KR101469856B1 - 계층 변조 기법 또는 네트워크 코딩 기법을 이용하는 통신시스템 - Google Patents

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Abstract

계층 변조 기법 또는 네트워크 코딩 기법을 사용하는 통신 시스템이 제공된다. 통신 시스템에 속하는 중계 노드는 계층 변조된 소스 패킷과 목적 노드의 목적 패킷에 대하여 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성할 수 있다. 그리고, 중계 패킷은 소스 노드 및 목적 노드로 전송되고, 소스 노드 및 목적 노드는 중계 패킷으로부터 그들이 원하는 패킷을 추출할 수 있다.
계층 변조, 네트워크 코딩, 중계, 패킷, 데이터, 링크, 데이터 프레임

Description

계층 변조 기법 또는 네트워크 코딩 기법을 이용하는 통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM USING HIERARCHICAL MODULATION SCHEME OR NETWORK CODING SCHEME}
본 발명에 따른 실시예들은 변조 기술 및 코딩 기술과 관련된 것이다.
최근, 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 다양한 통신 기술들이 제안되고 있다. 그러나, 송신 전력이 제한된 상황에서 데이터 전송률이 높아질수록, 비트 오류율(Bit Error Rate)이 증가한다. 게다가, 최근 고주파 대역을 사용함에 따라 도심 지역의 음영 지역(shadowing zone)이 증가할 수 있다.
음영 지역에 따른 문제점을 해결하고, 데이터 전송률을 증가시킴에도 불구하고 비트 오류율을 감소시키기 위해 중계기가 필요하며, 중계기에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다.
다만, 중계기가 통신 시스템에 포함되는 경우, 중계기를 위해 별도의 시간 구간이 할당되어야 하는 것과 같이, 중계기를 위한 무선 자원이 요구된다. 예를 들어, 중계기가 x 시간 구간에서 소스 노드로부터 a 메시지를 수신하고, y 시간 구간에서 a 메시지를 목적 노드로 전송하는 경우, 두 개의 시간 구간이 필요함을 알 수 있다. 즉, 소스 노드가 목적 노드로 직접 a 메시지를 전송하는 경우, 하나의 시간 구간만이 필요함에도 불구하고, 중계기를 위한 하나의 시간 구간이 더 요구됨을 알 수 있다. 결국, 중계기가 통신 시스템에 포함되는 경우, 중계기를 위한 별도의 무선 자원이 요구되며, 이러한 무선 자원을 효율적으로 사용함으로써, 통신 시스템 전체의 성능을 높일 필요가 있다.
그리고, 중계기가 통신 시스템에 포함되는 경우, 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위하여, 소스 노드, 목적 노드 및 중계기 사이의 통신 프로토콜이 효율적으로 결정되어야 하며, 이러한 통신 프로토콜의 관한 연구도 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 중계 노드를 위한 통신 장치는 소스 노드로부터 전송된 소스 패킷 및 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷을 수신하는 패킷 수신부 -상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들이 계층 변조(hierarchical modulation)된 것임-, 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성하는 패킷 생성부 및 상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 패킷 전송부를 포함한다.
이 때, 상기 패킷 생성부는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나의 서브 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 상기 네트워크 코딩 기법에 따라 인코딩하여 상기 중계 패킷을 생성할 수 있다.
그리고, 소스 노드는 상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조(hierarchical modulating)할 수 있다.
그리고, 상기 소스 노드는 상기 소스 패킷을 이용하여 상기 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하고, 상기 목적 노드는 상기 목적 패킷을 이용하여 상기 중계 패킷으로부터 상기 소스 패킷을 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드를 위한 통신 방법은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 소스 패킷을 생성하는 단계, 중계 노드 및 목적 노드로 상기 소스 패킷을 전송하는 단계, 상기 중계 노드로부터 중계 패킷을 수신하는 단계 -상기 중계 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나 및 상기 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 상기 중계 패킷을 생성함- 및 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 소스 패킷을 생성하는 단계는 상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 상기 소스 패킷을 생성하는 단계일 수 있다.
그리고, 상기 목적 패킷을 추출하는 단계는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하는 단계일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템 제어 방법은 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태를 기초로 통신 모드를 결정하는 단계 -상기 통신 모드는 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드 또는 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 적어도 하나를 포함함.- 및 상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 상기 결정된 통신 모드와 관련된 정보를 전달하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 정상 모드에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 노드의 소스 패킷 및 상기 목적 노드의 목적 패킷을 독립적으로 상기 목적 노드 및 상기 소스 노드로 전송할 수 있다. 그리고, 상기 계층 변조 모드에서, 상기 소스 노드는 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성된 상기 소스 패킷을 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 전송할 수 있다. 그리고, 상기 네트워크 코딩 모드에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송할 수 있다. 그리고, 상기 계층 변조-네트워크 코딩 모드에서, 상기 소스 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성된 상기 소스 패킷을 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 프레임-상기 데이터 프레임은 제1 서브 프레임, 네트워크 코딩 서브 프레임 및 제2 서브 프레임을 포함함-에 따라 패킷들을 송수신하는 통신 장치는 상기 제1 서브 프레임에서, 소스 노드는 중계 노드 및 목적 노드로 소스 패킷 -상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성됨.-을 전송하고, 상기 네트워크 코딩 서브 프레임에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 노드의 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고, 상기 제2 서브 프레임에서, 상기 목적 노드는 상기 목적 패킷을 상기 중계 노드로 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따른 중계 노드는 소스 패킷 및 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성함으로써, 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드는 계층 변조된 소스 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송하고, 중계 노드는 네트워크 코딩 기법에 따라 생성된 중계 패킷을 소스 노드 및 목적 노드로 전송함으로써, 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템은 통신 모드를 적응적으로 결정함으로써, 무선 자원을 효율적으로 사용하고, 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 기지국, 중계기들 및 단말들을 포함하는 통신 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 기지국(110), 복수의 단말들(120, 130, 140) 및 복수의 중계기들(150, 160)을 포함한다. 기지국(110)은 소정의 셀 커버리지(111)를 갖는다.
기지국(111)의 셀 커버리지(111)는 단말(120)을 포함하므로, 기지국(111) 및 단말(120)은 직접적으로(directly) 패킷들을 송/수신할 수 있다.
또한, 단말(140)은 기지국(110)의 셀 커버리지(111)에 포함됨에도 불구하고, 기지국(110) 및 단말(140)은 중계기(160)을 통하여 패킷들을 송/수신할 수 있다. 이 때, 기지국(110), 단말(140) 및 중계기(160)는 독립적으로 또는 서로 협력하여(cooperatively) 패킷들을 송/수신할 수 있다. 즉, 상향링크에서, 중계기(160)는 단순히 단말(140)의 패킷을 기지국(110)으로 전달할 수도 있으며 뿐만 아니라, 단말(140) 및 중계기(160)가 서로 협력하여 특정 패킷을 기지국(110)으로 전송할 수도 있다.
다만, 단말(130)은 기지국(110)의 셀 커버리지(111)에 포함되지 않으므로, 중계기(150)를 통하여 기지국(110)과 패킷들을 송/수신해야 한다.
시간 분할 다중화(Time Division Duplexing, TDD) 방식의 통신 시스템에서, 기지국(110)은 단말들(120, 130, 140) 또는 중계기들(150, 160)로 하향링크(downlink) 시간 구간 동안 패킷들을 송신하고, 단말들(120, 130, 140) 또는 중계기들(150, 160)은 상향링크(uplink) 시간 구간 동안 기지국(110)으로 패킷들을 송신한다.
이 때, 중계기들(150, 160)을 포함하는 시간 분할 다중화 방식의 통신 시스템에서, 하향링크 시간 구간은 기지국(110)이 단말들(120, 140)로 직접적으로 패킷들을 송신하는 시간 구간과 기지국(110)이 중계기들(150, 160)로 패킷들을 송신하는 시간 구간으로 구분될 수 있다. 그리고, 상향링크 시간 구간은 단말들(120, 140)이 기지국(110)으로 직접적으로 패킷들을 송신하는 시간 구간과 중계기들(150, 160)이 기지국(110)으로 패킷들을 송신하는 시간 구간으로 구분될 수 있다.
그리고, 기지국(110) 및 단말(130)이 중계기(150)를 통하여 패킷들(A, B)을 서로 송/수신하기 위해서는 개념적으로 네 개의 시간 구간들이 필요하다. 즉, 기 지국(110)은 T1 시간 구간 동안 A 패킷을 중계기(150)로 송신한다. 또한, 단말(130)은 T2 시간 구간 동안 B 패킷을 중계기(150)로 송신한다. 이 때, 중계기(150)는 T3 시간 구간 동안 A 패킷을 단말(130)로 송신하고, T4 시간 구간 동안 B 패킷을 기지국(110)으로 전송한다. 따라서, 기지국(110) 및 단말(130)이 중계기(150)를 통하여 A, B 패킷들을 송/수신하기 위해서는 T1, T2, T3, T4 시간 구간과 같이 네 개의 시간 구간들이 요구됨을 알 수 있다.
아래에서 설명하겠지만, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법을 이용함으로써, 기지국(110) 및 단말(130)은 세 개의 시간 구간들을 이용하여 A, B 패킷들을 교환할 수 있다. 따라서, 무선 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있으므로, 데이터 전송률을 향상될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법은 기지국과 단말 사이에 2 개 이상의 중계기들 존재하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 기지국 및 중계기를 위한 데이터 프레임의 일예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기지국을 위한 데이터 프레임은 하향링크(Down-Link, DL) 서브 프레임 및 상향링크(Up-Link, UL) 서브 프레임을 포함한다. 이 때, 하향링크 서브 프레임은 하향링크 액세스 존(Downlink Access Zone, DL Access Zone) 및 하향링크 릴레이 존을 포함한다. 기지국은 하향링크 액세스 존을 이용하여 단말로 패킷들을 직접 전송하고, 하향링크 릴레이 존을 이용하여 중계기로 패킷들을 전송할 수 있다.
또한, 기지국을 위한 데이터 프레임은 상향링크 서브 프레임을 포함한다. 이 때, 상향링크 서브 프레임은 상향링크 액세스 존 및 상향링크 릴레이 존을 포함한다. 단말은 상향링크 액세스 존을 이용하여 기지국으로 직접적으로 패킷들을 전송하고, 중계기는 상향링크 릴레이 존을 이용하여 기지국으로 패킷들을 전송할 수 있다.
중계기를 위한 데이터 프레임에서, 중계기는 하향링크 액세스 존을 이용하여 단말로 패킷들을 전송한다. 그리고, 하향링크 릴레이 존에서 중계기는 기지국에 대해 수신기 모드로 동작한다.
또한, 중계기를 위한 데이터 프레임에서, 중계기는 상향링크 액세스 존을 이용하여 단말로부터 전송되는 패킷들을 수신하고, 중계기는 상향링크 릴레이 존을 이용하여 기지국으로 패킷들을 전송한다. 그리고, 상향링크 릴레이 존에서 중계기는 기지국에 대해 송신기 모드로 동작한다.
도 3은 기지국, 중계기 및 단말에서 송/수신되는 패킷들의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 시간 분할 다중화 방식의 통신 시스템에서, 중계기는 기지국으로부터 전송된 A 패킷을 수신한다. 그리고, 중계기가 A 패킷을 수신한 후, 중계기는 단말로부터 전송된 B 패킷을 수신한다.
또한, 중계기는 기지국으로부터 수신된 A 패킷을 단말로 전달한다. 그리고, 중계기가 A 패킷을 단말로 전달한 후, 중계기는 B 패킷을 기지국으로 전달한다.
결국, 기지국이 B 패킷을 수신하고, 단말이 A 패킷을 수신하기 위해서는 네 개의 시간 구간이 요구됨을 알 수 있다. 즉, 기지국이 A 패킷을 중계기로 전송하는 시간 구간, 단말이 B 패킷을 중계기로 전송하는 시간 구간, 중계기가 단말로 A 패킷을 전송하는 시간 구간, 중계기가 B 패킷을 기지국으로 전송하는 시간 구간과 같은 네 개의 시간 구간들이 요구됨을 알 수 있다.
네트워크 코딩 기법
도 1 내지 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 기지국, 중계기 및 단말을 포함하는 통신 시스템에서, 기지국 및 단말이 중계기를 통하여 패킷들을 서로 교환하기 위해서는 네 개의 시간 구간들이 요구된다. 여기서, 네 개의 시간 구간들을 사용하는 것은 무선 자원을 비효율적으로 사용하는 것일 수 있다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법을 사용하는 통신 시스템은 요구되는 시간 구간들의 개수를 줄임으로써, 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 4는 기지국, 중계기 및 단말이 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법을 사용하여 송/수신되는 패킷들의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 중계기는 제1 시간 구간에서 기지국으로부터 전송된 A 패킷을 수신한다. 그리고, 중계기는 제2 시간 구간에서 단말로부터 전송된 B 패킷을 수신한다.
이 때, 중계기는 네트워크 코딩 기법을 이용하여 A 패킷 및 B 패킷을 코딩하 여 중계 패킷(A XOR B)을 생성한다. 특히, 중계기는 A 패킷 및 B 패킷을 복호화하고, 복호화된 A 패킷 및 B 패킷을 다양한 채널 코드를 이용하여 인코딩하여 중계 패킷을(A XOR B)를 생성할 수 있다.
그리고, 중계기는 생성된 중계 패킷(A XOR B)을 제3 시간 구간에서 동일한 시간 구간에서 기지국 및 단말로 전송한다.
이 때, 기지국은 A 패킷을 미리 알고 있으므로, 중계 패킷(A XOR B)으로부터 B 패킷을 추출할 수 있다. 마찬가지로, 단말은 B 패킷을 미리 알고 있으므로, 중계 패킷(A XOR B)으로부터 A 패킷을 추출할 수 있다.
결국, 기지국이 중계기를 통하여 A 패킷을 단말로 전송하고, B 패킷을 수신하기 위해서는 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간이 요구된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 중계기가 네트워크 코딩 기법을 이용하여 생성된 중계 패킷(A XOR B)을 동일한 시간 구간에서 기지국 및 단말로 전송함으로써, 요구되는 시간 구간들의 개수를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 네트워크 코딩 기법을 사용하는 통신 시스템의 데이터 프레임을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법을 사용하는 통신 시스템의 데이터 프레임은 제1 서브 프레임, 네트워크 코딩 서브 프레임 및 제2 서브 프레임을 포함한다.
기지국은 제1 서브 프레임 중 하향링크 액세스 존을 이용하여 셀 커버리지 내에 속하는 단말들과 직접적으로 패킷들을 송/수신할 수 있다. 그리고, 기지국은 하향링크 릴레이 존을 이용하여 중계기로 패킷들을 전송할 수 있다.
또한, 중계기는 기지국 및 단말로부터 전송된 패킷들을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 중계 패킷을 생성하고, 중계 패킷을 네트워크 코딩 존을 이용하여 기지국 및 단말로 전송한다. 기지국 및 단말은 네트워크 코딩 존에 포함된 중계 패킷으로부터 기지국 및 단말 각각이 원하는 패킷들을 추출할 수 있다.
기지국은 제2 서브 프레임 중 상향링크 액세스 존을 이용하여 단말로부터 전송된 패킷들을 직접적으로 수신하고, 상향링크 릴레이 존을 이용하여 중계기로부터 전송되는 패킷들을 수신할 수 있다.
계층 변조( Hierarchically Modulation ) 기법
도 6은 소스 노드가 본 발명의 일실시예에 따라 계층 변조된 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송하는 것을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 소스 노드와 목적 노드 및 중계 노드 사이에는 링크들이 형성된다.
소스 노드로부터 중계 노드 및 목적 노드까지의 거리는 서로 다르므로, 소스 노드와 중계 노드 사이의 링크의 상태와 소스 노드와 목적 노드 사이의 링크의 상태는 다를 수 있다. 소스 노드로부터 목적 노드까지의 거리가 소스 노드로부터 중계 노드까지의 거리보다 길므로, 일반적으로, 소스 노드 및 목적 노드 사이의 링크의 상태가 소스 노드 및 중계 노드 사이의 링크의 상태보다 나쁠 것이다.
목적 노드와 소스 노드 사이의 링크의 상태는 좋지 않으므로, 목적 노드는 낮은 변조 차수(modulation order)를 갖는 심볼들만을 수신할 수 있다. 반면에, 중계 노드와 소스 노드 사이의 링크의 상태는 좋으므로, 중계 노드는 상대적으로 높은 변조 차수를 갖는 심볼들을 잘 수신할 수 있다. 여기서, 낮은 변조 차수를 갖는 심볼들이라고 함은 심볼들 각각이 서로 멀리 떨어져 있다는 것을 의미하며, 높은 변조 차수를 갖는 심볼들이라고 함은 심볼들 각각이 상대적으로 가까이 있다는 것을 의미한다.
이 때, 소스 노드는 목적 노드를 위한 서브 소스 패킷 A1 과 중계 노드를 위한 서브 소스 패킷 A2를 계층 변조함으로써, 목적 노드 및 중계 노드 모두를 위한 소스 패킷 A를 생성할 수 있다. 특히, 소스 노드는 좋은 링크를 갖고 있는 중계 노드에 대해서는 상대적으로 높은 변조 차수를 갖는 변조 방식을 적용할 수 있으며, 좋지 않은 링크를 갖고 있는 목적 노드에 대해서는 상대적으로 낮은 변조 차수를 갖는 변조 방식을 적용할 수 있다.
소스 노드는 하나의 소스 패킷 A를 전송함으로써, 두 개의 노드들(목적 노드 및 중계 노드) 각각을 위한 정보를 전달할 수 있다. 즉, 소스 노드에 의해 계층 변조된 소스 패킷 A는 서브 소스 패킷 A1과 관련된 정보 및 서브 소스 패킷 A2과 관련된 정보를 포함하므로, 중계 노드 및 목적 노드는 소스 패킷 A로부터 서브 소스 패킷 A1과 서브 소스 패킷 A2를 추출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계층 변조의 개념을 설명하기 위한 성상도(constellation)를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 16개의 점(dot)들과 4개의 x들이 도시되어 있으며, 4비트의 소스 패킷 A는 16개의 점들 중 어느 하나로 결정된다. 소스 노드가 도 7에 도시된 성상도에 따라 소스 패킷 A를 생성한 경우, 소스 패킷 A는 전체적인 관점에서 16-QAM에 따라 변조된 것으로 볼 수 있으므로, 이러한 변조 방식을 계층 변조-16 QAM(H-16QAM)으로 부를 수 있다.
여기서, 소스 노드가 계층 변조된 4비트의 소스 패킷 A=(A1, A2)=(00, 10)을 중계 노드 및 목적 노드로 전송하였다고 가정한다. 목적 노드는 좋지 않은 링크를 갖고 있으므로, 소스 패킷 A의 정확한 위치를 파악하기 어렵다. 그러나, 목적 노드는 소스 패킷 A가 존재하는 사분면이 1 사분면임을 파악하기는 어렵지 않으므로, 목적 노드는 소스 패킷 A를 기초로 목적 노드를 위한 2 비트의 서브 소스 패킷 A1이 00임을 쉽게 알 수 있다.
또한, 중계 노드는 목적 노드에 비하여 좋은 링크를 가지고 있으므로, 비교적 정확히 소스 패킷 A의 위치를 파악할 수 있으므로 소스 패킷 A로부터 중계 노드를 위한 2비트의 서브 소스 패킷 A2가 10임을 알 수 있다.
따라서, 소스 노드가 계층 변조된 하나의 소스 패킷 A를 중계 노드 및 목적 노드로 전송하더라도, 중계 노드 및 목적 노드는 소스 패킷 A로부터 서브 소스 패킷 A1 및 서브 소스 패킷 A2를 추출할 수 있다.
도 6 내지 도 7과 관련하여, 소스 노드가 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하는 경우에 대해서, 설명하였으나, 두 개 이상의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하는 경우에도, 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있으며, 서브 소스 패킷들의 비트 수도 얼마든지 변경 가능하다.
계층 변조-네트워크 코딩
본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템은 계층 변조 기법과 네트워크 코딩 기법을 동시에 적용할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템이 소스 노드-중계 노드-목적 노드로 이루어진 경우, 소스 노드는 계층 변조 기법을 적용하여 소스 패킷을 생성하고, 소스 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템은 계층 변조 기법을 이용함으로써, 소스 노드 및 중계 노드 사이의 링크의 상태와 소스 노드 및 목적 노드 사이의 링크의 상태가 서로 다른 것을 충분히 대비할 수 있고, 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템은 네트워크 코딩 기법을 사용함으로써, 무선 자원(예를 들어, 시간 자원)을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 8은 3 개의 시간 구간들에서 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드의 동작을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 첫 번째 시간 구간(1st)에서, 소스 노드는 계층 변조된 소스 패킷 A를 중계 노드 및 목적 노드로 전송한다. 여기서, 소스 패킷 A는 목적 노드를 위한 서브 소스 패킷 A1 및 중계 노드를 위한 서브 소스 패킷 A2가 계층 변조된 것이다. 도 8에는 소스 패킷 A가 H(계층 변조, Hierarchical)-16QAM 방식으로 계층 변조된 것으로 도시되어 있다.
이 때, 중계 노드는 소스 패킷 A로부터 중계 노드를 위한 서브 소스 패킷 A2를 추출할 수 있으며, 목적 노드는 소스 패킷 A로부터 목적 노드를 위한 서브 소스 패킷 A1을 추출할 수 있다.
또한, 두 번째 시간 구간에서, 목적 노드는 QPSK 방식으로 변조된 목적 패킷 B를 중계 노드로 전달한다.
또한, 세 번째 시간 구간에서, 중계 노드는 서브 소스 패킷 A2 및 목적 패킷 B를 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩함으로써 생성된 중계 패킷(
Figure 112008049751985-pat00001
)을 소스 노드 및 목적 노드로 전송한다. 이 때, 중계 노드는 동일한 시간 구간 동안 중계 패킷(
Figure 112008049751985-pat00002
)을 소스 노드 및 목적 노드로 브로드캐스트하거나 멀티캐스트할 수 있다.
이 때, 소스 노드는 서브 소스 패킷 A2를 미리 알고 있으므로, 중계 패킷(
Figure 112008049751985-pat00003
)으로부터 목적 패킷 B를 쉽게 추출할 수 있다. 마찬가지로, 목적 노드는 목적 패킷 B를 미리 알고 있으므로, 중계 패킷(
Figure 112008049751985-pat00004
)으로부터 서브 소스 패킷 A2를 쉽게 추출할 수 있다. 따라서, 전체적으로 세 개의 시간 구간들을 통하여, 목적 노드는 서브 소스 패킷 A1, 서브 소스 패킷 A2를 수신할 수 있으며, 소스 노드는 목적 패킷 B를 수신할 수 있다.
도 8에는 소스 패킷 A가 H-16QAM 방식으로 계층 변조되고, 목적 패킷 B가 QPSK 방식으로 변조된 것으로 도시되어 있으나, 소스 노드 및 목적 노든 링크들의 상태에 따라 다양한 변조 방식들을 사용할 수 있음은 물론이다. 그리고, 중계 노드는 XOR 코드뿐만 아니라 다양한 코드들을 사용함으로써 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
통신 모드의 제어
본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템은 통신 모드를 제어하는 통신 모드 제어 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 통신 모드는 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드, 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 통신 모드 제어 장치는 소스 노드, 목적 노드 또는 중계 노드 중 어디에도 설치될 수 있다. 다만, 본 발명을 구현하는 경우, 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드, 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 적어도 하나를 생략하는 것도 가능하다. 예를 들어, 정상 모드 없이, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드, 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 어느 하나가 통신 모드로 결정될 수 있다.
정상 모드는 중계 노드를 포함하는 통신 시스템의 기본적인 동작 모드이다. 즉, 정상 모드에서 통신 시스템은 계층 변조 및 네트워크 코딩을 수행하지 않는다. 따라서, 정상 모드에서, 중계 노드는 일반적인 중계기의 동작 방법과 동일하게 목적 패킷 또는 소스 패킷을 디코드 및 전달(decode and forward) 기법 또는 증폭 및 전달(amply and forward) 기법에 따라 목적 노드 또는 소스 노드로 전달한다.
또한, 계층 변조 모드에서, 소스 노드 또는 목적 노드 중 적어도 하나의 노드는 계층 변조를 수행한다. 이 때, 중계 노드는 네트워크 코딩을 수행하지 않는다. 즉, 소스 노드가 계층 변조를 수행하는 경우, 소스 노드는 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성된 소스 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송하며, 중계 노드는 네트워크 코딩을 수행하지 않고, 소스 패킷(또는 서브 소스 패킷들)을 디코드 및 전달(decode and forward) 기법 또는 증폭 및 전달(amply and forward) 기법에 따라 목적 노드로 전달한다.
네트워크 코딩 모드에서, 통신 시스템은 네트워크 코딩을 수행하지만 계층 변조를 수행하지 않는다. 즉, 중계 노드는 소스 패킷 및 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 중계 패킷을 생성하고, 생성된 중계 패킷을 소스 노드 및 목적 노드로 전송한다. 여기서, 소스 패킷 및 목적 패킷은 계층 변조되지 않는다.
또한, 계층 변조-네트워크 코딩 모드에서, 통신 시스템은 네트워크 코딩 및 계층 변조를 동시에 수행한다. 예를 들어, 소스 노드는 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 소스 패킷을 생성하고, 생성된 소스 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송한다. 그리고, 중계 노드는 소스 패킷 및 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 중계 패킷을 생성하고, 생성된 중계 패킷을 소스 노드 및 목적 노드로 전송한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 모드의 예를 기재한 도면이다.
도 9를 참조하면, 통신 모드 제어 장치는 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드, 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 어느 하나를 통신 모드로 결정한다.
통신 모드 제어 장치는 나타날 수 있는 링크들의 상태에 따른 통신 모드를 미리 결정하여 메모리에 저장해 둘 수 있다. 여기서, 상기 링크들은 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드 사이에 형성된 링크들이다. 특히, 통신 모드 제어 장치는 미리 수행된 가상 실험 결과 등을 기초로 데이터 전송률을 극대화하거나 무선 자원의 사용 효율이 극대화되도록 링크들의 상태에 따른 통신 모드를 미리 결정하여 메모리에 저장해 둘 수 있다.
그리고, 통신 모드 제어 장치는 실제의 링크들의 상태를 파악하고, 파악된 링크들의 상태를 기초로 메모리를 이용하여 통신 모드를 결정할 수 있다. 이 때, 통신 모드 제어 장치는 실제의 링크들의 상태에 따라 적응적으로 통신 모드를 제어할 수 있다.
또한, 통신 모드 제어 장치는 결정된 통신 모드와 관련된 정보를 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드로 전달하고, 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드는 상기 정보를 기초로 결정된 통신 모드를 파악할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 소스 노드를 위한 통신 장치(1010)는 소스 패킷 생성부(1011), 소스 패킷 전송부(1012), 중계 패킷 수신부(1013) 및 목적 패킷 추출부(1014)를 포함한다.
소스 패킷 생성부(1011)는 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 소스 패킷을 생성한다. 이 때, 소스 패킷 생성부(1011)는 상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 상기 소스 패킷을 생성할 수 있다.
또한, 소스 패킷 전송부(1012)는 중계 노드 및 목적 노드로 상기 소스 패킷을 전송한다. 이 때, 상기 중계 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나 및 상기 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 상기 중계 패킷을 생성한다.
또한, 중계 패킷 수신부(1013)는 상기 중계 노드로부터 중계 패킷을 수신한다.
또한, 목적 패킷 추출부(1014)는 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출한다. 이 때, 목적 패킷 추출부(1014)는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출할 수 있다.
또한, 중계 노드를 위한 통신 장치(1020)은 패킷 수신부(1021), 패킷 생성부(1022), 패킷 전송부(1023)를 포함한다.
패킷 수신부(1021)는 소스 노드로부터 전송된 소스 패킷 및 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷을 수신한다. 여기서, 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들이 계층 변조(hierarchical modulation)된 것이다. 이 때, 패킷 수신부(1021)는 제1 시간 구간 동안 상기 소스 패킷을 수신하고, 상기 제1 시간 구간과 구별되 는 제2 시간 구간 동안 상기 목적 패킷을 수신할 수 있다.
또한, 패킷 생성부(1022)는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성한다. 이 때, 패킷 생성부(1022)는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나의 서브 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 상기 네트워크 코딩 기법에 따라 인코딩하여 상기 중계 패킷을 생성할 수 있다.
또한, 패킷 전송부(1023)는 상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송한다. 이 때, 패킷 전송부(1023)는 상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간과 구별되는 제3 시간 구간에서 상기 중계 패킷을 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드를 위한 통신 장치들은 특정의 데이터 프레임을 사용할 수 있다. 이 때, 데이터 프레임은 제1 서브 프레임, 네트워크 코딩 서브 프레임 및 제2 서브 프레임을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브 프레임에서, 소스 노드는 중계 노드 및 목적 노드로 소스 패킷 -상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성됨.-을 전송하고, 상기 네트워크 코딩 서브 프레임에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 노드의 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고, 상기 제2 서브 프레임에서, 상기 목적 노드는 상기 목적 패킷을 상기 중계 노드로 전송한다.
또한, 도 1 내지 도 9에 명확히 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템 제어 방법은 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드 사이에 형성 된 링크들의 상태를 기초로 통신 모드를 결정하는 단계 -상기 통신 모드는 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드 또는 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 적어도 하나를 포함함.- 및 상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 상기 결정된 통신 모드와 관련된 정보를 전달하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 통신 모드를 결정하는 단계는 나타날 수 있는 상기 링크들의 상태에 대응하는 상기 통신 모드를 미리 결정하여 메모리에 저장하고, 실제의 상기 링크들의 상태에 따라 상기 메모리를 이용하여 상기 통신 모드를 결정하는 단계일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드를 위한 통신 방법은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 소스 패킷을 생성하는 단계, 중계 노드 및 목적 노드로 상기 소스 패킷을 전송하는 단계, 상기 중계 노드로부터 중계 패킷을 수신하는 단계 -상기 중계 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나 및 상기 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 상기 중계 패킷을 생성함- 및 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 중계 노드를 위한 통신 방법은 소스 노드로부터 전송된 소스 패킷 및 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷을 수신하는 단계-상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들이 계층 변조(hierarchical modulation)된 것임-, 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성하는 단계 및 상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법들은 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 기록되는 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. 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.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다.
도 1은 기지국, 중계기들 및 단말들을 포함하는 통신 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 기지국 및 중계기를 위한 데이터 프레임의 일예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 기지국, 중계기 및 단말에서 송/수신되는 패킷들의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 기지국, 중계기 및 단말이 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩 기법을 사용하여 송/수신되는 패킷들의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 네트워크 코딩 기법을 사용하는 통신 시스템의 데이터 프레임을 도시한 도면이다.
도 6은 소스 노드가 본 발명의 일실시예에 따라 계층 변조된 패킷을 중계 노드 및 목적 노드로 전송하는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계층 변조의 개념을 설명하기 위한 성상도(constellation)를 나타낸 도면이다.
도 8은 3 개의 시간 구간들에서 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드의 동작을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 모드의 예를 기재한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드를 도시한 도면이다.

Claims (20)

  1. 소스 노드로부터 전송된 소스 패킷 및 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷을 수신하는 패킷 수신부 -상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들이 계층 변조(hierarchical modulation)된 것임-;
    상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성하는 패킷 생성부; 및
    상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 패킷 전송부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 생성부는
    상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나의 서브 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 상기 네트워크 코딩 기법에 따라 인코딩하여 상기 중계 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 수신부는
    제1 시간 구간 동안 상기 소스 패킷을 수신하고, 상기 제1 시간 구간과 구별 되는 제2 시간 구간 동안 상기 목적 패킷을 수신하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 패킷 전송부는
    상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간과 구별되는 제3 시간 구간에서 상기 중계 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 전송부는
    상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 동일한 시간 구간 동안 상기 중계 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드는
    상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조(hierarchical modulating)하는 것을 특징으로 중계 노드를 위한 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드는
    상기 소스 패킷을 이용하여 상기 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하고,
    상기 목적 노드는
    상기 목적 패킷을 이용하여 상기 중계 패킷으로부터 상기 소스 패킷을 추출하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 목적 패킷은 적어도 두 개의 서브 목적 패킷들이 계층 변조된 것이고,
    상기 패킷 생성부는
    상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나와 상기 적어도 두개의 서브 목적 패킷들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 중계 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 장치.
  9. 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 소스 패킷을 생성하는 단계;
    중계 노드 및 목적 노드로 상기 소스 패킷을 전송하는 단계;
    상기 중계 노드로부터 중계 패킷을 수신하는 단계 -상기 중계 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나 및 상기 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 상기 중계 패킷을 생성함-; 및
    상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하는 단계
    를 포함하는 소스 노드를 위한 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소스 패킷을 생성하는 단계는
    상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 상기 소스 패킷을 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 소스 노드를 위한 통신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 목적 패킷을 추출하는 단계는
    상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나를 이용하여 상기 수신된 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 추출하는 단계인 것을 특징으로 하는 소스 노드를 위한 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 상기 소스 패킷을 전송하는 단계는
    제1 시간 구간 동안 상기 소스 패킷을 전송하는 단계이고,
    상기 목적 노드는
    상기 제1 시간 구간과 구별되는 제2 시간 구간 동안 상기 중계 노드로 상기 목적 패킷을 전송하고,
    상기 중계 노드는
    상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간과 구별되는 제3 시간 구간 동안 상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 소스 노드를 위한 통신 방법.
  13. 소스 노드, 중계 노드 및 목적 노드 사이에 형성된 링크들의 상태를 기초로 통신 모드를 결정하는 단계 -상기 통신 모드는 정상(normal) 모드, 네트워크 코딩 모드, 계층 변조 모드 또는 계층 변조-네트워크 코딩 모드 중 적어도 하나를 포함함.-; 및
    상기 소스 노드, 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 상기 결정된 통신 모드와 관련된 정보를 전달하는 단계
    를 포함하는 통신 시스템 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 정상 모드에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 노드의 소스 패킷 및 상기 목적 노드의 목적 패킷을 독립적으로 상기 목적 노드 및 상기 소스 노드로 전송하고,
    상기 계층 변조 모드에서, 상기 소스 노드는 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성된 상기 소스 패킷을 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고,
    상기 네트워크 코딩 모드에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고,
    상기 계층 변조-네트워크 코딩 모드에서, 상기 소스 노드는 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성된 상기 소스 패킷을 상기 중계 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 통신 모드를 결정하는 단계는
    나타날 수 있는 상기 링크들의 상태에 대응하는 상기 통신 모드를 미리 결정하여 메모리에 저장하고, 실제의 상기 링크들의 상태에 따라 상기 메모리를 이용하여 상기 통신 모드를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 통신 시스템 제어 방법.
  16. 데이터 프레임에 따라 패킷들을 송수신하는 통신 장치에 있어서,
    상기 데이터 프레임은
    제1 서브 프레임, 네트워크 코딩 서브 프레임 및 제2 서브 프레임을 포함하고,
    상기 제1 서브 프레임에서, 소스 노드는 중계 노드 및 목적 노드로 소스 패킷 -상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들을 계층 변조하여 생성됨.-을 전송하고,
    상기 네트워크 코딩 서브 프레임에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷 및 상기 목적 노드의 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 생성된 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하고,
    상기 제2 서브 프레임에서, 상기 목적 노드는 상기 목적 패킷을 상기 중계 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 네트워크 코딩 서브 프레임에서, 상기 중계 노드는 상기 소스 패킷으로부터 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나의 서브 소스 패킷을 추출하고, 상기 추출된 적어도 하나의 서브 소스 패킷과 상기 목적 패킷을 네트워크 코딩 기법에 따라 코딩하여 상기 중계 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 소스 노드는 상기 중계 패킷으로부터 상기 목적 패킷을 검출하고, 상기 목적 노드는 상기 중계 패킷으로부터 상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나의 서브 소스 패킷을 검출하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  19. 소스 노드로부터 전송된 소스 패킷 및 목적 노드로부터 전송된 목적 패킷을 수신하는 단계-상기 소스 패킷은 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들이 계층 변조(hierarchical modulation)된 것임-;
    상기 소스 패킷 및 상기 목적 패킷에 대해 네트워크 코딩 기법을 적용하여 중계 패킷을 생성하는 단계; 및
    상기 중계 패킷을 상기 소스 노드 및 상기 목적 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 중계 패킷을 생성하는 단계는
    상기 적어도 두 개의 서브 소스 패킷들 중 적어도 하나 및 상기 목적 패킷을 상기 네트워크 코딩 기법에 따라 인코딩하여 상기 중계 패킷을 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 중계 노드를 위한 통신 방법.
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