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

멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101047037B1
KR101047037B1 KR1020090063578A KR20090063578A KR101047037B1 KR 101047037 B1 KR101047037 B1 KR 101047037B1 KR 1020090063578 A KR1020090063578 A KR 1020090063578A KR 20090063578 A KR20090063578 A KR 20090063578A KR 101047037 B1 KR101047037 B1 KR 101047037B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hop
fading
pattern
rate
signal
Prior art date
Application number
KR1020090063578A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100068168A (ko
Inventor
정세영
전상운
Original Assignee
한국전자통신연구원
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원, 한국과학기술원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20100068168A publication Critical patent/KR20100068168A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101047037B1 publication Critical patent/KR101047037B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
    • H04W40/16—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality based on interference
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

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.
KR1020090063578A 2008-12-12 2009-07-13 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치 KR101047037B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080126297 2008-12-12
KR20080126297 2008-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100068168A KR20100068168A (ko) 2010-06-22
KR101047037B1 true KR101047037B1 (ko) 2011-07-06

Family

ID=42366661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090063578A KR101047037B1 (ko) 2008-12-12 2009-07-13 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101047037B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8743758B1 (en) 2013-11-27 2014-06-03 M87, Inc. Concurrent uses of non-cellular interfaces for participating in hybrid cellular and non-cellular networks
CA2933698C (en) 2013-12-13 2023-05-09 M87, Inc. Methods and systems of secure connections for joining hybrid cellular and non-cellular networks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060021795A (ko) * 2002-06-07 2006-03-08 엠버 코퍼레이션 경사도 라우팅을 사용하는 애드 혹 무선 네트워크
KR20070062608A (ko) * 1999-09-13 2007-06-15 퀄컴 인코포레이티드 통신시스템 성능을 향상시키기 위해 신호 대 간섭 및 잡음비율을 정확히 예측하기 위한 시스템 및 방법
WO2007128376A1 (de) 2006-05-10 2007-11-15 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Funkübertragungssystem und verfahren für dessen betrieb
KR20080078139A (ko) * 2007-02-22 2008-08-27 삼성전자주식회사 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 중계 방식 선택 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070062608A (ko) * 1999-09-13 2007-06-15 퀄컴 인코포레이티드 통신시스템 성능을 향상시키기 위해 신호 대 간섭 및 잡음비율을 정확히 예측하기 위한 시스템 및 방법
KR20060021795A (ko) * 2002-06-07 2006-03-08 엠버 코퍼레이션 경사도 라우팅을 사용하는 애드 혹 무선 네트워크
WO2007128376A1 (de) 2006-05-10 2007-11-15 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Funkübertragungssystem und verfahren für dessen betrieb
KR20080078139A (ko) * 2007-02-22 2008-08-27 삼성전자주식회사 다중 홉 중계방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 중계 방식 선택 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100068168A (ko) 2010-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101796865B (zh) 多跳无线通信环境中的服务质量控制
Poulimeneas et al. Delay-and diversity-aware buffer-aided relay selection policies in cooperative networks
Zhang et al. On relay assignment in network-coded cooperative systems
JP4868146B2 (ja) 無線通信システム
CN102055689B (zh) 回程链路上解调导频的发送及信道解调方法、系统和设备
Hu et al. Minimizing end-to-end delays in linear multihop networks
US8089928B2 (en) Apparatus and method for allocating resources in a transparent multi-hop relay network
KR101555315B1 (ko) 저전력 사물 인터넷 네트워크 관리를 위한 네트워크 관리 데이터 전파 방법 및 저전력 사물 인터넷 노드 장치
EP2858453B1 (en) Device-to-device wireless communication
Tian et al. Buffer-aided link selection with network coding in multihop networks
Mukasa et al. On the performance of a dual-hop network with a mobile relay in a Nakagami fading environment
KR101047037B1 (ko) 멀티 홉 무선망에서의 데이터 전송 방법 및 장치
CN104780626A (zh) 混合多跳移动自组织网络通讯装置及通讯方法
Akhtar et al. Energy-efficient adaptive routing in wireless ad hoc and mesh networks
EP2326028B1 (en) Radio relay system, radio frame utilizing method and setting method
KR101089293B1 (ko) 멀티 홉 멀티 유저 무선망에서의 저복잡도 네트워크 코딩 방법 및 장치
Chen et al. Cross layer design of heterogeneous virtual MIMO radio networks with multi-optimization
Talarico et al. Controlled barrage regions: Stochastic modeling, analysis, and optimization
Islam et al. Achievable sum rate analysis of relay aided overlay device to device communication among multiple devices
CN106233639B (zh) 数据传输方法及装置
Lozano et al. Throughput scaling in wireless networks with restricted mobility
Wen et al. Performance evaluation for the cooperative communication systems in decode-and-forward mode with a maximal ratio combining scheme
Sayed et al. A new cooperative MAC protocol for wireless LANs
Moh Two cooperation models and their optimal routing for cooperative diversity in wireless ad hoc networks
Ibars et al. Increasing the throughput of wireless mesh networks with cooperative techniques

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140529

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150527

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160527

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee