KR101102084B1 - An apparatus and a method for cooperative relaying, and a wireless network system based on cooperative relaying - Google Patents

An apparatus and a method for cooperative relaying, and a wireless network system based on cooperative relaying Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하는 협력 중계 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 송신단으로부터 브로드캐스트된 신호를 복수의 중계기의 각각이 수신하여 간섭 제거(interference cancellation) 및 디코딩하고, 디코딩에 성공한 중계기들 중 수신단과의 무선 채널 이득이 가장 높은 중계기가 신호의 중계를 담당하고 그 외의 중계기는 다시 상기 송신단으로부터 브로드캐스트된 신호를 수신할 수 있는, 스펙트럼 효율적인 협력적 중계 시스템 및 그 중계 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 복수의 중계기를 이용하여 협력 중계 방식을 기반으로 송신단으로부터 수신단으로 무선 데이터를 전송하는, 수신단, 중계기 및 송신단을 포함하는 무선 네트워크 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a cooperative relay system and a method for relaying wireless data transmission from a transmitter to a receiver through a wireless network. More specifically, according to the present invention, each of a plurality of repeaters receives a signal broadcast from a transmitting end to cancel interference and decode, and a repeater having the highest wireless channel gain with the receiving end among the repeaters that successfully decodes the signal. The other repeater in charge of the relay of the present invention relates to a spectrum efficient cooperative relay system and a relay method capable of receiving a broadcast signal from the transmitting end. The present invention also relates to a wireless network system including a receiving end, a repeater, and a transmitting end for transmitting wireless data from a transmitting end to a receiving end based on a cooperative relay method using a plurality of repeaters.

Description

협력 중계 장치 및 협력 중계 방법과, 협력 중계 방식 기반의 무선 네트워크 시스템{AN APPARATUS AND A METHOD FOR COOPERATIVE RELAYING, AND A WIRELESS NETWORK SYSTEM BASED ON COOPERATIVE RELAYING}Cooperative relay device, cooperative relay method, and cooperative relay method based wireless network system {AN APPARATUS AND A METHOD FOR COOPERATIVE RELAYING, AND A WIRELESS NETWORK SYSTEM BASED ON COOPERATIVE RELAYING}

본 발명은 무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하는 협력 중계 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 송신단으로부터 브로드캐스트된 신호를 복수의 중계기의 각각이 수신하여 간섭 제거(interference cancellation) 및 디코딩하고, 디코딩에 성공한 중계기들 중 수신단과의 무선 채널 이득이 가장 높은 중계기가 신호의 중계를 담당하고 그 외의 중계기는 다시 상기 송신단으로부터 브로드캐스트된 신호를 수신할 수 있는, 스펙트럼 효율적인 협력적 중계 시스템 및 그 중계 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 복수의 중계기를 이용하여 협력 중계 방식을 기반으로 송신단으로부터 수신단으로 무선 데이터를 전송하는, 수신단, 중계기 및 송신단을 포함하는 무선 네트워크 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a cooperative relay system and a method for relaying wireless data transmission from a transmitter to a receiver through a wireless network. More specifically, according to the present invention, each of a plurality of repeaters receives a signal broadcast from a transmitting end to cancel interference and decode, and a repeater having the highest wireless channel gain with the receiving end among the repeaters that successfully decodes the signal. The other repeater in charge of the relay of the present invention relates to a spectrum efficient cooperative relay system and a relay method capable of receiving a broadcast signal from the transmitting end. The present invention also relates to a wireless network system including a receiving end, a repeater, and a transmitting end for transmitting wireless data from a transmitting end to a receiving end based on a cooperative relay method using a plurality of repeaters.

무선 네트워크 시스템에 적용되는 다이버시티(diversity) 기술이란, 상호 연관성이 적은 복수의 채널을 이용하여 데이터를 송수신함으로써 수신되는 메시지의 신뢰성을 향상시키고 페이딩 효과(fading effect)를 보상하기 위한 기술을 의미한다. 공간 다이버시티, 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티 등 다양한 종류의 다이버시티 기술이 제안되어 현재 다양한 무선 네트워크 시스템에 널리 적용되고 있다.Diversity technology applied to a wireless network system refers to a technology for improving reliability of a received message and compensating for a fading effect by transmitting and receiving data using a plurality of less correlated channels. . Various types of diversity technologies have been proposed, such as space diversity, time diversity, and frequency diversity, and are widely applied to various wireless network systems.

이 중에서 특히 공간 다이버시티(spatial diversity)는 송신단 또는 수신단 측에 다중의 안테나를 배치하는 방식으로, 상기 다중 안테나를 페이딩의 상관이 적은 위치에 이격 설치함으로써 무선 통신의 공간 다이버시티 특성의 향상을 꾀할 수 있고 무선 통신 경로 상에서의 페이딩(Fading) 발생을 효과적으로 줄일 수 있다. 복수의 안테나를 이용하기 때문에 안테나 다이버시티라고도 불리며, 이러한 기술이 적용된 대표적인 예로는 MIMO(multi-input multi-output) 시스템이 있다. 그러나, 무선 모바일 단말 통신은 그 물리적인 사이즈와 전력 용량의 한계 및 그 이외의 다른 제약 조건들로 인하여 멀티형의 다중 안테나를 지원하는 것이 곤란하다. In particular, spatial diversity is a method of arranging multiple antennas at a transmitting end or a receiving end side, and the multiple antennas are spaced apart from each other in a fading correlation to improve spatial diversity characteristics of wireless communication. It is possible to effectively reduce the occurrence of fading on the wireless communication path. Also referred to as antenna diversity because it uses a plurality of antennas, a representative example of such a technique is a multi-input multi-output (MIMO) system. However, wireless mobile terminal communication is difficult to support multi-type multiple antennas due to its physical size and power capacity limitations and other constraints.

이러한 제약 상의 극복을 위해 협력 통신(cooperative communications)이라는 기술이 제안되었다. 상기 협력 통신에 의하면, 지리적으로 분산되어 있는 복수의 중계 노드들이 서로 협력하여 송신단과 수신단 간의 데이터 전송을 중계함으로써, 가상의 MIMO(multi-input multi-output) 시스템처럼 동작할 수 있다. 이로써 상기 MIMO 시스템과 같은 전송 다이버시티의 이득 및 효과를 창출할 수 있고 셀 커버리지(cell coverage)를 향상시킬 수 있다. 이른바 협력 다이버시티(cooperative diversity) 또는 협력 중계(cooperative relay)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 대표적인 성과로서 IEEE 802.16 MMR(mobile multi-hop relay) 등의 표준화 작업이 진행되어 왔다.To overcome this limitation, a technique called cooperative communications has been proposed. According to the cooperative communication, a plurality of geographically dispersed relay nodes may cooperate with each other to relay data transmission between a transmitting end and a receiving end, thereby operating as a virtual multi-input multi-output (MIMO) system. As a result, a gain and an effect of transmission diversity such as the MIMO system can be created, and cell coverage can be improved. So-called research on cooperative diversity or cooperative relay has been actively conducted, and standardization work such as IEEE 802.16 mobile multi-hop relay (MMR) has been in progress.

도 1은 기존의 협력 중계(cooperative relay) 방식 기반의 무선 네트워크 시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 협력 중계 방식의 무선 네트워크 시스템은 송신단, 복수의 중계기 및 수신단을 포함하며, 두 단계의 홉(hop)을 거쳐 송신단으로부터 수신단으로 데이터를 전송한다. 즉, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 제1 홉에서 송신단은 복수의 중계기 및 수신단에 전송하고자 하는 데이터를 실은 RF 신호를 브로드캐스트(broadcast)한다. 각각의 중계기는 수신한 RF 신호를 디코딩하고, 디코딩에 성공한 중계기 중 전부 또는 일부가 해당 중계기와 수신단 간의 채널 특성을 고려하여 수신된 신호에 대한 소정의 보상 처리를 하며, 상기 보상 처리된 RF 신호를 도 1(b)의 제2 홉에서 수신단으로 전송, 즉 포워딩(forwarding)한다. 수신단은 상기 송신단 및 중계기로부터 수신한 RF 신호를 MRC(maximum ratio combination) 등의 방식으로 결합한 후 원 신호를 복원한다.
1 is a diagram schematically illustrating an operation of a conventional cooperative relay scheme based wireless network system. As shown in FIG. 1, a cooperative relay wireless network system includes a transmitter, a plurality of relays, and a receiver, and transmits data from a transmitter to a receiver through two stages of hops. That is, as shown in FIG. 1 (a), in the first hop, the transmitting end broadcasts an RF signal carrying data to be transmitted to the plurality of relays and the receiving end. Each repeater decodes the received RF signal, and all or part of the successfully decoded repeaters performs predetermined compensation processing for the received signal in consideration of channel characteristics between the repeater and the receiving end, and the compensated RF signal is processed. In the second hop of FIG. 1 (b), it transmits to the receiving end, that is, forwards. The receiving end combines the RF signals received from the transmitting end and the repeater in a manner such as a maximum ratio combination (MRC) to restore the original signal.

그러나 기존의 협력 중계 시스템은 반이중 방식(half-duplex)의 본질로 인하여 다중화 손실(multiplexing loss)이 크게 발생하는 문제점이 있다. 반이중 방식에 의하면 기본적으로 양방향으로 통신이 가능하지만 한번에 하나의 전송만 이루어질 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 협력 중계 방식에 의하면, 제1 타임 슬롯 구간에는 제1 홉에서 송신단만 동작하여 중계기 또는 수신단으로 제1 신호를 전송하고(도 1(a)), 제2 타임 슬롯 구간에서는 제2 홉에서 중계기만 동작하여 수신된 제1 신호를 수신단으로 포워딩한다(도 1(b)). 또한 그 다음에 전송되어야할 제2 신호의 경우는 상술된 바와 동일한 원리에 따라 제3 타임 슬롯 구간 및 제4 타임 슬롯 구간 동안 전송 및 처리되게 된다. 이에 비해, 협력 중계 방식 이전의 다이렉트 전송방식(direct transmission; DT)의 경우, 중계 없이 송신단과 수신단만으로 구성되고, 상기 송신단은 제1 타임 슬롯 구간 동안 제1 신호를 수신단으로 전송하고 다음의 제2 타임 슬롯 구간 동안 제2 신호를 상기 수신단으로 전송할 수 있다. 즉, 상기 다이렉트 전송방식(DT)은 두 프레임시간 동안 2개의 신호(예를 들면, 2비트)의 신호의 전송이 가능하다.However, the existing cooperative relay system has a problem in that multiplexing loss occurs largely due to the nature of half-duplex. According to the half-duplex method, communication is basically possible in both directions, but only one transmission can be made at a time. Accordingly, as shown in FIG. 1, according to the existing cooperative relaying scheme, only the transmitting end operates in the first hop in the first time slot period to transmit the first signal to the repeater or the receiving end (FIG. 1 (a)). In the second time slot period, only the repeater operates in the second hop to forward the received first signal to the receiving end (FIG. 1 (b)). In addition, the second signal to be transmitted next is transmitted and processed during the third time slot period and the fourth time slot period according to the same principle as described above. On the other hand, in the case of a direct transmission (DT) prior to the cooperative relay method, it consists of only a transmitting end and a receiving end without relaying, and the transmitting end transmits the first signal to the receiving end during the first time slot period and then the second second. The second signal may be transmitted to the receiver during the time slot period. That is, the direct transmission method DT can transmit two signals (for example, two bits) for two frame times.

이와 같이, 종래의 도 1과 같은 협력 중계 시스템의 경우, 동일 시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되게 되고, 정보 전송 시간이 증가되는 문제가 있다.As described above, in the case of the conventional cooperative relay system as shown in FIG. 1, the spectral efficiency is lowered and the information transmission time is increased compared to the conventional direct transmission method DT based on the same time.

한편, 협력 중계 방법은 그 구체적인 구현 방법에 따라 몇 가지 방식으로 구분된다. 그 중 하나인 MRT(maximal ratio transmission) 방식에 따르면 디코딩에 성공한 모든 중계기가 신호의 중계에 이용된다. 이러한 MRT 방식에 의하는 경우 피드백 채널의 부하가 과다해지는 문제가 있다. 또한 MRT 방식에서는 일정한 크기의 송신 전력을 신호 중계에 이용되는 중계기들에게 각 중계기와 수신단 사이의 채널 이득에 비례하여 분배할 필요가 있는데, 이는 중계기마다 최대 송신 전력의 제약이 있는 경우, 현실적으로 구현하기가 매우 곤란하다는 문제가 있다. On the other hand, the cooperative relay method is divided into several ways depending on the specific implementation method. According to one of the maximum ratio transmission (MRT) schemes, all repeaters that successfully decode are used for signal relay. In case of the MRT method, the load of the feedback channel is excessive. In addition, in the MRT method, it is necessary to distribute a certain amount of transmission power to the repeaters used for signal relay in proportion to the channel gain between each repeater and the receiving end. There is a problem that is very difficult.

이러한 MRT 방식의 문제점을 해결하기 위하여 기회적 중계 시스템(opportunistic relaying system)이 제안되었다. 기회적 중계 시스템은 송신단과 수신단의 종단 대 종단(end-to-end) 성능을 위한 최적의 경로를 선택하기 위하여 모든 중계기들 중에서 최적의 중계기를 선택한다. 이러한 기회적 중계 방식은 MRT 방식에 비해 피드백 정보의 양을 큰 폭으로 줄일 수 있고, 전력 분배를 필요로 하지 않는 장점이 있다. 그러나 기존의 기회적 중계 방식에 의하면, 중계에 참여할 중계기를 선택하기 위하여 수신단이 제1 홉에서 신호의 디코딩에 성공한 중계기의 집합을 파악할 필요가 있는데, 이의 실질적인 구현이 곤란한 문제가 있었다.
In order to solve the problem of the MRT method, an opportunistic relaying system has been proposed. The opportunistic relay system selects the optimal repeater among all repeaters to select the optimal path for end-to-end performance of the transmitting and receiving end. Such an opportunistic relay scheme can significantly reduce the amount of feedback information compared to the MRT scheme, and does not require power distribution. However, according to the existing opportunistic relay method, in order to select a repeater to participate in the relay, it is necessary for the receiving end to grasp the set of repeaters that successfully decode the signal in the first hop.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides the following problem solving means.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하기 위한 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 시스템이 제공된다. 각각의 중계기는, 상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 수신하는 신호 수신부, 상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부, 상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부, 상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부, 및 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부를 포함하되, 상기 디코딩부는, 당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하며, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거한다.According to a first embodiment of the present invention, there is provided a cooperative relay system including a plurality of repeaters for relaying wireless data transmission from a transmitting end to a receiving end via a wireless network. Each repeater receives n RF signals broadcast from the transmitter, where n is a natural number of 1 or more, over n time slot sections, and receives one RF signal for each time slot section. Decoding unit for decoding the i-th RF signal received in the i-th time slot interval (where i is a natural number equal to or less than n) by the signal receiving unit, the i-th RF signal by the decoding unit If the decoding is successful, a channel gain calculator for calculating a radio channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot interval and signaling the calculated radio channel gain to each of the plurality of repeaters; Based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the repeater and the wireless channel gain of the repeater, In the i-th time slot section, the repeater having the largest wireless channel gain (hereinafter referred to as the 'i-th maximum gain repeater') is identified, and when the i-th maximum gain repeater is the repeater, the repeater a relay declaration unit for signaling a message indicating that the i-th RF signal is to be relayed (hereinafter, 'relay declaration message') to each of the plurality of repeaters, and when the i-th maximum gain repeater is the repeater, the decoding unit; And a signal transmitter for transmitting the i-th RF signal, which has been successfully decoded, to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i-th time slot period, wherein the decoding unit comprises: the i-th time slot period. It is determined whether or not the decoding of the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter is successful in the i-1 th time slot period preceding the step. When the decoding of the i-1 th RF signal is successful, the i-1 th maximum gain repeater is determined by the i-1 th maximum gain repeater from the signaling of the relay declaration message by the i-1 th maximum gain repeater relaying the i-1 th RF signal. Obtains information about an interference channel generated by relaying the i-1 th RF signal in a first time slot interval, and obtains information about the obtained interference channel and information about the i-1 th RF signal which has been successfully decoded. The interference signal from the i-1 th maximum gain repeater is removed from the i th RF signal as a basis.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하기 위하여 둘 이상의 간섭 제거 기법을 혼용하는 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 시스템이 제공된다. 각각의 중계기는, 상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 수신하는 신호 수신부, 상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부, 상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부, 상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부, 및 당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, (ⅰ) 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하고, 상기 디코딩부로 하여금, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하고, (ⅱ) 당해 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공하지 않았던 경우에는 상기 디코딩부로 하여금 연속 간섭 제거(successive interference cancellation) 기법에 따라 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하는 제어부를 포함한다.According to a second embodiment of the present invention, there is provided a cooperative relay system including a plurality of repeaters that use two or more interference cancellation techniques to relay wireless data transmission from a transmitter to a receiver through a wireless network. Each repeater receives n RF signals broadcast from the transmitter, where n is a natural number of 1 or more, over n time slot sections, and receives one RF signal for each time slot section. Decoding unit for decoding the i-th RF signal received in the i-th time slot interval (where i is a natural number equal to or less than n) by the signal receiving unit, the i-th RF signal by the decoding unit If the decoding is successful, a channel gain calculator for calculating a radio channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot interval and signaling the calculated radio channel gain to each of the plurality of repeaters; Based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the repeater and the wireless channel gain of the repeater, In the i-th time slot section, the repeater having the largest wireless channel gain (hereinafter referred to as the 'i-th maximum gain repeater') is identified, and when the i-th maximum gain repeater is the repeater, the repeater a relay declaration unit for signaling a message indicating to relay an i-th RF signal (hereinafter referred to as a relay declaration message) to each of the plurality of repeaters; and when the i-th maximum gain repeater is the repeater, the decoding unit A signal transmitter which transmits the i-th RF signal, which has been successfully decoded, to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i th time slot period, and i-1 in which the repeater precedes the i th time slot period. It is determined whether the decoding of the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter is successful in the 1st time slot period, and (i) the decode of the i-1 th RF signal. In the case of success, the i-1 th maximum gain repeater receives the i-1 in the i th time slot interval from signaling of a relay declaration message by an i-1 th maximum gain repeater relaying the i-1 th RF signal. Acquires information about an interference channel generated by relaying the first RF signal, and causes the decoding unit to perform the decoding operation on the basis of the information about the obtained interference channel and the information about the i-1 th RF signal which is successfully decoded. To remove the interference signal from the i-1th maximum gain repeater from the first RF signal, and (ii) if the repeater does not succeed in decoding the i-1th RF signal, cause the decoding unit to remove the continuous interference. remove interference signals from the i-1th maximum gain repeater from the i th RF signal according to a successive interference cancellation technique. It includes a control unit.

본 발명의 제3 실시예에 의하면, 복수의 중계기를 이용하여 무선 네트워크를 통한 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하는 협력 중계 방법이 제공된다. 상기 협력 중계 방법은, 상기 복수의 중계기 중 제1 중계기가 i번째(여기서 i는 1 이상의 자연수) 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 i번째 RF 신호를 수신하는 신호 수신 단계, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했었는지 여부를 판단하고, 상기 제1 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했었다면, 상기 i번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기로부터의 간섭 채널에 관한 정보를 획득하는 간섭 채널 정보 획득 단계, 상기 간섭 채널 정보 획득 단계에서 획득된 정보 및 상기 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하고 디코딩하는 디코딩 단계, 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 상기 제1 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산 단계, 상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 상기 제1 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 상기 제1 중계기인 경우, 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언 단계, 및 상기 i번째 최대 이득 중계기가 상기 제1 중계기인 경우, 상기 제1 중계기가 상기 디코딩 단계에서 간섭 신호가 제거된 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송 단계를 포함한다.
According to a third embodiment of the present invention, there is provided a cooperative relay method for relaying wireless data transmission from a transmitting end to a receiving end via a wireless network using a plurality of repeaters. The cooperative relay method may include: a signal receiving step of receiving an i-th RF signal broadcasted from the transmitting end in a first slot of a plurality of repeaters, where i is a natural number of i times, where i is a natural number of 1 or more; It is determined whether the decoding of the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter is successful in the i-1 th time slot period preceding the i th time slot period, and the first repeater determines the i-1 th RF signal. If the decoding is successful, the interference channel information obtaining step of obtaining information on the interference channel from the repeater relaying the i-1 th RF signal during the i-th time slot interval, the information obtained in the interference channel information obtaining step And a repeater for relaying the i-1 th RF signal from the i th RF signal by the first repeater based on the information about the i-1 th RF signal. A decoding step of removing and decoding the interfering signal of the transmitter; calculating the radio channel gain between the first repeater and the receiver in the i-th time slot interval when the first repeater successfully decodes the i-th RF signal. And a channel gain calculating step of signaling the calculated wireless channel gain to each of the plurality of repeaters, based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and the wireless channel gain of the first repeater, When the repeater having the largest wireless channel gain (hereinafter, referred to as the 'i'th maximum gain repeater') in the i-th time slot section among the plurality of repeaters is identified, and the i-th maximum gain repeater is the first repeater And a plurality of messages (hereinafter referred to as relay declaration messages) indicating that the first repeater will relay the i-th RF signal. A relay declaration step of signaling each of the instruments, and when the i-th maximum gain repeater is the first repeater, the first repeater receives the i-th RF signal from which the interference signal is removed in the decoding step in the i-th time slot interval; And transmitting a signal to the receiving end during an i + 1 th time slot period following the step.

본 발명의 협력 중계 시스템에 의하면, 기존의 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되지 않고, 정보의 전송 및 처리 시간이 단축될 수 있으며 협력 통신상에서의 정보 전송 효율이 크게 향상될 수 있다.According to the cooperative relay system of the present invention, the spectral efficiency is not reduced in comparison with the conventional direct transmission (DT), the information transmission and processing time can be shortened, and the information transmission efficiency in cooperative communication is improved. Can be greatly improved.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드형 협력 중계 시스템은, 요구되는 전송율(rate)에 따라서 본 발명의 간섭 제거(interference cancellation) 방식과 기존의 SIC 방식 중 어느 것을 선택하여 수행할 수 있으므로, 기존의 간섭 소거를 거치지 않고 단순히 중계만을 하는 중계 장치나 SIC(successive interference cancellation) 방식만을 이용하는 중계 장치에 비해 아웃티지 가능성(outage probability)을 현저히 감소시킬 수 있으며, 우수한 평균 쓰루풋을 달성할 수 있다.In addition, the hybrid type cooperative relay system according to the present invention can select and perform any of the interference cancellation method and the existing SIC method of the present invention according to the required rate (rate), the existing interference cancellation The probability of outage can be significantly reduced and a superior average throughput can be achieved compared to a relay device using only relays or a relay device using only successive interference cancellation (SIC).

또한, 본 발명의 협력 중계 시스템은 신호의 디코딩에 성공한 중계기들이 해당 중계기와 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하여 전체 네트워크 상에 시그널링하므로, 기존의 기회적 중계 방식과 달리 어느 중계기가 신호의 중계를 담당할 것인지를 전체 네트워크 시스템이 용이하게 파악할 수 있고 따라서 실질적인 구현이 용이한 장점을 갖는다.
In addition, in the cooperative relay system of the present invention, since the repeaters that successfully decode the signal calculate the radio channel gain between the corresponding repeater and the receiving end and signal the signals over the entire network, any repeater is responsible for relaying the signal, unlike the existing opportunistic relay method. The whole network system can easily grasp whether or not to do so, and thus has the advantage that the actual implementation is easy.

도 1은 기존의 협력 중계 방식에 따른 신호의 중계 방식을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 협력 중계 시스템 100의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 협력 중계 시스템 100에 따른 협력 중계 동작을 개략적으로 도시하는 도면이다
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 협력 중계 시스템 300의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한, 복수의 중계기를 이용하는 협력 중계 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 협력 중계 시스템 100 또는 300을 사용하는 경우 획득될 수 있는 성능 향상의 효과를 기존의 중계 방식과 비교하여 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
1 is a diagram schematically illustrating a signal relay method according to a conventional cooperative relay method.
2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a cooperative relay system 100 according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a cooperative relay operation according to a cooperative relay system 100 of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a cooperative relay system 300 according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a cooperative relay method using a plurality of repeaters according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are simulation results showing the effect of the performance improvement that can be obtained when using the cooperative relay system 100 or 300 of the present invention in comparison with the conventional relay method.

이하, 발명의 실시의 형태를 통해 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 청구의 범위의 발명을 한정하는 것은 아니며, 또한 실시 형태 중에 설명되고 있는 특징의 조합 전체가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although this invention is demonstrated through embodiment of invention, the following embodiment does not limit invention of a claim, and also the whole combination of the feature demonstrated in embodiment is essential for the solution of this invention. Can not.

도 2는 본 발명에 따른 협력 중계 시스템 100의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 협력 중계 시스템 100은 복수의 중계기 200을 포함한다. 상기 복수의 중계기 200은 무선 네트워크 상에서 송신단으로부터 수신단으로 전송하고자 하는 RF 신호를 협력 중계 방식에 따라 중계하기 위한 장치로서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 협력 중계 시스템 100은 단일 송신단으로부터 단일 수신단으로 전송되는 RF 신호를 중계하며, k(여기서, k≥2)개의 DF 중계기(decode and forward relay)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 송신단으로부터 전송되는 RF 신호는 상기 수신단에서 수신된 후 소정의 데이터 패킷으로 복원되며, 이러한 복원을 위하여 상기 패킷은 코드어(codeword)를 포함할 수 있다. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the cooperative relay system 100 according to the present invention. As shown in FIG. 2, the cooperative relay system 100 includes a plurality of repeaters 200. The plurality of repeaters 200 is an apparatus for relaying RF signals to be transmitted from a transmitter to a receiver in a wireless network according to a cooperative relay scheme. According to an embodiment of the present invention, the cooperative relay system 100 is a single receiver from a single transmitter. It relays the RF signal transmitted to, and may include k (where k≥2) DF repeaters (decode and forward relay). In addition, the RF signal transmitted from the transmitting end is restored to a predetermined data packet after being received at the receiving end, and for this restoration, the packet may include a codeword.

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 중계기는 신호 수신부 210, 디코딩부 220, 채널 이득 연산부 230, 중계 선언부 240 및 신호 전송부 250을 포함한다.As shown in FIG. 2, each of the repeaters includes a signal receiver 210, a decoder 220, a channel gain calculator 230, a relay declaration unit 240, and a signal transmitter 250.

상기 신호 수신부 210은 상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 n개의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신한다(여기서, n은 1 이상의 자연수). 보다 구체적으로, 도 3은 본 발명의 협력 중계 시스템 100을 이용하여 송신단으로부터 전송되는 RF 신호를 수신단이 수신할 수 있도록 협력 중계하는 동작을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에서 s는 송신단, d는 수신단, rj는 중계기 j, xi는 i번째 RF 신호,

Figure 112010034863953-pat00001
는 i번째 타임 슬롯 구간에서의 노드 A와 B 간의 채널 계수, 그리고 b*은 i-1번째 타임 슬롯 구간에 브로드캐스트된 RF 신호를 중계하는 중계기를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 송신단은 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 데이터 패킷을 실은 RF 신호를 브로드캐스트하고, 이를 각각의 중계기가 수신한다. 따라서 각각의 중계기는 상기 신호 수신부 210을 통해 n개의 데이터 패킷을 실은 n개의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신하게 되고, 디코딩부 220을 이용하여 상기 수신한 신호의 디코딩을 행한다. 다음으로, 디코딩에 성공한 중계기들 중 이하에 보다 상세히 기재된 바와 같이 가장 높은 무선 채널 이득을 갖는 중계기가, 다음 타임 슬롯 구간에 신호를 수신단으로 포워딩한다. 즉, i번째 타임 슬롯 구간에 브로드캐스트된 신호가 i+1번째 타임 슬롯 구간에 수신단으로 포워딩된다.The signal receiver 210 receives n RF signals broadcast from the transmitter over n time slot sections (where n is a natural number of 1 or more). More specifically, FIG. 3 schematically illustrates an operation of cooperative relaying so that a receiver may receive an RF signal transmitted from a transmitter using the cooperative relay system 100 of the present invention. In FIG. 3, s is a transmitting end, d is a receiving end, r j is a repeater j, x i is an i-th RF signal,
Figure 112010034863953-pat00001
Denotes a channel coefficient between nodes A and B in the i-th time slot interval, and b * denotes a repeater for relaying an RF signal broadcast in the i-1 th time slot interval. As shown in FIG. 3, the transmitting end broadcasts an RF signal carrying one data packet in each time slot period, and each repeater receives it. Accordingly, each repeater receives n RF signals carrying n data packets through the signal receiver 210 over n time slot sections, and decodes the received signal using the decoder 220. Next, the repeater with the highest wireless channel gain forwards the signal to the receiving end in the next time slot interval, as described in more detail below among the successful decoded repeaters. That is, a signal broadcast in the i-th time slot period is forwarded to the receiver in the i + 1-th time slot period.

상기 디코딩부 220은 상기 신호 수신부 210에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서, i≤n)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩한다. 이 때, 상기 디코딩부 220이 포함된 당해 중계기가 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송된 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 우선 판단한다. The decoder 220 decodes the i-th RF signal received in the i-th time slot section (where i ≦ n) by the signal receiver 210. At this time, it is first determined whether the repeater including the decoding unit 220 succeeds in decoding the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter in the i-1 th time slot period preceding the i th time slot period. .

이 때, 각각의 중계기가 특정 신호, 예를 들면, i번째 신호의 디코딩에 성공했는지 여부의 판단 기준은 다음과 같다. i-1번째 타임 슬롯 구간에서 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기 집합을 D라고 할 때, (ⅰ) |D|=0인 경우, 즉 i-1번째 타임 슬롯 구간에서 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지 않는 경우, i번째 타임 슬롯 구간에서

Figure 112010034863953-pat00002
(여기서,
Figure 112010034863953-pat00003
는 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 송신단(s)과 중계기 j(rj) 간의 채널 계수(channel coefficient)이고,
Figure 112010034863953-pat00004
이며, SNR은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio), n은 상기 송신단으로부터 전송되는 RF 신호의 개수, R은 요구되는 전송율을 가리킴) 일 때 중계기 j가 i번째 신호의 디코딩에 성공한 것으로 본다. 즉, i번째 타임 슬롯 구간에서 송신단과 중계기 j 간의 채널 계수가 SNR, n 및 R을 기초로 정해지는 소정의 값 이상일 때 아웃티지(outage)가 발생하지 않은 것으로 보고 상기 중계기 j에 의한 디코딩이 성공했다고 판단한다. 또한, (ⅱ) |D|≠0인 경우, 즉 i-1번째 타임 슬롯 구간에서 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 하나 이상 존재하는 경우에는, 중계기 j가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했었는지 여부에 따라 i번째 신호의 디코딩 판단 기준이 달라진다. 중계기 j가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했다면,
Figure 112010034863953-pat00005
일 때 중계기 j가 i번째 신호의 디코딩에 성공한 것으로 판단한다. 한편, (ⅲ) |D|≠0인 동시에, 중계기 j가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공하지 않았다면,
Figure 112010034863953-pat00006
일 때 중계기 j가 i번째 타임 슬롯 구간 동안 디코딩에 성공한 것으로 판단한다(여기서, b*은 i번째 타임 슬롯 구간에 i-1번째 신호를 중계하는 중계기이고, hb *, rj는 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기와 당해 중계기 간의 채널 계수이며,
Figure 112010034863953-pat00007
임).At this time, the criterion for determining whether each repeater has successfully decoded a specific signal, for example, the i-th signal, is as follows. When the repeater set that successfully decodes the i-1th signal in the i-1th time slot interval is D, (i) | D | = 0, i.e., the i-1th signal in the i-1th time slot interval If there is no repeater that has successfully decoded, in the i th time slot interval,
Figure 112010034863953-pat00002
(here,
Figure 112010034863953-pat00003
Is a channel coefficient between the transmitter s and the repeater j (r j ) in the i-th time slot interval,
Figure 112010034863953-pat00004
When SNR is a signal to noise ratio, n is the number of RF signals transmitted from the transmitter, R is a required transmission rate, and the repeater j is considered to have successfully decoded the i-th signal. That is, when the channel coefficient between the transmitting end and the repeater j is greater than or equal to a predetermined value determined based on SNR, n, and R in the i-th time slot period, no outage occurs and the decoding by the repeater j succeeds. I think that. Further, (ii) when | D | ≠ 0, that is, when there is at least one repeater that successfully decodes the i-1th signal in the i-1th time slot interval, the repeater j decodes the i-1th signal. The criterion for decoding the i-th signal is different depending on whether or not it is successful. If repeater j succeeds in decoding the i-1th signal,
Figure 112010034863953-pat00005
When it is determined that the repeater j succeeds in decoding the i-th signal. On the other hand, if (ⅲ) | D | ≠ 0 and repeater j does not succeed in decoding the i-1th signal,
Figure 112010034863953-pat00006
When it is determined that the repeater j succeeds in decoding during the i-th time slot interval, where b * is a repeater for relaying the i-1 th signal in the i-th time slot interval, h b *, rj is i-1 Channel coefficient between the repeater relaying the first RF signal and the repeater,
Figure 112010034863953-pat00007
being).

도 3의 실시예의 경우, 제1 타임 슬롯 구간에서 송신단이 1번째 신호를 브로드캐스트하고, 중계기 1 내지 k가 상기 브로드캐스트 된 1번째 신호를 수신한 후 각각 수신된 신호의 디코딩을 행한다. 중계기 1과 중계기 2가 1번째 신호의 디코딩에 성공하고, 중계기 2가 상기 1번째 신호의 중계를 담당한다고 가정하면(각각의 신호의 중계를 담당하는 중계기를 결정하는 기준에 대하여는 후술한다), 제1 타임 슬롯의 다음 구간인 제2 타임 슬롯 구간 동안 중계기 2가 상기 1번째 신호를 수신단으로 포워딩한다. 또한 상기 송신단은 2번째 RF 신호를 상기 제2 타임 슬롯 구간에 브로드캐스트한다. 상기 제2 신호를 수신한 중계기 1이 제2 신호의 디코딩에 성공했는지 여부는 상기된 (ⅰ) 내지 (ⅲ) 중 어느 하나에 해당하는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 당해 예시에서, 중계기 1은 제1 신호의 디코딩에 성공했으므로 상기 (ⅱ)의 경우에 해당하고, 따라서 송신단과 중계기 1 사이의 채널 계수 hs , r1

Figure 112010034863953-pat00008
를 만족하는 경우 중계기 1의 제2 신호 디코딩이 성공한 것으로 본다.In the case of the embodiment of Fig. 3, the transmitting end broadcasts the first signal in the first time slot period, and the repeaters 1 to k receive the broadcasted first signal and then decode the received signals. Assuming that repeater 1 and repeater 2 succeed in decoding the first signal and repeater 2 is responsible for relaying the first signal (the criteria for determining the repeater responsible for relaying each signal will be described later). The repeater 2 forwards the first signal to the receiving end during the second time slot period, which is the next period of the first time slot. The transmitter also broadcasts a second RF signal in the second time slot period. Whether the repeater 1 that has received the second signal succeeds in decoding the second signal may be determined according to any one of the above (i) to (i). In this example, the repeater 1 corresponds to the case of (ii) because the decoding of the first signal is successful, so that the channel coefficients h s , r1 between the transmitter and the repeater 1 are
Figure 112010034863953-pat00008
If it is satisfied that the second signal decoding of the repeater 1 is considered successful.

또한 상기 디코딩부 220은 신호의 디코딩시 상기 송신단으로부터 수신된 신호로부터 간섭 신호를 제거한다. 즉, 당해 중계기가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했지만 i-1번째 신호의 중계를 담당하지 않은 경우, i-1번째 신호의 중계를 담당하는 중계기가 i번째 타임 슬롯 구간에 신호를 포워딩함으로 인해, 상기 송신단이 브로드캐스트하는 i번째 신호에 발생되는 간섭을 제거한다. 이 때, 당해 중계기가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했었다면 이로 인해 획득된 정보 및 상기 i-1번째 신호를 디코딩하는 중계기로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 이용하여 i번째 신호에 영향을 미치는 간섭 신호를 보다 명확히 정의할 수 있다. 이로써 본 발명의 협력 중계 시스템 100은 채널 디코딩 과정을 거치지 않고도 신호 레벨에서 간섭을 제거하는 것이 가능하게 된다. 상기 간섭 채널에 관한 정보는, 후술되는 바와 같이, 신호의 중계를 담당하는 중계기가 자신이 신호를 중계하겠다는 메시지를 전체 중계기에 대해 시그널링할 때 획득될 수 있다.In addition, the decoding unit 220 removes the interference signal from the signal received from the transmitting end when decoding the signal. That is, if the repeater succeeds in decoding the i-1th signal but is not responsible for relaying the i-1th signal, the repeater responsible for relaying the i-1th signal forwards the signal in the i th time slot period. Therefore, the interference generated in the i-th signal broadcasted by the transmitter is eliminated. At this time, if the repeater has successfully decoded the i-1th signal, the i-th signal is influenced by using the obtained information and information about the interference channel generated by the repeater which decodes the i-1th signal. The interfering signal can be more clearly defined. This enables the cooperative relay system 100 of the present invention to remove interference at the signal level without going through the channel decoding process. The information about the interference channel may be obtained when the repeater responsible for relaying a signal signals a message to the entire repeater that it is to relay the signal, as described below.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중계기 200은 채널 이득 연산부 230을 더 포함한다. 상기 채널 이득 연산부 230은 상기 디코딩부 220에 의한 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링함으로써, 복수의 중계기 중 수신단과의 무선 채널 이득이 가장 높은 중계기가 어느 것인지를 전체 네트워크가 알 수 있게 된다. 무선 채널 이득은 일반적으로 중계기가 수신단으로부터 응답 신호(ACK)등의 신호를 전달받을 때 응답 신호(ACK)에 삽입되어 있는 기준 신호(Reference signal) 또는 파일럿 신호(Pilot signal)를 통해서 무선채널을 추정함을 통해서 연산 될 수 있다.In addition, as shown in Figure 2, the repeater 200 of the present invention further includes a channel gain calculator 230. When the decoding of the i-th RF signal by the decoding unit 220 is successful, the channel gain calculating unit 230 calculates a wireless channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot interval, and calculates the calculated wireless channel gain. By signaling to each of the plurality of repeaters, the entire network can know which repeater has the highest wireless channel gain with the receiving end of the plurality of repeaters. The wireless channel gain generally estimates a wireless channel through a reference signal or pilot signal inserted in the response signal (ACK) when the repeater receives a signal such as an response signal (ACK) from the receiver. Can be computed through

중계 선언부 240은, 상기 연산된 당해 중계기의 무선 채널 이득과, 상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들의 채널 이득 연산부 230에 의해 당해 중계기로 시그널링된 무선 채널 이득을 비교하고, 상기 i번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기들 중 수신단과의 무선 채널 이득이 가장 높은 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라고도 함)를 파악한다. 그 결과, 당해 중계기의 무선 채널 이득이 가장 높다면, 당해 중계기가 상기 i번째 신호를 중계하여 수신단으로 포워딩할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지'라고도 함)를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링한다. 타 중계기로부터 중계 선언 메시지를 수신한 중계기들은 i번째 신호를 포워딩하지 않고 i+1번째 타임 슬롯 구간에 송신단으로부터 브로드캐스트되는 i+1번째 RF 신호를 수신하고, 상기 중계 선언 메시지를 시그널링한 중계기만이 신호 전송부 250을 이용하여 상기 i+1번째 타임 슬롯 구간에 상기 i번째 신호를 수신단으로 포워딩한다. 즉, 모든 중계기들이 신호의 중계에 참여하는 것이 아니라, 최적의 중계기로 선별된 중계기만이 중계를 담당하므로, 나머지 중계기들은 다음 타임 슬롯 구간에 다음 신호를 수신할 수 있다. 따라서 기존의 중계 방식에 비해 송신단으로부터 수신단으로 신호의 전송하는데 걸리는 시간이 단축되고 스펙트럼 효율적인 신호 전송이 가능하게 된다.The relay declaration unit 240 compares the calculated wireless channel gain of the repeater with the wireless channel gain signaled by the channel gain calculator 230 of the other repeaters of the plurality of repeaters to the repeater and decodes the i-th signal. Among the successful repeaters, the repeater having the highest wireless channel gain with the receiving end (hereinafter referred to as 'i-th maximum gain repeater') is identified. As a result, if the radio channel gain of the repeater is the highest, a message (hereinafter referred to as a relay declaration message) indicating that the repeater relays the i-th signal to the receiving end is transmitted to each of the plurality of repeaters. Signaling. The repeaters receiving the relay declaration message from other repeaters receive the i + 1th RF signal broadcast from the transmitter in the i + 1th time slot interval without forwarding the i-th signal, and only the relay signaling the relay declaration message is received. The i-th signal is forwarded to the receiving end in the i + 1 th time slot period using the signal transmitter 250. That is, not all of the repeaters participate in the signal relay, but only the repeater selected as the optimal repeater is responsible for relaying, so that the other repeaters may receive the next signal in the next time slot period. Therefore, the time required for transmitting a signal from the transmitting end to the receiving end is shortened and the spectrum efficient signal transmission is possible as compared with the conventional relay method.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 협력 중계 시스템 300의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다. 상기 협력 중계 시스템 300은 상기 도 2에 도시된 협력 중계 시스템 100과 기존의 SIC(successive interference cancellation) 기반의 간섭 제거 수단을 결합한 하이브리드형 협력 중계 시스템으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 협력 중계 시스템 300은 복수의 중계기 400을 포함하고, 각각의 중계기는 신호 수신부 410, 디코딩부 420, 채널 이득 연산부 430, 중계 선언부 440, 신호 전송부 450, 및 제어부 460을 포함한다. 상기 협력 중계 시스템 300의 신호 수신부 410, 채널 이득 연산부 430, 중계 선언부 440 및 신호 전송부 450은 각각 상기 협력 중계 시스템 100의 신호 수신부 210, 채널 이득 연산부 230, 중계 선언부 240 및 신호 전송부 250과 동일 또는 유사한 기술 구성을 가지므로, 그 상세를 생략한다.4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a cooperative relay system 300 according to another embodiment of the present invention. The cooperative relay system 300 is a hybrid cooperative relay system combining the cooperative relay system 100 shown in FIG. 2 and the conventional interference cancellation means based on successive interference cancellation (SIC), as shown in FIG. 4. The cooperative relay system 300 includes a plurality of repeaters 400, and each repeater includes a signal receiver 410, a decoder 420, a channel gain calculator 430, a relay declaration unit 440, a signal transmitter 450, and a controller 460. The signal receiver 410, the channel gain calculator 430, the relay declaration unit 440, and the signal transmitter 450 of the cooperative relay system 300 are respectively a signal receiver 210, a channel gain calculator 230, a relay declaration unit 240, and a signal transmitter 250 of the cooperative relay system 100. Since it has the same or similar technical configuration as, the details thereof are omitted.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 협력 중계 시스템 300은 해당 중계기로 하여금 상황에 따라 상기 협력 중계 시스템 200의 디코딩부 220에 의한 간섭 제거 기법과 기존의 SIC 간섭 제거 기법 중 어느 것을 선택하여 수행할 수 있도록 제어하는 제어부 460을 더 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 제어부 460은 당해 중계기가 현재의 i번째 타임 슬롯 구간에 앞선 i-1번째 타임 슬롯 구간에 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단한다. 상기 제어부 460은, 만약 당해 중계기가 상기 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기에 해당하면 상기 협력 중계 시스템 200의 디코딩부 220에 의한 간섭 제거 기법을 수행하도록 제어하고, 당해 중계기가 상기 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 아니라면 기존의 SIC 간섭 제거 기법을 수행하도록 제어한다.According to an embodiment of the present invention, the cooperative relay system 300 may perform the relay by selecting one of the interference cancellation scheme and the existing SIC interference cancellation scheme by the decoding unit 220 of the cooperative relay system 200 according to the situation. It further includes a control unit 460 for controlling to allow. More specifically, the controller 460 determines whether the repeater successfully decodes the i-1 th signal in the i-1 th time slot interval preceding the current i th time slot interval. If the repeater corresponds to a repeater which has successfully decoded the i-1 th signal, the controller 460 controls to perform the interference cancellation technique by the decoder 220 of the cooperative repeater system 200, and the repeater performs the i-1. If it is not the repeater that successfully decodes the first signal, it controls to perform the conventional SIC interference cancellation technique.

보다 구체적으로, 상기 제어부 460이 중계기 j가 특정 신호, 예를 들면, i번째 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하는 기준은 다음과 같다. 우선 중계기 j가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기라면, 상기 협력 중계 시스템 200의 디코딩부 200에 의한 디코딩 판단 기준에 따른다. 만약 중계기 j가 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 아니라면 기존의 SIC 간섭 제거 기법이 적용되는데, 이 경우 간섭 채널의 상태에 따라 디코딩 기준이 달라진다. 즉, i-1번째 타임 슬롯 구간에서 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기 집합을 D라고 할 때, (ⅰ) |D|=0인 경우, i번째 타임 슬롯 구간에서

Figure 112010034863953-pat00009
(여기서,
Figure 112010034863953-pat00010
는 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 송신단(s)과 중계기 j(rj; j≤k) 간의 채널 계수이고,
Figure 112010034863953-pat00011
이며, SNR은 신호 대 잡음비, n은 상기 송신단으로부터 전송되는 RF 신호의 개수, R은 요구되는 전송율을 가리킴) 일 때 중계기 j가 i번째 신호의 디코딩에 성공한 것으로 본다. 그리고 (ⅱ) |D|≠0인 경우, 즉 i-1번째 타임 슬롯 구간에서 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 하나 이상 존재하는 경우에 있어서,
Figure 112010034863953-pat00012
일 때는
Figure 112010034863953-pat00013
의 조건이 만족되는 경우에 상기 중계기 j가 상기 i번째 신호의 디코딩에 성공한 것으로 판단한다. 한편, (ⅲ)|D|≠0인 경우에 있어서
Figure 112010034863953-pat00014
일 때는
Figure 112010034863953-pat00015
일 때 상기 디코딩이 성공한 것으로 본다(여기서, b*은 i번째 타임 슬롯 구간 동안 i-1번째 신호를 중계하는 중계기이고, hb *, rj는 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기와 중계기 j 간의 채널 계수이며,
Figure 112010034863953-pat00016
임).More specifically, the control unit 460 determines whether the repeater j succeeds in decoding the specific signal, for example, the i-th signal, as follows. First, if the repeater j is a repeater that has successfully decoded the i-1 th signal, it follows the decoding determination criteria by the decoding unit 200 of the cooperative repeater system 200. If the repeater j is not a repeater that successfully decodes the i-1th signal, the existing SIC interference cancellation scheme is applied. In this case, the decoding criteria are changed according to the state of the interference channel. That is, when the repeater set that successfully decodes the i-1th signal in the i-1th time slot interval is D, (i) | D | = 0, in the i th time slot interval
Figure 112010034863953-pat00009
(here,
Figure 112010034863953-pat00010
Is the channel coefficient between the transmitting end s and the repeater j (r j ; j≤k) in the i-th time slot interval,
Figure 112010034863953-pat00011
When SNR is the signal-to-noise ratio, n is the number of RF signals transmitted from the transmitter, R is the required transmission rate), it is considered that the repeater j succeeds in decoding the i-th signal. And (ii) when | D | ≠ 0, i.e., when there is at least one repeater that successfully decodes the i-1th signal in the i-1th time slot interval,
Figure 112010034863953-pat00012
When
Figure 112010034863953-pat00013
When the condition is satisfied, it is determined that the repeater j succeeds in decoding the i-th signal. On the other hand, in the case of (ⅲ) | D | ≠ 0
Figure 112010034863953-pat00014
When
Figure 112010034863953-pat00015
When decoding is considered to be successful, where b * is a repeater for repeating the i-1 th signal during an i-th time slot interval, and h b *, rj is a repeater and repeater for relaying the i-1 th RF signal. channel coefficient between j,
Figure 112010034863953-pat00016
being).

이와 같이, 상기 협력 중계 시스템 300은, 본 발명의 IC 방식과 기존의 SIC 방식 중 어느 하나를 선택하여 수행함으로써 이하에 더욱 상세히 기재된 바와 같이 아웃티지 가능성(outage probability)를 현저히 감소시킬 수 있는 동시에 무선 네트워크 시스템의 평균 쓰루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.As described above, the cooperative relay system 300 may select one of the IC method and the existing SIC method of the present invention to perform a wireless communication while significantly reducing outage probability as described in more detail below. It can improve the average throughput of network systems.

다음으로, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한, 복수의 중계기를 이용하여 무선 네트워크를 통한 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하는 협력 중계 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 단계 1010에서 송신단이 전송해야 할 n개의 RF 신호 중 i번째 RF 신호를 브로드캐스트하고, 이를 복수의 중계기의 각각이 수신한다. 각각의 RF 신호는 대응되는 타임 슬롯 구간에 브로드캐스트 및 수신되는데, 1번째 RF 신호는 1번째 타임 슬롯 구간에, 2번째 RF 신호는 2번째 타임 슬롯 구간에, 그리고 i번째 RF 신호는 i번째 타임 슬롯 구간에 각각 브로드캐스트되고 수신된다.Next, referring to FIG. 5, FIG. 5 is a flowchart illustrating a cooperative relay method for relaying wireless data transmission from a transmitter to a receiver through a wireless network using a plurality of repeaters according to an embodiment of the present invention. . As shown in FIG. 5, in step 1010, the i-th RF signal of the n RF signals to be transmitted by the transmitting end is broadcasted, and each of the plurality of repeaters receives it. Each RF signal is broadcast and received in a corresponding time slot interval, where the first RF signal is in the first time slot interval, the second RF signal is in the second time slot interval, and the i-th RF signal is the i-time Broadcast and received in slot intervals respectively.

다음으로 단계 1020에서, 상기 각각의 중계기가 i번째 신호를 수신한 경우, i-1번째 타임 슬롯 구간에 수신된 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했었는지 여부를 각각의 중계기가 판단한다. 만약 상기 복수의 중계기 중 제1 중계기가 i-1번째 타임 슬롯 구간에 수신된 i-1번째 신호의 디코딩에 성공했지만 그 중계를 담당하지 않는다면, 현재의 타임 슬롯 구간인 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기로 인한 간섭 채널이 제1 중계기 측에 유발되고, 상기 제1 중계기는 상기 간섭 채널에 관한 정보를 획득한다. 간섭 채널에 관한 정보는, 상기 i-1번째 최대 이득 중계기의 중계 선언부 240이 상기 i-1번째 신호에 대한 중계 선언 메시지를 전체 네트워크 상에서 시그널링 할 때 획득될 수 있다.Next, in step 1020, when each repeater receives the i-th signal, each repeater determines whether the decoding of the i-1 th signal received in the i-1 th time slot period was successful. If the first repeater of the plurality of repeaters successfully decodes the i-1th signal received in the i-1th time slot section but is not responsible for the relaying, the i-th time slot section, which is the current time slot section, may be used. An interference channel caused by the i-1th maximum gain repeater relaying the i-1th signal is induced on the first repeater side, and the first repeater obtains information about the interference channel. The information about the interference channel may be obtained when the relay declaration unit 240 of the i-1 th maximum gain repeater signals the relay declaration message for the i-1 th signal on the entire network.

다음으로 단계 1030에서, 상기 i-1번째 신호의 디코딩에 성공한 중계기들은, 상기 단계 1020에서 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 신호에 관한 정보를 기초로, i번째 신호로부터 간섭 신호를 제거하고 디코딩한다. 디코딩 기준 및 간섭 제거에 관한 상세는 상기 디코딩부 220과 관련하여 상기에 설명된 바와 같다. 한편, 상기 단계 1030에서, i-1번째 신호의 디코딩에 성공하지 않은 중계기들은 기존의 SIC 기법에 따라 i번째 신호로부터 간섭 신호를 제거할 수도 있다. Subsequently, in step 1030, the repeaters that have successfully decoded the i-1 th signal are based on the information about the interference channel obtained in step 1020 and the information about the i-1 th signal that has successfully decoded the i th signal. Remove and decode the interfering signal from Details of the decoding criteria and the interference cancellation are as described above with respect to the decoding unit 220. Meanwhile, in step 1030, the repeaters that do not succeed in decoding the i-1 th signal may remove the interference signal from the i th signal according to the existing SIC scheme.

단계 1040에서, 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기들이 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 해당 중계기와 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 연산된 무선 채널 이득은 전체 네트워크 상에 시그널링되어 복수의 중계기의 각각에 전달된다.In step 1040, the repeaters that successfully decode the i-th RF signal calculate a radio channel gain between the corresponding repeater and the receiver in the i-th time slot period. According to one embodiment of the invention the calculated wireless channel gain is signaled on the entire network and delivered to each of the plurality of repeaters.

단계 1050에서, 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기들은 상기 단계 1040에서 연산된 무선 채널 이득을 서로로부터 수취하고, 수취된 무선 채널 이득 값들 중 가장 큰 값을 갖는 무선 채널 이득을 보유한 중계기를 파악한다. 상기 파악된 중계기는 i번째 최대 이득 중계기로서 상기 i번째 신호의 중계를 담당하고, 이를 알리는 중계 선언 메시지를 전체 네트워크에 시그널링한다. 상기 i번째 신호의 디코딩에 성공했지만 상기 i번째 최대 이득 중계기로 선정되지 않은 중계기들은 상기 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i번째 최대 이득 중계기의 중계로 인해 i+1번째 신호에 유발될 간섭을 제거하기 위해 간섭 채널에 관한 정보를 획득하게 된다.In step 1050, the repeaters that successfully decode the i-th RF signal receive the radio channel gains calculated in step 1040 from each other, and identify the repeater having the radio channel gain having the largest value among the received radio channel gain values. do. The identified repeater is responsible for relaying the i-th signal as an i-th maximum gain repeater and signals a relay declaration message informing the entire network. Repeaters that have successfully decoded the i-th signal but are not selected as the i-th maximum gain repeater remove the interference to be caused to the i + 1th signal due to the relaying of the i-th maximum gain repeater from the signaling of the relay declaration message. Information about an interference channel is obtained.

다음으로 단계 1060에서, 상기 복수의 중계기 중 i번째 최대 이득 중계기가 i+1 타임 슬롯 구간에 간섭 신호가 제거된 i번째 RF 신호를 상기 수신단으로 포워딩하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기를 제외한 다른 중계기들은 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 i+1번째 신호를 수취한다. 그 후 상기 중계기들은 상기 i+1번째 신호에 대하여 상기 단계 1020 내지 1060의 과정을 수행하며, 상기 단계 1010 내지 1060은 n개의 신호가 모두 수신단에 전송될 때까지 반복된다.Next, in step 1060, the i-th maximum gain repeater of the plurality of repeaters forwards the i-th RF signal from which the interference signal is removed in the i + 1 time slot period to the receiving end, and other repeaters other than the i-th maximum gain repeater Receive an i + 1 th signal broadcast from the transmitter. Thereafter, the repeaters perform the steps 1020 to 1060 for the i + 1th signal, and the steps 1010 to 1060 are repeated until all n signals are transmitted to the receiver.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명된 협력 중계 시스템 100 및/또는 300과, 그 방법을 포함하는 무선 네트워크 시스템이 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 무선 네트워크 시스템은 송신단, 수신단 및 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 방식의 장치로서, 상기 복수의 중계기는 실시예에 따라 상기 협력 중계 시스템 100 또는 상기 협력 중계 시스템 300의 기술 구성과 동일 또는 유사하며, 상기 송신단 및 수신단 역시 상기에 설명된 바와 같은 기술 구성을 갖는다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a wireless network system including the cooperative relay system 100 and / or 300 described with reference to FIGS. 2 to 5 and a method thereof is provided. More specifically, the wireless network system is a cooperative relay system including a transmitting end, a receiving end, and a plurality of repeaters, wherein the plurality of repeaters are in accordance with the technical configuration of the cooperative relay system 100 or the cooperative relay system 300. The same or similar, the transmitting end and the receiving end also have the technical configuration as described above.

또한, 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 송신단과 수신단, 그리고 이들 송신단 및 수신단과 단일-홉 채널을 통해 직접 연결된 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 시스템을 가정하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명은 송신단과 수신단이 복수인 경우와 같이, 보다 복잡한 형태의 네트워크에도 적용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 나아가, 본 발명에서 사용된 송신단 및 수신단이라는 용어는, 일차적으로 각각 소정의 데이터를 실은 신호의 송신과 수신을 담당하는 통신기기를 의미한다. 그러나 보다 넓은 의미로, 상기 용어는 중계기로 신호를 송신하는 측과 상기 중계기로부터 포워딩된 신호를 수신하는 측을 가리키는 것으로서, 상기 송신단과 수신단은 신호의 종국적인 송신측 또는 수신측과 중계기 간을 중계하는 또 다른 중계기를 의미할 수도 있다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명이 신호의 종국적인 송신측과 수신측의 신호 전송 경로 상에 배치된 복수의 중계기를 통해 멀티-홉으로 신호를 전송하는 경우에도 이용될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. In addition, FIG. 3 assumes a cooperative relay system including one transmitter and receiver and a plurality of repeaters directly connected to the transmitter and receiver through a single hop channel for convenience of description. However, one of ordinary skill in the art will recognize that the present invention can be applied to more complex types of networks, such as when there are multiple transmitters and receivers. Further, the term "transmitter" and "receiver" used in the present invention means a communication device that is primarily responsible for transmitting and receiving signals carrying predetermined data. However, in a broader sense, the term refers to a side transmitting a signal to a repeater and a side receiving a signal forwarded from the repeater, wherein the transmitting end and the receiving end relay the signal between the final transmitting side or the receiving side and the repeater. It can also mean another repeater. In other words, those skilled in the art to which the present invention belongs, the present invention transmits the signal in multi-hop through a plurality of repeaters disposed on the signal transmission path of the final transmission and reception of the signal It will be appreciated that it can also be used.

이하의 도 6 내지 도 9는, 본 발명의 협력 중계 시스템 100 또는 300을 사용하는 경우 획득될 수 있는 성능 향상의 효과를 기존의 중계 방식과 비교하여 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 6 내지 도 8은 각각의 중계 방식에 따른 아웃티지 가능성(outage probability)을 나타내는 도면이다. 도 6은 중계기의 수 K가 3개이고 요구되는 전송율 R이 1.0인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하고, 도 7은 K=3, R=2.0인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시하며, 도 8은 K=4, R=2.0인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 6 내지 도 8에서 모든 채널들은 단위 분산값(variance)을 갖되, 도 8의 경우 중계기 간 채널에 대해서는 -5dB의 값을 갖는 것으로 가정한다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 협력 중계 시스템 100에 의하면, 중계기의 수가 많고 요구 전송율이 높은 경우에 기존의 중계 방식에 비해 아웃티지 가능성이 현저히 감소될 수 있다. 또한 본 발명의 협력 중계 시스템 100에 기존의 SIC 방식을 결합한 하이브리드형 협력 중계 시스템 300에 의하면, 상기 K와 R의 크기에 무관하게 기존의 방식에 비해 월등한 아웃티지 가능성의 감소 효과를 달성할 수 있다.6 to 9 are simulation results showing the effect of performance improvement that can be obtained when using the cooperative relay system 100 or 300 of the present invention in comparison with a conventional relay method. 6 to 8 are diagrams illustrating outage probability according to each relay method. Fig. 6 shows simulation results when the number of repeaters K is three and the required transmission rate R is 1.0, Fig. 7 shows the simulation results when K = 3 and R = 2.0, and Fig. 8 K = 4. The simulation result in the case of R = 2.0 is shown. 6 to 8, all channels have a unit variance, but in the case of FIG. 8, it is assumed to have a value of -5 dB for the channel between the repeaters. 6 to 8, according to the cooperative relay system 100 of the present invention, when the number of repeaters is large and the required transmission rate is high, the possibility of outage can be significantly reduced as compared with the conventional relay method. In addition, according to the hybrid type cooperative relay system 300 that combines the existing SIC method with the cooperative relay system 100 of the present invention, it is possible to achieve an excellent reduction in the possibility of outage compared to the existing method regardless of the size of the K and R. have.

도 9는 본 발명의 협력 중계 시스템 100 또는 300에 의한 평균 쓰루풋을 나타내는 시뮬레이션 결과로서, 모든 채널이 단위 분산값을 갖고 K=3인 경우를 도시한다. 도 9에 있어서의 평균 쓰루풋은 이하의 식에 의해 연산될 수 있다.9 is a simulation result showing the average throughput by the cooperative relay system 100 or 300 of the present invention, in which all channels have a unit dispersion value and K = 3. The average throughput in FIG. 9 can be calculated by the following equation.

Figure 112010034863953-pat00017
Figure 112010034863953-pat00017

여기서, Pout(R)은 R을 변수로 하는 아웃티지 가능성을 나타내는 함수이고, T는 평균 쓰루풋을 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 협력 중계 시스템 100 및 300은, 간섭 비제거 방식, 기회적 SDF 방식, SIC 방식 등과 같은 기존의 다른 중계 방식에 비해 평균 쓰루풋 면에서 우수한 결과를 나타낸다. 또한 본 발명의 협력 중계 시스템 100 및 300에 의하면, 요구되는 전송율이 높은 경우에도 간섭 제거의 성능이 저하되지 않는 장점이 있다.Here, P out (R) is a function indicating the probability of outage using R as a variable, and T is the average throughput. As shown in FIG. 9, the cooperative relay systems 100 and 300 of the present invention exhibit excellent results in terms of average throughput compared to other existing relay schemes such as the interference free cancellation scheme, the opportunistic SDF scheme, and the SIC scheme. In addition, according to the cooperative relay system 100 and 300 of the present invention, there is an advantage that the performance of interference cancellation does not deteriorate even when the required transmission rate is high.

이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위로 한정되지 아니한다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상을 지식을 가진 자라면 상기 실시의 형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이, 청구의 범위의 기재로부터 명확하다.
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes or improvements to the above embodiments. Therefore, it is clear from description of a claim that the form which added such a change or improvement can also be included in the technical scope of this invention.

Claims (15)

무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하기 위한 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 시스템에 있어서,
각각의 중계기는,
상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부;
상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부;
상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부; 및
상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부를 포함하되,
상기 디코딩부는, 당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하며, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
A cooperative relay system comprising a plurality of repeaters for relaying wireless data transmission from a transmitting end to a receiving end via a wireless network,
Each repeater
A signal receiver for receiving n RF signals broadcast from the transmitter, where n is a natural number of 1 or more, over n time slot sections, and receiving one RF signal for each time slot section;
A decoding unit for decoding the i-th RF signal received by the signal receiving unit in an i-th time slot section (where i is a natural number equal to or less than n);
When the decoding of the i-th RF signal by the decoding unit is successful, the wireless channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot section is calculated, and the calculated wireless channel gain is calculated by using the plurality of repeaters. A channel gain calculator for signaling to each;
A repeater having the largest wireless channel gain in an i-th time slot interval of the plurality of repeaters based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and the wireless channel gain of the repeater (hereinafter, 'i And a plurality of messages (hereinafter referred to as 'relay declaration message') indicating that the repeater is to relay the i-th RF signal when the i-th maximum gain repeater is the repeater. A relay declaration unit signaling to each of the repeaters of the relay unit; And
When the i-th maximum gain repeater is the repeater, a signal transmitter configured to transmit the i-th RF signal that has been successfully decoded by the decoding unit to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i-th time slot period. Including,
The decoding unit determines whether or not the repeater has successfully decoded the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter in an i-1 th time slot interval preceding the i th time slot interval, and the i-1 th time. When the decoding of the RF signal is successful, the i-1th maximum gain repeater is input to the i th time slot interval from signaling of a relay declaration message by an i-1th maximum gain repeater relaying the i-1th RF signal. Obtaining information about an interference channel generated by relaying the i-1th RF signal, and based on the obtained information about the interference channel and the information about the i-1th RF signal that is successfully decoded, the i-th And removing an interference signal from the i-1 th maximum gain repeater from an RF signal.
제1항에 있어서,
상기 디코딩부는, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 당해 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수가 미리 정해진 값 이상일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하되,
상기 미리 정해진 값은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR), 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 RF 신호의 개수, 및 각각의 타임 슬롯 구간에 대해 요구되는 전송율(rate)을 기초로 정해지는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
The method of claim 1,
The decoding unit may determine that decoding of the i-th RF signal is successful when the channel coefficient between the repeater and the transmitting terminal is greater than or equal to a predetermined value in the i-th time slot period.
The predetermined value is determined based on a signal to noise ratio (SNR), the number of RF signals broadcast from the transmitter, and a rate required for each time slot interval. Cooperative relay system.
제2항에 있어서,
(ⅰ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지 않는 경우, 상기 디코딩부는
Figure 112010034863953-pat00018
일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하고(여기서, s는 상기 송신단, r은 당해 중계기, hs ,r은 당해 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수, R은 상기 전송율, SNR은 상기 신호 대 잡음비를 가리킴),
(ⅱ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지만 당해 중계기는 상기 성공한 중계기에 해당되지 않는 경우, 상기 디코딩부는
Figure 112010034863953-pat00019
일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하며(여기서, b*은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기, hb *,r은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기와 당해 중계기 간의 채널 계수를 가리킴),
(ⅲ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하고 당해 중계기가 상기 성공한 중계기에 해당되는 경우, 상기 디코딩부는
Figure 112010034863953-pat00020
일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
The method of claim 2,
(Iii) if there are no repeaters which successfully decode the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters, the decoding unit
Figure 112010034863953-pat00018
When it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful (where s is the transmitter, r is the repeater, h s , r is the channel coefficient between the repeater and the transmitter, R is the transmission rate, SNR is the signal) To noise ratio),
(Ii) if there is a repeater that has successfully decoded the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters, but the repeater does not correspond to the successful repeater, the decoding unit
Figure 112010034863953-pat00019
When it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful (where, b * is the i-1 th maximum gain repeater for relaying the i-1 th RF signal, h b *, r is the i-1 th RF) Refers to the channel coefficient between the repeater repeating the signal and the repeater),
(Iii) if there is a repeater that has successfully decoded the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters and the repeater corresponds to the successful repeater, the decoding unit
Figure 112010034863953-pat00020
When it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful, cooperative relay system.
삭제delete 무선 네트워크를 통하여 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하기 위하여 둘 이상의 간섭 제거 기법을 혼용하는 복수의 중계기를 포함하는 협력 중계 시스템에 있어서,
각각의 중계기는,
상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐 수신하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부;
상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부;
상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부;
상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부; 및
당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, (ⅰ) 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하고, 상기 디코딩부로 하여금, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하고, (ⅱ) 당해 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공하지 않았던 경우에는 상기 디코딩부로 하여금 연속 간섭 제거(successive interference cancellation) 기법에 따라 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
A cooperative relay system comprising a plurality of repeaters that use two or more interference cancellation techniques to relay wireless data transmission from a transmitter to a receiver over a wireless network,
Each repeater
A signal receiver for receiving n RF signals broadcast from the transmitter, where n is a natural number of 1 or more, over n time slot sections, and receiving one RF signal for each time slot section;
A decoding unit for decoding the i-th RF signal received by the signal receiving unit in an i-th time slot section (where i is a natural number equal to or less than n);
When the decoding of the i-th RF signal by the decoding unit is successful, the wireless channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot section is calculated, and the calculated wireless channel gain is calculated by using the plurality of repeaters. A channel gain calculator for signaling to each;
A repeater having the largest wireless channel gain in an i-th time slot interval of the plurality of repeaters based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and the wireless channel gain of the repeater (hereinafter, 'i And a plurality of messages (hereinafter referred to as 'relay declaration message') indicating that the repeater is to relay the i-th RF signal when the i-th maximum gain repeater is the repeater. A relay declaration unit signaling to each of the repeaters of the relay unit;
When the i th maximum gain repeater is the repeater, a signal transmitter for transmitting the i th RF signal, which has been successfully decoded by the decoding unit, to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i th time slot period. ; And
It is determined whether the repeater has successfully decoded the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter in an i-1 th time slot interval preceding the i th time slot interval, and (i) the i-1 th RF. When the decoding of the signal is successful, the i-1th maximum gain repeater is displayed in the i th time slot interval from signaling of a relay declaration message by an i-1th maximum gain repeater relaying the i-1 th RF signal. Obtains information about an interference channel generated by relaying an i-1th RF signal, and causes the decoding unit to base information on the acquired interference channel and information about the i-1th RF signal that has been successfully decoded. And remove the interference signal from the i-1 th maximum gain repeater from the i th RF signal, and (ii) the repeater is configured to decode the i-1 th RF signal. If not, it characterized in that it comprises a control unit for controlling the decoding unit to remove the interference signal from the i-th maximum gain repeater from the i-th RF signal according to the successive interference cancellation (successive interference cancellation) technique Cooperative relay system.
제5항에 있어서,
상기 디코딩부는, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 당해 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수가 미리 정해진 값 이상일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하되,
상기 미리 정해진 값은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR), 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 RF 신호의 개수, 및 각각의 타임 슬롯 구간에 대해 요구되는 전송율(rate)을 기초로 정해지는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
The method of claim 5,
The decoding unit may determine that decoding of the i-th RF signal is successful when the channel coefficient between the repeater and the transmitting terminal is greater than or equal to a predetermined value in the i-th time slot period.
The predetermined value is determined based on a signal to noise ratio (SNR), the number of RF signals broadcast from the transmitter, and a rate required for each time slot interval. Cooperative relay system.
제6항에 있어서,
(ⅰ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지 않는 경우, 상기 디코딩부는
Figure 112010034863953-pat00021
일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하고(여기서, s는 상기 송신단, r은 당해 중계기, hs ,r은 당해 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수, R은 상기 전송율, SNR은 상기 신호 대 잡음비를 가리킴),
(ⅱ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지만 당해 중계기는 상기 성공한 중계기에 해당되지 않는 경우,
Figure 112010034863953-pat00022
일 때에는
Figure 112010034863953-pat00023
가 만족될 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하고,
Figure 112010034863953-pat00024
일 때에는
Figure 112010034863953-pat00025
가 만족될 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하며,
(여기서, b*은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기, hb*,r은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기와 당해 중계기 간의 채널 계수를 가리킴)
(ⅲ) 당해 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했을 경우, 상기 디코딩부는
Figure 112010034863953-pat00026
일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 시스템.
The method of claim 6,
(Iii) if there are no repeaters which successfully decode the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters, the decoding unit
Figure 112010034863953-pat00021
When it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful (where s is the transmitter, r is the repeater, h s , r is the channel coefficient between the repeater and the transmitter, R is the transmission rate, SNR is the signal) To noise ratio),
(Ii) when there is a repeater that has successfully decoded the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters, but the repeater does not correspond to the successful repeater;
Figure 112010034863953-pat00022
When
Figure 112010034863953-pat00023
Is determined that decoding of the i th RF signal is successful,
Figure 112010034863953-pat00024
When
Figure 112010034863953-pat00025
Is determined that decoding of the i th RF signal is successful,
(Wherein b * denotes an i-1th maximum gain repeater for relaying the i-1th RF signal, and h b *, r indicates a channel coefficient between the repeater for relaying the i-1th RF signal and the repeater)
(Iii) when the repeater successfully decodes the i-1th RF signal, the decoding unit
Figure 112010034863953-pat00026
When it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful, cooperative relay system.
삭제delete 복수의 중계기를 이용하여 무선 네트워크를 통한 송신단으로부터 수신단으로의 무선 데이터 전송을 중계하는 협력 중계 방법에 있어서,
상기 복수의 중계기 중 제1 중계기가 i번째(여기서 i는 1 이상의 자연수) 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 브로드캐스트(broadcast)되는 i번째 RF 신호를 수신하는 신호 수신 단계;
상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했었는지 여부를 판단하고, 상기 제1 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했었다면, 상기 i번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기로부터의 간섭 채널에 관한 정보를 획득하는 간섭 채널 정보 획득 단계;
상기 간섭 채널 정보 획득 단계에서 획득된 정보 및 상기 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하고 디코딩하는 디코딩 단계;
상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 상기 제1 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산 단계;
상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 상기 제1 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 상기 제1 중계기인 경우, 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언 단계; 및
상기 i번째 최대 이득 중계기가 상기 제1 중계기인 경우, 상기 제1 중계기가 상기 디코딩 단계에서 간섭 신호가 제거된 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 방법.
In the cooperative relay method for relaying the wireless data transmission from the transmitting end to the receiving end through a wireless network using a plurality of repeaters,
A signal receiving step of receiving, by a first repeater of the plurality of repeaters, an i-th RF signal broadcast from the transmitter in an i-th time slot, where i is a natural number of 1 or more;
It is determined whether or not the decoding of the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter is successful in the i-1 th time slot period preceding the i th time slot period, and the first repeater determines the i-1 th RF. Acquiring interference channel information if the decoding of the signal is successful, obtaining information about an interference channel from a repeater relaying the i-1 th RF signal during the i th time slot period;
An interference signal from a repeater, wherein the first repeater relays the i-1 th RF signal from the i th RF signal based on the information obtained in the step of obtaining the interference channel information and the information on the i-1 th RF signal A decoding step of removing and decoding;
When the first repeater succeeds in decoding the i-th RF signal, the wireless channel gain between the first repeater and the receiving end in the i-th time slot interval is calculated, and the calculated wireless channel gain is calculated by the plurality of Channel gain operation signaling each of the repeaters;
A repeater having the largest wireless channel gain in an i-th time slot interval of the plurality of repeaters based on a wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and a wireless channel gain of the first repeater (hereinafter, a message indicating that the first repeater will relay the i-th RF signal (hereinafter referred to as a relay declaration) when the i-th maximum gain repeater is the first repeater. A relay declaration step of signaling a message ') to each of said plurality of repeaters; And
If the i-th maximum gain repeater is the first repeater, the i-th repeater during the i + 1 th time slot period in which the i th RF signal from which the interference signal is removed in the decoding step follows the i th time slot period And transmitting a signal to the receiving end.
제9항에 있어서,
상기 디코딩 단계에서, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 상기 제1 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수가 미리 정해진 값 이상일 때 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 것으로 판단하되,
상기 미리 정해진 값은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR), 상기 송신단으로부터 브로드캐스트 RF 신호의 개수, 및 각각의 타임 슬롯 구간에 대해 요구되는 전송율을 기초로 정해지는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 방법.
10. The method of claim 9,
In the decoding step, it is determined that the decoding of the i-th RF signal is successful when the channel coefficient between the first repeater and the transmitting end in the i-th time slot interval is more than a predetermined value,
The predetermined value is determined based on a signal to noise ratio (SNR), the number of broadcast RF signals from the transmitting end, and a transmission rate required for each time slot interval. Way.
제10항에 있어서,
상기 디코딩 단계에서, (ⅰ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지 않는 경우,
Figure 112010034863953-pat00027
일 때 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 것으로 판단하고(여기서, s는 상기 송신단, r은 상기 제1 중계기, hs ,r은 상기 제1 중계기와 상기 송신단 간의 채널 계수, R은 상기 전송율, SNR은 상기 신호 대 잡음비, n은 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 RF 신호의 개수를 가리킴),
(ⅱ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하지만 상기 제1 중계기는 상기 성공한 중계기에 해당되지 않는 경우에는
Figure 112010034863953-pat00028
일 때 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 것으로 판단하며(여기서, b*은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기, hb *,r은 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기와 당해 중계기 간의 채널 계수를 가리킴),
(ⅲ) 상기 복수의 중계기 중 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 중계기가 존재하고 상기 제1 중계기가 상기 성공한 중계기에 해당되는 경우에는
Figure 112010034863953-pat00029
일 때 상기 제1 중계기가 상기 i번째 RF 신호의 디코딩에 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 방법.
The method of claim 10,
In the decoding step, (iii) if there are no repeaters that succeed in decoding the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters,
Figure 112010034863953-pat00027
When the first repeater determines that the decoding of the i-th RF signal is successful (where s is the transmitting end, r is the first repeater, h s , r is the channel coefficient between the first repeater and the transmitting end, R is the transmission rate, SNR is the signal to noise ratio, n is the number of RF signals broadcast from the transmitting end),
(Ii) if there is a repeater that has successfully decoded the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters, but the first repeater does not correspond to the successful repeater
Figure 112010034863953-pat00028
When the first repeater determines that the decoding of the i-th RF signal was successful (where, b * is the i-1 maximum gain repeater for relaying the i-1 th RF signal, h b *, r is the channel coefficient between the repeater relaying the i-1th RF signal and the repeater),
(Iii) if there is a repeater that has successfully decoded the i-1 th RF signal among the plurality of repeaters and the first repeater corresponds to the successful repeater;
Figure 112010034863953-pat00029
When the first repeater determines that the decoding of the i-th RF signal is successful, cooperative relay method.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 간섭 채널 정보 획득 단계에서 상기 제1 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공하지 않았던 것으로 판단된다면, 상기 디코딩 단계에서, 연속 간섭 제거(successive interference cancellation) 기법에 따라 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 중계기로부터의 간섭 신호를 상기 i번째 RF 신호로부터 제거하는 것을 특징으로 하는, 협력 중계 방법.
10. The method of claim 9,
If it is determined that the first repeater has not succeeded in decoding the i-1 th RF signal in the interference channel information acquiring step, in the decoding step, the i-1 th is performed according to a successive interference cancellation technique. And removing the interference signal from the repeater relaying the RF signal from the i-th RF signal.
협력 중계 방식 기반의 무선 네트워크 시스템에 있어서,
무선 네트워크를 통해 무선 데이터의 전송을 중계하기 위한 복수의 중계기;
n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐서 상기 복수의 중계기에 브로드캐스트(broadcast)하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 전송하는 송신단; 및
상기 복수의 중계기 중 어느 하나의 중계기로부터 전송되는 RF 신호를 수신하는 수신단을 포함하고,
각각의 중계기는,
각 타임 슬롯 구간마다 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 RF 신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부;
상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부;
상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부; 및
상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부를 포함하되,
상기 디코딩부는, 당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하며, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크 시스템.
In the wireless network system based on the cooperative relay method,
A plurality of repeaters for relaying transmission of wireless data over a wireless network;
a transmitter for broadcasting n RF signals (where n is one or more natural numbers) to the plurality of repeaters over n time slot sections, and transmitting one RF signal for each time slot section; And
It includes a receiving end for receiving the RF signal transmitted from any one of the plurality of repeaters,
Each repeater
A signal receiver configured to receive an RF signal broadcast from the transmitter in each time slot period;
A decoding unit for decoding the i-th RF signal received by the signal receiving unit in an i-th time slot section (where i is a natural number equal to or less than n);
When the decoding of the i-th RF signal by the decoding unit is successful, the wireless channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot section is calculated, and the calculated wireless channel gain is calculated by using the plurality of repeaters. A channel gain calculator for signaling to each;
A repeater having the largest wireless channel gain in an i-th time slot interval of the plurality of repeaters based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and the wireless channel gain of the repeater (hereinafter, 'i And a plurality of messages (hereinafter referred to as 'relay declaration message') indicating that the repeater is to relay the i-th RF signal when the i-th maximum gain repeater is the repeater. A relay declaration unit signaling to each of the repeaters of the relay unit; And
When the i-th maximum gain repeater is the repeater, a signal transmitter configured to transmit the i-th RF signal that has been successfully decoded by the decoding unit to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i-th time slot period. Including,
The decoding unit determines whether or not the repeater has successfully decoded the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter in an i-1 th time slot interval preceding the i th time slot interval, and the i-1 th time. When the decoding of the RF signal is successful, the i-1th maximum gain repeater is input to the i th time slot interval from signaling of a relay declaration message by an i-1th maximum gain repeater relaying the i-1th RF signal. Obtaining information about an interference channel generated by relaying the i-1th RF signal, and based on the obtained information about the interference channel and the information about the i-1th RF signal that is successfully decoded, the i-th And removing the interference signal from the i-1 < th > maximum gain repeater from the RF signal.
협력 중계 방식 기반의 무선 네트워크 시스템에 있어서,
무선 네트워크를 통해 무선 데이터의 전송을 중계하기 위하여 둘 이상의 간섭 제거 기법을 혼용하는 복수의 중계기;
n개(여기서 n은 1 이상의 자연수)의 RF 신호를 n번의 타임 슬롯 구간에 걸쳐서 상기 복수의 중계기에 브로드캐스트(broadcast)하되, 각 타임 슬롯 구간마다 하나의 RF 신호를 전송하는 송신단; 및
상기 복수의 중계기 중 어느 하나의 중계기로부터 전송되는 RF 신호를 수신하는 수신단을 포함하고,
각각의 중계기는,
각 타임 슬롯 구간마다 상기 송신단으로부터 브로드캐스트되는 RF 신호를 수신하는 신호 수신부;
상기 신호 수신부에 의해 i번째 타임 슬롯 구간(여기서 i는 상기 n과 같거나 n보다 작은 자연수)에 수신된 i번째 RF 신호를 디코딩하는 디코딩부;
상기 디코딩부에 의한 상기 i번째 RF 신호의 디코딩이 성공한 경우, 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서의 당해 중계기와 상기 수신단 간의 무선 채널 이득을 연산하고, 상기 연산된 무선 채널 이득을 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 채널 이득 연산부;
상기 복수의 중계기 중 다른 중계기들로부터 시그널링된 무선 채널 이득과 당해 중계기의 무선 채널 이득을 기초로, 상기 복수의 중계기 중 i번째 타임 슬롯 구간에 있어서 가장 큰 무선 채널 이득을 갖는 중계기(이하, 'i번째 최대 이득 중계기'라 함)를 파악하고, 상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 당해 중계기가 상기 i번째 RF 신호를 중계할 것을 나타내는 메시지(이하, '중계 선언 메시지')를 상기 복수의 중계기의 각각에 시그널링하는 중계 선언부;
상기 i번째 최대 이득 중계기가 당해 중계기인 경우, 상기 디코딩부에 의해 디코딩에 성공한 i번째 RF 신호를 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 후행하는 i+1번째 타임 슬롯 구간 동안 상기 수신단에 전송하는 신호 전송부; 및
당해 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 선행하는 i-1번째 타임 슬롯 구간에 상기 송신단으로부터 전송되는 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했는지 여부를 판단하고, (ⅰ) 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공했던 경우, 상기 i-1번째 RF 신호를 중계하는 i-1번째 최대 이득 중계기에 의한 중계 선언 메시지의 시그널링으로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기가 상기 i번째 타임 슬롯 구간에 상기 i-1번째 RF 신호를 중계함으로 인해 발생되는 간섭 채널에 관한 정보를 획득하고, 상기 디코딩부로 하여금, 상기 획득된 간섭 채널에 관한 정보 및 상기 디코딩에 성공한 i-1번째 RF 신호에 관한 정보를 기초로 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하고, (ⅱ) 당해 중계기가 상기 i-1번째 RF 신호의 디코딩에 성공하지 않았던 경우에는 상기 디코딩부로 하여금 연속 간섭 제거(successive interference cancellation) 기법에 따라 상기 i번째 RF 신호로부터 상기 i-1번째 최대 이득 중계기로부터의 간섭 신호를 제거하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 네트워크 시스템.
In the wireless network system based on the cooperative relay method,
A plurality of repeaters that use two or more interference cancellation techniques to relay the transmission of wireless data over the wireless network;
a transmitter for broadcasting n RF signals (where n is one or more natural numbers) to the plurality of repeaters over n time slot sections, and transmitting one RF signal for each time slot section; And
It includes a receiving end for receiving the RF signal transmitted from any one of the plurality of repeaters,
Each repeater
A signal receiver configured to receive an RF signal broadcast from the transmitter in each time slot period;
A decoding unit for decoding the i-th RF signal received by the signal receiving unit in an i-th time slot section (where i is a natural number equal to or less than n);
When the decoding of the i-th RF signal by the decoding unit is successful, the wireless channel gain between the repeater and the receiving end in the i-th time slot section is calculated, and the calculated wireless channel gain is calculated by using the plurality of repeaters. A channel gain calculator for signaling to each;
A repeater having the largest wireless channel gain in an i-th time slot interval of the plurality of repeaters based on the wireless channel gain signaled from other repeaters of the plurality of repeaters and the wireless channel gain of the repeater (hereinafter, 'i And a plurality of messages (hereinafter referred to as 'relay declaration message') indicating that the repeater is to relay the i-th RF signal when the i-th maximum gain repeater is the repeater. A relay declaration unit signaling to each of the repeaters of the relay unit;
When the i th maximum gain repeater is the repeater, a signal transmitter for transmitting the i th RF signal, which has been successfully decoded by the decoding unit, to the receiver during an i + 1 th time slot period following the i th time slot period. ; And
It is determined whether the repeater has successfully decoded the i-1 th RF signal transmitted from the transmitter in an i-1 th time slot interval preceding the i th time slot interval, and (i) the i-1 th RF. When the decoding of the signal is successful, the i-1th maximum gain repeater is displayed in the i th time slot interval from signaling of a relay declaration message by an i-1th maximum gain repeater relaying the i-1 th RF signal. Obtains information about an interference channel generated by relaying an i-1th RF signal, and causes the decoding unit to base information on the acquired interference channel and information about the i-1th RF signal that has been successfully decoded. And remove the interference signal from the i-1 th maximum gain repeater from the i th RF signal, and (ii) the repeater is configured to decode the i-1 th RF signal. If not, it characterized in that it comprises a control unit for controlling the decoding unit to remove the interference signal from the i-th maximum gain repeater from the i-th RF signal according to the successive interference cancellation (successive interference cancellation) technique Wireless network system.
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