당되는 노드를 예시한 것이다. 연결된 출력 노드가 없는 입력 노드(606-2, 601-1)와, 연결된 입력 노드가 없는 출력 노드(601-4)가 각각 삭제 대상이 되는 것을 확인할 수 있다. 이 단계에서 32n 개의 입력 노드 중 8n개가 삭제되며, 32n 개의 출력 노드 중 8n개가 삭제된다.
도 8은 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 2단계를 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 8a은 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 2단계를 수행한 결과를 도시한 것이다. 이 단계에서는 모든 가능한 입력값에 대하여 두 노드의 출력값이 동일한 경우 두 노드 중 하나만을 남기고 나머지를 삭제한다. 도 7a는 삭제 전의 구성을, 도 8a는 제 2 단계의 삭제 과정을 거친 후의 구성을 나타낸 것이다. 양 도면에서의 참조번호 중 마지막 두 자리는 서로 대응된다. 도 7a의 각 노드 중에서 입력 값에 관계 없이 동일한 값을 출력하는 여러 개의 출력 노드(706-3, 706-4)(708-3, 708-4)(715-3, 715-4) 중 하나씩(706-4, 708-4, 715-4)이 도 8a에서는 삭제되어 있음을 확인할 수 있다.
도 8b는 해당되는 노드를 예시한 것이다. 모든 가능한 입력값에 대하여 두 노드의 출력값이 동일한 경우 두 노드 중 하나씩(706-4, 715-4)이 각각 삭제 대상이 되는 것을 확인할 수 있다. 이 단계에서 24n 개의 남은 출력 노드 중 3n개가 삭제된다.
도 9는 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 3단계를 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 9a은 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 3단계를 수행한 결과를 도시한 것이다. 이 단계에서는 동일한 출력 노드에 연결된 여러 개의 입력 노드 중 하 나만을 남기고 나머지를 삭제한다. 도 8a는 삭제 전의 구성을, 도 9a는 제 3 단계의 삭제 과정을 거친 후의 구성을 나타낸 것이다. 양 도면에서의 참조번호 중 마지막 두 자리는 서로 대응된다. 도 8a의 각 노드 중에서 동일한 출력 노드에 연결된 여러 개의 입력 노드(807-1, 807-2)(809-1, 809-2)(815-1, 815-2) 중 하나씩(807-2, 809-2, 815-2)이 도 8a에서는 삭제되어 있음을 확인할 수 있다.
도 9b는 해당되는 노드를 예시한 것이다. 동일한 출력 노드에 연결된 여러 개의 입력 노드 중 하나씩(807-2, 815-2)이 각각 삭제 대상이 되는 것을 확인할 수 있다. 삭제 전의 구성과 삭제 후의 구성은 XOR 연산을 통하여 등가(equivalent)가 되기 때문이다. 이 단계에서 24n 개의 남은 입력 노드 중 3n개가 삭제된다.
결국 도 7 내지 도 9의 과정을 거치면 입력 노드는 32n개에서 21n개로, 출력 노드는 32n개에서 21n개로 각각 줄어드는 것을 알 수 있다. 21n 개의 입력 노드와 21n 개의 출력 노드로 가능한 최대 레이트는 21n이다. 따라서 전송 용량 R의 최대 값은 21/16이 되는 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치의 일 실시예의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
수신부(1010)는 애드-혹 망 등 고속 이동성이 있는 무선 망을 통하여 입력되는 신호를 수신한다. 모델링부(1020)는 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률을 파악한다. 네트워크 코딩부(1030)는 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 복수 개의 페이 딩 패턴을 패턴 짝으로 구성한다. 릴레이(1040)는 제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 제 1 페이딩 패턴의 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 제 1 신호의 전송을 지연시켜 제 2 신호가 수신되었을 때 제 1 신호 및 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하도록 한다. 송신부(1050)는 릴레이(1040)로부터 전달 받은 제 1 신호 및 제 2 신호를 다음 홉으로 실제 전송하는 역할을 한다.
네트워크 코딩부(1030)는 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 패턴 짝을 구성하도록 구현될 수 있다. 모델링부(1020)는 멀티 홉 무선망을 2-사용자 2-홉 간섭 채널로 모델링하고, 네트워크 코딩부(1030)는 다중 홉 전송률 2를 달성하는 단일 홉 전송률 1의 페이딩 패턴 2개의 쌍을 포함하는 패턴 짝을 구성하도록 구현될 수도 있다.
도 11은 본 발명에 의한 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법의 일 실시예의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.
먼저 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률을 파악한다(S1110). 다음으로 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성한다(S1120). 다음으로 제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 제 1 페이딩 패턴의 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 제 1 신호의 전송을 지연시킨다(S1130). 그리고 제 2 신호가 수신되었을 때 제 1 신호 및 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송한다(S1140).
본 실시형태의 모듈, 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 이해를 위하여 그 실시예를 기술하였으나, 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변경 및 대체될 수 있다. 예를 들어, 문자 대신 기타 LCD 등 디스플레이에 의해 표시될 수 있는 그림, 영상 등에도 본 발명의 기술이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허청구범위에 의하여 모두 포괄하고자 한다.
도 1은 K-사용자 M-홉 간섭 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 2-사용자 간섭 채널 모델의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 2-사용자 간섭 채널 모델에서 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴을 도시한 것이다.
도 4는 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 없는 경우의 구성 및 레이트를 도시한 것이다.
도 5는 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 구성 및 레이트를 도시한 것이다.
도 6은 2-홉 2-사용자 간섭 채널 모델에서 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성을 도시한 것이다.
도 7은 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 1단계를 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 8 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 2단계를 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 9는 릴레이에서의 의도적 지연이 있는 경우의 페이딩 채널 구성에 있어서, 레이트의 최대 값을 구하는 과정의 제 3단계를 수행한 결과를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치의 일 실시예의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명에 의한 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법의 일 실시 예의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.

Claims (8)

  1. 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 상기 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률(rate)을 파악하고,
    상기 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 상기 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 상기 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성하고,
    제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 페이딩 패턴의 상기 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 상기 제 1 신호의 전송을 지연시키며,
    상기 제 2 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴 짝은 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 구성되는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 멀티 홉 무선망은 2-사용자 2-홉 간섭 채널로 모델링되며,
    상기 패턴 짝은 상기 다중 홉 전송률 2를 달성하는 상기 단일 홉 전송률 1의 페이딩 패턴 2개의 쌍을 포함하는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 멀티 홉 무선망의 전송률의 최대 값은, 연결된 출력 노드가 없는 입력 노드 및 연결된 입력 노드가 없는 출력 노드를 삭제하고, 모든 가능한 입력값에 대하여 두 노드의 출력값이 동일한 경우 상기 두 노드 중 하나를 삭제하며, 동일한 출력 노드에 연결된 여러 개의 입력 노드 중 하나만을 남기고 나머지를 삭제하여 얻은 입력 노드의 개수 및 출력 노드의 개수를 이용하여 산출되는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하는 프로그램이 기록된
    컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  6. 멀티 홉 무선망의 각 홉에서 발생 가능한 페이딩 패턴 및 상기 페이딩 패턴의 단일 홉 전송률을 파악하는 모델링부와,
    상기 단일 홉 전송률이 동일한 복수 개의 페이딩 패턴을 다중 홉으로 연결했을 때 상기 단일 홉 전송률보다 크거나 같은 다중 홉 전송률을 달성하는 상기 복수 개의 페이딩 패턴을 패턴 짝으로 구성하는 네트워크 코딩부, 및
    제 1 페이딩 패턴을 갖는 제 1 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 페이딩 패턴의 상기 패턴 짝에 해당하는 제 2 페이딩 패턴을 갖는 제 2 신호가 수신될 때까지 상기 제 1 신호의 전송을 지연시켜 상기 제 2 신호가 수신되었을 때 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 다음 홉으로 함께 전송하도록 하는 릴레이
    를 포함하는 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 네트워크 코딩부는 랭크가 동일한 페이딩 패턴끼리 상기 패턴 짝을 구성하는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 모델링부는 상기 멀티 홉 무선망을 2-사용자 2-홉 간섭 채널로 모델링하며,
    상기 네트워크 코딩부는 상기 다중 홉 전송률 2를 달성하는 상기 단일 홉 전송률 1의 페이딩 패턴 2개의 쌍을 포함하는 상기 패턴 짝을 구성하는
    멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 장치.
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