KR101365802B1 - Method and system for transmitting/receiving data in a communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중-홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식을 적용한 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 기지국이 이동 단말기로 송신할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 분할한 후, 상기 분할된 데이터들을 다수의 중계국들로 송신하는 과정과, 상기 중계국들이 상기 분할된 데이터들을 수신하고, 상기 수신한 데이터들에서 상기 중계국에게 해당하는 데이터만을 상기 이동 단말기로 송신하는 과정을 포함한다.The present invention relates to a method and system for transmitting and receiving data in a communication system to which a multi-hop relay scheme is applied. To this end, the present invention provides a method for transmitting and receiving data in a communication system, when a base station generates data to be transmitted to a mobile terminal, after dividing the generated data, and transmitting the divided data to a plurality of relay stations; And receiving, by the relay stations, the divided data and transmitting only the data corresponding to the relay station from the received data to the mobile terminal.

다중-홉 릴레이(Multi-Hop Relay), 중계국, 복호 전송(Decode and Forward), 증폭 전송(Amplify and Forward) Multi-Hop Relay, Relay Station, Decode and Forward, Amplify and Forward

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING/RECEIVING DATA IN A COMMUNICATION SYSTEM}METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING / RECEIVING DATA IN A COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 is a schematic diagram of a structure of a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 BS와 RS의 구조를 개략적으로 도시한 도면.2 is a diagram schematically illustrating the structure of a BS and an RS in a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 다중-홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식을 적용한 통신 시스템(이하 '다중-홉 릴레이 통신 시스템'이라 칭하기로 함)에서 데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a communication system, and more particularly, to a method and system for transmitting and receiving data in a communication system (hereinafter, referred to as a 'multi-hop relay communication system') to which a multi-hop relay scheme is applied.

차세대 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(Quality of Service: 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 차세대 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network, 이하 'WMAN'이라 칭하기로 함) 시스템과 같은 BWA 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.In the next generation communication system, active researches are being conducted to provide users with services having high speed and quality of service (hereinafter referred to as 'QoS'). In particular, in the current generation communication system, a wireless local area network (WLAN) system and a wireless metropolitan area network (WMAN) will be referred to as "WMAN". Researches are being actively conducted to support high-speed services in the form of guaranteeing mobility and QoS to BWA communication systems such as systems, and the representative communication systems are IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a / d communication system and IEEE 802.16e communication system.

상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 함)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)이라고 칭하기로 한다.The IEEE 802.16a / d communication system and the IEEE 802.16e communication system are orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) for supporting a broadband transmission network on a physical channel of the wireless MAN system. A communication system employing a " OFDM " / orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) scheme. The IEEE 802.16a / d communication system currently considers only a single cell structure and a state in which a subscriber station (SS) (hereinafter referred to as SS) is fixed, i.e., does not consider SS mobility at all. System. In contrast, the IEEE 802.16e communication system is a system that considers the mobility of the SS in the IEEE 802.16a communication system, and the SS having the mobility is referred to as a mobile terminal (MS). do.

한편, 차세대 통신 시스템에서는, 고속 통신을 가능하게 하고 많은 통화량을 수용하기 위해서 셀 반경이 매우 작은 셀들이 설치되어야 한다. 그러나, 통신 시스템에 매우 작은 셀들이 설치될 경우, 중앙 집중적 설계 방식인 현재의 무선 네트워크 설계 방식으로는 시스템의 구현이 불가능해질 수 있다. 즉, 통신 시스템은, 분 산적으로 제어되도록 구축되고, 새로운 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 무선 네트워크 설계 방식을 필요로 한다. 그에 따라, 통신 시스템은, 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)을 통해 BS와 MS간의 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 다중-홉 릴레이 통신 시스템이 제안되었다.On the other hand, in the next generation communication system, cells having a very small cell radius must be installed to enable high speed communication and to accommodate a large amount of communication. However, when very small cells are installed in a communication system, the implementation of the system may not be possible with the current wireless network design method, which is a centralized design method. In other words, the communication system needs to be wirelessly designed to be distributedly controlled and actively cope with environmental changes such as the addition of a new base station (BS). do. Accordingly, a multi-hop relay communication system has been proposed that provides a multi-hop relay path between a BS and an MS through a relay station (RS).

이러한 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 상기 RS가 BS 또는 MS로부터 데이터를 수신하여 상기 수신한 데이터를 MS 또는 BS로 송신하는 구체적인 데이터 송수신 방안이 존재하지 않으며, 특히 데이터의 송수신 및 자원의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 데이터 송수신 방안이 필요하다. 또한, 상기 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 BS가 다수의 송신 안테나들을 통해 데이터를 송신하고, 상기 BS와 MS 간의 릴레이 경로를 제공하는 RS가 다수개일 경우, 즉 상기 BS와 MS간의 다수의 릴레이 경로가 형성될 경우의 데이터 송수신 방안이 필요하다.In such a multi-hop relay communication system, there is no specific data transmission / reception scheme in which the RS receives data from the BS or the MS and transmits the received data to the MS or the BS. In particular, the data transmission and resource utilization efficiency are improved. There is a need for data transmission and reception. Further, in the multi-hop relay communication system, when the BS transmits data through a plurality of transmit antennas and there are a plurality of RSs providing a relay path between the BS and the MS, that is, a plurality of relay paths between the BS and the MS When formed, there is a need for a method for transmitting and receiving data.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and system for transmitting and receiving data in a communication system.

본 발명의 다른 목적은, 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method and system for transmitting and receiving data in a multi-hop relay communication system.

본 발명의 다른 목적은 다수의 송신 안테나를 포함하는 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method and system for transmitting and receiving data in a multi-hop relay communication system including a plurality of transmit antennas.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 기지국이 이동 단말기로 송신할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 분할한 후, 상기 분할된 데이터들을 다수의 중계국들로 송신하는 과정과, 상기 중계국들이 상기 분할된 데이터들을 수신하고, 상기 수신한 데이터들에서 상기 중계국에게 해당하는 데이터만을 상기 이동 단말기로 송신하는 과정을 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, a method for transmitting and receiving data in a communication system includes: generating data to be transmitted to a mobile station by a base station; And transmitting the data to the relay stations, and transmitting only the data corresponding to the relay station from the received data to the mobile terminal.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 통신 시스템에서 데이터 송수신 시스템에 있어서, 이동 단말기로 송신할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 분할한 후, 상기 분할된 데이터들을 다수의 중계국들로 송신하는 기지국과, 상기 기지국으로부터 상기 분할된 데이터들을 수신하고, 상기 수신한 데이터들 중에서 중계국에게 해당하는 데이터만을 상기 이동 단말기로 송신하는 중계국을 포함한다.A system of the present invention for achieving the above objects, in a data transmission and reception system in a communication system, when data to be transmitted to a mobile terminal is generated, after dividing the generated data, a plurality of relay stations And a relay station for receiving the divided data from the base station and transmitting only the data corresponding to the relay station among the received data to the mobile terminal.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

본 발명은 통신 시스템, 예컨대 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템으로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 상기 통신 시스템을 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.The present invention proposes a method and system for transmitting and receiving data in an IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 communication system as a communication system, for example, a broadband wireless access (BWA) communication system. . Here, in the embodiment of the present invention to be described later, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) in the IEEE 802.16e communication system for convenience of description. Although a communication system employing an access (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)) scheme is described as an example, the data transmission / reception method and system proposed by the present invention may be applied to other communication systems. .

또한, 본 발명은 다중-홉 릴레이(Multi-hop relay) 방식을 적용한 통신 시스템(이하 '다중-홉 릴레이 통신 시스템'이라 칭하기로 함)에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는 송신기, 예컨대 소정의 한 셀을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)과 수신기, 예컨대 상기 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)와, 상기 BS와 MS 간을 중계하는, 즉 다중-홉 릴레이 경로를 제공하는 다수의 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 함)을 포함하는 통신 시스템에서 상기 BS로부터 수신한 데이터를 RS들이 제공하는 다중-홉 릴레이 경로를 통해 MS로 송신하는 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 상기 BS와 다수의 RS들 및 MS간의 신호 송수신이 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어짐으로 가정하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은 다른 방 식을 사용하여 신호의 송수신이 이루어지는 통신 시스템들에도 적용 가능하다.In addition, the present invention proposes a data transmission / reception method and system in a communication system (hereinafter, referred to as a “multi-hop relay communication system”) to which a multi-hop relay scheme is applied. In an embodiment of the present invention to be described later, a base station (BS: Base Station, hereinafter referred to as "BS") that manages a transmitter, for example, a cell and a receiver, for example, a mobile terminal receiving communication service from the BS (MS). : Mobile Station (hereinafter referred to as "MS"), and a plurality of relay stations (RS) for relaying between the BS and the MS, that is to provide a multi-hop relay path (hereinafter referred to as "RS") The present invention proposes a transmission and reception method and system for transmitting data received from the BS to an MS through a multi-hop relay path provided by RSs. Here, in the embodiment of the present invention to be described below, it is assumed that the signal transmission and reception between the BS and the plurality of RSs and the MS is performed using the OFDM / OFDMA scheme in a multi-hop relay communication system. The method and system for transmitting and receiving data can be applied to communication systems in which signals are transmitted and received using other methods.

아울러, 본 발명은 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 다수의 송신 안테나를 통해 BS가 데이터를 송신하면, 상기 송신한 데이터를 다수의 RS가 수신하여 MS로 데이터를 송신하는 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는, 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 상기 BS가 다수의 송신 안테나를 통해 데이터를 송신하고, 상기 RS와 MS는 하나의 송수신 안테나를 통해 데이터를 송수신하는 것으로 가정하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은, 상기 RS와 MS가 다수의 송수신 안테나를 통해 데이터를 송수신하는 경우, 즉 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple-Input Multiple-Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 함) 방식을 이용하는 다중-홉 릴레이 통신 시스템뿐만 아니라 상기 BS, RS 및 MS가 단일 안테나를 통해 데이터를 송수신하는 경우, 즉 단일입력 단일출력(SISO: Single-Input Single-Output, 이하 'SISO'라 칭하기로 함) 방식을 이용하는 다중-홉 릴레이 통신 시스템에도 적용 가능하다.In addition, the present invention proposes a method and system for transmitting and receiving data in which a plurality of RSs receive the transmitted data and transmit data to the MS when the BS transmits data through a plurality of transmit antennas in a multi-hop relay communication system. . In the embodiment of the present invention to be described later, in the multi-hop relay communication system, the BS transmits data through a plurality of transmit antennas, and the RS and MS are described on the assumption that transmitting and receiving data through one transmit and receive antenna In the data transmission / reception method and system proposed by the present invention, when the RS and the MS transmit and receive data through a plurality of transmission / reception antennas, that is, multiple input multiple output (MIMO) is referred to as 'MIMO'. In the case where the BS, RS and MS transmit and receive data through a single antenna as well as a multi-hop relay communication system using a single antenna, that is, a single-input single output (SISO) The present invention is also applicable to a multi-hop relay communication system using the scheme.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은, 상기 MS로 송신할 데이터가 생성되면 상기 BS가 상기 생성된 데이터를 릴레이 경로의 수, 즉 BS 자신과 MS 간에 릴레이 경로를 제공하는 RS들의 개수에 상응하여 분할하고, 상기 분할된 데이터를 상기 RS들로 송신하며, 상기 RS들은 수신한 데이터를 소정의 전송 방식을 이용하여 MS로 송신한다. 다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS는 자신으로부터 직접 데이터를 수신하고, 상기 수신한 데이터를 MS로 송신하는 RS들의 개수에 상응하여 데이터를 분할하고, 상기 분할한 데이터를 RS들로 송신하면, 상기 데이터를 수신한 RS는 상기 분할되어 수신된 데이터에서 자신에게 해당하는 데이터만을 MS로 송신한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는 2-홉 릴레이 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은, 2-홉 이상의 다중-홉 릴레이 통신 시스템에도 적용 가능하다.At this time, the communication system according to an embodiment of the present invention, when data to be transmitted to the MS is generated, the BS transmits the generated data to the number of relay paths, that is, the number of RSs providing a relay path between the BS itself and the MS. Correspondingly, the divided data is transmitted to the RSs, and the RSs transmit the received data to the MS using a predetermined transmission scheme. In other words, in the communication system according to the embodiment of the present invention, the BS receives data directly from itself, divides the data according to the number of RSs transmitting the received data to the MS, and divides the divided data into RSs. When receiving the data, the RS receiving the data transmits only the data corresponding to itself from the divided and received data to the MS. Here, in the embodiment of the present invention to be described below, a two-hop relay communication system is described as an example, but the data transmission / reception method and system proposed by the present invention can be applied to a multi-hop relay communication system of two or more hops.

이러한 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 상기 BS는 전술한 바와 같이 홉의 수와는 상관없이 릴레이 경로의 수, 즉 BS 자신으로부터 직접 데이터를 수신하고, 상기 수신한 데이터를 MS로 송신하는 RS들의 개수에 상응하여 데이터를 분할하고, 상기 분할한 데이터를 RS들로 송신한다. 이때, 상기 BS는 MS로 송신할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 BS, RS들, 및 MS 간의 채널 상태에 상응하여 각 채널들을 통해 전송 가능한, 즉 BS, RS들, MS 간에 형성된 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기로 분할한다. 그런 다음, 상기 BS는 분할된 데이터에 상응하여 모든 RS들이 수신하여야 하는 공통 정보, 즉 모든 RS들로 방송되는 공통 정보를 포함하는 제1데이터를 생성한다. 여기서, 상기 제1데이터에는 상기 분할된 데이터의 분할 정보와, 상기 분할된 데이터의 부호화 정보가 포함된다.In the multi-hop relay communication system, as described above, the BS receives the data directly from the BS itself, regardless of the number of hops, and the number of RSs transmitting the received data to the MS. Correspondingly divide the data, and transmit the divided data to the RS. In this case, when the data to be transmitted to the MS is generated, the BS can transmit the generated data through the respective channels corresponding to the channel state between the BS, RS, and MS, that is, a relay path formed between the BS, RS, and MS. Split into sizes that can be transmitted through. Then, the BS generates first data including common information that all RSs need to receive, i.e., common information broadcasted to all RSs, corresponding to the divided data. Here, the first data includes division information of the divided data and encoding information of the divided data.

여기서, 상기 BS는 생성된 데이터를 상기 RS들의 개수에 상응한 개수로 분할하여 다수의 데이터를 생성, 예컨대 상기 RS들의 개수가 2개일 경우 제2데이터 및 제3데이터를 생성한다. 그런 다음, 상기 생성한 제1데이터와 상기 RS들의 개수에 상응하여 생성된 데이터들과 결합한 후, 예컨대 상기 제1데이터와 제2데이터, 및 제3데이터를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 RS들로 송신한다. 그러면, 상기 RS들은 수신한 데이터에서 상기 제1데이터를 통해 자신에게 해당하는 데이터, 즉 자 신이 MS로 송신해야하는 데이터를 확인하고, 확인한 데이터의 부호화 정보를 확인한 후, MS로 해당 데이터를 송신, 예컨대 RS1은 상기 제1데이터를 통해 자신에게 해당하는 상기 제2데이터를 MS로 송신하고, RS2는 상기 제1데이터를 통해 자신에게 해당하는 상기 제3데이터를 상기 MS로 송신한다.Here, the BS divides the generated data into a number corresponding to the number of RSs to generate a plurality of data, for example, when the number of RSs is two, the second data and the third data are generated. Then, after combining the generated first data with the data generated corresponding to the number of RSs, for example, after combining the first data, the second data, and the third data, the combined data is RSs. Send to Then, the RSs identify the data corresponding to themselves from the received data, that is, data to be transmitted to the MS through the first data, check the encoding information of the confirmed data, and then transmit the corresponding data to the MS, for example. RS1 transmits the second data corresponding to itself through the first data to the MS, and RS2 transmits the third data corresponding to itself through the first data to the MS.

이때, 상기 RS들은 BS로부터 데이터를 수신하면 소정의 전송 방식, 예컨대 제1전송 방식으로 복호 전송(DF: Decode and Forward, 이하 'DF'라 칭하기로 함) 방식과 제2전송 방식으로 증폭 전송(AF: Amplify and Forward, 이하 'AF'라 칭하기로 함) 방식 중 하나의 전송 방식을 이용하여 데이터를 MS로 송신한다. 여기서, 상기 DF 방식은 BS와 MS간에 릴레이 경로를 제공하는 RS가 BS 또는 MS로부터 수신한 데이터를 복호한 후 다시 부호화하여 데이터를 송신하는 방식을 의미한다. 보다 구체적으로 설명하면, 다중-홉 릴레이 통신 시스템의 주파수 대역의 채널 상태, 다시 말해 BS와 MS간의 릴레이 경로의 채널 상태가 열악할 경우, 상기 BS 또는 MS가 상기 RS로 데이터 송신시 사용한 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 사용하여 데이터를 송신하는 방식을 의미한다. 즉, 상기 DF 방식은 데이터를 수신하면, 상기 수신한 데이터에 적용된 부호 방식에 상응하여 복호를 수행한 후, 상기 수신한 데이터에 적용된 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 상기 복호한 데이터에 적용하여 데이터를 송신한다.In this case, when the RS receives data from the BS, the RSs decode and transmit a predetermined transmission method, for example, a first transmission method (DF: Decode and Forward, hereinafter referred to as DF) and a second transmission method. AF: Data is transmitted to the MS using one of the following transmission methods: Amplify and Forward (hereinafter, referred to as 'AF'). Here, the DF scheme refers to a scheme in which an RS providing a relay path between a BS and an MS decodes data received from the BS or the MS, and then encodes and retransmits the data. In more detail, when the channel state of the frequency band of the multi-hop relay communication system, that is, the channel state of the relay path between the BS and the MS is poor, the coding scheme used by the BS or the MS when transmitting data to the RS is determined. Means a method of transmitting data using a different coding scheme. That is, when the data is received, the DF method performs decoding corresponding to the coding method applied to the received data, and then applies a coding method different from the coding method applied to the received data to the decoded data. Send.

또한, 상기 AF 방식은, BS와 MS간에 릴레이 경로를 제공하는 RS가 BS 또는 MS로부터 수신한 데이터의 송신 전력을 증폭하여 송신하는 방식을 의미한다. 보다 구체적으로 설명하면 BS와 MS 간의 릴레이 경로의 채널 상태가 양호할 경우, 상기 BS 또는 MS가 상기 RS로 데이터 송신시 사용한 부호 방식은 동일하며, 송신 전력을 증폭하여 데이터를 송신하는 방식을 의미한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는 상기 RS들이 BS로부터 데이터를 수신하면 제1전송 방식인 DF 방식을 이용하여 수신한 데이터를 MS로 송신하는 경우로 가정하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방법 및 시스템은 상기 제1전송 방식인 DF 방식이 아닌 다른 방식, 예컨대 제2전송 방식인 AF 방식을 이용하여 수신한 데이터를 MS로 송신하는 경우에도 적용 가능하다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, the AF scheme refers to a scheme in which an RS providing a relay path between a BS and an MS amplifies and transmits transmission power of data received from the BS or the MS. More specifically, when the channel state of the relay path between the BS and the MS is good, the coding scheme used by the BS or the MS when transmitting data to the RS is the same, and means a method of transmitting data by amplifying a transmission power. . In the following embodiment of the present invention, when the RSs receive data from the BS, it is assumed that the received data is transmitted to the MS using the DF method, which is the first transmission method, but the data transmission / reception method proposed by the present invention. And the system is also applicable to the case of transmitting data received to the MS using a method other than the DF method, which is the first transmission method, for example, the AF method which is the second transmission method. Next, the structure of a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은 설명의 편의를 위해 BS와 MS간에 두개의 RS들이 두개의 2-홉 릴레이 경로를 제공하고, 상기 BS는 두개의 송신 안테나를 통해 데이터를 송신하고, 상기 RS들은 한개의 송수신 안테나를 통해 데이터를 송수신하며, 상기 MS는 한개의 수신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 경우를 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing the structure of a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 1 shows two RSs providing two 2-hop relay paths between a BS and an MS for convenience of description, and the BS transmits data through two transmit antennas, and the RSs transmit and receive one transmit antenna. Data is transmitted and received through, and the MS is a diagram illustrating a case of receiving data through one receiving antenna.

도 1을 참조하면, 통신 시스템은, 통신 서비스를 제공하며 두개의 송신 안테나들(112,114)을 통해 데이터를 송신하는 BS(110)와, 상기 BS(110)로부터 통신 서비스를 제공받으며 한개의 수신 안테나를 통해 데이터를 수신하는 MS(130)와, 상기 BS(110)와 MS(130)간의 릴레이 경로를 각각 제공하며 한개의 송수신 안테나를 통해 데이터를 송수신하는 RS들, 즉 RS1(120), RS2(125)를 포함한다. 여기서, 상기 BS(110)와 RS들(120,125)간의 형성된 채널(G)과 상기 RS들(120,125)과 MS(130)간의 형성된 채널(H)은 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1, a communication system includes a BS 110 that provides a communication service and transmits data through two transmit antennas 112 and 114, and receives a communication service from the BS 110. RS 130 for receiving data through the RS 130 and RSs for providing data to and from the BS 110 and the MS 130, respectively, and transmitting and receiving data through one transmit / receive antenna, that is, RS1 120 and RS2 ( 125). Here, the channel G formed between the BS 110 and the RSs 120 and 125 and the channel H formed between the RSs 120 and 125 and the MS 130 may be represented by Equation 1 below.

Figure 112007024365708-pat00001
Figure 112007024365708-pat00002
,
Figure 112007024365708-pat00001
Figure 112007024365708-pat00002
,

한편, 상기 BS(110)는 전술한 바와 같이 상기 MS(130)로 송신할 데이터(X)가 생성되면, 상기 생성된 데이터(X)를 릴레이 경로의 수, 즉 BS(110) 자신과 MS(130) 간에 릴레이 경로를 제공하는 RS들(120,125)의 개수에 상응하여 분할하고, 상기 분할된 데이터를 상기 RS들(120,125)로 송신한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 BS(110)는 홉의 수와는 상관없이 릴레이 경로의 수, 즉 BS(110) 자신으로부터 직접 데이터를 수신하고, 상기 수신한 데이터를 MS(130)로 송신하는 RS들(120,125)의 개수에 상응하여 데이터를 분할하고, 상기 분할한 데이터를 RS(120,125)들로 송신한다.Meanwhile, as described above, when the data X to be transmitted to the MS 130 is generated, the BS 110 transmits the generated data X to the number of relay paths, that is, the BS 110 itself and the MS ( 130 is divided according to the number of RSs 120 and 125 providing a relay path, and the divided data is transmitted to the RSs 120 and 125. More specifically, the BS 110 receives data directly from the number of relay paths, that is, the BS 110 itself, regardless of the number of hops, and transmits the received data to the MS 130. The data is divided according to the number of fields 120 and 125 and the divided data is transmitted to the RSs 120 and 125.

이때, 상기 BS(110)는 MS(130)로 송신할 데이터(X)가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 상기 RS들(120,125)의 개수에 상응하여 분할하여 다수의 데이터를 생성, 예컨대 상기 RS들(120,125)의 개수가 2개이므로 송신할 데이터(X)를 분할하여 제2데이터(x1) 및 제3데이터(x2)를 생성한다. 여기서, 상기 송신할 데이터(X)는 BS(110)와 RS들(120,125) 간 형성된 채널(G) 및 상기 RS들(120,125)과 MS(130) 간 형성된 채널(H)의 채널 상태에 상응하여 각 채널들을 통해 전송 가능한 크기의 데이터로 분할, 즉 제2데이터(x1) 및 제3데이터(x2)의 크기는 채널들(G, H)을 통해 전 송한 가능한, 다시 말해 BS(110), RS1(120), MS(130)간에 형성된 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기 및 BS(110), RS2(125), MS(130)간에 형성된 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기로 분할된다. 그리고, 만약 상기 RS들의 개수가 3개일 경우 상기 송신할 데이터(X)는 BS, RS들, MS간 형성된 채널의 상태에 상응하여 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기를 갖는 3개의 데이터로 분할, 즉 제2데이터(x1), 제3데이터(x2), 및 제4데이터(x3)로 분할된다.In this case, when the data X to be transmitted to the MS 130 is generated, the BS 110 divides the generated data corresponding to the number of the RSs 120 and 125 to generate a plurality of data, for example, the RS. Since the number of fields 120 and 125 is two, the second data x 1 and the third data x 2 are generated by dividing the data X to be transmitted. Herein, the data X to be transmitted corresponds to the channel state of the channel G formed between the BS 110 and the RSs 120 and 125 and the channel H formed between the RSs 120 and 125 and the MS 130. The size of the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ) may be divided into data having a size that can be transmitted through each channel, that is, the BS 110 may transmit the data through the channels G and H. It is divided into a size that can be transmitted through a relay path formed between the RS1 120 and the MS 130, and a size that can be transmitted through a relay path formed between the BS 110, RS2 125, and the MS 130. If the number of RSs is three, the data X to be transmitted is divided into three data having a size that can be transmitted through a relay path according to a state of a channel formed between BSs, RSs, and MSs. The data is divided into two data (x 1 ), third data (x 2 ), and fourth data (x 3 ).

그런 다음, 상기 BS(110)는 분할된 데이터, 즉 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)에 상응하여 모든 RS들(120,125)이 수신하여야 하는 공통 정보, 즉 모든 RS들(120,125)로 방송되는 공통 정보를 포함하는 제1데이터(x0)를 생성한다. 여기서, 상기 제1데이터(x0)에는 상기 분할된 데이터, 즉 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)의 분할 정보와, 상기 분할된 데이터의 부호화 정보, 즉 상기 BS(110)가 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 RS들(120,125)로 송신시 적용한 부화 정보가 포함된다. 다음으로, 상기 BS(110)는 제1데이터(x0)와 상기 RS들(120,125)의 개수에 상응하여 생성된 데이터들과 각각 결합, 즉 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 두개의 송신 안테나들(112,114)을 통해 RS들(120,125)로 송신한다.Then, the BS 110 corresponds to the divided data, that is, the common information that all RSs 120 and 125 should receive, that is, all RSs corresponding to the divided data, that is, the second data x 1 and the third data x 2 . First data x 0 including common information broadcasted through 120 and 125 is generated. Here, the first data (x 0 ) includes the divided information of the divided data, that is, the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ), and encoding information of the divided data, that is, the BS 110. ) Includes hatching information applied when the second data x 1 and the third data x 2 are transmitted to the RSs 120 and 125. Next, the BS 110 is combined with data generated corresponding to the number of the first data x 0 and the RSs 120 and 125, that is, the first data x 0 and the second data ( x 1 ), after combining the third data x 2 , the combined data is transmitted to the RSs 120 and 125 through the two transmitting antennas 112 and 114.

그러면, 상기 RS들(120,125)은 하나의 수신 안테나를 통해 상기 BS(110)가 송신한 데이터를 수신, 즉 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터를 수신한다. 이때, 상기 RS들(120,125)이 수신한 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)의 데이터 수신율은 하기 수학식 2 내지 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Then, the RSs 120 and 125 receive data transmitted by the BS 110 through one receiving antenna, that is, the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data ( x 2 ) receives the combined data. In this case, the data reception rates of the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) received by the RSs 120 and 125 may be expressed by Equations 2 to 4 below. Can be represented.

Figure 112007024365708-pat00003
Figure 112007024365708-pat00003

Figure 112007024365708-pat00004
Figure 112007024365708-pat00004

Figure 112007024365708-pat00005
Figure 112007024365708-pat00005

상기 수학식 2 내지 수학식 4에서, R0, R1, R2는 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)의 데이터 수신율을 의미하고, g0, g1, g2는 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 송신된 채널, 즉 BS(110)와 RS들(120,125)간에 형성된 채널(G)의 파라미터를 의미하고, u0, u1, u2는 상기 BS(110)가 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 송신시의 빔 포 밍(beam forming) 파라미터를 의미하며, P0, P1, P2는 상기 BS(110)가 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 송신시의 송신 전력을 의미한다.In Equations 2 to 4, R 0 , R 1 , and R 2 denote data reception rates of the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ). , g 0 , g 1 , g 2 are channels through which the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) are transmitted, that is, BS 110 and RSs 120, 125. ) Refers to a parameter of the channel G formed between), and u 0 , u 1 , and u 2 indicate that the BS 110 has a first data (x 0 ), a second data (x 1 ), and a third data (x). 2 ) means a beam forming parameter when transmitting, P 0 , P 1 , P 2 is the BS 110 is the first data (x 0 ) and the second data (x 1 ), and The transmission power at the time of transmitting the third data (x 2 ).

여기서, 상기 BS(110)가 Cover-van der Meulen-Hajek-Pursley(이하 'CMHP'라 칭하기로 함) 방식을 적용하여 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 부호화하여 상기 RS들(120,125)로 송신할 경우, 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)의 데이터 수신율은 상기 수학식 2 내지 수학식 4와 같이 나타낼 수 있으며, 상기 BS(110)가 Dirty Paper Coding(이하 'DPC'라 칭하기로 함)이 추가된 DPC-CMHP 방식을 적용하여 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 부호화하여 상기 RS들(120,125)로 송신할 경우, 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1)의 데이터 수신율은 상기 수학식 2 및 수학식 3과 같이 나타낼 수 있으며, 상기 제3데이터(x2)의 데이터 수신율은 상기 수학식 4에서 제2데이터(x1)를 송신시의 송신 전력 P1에 해당하는 성분, 즉 분모

Figure 112007024365708-pat00006
이 제거되어 수신율이 향상된다.Here, the BS 110 applies the Cover-van der Meulen-Hajek-Pursley (hereinafter referred to as 'CMHP') method to the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third. When data x 2 is encoded and transmitted to the RSs 120 and 125, a data reception rate of the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 is calculated by the mathematical equation. Equation 2 to Equation 4 may be represented, and the BS 110 applies the first data (x 0 ) and the first data by applying the DPC-CMHP method in which Dirty Paper Coding (hereinafter, referred to as 'DPC') is added. When the 2 data x 1 and the third data x 2 are encoded and transmitted to the RSs 120 and 125, the data reception ratios of the first data x 0 and the second data x 1 are equal to the above. Equation 2 and Equation 3, wherein the data reception rate of the third data (x 2 ) is a component corresponding to the transmission power P 1 when transmitting the second data (x 1 ) in Equation 4, Denominator
Figure 112007024365708-pat00006
This is eliminated and the reception rate is improved.

이렇게 BS(110)로부터 데이터를 수신한 RS들(120,125)은 상기 수신한 데이터에서 자신에게 해당하는 데이터, 다시 말해, RS1(120)은 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에 게 해당하는 상기 제2데이터(x1)만을 DF 방식을 이용하여 MS(130)로 송신한다. 또한, RS2(125)는 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에게 해당하는 상기 제3데이터(x2)만을 DF 방식을 이용하여 MS(130)로 송신한다.The RSs 120 and 125 receiving data from the BS 110 correspond to their own data in the received data, that is, the RS1 120 receives the first data (x 0 ) received from the BS 110. and it transmits the second data (x 1), and the third data, the second data (x 1) only the MS (130) by using the DF method in (x 2) is coupled to the data on their own. In addition, RS2 125 is the first data (x 0 ) and the second data (x 1 ) received from the BS 110, the third data (x 2 ) and the combination of the first data corresponding to itself in the first data (x 2 ) Only 3 data (x 2 ) are transmitted to the MS 130 using the DF method.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 RS1(120)은 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)에 포함된 분할 정보를 이용하여 자신에게 해당하는 데이터를 확인, 즉 RS1(120)이 MS(130)로 송신해야 하는 데이터가 제2데이터(x1)임을 확인하고, 상기 제1데이터(x0)에 포함된 부호화 정보를 이용하여 상기 제2데이터(x1)의 부호화 방식을 확인한다. 그런 다음, 상기 RS1(120)은 상기 제2데이터(x1)를 상기 확인한 부호화 방식에 상응하여 복호, 즉 상기 제2데이터(x1)를 상기 BS(110)가 적용한 부호 방식에 상응하는 복호 방식을 적용하여 복호하고, 상기 복호된 데이터, 즉 상기 제2데이터(x1)를 상기 BS(110)가 적용한 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 적용하여 부호화한 후, 상기 부호화된 상기 제2데이터(x1)와 상기 제2데이터(x1)의 부호화 정보를 공통 정보로 포함하는 제1데이터(x0)를 MS(130)로 송신한다.In more detail, the RS1 120 is configured to combine the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) received from the BS 110. Using the split information included in the first data (x 0 ) confirms the data corresponding to itself, that is, the data that the RS1 120 should transmit to the MS 130 is the second data (x 1 ), The encoding method of the second data x 1 is checked using the encoding information included in the first data x 0 . Then, the RS1 (120) is decoded to correspond to the second data (x 1) corresponding to the check the coding scheme decoding, that is, a coding method is applied and the second data (x 1) to the BS (110) A decoded data by applying a coding scheme different from the coded scheme applied by the BS 110, and then encoding the decoded data, that is, the second data (x 1 ). the (x 1) and the first data (x 0) that contains the coded information of the second data (x 1) to the common information will be transmitted to the MS (130).

또한, 상기 RS2(125)는 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이 터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)에 포함된 분할 정보를 이용하여 자신에게 해당하는 데이터를 확인, 즉 RS2(125)가 MS(130)로 송신해야 하는 데이터가 제3데이터(x2)임을 확인하고, 상기 제1데이터(x0)에 포함된 부호화 정보를 이용하여 상기 제3데이터(x2)의 부호화 방식을 확인한다. 그런 다음, 상기 RS2(125)는 상기 제3데이터(x2)를 상기 확인한 부호화 방식에 상응하여 복호, 즉 상기 제3데이터(x2)를 상기 BS(110)가 적용한 부호 방식에 상응하는 복호 방식을 적용하여 복호하고, 상기 복호된 데이터, 즉 상기 제3데이터(x2)를 상기 BS(110)가 적용한 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 적용하여 부호화한 후, 상기 부호화된 상기 제3데이터(x2)와 상기 제3데이터(x2)의 부호화 정보를 공통 정보로 포함하는 제1데이터(x0)를 MS(130)로 송신한다.In addition, the RS2 125 is the first data from data in which the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) received from the BS 110 are combined. Check the data corresponding to itself by using the split information included in (x 0 ), that is, the data that RS2 125 should transmit to the MS 130 is the third data (x 2 ), and the first data is determined. The encoding method of the third data x 2 is confirmed using the encoding information included in the data x 0 . Then, the RS2 (125) is decoded to correspond to the third data (x 2) to correspond to the check the coding scheme decoding, i.e., the third data (x 2) to a coding method the BS (110) is applied A decoded data by applying a coding scheme different from the coded scheme applied by the BS 110, and then encoding the decoded data, that is, the third data (x 2 ). (x 2) and the second transmits the first data (x 0) containing the coding information for the third data (x 2) to the common information to the MS (130).

여기서, 상기 RS들(120,125)은 전술한 바와 같이 상기 수신한 데이터에서 자신에게 해당하는 데이터, 다시 말해, RS1(120)은 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에게 해당하는 상기 제2데이터(x1)만을 AF 방식을 이용하여 MS(130)로 송신하고, RS2(125)는 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에게 해당하는 상기 제3데이터(x2)만을 AF 방식을 이용하여 MS(130)로 송신할 수 있다.As described above, the RSs 120 and 125 correspond to data corresponding to themselves in the received data, that is, the RS1 120 receives the first data x 0 and the second received from the BS 110. In the data (x 1 ) and the data combined with the third data (x 2 ), only the second data (x 1 ) corresponding to itself is transmitted to the MS (130) using the AF method, and the RS2 (125) first data received from the BS (110) (x 0) and second data (x 1), and a third data (x 2) that only the third data (x 2) corresponding to them in the combined data It may transmit to the MS 130 using the AF method.

이렇게 상기 RS1(120)과 RS2(125)가 MS(130)로 송신하는 데이터는 하기 수학식 5 및 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.The data transmitted by the RS1 120 and the RS2 125 to the MS 130 may be represented by Equations 5 and 6 below.

Figure 112007024365708-pat00007
Figure 112007024365708-pat00007

Figure 112007024365708-pat00008
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상기 수학식 5 및 수학식 6에서, xR1, xR2는 상기 RS1(120), RS2(125)가 MS(130)로 각각 송신하는 데이터를 의미하고, α는 RS1(120)에서 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1)간의 가중치를 의미하고, β는 RS2(125)에서 제1데이터(x0)와 제3데이터(x2)간의 가중치를 의미하고, h1, h2는 상기 RS1(120)과 MS(130), RS2(125)와 MS(130)간의 형성된 채널(H)의 파라미터를 의미하고, h1 *, h2 *는 h1, h2의 켤레복소(conjugate) 값을 의미하고,

Figure 112007024365708-pat00009
,
Figure 112007024365708-pat00010
는 h1, h2의 크기를 의미하며, PR1, PR2는 상기 RS1(120), RS2(125)가 MS(130)로의 데이터 송신시의 송신 전력을 의미한다.In Equations 5 and 6, x R1 and x R2 denote data transmitted by the RS1 120 and RS2 125 to the MS 130, respectively, and α denotes first data in the RS1 120. (x 0 ) refers to the weight between the second data (x 1 ), β denotes the weight between the first data (x 0 ) and the third data (x 2 ) in the RS2 (125), h 1 , h 2 denotes a parameter of the channel H formed between the RS1 120 and the MS 130, and the RS2 125 and the MS 130, and h 1 * , h 2 * denote a complex conjugate of h 1 and h 2 . (conjugate) value,
Figure 112007024365708-pat00009
,
Figure 112007024365708-pat00010
Denotes sizes of h 1 and h 2 , and P R1 and P R2 denote transmission powers when the RS1 120 and the RS2 125 transmit data to the MS 130.

또한, 상기 수학식 5 및 수학식 6에서

Figure 112007024365708-pat00011
,
Figure 112007024365708-pat00012
의 비와
Figure 112007024365708-pat00013
,
Figure 112007024365708-pat00014
의 비가 같으면, 상기 RS1(120)와 RS2(125)는 최적의 빔을 형성하여 상기 MS(130)로 데이터를 송신하며, 상기 MS(130)가 제1데이터(x0)를 수신할 경우의 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 함)는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Further, in Equations 5 and 6
Figure 112007024365708-pat00011
,
Figure 112007024365708-pat00012
With rain of
Figure 112007024365708-pat00013
,
Figure 112007024365708-pat00014
If the ratio is equal, the RS1 120 and the RS2 125 form an optimal beam to transmit data to the MS 130, and the MS 130 receives the first data (x 0 ). Signal-to-noise ratio (SNR) may be represented by Equation 7 below.

Figure 112007024365708-pat00015
Figure 112007024365708-pat00015

상기 수학식 7에서 SNR0은 상기 MS(130)가 제1데이터(x0)를 수신할 경우의 SNR을 의미하고, N0는 RS들(120,125)과 MS(130) 간의 형성된 채널(H)에서의 잡음을 의미한다. 또한, RS1(120)만이 송신하는 제2데이터(x1)와 RS2(125)만이 송신하는 제3데이터(x2)는 빔 형성시 사용된 나머지 전력, 즉

Figure 112007024365708-pat00016
,
Figure 112007024365708-pat00017
으로 MS(130)로 송신된다. 따라서, 상기 MS(130)가 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 수신할 경우의 SNR은 하기 수학식 8 및 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.In Equation 7, SNR 0 represents SNR when the MS 130 receives the first data x 0 , and N 0 represents a channel H formed between the RSs 120 and 125 and the MS 130. It means noise at. In addition, the second data x 1 transmitted only by the RS1 120 and the third data x 2 transmitted only by the RS2 125 are the remaining power used when forming the beam, that is,
Figure 112007024365708-pat00016
,
Figure 112007024365708-pat00017
Is sent to the MS 130. Accordingly, when the MS 130 receives the second data x 1 and the third data x 2 , the SNR may be expressed by Equations 8 and 9 below.

Figure 112007024365708-pat00018
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Figure 112007024365708-pat00019
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상기 수학식 8 및 수학식 9에서 SNR1, SNR2는 상기 MS(130)가 제1데이터(x0)를 수신할 경우의 SNR을 의미한다.In Equations 8 and 9, SNR 1 and SNR 2 mean SNRs when the MS 130 receives the first data x 0 .

이렇게 RS1(120), RS2(125)로부터 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 수신한 MS(130)는 각 데이터의 부호화 정보로 공통 정보가 포함된 제1데이터(x0)를 복호한 후, 나머지 데이터, 즉 공평한 시간 공유를 통해 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 복호한다. 여기서, 상기 MS(130)가 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)의 데이터 수신율은 하기 수학식 10 내지 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.The MS 130, which has received the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 from the RS 1 120 and the RS 2 125 in this manner, is common in encoding information of each data. After decoding the first data x 0 including the information, the second data x 1 and the third data x 2 are decoded through the remaining data, that is, equal time sharing. Here, the data reception ratio of the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) received by the MS 130 may be expressed as in Equations 10 to 12 below. have.

Figure 112007024365708-pat00020
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Figure 112007024365708-pat00021
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이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 BS와 RS에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a BS and an RS in a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중-홉 릴레이 통신 시스템에서 BS와 RS의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a structure of a BS and an RS in a multi-hop relay communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, BS(200)는 전술한 바와 같이 MS로 송신할 데이터(X)가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 RS들(260,280)의 개수에 상응하여 분할하여 다수의 데이터를 생성, 예컨대 상기 RS들(260,280)의 개수가 2개이므로 송신할 데이터(X)를 분할하여 제2데이터(x1) 및 제3데이터(x2)를 생성한다. 여기서, 상기 송신할 데이터(X)는 BS(200)와 RS들(260,280) 간 형성된 채널(G) 및 상기 RS들(260,280)과 MS 간 형성된 채널(H)의 채널 상태에 상응하여 각 채널들을 통해 전송 가능한 크기의 데이터로 분할, 즉 제2데이터(x1) 및 제3데이터(x2)의 크기는 채널들(G, H)을 통해 전송한 가능한, 다시 말해 BS(200), RS1(260), MS간에 형성된 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기, 및 BS(200), RS2(260), MS(280)간에 형성된 릴레이 경로를 통해 전송 가능한 크기로 분할된다.Referring to FIG. 2, when the data X to be transmitted to the MS is generated as described above, the BS 200 generates a plurality of data by dividing the generated data corresponding to the number of RSs 260 and 280. For example, since the number of RSs 260 and 280 is two, data X to be transmitted is divided to generate second data x 1 and third data x 2 . Here, the data to be transmitted (X) corresponds to channels G formed between the BS 200 and the RSs 260 and 280, and channels corresponding to the channel state of the channel H formed between the RSs 260 and 280 and the MS. The size of the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ) is divided into data having a size that can be transmitted through the channels (G, H), that is, BS 200, RS1 ( 260, a size that can be transmitted through a relay path formed between the MSs, and a size that can be transmitted through a relay path formed between the BS 200, RS2 260, and the MS 280.

그런 다음, 상기 BS(200)는 분할된 데이터, 즉 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)에 상응하여 모든 RS들(260,280)이 수신하여야 하는 공통 정보, 즉 모든 RS들(260,280)로 방송되는 공통 정보를 포함하는 제1데이터(x0)를 생성한다. 여기서, 상기 제1데이터(x0)에는 상기 분할된 데이터, 즉 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)의 분할 정보와, 상기 분할된 데이터의 부호화 정보, 즉 상기 BS(200)가 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 RS들(260,280)로 송신시 적용한 부화 정보가 포함된다.Then, the BS 200 corresponds to the divided information, that is, the common information that all RSs 260 and 280 should receive, that is, all RSs corresponding to the divided data, that is, the second data x 1 and the third data x 2 . First data x 0 including common information broadcasted through 260 and 280 is generated. Here, the first data (x 0 ) includes the divided information of the divided data, that is, the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ), and encoding information of the divided data, that is, the BS 200. ) Includes hatching information applied when the second data x 1 and the third data x 2 are transmitted to the RSs 260 and 280.

이렇게 생성된 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍부(210)와, 상기 빔 포밍부(210)의 출력을 전술한 바와 같이 각가 결합하는 결합부(220)를 포함한다. 여기서, 상기 빔 포밍부(210)는 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)에 해당하는 빔 포밍 파라미터들(u0, u1, u2)에 상응하여 빔 포밍을 수행하는 빔 포밍기들(212,214,216)을 각각 포함하며, 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)는 해당 빔 포밍기들(21,214,216)로 대응하여 입력된다.The beam forming unit 210 for beamforming the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) generated in this way, and the beam forming unit (210) of the As described above, the output includes a coupling unit 220 for coupling the angles. Here, the beam forming unit 210 includes beam forming parameters u 0 , u 1 , u 2 corresponding to the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 . Beamforming apparatuses 212, 214, and 216 which perform beamforming in correspondence with the above-described circuits, respectively, wherein the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 are beam forming. Correspondingly entered into groups 21,214,216.

그런 다음, 각 빔 포밍기들(21,214,216)에 의해 빔 포밍된 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)는 결합부(220)에 의해 상기 제1데이터(x0)와 제2 데이터(x1), 및 제3데이터(x2)를 결합한 후, 상기 결합된 데이터를 송신 안테나를 통해 RS들(260,280)로 송신한다. 이때, 상기 송신 안테나들은 상기 결합된 데이터를 모두 송신, 즉 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터를 모두 송신한다.Then, the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 beam-formed by the beam forming units 21, 214, 216 are combined by the combiner 220. After combining one data (x 0 ), second data (x 1 ), and third data (x 2 ), the combined data is transmitted to RSs 260 and 280 through a transmission antenna. In this case, the transmitting antennas transmit all of the combined data, that is, all of the combined data of the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ).

상기 BS(200)로부터 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터를 수신한 RS들(260,280)은, 상기 수신한 데이터에서 자신에게 해당하는 데이터, 다시 말해, RS1(260)은 상기 BS(200)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에게 해당하는 상기 제2데이터(x1)만을 MS로 송신한다. 또한, RS2(125)는 상기 BS(110)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 자신에게 해당하는 상기 제3데이터(x2)만을 MS(130)로 송신한다.The RSs 260 and 280 that receive the combined data of the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) from the BS 200 are determined by the received data. Data corresponding to itself, that is, RS1 260 combines first data (x 0 ), second data (x 1 ), and third data (x 2 ) received from the BS 200. Transmits only the second data (x 1 ) corresponding to itself to the MS. In addition, RS2 125 is the first data (x 0 ) and the second data (x 1 ) received from the BS 110, the third data (x 2 ) and the combination of the first data corresponding to itself in the first data (x 2 ) Only three data (x 2 ) are transmitted to the MS 130.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 RS1(260)은, 상기 BS(200)와 RS1(260) 간의 형성된 채널(G)의 파라미터(g1)에 상응하여 상기 BS(200)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터를 수신하는 수신부(262)와, 상기 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 잡음(n1)을 제거하는 제거부(264)와, 상기 제1데이터(x0)와 제2데이 터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)를 통해 자신에게 해당하는 데이터를 확인하여 제2데이터(x1)를 출력하는 결합부(266)를 포함한다.In more detail, the RS1 260 corresponds to the first data received from the BS 200 corresponding to the parameter g 1 of the channel G formed between the BS 200 and the RS1 260. x 0 ), a receiving unit 262 for receiving the combined data of the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ), and the received first data (x 0 ) and the second data (x 1) ), And a remover 264 that removes noise n 1 from the data combined with the third data x 2 , the first data x 0 and the second data x 1 , and 3 the data (x 2) the combined data confirmed the data corresponding to them through the first data (x 0) and includes a coupling portion 266 for outputting the second data (x 1).

여기서, 상기 RS1(260)은 상기 BS(200)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)에 포함된 분할 정보를 이용하여 자신에게 해당하는 데이터를 확인, 즉 RS1(260)이 MS로 송신해야 하는 데이터가 제2데이터(x1)임을 확인하고, 상기 제1데이터(x0)에 포함된 부호화 정보를 이용하여 상기 제2데이터(x1)의 부호화 방식을 확인한다. 그런 다음, 상기 RS1(260)은 상기 제2데이터(x1)를 상기 확인한 부호화 방식에 상응하여 복호, 즉 상기 제2데이터(x1)를 상기 BS(200)가 적용한 부호 방식에 상응하는 복호 방식을 적용하여 복호하고, 상기 복호된 데이터, 즉 상기 제2데이터(x1)를 상기 BS(200)가 적용한 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 적용하여 부호화한 후, 상기 부호화된 상기 제2데이터(x1)와 상기 제2데이터(x1)의 부호화 정보를 공통 정보로 포함하는 제1데이터(x0)를 MS로 송신한다.Here, the RS1 260 is the first data (x 0 ) received from the BS 200, the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) in the combined data of the first data ( x 0 ) by using the split information included in the identification information, that is, RS1 260 confirms that the data to be transmitted to the MS is the second data (x 1 ), the first data (x 0) The encoding method of the second data (x 1 ) is confirmed using the encoding information included in. Then, the RS1 (260) is decoded to correspond to the second data (x 1) corresponding to the check the coding scheme decoding, that is, a coding method is applied and the second data (x 1) to the BS (200) A decoded data by applying a coding scheme different from the coded scheme applied by the BS 200, and then encoding the decoded data, that is, the second data (x 1 ). the (x 1) and the first data (x 0) containing the coding information as the common information of the second data (x 1) and transmits it to the MS.

또한, 상기 RS2(280)는, 상기 BS(200)와 RS2(280) 간의 형성된 채널(G)의 파라미터(g2)에 상응하여 상기 BS(200)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터를 수신하는 수신부(282)와, 상기 수신한 제1데이 터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 잡음(n2)을 제거하는 제거부(284)와, 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)를 통해 자신에게 해당하는 데이터를 확인하여 제3데이터(x2)를 출력하는 결합부(286)를 포함한다.In addition, the RS2 280, and the first data (x 0 ) received from the BS 200 corresponding to the parameter (g 2 ) of the channel (G) formed between the BS (200) and RS2 (280) and Receiving unit 282 for receiving the combined data of the second data (x 1 ) and the third data (x 2 ), the received first data (x 0 ) and the second data (x 1 ), and A remover 284 that removes noise n 2 from the data to which the third data x 2 is combined, the first data x 0 , the second data x 1 , and the third data x 2 ) includes a combiner 286 that checks the data corresponding to itself through the first data x 0 from the combined data and outputs third data x 2 .

여기서, 상기 RS2(280)는, 상기 BS(200)로부터 수신한 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 및 제3데이터(x2)가 결합된 데이터에서 상기 제1데이터(x0)에 포함된 분할 정보를 이용하여 자신에게 해당하는 데이터를 확인, 즉 RS2(280)가 MS로 송신해야 하는 데이터가 제3데이터(x2)임을 확인하고, 상기 제1데이터(x0)에 포함된 부호화 정보를 이용하여 상기 제3데이터(x2)의 부호화 방식을 확인한다. 그런 다음, 상기 RS2(280)는 상기 제3데이터(x2)를 상기 확인한 부호화 방식에 상응하여 복호, 즉 상기 제3데이터(x2)를 상기 BS(200)가 적용한 부호 방식에 상응하는 복호 방식을 적용하여 복호하고, 상기 복호된 데이터, 즉 상기 제3데이터(x2)를 상기 BS(200)가 적용한 부호 방식과는 상이한 부호 방식을 적용하여 부호화한 후, 상기 부호화된 상기 제3데이터(x2)와 상기 제3데이터(x2)의 부호화 정보를 공통 정보로 포함하는 제1데이터(x0)를 MS로 송신한다.Here, the RS2 280 is the first data from the data combined with the first data (x 0 ), the second data (x 1 ), and the third data (x 2 ) received from the BS 200. Confirm the data corresponding to itself by using the split information included in (x 0 ), that is, the data that RS2 280 should transmit to the MS is the third data (x 2 ), and the first data (x 2 ). The encoding method of the third data (x 2 ) is checked using encoding information included in 0 ). Then, the RS2 (280) is decoded to correspond to the third data (x 2) to correspond to the check the coding scheme decoding, i.e., the third data (x 2) to a coding method the BS (200) is applied A decoding scheme by applying a coding scheme, and encoding the decoded data, that is, the third data (x 2 ) by applying a coding scheme different from the coding scheme applied by the BS 200, and then encoding the encoded third data. a (x 2) and the third first data (x 0) containing the coding information for the data (x 2) to the common information will be transmitted to the MS.

이때, 상기 RS들(260,280)은 RS들(260,280)과 MS간에 형성된 채널(H)의 파라 미터 h1, h2에 상응하여 최적의 빔을 형성하여 상기 제1데이터(x0)와 제2데이터(x1), 제3데이터(x2)를 MS로 송신한다.In this case, the RSs 260 and 280 form an optimal beam corresponding to the parameters h 1 and h 2 of the channel H formed between the RSs 260 and 280 and the MS to form the first data x 0 and the second. Data x 1 and third data x 2 are transmitted to the MS.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

상술한 바와 같은 본 발명은, 송신할 데이터가 생성되면, 상기 생성된 데이터를 릴레이 경로의 수에 상응하여 분할한 후, 상기 분할된 데이터를 해당 릴레이 경로를 통해 송수신함으로써 데이터를 안정적으로 송수신 할 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 데이터의 송수신 효율을 향상시키며, 자원의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, when data to be transmitted is generated, the generated data is divided according to the number of relay paths, and then the data can be reliably transmitted and received by transmitting and receiving the divided data through the corresponding relay path. have. Accordingly, the present invention can improve the transmission and reception efficiency of data, and can improve the efficiency of using resources.

Claims (24)

다중 릴레이를 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 다중 안테나를 구비하는 송신장치가 하나의 수신장치로 전달할 데이터를 릴레이들로 방송하는 방법에 있어서,A method for transmitting data to be transmitted to one receiver by a transmitter having multiple antennas in a wireless communication system based on multiple relays, the method comprising: 미리 알고 있는 상기 릴레이들을 연결하는 다수의 전송 경로 별 채널 정보를 고려하여 상기 하나의 수신장치로 전송할 데이터를 상기 전송 경로들의 개수만큼의 데이터 패킷들로 분할하고, 상기 분할에 의해 생성한 데이터 패킷들을 상기 다수의 전송 경로들을 통해 분산시켜 전송하는 과정을 특징으로 하는 데이터 방송방법.In consideration of channel information for each transmission path connecting the relays known in advance, data to be transmitted to the one receiver is divided into data packets equal to the number of transmission paths, and the data packets generated by the partitioning are divided. And transmitting the data in a distributed manner over the plurality of transmission paths. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 다수의 전송 경로들을 통해 전송되는 데이터 패킷들 각각은 동일한 공통 제어 정보를 동일하게 포함함을 특징으로 하는 데이터 방송방법.And each data packet transmitted through the plurality of transmission paths includes the same common control information. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 공통 제어 정보는 경로 별로 미리 알고 있는 채널 정보를 기반으로 상기 다수의 전송 경로들을 통해 원하는 전송률을 얻기 위한 제어 정보임을 특징으로 하는 데이터 방송방법.And the common control information is control information for obtaining a desired transmission rate through the plurality of transmission paths based on channel information previously known for each path. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 하나의 수신장치로 전송할 데이터의 분할은 경로 별로 미리 알고 있는 채널 정보를 기반으로 정하여진 경로 별 전송 정보 비율을 고려하여 이루어짐을 특징으로 하는 데이터 방송방법.And dividing data to be transmitted to the one receiving apparatus in consideration of a ratio of transmission information for each path determined based on channel information previously known for each path. 다중 릴레이를 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 하나의 수신장치로 전달할 데이터를 릴레이들로 방송하는 다중 안테나를 구비하는 송신장치에 있어서,A transmitting apparatus having multiple antennas for broadcasting data to be transmitted to one receiving apparatus in a wireless communication system based on multiple relays through relays, 미리 알고 있는 상기 릴레이들을 연결하는 다수의 전송 경로 별 채널 정보를 고려하여 상기 하나의 수신장치로 전송할 데이터를 상기 전송 경로들의 개수만큼의 데이터 패킷들로 분할하고, 상기 분할에 의해 생성한 데이터 패킷들을 상기 다수의 전송 경로들을 통해 분산시켜 전송하는 빔 포밍부를 포함함을 특징으로 하는 송신장치.In consideration of channel information for each transmission path connecting the relays known in advance, data to be transmitted to the one receiver is divided into data packets equal to the number of transmission paths, and the data packets generated by the partitioning are divided. And a beam forming unit configured to transmit the signals by being distributed through the plurality of transmission paths. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 다수의 전송 경로들을 통해 전송되는 데이터 패킷들 각각은 공통 제어 정보를 동일하게 포함함을 특징으로 하는 송신장치.And each of the data packets transmitted through the plurality of transmission paths includes the same common control information. 제6항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 공통 제어 정보는 경로 별로 미리 알고 있는 채널 정보를 기반으로 상기 다수의 전송 경로들을 통해 원하는 전송률을 얻기 위한 제어 정보임을 특징으로 하는 송신장치.And the common control information is control information for obtaining a desired transmission rate through the plurality of transmission paths based on channel information previously known for each path. 제6항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 하나의 수신장치로 전송할 데이터의 분할은 경로 별로 미리 알고 있는 채널 정보를 기반으로 정하여진 경로 별 전송 정보 비율을 고려하여 이루어짐을 특징으로 하는 송신장치. The division of data to be transmitted to the one reception device is characterized in that the transmission is made in consideration of the ratio of transmission information for each path determined based on channel information previously known for each path. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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