KR101201946B1 - 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 기술에 관한 것으로, 파일럿 신호 등과 같이 노드 간에 사전에 정의된 비트열로 이루어진 제어 신호를 데이터 신호와 함께 네트워크 코딩을 통하여 전달함으로써, 제어 신호 전달을 위한 별도의 무선 자원 없이도 제어 신호와 데이터 신호 모두를 동시에 전달 및 검출하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 제어 신호 전송을 위한 추가적인 무선 자원의 사용이 불필요하고, 중첩코딩에서 발생하는 데이터 신호 전송의 전력손실이 없기 때문에 보다 효율적인 무선 통신 시스템의 운용을 수행하게 할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF SIMULTANEOUS CONTROL AND DATA SIGNAL TRANSMISSION VIA NETWORK CODING IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에서 제어 신호 및 데이터 신호를 송수신하는 기술에 관한 것으로서, 특히 파일럿 신호 등과 같이 노드 간에 사전에 정의된 비트열로 이루어진 제어 신호를 데이터 신호와 함께 네트워크 코딩을 통하여 전달함으로써, 제어 신호 전달을 위한 별도의 무선 자원 없이도 제어 신호와 데이터 신호 모두를 동시에 전달 및 검출하는데 적합한 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서는 수신 노드 및 송신 노드 간에 사전에 약속된 파일럿 신호를 전송하여 채널 품질 측정 또는 동기화 작업을 수행하게 된다. 이때, 파일럿 신호의 전송은 데이터 신호와 별도로 전송되어야 하기 때문에 무선 자원 사용의 비효율성이 발생하게 되는 단점이 있었지만, 이를 보완할 수 있는 별다른 방안이 없었다.
이러한 비효율성을 개선하기 위하여 종래에는 파일럿 신호와 데이터 신호를 아래의 <수학식 1>과 같이 중첩 코딩(superimposed coding)하여 함께 전송하는 기술을 제안되었다.
Figure 112010064405419-pat00001
상기 <수학식 1>에서 P(n)과 D(n)은 각각 n번째 심볼의 파일럿 신호와 데이터 신호를 말하며, β는 파일럿 신호에 할당되는 전력의 비율을 말한다. 따라서 각 노드에서 전송 가능한 전력을 1로 가정하였을 경우 파일럿 신호에는 β의 전력이 할당되며 이는 항상 1보다 같거나 작다.
그리고 상기 <수학식1>에 의해 중첩되어 전송된 파일럿 및 데이터 신호는 무선 통신망을 통해 수신 노드에서 아래의 <수학식 2>와 같이 수신하게 된다.
Figure 112010064405419-pat00002
상기 <수학식 2>에서 H는 노드 간 무선 채널을 표현하고, W는 잡음을 나타낸다.
일반적으로 노드 간 채널의 품질 정보는 각 노드 간에 미리 정해진 파일럿 신호를 이용하여 측정한다. 하지만 상기 <수학식 1>과 같이 중첩되어 전송된 신호 X는 사전에 정의된 파일럿 신호 P와 다르고 이를 수신 노드에서 알 수 없기 때문에 수신신호 Y를 통해 채널 품질 정보를 측정 할 수 없다.
다시 말해, 수신 노드에서는 전송된 파일럿 신호를 통해 현재의 채널 품질 정보를 알 수 없기 때문에 수신된 신호를 올바르게 디코딩 할 수 없다. 하지만 과거에 측정된 채널 품질 정보와 현재의 채널 품질간의 상관 특성을 이용하는 것으로 과거에 측정된 채널 품질 정보를 이용하여 현재의 수신신호를 디코딩 할 수 있는 기술이 연구 되고 있다. 이러한 채널의 특성은 아래의 <수학식 3>으로 표현 가능하다.
Figure 112010064405419-pat00003
상기 <수학식 3>에서 V는 분산값
Figure 112010064405419-pat00004
을 갖는 i.i.d.(identically and independent distribution) 레일리(Rayleigh) 성분이며, α는 평균 0 의 베셀(Bessel) 함수(zero-mean Bessel function of the first kind)에 의해 결정되는 상수이다.
이와 같이 <수학식 3>으로 표현될 수 있는 채널 특성을 이용하여 과거에 측정된 채널 품질 값 H(n-1)으로 수신신호 Y(n)을 디코딩한 후, 본래의 데이터 신호 D(n)은 다음 <수학식 4>와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112010064405419-pat00005
상기 <수학식 4>에서 함수 f는 수신신호를 송신노드에서 사용한 부호화 신호와 가장 근접한 값으로 복호화하는 함수이다.
이러한 과정은 과거에 획득된 채널 품질 정보가 필요하므로, 최초의 신호 전송은 중첩코딩 없이 파일럿 신호만 단일 전송하여야한다. 다시 말해, X(1) = P(1) 이 되어야 한다. 수신노드에서는 이와 같이 전송된 파일럿 신호를 이용하여 초기의 채널 품질 정보를 획득할 수 있다.
즉, <수학식 2>와 같은 수신신호에서 <수학식 4>를 통해 검출된 데이터 신호를 제거하면 하기의 <수학식 5>와 같이 본래에 노드 간에 정의된 파일럿 신호만 남게 된다. 따라서 수신노드에서는 상기의 파일럿 신호를 이용하여 현재의 채널 품질 값 측정 등 본래의 제어 신호 역할을 수행할 수 있다. 검출된 데이터 신호를 제거한 후의 수신 파일럿 신호는 아래와 같다.
Figure 112010064405419-pat00006
하지만 종래의 기술과 같이 중첩 코딩을 사용하는 경우에는 <수학식 1>에서 보는 바와 같이 데이터 신호를 전송하기 위해 사용되어야 할 전력 중 β만큼의 전력이 파일럿 신호의 중첩 전송을 위해 사용된다. 이러한 데이터 신호의 전력 손실은 수신 신호의 세기 감소와 직접적으로 연관되고, 이것은 실제 무선 채널 환경에서 데이터 검출 오류의 증가로 이어지게 된다. 이때, 파일럿 신호의 중첩을 위해 필요한 전력 β에 의한 데이터 신호의 전력 손실 비율은 아래의 <수학식 6>으로 나타낼 수 있다.
Figure 112010064405419-pat00007
상기 <수학식 6>에서
Figure 112010064405419-pat00008
,
Figure 112010064405419-pat00009
는 각각 데이터 신호와 파일럿 신호의 크기를 나타낸다. 만약 데이터 신호 및 파일럿 신호의 크기가 같다고 가정할 경우 상기 <수학식 6>의 값은 1-β로 간단히 표현되며, 이때의 전력 손실을 dB 값으로 표현하면 아래와 같다.
Figure 112010064405419-pat00010
상기 <수학식 7>에서 β값을 0.5 로 가정할 경우, 약 3dB 만큼의 전력손실이 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 중첩 코딩을 이용할 경우에는 제어 신호의 전송으로 인한 추가적인 무선 자원의 사용을 제거하여 무선 자원의 비효율성은 개선 할 수 있지만, 불가피하게 발생되는 데이터 신호에 관한 전력손실로 인하여 데이터 신호 검출 오류는 증가하게 된다는 문제점이 있었다.
이에 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는, 무선 통신 시스템에서 파일럿 신호와 같이 노드간에 사전에 정의된 비트열을 사용하는 제어 신호를 별도의 추가적인 무선 자원 사용 및 데이터 신호에 관한 전력 손실 없이 제어 신호와 데이터 신호를 동시에 전달 및 검출할 수 있는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시예는, 파일럿 신호 등과 같이 노드 간에 사전에 정의된 비트열로 이루어진 제어 신호를 데이터 신호와 함께 네트워크 코딩을 통하여 전달함으로써, 제어 신호 전달을 위한 별도의 무선 자원 없이도 제어 신호와 데이터 신호 모두를 동시에 전달 및 검출할 수 있는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예 장치는, 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 수신하는 수신부와, 상기 수신부로부터 전달된 수신 신호를 이전에 측정한 채널 품질 정보를 이용하여 디코딩하는 디코딩부와, 디코딩된 신호와 기 정의된 제어 신호로 네트워크 코딩하여 상기 데이터 신호를 획득하는 네트워크 코딩부를 포함한다.
그리고 상기 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치는, 상기 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 파일럿 신호로서 상기 수신 신호를 이용하여 노드 간 채널 품질 정보를 측정하는 채널 품질 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 네트워크 코딩은, 상기 송신 노드 및 수신 노드에 동일하게 정의된 네트워크 코딩 함수로서, XOR 연산을 통해 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수신부는, 상기 송신 노드로부터 최초의 수신 시 상기 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어 신호는, 파일럿 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예 방법은, 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 신호를 이전에 측정한 채널 품질 정보를 이용하여 디코딩하는 단계; 및 상기 디코딩된 신호와 기 정의된 제어 신호로 네트워크 코딩하여 상기 데이터 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
그리고 상기 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법은, 상기 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 파일럿 신호로서 상기 수신된 신호를 이용하여 노드 간 채널 품질 정보를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 네트워크 코딩은, 상기 송신 노드 및 수신 노드에 동일하게 정의된 네트워크 코딩 함수로서, XOR 연산을 통해 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수신하는 단계는, 상기 송신 노드로부터 최초의 수신 시 상기 제어 신호만 수신하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어 신호는, 파일럿 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예 방법은, 제어 신호를 생성하는 단계; 데이터 신호를 생성하는 단계; 생성된 제어신호 및 데이터 신호를 네트워크 코딩하는 단계; 및 네트워크 코딩된 제어신호 및 데이터 신호를 수신 노드로 송신하는 단계를 포함한다.
그리고 상기 네트워크 코딩은, 상기 수신 노드 및 송신 노드에 동일하게 정의된 네트워크 코딩 함수로서, XOR 연산을 통해 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 송신하는 단계는, 기 설정된 주기로 상기 제어 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 파일럿 신호와 같이 노드 간에 사전에 정의 된 비트열로 구성된 제어 신호를 별도의 무선 자원 할당 및 사용 없이 데이터 신호와 함께 전송 및 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 무선 통신 시스템에서 제어 신호 전송을 위한 추가적인 무선 자원의 사용이 불필요하고, 중첩코딩에서 발생하는 데이터 신호 전송의 전력손실이 없기 때문에 보다 효율적인 무선 통신 시스템의 운용을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 노드의 구조를 간략히 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 노드의 구조를 간략히 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 노드의 동작 절차를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 신호 및 데이터 신호의 전달 방식에서 데이터 신호에 관한 오류 확률의 실시 예를 나타내는 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예는 파일럿 신호 등과 같이 노드 간에 사전에 정의된 비트열로 이루어진 제어 신호를 데이터 신호와 함께 네트워크 코딩을 통하여 수신 노드로 전달함으로써, 제어 신호 전달을 위한 별도의 무선 자원 없이도 제어 신호와 데이터 신호 모두를 동시에 전달 및 검출하는 것이다.
이를 통해 수신 노드에서는 네트워크 코딩 된 신호를 송신 노드로부터 수신하여 과거에 획득된 채널 정보 등을 이용하여 디코딩하고, 디코딩 된 신호와 제어 신호와의 추가적인 네트워크 코딩을 통해 본래의 데이터 신호 및 제어 신호를 획득하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템에서는 복수의 송신 노드(150) 및 수신 노드(100) 간에 사전에 약속된 제어 신호(예컨대, 파일럿 신호)를 전송하여 채널 품질 측정 또는 동기화 작업을 수행하게 된다.
여기서 송신 노드(150)는 제어 신호의 송신을 통해 채널 품질 정보를 수신 노드(100)로부터 제공받을 수 있으며, 수신 노드(100)로 제공되는 데이터 신호 또는 수신 노드(100)의 요청에 의해 제공되는 데이터 신호를 무선으로 송신할 수 있는 기지국, 기지국 제어기, 이동전화교환국(MSC) 등을 포함할 수 있다.
수신 노드(100)는 제어 신호를 수신하여 채널 품질 추정 및 동기화를 수행하고, 추정된 채널 품질 정보를 송신 노드(150)로 제공할 수 있으며, 데이터 신호를 송신 노드(150)로 전송하거나 수신할 수 있는 휴대용 컴퓨팅 장치 및 핸드폰 등을 포함하는 사용자 단말기로 정의할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 노드의 구조를 간략히 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 송신 노드(150)는 제어 신호 생성부(200), 데이터 신호 생성부(202), 네트워크 코딩부(204) 및 송신부(206)를 포함할 수 있다.
제어 신호는 송신 노드(150)와 무선으로 데이터 송수신이 가능한 지역 내에 위치한 복수의 수신 노드로 송신되어 각 수신 노드가 이를 수신하여 채널 품질을 추정하고 동기화를 수행하는 것으로서, 이러한 제어 신호를 제어 신호 생성부(200)에서 생성할 수 있다. 그리고 생성된 제어 신호는 네트워크 코딩부(204)로 전달할 수 있다.
데이터 신호 생성부(202)는 수신 노드(100)로 보내고자 하는 데이터를 생성하는 것으로서 생성된 데이터 신호는 네트워크 코딩부(204)로 전달할 수 있다.
네트워크 코딩부(204)에서는 제어 신호와 데이터 신호를 전달받아 네트워크 코딩을 수행할 수 있다. 먼저, 무선통신 시스템에서 사용되는 제어 신호 중에 가장 대표적인 파일럿 신호를 예로 들어 설명하면, 제어 신호 및 데이터 신호는 모두 비트열로 이루어진 신호이므로 파일럿 신호와 데이터 신호는 아래 <수학식 8>과 같이 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
Figure 112010064405419-pat00011
상기 <수학식 8>에서
Figure 112011076260928-pat00012
는 송신 노드와 수신 노드에서 동일하게 정의된 네트워크 코딩 함수를 의미하며, 대표적인 네트워크 코딩 함수로는 배타 논리합(XOR: exclusive OR) 연산이 있다.
송신 노드(150)의 네트워크 코딩부(204)를 통해 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호는 송신부(206)로 전달할 수 있다. 송신부(206)는 복수의 수신 노드로 제어신호 및 데이터를 송신하는 것으로서, 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 수신 노드(100)로 전송할 수 있다.
한편, 제어 신호 생성부(200)에서 생성된 신호는 네트워크 코딩부(204)로 전달되며, 이와 동시에 또는 주기적으로 송신부(206)로도 전달할 수 있다. 이는 수신 노드(100)에서 채널 품질 측정을 위해서는 이전에 획득한 채널 품질 정보가 필요하므로 송신부(206)에서는 주기적 또는 비 정기적으로 제어 신호만 송신하여 복수의 수신 노드 중 송신 노드(150)의 신호를 최초로 수신하는 수신 노드(100)에서 이를 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 노드의 구조를 간략히 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 수신 노드(100)는 수신부(300), 디코딩부(302), 네트워크 코딩부(304) 및 채널 품질 추정부(306) 등을 포함할 수 있다.
수신부(300)는 송신 노드(150)로부터 수신되는 제어 신호 및 데이터 신호를 수신하는 것으로서, 송신 노드(150)로부터 아래의 <수학식 9>와 같이 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 수신할 수 있다.
Figure 112010064405419-pat00013
디코딩부(302)에서는 수신부(300)에서 수신한 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 디코딩할 수 있다. 다만, 상기 <수학식 9>와 같이 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 전달 받은 디코딩부(302)에서는, 현재 노드 간 채널 품질 값 측정을 위해 사용되어야 할 파일럿 신호를 이용할 수 없기 때문에 수신된 신호를 올바르게 디코딩 할 수 없게 된다.
이에 이전에 획득된 채널 품질 정보를 이용하는 <수학식 3>의 채널 특성을 이용하면, 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 디코딩 할 수 있다. 이는 과거에 획득된 정보를 이용해야 하므로, 최초의 신호 전송은 네트워크 코딩 없이 파일럿 신호만 단일 전송하여 초기의 채널 품질 정보를 획득 가능하도록 하여야 하며, X(1) = P(1) 이 되어야 한다. 즉, 수신부(300)에서 최초로 수신되는 신호로는 파일럿 신호를 수신할 수 있으며, 추후에는 네트워크 코딩된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 수신할 수 있다.
그리고 디코딩부(302)를 통해 디코딩된 신호는 네트워크 코딩부(304)로 전달할 수 있으며, 네트워크 코딩부(304)에서는 전달된 신호에 대한 네트워크 코딩을 통해 본래의 데이터 신호를 추출할 수 있다.
본래의 데이터 신호는 다음 <수학식 10>과 같이 네트워크 코딩을 추가로 수행하여 얻을 수 있다.
Figure 112010064405419-pat00014
상기 <수학식 10>에서 함수 f는 송신 노드(150)에서 사용한 부호화 신호와 가장 근접한 값으로 복호화하는 함수이고,
Figure 112010064405419-pat00015
는 송신 노드(150)와 수신 노드(100)에서 동일하게 정의된 네트워크 코딩 함수이다.
이와 같이 수신 노드(100)에서는 사전에 정의된 파일럿 신호를 이미 알고 있으므로 상기 <수학식 10>과 같이 본래의 데이터 신호를 획득한 경우, 송신 노드(150)에서 네트워크 코딩된 파일럿 신호 및 데이터 신호(<수학식 8>)를 획득할 수 있다. 따라서 수신 노드(100)에서는 <수학식 8>을 통해 네트워크 코딩된 신호를 파일럿 신호로 간주하고 현재의 채널 품질 정보를 획득할 수 있다.
즉, 채널 품질 측정부(306)에서는 수신부(300)에서 수신한 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호(<수학식 9>)를 수신 신호로, 송신 노드(150)에서 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호(<수학식 8>)를 파일럿 신호로 간주하여 일반적인 채널 품질 추정 기술을 이용하여 채널 품질을 측정 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 노드의 동작 절차를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 수신 노드(100)의 수신부(300)에서는 송신 노드(150)로부터 최초의 신호 수신 시에는 제어 신호로서 파일럿 신호를 수신하게 되며, 이후부터는 400단계에서 네트워크 코딩된 신호를 수신하게 된다.
그리고 402단계에서 디코딩부(302)는 수신부(300)로부터 전달된 네트워크 코딩된 신호를 과거에 측정한 채널 품질 정보로 디코딩을 수행하게 된다.
디코딩된 신호는 네트워크 코딩부(304)로 전달하여 네트워크 코딩부(304)에서는 404단계에서 디코딩된 신호와 사전에 정의된 파일럿 신호를 토대로 네트워크 코딩을 수행하여 송신 노드(150)에서 생성된 본래의 데이터 신호를 추출하게 되고, 추출된 데이터 신호를 토대로 송신 노드(150)에서 네트워크 코딩된 파일럿 신호 및 데이터 신호를 획득하게 된다.
이를 통해 채널 품질 추정부(306)에서는 406단계에서 수신부(300)에서 수신한 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 수신 신호로 하고, 송신 노드(150)에서 네트워크 코딩된 파일럿 및 데이터 신호를 파일럿 신호로 간주하여 채널 품질을 측정하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어 신호 및 데이터 신호의 전달 방식에서 데이터 신호에 관한 오류 확률의 실시 예를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 데이터 신호만 전송하는 경우(500), 제어 신호와 데이터 신호를 중첩 코딩하여 전송하는 경우(502), 제어신호와 데이터 신호를 네트워크 코딩하여 전송하는 경우(504)의 데이터 검출 시 오류 확률을 나타내는 것으로서, 데이터 신호만 전송하는 경우(500)와 네트워크 코딩하여 전송하는 경우(504)는 동일한 오류 확률을 나타내고 있으나, 중첩 코딩하여 전송하는 경우(502)는 데이터 신호만 전송하는 경우(500)와 네트워크 코딩하여 전송하는 경우(504) 보다 더 높은 에러 확률을 나타내고 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서 제안한 제어 신호와 데이터 신호간의 네트워크 코딩 기법을 이용할 경우, 종래의 기술에 불가피하게 발생하였던전력 손실과 제어 신호 전송을 위한 추가적인 무선자원의 사용 없이 제어 신호와 데이터 신호 모두를 올바르게 전송 및 검출 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 무선통신 시스템에서 사용되는 제어 신호 중에 가장 대표적인 파일럿 신호를 예로 들어 설명하였으나, 파일럿 신호뿐만 아니라 노드 간에 사전에 정의된 비트 열로 이루어진 제어 신호들의 경우에도 임의의 데이터 신호와 네트워크 코딩하여 전송 및 검출을 수행하는 것이 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 파일럿 신호 등과 같이 노드 간에 사전에 정의된 비트열로 이루어진 제어 신호를 데이터 신호와 함께 네트워크 코딩을 통하여 전달함으로써, 제어 신호 전달을 위한 별도의 무선 자원 없이도 제어 신호와 데이터 신호 모두를 동시에 전달 및 검출한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 수신 노드 150 : 송신 노드
200 : 제어 신호 생성부 202 : 데이터 신호 생성부
204 : 네트워크 코딩부 206 : 송신부
300 : 수신부 302 : 디코딩부
304 : 네트워크 코딩부 306 : 채널 품질 추정부

Claims (13)

  1. 기지국을 포함하는 송신 노드로부터 최초 기 정의된 제어 신호를 수신한 이후, XOR 연산을 통해 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 수신하는 사용자 단말 내 수신부와,
    상기 기 정의된 제어 신호를 토대로 측정된 채널 품질 정보를 이용하여 상기 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 디코딩하는 디코딩부와
    디코딩된 신호와 상기 기 정의된 제어 신호로 네트워크 코딩하여 상기 데이터 신호를 획득하는 네트워크 코딩부
    를 포함하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치는,
    상기 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 파일럿 신호로서 노드 간 채널 품질 정보를 측정하는 채널 품질 측정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기 정의된 제어 신호는,
    파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 장치.
  6. 기지국을 포함하는 송신 노드로부터 최초 기 정의된 제어 신호를 수신한 이후, XOR 연산을 통해 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 수신하는 단계;
    상기 기 정의된 제어 신호를 토대로 측정한 채널 품질 정보를 이용하여 상기 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 디코딩하는 단계; 및
    상기 디코딩된 신호와 상기 기 정의된 제어 신호로 네트워크 코딩하여 상기 데이터 신호를 획득하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법은,
    상기 송신 노드로부터 네트워크 코딩된 제어 신호와 데이터 신호를 파일럿 신호로서 상기 수신된 신호를 이용하여 노드 간 채널 품질 정보를 측정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 기 정의된 제어 신호는,
    파일럿 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법.
  11. 기지국을 포함하는 송신 노드에서 제어 신호를 생성하는 단계;
    데이터 신호를 생성하는 단계;
    생성된 제어신호 및 데이터 신호를 XOR 연산을 통해 네트워크 코딩하는 단계; 및
    네트워크 코딩된 제어신호 및 데이터 신호를 사용자 단말로 송신하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 송신하는 단계는,
    기 설정된 주기로 상기 생성된 제어 신호를 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 네트워크 코딩을 이용한 제어 신호 및 데이터 신호 전달 방법.
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