KR101072693B1 - 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템 - Google Patents

다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수 개의 중계기들을 가지는 다중 홉 네트워크에서, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여 이전의 채널의 특성을 추정하는 단계, 및 상기 추정 결과를 토대로 하여, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하며, 상기 제1 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호를 모두 전송하는 방식이고, 상기 제2 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생하지 않은 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하고 에러가 발생한 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하지 않는 방식인 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템을 제공한다.
상기 최적 협동 중계 방법 및 시스템에 따르면, 다중 홉 협동 통신 시스템에서 채널의 특성에 따라 제1 중계 방법과 제2 중계 방법을 선택적으로 이용함에 따라 채널의 상태 변화에 영향을 받지 않으며 신뢰성 있는 성능을 갖는 최적의 협동 통신 방식을 제공할 수 있다. 또한, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 통해 그 정확도를 판단하고, 각각의 홉마다 에러가 발생한 중계기의 개수와 임계값을 서로 비교함으로써 채널의 특성을 간단하게 파악할 수 있는 이점이 있다. 더욱이, 상기 임계값을 적절히 조절하는 경우 시스템 전체의 파워를 조절할 수 있다.

Description

다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템{Method for optimal relay using cyclic delay diversity in multi-hop networks and system thereof}
본 발명은, 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 중계기를 가지는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티(cyclic delay diversity) 기술을 기반으로 통신을 수행하는 최적의 협동 중계 전송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
다중 홉 협동 통신은, 직교 주파수 분할 다중(OFDM;Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 방식을 사용하면서 저전력 또는 저비용이 요구되는 애드 혹 네트워크 또는 메쉬 네트워크 등의 통신 환경에 이용된다. 현재 차세대 무선 시스템 전송 기술로 주목받는 다중 입출력 방식(MIMO;Multi-Input Mutil-output)은 송수신단에 설치된 다수 개의 안테나를 이용하여 대역폭의 증가 없이도 전송률을 증대시키고 수신 성능을 향상시킬 수 있는 기술이다. 그러나, 이러한 다중 입출력 방식은 각각의 안테나들이 서로 충분히 이격되어 있지 않으면 안테나 간의 공간적 상관도로 인하여 수신 성능이 상당히 열화되는 문제가 있다. 또한, 상기 다중 입출력 방식은, 이동단말기의 크기 제한 문제로 인하여, 안테나의 개수를 증가시키는 데에 한계가 있으며 하드웨어의 복잡성을 증가시킨다.
상기의 문제점들을 해결하기 위한 방식으로서 협력 다이버시티 기법이 제안되고 있다. 이러한 협력 다이버시티 기법에 따르면, 단일의 안테나를 갖는 각각의 단말기들이 서로 협동하여 데이터 전송률을 높이고 주파수 효율을 극대화하며 수신 성능을 향상시킨다. 상기의 다중 홉(Multi-Hop) 협동 통신은 중계 채널을 기반으로 하는 통신 기술이다. 이러한 다중 홉 협동 통신에 따르면, 데이터를 주고받은 송신기와 수신기 사이에 중계역할을 하는 중계기를 사용함에 따라, 채널 용량을 증가시키고 경로 손실을 줄일 수 있어 수신 성능을 향상시킨다. 그런데, 기존에 사용하고 있는 중계 방법은 채널의 상태에 따라 수신 성능이 변함에 따라 채널의 상태 변화에 강인하지 못하고 시스템의 운용 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은, 채널의 특성에 따라 중계 방법을 달리 적용하여 채널의 상태에 영향을 받지 않으며 신뢰성 있는 성능을 갖는, 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 복수 개의 중계기들을 가지는 다중 홉 네트워크에서, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여 이전의 채널의 특성을 추정하는 단계, 및 상기 추정 결과를 토대로 하여, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하며, 상기 제1 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호를 모두 전송하는 방식이고, 상기 제2 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생하지 않은 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하고 에러가 발생한 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하지 않는 방식인 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법을 제공한다.
여기서, 상기 채널의 특성을 추정하는 단계는, 상기 순환 중복 검사를 수행하여 상기 수신된 신호의 정확도를 판단하는 단계, 및 상기 정확도의 판단 결과를 기반으로 하여 각각의 홉에서 에러가 발생한 중계기의 개수를 합하여 상기 이전의 채널의 특성을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 중계 방법을 사용하여 전송하는 단계는, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 기 정해진 임계값보다 큰 경우 상기 제1 중계 방법을 이용하여 전송하고, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 상기 임계값보다 작은 경우 상기 제2 중계 방법을 이용하여 전송할 수 있다.
이때, 상기 임계값은, 아래 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009053888274-pat00001
여기서,
Figure 112009053888274-pat00002
은 임계값이며,
Figure 112009053888274-pat00003
은 각 홉에서 사용된 중계기들의 개수를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은, 다중 홉 네트워크 상에 존재하고, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여 이전의 채널의 특성을 추정한 후, 상기 추정 결과를 토대로 하여, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하는 중계기를 포함하며, 상기 제1 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호를 모두 전송하는 방식이고, 상기 제2 중계 방법은, 상기 중계기들이 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생하지 않은 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하고 에러가 발생한 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하지 않는 방식인 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 중계기는, 상기 순환 중복 검사를 수행하여 상기 수신된 신호의 정확도를 판단하는 판단부, 및 상기 판단부의 판단 결과를 기반으로 하여 각각 의 홉에서 에러가 발생한 중계기의 개수를 합하여 상기 이전의 채널의 특성을 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중계기는, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 기 정해진 임계값보다 큰 경우 상기 제1 중계 방법을 이용하여 전송하고, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 상기 임계값보다 작은 경우 상기 제2 중계 방법을 이용하여 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 임계값은, 아래 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009053888274-pat00004
여기서,
Figure 112009053888274-pat00005
은 임계값이며,
Figure 112009053888274-pat00006
은 각 홉에서 사용된 중계기들의 개수를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법 및 시스템에 따르면, 다중 홉 협동 통신 시스템에서 채널의 특성에 따라 제1 중계 방법과 제2 중계 방법을 선택적으로 이용함에 따라 채널의 상태 변화에 영향을 받지 않으며 신뢰성 있는 최적의 협동 통신 방식을 제공할 수 있다. 또한, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 통해 그 정확도를 판단하고, 각각의 홉마다 에러가 발생한 중계기의 개수와 임계값을 서로 비교함으로써 채널의 특성을 간단하게 파악할 수 있는 이점이 있다. 더욱이, 상기 임계값을 적절히 조절하는 경 우 시스템 전체의 파워를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최적 협동 중계 방법이 적용되는 시스템의 구성도이다. 이러한 도 1은 순환지연 다이버시티를 이용한 다중 홉 협동 기법에 대한 블럭도에 해당된다.
상기 도 1을 참조하면, 최적 협동 중계를 위한 시스템은 송신기(110), 복수 개의 중계기들(120), 수신기(130)를 포함한다. 상기 송신기(110)는 상기 중계기들(120) 측으로 신호를 전송하고, 상기 중계기들(120)은 송신기(110)로부터 수신한 신호를 수신기(130)로 다시 전송한다. 그리고, 상기 수신기(130)는 상기 중계기들(120)로부터 수신한 신호를 이용하여 원래의 데이터를 추정한다.
상기의 협동 중계를 위한 시스템은 다중 홉 협동 전송 시스템으로서
Figure 112009053888274-pat00007
개의 홉으로 형성되며, 각각의 홉마다
Figure 112009053888274-pat00008
개의 중계기(120)가 사용된다. 또한, 상기 송신기(110), 중계기(120), 수신기(130)는 모두 단일 안테나를 구비한다. 물론, 상기 다중 홉 협동 전송의 특징을 더욱 잘 드러내기 위해서는, 상기 송신기(110)와 상기 수신기(130) 사이의 직접적인 경로는 존재하지 않는 것으로 가정한다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 위하여, 홉의 개수가 2개(
Figure 112009053888274-pat00009
=2)인 네트워크에 대하여 직교 주파수 분할 다중 변조 방식에서의 순환지연 다이버시티의 방법을 설명한다.
홉의 개수가 2개일 때, 상기 중계기들(120)은 송신기(110)로부터 수신한 신 호를 시간 축에서 각각의 최적의 순환 지연 값으로 지연시켜서 동시에 전송하게 된다. 이때, 각각의
Figure 112009053888274-pat00010
번째 중계기들(120)에서
Figure 112009053888274-pat00011
시간에 전송되는 신호는 수학식 1로 표현된다.
Figure 112009053888274-pat00012
여기서,
Figure 112009053888274-pat00013
과
Figure 112009053888274-pat00014
는 각각 시간축과 주파수축에서의 복소신호를 나타낸다. 그리고,
Figure 112009053888274-pat00015
는 서브캐리어의 개수를 나타내고,
Figure 112009053888274-pat00016
는
Figure 112009053888274-pat00017
번째 중계기(120)에서의 순환지연 요소를 나타낸다.
수신기(130)는 이전의 홉에서의 중계기들(120)에서 순환 지연된 신호를 동시에 수신한다. 수신된 신호들은 수신기(130)에서 반사파처럼 보이게 된다. 또한, 이렇게 수신된 신호들은 채널의 주파수 선택적 특성을 증가시킨다. 이러한 이유로 상기 수신기(130)에 수신된 신호들은 하나의 채널을 통과하는 것처럼 보이며, 이는 수학식 2로 표현된다.
Figure 112009053888274-pat00018
여기서,
Figure 112009053888274-pat00019
는 각 중계기들(120)의 전송 파워를 일정하게 유지시키기 위한 표준화(normalization) 요소이다.
Figure 112009053888274-pat00020
는
Figure 112009053888274-pat00021
번째 중계기(120)의 채널 요소이며, 각 중계기들(120)의 채널 요소를 모두 합성한 결과는
Figure 112009053888274-pat00022
에 해당된다. 즉, 상기 수학식 2는 각 중계기들(120)의 채널에 대한 합성된 채널의 주파수 응답이다. 상기 합성된 채널의 주파수 선택적 특성이 증가됨에 따라 채널 코딩을 통해 주파수 다이버시티를 얻을 수 있게 된다.
도 2는 순환지연 다이버시티에 의해 주파수 선택적 특성이 증가된 채널을 나타낸 도면이다. 이러한 도 2는 채널 1(
Figure 112009053888274-pat00023
에서
Figure 112009053888274-pat00024
=1에 대응)과 채널 2(
Figure 112009053888274-pat00025
에서
Figure 112009053888274-pat00026
=2에 대응)를 합성한 채널의 특성으로서, 합성된 채널은 순환지연 다이버시티에 의해 주파수 선택적 특성이 증가됨을 알 수 있다.
한편, 통신 성능에 크게 영향을 미치는 요소로서, 상기 순환지연 요소(
Figure 112009053888274-pat00027
)는 아래의 수학식 3으로 표현된다.
Figure 112009053888274-pat00028
여기서, 코딩된 첫 번째 신호의 순환지연 요소인
Figure 112009053888274-pat00029
는 항상 0이다.
이하에서는 최적 협동 중계 방법에 관한 상세한 설명에 앞서, 이러한 최적 협동 중계 방법에 사용되는 두 가지 중계 방식인 제1 중계 방법 및 제2 중계 방법에 관하여 살펴본다.
상기 제1 중계 방법은, 송신기(110)가 신호를 전송하면 모든 중계기들(120)이 송신기(110)로부터 수신한 신호를 수신기(130)로 전송한다. 이러한 제1 중계 방법은 가장 간단한 중계 방법으로서, 채널의 상태가 좋지 않을 경우 가장 좋은 성능을 얻을 수 있다. 그러나, 상기 제1 중계 방법은, 상기 송신기(110)로부터 수신한 신호에 에러가 있을 경우에도, 상기 중계기(120)는 상기 에러가 있는 잘못된 신호를 수신기(130)로 전송하게 되는 단점이 있다.
상기 제2 중계 방법의 경우는, 송신기(110)가 신호를 전송하면 각각의 중계기들(120)이 상기 송신기(110)로부터 수신한 신호에 대해 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생한 중계기(120)의 경우에는 수신한 신호를 수신기(130) 측에 전송하지 않으며, 반대로 에러가 발생하지 않은 중계기(120)의 경우에는 수신한 신호를 수신기(130) 측으로 전송한다. 이러한 제2 중계 방법은, 상기 제1 중계 방법과는 달리, 에러가 있는 신호를 수신기(130)로 전송하지 않음에 따라 채널의 상태가 좋은 경우에 가장 좋은 성능을 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 제2 중계 방법은 상기 순환 중복 검사에 따른 전송률의 손실을 유발하게 되는 단점이 있다.
상기한 두 가지 중계 방법은, 채널의 상태에 따라 통신 성능에 많은 영향이 미친다는 점에서 공통점을 갖는다. 그러나, 이하 제안하는 최적의 협력 통신 방식의 경우에는, 상기 제1 중계 방법과 제2 중계 방법의 각각의 장점을 이용함에 따 라, 채널의 상태 변화에 영향을 받지 않으므로, 채널의 상태에 관계없이 최적의 성능을 발휘할 수 있다.
이하에서는, 도 1, 도 3 및 도 4을 참조로 하여, 상기 최적의 협력 통신 방법에 관하여 알아본다. 도 3은 도 1을 이용한 최적 협동 중계 방법의 흐름도이다. 도 4는 상기 중계기(120)의 상세 구성도이다.
우선, 상기 중계기(120)의 구성을 간단히 살펴보면, 순환 중복 검사를 수행하는 판단부(121)와,상기 판단부(121)의 결과를 통해 채널을 추정하는 추정부(122)와, 상기 추정부(122)의 추정 결과를 바탕으로 제1 중계 방법 또는 제2 중계 방법을 이용하여 신호를 전송하는 전송부(123)를 갖는다.
다음은 상기 최적 협력 통신 방법에 관하여 보다 상세히 설명한다. 먼저, 상기 복수 개의 중계기들(120)을 가지는 다중 홉 네트워크에서, 상기 중계기(120)에 수신된 신호에 대하여 상기 판단부(121)는 순환 중복 검사를 수행하여 상기 수신된 신호의 정확도를 판단한다(S310).
그리고, 상기 정확도의 판단 결과를 기반으로 하여, 상기 추정부(122)는 각각의 홉 상에서 에러가 발생한 중계기(120)의 개수의 합(
Figure 112009053888274-pat00030
)을 구하여, 구해진 합과 기 정해진 임계값(
Figure 112009053888274-pat00031
)을 서로 비교하여 이전의 채널의 특성을 추정한다(S320).
여기서, 상기 추정된 결과를 토대로 하여, 상기 에러가 발생한 중계기(120)의 개수의 합(
Figure 112009053888274-pat00032
)이 기 정해진 임계값(
Figure 112009053888274-pat00033
)보다 큰 경우는 채널의 상태가 좋 지 않은 것으로 판단하여 상기 전송부(123)가 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법을 이용하여 전송한다(S330). 또한, 상기 에러가 발생한 중계기(120)의 개수의 합(
Figure 112009053888274-pat00034
)이 상기 임계값(
Figure 112009053888274-pat00035
)보다 작은 경우는 채널의 상태가 양호한 것으로 판단하여, 상기 전송부(123)가 상기 수신된 신호를 상기 제2 중계 방법을 이용하여 전송한다(S340).
상술한 S330단계 및 S340단계는 아래의 수학식 4로 정리된다.
Figure 112009053888274-pat00036
상기 중계기(120)에 대한 정확한 채널의 추정은 많은 복잡도와 계산량을 요구하며, 추정 과정 또한 어려운 편이다. 그러나, 상술한 S310 내지 S340 단계를 이용한 최적의 협동 중계 방법에 따르면, 상기 중계기(120)가 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 통해 그 정확도를 판단하고, 각각의 홉마다 에러가 발생한 중계기(120)의 개수와 임계값을 서로 비교함으로써 채널의 특성을 간단하게 파악할 수 있다. 즉, 상기 최적의 협동 중계 방법은, 기존의 방법과 비교하여 볼 때, 추가적인 노력 없이도 채널의 특성을 추정함으로써, 추가적인 복잡도가 거의 발생하지 않는 것으로 볼 수 있다.
상기의 수학식 4에 있어서, 상기 임계값(
Figure 112009053888274-pat00037
)은, 상기 최적 협동 중계 방법의 성능에 영향을 미치는 주요한 요소로서, 일반적으로 아래의 수학식 5를 적용 하는 경우 최적의 성능을 얻는다.
Figure 112009053888274-pat00038
즉, 최적의 성능을 얻기 위한 임계값(
Figure 112009053888274-pat00039
)은, 사용된 중계기(120)의 개수(
Figure 112009053888274-pat00040
)를 2로 나눈 값에 대응되는 것이다. 여기서, 물론 상기 임계값은 사용자의 요구 등에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 시스템 전체의 파워를 절약하는 시스템을 구성하고자 하는 경우, 상기 임계값을 증가시키면 된다. 이는 임계값이 클수록 상기 제1 중계 방법이 사용되는 비중이 줄어들기 때문이다.
실제로, 무선 다중 홉 협동 중계 시스템에서 송신기(110)를 도와주는 중계기(120)의 개수는 고정되어 있지 않으므로 무선 채널의 특성을 파악하는 것이 어려웠다. 더욱이, 기존의 제1 중계 방법과 제2 중계 방법은 채널의 변화에 적절히 대응하지 못하는 문제점이 있었다. 그러나, 상기 제안하는 최적 협력 통신 방법에 따르면, 채널의 변화에 무관하게 최적의 성능을 실현할 수 있는 적응적 중계 기술을 제공하는 이점이 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조로 하여, 상기 최적 협력 통신 방법의 성능 실험의 결과에 대하여 알아본다. 비협동 통신과의 공정한 비교를 위해, 모의 실험에서, 전체 신호 파워와 각 중계기(120)의 신호 파워의 합은 서로 동일한 것으로 가정하였다. 또한, 시간 및 주파수 동기와 채널 추정은 완벽한 것으로 가정하였고, 각 중계기(120)에서 수신기까지의 채널은 독립적인 것으로 가정하였다.
상기 모의 실험에 사용되는 요소를 살펴보면, FFT 크기는 256이고, 보호구간은 64를 사용하였고, 전송률이 1/2인 콘볼루션 코드를 사용하였다. 순환 지연 요소는 수학식 3을 참조로 하여 최적으로 결정하였다. 상기 실험에서는 8개의 패스를 가지는 레일레이 채널을 통과하고, 4위상 편이 변조 기법(QPSK)을 사용한다. 각각의 중계기(120)는 단일 안테나를 가지며, 복호 후 전달(DF;Decode-and-Forward) 방식으로 중계한다.
먼저, 도 5는 중계기의 개수가 5개인 경우, 기존 발명과 본 발명의 임계값(
Figure 112009053888274-pat00041
=1,2,3,4)에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다. 도 6은 도 5를 간략히 표현한 참고 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제2 중계 방법은 SNR이 낮아 채널의 상태가 좋지 않은 경우, 제1 중계 방법에 비해 BER이 높아지므로 성능이 떨어지는 특성을 보인다. 또한, 제1 중계 방법은 SNR이 높아 채널의 상태가 좋은 경우, 제2 중계 방법에 비해 BER이 높아지므로 성능이 떨어지는 특성을 보인다. 이에 반해, 본 발명의 경우는 채널의 상태에 관계없이 우수한 BER 성능을 나타냄을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명의 모든 경우(ADF,
Figure 112009053888274-pat00042
=1,2,3,4)에 대하여, 채널의 상태가 좋지 않은 경우는 상기 제2 중계 방법에 비해 성능이 우수하고, 채널의 상태가 좋은 경우는 상기 제1 중계 방법에 비해 성능이 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서 임계값이 2인 경우(ADF,
Figure 112009053888274-pat00043
=2)는, 다른 임계값인 경우(ADF,
Figure 112009053888274-pat00044
=1,2,4)와 비교하여 볼 때 가장 낮은 비트 에러율을 나타냄에 따라 최적의 성능을 나타냄을 알 수 있다.
도 7은 중계기의 개수가 5개인 경우, 송신기와 중계기 사이의 채널에 대한 신호 대 잡음 비에 따른 멀티 홉 협동 통신의 참여율 그래프이다. 세로축은 모든 중계기의 개수에 대하여 통신에 참여하는 중계기의 개수를 퍼센트로 나타낸 값이다.
도 7을 참조하면, 제2 중계 방법의 경우가 가장 작은 참여율을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 제1 중계 방법은 에러 발생의 여부와 관계없이 모든 중계기들(120)이 신호를 전송하기 때문에 참여율이 항상 100%인 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 경우는 임계값(
Figure 112009053888274-pat00045
)이 작을수록 참여율이 좋고, 임계값(
Figure 112009053888274-pat00046
)이 커질수록 참여율이 작아진다. 이는 임계값(
Figure 112009053888274-pat00047
)이 커질수록 제2 중계 방법의 비중이 커짐에 따라 통신에 참여하는 중계기의 개수가 작아지기 때문이다. 이는 곧, 상기 임계값(
Figure 112009053888274-pat00048
)이 커질수록 전체 파워가 절약될 수 있음을 의미한다. 따라서, 시스템의 성능과 파워를 적절히 고려하여 최적의 임계값(
Figure 112009053888274-pat00049
)을 설정하는 것이 중요하다. 더욱이, 도 5 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 경우는 적은 참여율, 즉 적은 파워로도 시스템의 성능이 향상될 수 있음이 증명된다.
도 8은 중계기의 개수가 5, 10개이고, 홉의 개수가 2, 3, 4, 5개인 경우, 본 발명의 신호 대 잡음 비에 따른 비트 오류율 비교한 그래프이다. 다중 홉에 의한 성능과 비협동 통신에 의한 성능을 공정하게 하기 위해서, 거리에 따른 요소를 적용시켜서 채널을 모델링하였다. 모델링된 채널은 수학식 6을 참조한다.
Figure 112009053888274-pat00050
여기서,
Figure 112009053888274-pat00051
은
Figure 112009053888274-pat00052
홉 사이의 거리를 나타내고,
Figure 112009053888274-pat00053
는 경로 손실 요소를 나타낸다. 또한,
Figure 112009053888274-pat00054
은 채널의 평균 파워를 나타낸다. 또한, 비교가 용이하도록, 각각의 홉 사이의 거리는 동일한 것으로 가정한다. 그리고, 경로 손실 요소는 도시채널모델에 사용되는 3의 값을 사용하였다.
도 8을 참조하면, 홉의 개수가 증가함에 따라, 그리고 중계기(120)의 개수가 증가함에 따라, 다이버시티 이득이 증가하면서 성능 또한 향상된다. 홉의 개수에 따른 성능의 예로서, 중계기(120)의 개수가 5개이고 비트 오류율이 10-5일 때의 5-hop의 성능은, 2-hop, 3-hop, 4-hop의 성능에 비해 각각 5.7dB, 3.8dB, 1.7dB의 이득을 얻음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능한 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최적 협동 중계 방법이 적용되는 시스템의 구성도이다.
도 2는 순환지연 다이버시티에 의해 주파수 선택적 특성이 증가된 채널을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1을 이용한 최적 협동 중계 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 1의 중계기의 상세 구성도이다
도 5는 중계기의 개수가 5개인 경우, 기존 발명과 본 발명의 임계값에 따른 비트 오류율을 비교한 그래프이다.
도 6은 도 5의 설명을 위한 참고 그래프이다.
도 7은 중계기의 개수가 5개인 경우, 송신기와 중계기 사이의 채널에 대한 신호 대 잡음 비에 따른 멀티 홉 협동 통신의 참여율 그래프이다.
도 8은 중계기의 개수가 5, 10개이고, 홉의 개수가 2, 3, 4, 5개인 경우, 본 발명의 신호 대 잡음 비에 따른 비트 오류율 비교한 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
110: 송신기 120: 중계기
121: 판단부 122: 추정부
123: 전송부 130: 수신기

Claims (8)

  1. 복수 개의 중계기들을 가지는 다중 홉 네트워크에서, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여 이전의 채널의 특성을 추정하는 단계; 및
    상기 추정 결과를 토대로 하여, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 중계 방법은,
    상기 중계기들이 상기 수신된 신호를 모두 전송하는 방식이고,
    상기 제2 중계 방법은,
    상기 중계기들이 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생하지 않은 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하고 에러가 발생한 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하지 않는 방식인 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 채널의 특성을 추정하는 단계는,
    상기 순환 중복 검사를 수행하여 상기 수신된 신호의 정확도를 판단하는 단계; 및
    상기 정확도의 판단 결과를 기반으로 하여 각각의 홉에서 에러가 발생한 중계기의 개수를 합하여 상기 이전의 채널의 특성을 추정하는 단계를 포함하는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하는 단계는,
    상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 기 정해진 임계값보다 큰 경우 상기 제1 중계 방법을 이용하여 전송하고, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 상기 임계값보다 작은 경우 상기 제2 중계 방법을 이용하여 전송하는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 임계값은,
    아래 수학식으로 표현되는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 방법:
    Figure 112009053888274-pat00055
    여기서,
    Figure 112009053888274-pat00056
    은 임계값이며,
    Figure 112009053888274-pat00057
    은 각 홉에서 사용된 중계기들의 개수를 나타낸다.
  5. 다중 홉 네트워크 상에 존재하고, 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여 이전의 채널의 특성을 추정한 후, 상기 추정 결과를 토대로 하여, 상기 수신된 신호를 제1 중계 방법과 제2 중계 방법 중 어느 한 방식으로 전송하는 중계기를 포함하며,
    상기 제1 중계 방법은,
    상기 중계기들이 상기 수신된 신호를 모두 전송하는 방식이고,
    상기 제2 중계 방법은,
    상기 중계기들이 상기 수신된 신호에 대하여 순환 중복 검사를 수행하여, 에러가 발생하지 않은 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하고 에러가 발생한 중계기의 경우 상기 수신된 신호를 전송하지 않는 방식인 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 중계기는,
    상기 순환 중복 검사를 수행하여 상기 수신된 신호의 정확도를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과를 기반으로 하여 각각의 홉에서 에러가 발생한 중계기의 개수를 합하여 상기 이전의 채널의 특성을 추정하는 추정부를 포함하는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 중계기는,
    상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 기 정해진 임계값보다 큰 경우 상기 제1 중계 방법을 이용하여 전송하고, 상기 에러가 발생한 중계기의 개수의 합이 상기 임계값보다 작은 경우 상기 제2 중계 방법을 이용하여 전송하는 전송부를 더 포함하는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 시 스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 임계값은,
    아래 수학식으로 표현되는 다중 홉 네트워크에서 순환지연 다이버시티를 이용한 최적 협동 중계 시스템:
    Figure 112009053888274-pat00058
    여기서,
    Figure 112009053888274-pat00059
    은 임계값이며,
    Figure 112009053888274-pat00060
    은 각 홉에서 사용된 중계기들의 개수를 나타낸다.
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