KR101400446B1 - 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법 - Google Patents

반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법 Download PDF

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Abstract

반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법을 공개한다. 본 발명은 적어도 하나의 데이터를 송신하기 위해 적어도 하나의 데이터 각각을 복수개의 메시지로 분할하는 적어도 하나의 송신단, 송신단과 직접 전송경로가 없이 적어도 하나의 데이터를 수신하는 적어도 하나의 수신단, 및 적어도 하나의 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하여, 순차적으로 수신단으로 수신한 메시지를 전송하는 복수개의 릴레이를 포함하고, 복수개의 릴레이는 메시지를 수신단으로 전송하는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이가 송신단으로부터 다음 전송할 데이터를 분할하여 생성된 메시지를 수신하는 체인 단계를 수행한다.

Description

반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HALF DUPLEX MODE MULTI-RELAY COMMUNICATION}
본 발명은 다중 릴레이 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 송신단과 수신단 사이에 직접 전송 경로가 없는 다중 릴레이 통신에서 반이중 방식으로 인해 발생하는 전송 용량 및 멀티플렉싱 이득 저하를 줄일 수 있는 반이중 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법에 관한 것이다.
릴레이 통신은 주로 송신단과 수신단 사이에 빌딩과 같은 장애물이 존재하거나 신호의 세기가 약해 수신단까지 신호가 도달하기 어려운 경우와 같이 직접 경로(direct path)가 없는 경우에 자주 활용되는 통신 방식이다.
그리고 통상적으로 릴레이 통신은 반이중 방식을 이용한다. 반이중 방식을 이용하는 릴레이 통신은 적어도 하나의 릴레이가 통신시간의 단위인 타임 슬롯(time slot)을 기준으로 한번은 송신단으로부터 정보를 수신하고, 수신한 정보를 수신단으로 송신하기 위해 한번은 정보를 전송한다. 따라서 송신단으로부터 정보 수신 중에는 수신단으로 정보를 전송하지 못하고, 수신단으로 정보를 송신 중에는 송신단으로부터의 정보를 수신하지 못하므로 일반적으로 전체 통신 시간의 절반밖에 활용하지 못하여 전송 용량 및 멀티플렉싱 이득의 저하가 발생한다.
직접 경로가 존재하는 통신에서는 직접 경로를 통해 통신을 수행하여 멀티 플렉싱 이득에 대한 손실이 발생하지 않지만, 상기한 바와 같이 대부분의 릴레이 통신 방법은 직접 경로가 존재하지 않는 경우에 사용되므로, 불가피하게 전송 용량 및 멀티플렉싱 이득의 저하가 발생하게 된다.
따라서 릴레이 통신에서 이러한 반이중 방식에서의 전송 용량 저하 문제를 해결하기 위해 새로운 다중릴레이 활용 방식이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 송신단과 수신단 사이에 직접 전송 경로가 없는 다중 릴레이 통신에서 반이중 방식으로 인해 발생하는 전송용량 저하를 줄일 수 있는 반이중 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템은 적어도 하나의 데이터를 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 데이터 각각을 복수개의 메시지로 분할하는 적어도 하나의 송신단; 상기 송신단과 직접 전송경로가 없이 상기 적어도 하나의 데이터를 수신하는 적어도 하나의 수신단; 및 상기 적어도 하나의 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하여, 순차적으로 상기 수신단으로 수신한 상기 메시지를 전송하는 복수개의 릴레이를 포함하고, 상기 복수개의 릴레이는 상기 메시지를 상기 수신단으로 전송하는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이가 상기 송신단으로부터 다음 전송할 데이터를 분할하여 생성된 메시지를 수신하는 체인 단계를 수행한다.
상기 복수개의 릴레이는 상기 체인 단계 수행 중, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 릴레이부터 다시 대응하는 메시지를 상기 송신단으로부터 수신하는 릴레이 초기화 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 릴레이는 상기 릴레이 초기화 단계를 수행하여, 상기 복수개의 릴레이 모두가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호한 경우, 다시 상기 체인 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 송신단은 상기 체인 단계를 수행하는 경우, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 적어도 하나의 수신단으로 상기 메시지를 전송하는 릴레이의 상기 메시지에 의한 간섭을 고려하여, 상기 릴레이를 제외한 나머지 릴레이로 다음 전송할 데이터의 상기 메시지의 간섭을 미리 상쇄시키는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 릴레이는 상기 릴레이 초기화 단계를 수행한 이후에도, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 송신단과의 사이에서 채널 용량이 가장 큰 릴레이가 상기 분할된 복수개의 메시지를 모두 수신하여 상기 수신단으로 전송하는 기회적 릴레이 선택 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신단은 상기 기회적 릴레이 선택단계 이후 타임 슬롯에서, 상기 복수개의 릴레이로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법은 적어도 하나의 데이터를 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 데이터 각각을 복수개의 메시지로 분할하는 적어도 하나의 송신단, 상기 송신단과 직접 전송경로가 없는 적어도 하나의 수신단, 및 복수개의 릴레이를 포함하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템을 위한 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법에 있어서, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 이전 수신한 상기 메시지를 순차적으로 상기 수신단으로 전송하는 동안 상기 메시지를 전송하는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이 각각이 상기 적어도 하나의 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하는 체인 단계; 상기 체인 단계 수행 중, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 릴레이부터 다시 대응하는 메시지를 상기 송신단으로부터 수신하는 릴레이 초기화 단계; 및 상기 릴레이 초기화 단계를 수행한 이후에도, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 송신단과의 사이에서 채널 용량이 가장 큰 릴레이가 상기 분할된 복수개의 메시지를 모두 수신하여 상기 수신단으로 전송하는 기회적 릴레이 선택 단계;를 포함한다.
상기 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법은 상기 릴레이 초기화 단계를 수행하여, 상기 복수개의 릴레이 모두가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호한 경우, 다시 상기 체인 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템 및 통신 방법은 복수개의 릴레이가 송신단에서 송신되는 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하고, 수신한 메시지를 수신단으로 순차적으로 전송함에 따라 분할된 메지시를 수신단으로 전송하는 시간 구간 이외의 시간 구간에서는 송신단으로부터 다른 메시지를 수신할 수 있어 전송 효율을 크게 높일 수 있다. 또한 송신단에서 수신한 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 경우에는 복수개의 릴레이 전체를 초기화한 후 다시 메시지를 수신하여 메시지를 복원하며, 초기화에도 불구하고 메시지가 정상적으로 복원되지 않으면, 채널 용량이 가장 큰 릴레이를 통해 메시지를 전송하여 전송 용량 저하를 줄일 수 있다.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 반이중 다중 릴레이 통신 시스템을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 반이중 다중 릴레이 통신 방법을 나타낸다.
도3 은 본 발명의 반이중 다중 릴레이 통신 방법에 따른 데이터 전송 동작의 일예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 반이중 다중 릴레이 통신 시스템을 나타낸다.
도1 의 반이중 다중 릴레이 통신 시스템은 정보를 보내고자 하는 통신 노드인 송신단(source node)(S)와 송신단으로부터 정보를 받고자 하는 통신 노드인 수신단(destination node)(D) 및 직접경로가 없는 송신단(S)와 수신단(D) 사이에서 통신을 도와주는 통신노드로서 K개(여기서 K는 자연수)의 릴레이(relays node)(R1 ~ RK)를 포함한다.
먼저 송신단(S)은 수신단(D)으로 전송할 n번째 데이터(DTn)를 복수개의 메시지로 분할한다. 도1 에서는 설명의 편의를 위해 일 예로서 송신단(S)이 데이터(DTn)를 릴레이의 개수에 대응하는 개수로 K개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 분할하는 것으로 도시하였다. 그리고 송신단은 분할된 복수개의 메시지(m1, m2 ... mK)를 하나씩 순차적으로 K개의 릴레이(R1 ~ RK)로 전송한다. 즉 K개의 릴레이 중 제1 릴레이(R1)로는 첫 번째 메시지(m1)를 전송하고, 제2 릴레이(R2)로는 두 번째 메시지(m2)를, 제K 릴레이(RK)로는 K번째 메시지(mK)를 전송한다. 만일 데이터가 K 이상으로 분할되는 경우에는 K+1번째 메시지부터는 다음 전송할 n+1 번째 데이터(DTn+1)로서 다시 제1 릴레이(R1)부터 제K 릴레이(RK)까지 순차적으로 전송한다. 즉 K+1 번째 메시지는 n+1 번째 데이터(DTn+1)의 첫 번째 메시지(m1)로 설정된다.
그리고 각각 대응하는 메시지(m1, m2 ... mK)를 수신한 K개의 릴레이(R1 ~ RK)는 메시지를 복호하고 디코딩하여, 각각 디코딩된 메시지(m1, m2 ... mK)를 수신단(D)으로 순차적으로 재전송한다.
여기서 K개의 릴레이(R1 ~ RK) 각각이 수신단(D)으로 디코딩된 메시지를 전송하는 시간을 T로 표시하면, K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 K개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 이루어진 n번째 데이터(DTn)를 수신단(D)으로 전송하는 시간 전체는 K*T로 소요된다.
본 발명에서 K개의 릴레이(R1 ~ RK) 각각은 송신단(S)으로부터 K개의 메시지(m1, m2 ... mK) 중 1개의 메시지만 수신하여 수신단(D)으로 전송하므로, K개의 릴레이(R1 ~ RK) 각각이 수신단(D)으로 메시지를 송신하기 위해 필요한 시간은 T이며, 나머지 (K-1)*T 의 시간 구간 동안에는 수신단(D)으로 메시지를 송신할 필요가 없다.
따라서 본 발명의 반이중 다중 릴레이 통신 시스템에서 K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 K개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 분할된 n번째 데이터(DTn)를 수신단(D)으로 전송하기 위해 필요한 최소 시간은 K*T이지만, 각각의 릴레이(R1 ~ RK)는 T시간 동안만 메시지를 전송하기 위해 사용하고, 나머지 (K-1)*T 의 시간 구간 동안에는 송신단(S)으로부터 다음 n+1 번째 데이터(DTn+1)를 위한 메시지를 수신할 수 있다.
그리고 K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 수신단(D)로 각각 대응하는 메시지를 전송하는 동안, 송신단(S)은 K개의 릴레이(R1 ~ RK)로 이후 전송할 n+1번째 데이터(DTn+1)를 다시 K개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 분할하고, 수신단(D)으로 메시지를 전송하지 않는 K-1 개의 릴레이로 분할한 n+1번째 데이터(DTn+1)의 메시지를 전송할 수 있다.
도1 에서는 송신단(S)이 송신 데이터를 K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 모두 복호한 경우로서, K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 모두 메시지(m1, m2 ... mK)를 가지고 있는 경우를 나타내었다. 그리고 이 경우 K개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 분할된 n번째 데이터(DTn) 전체를 전송하는 시간이 1 타임 슬롯(T)이라 할 때, K개의 릴레이(R1 ~ RK)는 데이터를 동일하게 1/K로 나눠서 coded-cooperation을 활용하여 제1 릴레이(R1)부터 제K 릴레이(RK)까지 순차적으로 수신단(D)으로 전송을 하고, 수신단(D)로 메시지를 전송하지 않고 있는 릴레이는 다음 메시지를 송신단(S)로부터 수신한다.
각 릴레이(R1 ~ RK)는 수신단(D)으로 메시지를 송신하는 1/K시간은 송신단(S)로부터 메시지를 수신하지 못하지만 나머지 (K-1)/K의 시간은 메시지를 수신할 수가 있다. 또한 각 릴레이(R1 ~ RK)가 송신단(S)으로부터 수신하는 메시지에 대해서 현재 송신하고 있는 릴레이(예: 1번째 1/K 시간의 경우 제1 릴레이(R1)가 메시지를 수신단(D)로 보내고 있으나, 나머지 2 ~ K번째 릴레이(R2 ~ RK)는 송신단(S)으로부터 메시지를 수신할 수 있다. 이 때, 제1 릴레이(R1)가 수신단(D)으로 보내는 메시지가 2 ~ K번째 릴레이(R2 ~ RK)가 송신단(S)으로부터 수신되는 메시지에 대한 간섭으로 작용한다.)로부터의 간섭은 이미 메시지를 알고 있으므로 간섭을 상쇄(Interference cancelation) 시킬 수 있다. 알고 있는 메지시에 의한 간섭을 상쇄하는 기술은 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
본 발명에서는 상기한 바와 같이 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 적어도 하나의 릴레이가 송신단(S)으로부터 이전 수신된 데이터(DTn)의 메시지를 수신단(D)으로 전송하는 동안 나머지 릴레이가 송신단(S)로부터 다음 데이터(DTn+1)의 메시지를 수신하는 방식을 체인 단계(chain phase) 방식이라 한다.
따라서 체인 단계를 이용하면, 송신단(S)으로부터 하나의 데이터를 완전히 수신한 후, 수신한 데이터를 다시 수신단(D)으로 전송하여, 송신단(S)에서 수신된 데이터가 수신단(D)으로 송신 완료될 때까지 복수개의 릴레이가 다음 데이터를 수신하지 못했던 기존의 반이중 다중 릴레이 이동 통신 시스템에 비해 전송 용량과 멀티플렉싱 이득을 크게 높일 수 있다.
전체 릴레이(R1 ~ RK) 각각은 수신단(D)으로 n번째 데이터(DTn)의 메시지를 송신하는 1/K시간을 제외하고, 나머지 시간((K-1)/K)동안 송신단(S)으로부터 n+1번째 데이터(DTn+1)의 메시지(m1, m2 ... mK)를 수신할 수 있으므로, 정보이론적으로 하기의 수학식 1을 만족하면, 다음 시간 구간에도 체인 단계를 계속적으로 진행할 수 있다.
Figure 112013004856674-pat00001
(여기서, hs,k 는 송신단(S)과 제k 릴레이(k = 1 ~ K) 사이의 채널 용량이고, ρ는 채널의 신호대 잡음비(SNR)이며, R은 릴레이가 수신해야할 메시지의 용량이다.)
그리고 체인 단계에서 수신단(D)이 K개의 릴레이(R1 ~ RK)로부터 K개의 메시지 수신에 성공하는지 여부는 수학식 2에 의해 판별될 수 있다.
Figure 112013004856674-pat00002
(여기서, hk,d 는 제k 릴레이(k = 1 ~ K)과 수신단(D) 사이의 채널 용량이고, ρ는 채널의 신호대 잡음비(SNR)이며, R은 수신단이 수신해야할 메시지의 용량이다.)
본 발명에 따른 반이중 다중 릴레이 통신 시스템은 최초 데이터 전송 시 또는 체인 단계로 전송하여 송신단(S)이 보낸 데이터를 K개의 릴레이(R1 ~ RK)가 모두가 수신한 메시지의 복호에 성공하지 못한 경우에 릴레이 초기화 단계를 수행한다.
릴레이 초기화 단계는 데이터를 복수개의 릴레이들(R1 ~ RK)이 나누어서 전송을 했던 체인 단계와는 다르게, 체인 단계로 진입할 가능성을 확보하기 위해서 복수개의 릴레이들(R1 ~ RK)은 송신단(S)에서 수신된 n번째 데이터(DTn)의 메시지(m1, m2 ... mK)를 수신단(D)으로 전송하지 않고, 송신단(S)으로부터 이전 n번째 데이터(DTn)의 메시지를 다시 수신한다. 즉 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 적어도 하나의 릴레이가 대응하는 메시지(m1, m2 ... mK) 수신에 실패하면, 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 수신에 실패한 릴레이의 메시지부터 다시 송신단(S)으로부터 재수신한다. 만일 최초 데이터(DT1) 전송이면, 이전 수신된 데이터가 존재하지 않으므로 송신단(S)에서 분할된 최초 데이터(DT1)의 메시지(m1, m2 ... mK)를 수신한다.
그리고 릴레이 초기화 단계를 수행함에도 불구하고 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 적어도 하나의 릴레이가 메시지 수신에 실패하면, 기회적 릴레이 선택 단계(opportunistic relay phase)를 수행한다. 기회적 릴레이 선택 단계에서는 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 채널 용량이 가장 큰 릴레이가 1개의 데이터에 대한 분할된 모든 메시지(m1, m2 ... mK)를 송신단(S)으로부터 수신하여, 수신단(D)으로 전송한다. 즉 기존의 반이중 통신 기법과 동일한 방식으로 데이터를 전송한다. 따라서 송신단(S)은 체인단계와는 다르게 데이터를 전송하는 릴레이가 반이중 방식에 의해 전송 용량의 손실을 입으므로, 다음 단위시간에서 체인단계로 진입하기 위해 송신단(S)은 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는다.
그리고 1개의 데이터에 대한 수신단으로의 데이터 전송이 전송 완료되면, 다시 체인 단계로 데이터를 전송한다.
도2 는 본 발명의 일실시예에 따른 반이중 다중 릴레이 통신 방법을 나타낸다.
도2 를 참조하면, 본 발명의 반이중 다중 릴레이 통신 시스템은 최초 데이터 전송 시에 릴레이 초기화 단계를 수행한다(S10). 릴레이 초기화 단계에서 송신단(S)은 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)에 대해 체인 단계로 진입할 가능성을 확보하기 위해서 데이터를 복수개의 메시지(m1, m2 ... mK)로 분할하고, 분할된 메시지(m1, m2 ... mK)를 각각 대응하는 복수개의 릴레이들(R1 ~ RK)로 전송한다.
그리고 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 모두가 송신단(S)에서 수신한 대응하는 메시지(m1, m2 ... mK)를 정상적으로 복호하는지를 판별한다(S20). 즉 릴레이의 개수가 K 인 경우, 정상적으로 복호된 메시지의 개수가 K개 미만인지 판별한다.
판별 결과, 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 적어도 하나의 릴레이가 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 것으로 판별되면, 즉 정상적으로 복호된 메시지의 개수가 K개 미만이면, 기회적 릴레이 선택 단계를 수행한다(S30). 즉 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 채널 용량이 가장 큰 하나의 릴레이를 선택되고, 선택된 릴레이가 1개의 데이터(Dn)가 분할된 모든 메시지(m1, m2 ... mK)를 송신단(S)으로부터 수신하여, 수신단(D)으로 전송한다. 그리고 기회적 릴레이 선택 단계에서는 데이터를 전송하도록 선택된 릴레이가 반이중 방식에 의해 전송 용량의 손실을 입으므로, 다음 단위시간에서 체인단계로 재진입하기 위해 송신단(S)은 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는다.
기회적 릴레이 선택 단계가 수행되어 1개의 선택된 릴레이를 통해 데이터(Dn)의 분할된 모든 메시지(m1, m2 ... mK)가 수신단(D)으로 전송되면, 체인 단계로 재진입하기 위한 가능성을 확인하기 위해서 릴레이 초기화 단계를 수행한다(S10).
그러나 모든 릴레이(R1 ~ RK)가 정상적으로 메시지를 복호한 것으로 판별되면, 즉 정상적으로 복호된 메시지의 개수가 K개 이상이면, 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 모두가 정상적으로 송신단(S)으로부터 메시지를 수신할 수 있으므로 체인 단계로 진입할 수 있다고 판단하여 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 적어도 하나의 릴레이가 송신단(S)로부터 이전 데이터(DTn-1)에 대한 메시지를 수신단(S)으로 전송하는 동안 나머지 릴레이가 송신단(S)로부터 다음 데이터(DTn)에 대한 메시지를 수신하는 체인 단계를 수행한다(S30).
그리고 체인 단계를 수행하여, 다음 데이터(DTn)에 대한 메시지를 수신한 모든 릴레이(R1 ~ RK)가 메시지(m1, m2 ... mK)를 정상적으로 복호하였는지 다시 판별한다. 만일 모든 릴레이(R1 ~ RK)가 메시지(m1, m2 ... mK)를 정상적으로 복호하지 못한 것으로 판별되면, 릴레이 초기화 단계를 다시 수행하여(S10), 복수개의 릴레이들(R1 ~ RK)이 송신단(S)에서 이전 수신된 데이터(DTn)에 대한 메시지를 수신단(D)으로 전송하지 않고, 송신단(S)으로부터 데이터(DTn)에 대한 메시지를 다시 수신한다.
그러나 데이터(DTn)에 대한 메시지를 모든 릴레이(R1 ~ RK)가 정상적으로 복호한 것으로 판별되면, 체인 단계를 계속 수행하여 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)는 데이터(DTn+1)의 분할된 메시지 중 대응하는 메시지를 수신한다.
그러므로 본 발명의 반이중 다중 릴레이 통신 방법은 통신 초기에 릴레이 초기화 단계를 수행하여 체인 단계의 수행 가능성 여부를 판별하고, 체인 단계를 수행할 수 있으면, 체인 단계를 수행하여 데이터를 전송하며, 체인 단계 수행 중 메시지 전송 오류가 발생하면, 다시 릴레이 초기화 단계를 수행한다. 그리고 릴레이 초기화 단계를 수행하여도 다시 오류가 발생하면, 기회적 릴레이 선택 단계를 수행한 수 릴레이 초기화 단계를 재수행한다.
도3 은 본 발명의 반이중 다중 릴레이 통신 방법에 따른 데이터 전송 동작의 일예를 나타낸다.
도3 에서 서로 동일 패턴의 박스는 동일한 데이터를 포함하고 있음을 의미하고, 다른 패턴의 박스는 서로 다른 데이터를 포함하고 있음을 의미한다. 그리고 패턴이 없는 빈 박스의 경우는 데이터가 없는 구간을 의미한다.
도3 에서 SD는 송신단(S)에서 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 송신하는 송신 데이터를 나타내며, RD는 릴레이가 수신하는 릴레이 수신 데이터를 나타낸다. 그리고 메시지 개수는 송신단(S)에서 분할하여 송신하는 데이터(SD)의 복수개의 메시지(m1, m2 ... mK) 중 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)가 정상적으로 복호한 메시지의 개수를 의미한다.
상태 변화 판정은 릴레이가 복호한 메시지의 개수에 따라 릴레이의 상태를 변화시킬지 여부에 대한 판정으로 O1 은 체인 단계(CP)를 중지하고 릴레이에 초기화 단계(RS)를 수행해야함을 나타내며, O2 는 릴레이 초기화 단계를 중지하고 기회적 릴레이 선택 단계를 수행해야 함을 나타낸다.
또한 도3 에서 릴레이 상태는 릴레이가 기설정된 3가지 단계 중 어떠한 단계를 수행하는지에 대한 설명으로, RS, CP 및 OP 는 각각 릴레이 초기화 단계, 체인 단계 및 기회적 릴레이 선택 단계를 의미한다.
도3 에서도 상기와 같이 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)의 개수가 K개인 것으로 가정하여 설명한다.
도2 를 참조하여 도3 을 설명하면, 먼저 최초 데이터 전송 시에 릴레이 초기화 단계를 수행하여 복수개의 릴레이(R1 ~ RD)는 송신단(S)에서 분할된 데이터(SD)의 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 수신한다. 이때 모든 릴레이(R1 ~ RK)에는 저장된 메시지가 없으므로, 수신단(D)으로 전송할 메시지도 없다. 따라서 언제든 송신단(S)으로부터 전송되는 메시지를 수신할 수 있다.
그리고 메시지를 수신한 릴레이 중 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개이면, 모든 릴레이가 메시지를 정상적으로 복호하였음을 의미하므로, 체인 단계가 수행되어 송신단(S)은 다음 데이터를 분할하여 메시지를 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 전송한다. 이때 송신단(S)은 모든 릴레이(R1 ~ RK)가 수신단(D)으로 메시지를 전송 완료할 때까지 대기하지 않고, 현재 수신단(D)으로 메시지를 전송하고 있는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이로 곧바로 메시지를 전송한다.
그리고 분할된 메시지를 모두 전송하면, 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개인지 판별하고, 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개 미만이면, 릴레이 초기화 단계를 다시 수행하여, 송신단(S)는 직전 송신한 메시지를 다시 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 전송한다.
릴레이 초기화에 의해 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개이면, 계속적(도3 에서는 4회)으로 체인단계를 수행하여 메시지를 전송하고, 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개 미만이면, 릴레이 초기화 단계를 또다시 수행한다. 릴레이 초기화 단계에도 불구하고, 메시지를 정상적으로 복호한 릴레이의 개수가 K개 미만이면, 기회적 릴레이 선택 단계를 수행하여 채널 용량이 가장 큰 릴레이로 하나의 데이터가 분할된 메시지를 모두 전송한다. 이때 기회적 릴레이 선택 단계는 다음 단위시간인 타임 슬롯에서 체인단계로 재진입하기 위해 송신단(S)은 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는다. 따라서 도3 에 도시된 바와 같이 기회적 릴레이 선택 단계 이후에는 데이터가 복수개의 릴레이(R1 ~ RK)로 송신되지 않는다.
상기에서는 1단 릴레이단을 포함하는 다중 릴레이 통신 시스템을 기반으로 설명하였으나, 복수개의 릴레이단을 포함하는 멀티홉 통신에서도 활용할 수 있다. 또한 다중 안테나를 포함하는 다중 안테나 릴레이 통신 시스템에도 적용가능하다. 즉 본 발명은 단일 안테나를 사용하는 릴레이 통신 시스템에서도 효율적으로 동작 할 수 있으므로, 다중 안테나를 사용하는 릴레이 통신 시스템보다 열악한 통신 상황에서도 유효하게 동작한다.
또한 상기한 바와 같이 복수개의 릴레이(R1 ~ RK) 중 수신단(D)로 메시지를 전송하는 릴레이가 전송하는 메시지를 미리 알고 있으므로, 송신단(S)이 나머지 릴레이로 다음 데이터의 메시지를 전송할 때, 간섭을 상쇄할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 데이터를 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 데이터 각각을 복수개의 메시지로 분할하는 적어도 하나의 송신단;
    상기 송신단과 직접 전송경로가 없이 상기 적어도 하나의 데이터를 수신하는 적어도 하나의 수신단; 및
    상기 적어도 하나의 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하여, 순차적으로 상기 수신단으로 수신한 상기 메시지를 전송하는 복수개의 릴레이를 포함하고,
    상기 복수개의 릴레이는
    상기 메시지를 상기 수신단으로 전송하는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이가 상기 송신단으로부터 다음 전송할 데이터를 분할하여 생성된 메시지를 수신하는 체인 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 복수개의 릴레이는
    상기 체인 단계 수행 중, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 릴레이부터 다시 대응하는 메시지를 상기 송신단으로부터 수신하는 릴레이 초기화 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 복수개의 릴레이는
    상기 릴레이 초기화 단계를 수행하여, 상기 복수개의 릴레이 모두가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호한 경우, 다시 상기 체인 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 송신단은
    상기 체인 단계를 수행하는 경우, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 적어도 하나의 수신단으로 상기 메시지를 전송하는 릴레이의 상기 메시지에 의한 간섭을 고려하여, 상기 릴레이를 제외한 나머지 릴레이로 다음 전송할 데이터의 상기 메시지의 간섭을 미리 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  5. 제2 항에 있어서 상기 복수개의 릴레이는
    상기 릴레이 초기화 단계를 수행한 이후에도, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 송신단과의 사이에서 채널 용량이 가장 큰 릴레이가 상기 분할된 복수개의 메시지를 모두 수신하여 상기 수신단으로 전송하는 기회적 릴레이 선택 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 송신단은
    상기 기회적 릴레이 선택단계 이후 타임 슬롯에서, 상기 복수개의 릴레이로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템.
  7. 적어도 하나의 데이터를 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 데이터 각각을 복수개의 메시지로 분할하는 적어도 하나의 송신단, 상기 송신단과 직접 전송경로가 없는 적어도 하나의 수신단, 및 복수개의 릴레이를 포함하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 시스템을 위한 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법에 있어서,
    상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 이전 수신한 상기 메시지를 순차적으로 상기 수신단으로 전송하는 동안 상기 메시지를 전송하는 릴레이를 제외한 나머지 릴레이 각각이 상기 적어도 하나의 데이터가 분할된 복수개의 메시지 중 대응하는 메시지를 순차적으로 수신하는 체인 단계;
    상기 체인 단계 수행 중, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 메시지를 정상적으로 복호하지 못한 릴레이부터 다시 대응하는 메시지를 상기 송신단으로부터 수신하는 릴레이 초기화 단계; 및
    상기 릴레이 초기화 단계를 수행한 이후에도, 상기 복수개의 릴레이 중 적어도 하나의 릴레이가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호하지 못하면, 상기 복수개의 릴레이 중 상기 송신단과의 사이에서 채널 용량이 가장 큰 릴레이가 상기 분할된 복수개의 메시지를 모두 수신하여 상기 수신단으로 전송하는 기회적 릴레이 선택 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법은
    상기 릴레이 초기화 단계를 수행하여, 상기 복수개의 릴레이 모두가 상기 대응하는 메시지를 정상적으로 복호한 경우, 다시 상기 체인 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 체인 단계는
    상기 복수개의 릴레이 중 상기 적어도 하나의 수신단으로 상기 메시지를 전송하는 릴레이의 상기 메시지에 의한 간섭을 고려하여, 상기 릴레이를 제외한 나머지 릴레이로 다음 전송할 데이터의 상기 메시지의 간섭을 미리 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 기회적 릴레이 선택 단계는
    이후 타임 슬롯에서, 상기 복수개의 릴레이로 어떤 메시지도 전송을 하지 않는 것을 특징으로 하는 반이중 방식 다중 릴레이 통신 방법.
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