KR101098389B1 - 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법 - Google Patents

양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101098389B1
KR101098389B1 KR1020090098386A KR20090098386A KR101098389B1 KR 101098389 B1 KR101098389 B1 KR 101098389B1 KR 1020090098386 A KR1020090098386 A KR 1020090098386A KR 20090098386 A KR20090098386 A KR 20090098386A KR 101098389 B1 KR101098389 B1 KR 101098389B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
qam
network
node
symbols
Prior art date
Application number
KR1020090098386A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110041292A (ko
Inventor
강충구
류현석
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
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 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020090098386A priority Critical patent/KR101098389B1/ko
Publication of KR20110041292A publication Critical patent/KR20110041292A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101098389B1 publication Critical patent/KR101098389B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/36—Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/3405—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power
    • H04L27/3416—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes
    • H04L27/3422—Modifications of the signal space to increase the efficiency of transmission, e.g. reduction of the bit error rate, bandwidth, or average power in which the information is carried by both the individual signal points and the subset to which the individual points belong, e.g. using coset coding, lattice coding, or related schemes in which the constellation is not the n - fold Cartesian product of a single underlying two-dimensional constellation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems
    • H04L27/345—Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information
    • H04L27/3461—Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information in order to transmit a subchannel
    • H04L27/3477—Modifications of the signal space to allow the transmission of additional information in order to transmit a subchannel by using the outer points of the constellation or of the constituent two-dimensional constellations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 비대칭 채널을 이용하여 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 그리고 이를 이용한 데이터 중계 방법에 관한 것으로, 본 발명의 변조 장치는 양방향 링크를 통해 수신된 데이터를 네트워크 부호화(network coding)화는 네트워크 부호화부; 및 상기 네트워크 부호화된 데이터를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조하여 서로 다른 두 개의 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 매퍼를 포함한다.
본 발명에 따르면, 양방향 중계 시스템에서 네트워크 코딩을 사용하는 중계 노드가 목적지 노드로 방송하는 네트워크 부호화된 신호의 비트오류율 성능을 향상시킴으로써 목적지 노드에서 높은 신뢰도를 가지고 수신 신호를 검출할 수 있다.
네트워크 부호화, 변조, 양방향 중계

Description

양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법{MODULATION DEVICE FOR NETWORK CODED SYMBOL IN BIDIRECTIONAL RELAYING SYSTEM AND DATA RELAY METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 비대칭 채널을 이용하여 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 그리고 이를 이용한 데이터 중계 방법에 관한 것이다.
시간 분할 이중화(time division duplexing; TDD) 시스템에서 양방향 중계 시스템(traditional bi-directional relaying; TBR)은 일반적으로 도 1과 같이 동작한다. 먼저, 기지국(BS)이 하향 링크(DL)를 통해 중계기(RS)로 데이터를 전송한다. 중계기(RS)는 기지국(BS)으로부터 수신한 데이터를 복조 및 복호한 후 다시 채널 부호화와 변조를 하여 하향 링크(DL)를 통해 단말(MS)로 중계한다. 동일한 방법으로 단말(MS)은 상향 링크(UL)를 통해 중계기(RS)로 데이터를 전송하며, 중계기(RS)는 단말(MS)로부터 수신한 데이터를 복조 및 복호한 후 다시 채널 부호화와 변조를 하여 상향 링크(UL)를 통해 기지국(BS)으로 중계한다.
이와 같은 양방향 중계 시스템(TBR)은 기지국(BS)과 단말(MS)이 양방향으로 통신하기 위해서 4개의 시분할 슬롯이 필요하다. 여기서 양방향 통신은 기지국(BS)이 중계기(RS)를 거쳐 단말(MS)로 하향 링크(DL) 데이터를 전송하고, 단말(MS)이 중계기(RS)를 거쳐 기지국(BS)으로 상향 링크(UL) 데이터를 전송하는 경우를 의미한다. 즉, 기지국(BS)이 단말(MS)로 하향 링크(DL) 데이터를 전송할 경우, 기지국(BS)이 중계기(RS)로 하향 링크(DL)를 통해 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(기지국 → 중계기)과 중계기(RS)가 수신한 데이터를 복조 및 복호한 후 다시 채널 부호화를 수행하고 변조하여 하향 링크(DL)를 통해 단말(MS)로 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(중계기 → 단말)을 합하여 2개의 시분할 슬롯이 필요하다. 또한, 단말(MS)이 기지국(BS)으로 상향 링크(UL) 데이터를 전송할 경우, 단말(MS)이 중계기(RS)로 상향 링크(UL)를 통해 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(단말 → 중계기)과 중계기(RS)가 수신한 신호를 복조 및 복호한 후 다시 채널 부호화를 수행하고 변조하여 상향 링크(UL)를 통해 기지국(BS)으로 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(중계기 → 기지국)을 합하여 2개의 시분할 슬롯이 필요하게 된다. 따라서 기지국(BS)과 단말(MS)이 양방향 통신을 하기 위해 총 4개의 시분할 슬롯을 사용한다.
이와 같은 양방향 중계 시스템(TBR)의 시분할 슬롯 갯수를 줄이기 위한 방안으로 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(coded bi-directional relaying; CBR)이 제안되었다. 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)은 도 2와 같이 동작한다.
먼저, 기지국(BS)은 중계기(RS)로 자신의 데이터를 전송하고 그 데이터를 버퍼에 저장한다. 단말(MS)은 중계기(RS)로 자신의 데이터를 전송하고 그 데이터를 버퍼에 저장한다. 중계기(RS)는 기지국(BS)과 단말(MS)로부터 수신한 데이터를 복조 및 복호한 후 검출한다. 검출된 기지국(BS)과 단말(MS)의 데이터를 이용하여 네트워크 부호화를 수행한다(XOR 연산). 네트워크 부호화된 비트들은 채널 부호화와 변조를 거쳐 심볼로 변환되어 기지국(BS)과 단말(MS)로 방송된다.
이와 같은 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)은 기지국(BS)과 단말(MS)이 양방향으로 통신하기 위해서 3개의 시분할 슬롯이 필요하다. 즉, 기지국(BS)이 중계기(RS)로 하향 링크(DL)를 통해 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(기지국 → 중계기)과 단말(MS)이 중계기(RS)로 상향 링크(UL)를 통해 데이터를 전송하는 시분할 슬롯(단말 → 중계기) 그리고 중계기(RS)가 단말(MS)과 기지국(BS)으로부터 수신한 데이터를 각각 변조 및 복호하여 얻은 비트들에 대하여 네트워크 부호화를 수행한 후 다시 채널 부호화를 수행하고 변조하여 기지국(BS)과 단말(MS)로 방송하기 위한 시분할 슬롯을 합하여 총 3개의 시분할 슬롯이 필요하다.
네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)은 종래의 양방향 중계 시스템(TBR)에 비해 시분할 슬롯을 적게 사용할 수 있으므로 결과적으로 시스템 수율 성능에 이득을 얻을 수 있다. 그러나 이러한 수율 성능에 있어서의 이득은 최대 33%로써 양방향 링크가 대칭성을 가질 때 보장 받을 수 있다. 여기서 양방향 링크가 대칭성을 가진다는 것은 기지국(BS)과 중계기(RS) 사이의 링크와 중계기(RS)와 기지국(BS) 사이의 링크 품질이 유사하고 기지국(BS)이 단말(RS)로 하향 링크(DL)를 통해 전송하는 데이터의 양과 단말(MS)이 기지국(BS)으로 상향 링크(UL)를 통해 전송하는 데이터의 양이 동일할 때를 의미한다.
그런데 양방향 링크가 비대칭성을 갖게 된다면, 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)이 종래의 양방향 중계 시스템(TBR)에 비해 얻을 수 있는 수율 이득이 줄어들게 된다. 또한, 네트워크 부호화를 사용하는 시스템(CBR)에서는 서로 다른 노드들로부터 전송된 데이터가 동시에 부호화되어 방송되므로 네트워크 부호화되어 방송되는 데이터에 오류가 발생할 경우 빈번한 재전송으로 인해 시스템 수율을 저하 시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 비대칭 채널을 이용하여 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 수신 신뢰도를 향상시킴으로써, 재전송으로 인한 시스템 수율 저하를 극복하고 목적지 노드에서의 비트오류율 성능을 향상시킬 수 있는 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변조 장치는 하향 링크를 통해 수신된 제1데이터와 상향 링크를 통해 수신된 제2데이터를네트워크 부호화(network coding)화는 네트워크 부호화부; 및 상기 네트워크 부호화된 제1데이터와 제2데이터를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조하여 서로 다른 두 개의 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 매퍼를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이터 중계 방법은 (a) 상기 중계 노드가 하향 링크를 통해 제1노드로부터 수신된 제1데이터와 상향 링크를 통해 제2노드로부터 수신된 제2데이터의 길이를 동일하게 맞추는 단계; (b) 상기 중계 노드가 상기 길이가 맞추어진 제1데이터와 제2데이터를 네트워크 부호화하는 단계; (c) 상기 중계 노드가 상기 네트워크 부호화된 제1데이터와 제2데이터를 QAM 변조하여 서로 다른 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 단계; 및 (d) 상기 중계 노드가 상기 전송 심볼 쌍을 연속된 두 번의 전송 시간 동안 상기 제1노드 및 제2노드로 방송(broadcasting)하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이터 수신 방법은, (a) 목적지 노드로 전송하기 위한 제1데이터를 상기 중계 노드로 전송하고 저장부에 저장하는 단계; (b) 상기 목적지 노드가 상기 중계 노드로 전송한 제2데이터 및 상기 제1데이터를 이용하여 변조된 심볼 쌍을 두 번에 걸쳐 수신하는 단계; (c) 상기 두 번에 걸쳐 수신한 심볼 쌍을 검출하는 단계; 및 (d) 상기 검출한 심볼 쌍과 상기 저장부에 저장된 제1데이터를 배타적 논리합(XOR) 연산을 수행하여 상기 목적지 노드가 전송한 제2데이터를 검출하는 단계를 포함한다.
이상의 구성을 통한 본 발명의 변조 장치 및 데이터 중계 방법에 따르면, 양방향 중계 시스템에서 네트워크 코딩을 사용하는 중계 노드가 목적지 노드로 방송하는 네트워크 부호화된 신호의 비트오류율 성능을 향상시킴으로써 목적지 노드에서 높은 신뢰도를 가지고 수신 신호를 검출할 수 있다.
본 발명은 비대칭 채널을 이용하여 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 수신 신뢰도를 향상시킴으로써 재전송으로 인한 시스템 수율 저하를 극복하고, 목적지 노드에서의 비트 오류율 성능을 향상시키기 위한 변조 방식 및 이를 이용한 데이터 중계 방법에 관한 것이다. 여기서 비대칭 채널은 기지국과 중계기 사이의 링크와 중계기와 단말 사이의 링크 품질(예컨대, signal-to-interference and noise ratio: SINR)이 서로 다르고 기지국이 단말 로 하향 링크를 통해 전송하는 데이터의 양과 단말이 기지국으로 상향 링크를 통해 전송하는 데이터의 양이 다를 때를 의미한다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 모든 경우에 대해, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
이하의 설명에서 기지국은 하향 링크를 통해 단말에게 N 1 비트를, 단말은 상향 링크를 통해 기지국에게 N 2 비트를 전송한다고 가정한다(N 1 ≠ N 2 ). 또한 기지국, 중계기 그리고 단말은 각 링크의 품질에 따라 적응형 변조(adaptive modulation)를 사용한다고 가정한다. 설명의 편의를 위해 채널 부호화는 고려하지 않으며 M-QAM 변조(
Figure 112009063298607-pat00001
)를 고려한다.
즉, 기지국과 중계기 간 링크의 변조 차수는 M 1 (
Figure 112009063298607-pat00002
), 중계기와 단말 간 링크의 변조 차수는 M 2 (
Figure 112009063298607-pat00003
)이다. 일반적으로 MIMO(multiple-input multiple-output) 기술을 사용하거나 rooftop 안테나를 사용하여 기지국과 중계기 사이의 채널은 LOS(line-of-sight)를 보장할 수 있으므로 M 1 ≠ M 2 로 가정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 기지국과 중계기 간의 링크가 16-QAM 변조를 사용하고(즉, M 1 =16), 중계기와 단말 간의 링크가 4-QAM 변조를 사용하는 경우(즉, M 2 =4)를 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 M 1 =(M 2 )2인 경우에 일반적으로 적용될 수 있음을 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 변조 장치의 구조를 예시적으로 보여주는 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 중계기의 양방향 중계 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 변조 장치는 기지국 및 단말로부터 수신된 데이터를 이용하여 네트워크 부호화를 수행하는 네트워크 부호화부(310)와 네트워크 부호화된 데이터를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조하여 서로 다른 두 개의 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 매퍼(320)를 포함한다. 매퍼를 통해 구성된 전송 심볼 쌍은 송신부(330)를 통해 연속된 두 번의 전송 시간 동안 기지국과 단말로 방송(broadcasting)된다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 변조 장치의 동작과 중계기의 양방향 중계 절차를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 중계기는 기지국으로부터 N 1 비트의 데이터를 수신하고, 단말로부터 N 2 비트의 데이터를 수신한 후(S401), min(N 1 , N 2 )를 통해 기지국으로부터 수신한 N 1 비트와 단말로부터 수신한 N 2 비트의 크기를 일치시킨다.
이후 네트워크 부호화부(310)는 min(N 1 , N 2 )를 이용하여 네트워크 부호화를 수행한다(S402). 네트워크 부호화된 min(N 1 , N 2 ) 비트는 QAM 변조부(321), 심볼 페어링부(322) 및 심볼 매핑부(323)를 포함하는 매퍼(320)를 통해 서로 다른 두 개의 성상도(constellation)에 매핑된 전송 심볼 쌍으로 변조된다.
구체적으로, 단계 S403에서 QAM 변조부(321)는 네트워크 부호화부(310)를 통해 네트워크 부호화된 min(N 1 , N 2 ) 비트를 4-QAM 심볼들(S 1 , S 2 ,…, S J , J=1, 2,…,min(N 1 , N 2 )/2)로 변조한다. QAM 변조부(321)를 통해 4-QAM 변조된 심볼들은 심볼 페어링부(322)를 통해 두 개의 4-QAM 심볼들(S k , S k+1 )로 짝지어(pairing) 진다(S403).
이후 심볼 매핑부(323)가 짝지어진 4-QAM 심볼들(S k , S k+1 )에 다음의 수학식 1과 같이 직교 행렬(W)을 곱하여 16-QAM 형태의 서로 다른 두 개의 성상도(constellation)에 매핑된 전송 심볼 쌍[X k , X k+1 ]을 구성한다(S405).
Figure 112009063298607-pat00004
여기서 직교 행렬 W는 일예로 다음과 같이 주어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009063298607-pat00005
단계 S405를 통해 16-QAM 변조된 전송 심볼 쌍[X k , X k+1 ]들은 연속된 두 번의 전송 시간 동안 단말과 기지국으로 방송(broadcasting)된다(S406). 이때 전송 심볼 쌍[X k , X k+1 ]은 첫 번째 전송시 도 6(a)에 도시된 성상도로 매핑되고, 두 번째 전송시 도 6(b)에 도시된 성상도로 매핑될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 중계기가 방송(broadcasting)한 min(N 1 , N 2 ) 비트를 제외한 나머지 비트들, 즉 |N 1 - N 2 | 비트들은 기지국 또는 단말로 전송(unicasting)된다. 예를 들어, N 1 > N 2 로 가정하면 min(N 1 , N 2 )=N 2 비트들은 단계 S406을 통해 중계기가 방송(broadcasting)하고, 나머지 N 1 - N 2 비트들은 중계기가 단말로 전송(unicasting)한다.
도 5는 본 발명에 따른 중계기를 통해 통신하는 기지국 또는 단말의 데이터 송수신 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 먼저 기지국 또는 단말은 중계기로 데이터를 전송하고 자신의 버퍼에 전송한 데이터를 저장한다(S501). 예컨대, 기지국은 하향 링크를 통해 중계기로 N 1 비트를 전송하고 자신의 버퍼에 데이터를 저장한다. 단말은 상향 링크를 통해 N 2 비트를 전송하고 자신의 버퍼에 데이터를 저장한다.
이후 단말 또는 기지국은 중계기로부터 두 번에 걸쳐 심볼들[X k , X k+1 ]을 수신한 경우(S502), 수신한 심볼들[X k , X k+1 ]을 다음의 수학식 2로 표현된 최대 우도 검출 규칙을 이용하여 검출한다(S503).
Figure 112009063298607-pat00006
여기서 Y k 는 k 번째 시간 슬롯에서 기지국 또는 단말이 수신한 신호이고, h k 는 k 번째 시간 슬롯의 채널이다.
단말은 자신이 검출한 비트들과 자신의 버퍼에 저장된 비트들을 배타적 논리합(XOR) 연산을 수행하여 기지국으로부터 전송된 비트들을 검출하고, 기지국은 자신이 검출한 비트들과 자신의 버퍼에 저장된 비트들을 배타적 논리합(XOR) 연산을 수행하여 단말로부터 전송된 비트들을 검출한다(S504).
도 7은 종래의 양방향 중계 시스템(TBR)과 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR) 그리고 본 발명에 따른 양방향 중계 시스템의 성능을 비교하는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 양방향 중계 시스템은 종래의 양방향 중계 시스템(TBR) 및 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)에 비하여 더 나은 비트오류율 성능을 나타냄을 알 수 있다. 특히 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템(CBR)과 비교하여 전 범위의 Eb/No에 대하여 2dB 차이의 성능 향상을 보여줌을 알 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 변조 장치 및 데이터 중계 방법에 따르면 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화를 사용하는 중계 노드가 목적지 노드로 방송하는 네트워크 부호화된 신호의 비트 오류율 성능을 향상시켜 목적지 노드에서 높은 신뢰도를 가지고 수신 신호를 검출할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 양방향 중계 시스템을 개략적으로 보여주는 예시도
도 2는 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템을 개략적으로 보여주는 예시도
도 3은 본 발명에 따른 변조 장치의 구조를 예시적으로 보여주는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 데이터 중계 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도
도 5는 본 발명에 따른 데이터 수신 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 16-QAM 변조의 성상도를 예시적으로 보여주는 도면
도 7은 본 발명에 따른 양방향 중계 시스템의 성능을 보여주는 그래프

Claims (14)

  1. 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치에 있어서,
    하향 링크를 통해 수신된 제1데이터와 상향 링크를 통해 수신된 제2데이터를네트워크 부호화(network coding)화는 네트워크 부호화부; 및
    상기 네트워크 부호화된 제1데이터와 제2데이터를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조하여 서로 다른 두 개의 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 매퍼를 포함하고,
    상기 제1데이터는 M1 -QAM으로 변조된 N1 비트이고, 상기 제2데이터는 M2 -QAM으로 변조된 N2 비트인 것을 특징으로 하는 변조 장치.
    여기서, M1 =(M2 )2이고, N1 ≠ N2 이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 매퍼는,
    상기 네트워크 부호화된 제1데이터와 제2데이터를 M2 -QAM 심볼들로 변조하는 QAM 변조부;
    상기 M2 -QAM 변조된 심볼들을 2개의 M2 -QAM 심볼들로 짝짓는 심볼 페어링부; 및
    상기 짝지어진 M2 -QAM 심볼들에 직교 행렬을 이용하여 M1 -QAM 형태의 서로 다른 두 개의 성상도(constellation)에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 심볼 매핑부를 포함하는 변조 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전송 심볼 쌍은 다음의 수학식에 따라 구성되는 것을 특징으로 하는 변조 장치.
    Figure 112009063298607-pat00007
    여기서, [X k , X k+1 ]는 전송 심볼 쌍이고, [S k , S k+1 ]는 짝지어진 M 2 -QAM 심볼들이며, W는 직교 행렬이다.
  5. 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 중계 노드를 통한 데이터 중계 방법에 있어서,
    (a) 상기 중계 노드가 하향 링크를 통해 제1노드로부터 수신된 제1데이터와 상향 링크를 통해 제2노드로부터 수신된 제2데이터의 길이를 동일하게 맞추는 단계;
    (b) 상기 중계 노드가 상기 길이가 맞추어진 제1데이터와 제2데이터를 네트워크 부호화하는 단계;
    (c) 상기 중계 노드가 상기 네트워크 부호화된 제1데이터와 제2데이터를 QAM 변조하여 서로 다른 성상도에 매핑된 전송 심볼 쌍을 구성하는 단계; 및
    (d) 상기 중계 노드가 상기 전송 심볼 쌍을 연속된 두 번의 전송 시간 동안 상기 제1노드 및 제2노드로 방송(broadcasting)하는 단계를 포함하고,
    상기 제1데이터는 M1 -QAM으로 변조된 N1 비트이고, 상기 제2데이터는 M2 -QAM으로 변조된 N2 비트인 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
    여기서, M1 =(M2 )2이고, N1 ≠ N2 이다.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 (a) 단계는 min(N1 , N2 )에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (d) 단계 이후에,
    상기 중계 노드가 |N 1 - N 2 | 비트를 상기 제1노드 또는 제2노드로 전송(unicasting)하는 단계를 더 포함하는 데이터 중계 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 네트워크 부호화된 제1데이터 및 제2데이터를 M2 -QAM 심볼들로 변조하는 단계;
    상기 M2 -QAM 변조된 심볼들을 2개의 M2 -QAM 심볼들로 짝짓는 단계; 및
    상기 짝지어진 M2 -QAM 심볼들에 직교 행렬을 이용하여 M1 -QAM 형태의 서로 다른 성상도에 매핑하는 단계를 포함하는 데이터 중계 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전송 심볼 쌍은 다음의 수학식에 따라 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
    Figure 112009063298607-pat00008
    여기서, [X k , X k+1 ]는 전송 심볼 쌍이고, [S k , S k+1 ]는 짝지어진 M 2 -QAM 심볼들이며, W는 직교 행렬이다.
  11. 네트워크 부호화를 사용하는 양방향 중계 시스템에서 중계 노드를 통해 통신하는 노드의 데이터 수신 방법에 있어서,
    (a) 목적지 노드로 전송하기 위한 제1데이터를 상기 중계 노드로 전송하고 저장부에 저장하는 단계;
    (b) 상기 목적지 노드가 상기 중계 노드로 전송한 제2데이터 및 상기 제1데이터를 이용하여 변조된 심볼 쌍을 두 번에 걸쳐 수신하는 단계;
    (c) 상기 두 번에 걸쳐 수신한 심볼 쌍을 검출하는 단계; 및
    (d) 상기 검출한 심볼 쌍과 상기 저장부에 저장된 제1데이터를 배타적 논리합(XOR) 연산을 수행하여 상기 목적지 노드가 전송한 제2데이터를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 제1데이터는 M1 -QAM으로 변조된 N1 비트이고, 상기 제2데이터는 M2 -QAM으로 변조된 N2 비트인 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
    여기서, M1 =(M2 )2이고, N1 ≠ N2 이다.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 심볼 쌍은 상기 제1데이터와 제2데이터를 네트워크 부호화한 후 QAM 변조하여 M1 -QAM 형태의 서로 다른 성상도에 매핑하여 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 상기 심볼 쌍은 다음의 수학식에 따라 최대 우도 검출 규칙을 이용하여 검출되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
    Figure 112009063298607-pat00009
    여기서 Y k 는 k 번째 시간 슬롯에서 기지국 또는 단말이 수신한 신호이고, h k 는 k 번째 시간 슬롯의 채널이다.
KR1020090098386A 2009-10-15 2009-10-15 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법 KR101098389B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090098386A KR101098389B1 (ko) 2009-10-15 2009-10-15 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090098386A KR101098389B1 (ko) 2009-10-15 2009-10-15 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110041292A KR20110041292A (ko) 2011-04-21
KR101098389B1 true KR101098389B1 (ko) 2011-12-26

Family

ID=44047289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090098386A KR101098389B1 (ko) 2009-10-15 2009-10-15 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101098389B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110041292A (ko) 2011-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8577284B2 (en) Cooperative reception diversity apparatus and method based on signal point rearrangement or superposition modulation in relay system
US8509136B2 (en) Network coding method and network coding apparatus
KR100973671B1 (ko) 광대역 무선통신시스템에서 중계 장치 및 방법
KR101085285B1 (ko) 수신 장치, 송신 장치, 수신 방법 및 송신 방법
KR100946875B1 (ko) 통신 시스템에서 데이터 수신 장치 및 방법
JP4351706B2 (ja) 送信電力制御方法、伝搬路推定方法、送信装置および受信装置
US20070141991A1 (en) Apparatus and method for performing ARQ in multi-hop relay cellular network
US8726131B2 (en) Spatial multiplexing communication system with enhanced codeword mapping with flexible rate selection on each spatial layer and with single HARQ process
KR20110044901A (ko) 무선 통신 네트워크에서의 다운링크 투명 중계를 가능하게 하는 방법
CN101213780A (zh) 用于协作式编码系统的自适应调制
US8661307B2 (en) Transmitter device, communication system, and communication method
KR20080069753A (ko) 다중안테나 시스템에서 협력전송을 위한 중계 장치 및 방법
KR20140081301A (ko) 무선통신 시스템에서 적응적 복합자동재전송을 고려한 변조 방법 및 장치
CN109565351A (zh) 控制数据传输方案
KR101399794B1 (ko) 양방향 중계 채널에서 Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｄｉｎｇ을 위한 제한된 피드백 방법 및 장치
CN116368753A (zh) 具有减少冗余的确认信息
JP6736046B2 (ja) デュアルコーディングによるロバストなリレー再送
US20070082623A1 (en) Mimo transmitter and receiver for low-scattering environments
US20220312413A1 (en) Transmission of uplink channels with repetitions
KR101098389B1 (ko) 양방향 중계 시스템에서 네트워크 부호화된 심볼의 변조 장치 및 이를 이용한 데이터 중계 방법
US10361769B2 (en) Partial decode and forward (PDF) signal forwarding device with scheduler
JP5201264B2 (ja) 適応変調制御方法、通信システムおよび中継装置
JP2012525732A (ja) 中継局における結合処理の方法および機器ならびに基地局における対応する処理の方法および機器
US8331423B2 (en) Relaying apparatus and method in wireless communication system
US20230239804A1 (en) Uplink power control for data and control channels

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151030

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee