KR101489883B1 - Apparatus and method for transferring using multi relay - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 릴레이 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 간섭 릴레이 네트워크에서 반이중 릴레이를 사용하면서도 네트워크 자유도를 증가시킬 수 있는 다중 릴레이 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-relay transmission apparatus and method, and more particularly, to a multi-relay transmission apparatus and method capable of increasing network freedom while using a half-duplex relay in an interference relay network.
릴레이는 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말 사이의 통신 불화를 해결하기 위해 사용된다. 일반적으로 릴레이는 반이중 통신(half-duplex relaying) 방식을 이용하기 때문에, 주파수의 효율성이 절반으로 감소하여 전송률의 자유도가 반으로 줄어들게 된다.A relay is used in a wireless communication system to resolve a communication disconnection between a base station and a terminal. In general, because relays use half-duplex relaying, the efficiency of the frequency is reduced by half and the degree of freedom of the transmission rate is reduced by half.
릴레이를 포함하는 간섭 릴레이 네트워크에서 기존의 통신 방법은 2단계를 통해 신호가 전달된다. 먼저, 첫 번째 단계에서는 각 소스가 네트워크 내의 릴레이로 신호를 전송한다. 두 번째 단계에서는 릴레이가 수신한 신호들을 다시 목적지 노드로 전달한다. 이처럼 각 소스가 다수의 릴레이로 신호를 송신함에 따라 네트워크 내에는 타 소스로부터의 간섭 신호(inter-source interference, 이하 ISI)가 존재하게 된다. In an interference relay network including a relay, a conventional communication method carries a signal through two steps. First, in the first step, each source sends a signal to a relay in the network. In the second step, the signals received by the relay are transmitted back to the destination node. As each source transmits signals to a plurality of relays, inter-source interference (ISI) exists from other sources in the network.
기존 방식은 이러한 간섭 신호를 제거하기 위해 최근 연구 결과로 발표된 간섭 정렬 기법을 활용한다. 기존 방식은 릴레이를 활용함으로써 소스로부터 릴레이를 거쳐 목적지 노드까지의 유효 채널(effective channel)의 자유도를 간섭 정렬 기법을 사용하지 않는 기존 방식의 유효 채널에서의 자유도보다 높여줌으로써 전체 네트워크의 자유도를 증가시키는 효과를 가져올 수 있다.The existing method utilizes the interference sorting technique announced in the recent research to remove such interference signal. The existing method increases the degree of freedom of the effective channel from the source through the relay to the destination node by using the relay higher than the degree of freedom in the existing effective channel without using the interference sorting technique, Effect can be obtained.
그러나 종래기술은 반이중 릴레이 통신에 따른 네트워크 자유도 감소 문제를 여전히 포함하고 있다. 즉, 각 소스에서 전달된 신호가 릴레이를 거친 다음 목적지 노드로 전달되기 때문에 기존의 소스와 목적지 노드 간의 직접 통신에 비해 전송률이 절반으로 감소되는 문제가 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여 기존의 간섭 정렬 기반 전송 방법을 설명하면 다음과 같다.However, the prior art still involves the problem of reduced network freedom due to half duplex relay communication. That is, since the signal transmitted from each source is transmitted to the destination node through the relay, the transmission rate is reduced to half compared with the direct communication between the source and the destination node. The conventional interference-based transmission method will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1은 종래 기술에 따른 간섭 릴레이 네트워크 환경에서의 간섭 정렬 기반 전송 방법을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an interference-based transmission method in an interference relay network environment according to the related art.
도 1은 M개의 송수신 노드 쌍과 N개의 릴레이 노드가 있는 경우를 도시한 도면이다. 도 1에 적용된 전송 기법은 제 1 페이즈에서는 각 송신단이 릴레이 노드로 신호를 전송하고, 제 2 페이즈에서는 릴레이 노드에서 각 수신단으로 신호를 전송한다. 그러나 이와 같은 방식은 반이중 통신 방식의 릴레이 노드를 사용함에 따라 총 전송률의 자유도가 감소한다는 문제점이 있다.1 is a diagram illustrating a case where there are M transmission / reception node pairs and N relay nodes. In the transmission scheme of FIG. 1, each transmitting terminal transmits a signal to a relay node in a first phase, and a signal is transmitted from a relay node to each receiving terminal in a second phase. However, such a scheme has a problem that the degree of freedom of the total data rate is reduced due to the use of a half-duplex relay node.
도 2는 종래 기술에 따른 간섭 정렬 기반 순차적 전송 방법을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an interference-based sequential transmission method according to the prior art.
도 2는 1쌍의 송수신 노드와 3개의 복호 후 전송 방식(decode-and-forward)의 릴레이 노드가 있는 릴레이 환경에서 순차적 전송 기법을 적용하고 있다. 순차적 전송 기법을 사용할 경우, 송신단이 릴레이 노드로 연속적으로 신호를 전송하는 것이 가능하다. 이때, 릴레이간 간섭 신호는 간섭 정렬 기반의 릴레이 필터 설계를 통해 제거가 가능하다. 그러나 이와 같은 기법은 하나의 송수신 노드 쌍 및 3개의 릴레이 노드 환경에서만 적용이 가능하다는 문제점이 있다. 이와 더불어 기존의 순차적 전송 방식은 릴레이 프로토콜이 복호 후 전송 방식을 적용하고 있으나, 증폭 후 전송 방식(amplify-and-forward)을 적용하게 되면 전송하고자 하는 신호뿐만이 아니라, 릴레이간 간섭 신호도 함께 증폭하여 전달된다는 문제점이 있다.2 illustrates a sequential transmission scheme in a relay environment having a pair of transmission / reception nodes and three decode-and-forward relay nodes. When using the sequential transmission scheme, it is possible for the transmitting end to transmit signals continuously to the relay node. At this time, the inter-relay interference signal can be removed through the interference filter based relay filter design. However, such a technique has a problem that it can be applied to only one transmission / reception node pair and three relay node environments. In addition, although the conventional sequential transmission scheme applies the transmission scheme after decoding, when the amplification-and-forward scheme is applied, not only a signal to be transmitted but also an inter-relay interference signal is amplified There is a problem that it is transmitted.
이와 관련하여, 한국공개특허공보 제2013-0056086호(발명의 명칭: 간섭 정렬 기법을 이용한 다중 릴레이 전송 장치 및 방법)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 간섭 제거시 발생하는 자유도 감소를 최소화하여 기존의 릴레이 전송 방법에 비해 높은 전송률을 얻을 수 있는 기술을 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0056086 (entitled " Multiple Relay Transmission Device and Method Using Interference Alignment Technique ") minimizes the degree of freedom in interference cancellation by using an interference alignment technique, Discloses a technique capable of achieving a higher data rate than a relay transmission method.
또한, 한국공개특허공보 제2011-0019183호(발명의 명칭: 반이중 방식 릴레이 시스템, 이에 있어서 협력 통신 방법 및 수신기에서 신호 처리 방법)는 각 타임 슬롯마다 릴레이 노드들 중 하나는 수신 노드로 동작하고 다른 릴레이 노드는 전송 노드로 동작하는 기술을 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0019183 (a half-duplex relay system, a cooperative communication method and a signal processing method in a receiver in this case), one of the relay nodes operates as a receiving node for each time slot, The relay node discloses a technique of operating as a transmission node.
하지만, 위 선행기술은 하나의 송수신 쌍 및 3개의 릴레이 노드 환경에서만 적용이 가능하고, 다수의 송수신 노드 쌍 및 다수의 릴레이 노드가 구비된 환경에서는 적용할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 송수신 노드 쌍 및 릴레이 노드의 개수에 제한을 받지 않으면서 릴레이간 간섭 신호는 제거하고, 소스로부터 원하는 신호만을 목적지 노드에 전달할 수 있는 릴레이 필터의 설계가 필요하다.However, the above prior art can be applied to only one transmission / reception pair and three relay node environments, and is not applicable to an environment having a plurality of transmission / reception node pairs and a plurality of relay nodes. Therefore, it is necessary to design a relay filter capable of removing inter-relay interference signals without limitation on the number of transmission / reception node pairs and relay nodes, and transferring only a desired signal from a source to a destination node.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 복수의 소스 노드, 제 1 그룹 및 제 2 그룹으로 분할된 복수의 릴레이 노드 및 복수의 목적지 노드를 포함하는 간섭 릴레이 네트워크 시스템에 있어서, 제1 페이즈 및 제 2 페이즈의 2 단계로 나누어 교대하여 연속적으로 데이터를 송신 및 수신하고, 릴레이 노드에서 간섭 제거 필터 및 간섭 정렬 필터를 이용하여 간섭 신호를 제거할 수 있는 다중 릴레이 전송 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling an interference that includes a plurality of source nodes, a plurality of relay nodes divided into a first group and a second group, A relay network system comprising: a relay node for transmitting and receiving data alternately in two stages of a first phase and a second phase; and a multiplexing and demultiplexing device for removing interference signals using an interference elimination filter and an interference alignment filter at a relay node, A relay transmission apparatus and method are provided.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 다중 릴레이 전송 장치는 단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 선행 데이터를 전송하는 제 1 페이즈, 상기 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 상기 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 전송하는 제 2 페이즈를 교대로 반복 수행하는 복수의 소스 노드, 상기 제 1 페이즈에서 상기 소스 노드로부터 상기 선행 데이터를 수신하고, 상기 제 2 페이즈에서 상기 수신한 선행 데이터를 전송하는 제 1 그룹 릴레이 노드 및 상기 제 2 페이즈에서 상기 소스 노드로부터 상기 후행 데이터를 수신하고, 상기 제 1 페이즈에서 상기 수신한 후행 데이터를 전송하는 제 2 그룹 릴레이 노드를 포함하는 복수의 릴레이 노드 및 상기 제 1 페이즈에서 상기 제 2 그룹 릴레이 노드가 전송한 상기 후행 데이터를 수신하고, 상기 제 2 페이즈에서 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 전송한 상기 선행 데이터를 수신하는 복수의 목적지 노드를 포함하되, 상기 복수의 릴레이 노드는, 상기 복수의 소스 노드로부터 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 수신할 때 간섭 제거 필터에 기초하여 타 그룹 릴레이 노드로부터의 간섭 신호를 제거하고, 상기 복수의 목적지 노드로 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 전송할 때 간섭 정렬 필터에 기초하여 상기 데이터가 상기 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 한다.As a technical means for accomplishing the above technical object, a multi-relay transmission apparatus of the present invention includes a first phase for transmitting preceding data at a first transmission time corresponding to a unit frame transmission time, A second phase for alternately repeating the second phase of transmitting the preceding data subsequent to the preceding data at a second transmission time, the first data being received from the source node in the first phase, A first group relay node for transmitting the received preceding data and a second group relay node for receiving the following data from the source node in the second phase and transmitting the received uplink data in the first phase And in the first phase, the second group relay node transmits And a plurality of destination nodes receiving the trailing data and receiving the preceding data transmitted by the first group relay node in the second phase, wherein the plurality of relay nodes transmit the preceding data from the plurality of source nodes Wherein the interference cancellation filter removes interference signals from other group relay nodes based on the interference cancellation filter when receiving the data or the trailing data, and when transmitting the preceding data or the following data to the plurality of destination nodes, So that the data does not act as an interference signal to the other group relay node.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 다중 릴레이 전송 방법은 단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터를 제 1 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 상기 선행 데이터를 수신하며, 상기 소스 노드로부터 상기 선행 데이터의 이전 데이터를 수신한 제 2 그룹 릴레이 노드가 상기 이전 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송하는 제 1 페이즈 수행 단계 및 상기 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 상기 소스 노드에서 상기 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 상기 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 상기 제 2 그룹 릴레이 노드가 상기 후행 데이터를 수신하며, 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 상기 수신한 선행 데이터를 상기 복수의 목적지 노드로 전송하는 제 2 페이즈 수행 단계를 포함하되, 상기 제 1 그룹 릴레이 노드 및 상기 제 2 그룹 릴레이 노드는, 상기 복수의 소스 노드로부터 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 수신할 때 간섭 제거 필터에 기초하여 타 그룹 릴레이 노드로부터의 간섭 신호를 제거하고, 상기 복수의 목적지 노드로 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 전송할 때 간섭 정렬 필터에 기초하여 상기 데이터가 상기 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for transmitting a multi-relay according to the present invention, wherein a source node transmits a preceding data to a first group relay node at a first transmission time corresponding to a unit frame transmission time, Performing a first phase in which the second group relay node receiving the preceding data and receiving previous data of the preceding data from the source node transmits the previous data to a plurality of destination nodes, The second group relay node transmits the following data at the source node to the second group relay node at the second transmission time, and the first group relay node receives the next data at the second transmission time, And a second phase performing step of transmitting the received preceding data to the plurality of destination nodes, The first group relay node and the second group relay node remove the interference signal from the other group relay node based on the interference cancellation filter when receiving the preceding data or the following data from the plurality of source nodes, So that the data does not act as an interference signal to the other group relay node based on the interference sorting filter when transmitting the preceding data or the following data to the plurality of destination nodes.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 네트워크 내의 다중 소스가 다수의 릴레이를 거쳐 각각에 지정된 최종 수신 노드에 신호를 전달함에 있어, 소스가 연속적으로 신호를 전송함으로써 기존의 릴레이 통신 방법보다 자유도를 증가시킬 수 있다.According to the above-described object of the present invention, when a plurality of sources in a network transmit signals to a final destination node designated by each of a plurality of relays, the source continuously transmits signals, .
이와 더불어, 본 발명은 소스 노드 밀 목적지 노드 쌍의 수와 릴레이 노드의 수가 제한되지 않은 일반적인 상황에 모두 적용이 가능하다.In addition, the present invention is applicable to both the number of source node destination node pairs and the general situation where the number of relay nodes is not limited.
도 1은 종래 기술에 따른 간섭 릴레이 네트워크 환경에서의 간섭 정렬 기반 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 간섭 정렬 기반 순차적 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 다중 릴레이 전송 장치에서 제 1 페이즈 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 다중 릴레이 전송 장치에서 제 2 페이즈 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명과 종래 기술의 자유도를 비교한 그래프이다.1 is a diagram illustrating an interference-based transmission method in an interference relay network environment according to the related art.
FIG. 2 is a diagram illustrating an interference-based sequential transmission method according to the prior art.
3 is a diagram illustrating a multi-relay transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a first phase state in a multi-relay transmission apparatus.
5 is a diagram showing a second phase state in a multi-relay transmission apparatus.
6 is a diagram illustrating a multi-relay transmission method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a multi-relay transmission method according to a third embodiment of the present invention.
8 is a graph comparing degrees of freedom of the present invention with those of the prior art.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 장치를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a multi-relay transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치는 복수의 소스 노드(100), 복수의 릴레이 노드(200) 및 복수의 목적지 노드(300)를 포함한다. 이때, 소스 노드(100), 릴레이 노드(200) 및 목적지 노드(300) 각각은 임의의 개수의 안테나를 가지고 있다.The relay relay apparatus according to the present invention includes a plurality of
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 3에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.3 refers to a hardware component such as software or an FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and performs predetermined roles .
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play one or more processors.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.Thus, by way of example, an element may comprise components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, procedures, Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.The components and functions provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.
복수의 소스 노드(100)는 단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 선행 데이터를 전송하는 제 1 페이즈를 수행하고, 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 전송하는 제 2 페이즈를 교대로 반복 수행한다. 즉, 복수의 소스 노드(100)는 제 1 페이즈에서 선행 데이터를 아래에서 설명할 제 1 그룹 릴레이 노드(210)에 전송하고, 제 2 페이즈에서는 후행 데이터를 제 2 그룹 릴레이 노드(230)에 전송한다. 한편, 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치의 각 소스 노드(100)는 각 목적지 노드(300)로 직접 통신할 수 없으며, 복수의 소스 노드(100)와 복수의 목적지 노드(300) 사이에서 신호를 중계하는 복수의 릴레이 노드(200)를 통해 통신을 수행한다.The plurality of
복수의 릴레이 노드(200)는 제 1 그룹 릴레이 노드(210) 및 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 구분된다. 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 제 1 페이즈에서 소스 노드(100)로부터 선행 데이터를 수신하고, 제 2 페이즈에서 수신한 선행 데이터를 복수의 목적지 노드(300)로 전송한다. 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 제 2 페이즈에서 소스 노드(100)로부터 후행 데이터를 수신하고, 제 1 페이즈에서 수신한 후행 데이터를 복수의 목적지 노드(300)에 전송한다.The plurality of
한편, 복수의 릴레이 노드(200)는 제 1 그룹 릴레이 노드(210)와 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 구분될 수 있는데, 이와 같이 두 개의 그룹으로 분류하는 하는 것은 소스 노드(100)에 의해 수행된다. 이를 위해 복수의 릴레이 노드(200)는 채널 상태 추정부(211, 231)를 포함하고 있으며, 복수의 소스 노드(100)는 릴레이 노드 선택부(110) 및 릴레이 노드 변경부(120)를 포함하고 있다.The plurality of
복수의 릴레이 노드(200)가 포함하고 있는 채널 상태 추정부(211, 231)는 복수의 소스 노드(100)로부터 수신한 채널 추정을 위한 참조 신호에 기초하여 채널 상태 추정값을 계산하고, 채널 상태 추정값을 소스 노드(100)로 전송할 수 있다. The
그리고 복수의 소스 노드(100)가 포함하고 있는 릴레이 노드 선택부(110)는 복수의 릴레이 노드(200)로부터 전송받은 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값을 초과하는 해당 릴레이 노드를 제 1 그룹 릴레이 노드(210) 또는 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 선택할 수 있다. The
이와 더불어, 릴레이 노드 변경부(120)는 복수의 릴레이 노드(200) 중 선택된 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 타 그룹의 릴레이 노드로 변경할 수 있다. In addition, the relay
이와 같은 채널 상태 추정부(211, 231), 릴레이 노드 선택부(110) 및 릴레이 노드 변경부(120)에 의해 제 1 그룹 릴레이 노드(210) 및 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 결정되는 과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.The process of determining the first
먼저, 복수의 소스 노드(100)는 채널 추정을 위한 참조 신호(reference signal)를 모든 릴레이 노드(200)들에게 전송한다. 각 릴레이 노드(200)들은 전체 소스 노드(100)로부터 받은 참조 신호를 바탕으로 채널 상태를 추정한 값을 계산하여 피드백한다. 각 소스 노드(100)들은 피드백 받은 채널 결과값 정보에 기초하여 네트워크가 정한 채널 상태 임계값을 넘는 릴레이 노드를 제 1 그룹의 릴레이 노드(210)로 선정한다. 선정된 릴레이 노드를 바탕으로 소스 노드(100)는 릴레이 노드들이 사용할 채널 계수를 결정하며, 이렇게 결정된 릴레이 정보와 채널 계수값을 각 릴레이 노드로 전송한다.First, a plurality of
이때, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)로 선정되지 않은 릴레이 노드들은 바로 다음 단계에서 다시 소스 노드(100)들로부터 신호를 받는 역할을 수행하는 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 된다. 한편, 제 1 페이즈 단계에서 제 1 그룹 릴레이 노드(210) 및 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 분류된 경우라 하더라도, 제 2 페이즈에서 소스 노드(100)가 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 데이터 전송하기 위해서는 다시 제 2 그룹 릴레이 노드(230)를 위와 같은 방법에 기초하여 선정하게 된다. 이때, 제 1 페이즈 단계에서 제 1 그룹 릴레이 노드(210)로 선정된 릴레이 노드의 경우에도 제 2 페이즈에서는 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 선정될 수 있다. 즉, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)에서 제 2 그룹 릴레이 노드(230)로 역할이 변경될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치는 소스 노드(100)가 릴레이 노드들로부터 전송받은 채널 상태 추정값에 기초하여 유동적으로 데이터 전송시 중계할 릴레이 노드 그룹을 선정할 수 있다.At this time, the relay nodes that are not selected as the first
이와 같이 결정된 릴레이 노드들은 각 릴레이 노드에 포함된 릴레이 필터 생성부(213, 233)를 통해 다른 그룹의 릴레이 노드들이 보내는 간섭 신호를 제거할 수 있는 간섭 제거 필터를 결정하고, 이와 더불어 간섭 정렬 필터를 결정하여 릴레이 필터를 결정하게 된다. The relay nodes determined in this manner determine interference cancellation filters that can remove the interference signals sent by the relay nodes of the other groups through the
복수의 목적지 노드(300)는 제 1 페이즈에서 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 전송한 후행 데이터를 수신하고, 제 2 페이즈에서 제 1 그룹 릴레이 노드(210)가 전송한 선행 데이터를 수신한다. 이때, 복수의 목적지 노드(300)는 수신 간섭 신호 제거 필터에 기초하여 릴레이 노드로부터 간섭 신호 및 소스 노드로부터의 간섭 신호를 제거할 수 있다. The plurality of
한편, 복수의 소스 노드(100)는 프리코딩 필터에 기초하여 프리코딩된 선행 데이터 및 후행 데이터를 복수의 릴레이 노드(200)에 전송할 수 있다.On the other hand, the plurality of
이와 더불어, 복수의 릴레이 노드(200)는 복수의 소스 노드(100)로부터 선행 데이터 또는 후행 데이터를 수신할 때 릴레이 필터 생성부(213, 233)를 통해 생성된 간섭 제거 필터에 기초하여 타 그룹 릴레이 노드의 간섭신호를 제거한다. 즉, 제 1 페이즈에서 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 복수의 소스 노드(100)로부터 선행 데이터를 수신하게 되며, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 복수의 목적지 노드(300)로 후행 데이터를 전송하는데, 이때 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 선행 데이터 수신시 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 전송한 후행 데이터 신호가 간섭신호로 작용할 수 있다. 따라서, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 간섭 제거 필터를 이용하여 제 2 그룹 릴레이 노드(230)에 의해 발생된 간섭신호를 제거한다.In addition, when a plurality of
반대로, 제 2 페이즈에서 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 복수의 소스 노드(100)로부터 후행 데이터를 수신하게 되며, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 복수의 목적지 노드(300)로 선행 데이터를 전송하는데, 이때 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 후행 데이터 수신시 제 1 그룹 릴레이 노드(210)가 전송한 선행 데이터가 간섭신호로 작용할 수 있다. 따라서, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 간섭 제거 필터를 이용하여 제 1 그룹 릴레이 노드(210)에 의해 발생된 간섭 신호를 제거한다.In contrast, in the second phase, the second
이와 더불어 복수의 릴레이 노드(200)는 복수의 목적지 노드(300)로 선행 데이터 또는 후행 데이터를 전송할 때 릴레이 필터 생성부(213, 233)를 통해 생성된 간섭 정렬 필터에 기초하여 데이터가 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 한다. 즉, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 제 2 페이즈에서 선행 데이터를 복수의 목적지 노드(300)로 전송하며, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 복수의 소스 노드(100)로부터 후행 데이터를 수신하게 되는데, 이때 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 수신한 후행 데이터는 제 1 그룹 릴레이 노드(210)가 복수의 목적지 노드(300)로 선행 데이터를 전송시에 간섭 신호로 작용할 수 있다. 따라서, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 이를 방지하기 위해 간섭 정렬 필터를 이용하여 각 신호를 정렬시킨다.In addition, when a plurality of
반대로, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 제 1 페이즈에서 후행 데이터를 복수의 목적지 노드(300)로 전송하며, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 복수의 소스 노드(100)로부터 선행 데이터를 수신하게 되는데, 이때 제 1 그룹 릴레이 노드(210)가 수신한 선행 데이터는 제 2 그룹 릴레이 노드(230)가 복수의 목적지 노드(300)로 후행 데이터 전송시 간섭 신호로 작용할 수 있다. 따라서, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 간섭 정렬 필터를 이용하여 각 신호를 정렬시킨다.In contrast, the second
이하에서는 제 1 그룹 릴레이 노드(210) 및 제 2 그룹 릴레이 노드(230)를 거쳐 소스 노드(100)에서 목적지 노드(300)로 데이터 전송시에 적용되는 신호 전달 수식을 설명하도록 한다.Hereinafter, a signal transfer formula applied at the time of data transmission from the
먼저, 소스 노드에서 릴레이 노드 사이의 채널을 , 서로 다른 그룹에 속한 릴레이 노드 간 채널을 , 릴레이 노드에서 목적지 노드 사이의 채널을 라고 한다. 이때, 위 첨자 X는 각 순차적 전송 단계에 따라 제 1 그룹 또는 제 2 그룹을 나타내며, 각 채널의 아래 첨자 ij는 j 번째 송신 노드로부터 I 번째 수신 노드로의 채널을 의미한다. 또한, 각 소스에서 전송되는 프리코딩 필터, 릴레이 필터, 목적지 노드에서의 간섭 제거 필터는 각각 , , 와 같은 행렬의 형태로 나타낼 수 있다.First, the channel between the relay node and the source node , Channels between relay nodes belonging to different groups , The channel between the relay node and the destination node . In this case, the superscript X represents the first group or the second group according to each sequential transmission step, and the subscript ij of each channel means a channel from the j-th transmitting node to the I-th receiving node. The precoding filter, the relay filter, and the interference cancellation filter at the destination node, transmitted from each source, , , Can be expressed in the form of a matrix as shown in FIG.
먼저, 제 1 페이즈에서 k번째 타입 X 릴레이가 받게 되는 수신 신호는 다음과 같다.First, the received signal received by the kth type X relay in the first phase is as follows.
[수학식 1][Equation 1]
이때, 는 잡음 신호를 의미하며, 은 m번째 소스 노드에서 보낸 정보 신호를 의미한다.At this time, Means a noise signal, Denotes an information signal transmitted from the m-th source node.
[수학식 1]에서 볼 수 있듯이 각 릴레이 노드는 소스 노드들로부터 받게 되는 원하는 신호인 외에 서로 다른 타입의 릴레이 노드들로부터 오는 릴레이간 간섭 신호(Inter-Relay Interference, 이하 IRI)인 (Y=1 또는 2, Y≠X)를 받게 된다.As shown in Equation (1), each relay node is a desired signal received from the source nodes And an inter-relay interference (IRI) signal from relay nodes of different types (Y = 1 or 2, Y ≠ X).
제 2 페이즈에서 타입 X 릴레이 그룹을 통해 I번째 목적지 노드가 받게 되는 신호는 다음과 같다.In the second phase, the signal received by the I-th destination node through the type X relay group is as follows.
[수학식 2]&Quot; (2) "
상기 [수학식 2]에서 볼 수 있듯이, I번째 목적지 노드는 자신이 원하는 신호인 외에 ISI인 와 IRI인 를 받게 된다.As can be seen from Equation (2), the I-th destination node is a signal In addition to ISI And IRI .
이와 같은 3가지 종류의 간섭 신호는 간섭 정렬 기법을 이용하여 효과적으로 제거함으로써 시스템의 성능을 높일 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치에서 제안하는 간섭 정렬 기법을 설명하도록 한다.These three kinds of interference signals can be effectively removed by using the interference alignment technique, thereby improving the performance of the system. Hereinafter, the interference sorting scheme proposed by the multi-relay transmission apparatus according to the present invention will be described.
먼저, 릴레이 노드 간 간섭 정렬 조건은 다음과 같이 표현할 수 있다.First, the interference condition between relay nodes can be expressed as follows.
[수학식 3]&Quot; (3) "
이때, IRI를 제거하기 위하여, 와 를 일반적인 간섭 정렬 방법으로 설계하게 되면, 이전 단계에서의 릴레이 그룹 필터 의 계산에 영향을 주게 되고, 마찬가지로 순차적 전송 특성에 따라 다시 그 전 단계의 타입 X 릴레이 필터 설계에 연속적으로 영향을 주게 되어 필터 설계가 불가능해진다.At this time, in order to remove the IRI, Wow Is designed as a general interference sorting method, the relay group filter And similarly affects the design of the type X relay filter in the previous stage in succession in accordance with the sequential transmission characteristic, so that the filter design becomes impossible.
따라서, 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치에서는 순차적 전송 기법에서 발생하는 릴레이간 간섭 신호를 제거하는데 적합한 릴레이 필터 설계를 다음과 같이 할 수 있다. 먼저, 릴레이 필터를 크게 2가지 행렬로 나누어, 간섭 제거 행렬 과 간섭 정렬 행렬 로 나누어 표현한다. 여기서, 간섭 제거 행렬 은 제 1 페이즈에서 소스 노드들로부터 신호를 받을 때, 다른 릴레이 노드 그룹에서 오는 신호를 제거하는 역할을 하며, 간섭 정렬 행렬 는 제 2 페이즈에서 릴레이 노드가 소스 노드들로부터 받은 신호를 목적지 노드로 전달할 때, 이러한 신호가 다른 릴레이 노드 그룹에 정렬이 되도록 하는 역할을 수행한다. 두 필터는 모두 의 행렬 계수를 가지는데, 이는 개만큼의 간섭 정렬을 위한 공간을 위한 같이 정해진 릴레이 필터를 수식으로 표현하면 다음과 같다.Therefore, in the multi-relay transmission apparatus according to the present invention, a relay filter design suitable for eliminating the inter-relay interference signal generated in the sequential transmission scheme can be performed as follows. First, the relay filter is roughly divided into two matrices, and an interference elimination matrix And an interference alignment matrix . Here, the interference cancellation matrix When receiving a signal from the source nodes in the first phase, serves to remove the signal from the other relay node group, Plays a role of causing such a signal to be aligned with another relay node group when the relay node transfers the signal received from the source nodes to the destination node in the second phase. Both filters Lt; RTI ID = 0.0 > The following equations can be expressed as follows.
[수학식 4]&Quot; (4) "
릴레이 필터를 [수학식 4]와 같이 설계할 경우, 제 1 페이즈에서는 [수학식 5]와 같은 릴레이간 간섭 정렬 조건이 성립한다.When the relay filter is designed as shown in Equation (4), in the first phase, the inter-relay interference alignment condition as shown in Equation (5) holds.
[수학식 5]&Quot; (5) "
즉, Y 타입 릴레이 노드들이 목적지 노드로 신호를 전송할 때, [수학식 5]와 같은 조건으로부터 타입 X 릴레이는 먼저 간섭 제거 필터를 결정할 수 있다.That is, when the Y-type relay nodes transmit signals to the destination node, the type X relay can first determine the interference cancellation filter from the condition of Equation (5).
마찬가지로, 제 2 페이즈에서는 다음과 같은 간섭 정렬 조건이 성립한다.Similarly, in the second phase, the following interference alignment condition holds.
[수학식 6]&Quot; (6) "
즉, 타입 X 릴레이 노드가 목적지 노드로 신호를 전송하고자 할 때, 타입 Y 릴레이들에 간섭 신호로 작용하지 않도록 간섭 정렬 필터를 설계할 수 있다.That is, when the Type X relay node desires to transmit a signal to the destination node, the interference sorting filter can be designed so that it does not act as an interference signal to the Type Y relays.
이러한 과정을 거쳐서 간섭 제거 필터와 간섭 정렬 필터가 각각 구해지면 최종적으로 [수학식 4]와 같은 릴레이 필터가 결정될 수 있고, 결정된 릴레이 필터를 이용하면 타입 X 릴레이를 이용한 소스 노드와 목적지 노드 간의 유효 채널을 와 같이 표현하면, 최종적으로 다음과 같은 소스 노드와 목적지 노드 간의 간섭 정렬 조건이 성립할 수 있게 된다. 이때, 은 소스 노드-목적지 노드 쌍이 보낼 수 있는 데이터 스트림 수를 의미한다.When the interference elimination filter and the interference alignment filter are obtained through the above process, the relay filter as shown in Equation (4) can be finally determined. If the determined relay filter is used, the effective channel between the source node and the destination node of The interference condition between the source node and the destination node can be finally established as follows. At this time, Is the number of data streams that a source node-destination node pair can send.
[수학식 7]&Quot; (7) "
도 4는 다중 릴레이 전송 장치에서 제 1 페이즈 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 다중 릴레이 전송 장치에서 제 2 페이즈 상태를 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a first phase state in a multi-relay transmission apparatus, and Fig. 5 is a diagram showing a second phase state in a multi-relay transmission apparatus.
본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치에서는 순차적 전송 프로토콜(alternate transmission relaying) 기법을 적용하여 데이터를 전송한다. 도 4 및 도 5에서 소스 노드(100)는 S, 릴레이 노드(200)는 R, 목적지 노드(300)는 D로 표현하고 있으며, I번째 소스 노드(100)와 목적지 노드(300) 쌍은 각각 Si-Di로 표현된다. In the multi-relay transmission apparatus according to the present invention, data is transmitted by applying an alternate transmission relaying technique. In FIG. 4 and FIG. 5, the
먼저, 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 제 1 페이즈에서 소스 노드(100)들로부터 신호를 받고, 제 2 페이즈에서 소스 노드(100)로부터 받은 신호를 목적지 노드(300)로 전송한다. 반대로 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 제 1 페이즈에서 목적지 노드(300)에 신호를 전송하고, 제 2 페이즈에서 소스 노드(100)로부터 신호를 받는다. 각각의 그룹의 릴레이 노드는 와 같이 위 첨자를 이용하여 표시한다. 그리고 소스 노드(100)와 목적지 노드(300) 쌍과 제 1 그룹 및 제 2 그룹의 릴레이 노드(210, 230)는 각각 K, Ka, Kb개가 존재한다.First, the first
순차적 전송 프로토콜은 제 1 페이즈와 제 2 페이즈의 총 2 단계를 통해 진행된다. 먼저, 제 1 페이즈에서 각 소스 노드(100)는 네트워크 내의 제 1 그룹 릴레이 노드(210)에 신호를 전송한다. 이때, 제 2 그룹 릴레이 노드(230)는 이전 단계에서 소스 노드(100)로부터 받은 신호들을 목적지 노드(300)로 전송한다. 제 2 페이즈에서는 각 소스 노드(100)가 제 2 그룹 릴레이 노드(230)에 신호를 전송하고, 이때 제 1 그룹 릴레이 노드(210)는 제 1 페이즈에서 받은 신호들을 각기 정해진 목적지 노드(300)로 전송하게 된다. 이와 같은 제 1 페이즈 및 제 2 페이즈 단계는 서로 교번하여 진행되며, 2 단계 전송 방식은 연속적으로 이루어진다.The sequential transmission protocol proceeds through two steps of a first phase and a second phase. First, in the first phase, each
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 방법을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a multi-relay transmission method according to a second embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 방법은 총 먼저, 소스 노드에서 전송할 데이터가 있는지 여부를 확인한다(S610). 전송할 데이터가 있는 경우 릴레이 노드를 선택하는 단계를 수행한다(S620). 구체적으로 소스 노드는 복수의 릴레이 노드에 데이터를 전송하기 전에 복수의 릴레이 노드를 제 1 그룹 릴레이 노드 및 제 2 그룹 릴레이 노드로 분류할 수 있다. 이를 위해 복수의 소스 노드는 채널 추정을 위한 참조 신호를 복수의 릴레이 노드에 전송하고, 릴레이 노드는 이를 수신한 후 참조 신호에 기초하여 채널 상태 추정값을 계산한다. 그리고 계산된 채널 상태 추정값을 다시 소스 노드로 전송할 수 있다.The multi-relay transmission method according to the present invention first checks whether data to be transmitted is present in the source node (S610). If there is data to be transmitted, a step of selecting a relay node is performed (S620). Specifically, the source node may classify the plurality of relay nodes into the first group relay node and the second group relay node before transmitting the data to the plurality of relay nodes. To this end, a plurality of source nodes transmit a reference signal for channel estimation to a plurality of relay nodes, and the relay node receives the reference signal and calculates a channel state estimation value based on the reference signal. The calculated channel state estimate may then be transmitted back to the source node.
소스 노드는 복수의 릴레이 노드가 전송한 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값을 초과하는 해당 릴레이 노드를 제 1 그룹 릴레이 노드로 선택할 수 있다. 이때, 복수의 릴레이 노드 중 제 1 그룹 릴레이 노드로 선택된 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 제 2 그룹 릴레이 노드로 변경할 수 있다.The source node may select a corresponding relay node that exceeds a predetermined channel state threshold value among the channel state estimation values transmitted by the plurality of relay nodes as the first group relay node. At this time, the relay nodes other than the relay node selected as the first group relay node among the plurality of relay nodes can be changed to the second group relay node.
이와 반대로, 복수의 소스 노드는 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값에 초과하는 해당 릴레이 노드를 제 2 그룹 릴레이 노드로 선택할 수 있으며, 선택된 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 제 1 그룹 릴레이 노드로 변경할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 방법은 릴레이 노드를 유동적으로 선택하여 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 제 1 그룹 릴레이 노드로 분류된 릴레이 노드도 다음 페이즈에서 제 1 그룹이 아닌 제 2 그룹 릴레이 노드로 분류될 수 있다.On the contrary, a plurality of source nodes can select a corresponding relay node exceeding a predetermined channel state threshold value among the channel state estimation values as the second group relay node, and relay nodes other than the selected relay node to the first group relay node Can be changed. As described above, the multi-relay transmission method according to the present invention can flexibly select relay nodes to transmit data. That is, the relay node classified as the first group relay node may be classified as the second group relay node other than the first group in the next phase.
복수의 릴레이 노드가 제 1 그룹 및 제 2 그룹 릴레이 노드로 분류된 후 제 1 페이즈 단계가 수행된다(S630). 제 1 페이즈에서는 단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터를 제 1 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 제 1 그룹 릴레이 노드가 선행 데이터를 수신한다. 이와 동시에 소스 노드로부터 선행 데이터의 이전 데이터를 수신한 제 2 그룹 릴레이 노드가 이전 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송한다.After the plurality of relay nodes are classified into the first group and the second group relay node, a first phase step is performed (S630). In the first phase, the source node transmits the preceding data to the first group relay node at the first transmission time corresponding to the unit frame transmission time, and the first group relay node receives the preceding data. At the same time, the second group relay node receiving the previous data of the preceding data from the source node transmits the previous data to the plurality of destination nodes.
다음으로, 제 2 페이즈 단계에서는(S640) 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 제 2 그룹 릴레이 노드가 후행 데이터를 수신하며, 이와 동시에 제 1 그룹 릴레이 노드가 수신한 선행 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송한다. 이와 같은 제 1 페이즈 단계 및 제 2 페이즈 단계는 소스 노드에서 전송할 데이터가 있는 경우 계속적으로 교번하여 수행된다. 제 1 페이즈와 제 2 페이즈 단계가 계속적으로 교번하여 수행되다가 데이터 전송을 완료한 경우 전송을 종료하게 된다(S650). Next, in a second phase step (S640), the source node transmits the following data following the preceding data to the second group relay node at the second transmission time following the first transmission time, and the second group relay node And at the same time transmits the preceding data received by the first group relay node to a plurality of destination nodes. The first phase step and the second phase step are continuously performed alternately when there is data to be transmitted from the source node. If the first and second phases are continuously alternated and the data transmission is completed, the transmission is terminated (S650).
한편, 데이터를 전송하는 과정에 있어서 제 1 그룹 릴레이 노드 및 제 2 그룹 릴레이 노드는 소스 노드로부터 데이터를 수신하거나, 목적지 노드로 전송할 때 간섭 제거 필터 및 간섭 정렬 필터를 이용하여 간섭신호를 제거한다.Meanwhile, in the process of transmitting data, the first group relay node and the second group relay node remove the interference signal using the interference elimination filter and the interference sorting filter when receiving data from the source node or transmitting the data to the destination node.
간섭 제거 필터는 릴레이 노드가 복수의 소스 노드로부터 선행 데이터 또는 후행 데이터를 수신할 때 타 그룹 릴레이 노드로부터의 간섭 신호를 제거하기 위한 필터에 해당한다. 그리고 간섭 정렬 필터는 릴레이 노드가 복수의 목적지 노드로 선행 데이터 또는 후행 데이터를 전송할 때 데이터가 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 한다. 이와 같은 두 개의 필터에 기초하여 릴레이 노드는 간섭 신호를 제거할 수 있다. 한편, 릴레이 노드에서 간섭 신호를 제거하기 위한 각 필터와 관련된 수식은 위에서 자세히 설명하였으므로 이하에서는 생략하도록 한다.The interference cancellation filter corresponds to a filter for removing interference signals from other group relay nodes when the relay node receives the preceding data or the following data from the plurality of source nodes. The interference sort filter prevents data from interfering with other group relay nodes when the relay node transmits preceding data or trailing data to a plurality of destination nodes. Based on these two filters, the relay node can remove the interference signal. Meanwhile, the formulas related to each filter for removing the interference signal at the relay node have been described in detail above, and will not be described below.
한편, 복수의 소스 노드는 프리코딩 필터에 기초하여 프리코딩된 선행 데이터 또는 후행 데이터를 제 1 그룹 릴레이 노드 또는 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송할 수 있다. 그리고 복수의 목적지 노드는 수신 간섭 신호 제거 필터에 기초하여 릴레이 노드로부터의 간섭 신호 및 소스 노드로부터의 간섭 신호를 제거할 수 있다. 이와 같은 프리코딩 필터 및 수신 간섭 신호 제거 필터는 위에서 설명한 [수학식 7]에서 나타난 바와 같이 간섭 정렬 조건이 성립된 후 결정될 수 있다.On the other hand, the plurality of source nodes may transmit precoded preceding data or trailing data to the first group relay node or the second group relay node based on the precoding filter. The plurality of destination nodes may remove the interference signal from the relay node and the interference signal from the source node based on the received interference cancellation filter. Such a precoding filter and a received interference canceling filter may be determined after the interference alignment condition is established as shown in Equation (7) described above.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 방법을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a multi-relay transmission method according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 다중 릴레이 전송 방법과 제 1 페이즈 및 제 2 페이즈에서 수행하는 신호 전송 방법이 반대로 된 경우를 나타낸다.FIG. 7 shows a case where the multiple relay transmission method shown in FIG. 6 and the signal transmission method performed in the first phase and the second phase are reversed.
먼저, 소스 노드에서 전송할 데이터가 있는지 여부를 확인한다(S710). 전송할 데이터가 있는 경우 복수의 릴레이 노드를 제 1그룹 및 제 2 그룹의 릴레이 노드로 분류한다(S720).First, it is determined whether there is data to be transmitted from the source node (S710). If there is data to be transmitted, the plurality of relay nodes are classified as the relay nodes of the first group and the second group (S720).
제 1 그룹 릴레이 노드 및 제 2 그룹 릴레이 노드가 분류된 경우, 제 1 페이즈 단계를 수행하게 된다(S730). 제 1 페이즈에서는 단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터를 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 제 2 그룹 릴레이 노드가 선행 데이터를 수신한다. 이와 동시에 소스 노드로부터 선행 데이터의 이전 데이터를 수신한 제 1 그룹 릴레이 노드가 이전 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송한다.If the first group relay node and the second group relay node are classified, the first phase step is performed (S730). In the first phase, the source node transmits the preceding data to the second group relay node at the first transmission time corresponding to the unit frame transmission time, and the second group relay node receives the preceding data. At the same time, the first group relay node receiving the previous data of the preceding data from the source node transmits the previous data to the plurality of destination nodes.
다음으로, 제 2 페이즈 단계에서는(S740) 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 제 1 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 제 1 그룹 릴레이 노드가 후행 데이터를 수신하며, 이와 동시에 제 2 그룹 릴레이 노드가 수신한 선행 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송한다. 이와 같은 제 1 페이즈 단계 및 제 2 페이즈 단계는 소스 노드에서 전송할 데이터가 있는 경우 계속적으로 교번하여 수행된다. 제 1 페이즈와 제 2 페이즈 단계가 계속적으로 교번하여 수행되다가 데이터 전송을 완료한 경우 전송을 종료하게 된다(S750).Next, in a second phase step (S740), in the second transmission time following the first transmission time, the source node transmits the following data following the preceding data to the first group relay node, and the first group relay node And at the same time transmits the preceding data received by the second group relay node to a plurality of destination nodes. The first phase step and the second phase step are continuously performed alternately when there is data to be transmitted from the source node. If the first and second phases are continuously alternated and the data transmission is completed, the transmission is terminated (S750).
한편, 제 3 실시예에 따른 다중 릴레이 전송 방법 역시 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지로 간섭 제거 필터 및 간섭 정렬 필터를 이용하여 간섭신호를 제거할 수 있으며, 이에 대한 설명은 동일하므로 이하에서는 생략하도록 한다.In the multi-relay transmission method according to the third embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 6, interference cancellation can be performed using an interference cancellation filter and an interference cancellation filter, and description thereof is omitted here. do.
도 8은 본 발명과 종래 기술의 자유도를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing degrees of freedom of the present invention with those of the prior art.
도 8에 도시된 각 그래프는 릴레이 개수에 따른 전체 자유도의 합을 비교하기 위해 각 모델을 시뮬레이션 한 결과이며, 먼저 위쪽의 그래프를 살펴보면 본 발명에 따른 다중 릴레이 전송 장치 및 방법에 따른 순차적 전송 기법(ATR scheme(DF))을 적용한 경우 conventional AF 기법을 적용할 때보다 전체 자유도의 합이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이와 더불어, 본 발명에 따른 순차적 전송 기법(ATR scheme(DF))을 적용한 경우 다른 기법을 적용한 것보다 전체 자유도의 합이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.Each graph shown in FIG. 8 is a simulation result of each model to compare the sum of total degrees of freedom according to the number of relays. Referring to the upper graph, the multi-relay transmission apparatus according to the present invention and the sequential transmission scheme ATR scheme (DF)), the sum of the degrees of freedom is larger than that of the conventional AF method. In addition, when the ATR scheme (DF) according to the present invention is applied, it can be seen that the sum of the degrees of freedom is the highest as compared with other schemes.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 소스 노드 110: 릴레이 노드 선택부
120: 릴레이 노드 변경부 200: 릴레이 노드
210: 제 1 그룹 릴레이 노드 211: 채널 상태 추정부
213: 릴레이 필터 생성부 230: 제 2 그룹 릴레이 노드
231: 채널 상태 추정부 233: 릴레이 필터 생성부
300: 목적지 노드100: Source node 110: Relay node selector
120: Relay node changing unit 200: Relay node
210: first group relay node 211: channel state estimator
213: Relay filter generation unit 230: Second group relay node
231: Channel state estimation unit 233: Relay filter generation unit
300: destination node
Claims (11)
단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 선행 데이터를 전송하는 제 1 페이즈, 상기 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 상기 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 전송하는 제 2 페이즈를 교대로 반복 수행하는 복수의 소스 노드,
상기 제 1 페이즈에서 상기 소스 노드로부터 상기 선행 데이터를 수신하고, 상기 제 2 페이즈에서 상기 수신한 선행 데이터를 전송하는 제 1 그룹 릴레이 노드 및 상기 제 2 페이즈에서 상기 소스 노드로부터 상기 후행 데이터를 수신하고, 상기 제 1 페이즈에서 상기 수신한 후행 데이터를 전송하는 제 2 그룹 릴레이 노드를 포함하는 복수의 릴레이 노드 및
상기 제 1 페이즈에서 상기 제 2 그룹 릴레이 노드가 전송한 상기 후행 데이터를 수신하고, 상기 제 2 페이즈에서 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 전송한 상기 선행 데이터를 수신하는 복수의 목적지 노드를 포함하되,
상기 복수의 릴레이 노드는,
상기 복수의 소스 노드로부터 수신한 채널 추정을 위한 참조 신호에 기초하여 채널 상태 추정값을 계산하고, 상기 채널 상태 추정값을 상기 소스 노드로 전송하는 채널 상태 추정부를 더 포함하고,
상기 복수의 소스 노드로부터 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 수신할 때 간섭 제거 필터에 기초하여 타 그룹 릴레이 노드로부터의 간섭 신호를 제거하고,
상기 복수의 목적지 노드로 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 전송할 때 간섭 정렬 필터에 기초하여 상기 데이터가 상기 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 하는 것인 다중 릴레이 전송 장치.In a multiple relay transmission apparatus,
A first phase for transmitting preceding data at a first transmission time corresponding to a unit frame transmission time and a second phase for transmitting a preceding data following the preceding data at a second transmission time following the first transmission time, A plurality of source nodes,
A first group relay node receiving the preceding data from the source node in the first phase and transmitting the received preceding data in the second phase and a second group relay node receiving the trailing data from the source node in the second phase A plurality of relay nodes including a second group relay node for transmitting the received subsequent data in the first phase,
And a plurality of destination nodes for receiving the trailing data transmitted by the second group relay node in the first phase and receiving the preceding data transmitted by the first group relay node in the second phase,
Wherein the plurality of relay nodes comprise:
Further comprising a channel state estimation unit for calculating a channel state estimation value based on a reference signal for channel estimation received from the plurality of source nodes and transmitting the channel state estimation value to the source node,
Removing interference signals from other group relay nodes based on an interference cancellation filter when receiving the preceding data or the following data from the plurality of source nodes,
Wherein the data does not act as an interference signal to the other group relay node based on an interference alignment filter when transmitting the preceding data or the following data to the plurality of destination nodes.
상기 복수의 소스 노드는,
상기 전송받은 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값을 초과하는 해당 릴레이 노드를 상기 제 1 그룹 릴레이 노드 또는 제 2 그룹 릴레이 노드로 선택하는 릴레이 노드 선택부 및
상기 복수의 릴레이 노드 중 선택된 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 타 그룹의 릴레이 노드로 변경하는 릴레이 노드 변경부를 더 포함하는 다중 릴레이 전송 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of source nodes comprise:
A relay node selector for selecting a corresponding relay node exceeding a predetermined channel state threshold value among the transmitted channel state estimation values as the first group relay node or the second group relay node;
And a relay node changing unit for changing the relay nodes other than the selected relay node among the plurality of relay nodes to a relay node of another group.
상기 복수의 소스 노드는 프리코딩 필터에 기초하여 프리코딩된 상기 선행 데이터 및 상기 후행 데이터를 상기 복수의 릴레이 노드에 전송하는 다중 릴레이 전송 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of source nodes transmit the precoded data and the trailing data to the plurality of relay nodes based on a precoding filter.
상기 복수의 목적지 노드는 수신 간섭 신호 제거 필터에 기초하여 릴레이 노드로부터의 간섭 신호 및 소스 노드로부터의 간섭 신호를 제거하는 다중 릴레이 전송 장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of destination nodes remove the interference signal from the relay node and the interference signal from the source node based on the received interference cancellation filter.
단위 프레임 전송시간에 해당하는 제 1 전송시간에 소스 노드에서 선행 데이터를 제 1 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 상기 선행 데이터를 수신하며, 상기 소스 노드로부터 상기 선행 데이터의 이전 데이터를 수신한 제 2 그룹 릴레이 노드가 상기 이전 데이터를 복수의 목적지 노드로 전송하는 제 1 페이즈 수행 단계 및
상기 제 1 전송시간에 후속되는 제 2 전송시간에 상기 소스 노드에서 상기 선행 데이터에 후속되는 후행 데이터를 상기 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송하고, 상기 제 2 그룹 릴레이 노드가 상기 후행 데이터를 수신하며, 상기 제 1 그룹 릴레이 노드가 상기 수신한 선행 데이터를 상기 복수의 목적지 노드로 전송하는 제 2 페이즈 수행 단계를 포함하되,
상기 제 1 그룹 릴레이 노드 및 상기 제 2 그룹 릴레이 노드는,
상기 복수의 소스 노드로부터 수신한 채널 추정을 위한 참조 신호에 기초하여 채널 상태 추정값을 계산하고, 상기 채널 상태 추정값을 상기 소스 노드로 전송하며,
상기 복수의 소스 노드로부터 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 수신할 때 간섭 제거 필터에 기초하여 타 그룹 릴레이 노드로부터의 간섭 신호를 제거하고,
상기 복수의 목적지 노드로 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 전송할 때 간섭 정렬 필터에 기초하여 상기 데이터가 상기 타 그룹 릴레이 노드에 간섭 신호로 작용하지 않게 하는 것인 다중 릴레이 전송 방법.In a multiple relay transmission method,
The first group relay node transmits the preceding data to the first group relay node at a source node at a first transmission time corresponding to a unit frame transmission time, and the first group relay node receives the preceding data, Performing a first phase in which the second group relay node receiving the data transmits the previous data to a plurality of destination nodes,
Wherein the second group relay node is operable to transmit subsequent data to the second group relay node at a second transmission time subsequent to the first transmission time and subsequent to the preceding data at the source node, And a second phase performing step of the first group relay node transmitting the received preceding data to the plurality of destination nodes,
Wherein the first group relay node and the second group relay node comprise:
Calculating a channel state estimation value based on a reference signal for channel estimation received from the plurality of source nodes, transmitting the channel state estimation value to the source node,
Removing interference signals from other group relay nodes based on an interference cancellation filter when receiving the preceding data or the following data from the plurality of source nodes,
Wherein the data is prevented from acting as an interference signal to the other group relay node based on an interference sorting filter when transmitting the preceding data or the following data to the plurality of destination nodes.
상기 복수의 소스 노드가 상기 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값을 초과하는 해당 릴레이 노드를 제 1 그룹 릴레이 노드로 선택하는 단계 및
상기 복수의 릴레이 노드 중 상기 제 1 그룹 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 상기 제 2 그룹 릴레이 노드로 변경하는 단계를 더 포함하는 다중 릴레이 전송 방법.The method according to claim 6,
Selecting a corresponding relay node as a first group relay node in which the plurality of source nodes exceed a predetermined channel state threshold value among the channel state estimation values;
And changing the remaining relay nodes of the plurality of relay nodes except for the first group relay node to the second group relay node.
상기 복수의 소스 노드가 상기 채널 상태 추정값 중 기 설정된 채널 상태 임계값을 초과하는 해당 릴레이 노드를 제 2 그룹 릴레이 노드로 선택하는 단계 및
상기 복수의 릴레이 노드 중 상기 제 2 그룹 릴레이 노드를 제외한 나머지 릴레이 노드를 상기 제 1 그룹 릴레이 노드로 변경하는 단계를 더 포함하는 다중 릴레이 전송 방법.The method according to claim 6,
Selecting a corresponding relay node as a second group relay node in which the plurality of source nodes exceeds a predetermined channel state threshold value among the channel state estimation values;
And changing the remaining relay nodes of the plurality of relay nodes except for the second group relay node to the first group relay node.
상기 복수의 소스 노드는 프리코딩 필터에 기초하여 프리코딩된 상기 선행 데이터 또는 상기 후행 데이터를 상기 제 1 그룹 릴레이 노드 또는 상기 제 2 그룹 릴레이 노드로 전송하는 다중 릴레이 전송 방법.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of source nodes transmit the preceding data or the following data precoded based on a precoding filter to the first group relay node or the second group relay node.
상기 복수의 목적지 노드는 수신 간섭 신호 제거 필터에 기초하여 릴레이 노드로부터의 간섭 신호 및 소스 노드로부터의 간섭 신호를 제거하는 다중 릴레이 전송 방법.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of destination nodes remove an interference signal from a relay node and an interference signal from a source node based on a received interference cancellation filter.
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