KR101213155B1 - 무선 릴레이 시스템에서의 데이터 전송 제어 방법 및 상기방법이 적용된 릴레이 시스템 - Google Patents

무선 릴레이 시스템에서의 데이터 전송 제어 방법 및 상기방법이 적용된 릴레이 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 릴레이 시스템에서의 데이터 전송에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 단말기에서 측정된 개별 링크의 채널 용량에 기초하여 최적의 전송 모드를 선택하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 데이터 전송 방법은 이동통신 기지국으로부터 이동통신 단말기로 제1 비율 의 제1 부분 데이터를 전송하는 단계, 기지국으로부터 릴레이 스테이션으로 제2 비율 의 제2 부분 데이터를 전송하는 단계, 및 릴레이 스테이션으로부터 단말기로 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계를 포함하고, 제1 비율 또는 제2 비율은 기지국과 단말기 간의 제1 링크의 채널 용량 및 릴레이 스테이션과 단말기 간의 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 셀 용량을 증가시키고, 셀 반경을 확대시킬 수 있다.
릴레이 시스템, 무선 릴레이, 차세대 이동 통신, 전송 모드, 스루풋.

Description

무선 릴레이 시스템에서의 데이터 전송 제어 방법 및 상기 방법이 적용된 릴레이 시스템{METHOD OF CONTROLLING DATA TRANSMISSION IN A WIRELESS RELAY SYSTEM, AND THE RELAY SYSTEM IMPLEMENTING THE METHOD}
도 1은 무선 릴레이 시스템을 예시하는 도면이다.
도 2는 무선 릴레이 시스템에서의 다운링크 데이터 전송과 관련하여 종래에 제안된 두 가지 프로토콜을 예시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송 제어 방법이 지원하는 세 가지 전송 모드의 동작을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 각 전송 모드에서의 예상 전송 시간, 및 이에 기초한 모드 선택 기준을 나타내는 표이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 8은 멀티 홉 릴레이 시스템에서 복수의 릴레이 스테이션을 이용하여 데이 터를 전송하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 공간 다중화 전송 모드에서의 데이터 전송 방법의 일실시예를 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 공간 다중화 전송 모드에서의 데이터 전송 방법의 또 다른 실시예를 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예 따른 무선 릴레이 시스템을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 릴레이 시스템을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 릴레이 시스템을 도시하는 도면이다.
도 14는 도 12의 실시예에 따른 무선 릴레이 시스템에 대한 모의 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 15는 도 13의 실시예에 따른 무선 릴레이 시스템에 대한 모의 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 이동통신 기지국 120: 릴레이 스테이션
130: 이동통신 단말기 310: 직접 전송 모드
320: 다이버시티 모드 330: 공간 다중화 모드
812, 822: 제1 릴레이 스테이션 813, 823: 제2 릴레이 스테이션
본 발명은 무선 릴레이 시스템(wireless relay system)에서의 데이터 전송에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 단말기에서 측정된 개별 링크의 채널 용량에 기초하여 최적의 전송 모드를 선택하는 방법에 관한 것이다.
이동통신 시스템의 성능 향상과 관련하여 최근 많이 거론되고 있는 MIMO(Multiple-In Multiple-Out) 기술은 이동통신 기지국(Base Station, BS, 이하 "기지국")과 이동통신 단말기(Mobile Station, MS, 이하 "단말기")에 각각 다수의 안테나를 설치하여 기지국 주변에 높은 스루풋(throughput)을 가지는 고속 데이터 서비스 지역을 확장하는 기술을 의미한다.
MIMO 시스템에서 데이터 전송률은 송수신 안테나 수 중 최소값에 비례하여 증가하는데, 단말기에서는 공간적 제약으로 인해 다수의 안테나를 설치할 수 없기 때문에 전체적으로 높은 다중화 이득을 획득하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 기지국에서 단말기로의 직접 전송에 더해, 하나 이상의 릴레이 스테이션(Relay Station, RS)을 경유하는 경로를 통해 데이터를 전송함으로써 전송 손실을 줄이고 다중화 이득을 향상시키는 무선 릴레이 기술이 제안되고 있다.
도 1은 간단한 무선 릴레이 시스템의 구성을 예시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 무선 릴레이 시스템은 개별 셀(100)에 무선 통신 영역을 제공하는 기지국(110), 셀(100) 내에 위치하여 기지국(110)과 무선으로 데이터를 송수신하는 단말기(130), 그리고 기지국(110)과 단말기(130) 간의 데이터 송수신을 매개하는 하 나 이상의 릴레이 스테이션(120)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 릴레이 시스템에서는 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 데이터를 전송하는 경우에, 기지국-단말기간 링크(112)를 통해 직접 데이터를 전송하기도 하지만, 동시에 기지국-릴레이간 링크(111) 및 릴레이-단말기간 링크(121)를 통해 데이터를 전송한다. 이처럼 무선 릴레이 시스템에서는 셀 내의 특정 위치에 릴레이 스테이션(120)을 설치하여 기지국(110)과 단말기(130) 간의 데이터 전송 경로를 증가시킴으로써 다중화 이득을 꾀할 수 있다.
도 2는 무선 릴레이 시스템에서의 데이터 전송과 관련하에 종래에 제안된 두 가지 프로토콜에 따른 동작을 예시하는 도면이다. 참고로, 이와 같은 프로토콜들은 다수의 논문을 통해 제안되었는데, 그 중 일부만을 언급하자면, Nabar and Bolcskei, "Space-time signal design for fading relay channels" (2003), Nabar, Bolcskei, and Kneubuhler, "Fading relay channel: performance limits and space-time signal design" (2004), Hasna and Alouini, "Optimal power allocation for relayed transmissions over Rayleigh-fading channels" (2004), Laneman, Tse, and Wornell, "Cooperative diversity in wireless networks" (2004), Deng and Haimovich, "Power allocation for cooperative relaying in wireless networks" (2005), 그리고 Larsson and Cao, "Collaborative transmit diversity with adaptive radio resource and power allocation" (2005) 등이 있다.
먼저, 프로토콜 1(210)에 따르면, 기지국(110)은 첫번째 시간 슬롯(time slot)(211)에 데이터를 단말기(130)와 릴레이 스테이션(120)으로 동시에 전송한다. 따라서, 단말기(130)는 첫번째 시간 슬롯(211)에 이미 기지국(110)으로부터 데이터를 수신한 상태에 있게 된다. 이어서, 두번째 시간 슬롯(212)에 릴레이 스테이션(120)은 기지국(110)으로부터 수신한 데이터를 단말기(130)로 포워딩하게 된다.
반면, 프로토콜 2(220)에 의하면, 기지국(110)은 데이터를 첫번째 시간 슬롯(221)에는 릴레이 스테이션(120)으로만 전송하고, 두번째 시간 슬롯(222)에는 단말기(130)로만 전송한다. 한편, 두번째 시간 슬롯(222)에 릴레이 스테이션(120)은 기지국(110)으로부터 전송된 데이터를 단말기(130)로 포워딩하게 된다. 따라서, 단말기(130)는 두번째 시간 슬롯(222)에 이르러서 기지국(110)과 릴레이 스테이션(130)으로부터 동시에 데이터를 수신한다.
이처럼 프로토콜 1(210)은, 단말기(130)가 데이터를 시간을 달리하여 복수 회에 걸쳐 수신하므로 SIMO(Single-Input Multiple-Output) 방식으로 간주할 수 있는 반면에, 프로토콜 2(220)에 따른 시스템은 단말기(130)에서 복수의 채널로부터 데이터를 동시에 수신하므로 MISO(Multiple-Input Single Output) 시스템으로 간주할 수 있다.
앞서 언급한 논문들을 포함하여 대부분의 선행 기술은 분석의 용이성을 이유로 프로토콜 1(210)에 기반하여 다이버시티 이득을 얻는 방법에 치우쳐 있다. 이는, 프로토콜 1(210)에서 SIMO 형태로 알고리즘이 전개되는 데에 기인하는데, 이러한 프로토콜을 기반으로 스루풋, 즉 셀 용량을 증가시키기 위해서는 전력 제어 혹은 경로 선택 기법과 같은 제한된 방법만을 이용할 수 있다.
한편, 프로토콜 2(220)를 기초로 하는 몇몇 연구조차도 다이버시티 이득을 극대화하는 방법에 초점을 맞추고 있을 뿐, 스루풋 향상에 대해서는 전혀 언급하지 않고 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고 프로토콜 2(220)에 기반하여 셀 용량 증대 및 셀 반경 확대에 기여할 수 있는 새로운 무선 릴레이 기술을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 셀 내의 단말기와 릴레이 스테이션의 위치에 따라 데이터 전송 모드를 적응적으로 변화시키는 무선 릴레이 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 단말기에서 측정한 무선 링크별 채널 용량에 기초하여 직접 전송 모드, 다이버시티 전송 모드, 및 공간 다중화 모드 중에서 어느 하나를 선택하여, 모드 선택 정보를 기지국과 릴레이 스테이션으로 전달함으로써 선택된 모드에 따라 데이터를 전송하도록 하는 무선 릴레이 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기지국에서 단말기로의 직접 전송 경로와 릴레이 스테이션을 경유하는 우회 경로를 통해 각각 전체 데이터의 서로 다른 일정 비율을 전송함으로써 다중화 이득을 얻을 수 있는 새로운 데이터 전송 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 셀 반경이 고정되어 있는 경우에 기지국에서 단말기로의 다 운링크 데이터 전송의 스루풋을 향상시킴으로써 이동통신 시스템의 셀 용량을 증대하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 동일한 셀 용량을 지원하는 셀의 반경을 확장함으로써, 이동통신 시스템의 초기 설치 비용을 절감하고, 효율적인 셀 계획을 가능하게 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법은 기지국으로부터 단말기로 제1 비율 의 제1 부분 데이터를 전송하는 단계, 기지국으로부터 릴레이 스테이션으로 제2 비율 의 제2 부분 데이터를 전송하는 단계, 및 릴레이 스테이션으로부터 단말기로 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계를 포함하고, 제1 비율 또는 제2 비율은 기지국과 단말기 간의 제1 링크의 채널 용량 및 릴레이 스테이션과 단말기 간의 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 데이터 전송 방법은 기지국으로부터 단말기로 제1 부분 데이터를 직접 전송하는 단계, 및 기지국으로부터 적어도 하나의 릴레이 스테이션을 경유하여 단말기로 제2 부분 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 제1 부분 데이터와 제2 부분 데이터는 기지국으로부터 전송되는 전체 데이터에 포함되는 상이한 부분 데이터인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 데이터 전송 제어 방법은 기지국, 릴레이 스테이션, 및 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널을 추정하는 단 계, 단말기에서 채널 추정치에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계, 및 선택된 전송 모드에 관한 정보를 기지국 및 릴레이 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 전송 모드는 전체 데이터를 기지국으로부터 단말기로 직접 전송하는 직접 전송 모드, 전체 데이터를 기지국으로부터 단말기로 직접 전송하고, 전체 데이터를 기지국으로부터 릴레이 스테이션을 경유하여 단말기로 전송하는 다이버시티 모드, 및 전체 데이터 중 일정 부분을 기지국으로부터 단말기로 직접 전송하고, 전체 데이터 중 나머지 부분을 기지국으로부터 릴레이 스테이션을 경유하여 단말기로 전송하는 공간 다중화 모드 중에서 적어도 하나를 포함하고, 기지국 및 릴레이 스테이션은 선택된 전송 모드에 따라 데이터를 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 무선 릴레이(wireless relay) 시스템은 개별 셀 내에 기지국, 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기를 포함하고, 상기 기지국은 전체 데이터 중 제1 부분 데이터를 단말기로 직접 전송하고 전체 데이터 중 제2 부분 데이터를 릴레이 스테이션을 경유하여 단말기로 전송하고, 상기 단말기는 기지국과 릴레이 스테이션으로부터 제1 부분 데이터 및 제2 부분 데이터를 동시에 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 무선 릴레이 시스템은 개별 셀 내에 기지국, 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기를 포함하고, 상기 단말기는 기지국, 릴레이 스테이션, 및 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널 용량을 측정하고, 측정된 채널 용량에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하고, 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 선택된 전송 모드에 따라 데이터를 단말기로 전송하고, 상기 복수의 전송 모드는 전체 데이터를 기지국으로부터 단말기로 직접 전송하는 직접 전송 모드, 전체 데이터를 기지국으로부터 단말기와 릴레이 스테이션으로 동시에 전송하는 다이버시티 모드, 및 전체 데이터 중 일정 부분을 기지국으로부터 단말기로 직접 전송하고, 나머지 부분을 기지국으로부터 릴레이 스테이션을 경유하여 단말기로 전송하는 공간 다중화 모드 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 데이터 전송 및 데이터 전송 제어 방법, 그리고 상기 방법이 적용된 무선 릴레이 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송 제어 방법이 지원하는 세 가지 전송 모드 각각의 동작을 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 첫번째 전송 모드는 직접 전송(direct transmission) 모드(310)로서, 릴레이 스테이션(120)을 경유하지 않고, 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 직접 전체 데이터를 전송한다.
두번째로 도시된 다이버시티(diversity) 모드(320)에서는, 전체 데이터를 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 직접 전송하는 동시에, 동일한 전체 데이터를 기지국(110)으로부터 릴레이 스테이션(120)을 경유하여 단말기(130)로 전송한다.
한편, 공간 다중화(spatial multiplexing) 모드(330)에서는 전체 데이터 중 일정 비율 α 의 데이터를 릴레이 스테이션(120)을 경유하여 전송하고, 나머지 비 율 (1-α) 의 데이터를 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 직접 전송함으로써 다중화 이득을 꾀한다.
구체적으로, 다이버시티 모드(320)와 공간 다중화 모드(330)는 두 단계의 데이터 전송 과정을 거친다. 첫번째 단계에서 기지국(110)은 릴레이 스테이션(120)으로 전체 데이터 또는 부분 데이터를 전송하고, 릴레이 스테이션(120)은 수신된 전체 데이터 또는 부분 데이터를 두번째 단계에서 단말기(130)로 포워딩한다. 한편, 기지국(110)은 위의 두번째 단계에서 단말기(130)로 전체 데이터 또는 나머지 부분 데이터를 전송하여, 단말기(130)가 두번째 단계에서 릴레이 스테이션(120)과 기지국(110)으로부터 동시에 동일한 전체 데이터 또는 상이한 부분 데이터를 수신하게 된다.
이와 같은 전송 모드의 선택은 단말기(130)에서 측정된 각 무선 링크별 채널 용량에 근거한다. 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 총 B 비트의 데이터가 전송된다고 할 때, 무선 릴레이 시스템의 주파수 효율(spectral efficiency) β = B / T 로 정의된다. T는 B 비트의 데이터를 전송하는 데 소요되는 시간을 의미한다.
한편, 각 링크의 채널 값이 주어지면 채널 용량(channel capacity)을 계산할 수 있고, 위의 식에서 주파수 효율 대신 계산된 채널 용량 값을 사용함으로써 각 링크별 예상 전송 시간을 계산할 수 있다. 전송 경로에 따라 복수의 링크를 거쳐 데이터가 전송되는 다이버시티 모드(320) 및 공간 다중화 모드(330)에서는 각 링크에 대하여 계산된 예상 전송 시간의 합을 구함으로써 해당 전송 모드에서 전체 데이터를 전송하기 위한 예상 전송 시간을 계산할 수 있다.
최적의 전송 모드는 전체 데이터를 전송하기 위한 예상 전송 시간이 최소가 되는 전송 모드로서, 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 및 공간 다중화 모드(330) 각각에 대한 예상 전송 시간을 T1, T2, T3라고 할 때, 최적의 전송 모드에서의 예상 전송 시간 Toverall 은 min{T1, T2, T3}로 표현된다.
도 4는 위에서 설명한 방법에 의해 계산된 각 전송 모드별 예상 전송 시간을 정리한 표이다. 도 4의 표를 참조하면, 직접 전송 모드(310)에서의 예상 전송 시간 T1은 기지국-단말기간 링크(112)만을 이용하여 전체 데이터를 전송하므로, 기지국-단말기간 개방루프 용량(open-loop capacity) Cbm에 기초하여 결정된다. 이와 같이 결정된 예상 전송 시간 T1은 다음 수학식 1과 같이 나타내어 진다.
[수학식 1]
T1 = B / Cbm
그러나 다이버시티 모드(320)에서의 예상 전송 시간 T2은, 첫번째 단계 혹은 시간 슬롯에서의 데이터 전송 경로인 기지국-릴레이간 링크(111)의 폐루프 용량(closed-loop capacity) Cbr과 두번째 단계 혹은 시간 슬롯에서 단말기(130)가 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)으로부터 동시에 데이터를 수신하는 경우의 채널 용량인 다이버시티 용량(diversity capacity) Cdiv에 기초하여 결정된다. 즉, 첫번째 단계에서의 예상 전송 시간과 두번째 단계에서의 예상 전송 시간의 합으로 전체 시스템의 예상 전송 시간이 결정된다. 이와 같이 결정된 예상 전송 시간 T2은 다음 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
T2 = B/Cbr + B/Cdiv
마찬가지로, 공간 다중화 모드(330)에서의 예상 전송 시간 T3도, 첫번째 단계에서의 기지국-릴레이간 링크(111)의 폐루프 용량 Cbr과, 두번째 단계에서의 기지국-단말기간 링크(112)의 개방루프 용량 Csm1 및 릴레이-단말기간 링크(121)의 개방루프 용량 Csm2에 기초하여 결정된다.
공간 다중화 모드(330)에서는 기지국-릴레이간 링크(111)를 통해 비율 α 의 데이터를 전송하고, 기지국-단말기간 링크(112)를 통해 나머지 비율 (1-α)의 데이터를 전송한다. 따라서, 기지국(110)으로부터 릴레이 스테이션(120)으로의 예상 전송 시간은 αB/Cbr이다. 또한, 기지국(110)으로부터 단말기(130)로의, 그리고 릴레이 스테이션(120)으로부터 단말기(130)로의 예상 전송 시간은 각각 (1-α)B/Csm1와 αB/Csm2로 정의되며, 이 두 시간은 동일해야 하므로, α = Csm2 / (Csm1+Csm2) 가 된다. 따라서, 공간 다중화 모드(330)에서의 예상 전송 시간 T3은 다음 수학식 3과 같이 결정된다.
[수학식 3]
Figure 112006059424318-pat00001
단말기(130)는 이처럼 계산된 각 전송 모드에서의 예상 전송 시간 T1, T2, T3 중에서 그 값이 최소가 되는 경우의 전송 모드를 최적 전송 모드로서 선택한다. 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)은 단말기(130)로부터 선택된 전송 모드와 관련된 정보를 수신하여, 선택된 최적 전송 모드에 따라 데이터를 전송한다.
지금까지, 본 발명에 따른 무선 릴레이 시스템에서 데이터 전송을 제어하는 방법을 개략적으로 설명하였다. 이어서, 도 5 내지 도 7에 도시된 일련의 순서도를 참조하여 본 발명에 따른 데이터 전송 제어 방법을 수행 단계별로 하나씩 설명하도록 한다.
도 5를 참조하면, 먼저 단계(S510)에서 단말기(130)는 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 및 단말기(130) 상호간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널을 추정한다. 단계(S510)에서 추정되는 채널은 각각 기지국-단말기간 링크(112), 기지국-릴레이간 링크(111), 그리고 릴레이-단말기간 링크(121)와 연관된 채널을 포함한다.
단계(S520)에서 단말기(130)는 추정된 채널 값 즉 채널 추정치에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 최적의 전송 모드를 선택한다. 선택 가능한 전송 모드는 시스템 구성에 따라 달라질 수 있는데, 기본적으로 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 그리고 공간 다중화 모드(330) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있 다.
단계(S530)에서 단말기(130)는 앞서 언급한 복수의 전송 모드에 대해, 전송 모드별 예상 전송 시간을 계산함으로써, 단계(S540)에서 예상 전송 시간이 최소가 되는 전송 모드를 최적의 전송 모드로 선택할 수 있도록 한다. 각 전송 모드별 예상 전송 시간을 구하는 방법에 대해서는 이미 앞에서 상세히 설명하였다.
이제, 단계(S550)에서 단말기(130)는 선택된 전송 모드와 관련된 정보를 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)으로 전송하여, 단계(S560)에서 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)이 선택된 전송 모드에 따라 단말기(130)로 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
참고로, 도 5에서는 단말기(130)에서 전송 모드별 예상 전송 시간을 계산하여 전송 모드를 직접 선택하여 선택된 전송 모드 정보를 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)으로 전송하는 방법을 도시하고 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)에서 단말기(130)로부터 채널 추정치 또는 채널 용량 정보를 수신하고, 수신된 채널 추정치 또는 채널 용량 정보에 기초하여 최적의 전송 모드를 선택할 수 있다. 즉, 단계(S520) 내지 단계(S540)이 모두 단말기(130)에 의해 수행되는 것이 아니라, 이들 단계 중 적어도 하나가 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)에 의해 수행되는 것이다.
전자의 실시예는 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)으로 전송하는 제어 정보의 양을 최소화할 수 있으며, 전송 모드 결정 주체가 단일화되어 구현이 간편하다. 반면, 후자의 실시예는 측정된 채널 값으로부터 채널 용량을 계산하는 과정이 복잡할 경우에 단말기(130)의 연산 부담을 줄임으로써, 단말기(130)의 제한된 하드웨어 자원을 효율적으로 사용하고, 결과적으로 단말기의 구현 복잡도를 줄여 생산 단가를 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 전송 제어 방법은 릴레이 스테이션(120)의 동작에 따라 두 가지 형태로 다시 구분될 수 있다. 기지국(110)으로부터의 수신 신호를 단순히 증폭하여 포워딩하는 리피터(repeater) 역할만을 하는 AF(amplify-and-forward) 방식과, 수신 신호를 검파(detection) 및 복호화(decoding)하여 이를 다시 소정의 부호율(code rate)로 부호화(encoding)한 뒤에 포워딩하는 DF(decode-and-forward) 방식이 있다.
DF 방식은 AF 방식에 비해 그 구현 및 분석이 다소 복잡하지만, 릴레이 스테이션(120)에서의 부호율을 적절히 결정할 경우에 전송 스루풋(throughput)을 극대화하는 데 기여할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, DF 방식으로 동작하는 릴레이 스테이션(120)에서의 부호율을 단말기(130)에서 결정할 수 있다. 즉, 단말기(130)에서 측정된 채널 값 또는 채널 용량에 기초하여 릴레이 스테이션(120)에 적용되는 부호율을 결정함으로써 채널 상황에 따라 릴레이 스테이션(120)에 적용되는 부호율을 적응적으로 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면 채널 상황을 보다 정확하게 반영함으로써 보다 세밀한 데이터 전송 제어가 가능하다. 특히, 이와 같은 세밀한 제어는 단말기(130)가 이동중이어서 채널 특성이 시간에 따라 변동하는 경우에 큰 의미를 갖는다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 단계별로 도 시하는 흐름도이다.
도 6의 단계(S610)는 단말기(130)에 의해 수행되는 단계로서, 본 단계에 따르면 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 및 단말기(130) 간의 상대적 위치 관계에 따라 복수의 전송 모드 중에서 최적의 전송 모드가 선택된다.
이어서, 단계(S620)에서는 선택된 전송 모드와 관련된 정보를 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)으로 전송하여, 단계(S630)에서 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)이 선택된 최적의 전송 모드에 따라 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
앞서 언급한 실시예와 달리 본 실시예에서 최적의 전송 모드가 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 및 단말기(130) 간의 상대적 위치에 의해 결정되는 이유는, 단말기(130)에서 측정되는 채널 값 및 이에 기초하여 계산되는 채널 용량에 주요한 영향을 미치는 요소가 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 단말기(130)의 상대적 위치이기 때문이다. 이 점은 후술하는 모의 실험 결과를 통해 보다 분명하게 확인할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 단계별로 도시하는 흐름도이다.
도 7의 단계(S710)에서 단말기(130)는 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 및 단말기(130) 상호간을 연결하는 복수의 무선 링크 각각의 채널을 추정한다.
단계(S720)에서 단말기(130)는 채널 추정치에 기초하여 개별 무선 링크에 대한 MCS(modulation and coding scheme) 레벨을 결정한다. MCS 레벨이란, 복수의 무선 링크 각각의 변조 방식, 부호화 여부, 부호화 방식, 부호율(code rate) 등의 정보를 의미한다.
이어서, 단계(S730)에서는 단말기(130)에서 결정된 MCS 레벨 정보를 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)으로 전송함으로써, 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)이 결정된 MCS 레벨에 따라 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 참고로, MCS 레벨이 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120) 중 어느 하나로만 전송되는 경우에는, MCS 레벨을 수신한 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)이 MCS 레벨을 직접 수신하지 않은 릴레이 스테이션(120) 또는 기지국(110)으로 수신된 MCS 레벨 정보를 포워딩할 수 있다.
본 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법은 이처럼 채널 상황에 따라 MCS 레벨을 달리 함으로써, 보다 정교한 제어를 가능하게 한다.
지금까지 하나의 셀 안에 기지국(110), 릴레이 스테이션(120), 및 단말기(130)를 포함하는 무선 릴레이 시스템에서 스루풋 향상을 위해 데이터 전송을 제어하는 방법에 대하여 설명하였다. 설명의 편의를 위해 하나의 셀에 하나의 릴레이 스테이션(120)이 포함되는 경우를 기준으로 설명하였지만, 위에서 설명한 내용은 릴레이 스테이션(120)이 복수 개인 경우에도 그대로 적용된다.
도 8은 릴레이 스테이션이 두 개인 경우에 가능한 두 가지 형태의 무선 링크 구성을 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 릴레이 스테이션(120)이 복수 개인 경우는 크게 두 가지로 나뉜다.
첫번째는 복수의 릴레이 스테이션이 직렬적으로 연결되어 있는 경우(810)인 데, 이 경우에 기지국(811)으로부터 데이터를 수신한 제1 릴레이 스테이션(812)은 제2 릴레이 스테이션(813)으로 수신한 데이터를 포워딩하고, 제2 릴레이 스테이션(813)은 단말기(814)로 다시 데이터를 포워딩한다. 한편, 기지국(811)은 단말기(814)로의 직접 연결되는 링크를 통해서도 데이터를 전송하여, 단말기(814)는 제2 릴레이 스테이션(813)과 기지국(811)으로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있다.
두번째 경우는 복수의 릴레이 스테이션이 병렬적으로 연결되어 있는 경우(820)이다. 이 경우에 제1 릴레이 스테이션(822)과 제2 릴레이 스테이션(823)은 각각 기지국(821)으로부터 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 단말기(824)로 포워딩한다. 이와 동시에 기지국(821)은 단말기(824)로 직접 데이터를 전송함으로써, 단말기(824)가 제1 릴레이 스테이션(822), 제2 릴레이 스테이션(823), 및 기지국(821)으로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있도록 한다.
이처럼 복수의 릴레이 스테이션을 이용하여 데이터를 전송하는 경우에도, 위에서 설명한 전송 제어 방법이 그대로 적용될 수 있다. 먼저, 직접 전송 모드(310)는 릴레이 스테이션의 수와 무관하다.
직렬적 연결(810)의 경우에, 다이버시티 모드(320)와 공간 다중화 모드(330)에서의 예상 전송 시간은 제1 릴레이 스테이션(812)과 제2 릴레이 스테이션(813)간 링크의 예상 전송 시간을 추가로 고려하면 된다. 또한, 참고로 공간 다중화 모드(330)에서의 부분 데이터 비율 α 은 릴레이 스테이션(120)이 하나인 경우에, 릴레이-단말기간 링크(121)의 개방루프 용량 대신에 제2 릴레이 스테이션(813)과 단말기(814)간 링크의 개방루프 용량을 대입함으로써 계산할 수 있다.
병렬적 연결(820)의 경우에는, 다이버시티 모드(320)에서의 예상 전송 시간을 구할 때, 제1 릴레이 스테이션(822), 제2 릴레이 스테이션(823), 및 기지국(821)으로부터 동시에 데이터를 수신하는 단말기(824)의 다이버시티 용량을 이용할 수 있고, 공간 다중화 모드(330)에서의 예상 전송 시간을 구하기 위해서는, 기지국(821)으로부터 제1 릴레이 스테이션(822)과 제2 릴레이 스테이션(823)으로 각각 부분 데이터를 전송하기 위한 예상 전송 시간과 기지국(821)으로부터 단말기(824)로 직접 나머지 부분 데이터를 전송하기 위한 예상 전송 시간을 합산함으로써 전체 예상 전송 시간을 구할 수 있다. 이 때, 제1 릴레이 스테이션(822)을 경유하여 단말기(824)로 전송되는 부분 데이터 비율 α1, 제2 릴레이 스테이션(823)을 경유하여 단말기(824)로 전송되는 부분 데이터 비율 α2, 그리고 기지국(821)으로부터 단말기(824)로 직접 전송되는 부분 데이터 비율 α3은 각각 제1 릴레이 스테이션(822)과 단말기(824)간 링크, 제2 릴레이 스테이션(823)과 단말기(824)간 링크, 그리고 기지국(821)과 단말기(824)간 직접 연결 링크의 채널 용량에 비례한다.
더 나아가, 도 8의 직렬적 연결(810) 방식과 병렬적 연결(820) 방식은 경우에 따라 혼용될 수도 있다. 즉, 기본적으로 직렬적 연결(810) 방식을 취하면서 제1 릴레이 스테이션(812)으로부터 단말기(814)로 데이터를 직접 전송하거나, 기본적으로 병렬적 연결(820) 방식을 취하면서 제1 릴레이 스테이션(822)과 제2 릴레이 스테이션(823) 간에 데이터 포워딩이 있는 경우이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 의해 제안되는 새로운 방식인 공간 다중화 모 드(330)에서의 데이터 전송 방법의 각 단계들을 두 가지 실시예에 대해 도시하고 있다.
먼저 도 9의 실시예에 따른 동작을 설명하면, 단계(S910)에서 단말기(130)는 기지국-단말기간 링크(112)와 릴레이-단말기간 링크(121)의 채널 용량을 각각 측정한다. 측정되는 채널 용량은, 자신을 제외한 다른 링크의 채널을 잡음 채널로 간주하는 경우의 개방루프 용량을 의미한다.
다음으로, 단계(S920)에서 단말기(130)는 측정된 채널 용량과 관련된 정보를 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)으로 전송하여, 단계(S930)에서 기지국(110) 또는 릴레이 스테이션(120)이 수신한 채널 용량 정보에 기초하여 부분 데이터 비율 α을 결정하도록 한다.
단계(S930)에서 부분 데이터 비율 α은 기지국(110)에서 계산되어 릴레이 스테이션(120)으로 전달될 수도 있고, 그 반대일 수도 있으며, 양쪽에서 모두 계산하여 그 값을 동기화함으로써 계산의 정확성이 보장되도록 할 수도 있다. 부분 데이터 비율 α의 구체적인 계산 방법에 대해서는 상술한 바 있으므로 여기에서는 생략하도록 한다.
단계(S940)에서는 단계(S930)에서 계산된 비율 α을 이용하여, 비율 α의 제2 부분 데이터를 기지국(110)으로부터 릴레이 스테이션(120)으로 전송하고, 단계(S950)에서는 단계(S940)에서 전송된 제2 부분 데이터를 릴레이 스테이션(120)이 수신하여 단말기(130)로 포워딩한다.
한편, 단계(S960)에서는 결정된 부분 데이터 비율 α을 이용하여, 비율 (1- α)의 제1 부분 데이터를 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 직접 전송한다.
이 때, 단계(S950)와 단계(S960)는 단계(S940)가 수행되고 나서 동시에 수행될 수 있다. 즉, 첫번째 시간 슬롯에서 단계(S940)가 수행되고, 두번째 시간 슬롯에서 단계(S950)와 단계(S960)이 수행된다.
도 10의 실시예의 단계(S1010)에서도 역시 단말기(130)는 무선 링크별 채널 용량을 측정한다. 단계(S1010)는 도 9의 단계(S910)에 대응한다.
그러나, 단계(S1020)에서는 도 9와 달리 단말기(130)가 측정된 채널 용량에 기초하여 직접 부분 데이터 비율 α을 결정한다.
이어서, 단계(S1030)에서 단말기(130)는 결정된 부분 데이터 비율을 기지국(110) 또는 단말기(120)로 전송하여, 기지국(110)이 결정된 비율 α에 따라 데이터를 상이한 경로를 통해 전송하도록 한다.
단계(S1040) 내지 단계(S1060)은 기지국(110)으로부터 단말기(130)로 데이터가 전송되는 과정을 도시하는데, 앞서 설명한 단계(S940) 내지 단계(S960)에 정확히 대응되므로 위에 언급된 단계(S940) 내지 단계(S960)와 관련한 설명으로 대신하도록 한다.
요컨대, 도 9와 도 10의 실시예는 부분 비율 α의 결정 주체에 있어서 차이가 있다. 도 9의 실시예는 측정된 채널 값으로부터 채널 용량을 계산하는 과정이 복잡할 경우에 단말기(130)의 연산 부담을 줄임으로써, 단말기(130)의 제한된 하드웨어 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 반면, 도 10의 실시예는 기지국(110)과 릴레이 스테이션(120)으로 전송하는 제어 정보의 양을 최소화할 수 있으며, 전송 모드 결정 주체가 단일화되어 구현이 간편하다.
공간 다중화 모드(330)에서의 데이터 전송 방법은, 전체 데이터를 복수의 경로를 통해 전송하여 다이버시티 이득을 꾀하는 다이버시티 모드(320)와 달리, 전체 데이터를 복수의 부분 데이터로 분할하여, 이들을 서로 다른 경로를 통해 단말기(130)로 전송함으로써 다중화 이득, 즉 스루풋의 향상과 셀 용량의 증대를 꾀할 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10을 통해 설명된 공간 다중화 모드(330)에서의 데이터 전송 방법에는 릴레이 스테이션(120)이 수신된 제2 부분 데이터를 복호화하고, 복호화된 제2 부분 데이터를 소정의 부호율로 다시 부호화하여 단말기(130)로 포워딩하는 특징이 부가될 수 있다.
즉, 릴레이 스테이션(120)은 단말기(130)에서 측정된 채널 값 또는 채널 용량에 따라 포워딩되는 제2 부분 데이터의 부호율을 달리할 수 있는 것이다. 이렇게 함으로써, 채널 상황에 대해 보다 적응적으로 반응하여 성능을 극대화할 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 부호율은 단말기(130)에 의해 직접 결정될 수도 있고, 단말기(130)로부터 수신한 채널 값 또는 채널 용량에 기초하여 릴레이 스테이션(120) 또는 기지국(110)이 결정할 수도 있다.
본 발명에 따른 데이터 전송 및 데이터 전송 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록 되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명의 범위는 또한, 상술한 방법에 따라 동작하는 기지국, 단말기, 및 하나 이상의 릴레이 스테이션을 포함하는 무선 릴레이 시스템을 포괄한다.
무선 릴레이 시스템에 포함되는 기지국은 다운링크 전송되는 전체 데이터 중 제1 비율의 부분 데이터를 단말기로 직접 전송하고, 제2 비율의 부분 데이터를 릴레이 스테이션을 경유하는 우회 경로를 통해 단말기로 전송한다. 보다 구체적으로 기지국은 먼저 첫번째 시간 슬롯에 제1 비율의 부분 데이터를 릴레이 스테이션으로 전송하고, 상기 전송이 완료되면, 두번째 시간 슬롯에 제2 비율의 부분 데이터를 단말기로 직접 전송한다. 한편, 릴레이 스테이션은 기지국으로부터 수신한 제1 비율의 부분 데이터를 두번째 시간 슬롯에 단말기로 포워딩함으로써, 단말기가 두번째 시간 슬롯에 기지국과 릴레이 스테이션으로부터 동시에 제1 비율 및 제2 비율의 부분 데이터를 수신하게 된다.
일실시예에 따르면, 제1 비율의 부분 데이터와 제2 비율의 부분 데이터는 전체 데이터에 포함되는 상이한 부분 데이터이다. 그러나, 얼마의 다이버시티 이득을 얻기 위해 상기 서로 다른 경로를 통해 전송되는 두 부분 데이터가 일부 중첩되도록 설계하는 것도 가능하다.
앞서 언급한 제1 비율 및 제2 비율은 단말기에서 측정된 무선 링크별 채널 용량에 기초하여 결정된다. 단말기는, 기지국에서 단말기로의 직접 전송 링크와 릴레이 스테이션에서 단말기로의 부분 링크에 대한 채널 용량 측정치에 기초하여 제1 비율 및 제2 비율을 결정한 뒤에 상기 결정된 비율과 관련된 정보를 기지국과 릴레이 스테이션으로 전송할 수 있다.
한편, 릴레이 스테이션은 기지국으로부터 수신한 부분 데이터를 그대로 단말기로 전송할 수도 있지만, 수신한 부분 데이터를 복호화한 뒤에 채널 상태에 따라 특정 부호율로 다시 부호화하여 단말기로 포워딩할 수 있다. 이 때, 릴레이 스테이션에 적용되는 부호율은 단말기에 의해 결정될 수 있다. 즉, 상기 부호율은 단말기에서 측정된 채널 용량 또는 채널 추정치에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명은 또한, 기지국으로부터 셀 내의 단말기와 릴레이 스테이션 각각의 상대적 위치에 따라 최적의 전송 모드를 선택하는 무선 릴레이 시스템에도 적용된 다.
보다 구체적으로, 상기 무선 릴레이 시스템에서 단말기는 기지국, 릴레이 스테이션, 및 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널 용량을 측정하고, 측정된 채널 용량에 기초하여 복수의 전송 모드 중 최적의 전송 모드를 선택한다. 단말기에서 전송 모드의 선택을 위해 측정하는 채널 용량은, 기지국으로부터 단말기로의 개방루프 용량, 기지국으로부터 릴레이 스테이션으로의 폐루프 용량, 릴레이 스테이션으로부터 단말기로의 다이버시티 용량, 및 기지국과 릴레이 스테이션 각각으로부터 단말기로 상이한 부분 데이터가 동시에 전송되는 경우의 각각의 링크를 통한 개방루프 용량을 포함할 수 있다.
단말기는 위와 같은 다양한 채널 용량을 참조하여 각각의 모드에서 일정량의 데이터를 전송하기 위한 예상 전송 시간을 계산하고, 계산된 복수의 예상 전송 시간 중에서 최소값에 해당하는 전송 모드를 최적의 전송 모드로서 선택한다. 단말기는 선택된 전송 모드와 관련된 정보를 기지국과 릴레이 스테이션으로 각각 전송함으로써, 기지국과 릴레이 스테이션이 최적 전송 모드로 데이터를 전송 및 포워딩할 수 있도록 한다.
참고로, 선택 가능한 복수의 전송 모드는, 무선 릴레이 시스템의 구성에 따라, 기지국으로부터 단말기로의 직접 경로만을 통해 전체 데이터를 전송하는 직접 전송 모드, 전체 데이터를 상기 직접 경로와 하나 이상의 릴레이 스테이션을 경유하는 간접 경로를 통해 동시에 기지국으로부터 단말기로 전송하는 다이버시티 모드, 및 전체 데이터 중 일정 부분을 상기 직접 경로를 통해 단말기로 전송하고, 상 기 일정 부분을 제외한 나머지 부분을 하나 이상의 릴레이 스테이션을 경유하는 간접 경로를 통해 전송하는 공간 다중화 모드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 무선 릴레이 시스템의 세 가지 구체적인 구현예를 도 11 내지 도 13에 도시하였다. 기지국, 릴레이 스테이션, 그리고 단말기 각각이 구비한 안테나의 수를 Nb, Nr, Nm이라고 할 때, 도 11은 (Nb, Nr, Nm) = (1, 1, 2), 도 12는 (4, 4, 1), 도 13은 (4, 4, 2) 인 시스템 구성을 도시한다.
도 11의 시스템은 단말기(1130)가 두 개의 안테나를 구비하므로, 상술한 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 및 공간 다중화 모드(330)를 모두 지원한다. 도 11에서 hbr 는 기지국-릴레이간 링크(1112)의 스칼라 채널을, h rm 는 릴레이-단말기간 링크(1113)의 2x1 벡터 채널을, h bm 는 기지국-단말기간 링크(1111)의 2x1 벡터 채널을 의미한다.
직접 전송 모드(310)에서의 기지국-단말기간 개방루프 용량 Cbm은, 단말기(1130)에서 MRC(maximal-ratio combining) 기법을 통해 수신 데이터를 복원한다고 가정하면, 다음 수학식 4와 같이 계산된다.
[수학식 4]
Figure 112006059424318-pat00002
한편, 다이버시티 모드(320)와 공간 다중화 모드(330)에 공통되는 기지국-릴 레이간 폐루프 용량 Cbr은, 기지국-릴레이간 링크(1112)가 스칼라 채널이므로 다음 수학식 5와 같이 간단히 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112006059424318-pat00003
또한, 다이버시티 모드(320)에서 단말기(1130)가 2 개의 안테나를 이용하여 기지국(1110)과 릴레이 스테이션(1120)으로부터 동시에 데이터를 수신하는 경우에 무선 릴레이 시스템은 총 4차의 송수신 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며, 이 때의 다이버시티 용량 Cdiv 은 다음 수학식 6과 같이 계산된다.
[수학식 6]
Figure 112006059424318-pat00004
마지막으로 공간 다중화 모드(330)에서의 예상 전송 시간을 계산하는 데 이용되는 기지국-단말기간 개방루프 용량 Csm1 및 릴레이-단말기간 개방루프 용량 Csm2은 다음 수학식 7과 같이 표현된다.
[수학식 7]
Figure 112006059424318-pat00005
위 수학식 7에서
Figure 112006059424318-pat00006
,
Figure 112006059424318-pat00007
,
Figure 112006059424318-pat00008
이다.
위의 수학식들에서 Pb는 기지국에서의 송신 전력을, Pr는 릴레이 스테이션에서의 송신 전력을 의미한다. N0는 단말기의 각 수신 안테나에서의 잡음 전력을 의미한다.
참고로, 위와 같은 분석은 단말기가 다이버시티 모드에서는 STBC(space-time block coding) 방식의 MRC 기법을 이용하여 데이터를 수신하고, 공간 다중화 모드에서는 OSIC-MMSE(ordered successive interference cancellation-minimum mean square error) 기반의 수신 알고리즘을 적용하는 경우를 기준으로 하였다.
도 12 및 도 13은 IMT-Advanced 표준화 및 4세대 이동통신 시스템에 채택되리라 예상되는 형태의 무선 릴레이 시스템 구성을 보여준다. 도 12와 같이 구성된 시스템은 단말기(1230)의 안테나가 하나이기 때문에, 직접 전송 모드(310)와 다이버시티 모드(320)만을 지원한다.
도 12에서 H br 는 기지국-릴레이간 링크(1212)의 4x4 채널 행렬을, h bm 는 기지국-단말기간 링크(1211)의 1x4 채널 벡터를, h rm 는 릴레이-단말기간 링크(1213)의 1x4 채널 벡터를 각각 의미한다.
직접 전송 모드(310)에서 기지국(1210)으로부터 단말기(1230)로의 직접 전송 을 고려하면 FDFR(full-diversity full-rate) 시스템이 가능하다. 이 경우, 기지국-단말기간 개방루프 용량 Cbm은 다음 수학식 8과 같이 나타내어진다.
[수학식 8]
Figure 112006059424318-pat00009
다이버시티 모드(320)에서의 기지국-릴레이간 폐루프 용량 Cbr은 4x4 MIMO 폐루프 용량을 이용하여 계산할 수 있으며, 다음 수학식 9와 같이 표현된다.
[수학식 9]
Figure 112006059424318-pat00010
위의 수학식 9에서 λi 는 H br 의 i번째 안테나에 해당하는 고유값(eigen value)을 의미하며, P* b,I는 i번째 안테나의 최적 전력 할당량이며, 다음 수학식 10과 같이 주어진다.
[수학식 10]
Figure 112006059424318-pat00011
여기에서 x+ := max(x, 0)이고, μ는 다음 수학식 11과 같이 표현되는 등식을 만족하는 값이다.
[수학식 11]
Figure 112006059424318-pat00012
한편, 다이버시티 용량 Cdiv 은 위에서 언급한 FDFR 시스템을 기준으로 계산하면 그 결과는 다음 수학식 12와 같다.
[수학식 12]
Figure 112006059424318-pat00013
다음으로, 도 13의 시스템을 고려하면, H br 는 기지국-릴레이간 링크(1312)의 4x4 채널 행렬을, H bm 는 기지국-단말기간 링크(1311)의 2x4 MIMO 채널 행렬을, H rm 는 릴레이-단말기간 링크(1313)의 2x4 MIMO 채널 행렬을 각각 나타낸다. 도 13의 시스템은 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 및 공간 다중화 모드(330)를 모두 지원한다. 따라서, 도 13의 시스템은 단말기에서 측정한 채널 용량에 기초하여 위의 세 가지 전송 모드(310, 320, 330) 중에서 최적의 전송 모드를 선택하여 동작하게 된다.
도 13의 시스템에 대한 분석은 송신단을 DSTTD(double-space time transmit diversity)로, 수신단을 OSIC-MMSE로 구성하는 경우를 기준으로 신호 모델을 수립함으로써 수행 가능하다.
도 13의 각각의 전송 모드에서의 예상 전송 시간을 도출하기 위한 채널 용량 의 상세한 계산 과정의 기술은 생략할 것이지만, 본 발명은 위의 신호 모델을 기준으로 위와 같이 (Nb, Nr, Nm) = (4, 4, 2) 형태로 구성된 무선 릴레이 시스템에 대해 넓게 미친다.
이와 같은 사항은 도 11 및 도 12에 도시된 (1, 1, 2) 및 (4, 4, 1) 형태의 시스템에도 적용된다. 즉, 본 발명의 범위는 위와 같은 신호 모델을 통해 위에서 언급한 계산 과정을 통해 도출된 채널 용량을 이용하는 경우 외에, 다른 종류의 신호 모델로부터 다른 방식으로 도출된 채널 용량을 이용하여 예상 전송 시간을 계산함으로써 최적 전송 모드를 선택하는 경우에까지 넓게 미친다고 할 수 있다.
도 14 및 도 15는 각각 도 12 및 도 13과 같이 구성된 무선 릴레이 시스템을 기준으로, 제안된 데이터 전송 제어 방법을 검증하기 위한 모의 실험 결과를 도시한 그래프이다.
본 모의 실험에 사용된 경로 손실 모델(path loss model)은 수학식 13과 같다.
[수학식 13]
Figure 112006059424318-pat00014
위의 경로 손실 모델과 관련된 파라미터에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. d 는 기지국과 단말기 간의 거리를 의미하고, d0 는 100m로 설정하였다. hb는 기지국의 수직 높이를, s 는 섀도잉(shadowing)을 각각 의미한다. 중심 주파수 fc 가 2 GHz 인 경우를 기준으로 λ 는 0.15m로 설정되었고, a-bhb+c/hb 로 표현되는 γ 값은 기지국-릴레이간 링크에 대해서는 3.28로, 기지국-단말기간 링크에 대해서는 3.76으로, 릴레이-단말기간 링크에 대해서는 4로 각각 결정되었다.
모의 실험에 사용된 그 밖의 파라미터는, Pb는 43dBm, Pr는 40dBm, 주파수 대역은 10MHz, 열 잡음(thermal noise)은 -174dB/Hz, 잡음 지수(noise figure)는 8dB, 기지국과 릴레이 스테이션 사이의 거리는 620m로 고정하고, 기지국과 단말기 사이의 거리는 200m ~ 1600m 사이에서 단계적으로 변화시켰다.
도 14는 도 12와 같이 구성된 무선 릴레이 시스템에서, 각각 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 및 채널 용량에 기초하여 두 가지 전송 모드 중 최적 전송 모드를 선택한 경우의 주파수 효율(spectral efficiency)을 각각 도시한다.
도 14를 참조하면, 대략 기지국과 단말기 간의 거리가 400m 이하인 지점에서는 직접 전송 모드(310)로 전송하는 것이 더 나은 성능을 가지며, 그 이상의 거리에서는 릴레이 스테이션과의 협력 전송 방식인 다이버시티 모드(320) 전송의 성능이 더 낫다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 기지국과 단말기 간의 거리가 대략 400m 이하인 지점에서는 직접 전송 모드(310)로 동작하고, 400m 이상인 지점에서는 다이버시티 모드로 동작하도록 전송 모드 선택을 함으로써 최적의 성능을 얻을 수 있다.
구체적으로, 릴레이 스테이션 없이 기지국으로부터 단말기로 데이터를 직접 전송하는 경우에 비해, 기지국으로부터의 거리가 1km인 지점에서의 데이터 전송 스루풋이 5.44bps/Hz에서 8.69bps/Hz로 약 1.6배 증가하였으며, 같은 5.44bps/Hz의 스루풋을 기준으로 할 때 셀 반경이 1km에서 1.5km로 500m 증가하였음을 확인할 수 있다.
도 15는 도 13의 무선 릴레이 시스템에서의 각 전송 모드별 주파수 효율을 도시한다. 앞서 살펴 본 바와 같이, 도 13의 시스템은 직접 전송 모드(310), 다이버시티 모드(320), 및 공간 다중화 모드(330)를 모두 지원한다. 따라서, 도 15의 그래프는 위의 세 가지 전송 모드(310, 320, 330)로 고정된 경우의 성능과, 기지국으로부터 단말기까지의 거리에 따라 위의 세 가지 전송 모드(310, 320, 330) 중 최적의 전송 모드를 선택하여 전송하는 경우의 성능을 함께 도시한다.
도 15의 그래프를 참조하면, 기지국과 단말기 사이의 거리가 대략 500m 이하인 지점에서는 직접 전송 모드(310)를 통한 전송이 우수한 성능을 보이는 반면에, 500m 이상인 지점에서는 릴레이 스테이션을 이용하는 다이버시티 모드(320)와 공간 다중화 모드(330)의 성능이 월등히 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 대부분의 경우에 다이버시티 모드(320)보다 공간 다중화 모드(330)에서의 성능이 더 우수함을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명을 통해 제안되는 새로운 데이터 전송 방식인 공간 다중화 모드(330)의 성능 향상 효과를 입증해 준다.
구체적으로, 종래의 직접 전송 방식에 비해 기지국으로부터의 거리가 1km인 지점에서의 데이터 전송 스루풋이 9.88bps/Hz에서 12.6bps/Hz로 약 1.3배 증가하였으며, 같은 9.88bps/Hz의 스루풋을 기준으로 했을 때, 셀 반경이 1km에서 1.25km로 250m 증가하였음을 확인할 수 있다.
지금까지 도 11 내지 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 무선 릴레이 시스템에 대해 설명하였다. 상술한 무선 릴레이 시스템에는 앞서 도 3 내지 도 10과 관련하여 설명한 실시예들의 세부 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 상기 시스템과 관련한 더 이상의 상세한 설명을 생략하도록 한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명에 따른 데이터 전송 및 데이터 전송 제어 방법, 그리고 위의 방법이 적용된 무선 릴레이 시스템에 의하면, 셀 내의 단말기와 릴레이 스테이션의 위치에 따라 데이터 전송 모드를 적응적으로 변화시킴으로써 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 의하면 단말기에서 측정한 무선 링크별 채널 용량에 기초하여 직접 전송 모드, 다이버시티 전송 모드, 및 공간 다중화 모드 중에서 어 느 하나를 선택하여 선택된 전송 모드에 따라 기지국과 릴레이 스테이션이 동작하도록 함으로써, 어느 하나의 고정된 전송 방식을 이용하는 경우에 비해 데이터 전송 스루풋을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명이 제안하는 공간 다중화 방식의 데이터 전송 방법에 의하면 기지국에서 단말기로의 직접 전송 경로와 릴레이 스테이션을 경유하는 우회 경로를 통해 각각 전체 데이터의 서로 다른 일정 비율을 전송함으로써 다중화 이득을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단말기에서 측정한 무선 링크별 채널 용량에 기초하여 기지국과 릴레이 스테이션의 MCS 레벨을 결정함으로써, 보다 정교한 데이터 전송 제어가 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 의하면 셀 반경이 고정되어 있는 경우에 기지국에서 단말기로의 다운링크 데이터 전송의 스루풋을 증가시킴으로써 이동통신 시스템의 셀 용량을 증대할 수 있다. 즉, 개별 셀 내에서 지원 가능한 사용자의 수를 증가시킬 수 있게 된다. 또 달리, 이는 곧 개별 사용자에게 지원 가능한 데이터 전송률을 증가시킬 수 있음을 의미하기도 한다.
또한, 본 발명에 의하면 동일한 셀 용량을 지원하는 셀 반경을 확장함으로써, 이동통신 시스템의 초기 설치 비용을 절감하고, 효율적인 셀 계획을 가능하게 한다. 이에 따라, 고품질의 이동통신 서비스를 사용자에게 저렴한 가격으로 제공할 수 있게 되어 이동통신 서비스의 보급을 촉진하고, 나아가 더욱 다양한 종류의 서비스를 창출하기 위한 기반 환경을 제공할 수 있다.

Claims (33)

  1. 무선 릴레이 시스템에서 다운링크 채널을 통해 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    이동통신 기지국으로부터 이동통신 단말기로 상기 데이터 중 제1 비율의 제1 부분 데이터를 전송하는 단계;
    상기 기지국으로부터 릴레이 스테이션으로 상기 데이터 중 제2 비율의 제2 부분 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로 상기 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 비율 또는 상기 제2 비율은 상기 기지국과 상기 단말기 간의 제1 링크의 채널 용량 및 상기 릴레이 스테이션과 상기 단말기 간의 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나에 기초하여 결정되고,
    상기 제1 부분 데이터를 전송하는 단계 및 상기 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계는 상기 제2 부분 데이터를 전송하는 단계가 완료된 뒤에 동시에 수행되는 것
    을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말기에서 상기 제1 링크의 채널 용량 및 상기 제2 링크의 채널 용량을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 제1 링크의 채널 용량 및 상기 측정된 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나를 상기 기지국 또는 상기 릴레이 스테이션으로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 상기 제1 링크의 채널 용량 및 상기 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나를 고려하여 상기 제1 비율 및 상기 제2 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단말기에서 상기 제1 링크의 채널 용량 및 상기 제2 링크의 채널 용량을 측정하는 단계;
    상기 단말기에서 상기 제1 링크의 채널 용량 및 상기 제2 링크의 채널 용량 중에서 적어도 하나를 고려하여 상기 제1 비율 및 상기 제2 비율을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제1 비율 및 상기 결정된 제2 비율을 상기 기지국 또는 상기 릴 레이 스테이션으로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비율 α1 및 상기 제2 비율 α2 은 다음 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
    [수학식]
    Figure 112006059424318-pat00015
    단, Csm1 는 상기 제1 링크의 채널 용량을, Csm2 는 상기 제2 링크의 채널 용량을 각각 의미함.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계는
    상기 기지국으로부터 수신된 제2 부분 데이터를 복호화하는 단계; 및
    상기 복호화된 제2 부분 데이터를 소정의 부호율로 부호화하여 상기 단말기로 포워딩하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부호율은 상기 단말기에서 상기 제1 링크의 채널 용량 및 상기 제2 링크의 채널 용량 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 데이터를 수신하여 포워딩하는 제2 릴레이 스테이션
    을 더 포함하고,
    상기 제2 부분 데이터를 포워딩하는 단계는
    상기 기지국으로부터 수신된 상기 제2 부분 데이터를 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 제2 릴레이 스테이션으로 포워딩하는 단계; 및
    상기 릴레이 스테이션으로부터 수신된 상기 제2 부분 데이터를 상기 제2 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로 포워딩하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  10. 무선 릴레이 시스템에서 다운링크 채널을 통해 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    이동통신 기지국으로부터 이동통신 단말기로 제1 부분 데이터를 직접 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 적어도 하나의 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 제2 부분 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 부분 데이터와 상기 제2 부분 데이터는 상기 기지국으로부터 전송되는 전체 데이터에 포함되는 상이한 부분 데이터이고,
    상기 제1 부분 데이터를 직접 전송하는 단계 및 상기 제2 부분 데이터를 상기 단말기로 전송하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  11. 무선 릴레이 시스템에서 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서,
    이동통신 기지국, 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널을 추정하는 단계;
    상기 단말기에서 상기 채널 추정치에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 전송 모드에 관한 정보를 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 전송 모드는
    전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하는 제1 모드;
    상기 전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하고, 상기 전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하는 제2 모드; 및
    상기 전체 데이터 중 일정 부분을 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하고, 상기 전체 데이터 중 나머지 부분을 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하는 제3 모드
    중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 상기 선택된 전송 모드에 따라 상기 데이터를 상기 단말기로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  12. 제11항 있어서,
    상기 복수의 무선 링크의 채널을 추정하는 단계는
    상기 단말기에서 상기 기지국과 상기 단말기 간의 제1 링크의 채널을 추정하는 단계;
    상기 단말기에서 상기 릴레이 스테이션과 상기 단말기 간의 제2 링크의 채널을 추정하는 단계; 및
    상기 단말기에서 상기 기지국과 상기 릴레이 스테이션 간의 제3 링크의 채널 추정치를 상기 기지국 또는 상기 릴레이 스테이션으로부터 수신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  13. 제11항 있어서,
    상기 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계는
    상기 채널 추정치에 기초하여 상기 복수의 무선 링크와 연관된 채널 용량을 계산하는 단계;
    상기 계산된 채널 용량에 기초하여 채널 상기 복수의 전송 모드 각각에서의 상기 데이터의 예상 전송 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 전송 모드 중에서 상기 예상 전송 시간이 최소가 되는 전송 모드를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  14. 제13항 있어서,
    상기 전송 모드가 상기 제1 모드인 경우에, 상기 채널 용량은 상기 기지국으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  15. 제13항 있어서,
    상기 전송 모드가 상기 제2 모드인 경우에, 상기 채널 용량은
    상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션으로의 폐루프 용량, 및
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로의 다이버시티 용량
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  16. 제13항 있어서,
    상기 전송 모드가 상기 제3 모드인 경우에, 상기 채널 용량은
    상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션으로의 폐루프 용량,
    상기 기지국으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량, 및
    상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  17. 제13항 있어서,
    상기 제1 모드에서의 상기 예상 전송 시간 T1 은 다음 수학식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
    [수학식]
    T1 = B / Cbm
    단, B 는 전송될 데이터의 비트수를, Cbm 는 상기 기지국으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량을 각각 의미함.
  18. 제13항 있어서,
    상기 제2 모드에서의 상기 예상 전송 시간 T2 은 다음 수학식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
    [수학식]
    T2 = B / Cbr + B / Cdiv
    단, B 는 전송될 데이터의 비트수를, Cbr 는 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션으로의 폐루프 용량을, Cdiv 는 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로의 다이버시티 용량을 각각 의미함.
  19. 제13항 있어서,
    상기 제3 모드에서의 상기 예상 전송 시간 T3 은 다음 수학식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
    [수학식]
    Figure 112006059424318-pat00016
    단, B 는 전송될 데이터의 비트수를, Cbr 는 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션으로의 폐루프 용량을, Csm1 는 상기 기지국으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량을, Csm2 는 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로의 개방루프 용량을 각각 의미함.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 단말기에서 상기 채널 추정치에 기초하여 상기 복수의 무선 링크 각각의 부호율을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 부호율 값을 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로 각각 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 상기 부호율에 따라 상기 데이터를 부호화하여 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  21. 제11항 있어서,
    상기 데이터를 전송하는 단계는
    제1 시간 슬롯에 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션으로 제1 부분 데이터를 전송하는 단계;
    제2 시간 슬롯에 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 단말기로 상기 제1 부분 데이터를 포워딩하는 단계; 및
    상기 제2 시간 슬롯에 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 제2 부분 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  22. 제21항 있어서,
    상기 릴레이 스테이션은 복수 개이고,
    상기 제1 부분 데이터를 전송하는 단계는 상기 복수의 릴레이 스테이션으로 각각 상기 제1 부분 데이터에 포함되는 제1-1 부분 데이터 및 제1-2 부분 데이터를 동시에 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  23. 무선 릴레이 시스템에서 데이터의 전송을 제어하는 방법에 있어서,
    이동통신 기지국으로부터 릴레이 스테이션 및 이동통신 단말기의 상대적인 위치에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 전송 모드에 관한 정보를 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로 전송하여, 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션이 상기 전송 모드에 따라 상기 데이터를 전송하도록 하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 전송 모드는
    전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하는 제1 모드;
    상기 전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기와 상기 릴레이 스테이션으로 동시에 전송하는 제2 모드; 및
    상기 전체 데이터 중 일정 부분을 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하고, 상기 전체 데이터 중 나머지 부분을 상기 기지국으로부터 상기 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하는 제3 모드
    중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  24. 무선 릴레이 시스템에서 데이터의 전송을 제어하는 방법에 있어서,
    이동통신 기지국, 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널을 추정하는 단계;
    상기 단말기에서 상기 채널 추정치에 기초하여 상기 복수의 무선 링크 각각의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 MCS 레벨을 상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션으로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 상기 MCS 레벨에 따라 상기 데이터를 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  26. 개별 셀 내에 이동통신 기지국, 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기를 포함하는 무선 릴레이 시스템에 있어서,
    상기 기지국은 전체 데이터 중 제1 부분 데이터를 상기 단말기로 직접 전송 하고, 상기 전체 데이터 중 제2 부분 데이터를 상기 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하고,
    상기 단말기는 상기 기지국과 상기 릴레이 스테이션으로부터 상기 제1 부분 데이터 및 상기 제2 부분 데이터를 동시에 수신하는 것
    을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 단말기는 상기 제1 부분 데이터와 상기 제2 부분 데이터의 상대적 비율을 상기 기지국과 상기 단말기 간의 제1 링크의 채널 용량, 및 상기 릴레이 스테이션과 상기 단말기 간의 제2 링크의 채널 용량에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 릴레이 스테이션은 상기 제2 부분 데이터를 복호화하고, 상기 복호화된 제2 부분 데이터를 소정의 부호율로 다시 부호화하여 상기 단말기로 포워딩하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 부호율은 상기 기지국, 상기 릴레이 스테이션, 및 상기 단말기 각각을 연결하는 복수의 무선 링크 중 적어도 하나의 채널 추정치에 기초하여 상기 단말기 에서 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  30. 개별 셀 내에 이동통신 기지국, 하나 이상의 릴레이 스테이션, 및 이동통신 단말기를 포함하는 무선 릴레이 시스템에 있어서,
    상기 단말기는 상기 기지국, 상기 릴레이 스테이션, 및 상기 단말기 간을 각각 연결하는 복수의 무선 링크의 채널 용량을 측정하고, 상기 측정된 채널 용량에 기초하여 복수의 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하고,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 상기 선택된 전송 모드에 따라 전체 데이터를 상기 단말기로 전송하고,
    상기 복수의 전송 모드는
    상기 전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하는 제1 모드;
    상기 전체 데이터를 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하고, 상기 전체 데이터를 상기 하나 이상의 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하는 제2 모드; 및
    상기 전체 데이터 중 일정 부분을 상기 기지국으로부터 상기 단말기로 직접 전송하고, 상기 전체 데이터 중 나머지 부분을 상기 기지국으로부터 상기 하나 이상의 릴레이 스테이션을 경유하여 상기 단말기로 전송하는 제3 모드
    중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 기지국은 두 개의 안테나를, 상기 릴레이 스테이션 및 상기 단말기는 한 개의 안테나를 각각 구비하고,
    상기 복수의 전송 모드는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 및 상기 제3 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 네 개의 안테나를, 상기 단말기는 한 개의 안테나를 각각 구비하고,
    상기 복수의 전송 모드는 상기 제1 모드, 및 상기 제2 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 기지국 및 상기 릴레이 스테이션은 네 개의 안테나를, 상기 단말기는 두 개의 안테나를 각각 구비하고
    상기 복수의 전송 모드는 상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 및 상기 제3 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 릴레이 시스템.
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