KR101524520B1 - 다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템 - Google Patents

다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101524520B1
KR101524520B1 KR1020140031703A KR20140031703A KR101524520B1 KR 101524520 B1 KR101524520 B1 KR 101524520B1 KR 1020140031703 A KR1020140031703 A KR 1020140031703A KR 20140031703 A KR20140031703 A KR 20140031703A KR 101524520 B1 KR101524520 B1 KR 101524520B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
repeater
signal
probability value
rti
Prior art date
Application number
KR1020140031703A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140114794A (ko
Inventor
이재홍
이주현
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Publication of KR20140114794A publication Critical patent/KR20140114794A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101524520B1 publication Critical patent/KR101524520B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/08—Trunked mobile radio systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 기지국은 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 안테나, 채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값을 계산하는 계산부 및 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 판단부를 포함하고, 계산부는 각각 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하고 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송한다.

Description

다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템{BASE STATION FOR RELAY NETWORK SYSTEM USING MULTIPLE TERMINALS AND OPERATING METHOD THERE OF AND RELAY NETWORK SYSTEM INCLUDING BASE STATION}
본 발명은 다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법에 관한 것 이다. 특히 본 발명은 중계기능을 수행하는 단말기를 이용하는 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템에 관한 것이다.
근래에는 네트워크 시스템에서 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 QoS 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 또한 최근의 네트워크 시스템은 다양한 방식에 기초하여 단말기간 신호를 송수신하고 있다.
특히 네트워크 시스템에서 중계기를 이용하는 방식은 송신기가 수신기로 통신하는 것을 도와서 신뢰성 있는 통신을 하기 위한 통신 방식이다. 특히 이 경우 네트워크 시스템은 송신기, 중계기, 수신기를 포함하여 구성된다. 중계기를 위한 통신의 간단한 절차는 일반적으로 다음과 같다. 송신기는 중계기와 수신기에게 보내고자 하는 정보를 전송 한다. 이 때, 중계기는 송신기에서 수신기에게 전송하고자 하는 정보를 받아 적절한 신호처리 후, 그 정보를 다시 수신기에게 전송한다. 송신기도 중계기와 같이 중계기에 보냈던 신호를 다시 수신기에 전송한다.
이러한 중계기를 이용한 네트워크 시스템은 송신기와 수신기 사이의 채널과 중계기와 수신기의 사이의 채널이 서로 독립적인 채널을 거치게 함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
특히 무선통신 시스템에는 중계기를 사용함으로써 기지국의 커버리지(Coverage) 증대, 전송률(Throughput) 개선 등의 효과가 발생한다. 즉, 열악한 채널 환경을 가지는 특정 지역에 중계국을 위치시켜 전송률을 향상시킬 수 있다. 또한, 셀 경계 부근에 중계기를 위치시켜 기지국의 커버리지 밖에 있는 단말과 기지국이 통신할 수 있도록 서비스할 수 있다.
또한 근래에는 중계 네트워크 시스템에서 중계기의 역할을 단말기가 대신 수행하는 경우도 있다. 그러나 이러한 경우 중계 네트워크 시스템의 채널 추정 및 피드백 오버헤드는 감소되지만, 불능확률 성능이 보장 되지 않는 문제가 있었다.
따라서 단말기가 중계기의 역할을 수행하는 중계 네트워크에서, 불능확률 성능을 보장할 수 있는 기지국 및 중계 네트워크 시스템이 요구되고 있다.
선행문헌1: 한국 공개특허: 제10-2013-0007460호(발명의 명칭: 광 중계기 및 그의 신호 중계 방법)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말기가 중계기의 역할을 수행하는 중계 네트워크 시스템에서, 불능확률 성능을 보장할 수 있는 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국은 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 안테나; 채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값을 계산하는 계산부 및 상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 판단부를 포함하고, 상기 계산부는 각각 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하고, 상기 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송한다.
상기 계산부는 수식 1에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
Figure 112014026008959-pat00001
을 계산할 수 있다.
(수식 1)
Figure 112014026008959-pat00002
{상기
Figure 112014026008959-pat00003
은 단말기의 전송 신호대잡음비(Transmit signal to noise ratio), 상기
Figure 112014026008959-pat00004
는 신호를 전송하는 단말기에서 신호를 전송하는 단말기
Figure 112014026008959-pat00005
에서 상기
Figure 112014026008959-pat00006
에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기
Figure 112014026008959-pat00007
로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 상기
Figure 112014026008959-pat00008
는 상기
Figure 112014026008959-pat00009
에서 기지국으로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 및 상기
Figure 112014026008959-pat00010
는 불능 사건(outage event)이 일어나기 위한 임계값(threshold)}
상기 계산부는 수식 2에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
Figure 112014026008959-pat00011
을 계산할 수 있다.
[수식 2]
Figure 112014026008959-pat00012
상기 판단부는 전역 탐색(exhaustive search)방법에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
상기 판단부는 수식 3 내지 수식 6에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
(수식 3)
Figure 112014026008959-pat00013
(수식 4)
Figure 112014026008959-pat00014
(수식 5)
Figure 112014026008959-pat00015
[수식 6]
Figure 112014026008959-pat00016
{상기
Figure 112014026008959-pat00017
는 불능 확률 값, 상기
Figure 112014026008959-pat00018
는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)이고, 상기
Figure 112014026008959-pat00019
는 신호를 전송하는 단말기이고 상기
Figure 112014026008959-pat00020
는
Figure 112014026008959-pat00021
에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기이고, 상기
Figure 112014026008959-pat00022
가 1인 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00023
가 상기
Figure 112014026008959-pat00024
의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되었음을 나타내고, 상기
Figure 112014026008959-pat00025
가 0인 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00026
에는 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않았음을 나타냄}
상기 판단부는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}의 모든 에지 중 가장 큰 가중치의 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 있을 때의 각각 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
상기 판단부는 헝가리 방법에 기초하여 상기 퍼펙트 매칭을 찾을 수 있다.
상기 판단부는
Figure 112014026008959-pat00027
및 매칭이 이루어지지 않은 에지로 이루어진 집합
Figure 112014026008959-pat00028
을 정의하고,
Figure 112014026008959-pat00029
를
Figure 112014026008959-pat00030
로,
Figure 112014026008959-pat00031
를
Figure 112014026008959-pat00032
로 초기화 하고, 모든 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)
Figure 112014026008959-pat00033
를 0으로 초기화하고, 상기
Figure 112014026008959-pat00034
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지
Figure 112014026008959-pat00035
를 찾고, 상기
Figure 112014026008959-pat00036
에서 상기
Figure 112014026008959-pat00037
를 제거하고, 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는지 판단하고, 만일 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00038
에 상기
Figure 112014026008959-pat00039
를 합하고
Figure 112014026008959-pat00040
에 1을 대입하고, 상기
Figure 112014026008959-pat00041
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00042
를 합하고 상기
Figure 112014026008959-pat00043
에 1을 대입한 이후 또는 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는 경우
Figure 112014026008959-pat00044
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하는지를 판단하고, 상기
Figure 112014026008959-pat00045
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하지 않다면 다시 상기
Figure 112014026008959-pat00046
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾고, 만일 상기
Figure 112014026008959-pat00047
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치한다면 상기
Figure 112014026008959-pat00048
의 원소에 기초하여 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
신호를 전송하는 단말기와 신호를 전송하는 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당된 단말기는 서로 상기 에지에 기초하여 연결되며,
상기 E는 상기 에지의 집합이며, 상기 X는 신호를 전송하는 단말기의 집합인 상기 Y는 신호를 전송하는 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당된 단말기일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템은 기지국; 상기 기지국으로부터 중계기 할당 정보를 수신하여 신호를 전송하는 제1 단말기; 및 상기 제1 단말기의 중계기 역할을 수행하는 제2 단말기를 포함하고, 상기 기지국은 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 안테나; 채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값을 계산하는 계산부 및 상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 판단부를 포함하고, 상기 계산부는 각각 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하고, 상기 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송한다.
상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기는 자신에게 제2 단말기가 할당되지 않은 경우, 신호를 상기 기지국으로 재전송할 수 있다.
상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기에게 제2 단말기가 할당 된 경우, 제2 단말기는 수신 받은 신호의 복호 성공 여부를 판단하고, 복호에 성공한 경우 전송 받은 신호를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기에게 제2 단말기가 할당 된 경우, 제2 단말기는 수신 받은 신호의 복호 성공 여부를 판단하고, 복호에 성공하지 못한 경우 전송 받은 신호를 증폭하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
상기 계산부는 수식 1에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
Figure 112014026008959-pat00049
을 계산할 수 있다.
(수식 1)
Figure 112014026008959-pat00050
{상기
Figure 112014026008959-pat00051
은 단말기의 전송 신호대잡음비(Transmit signal to noise ratio), 상기
Figure 112014026008959-pat00052
는 신호를 전송하는 단말기에서 신호를 전송하는 단말기
Figure 112014026008959-pat00053
에서 상기
Figure 112014026008959-pat00054
에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기
Figure 112014026008959-pat00055
로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 상기
Figure 112014026008959-pat00056
는 상기
Figure 112014026008959-pat00057
에서 기지국으로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 및 상기
Figure 112014026008959-pat00058
는 불능 사건(outage event)이 일어나기 위한 임계값(threshold)}
상기 계산부는 수식 2에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
Figure 112014026008959-pat00059
을 계산할 수 있다.
[수식 2]
Figure 112014026008959-pat00060
상기 판단부는 전역 탐색(exhaustive search)방법에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
상기 판단부는 수식 3 내지 수식 6에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
(수식 3)
Figure 112014026008959-pat00061
(수식 4)
Figure 112014026008959-pat00062
(수식 5)
Figure 112014026008959-pat00063
[수식 6]
Figure 112014026008959-pat00064
{상기
Figure 112014026008959-pat00065
는 불능 확률 값, 상기
Figure 112014026008959-pat00066
는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)이고, 상기
Figure 112014026008959-pat00067
는 신호를 전송하는 단말기이고 상기
Figure 112014026008959-pat00068
는
Figure 112014026008959-pat00069
에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기이고, 상기
Figure 112014026008959-pat00070
가 1인 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00071
가 상기
Figure 112014026008959-pat00072
의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되었음을 나타내고, 상기
Figure 112014026008959-pat00073
가 0인 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00074
에는 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않았음을 나타냄}
상기 판단부는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}의 모든 에지 중 가장 큰 가중치의 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 있을 때의 각각 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구할 수 있다.
상기 판단부는 헝가리 방법에 기초하여 상기 퍼펙트 매칭을 찾을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국의 동작 방법은 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 단계; 각각의 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하는 단계; 상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 단계; 및 상기 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송하는 단계를 포함하고,
상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 단계는
Figure 112014026008959-pat00075
및 매칭이 이루어지지 않은 에지로 이루어진 집합
Figure 112014026008959-pat00076
을 정의하고,
Figure 112014026008959-pat00077
를
Figure 112014026008959-pat00078
로,
Figure 112014026008959-pat00079
를
Figure 112014026008959-pat00080
로 초기화 하고, 모든 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)
Figure 112014026008959-pat00081
를 0으로 초기화 하는 단계; 상기
Figure 112014026008959-pat00082
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지
Figure 112014026008959-pat00083
를 찾는 단계; 상기
Figure 112014026008959-pat00084
에서 상기
Figure 112014026008959-pat00085
를 제거하는 단계; 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는지 판단하는 단계; 만일 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우 상기
Figure 112014026008959-pat00086
에 상기
Figure 112014026008959-pat00087
를 합하고
Figure 112014026008959-pat00088
에 1을 대입하는 단계; 상기
Figure 112014026008959-pat00089
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00090
를 합하고 상기
Figure 112014026008959-pat00091
에 1을 대입한 이후 또는 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는 경우
Figure 112014026008959-pat00092
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하는지를 판단하는 단계; 및 상기
Figure 112014026008959-pat00093
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하지 않다면 다시 상기
Figure 112014026008959-pat00094
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾고, 만일 상기
Figure 112014026008959-pat00095
의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치한다면 상기
Figure 112014026008959-pat00096
의 원소에 기초하여 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단말기가 중계기의 역할을 수행하는 중계 네트워크 시스템에서, 불능확률 성능을 보장할 수 있는 중계 네트워크를 위한 기지국 및 이를 포함하는 시스템을 제공한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 단말기가 중계기의 역할을 수행하는 중계 네트워크에서, 각 단말기의 성능을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템에서의 중계기 할당의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복잡도를 낮추기 위한 기지국의 동작 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 검출 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템은 하나 이상의 단말기(100) 및 기지국(300) 포함한다. 도 1에서는 하나의 기지국(300) 및 3개의 단말기(100)를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따르면 하나 이상의 기지국(300) 및 하나 이상의 단말기(100)의 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기(100)는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예에 따른 단말기는 네트워크나 유무선 통신을 이용하여 신호를 송수신할 수 있는 장치를 포함할 수 있다.
이와 같은 단말기(100)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현될 수도 있다. 또한 본 발명은 단말기(100)를 기지국(300), 통신 장치 또는 통신 스테이션으로 대신한 경우에도 적용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 각 단말기(100)는 자신과 기지국(300) 자신과 다른 단말기(100) 사이의 채널 정보를 기지국(300)으로 전송한다. 본 발명의 실시예에 따르면 각 단말기(100)는 신호를 다른 단말기(100)를 통해 기지국(300)으로 전송하거나, 단말기가(100) 직접 기지국(300)에 신호를 전송할 수 있다. 도 1에 C1은 특정 단말기가(100) 다른 단말기(100)로부터 전송 받은 신호를 중계하는 것을 나타낸다. C2는 단말기가(100) 신호를 직접 기지국(300)으로 전송하는 것을 나타낸다.
이하에서는 K개의 단말기(100)가 하나의 기지국(300)과 통신하는 상향링크 중계 네트워크 시스템을 예를 들어 설명하겠다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 각 단말기(100) 및 기지국(300)은 각각 하나의 안테나만을 가지고 있고, 각 단말기(100)의 송신전력은 동일한 것으로 하여 설명하겠다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 본 발명은 각 단말기(100) 및 기지국(300)이 복수의 안테나를 가지고 있거나, 각 단말기(100)의 송신전력이 동일하지 않은 경우에도 적용이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면 각 단말기(100)는 전이중(full duplex) 전송 방식으로 자신의 고유 채널을 통해 신호를 전송할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 각 단말기(100)는 최대 하나의 단말기(100)에 대하여 중계기 역할을 수행 할 수 있다. 또한 특정 단말기(100)에 대하여 최대 하나의 단말기(100)가 중계기 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)은 채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능확률 값을 계산한다. 또한 기지국(300)은 불능확률 값에 기초하여 각 단말기(100)로 중계기 할당 정보를 전송한다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기(100)는 기지국(300)의 지시에 따라 신호를 전송할 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 단말기(100)는 기지국(300)의 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송할 수도 있다.
다음은 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)의 각 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)은 안테나(310), 계산부(320) 및 판단부(330)을 포함한다. 그러나 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 기지국(300)이 구현될 수도 있다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고, 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 안테나(310)는 각 단말기(100)로부터 채널 정보를 수신한다. 또한 안테나(310)는 각 단말기(100)에 신호를 전송한다. 또한 안테나(310)는 각 단말기(100)에 중계기 할당 정보를 전송할 수 있다. 본 발명의 실시예에 기지국(300)은 단일 안테나(310)를 통해 단말기(100)로부터 신호를 전송하거나, 수신할 수도 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 안테나(310)는 수신과 전송을 동시에 수행할 수 없을 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 계산부(320)는 채널 정보에 기초하여 불능확률 값을 계산한다. 본 발명의 실시예에 따른 계산부(320)가 채널 정보에 기초하여 불능확률 값을 계산하는 것에 관하여는 이하에서 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 계산된 불능확률 값에 기초하여, 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우를 판단한다. 또한 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우의 각각 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구한다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}의 모든 에지 중 가장 큰 가중치의 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 있을 때의 각각 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구한다.
본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)가 각각 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 것에 대하여는 이하에서 상세하게 설명한다.
다음은 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템의 동작 방법에 대하여 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
각 단말기(100)는 채널 정보를 기지국(300)으로 전송한다(S101). 본 발명의 실시예에 따르면 안테나(310)는 채널 정보를 수신한다.
기지국(300)의 계산부(320)는 수신된 채널 정보에 기초하여 각 단말기(100)에 대한 불능확률 값을 계산한다(S103). 본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)의 계산부(320)는 각 단말(100)에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 각 단말기(100)에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우를 가정하여 각각의 불능 확률 값을 계산한다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)의 계산부(320)는 수식 1 및 수식 2에 기초하여 각 단말기(100)에 대한 불능확률 값을 계산한다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)의 계산부(320)는 각 단말기(100)에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우를 가정하여 수식 1에 기초하여 불능확률 값을 계산한다.
[수식 1]
Figure 112014026008959-pat00097
본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00098
은 단말기의 전송 신호대잡음비(Transmit signal to noise ratio)를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00099
는 신호를 전송하는 단말기(100)를
Figure 112014026008959-pat00100
라고 하고,
Figure 112014026008959-pat00101
로부터 신호를 전송 받아 중계하는 단말기(100)를
Figure 112014026008959-pat00102
라고 할 때,
Figure 112014026008959-pat00103
에서
Figure 112014026008959-pat00104
로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수(instantaneous channel coefficient)를 나타낸다. 또한
Figure 112014026008959-pat00105
는
Figure 112014026008959-pat00106
에서의 불능확률 값을 나타낸다.
이하에서는 신호를 전송하는 단말기(100)를
Figure 112014026008959-pat00107
라고 하고,
Figure 112014026008959-pat00108
로부터 신호를 전송 받아 중계하는 단말기(100)를
Figure 112014026008959-pat00109
라고 하여 설명하겠다. 또한 i 및 j는 1부터 K까지의 값을 가질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00110
는
Figure 112014026008959-pat00111
에서 기지국(300)으로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00112
는 불능 사건(outage event)이 일어나기 위한 임계값(threshold)을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국(300)의 계산부(320)는 각 단말기(100)에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우를 가정하여 수식 2에 기초하여 불능확률 값을 계산한다.
[수식 2]
Figure 112014026008959-pat00113
본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00114
는
Figure 112014026008959-pat00115
에서의 불능확률 값을 나타낸다.
기지국(300)의 판단부(330)는 계산된 불능확률 값에 기초하여, 각각 의 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 판단한다(S104).
본 발명의 일 실시예에 따르면 판단부(330)는 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우를 판단한다. 본 발명의 실시예에 따르면 판단부(330)는 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률 값이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우의 각각 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 판단부(330)는 수식 3 내지 수식 6에 기초하여 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률 값이 큰 단말기(100)의 불능 확률의 값이 최소화되는 경우를 판단한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 판단부(330)는 전역 탐색(exhaustive search)방법에 기초하여 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률 값이 큰 단말기(100)의 불능확률 값이 최소화되는 경우를 판단할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 수식 3 내지 수식 6에 기초한 방법이 전역 탐색 방법에 기초한 방법일 수 있다.
[수식 3]
Figure 112014026008959-pat00116
본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00117
및
Figure 112014026008959-pat00118
에 대한
Figure 112014026008959-pat00119
는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00120
가 1인 경우,
Figure 112014026008959-pat00121
가
Figure 112014026008959-pat00122
의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되었음을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00123
가 0인 경우,
Figure 112014026008959-pat00124
가
Figure 112014026008959-pat00125
의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되지 않았음을 나타낸다. 즉
Figure 112014026008959-pat00126
가 0인 경우,
Figure 112014026008959-pat00127
에는 중계기 역할을 수행하는 단말기
Figure 112014026008959-pat00128
가 할당되지 않았음을 나타낸다.
[수식 4]
Figure 112014026008959-pat00129
[수식 5]
Figure 112014026008959-pat00130
[수식 6]
Figure 112014026008959-pat00131
전역 탐색 방법에 따르면, 판단부(330)는 K개의 단말기(100) 각각에 대한 모든 신호 전송 방법을 고려한다.
본 발명의 실시예에 따르면 각각의 단말기(100)마다 신호를 전송하는 방법은 중계기로 배정된 단말기(100)를 통한 신호 전송 방법과 중계기 역할을 수행하는 단말기가 배정되지 않아 직접 신호를 전송하는 방법이 있다.
전역 탐색 방법에 따르면 모든 신호 전송 방법 중, 모든 단말기(100) 중 가장 불능확률이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우를 판단한다.
본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 모든 방법을 고려한 결과 불능확률이 큰 단말기(100)의 불능확률의 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구한다. 본 발명의 신호 전송 방법에는 각각의 단말기(100)에 어느 단말기(100)가 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되는 지에 관한 정보도 포함된다.
전역 탐색 방법에 따를 경우, 모든 신호 전송 방법을 모두 고려하여야 하므로, 단말기의 수가 늘어날 경우, 복잡도(complexity)가 증가하게 된다. 따라서 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 이러한 복잡도를 낮추는 방법을 설명한다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 중계 네트워크 시스템에서의 중계기 할당 예시를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 4처럼 각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 것을 예를 들어 설명하겠다. 도 4에서 U1은 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 단말기를 나타낸다. 또한 U1의 불능확률 값은
Figure 112014026008959-pat00132
이 된다. 또한 U2에는 중계기 역할을 수행하는 단말기로 UK가 할당된다. 이 경우 U2의 불능확률 값은
Figure 112014026008959-pat00133
가 된다. 또한 UK에는 중계기 역할을 수행하는 단말기로 U2가 할당된다. 이 경우 UK의 불능확률 값은
Figure 112014026008959-pat00134
가 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복잡도를 낮추기 위한 기지국의 동작 방법의 흐름도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 판단부(330)는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에서 모든 에지 중 가장 큰 가중치 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)을 찾는다.
이하에서는 신호를 전송하는 단말기를
Figure 112014026008959-pat00135
라고 하고,
Figure 112014026008959-pat00136
에 할당된 단말기를
Figure 112014026008959-pat00137
로 하여 설명하겠다. 또한 여기서 x 및 y는 1부터 K의 값을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00138
및
Figure 112014026008959-pat00139
는 에지(edge)
Figure 112014026008959-pat00140
에 기초하여 연결된다. 본 명세서에서는 에지의 집합을 E로 하여 설명하겠다.
Figure 112014026008959-pat00141
는
Figure 112014026008959-pat00142
가
Figure 112014026008959-pat00143
의 중계기 역할을 할 경우
Figure 112014026008959-pat00144
에 대한 불능 확률 값
Figure 112014026008959-pat00145
를 가중치(weight)로 가진다. 본 발명의 실시예에 따르면 x와 y가 동일한 값을 가질 경우,
Figure 112014026008959-pat00146
에는 중계기 역할을 하는 단말기가 할당되지 않는다. 또한 이하에서는 X를
Figure 112014026008959-pat00147
의 집합, Y를
Figure 112014026008959-pat00148
의 집합으로 하여 설명하겠다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00149
는
Figure 112014026008959-pat00150
와
Figure 112014026008959-pat00151
는
Figure 112014026008959-pat00152
와 동일할 수도 있다. 또한 x는 i와 y는 j와 동일할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 판단부(330)는 헝가리 방법()에 기초하여 퍼펙트 매칭을 찾는다. 퍼펙트 매칭(perfect matching)을 찾는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 판단부(330)는 최적의 매칭 에지로 이루어진 집합
Figure 112014026008959-pat00153
및 매칭이 이루어지지 않은 에지로 이루어진 집합
Figure 112014026008959-pat00154
을 정의한다. 본 발명의 실시예에 따른 최적의 매칭 에지는
Figure 112014026008959-pat00155
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지일 수 있다. 또한 여기서 판단부(330)는
Figure 112014026008959-pat00156
를
Figure 112014026008959-pat00157
로,
Figure 112014026008959-pat00158
를
Figure 112014026008959-pat00159
로 초기화 한다. 또한 판단부(330)는 모든 i 및 j에 대하여
Figure 112014026008959-pat00160
는 0으로 초기화 한다. 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00161
는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00162
가 1인 경우,
Figure 112014026008959-pat00163
가
Figure 112014026008959-pat00164
의 중계기로 할당되었음을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00165
가 0인 경우,
Figure 112014026008959-pat00166
가
Figure 112014026008959-pat00167
의 중계기로 할당되지 않았음을 나타낸다.
판단부(330)는
Figure 112014026008959-pat00168
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾는다(S203). 본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 수식 7에 기초하여 는
Figure 112014026008959-pat00169
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾을 수 있다.
[수식 7]
Figure 112014026008959-pat00170
본 발명의 실시예에 따르면
Figure 112014026008959-pat00171
는
Figure 112014026008959-pat00172
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 나타낸다.
판단부(330)는
Figure 112014026008959-pat00173
에서
Figure 112014026008959-pat00174
를 제거한다(S205). 본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 수식 8에 기초하여
Figure 112014026008959-pat00175
에서
Figure 112014026008959-pat00176
를 제거한다.
[수식 8]
Figure 112014026008959-pat00177
판단부(330)는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는지 판단한다(S207).
만일 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 현재의
Figure 112014026008959-pat00178
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00179
를 합하고
Figure 112014026008959-pat00180
에 1을 대입한다(S209).
만일 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우, 판단부(330)는 현재의
Figure 112014026008959-pat00181
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00182
를 합한다. 판단부(330)는 수식 9에 기초하여 현재의
Figure 112014026008959-pat00183
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00184
를 합한다
[수식 9]
Figure 112014026008959-pat00185
또한 판단부(330)는
Figure 112014026008959-pat00186
에 1을 대입한다. 본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 수식 10에 기초하여
Figure 112014026008959-pat00187
에 1을 대입한다
[수식 10]
Figure 112014026008959-pat00188
본 발명의 실시예에 따른 판단부(330)는 현재의
Figure 112014026008959-pat00189
에 현재의
Figure 112014026008959-pat00190
를 합하고
Figure 112014026008959-pat00191
에 1을 대입한 이후 또는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는 경우
Figure 112014026008959-pat00192
의 원소의 개수가 K개 인지를 판단한다(S211). 만일
Figure 112014026008959-pat00193
의 원소의 개수가 K개가 아니라면 다시 현재의
Figure 112014026008959-pat00194
의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾는다. 만일
Figure 112014026008959-pat00195
의 원소의 개수가 K개라면,
Figure 112014026008959-pat00196
의 원소에 기초하여 각각의 단말기(100)의 각각의 신호 전송 방법을 구한다.
기지국(300)의 안테나(310)는 구해진 신호 전송 방법에 기초하여 각 단말기(100)에게 중계기 할당 정보를 전송한다(S105).
본 발명의 실시예에 따른 중계기 할당 정보는 각각의 단말기(100)에 대한 각각의 신호 전송 방법을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 각각의 단말기(100)에 대한 각각의 신호 전송 방법은 단말기(100)에 중계기 역할을 수행할 단말기(100)가 할당 되었는지 여부 및 중계기 역할을 수행할 단말기(100)가 할당된 경우 할당 된 단말기(100)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 중계기 할당 정보는 각각의 단말기(100)에 대한 각각의 신호 전송 방법 및 각각의 단말기(100)가 신호를 전송해야 하는 고유의 채널 정보를 포함할 수 도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 고유의 채널 정보는 단말기(100)에 할당된 중계기 역할을 수행하는 단말기(100)에 기초한다.
이후 제1 단말기는 수신된 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송한다(S107). 제1 단말기는 위에서 설명한
Figure 112014026008959-pat00197
와 같을 수 있다. 즉 발명의 실시예에 따른 제1 단말기는 신호를 전송하는 단말기이다.
제1 단말기는 자신에게 신호를 받아 중계하는 제2 단말기가 할당 되어 있는지를 판단한다(S109). 본 발명의 실시예에 따른 제2 단말기는 위에서 설명한
Figure 112014026008959-pat00198
일 수 있다.
만일 제1 단말기에 신호를 받아 중계하는 단말기 즉 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당 되어 있지 않은 경우, 제1 단말기는 신호를 재전송한다(S111). 이 때 제1 단말기는 신호를 기지국(300)으로 재전송할 수도 있다. 이때 제1 단말기는 신호를 기지국(300)의 안테나(310)에 재전송할 수도 있다.
제1 단말기는 자신에게 신호를 받아 중계하는 제2 단말기가 할당 되어 있어, 제2 단말기가 제1 단말기로부터 신호를 전송 받은 경우, 제2 단말기는 자신이 전송 받은 신호의 복호 성공 여부를 판단한다(S113).
만일 자신이 전송 받은 신호의 복호가 성공하지 못한 경우, 제2 단말기는 전송 받은 신호를 증폭 후 전송한다(S115). 본 발명의 실시예에 따른 제2 단말기는 전송 받은 신호를 증폭 후 기지국(300)으로 전송할 수 있다. 이때 제2 단말기는 신호를 기지국(300)의 안테나(310)에 전송할 수도 있다.
만일 자신이 전송 받은 신호의 복호가 성공한 경우, 제2 단말기는 복호에 성공한 신호를 전송한다(S117). 이때 제2 단말기는 신호를 기지국(300)의 안테나(310)에 전송할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 단말기 300: 기지국
310: 안테나 320: 계산부
330: 판단부

Claims (20)

  1. 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 안테나;
    채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값을 계산하는 계산부 및
    상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 판단부를 포함하고,
    상기 계산부는 각각 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하고,
    상기 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송하고,
    상기 판단부는 전역 탐색(exhaustive search)방법에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는 수식 1에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
    Figure 112014125920750-pat00199
    을 계산하는 기지국.
    (수식 1)
    Figure 112014125920750-pat00200

    {상기
    Figure 112014125920750-pat00201
    은 단말기의 전송 신호대잡음비(Transmit signal to noise ratio), 상기
    Figure 112014125920750-pat00202
    는 신호를 전송하는 단말기
    Figure 112014125920750-pat00203
    에서 상기
    Figure 112014125920750-pat00204
    의 신호를 전송 받아 중계하는 단말기
    Figure 112014125920750-pat00205
    로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 상기
    Figure 112014125920750-pat00206
    는 상기
    Figure 112014125920750-pat00207
    에서 기지국으로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 및 상기
    Figure 112014125920750-pat00208
    는 불능 사건(outage event)이 일어나기 위한 임계값(threshold)}
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계산부는 수식 2에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
    Figure 112014026008959-pat00209
    을 계산하는 기지국.
    [수식 2]
    Figure 112014026008959-pat00210
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 수식 3 내지 수식 6에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 기지국.
    (수식 3)
    Figure 112014125920750-pat00211

    (수식 4)
    Figure 112014125920750-pat00212

    (수식 5)
    Figure 112014125920750-pat00213

    [수식 6]
    Figure 112014125920750-pat00214

    {상기
    Figure 112014125920750-pat00215
    는 불능 확률 값, 상기
    Figure 112014125920750-pat00216
    는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)이고, 상기
    Figure 112014125920750-pat00217
    는 신호를 전송하는 단말기이고 상기
    Figure 112014125920750-pat00218
    는
    Figure 112014125920750-pat00219
    에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기이고, 상기
    Figure 112014125920750-pat00220
    가 1인 경우 상기
    Figure 112014125920750-pat00221
    가 상기
    Figure 112014125920750-pat00222
    의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되었음을 나타내고, 상기
    Figure 112014125920750-pat00223
    가 0인 경우 상기
    Figure 112014125920750-pat00224
    에는 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않았음을 나타냄}
  6. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}(여기서, G는 이분할 그래프를 의미하고, X는 신호를 전송하는 단말기이 집합, Y는 신호를 전송하는 단말기의 중계기 역할을 수행하는 단말기이고, E는 에지의 집합)의 모든 에지 중 가장 큰 가중치의 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 있을 때의 각각 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 기지국.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 판단부는 헝가리 방법에 기초하여 상기 퍼펙트 매칭을 찾는 기지국.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 판단부는
    Figure 112014026008959-pat00225
    및 매칭이 이루어지지 않은 에지로 이루어진 집합
    Figure 112014026008959-pat00226
    을 정의하고,
    Figure 112014026008959-pat00227
    를
    Figure 112014026008959-pat00228
    로,
    Figure 112014026008959-pat00229
    를
    Figure 112014026008959-pat00230
    로 초기화 하고, 모든 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)
    Figure 112014026008959-pat00231
    를 0으로 초기화하고, 상기
    Figure 112014026008959-pat00232
    의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지
    Figure 112014026008959-pat00233
    를 찾고, 상기
    Figure 112014026008959-pat00234
    에서 상기
    Figure 112014026008959-pat00235
    를 제거하고, 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는지 판단하고, 만일 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우 상기
    Figure 112014026008959-pat00236
    에 상기
    Figure 112014026008959-pat00237
    를 합하고
    Figure 112014026008959-pat00238
    에 1을 대입하고, 상기
    Figure 112014026008959-pat00239
    에 현재의
    Figure 112014026008959-pat00240
    를 합하고 상기
    Figure 112014026008959-pat00241
    에 1을 대입한 이후 또는 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는 경우
    Figure 112014026008959-pat00242
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하는지를 판단하고, 상기
    Figure 112014026008959-pat00243
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하지 않다면 다시 상기
    Figure 112014026008959-pat00244
    의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾고, 만일 상기
    Figure 112014026008959-pat00245
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치한다면 상기
    Figure 112014026008959-pat00246
    의 원소에 기초하여 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    신호를 전송하는 단말기와 신호를 전송하는 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당된 단말기는 서로 상기 에지에 기초하여 연결되며,
    상기 E는 상기 에지의 집합이며, 상기 X는 신호를 전송하는 단말기의 집합이고, 상기 Y는 신호를 전송하는 단말기의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당된 단말기인 기지국.
  10. 기지국;
    상기 기지국으로부터 중계기 할당 정보를 수신하여 신호를 전송하는 제1 단말기; 및
    상기 제1 단말기의 중계기 역할을 수행하는 제2 단말기를 포함하고,
    상기 기지국은
    각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 안테나;
    채널 정보에 기초하여 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값을 계산하는 계산부 및
    상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 판단부를 포함하고,
    상기 계산부는 각각 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하고,
    상기 안테나는 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송하고,
    상기 판단부는 전역 탐색(exhaustive search)방법에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 중계 네트워크 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기는 자신에게 제2 단말기가 할당되지 않은 경우, 신호를 상기 기지국으로 재전송하는 중계 네트워크 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기에게 제2 단말기가 할당 된 경우,
    제2 단말기는 수신 받은 신호의 복호 성공 여부를 판단하고, 복호에 성공한 경우 전송 받은 신호를 상기 기지국으로 전송하는 중계 네트워크 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 단말기는 상기 중계기 할당 정보에 기초하여 신호를 전송하고, 상기 제1 단말기에게 제2 단말기가 할당 된 경우,
    제2 단말기는 수신 받은 신호의 복호 성공 여부를 판단하고, 복호에 성공하지 못한 경우 전송 받은 신호를 증폭하여 상기 기지국으로 전송하는 중계 네트워크 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 계산부는 수식 1에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
    Figure 112015041738159-pat00247
    을 계산하는 중계 네트워크 시스템.
    (수식 1)
    Figure 112015041738159-pat00248

    {상기
    Figure 112015041738159-pat00249
    은 단말기의 전송 신호대잡음비(Transmit signal to noise ratio), 상기
    Figure 112015041738159-pat00250
    는 신호를 전송하는 단말기
    Figure 112015041738159-pat00251
    에서 상기
    Figure 112015041738159-pat00252
    의 신호를 전송 받아 중계하는 단말기
    Figure 112015041738159-pat00253
    로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 상기
    Figure 112015041738159-pat00254
    는 상기
    Figure 112015041738159-pat00255
    에서 기지국으로 신호를 전송할 때 사용되는 채널의 순시 채널 계수, 및 상기
    Figure 112015041738159-pat00256
    는 불능 사건(outage event)이 일어나기 위한 임계값(threshold)}
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계산부는 수식 2에 기초하여 각각 단말기에 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 각각의 단말기에 대한 불능 확률 값
    Figure 112015041738159-pat00257
    을 계산하는 중계 네트워크 시스템.
    [수식 2]
    Figure 112015041738159-pat00258
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서,
    상기 판단부는 수식 3 내지 수식 6에 기초하여 모든 단말기 중 가장 불능 확률 값이 큰 단말기의 불능 확률 값이 최소화되는 경우의 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 중계 네트워크 시스템.
    (수식 3)
    Figure 112015041738159-pat00259

    (수식 4)
    Figure 112015041738159-pat00260

    (수식 5)
    Figure 112015041738159-pat00261

    [수식 6]
    Figure 112015041738159-pat00262

    {상기
    Figure 112015041738159-pat00263
    는 불능 확률 값, 상기
    Figure 112015041738159-pat00264
    는 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)이고, 상기
    Figure 112015041738159-pat00265
    는 신호를 전송하는 단말기이고 상기
    Figure 112015041738159-pat00266
    는
    Figure 112015041738159-pat00267
    에서 신호를 전송 받아 중계하는 단말기이고, 상기
    Figure 112015041738159-pat00268
    가 1인 경우 상기
    Figure 112015041738159-pat00269
    가 상기
    Figure 112015041738159-pat00270
    의 중계기 역할을 수행하는 단말기로 할당되었음을 나타내고, 상기
    Figure 112015041738159-pat00271
    가 0인 경우 상기
    Figure 112015041738159-pat00272
    에는 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않았음을 나타냄}
  18. 제10항에 있어서,
    상기 판단부는 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}(여기서, G는 이분할 그래프를 의미하고, X는 신호를 전송하는 단말기이 집합, Y는 신호를 전송하는 단말기의 중계기 역할을 수행하는 단말기이고, E는 에지의 집합)의 모든 에지 중 가장 큰 가중치의 값이 최소화 되도록 하는 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 있을 때의 각각 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 구하는 중계 네트워크 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 판단부는 헝가리 방법에 기초하여 상기 퍼펙트 매칭을 찾는 중계 네트워크 시스템.
  20. 각각의 단말기로부터 채널 정보를 수신하는 단계;
    각각의 단말기에 대하여 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당된 경우 및 중계기 역할을 수행하는 단말기가 할당되지 않은 경우의 불능 확률 값을 각각 계산하는 단계;
    상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 단계; 및
    안테나를 통해 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법에 기초한 중계기 할당 정보를 각각의 단말기에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 불능 확률 값에 기초하여 각각의 단말기에 대한 각각의 신호 전송 방법을 구하는 단계는
    Figure 112014125920750-pat00273
    및 매칭이 이루어지지 않은 에지로 이루어진 집합
    Figure 112014125920750-pat00274
    을 정의하고,
    Figure 112014125920750-pat00275
    를
    Figure 112014125920750-pat00276
    로,
    Figure 112014125920750-pat00277
    를
    Figure 112014125920750-pat00278
    로 초기화 하고, 모든 중계기 할당 표시 변수(relay assignment indicator variable)
    Figure 112014125920750-pat00279
    를 0으로 초기화 하는 단계;
    상기
    Figure 112014125920750-pat00280
    의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지
    Figure 112014125920750-pat00281
    를 찾는 단계;
    상기
    Figure 112014125920750-pat00282
    에서 상기
    Figure 112014125920750-pat00283
    를 제거하는 단계;
    상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}(여기서, G는 이분할 그래프를 의미하고, X는 신호를 전송하는 단말기이 집합, Y는 신호를 전송하는 단말기의 중계기 역할을 수행하는 단말기이고, E는 에지의 집합)에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는지 판단하는 단계;
    만일 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하지 않는 경우 상기
    Figure 112014125920750-pat00284
    에 상기
    Figure 112014125920750-pat00285
    를 합하고
    Figure 112014125920750-pat00286
    에 1을 대입하는 단계;
    상기
    Figure 112014125920750-pat00287
    에 현재의
    Figure 112014125920750-pat00288
    를 합하고 상기
    Figure 112014125920750-pat00289
    에 1을 대입한 이후 또는 상기 이분할 그래프(bipartite graph) G={X, Y, E}에 대해 퍼펙트 매칭(perfect matching)이 존재하는 경우
    Figure 112014125920750-pat00290
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하는지를 판단하는 단계; 및
    상기
    Figure 112014125920750-pat00291
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치하지 않다면 다시 상기
    Figure 112014125920750-pat00292
    의 에지 중 가장 큰 가중치를 가지는 에지를 찾고, 만일 상기
    Figure 112014125920750-pat00293
    의 원소의 개수가 단말기의 수와 일치한다면 상기
    Figure 112014125920750-pat00294
    의 원소에 기초하여 각각의 단말기의 각각의 신호 전송 방법을 단계를 포함하는 기지국의 동작 방법.
KR1020140031703A 2013-03-19 2014-03-18 다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템 KR101524520B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130029413 2013-03-19
KR1020130029413 2013-03-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140114794A KR20140114794A (ko) 2014-09-29
KR101524520B1 true KR101524520B1 (ko) 2015-06-01

Family

ID=51758358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140031703A KR101524520B1 (ko) 2013-03-19 2014-03-18 다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101524520B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2539730B (en) * 2015-06-25 2021-04-07 Airspan Ip Holdco Llc Node role assignment in networks

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
이주현 외 1명, "다중사용자 협력 시스템에서 불능확률 기반의 사용자 선택 기법," 2010년 한국방송공학회 추계 학술대회 논문집, p. 149, (2010.11) *
이주현 외 1명, "다중사용자 협력 시스템에서 불능확률 기반의 사용자 선택 기법," 2010년 한국방송공학회 추계 학술대회 논문집, p. 149, (2010.11)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140114794A (ko) 2014-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101086134B1 (ko) Ｗａｎ 시그널링 및 피어 투 피어 시그널링을 지원하는 혼합형 무선 통신 시스템에서의 전력 제어 및/또는 간섭 관리에 관한 방법 및 장치
KR100756985B1 (ko) 광대역 무선통신 시스템에서 중계국을 선택하기 위한 장치및 방법
US7689228B2 (en) Method and apparatus for providing in-band wireless backhaul
US8649732B2 (en) Radio terminal and radio communication method
KR101556163B1 (ko) 다중 홉 셀룰러 시스템에서 신호 중계 방법
WO2010024206A1 (ja) 中継局および基地局
US20230031794A1 (en) Selection of decoding level at signal forwarding devices
CN107852704A (zh) 配置信息获取的方法和装置
US20140162574A1 (en) Mobile Communication
CN105794291A (zh) 用于在网络中进行协同调度的网络中的方法和网络节点
CN110740504A (zh) 一种数据传输设备、方法及系统
WO2020247428A1 (en) Method of using a 2-stage sidelink control information (sci) design
KR100755209B1 (ko) 휴대 인터넷 단말의 위치정보를 제공하는 방법과 그 방법을채용한 중계기 및 휴대 인터넷 단말기
JP4913784B2 (ja) 中継局、基地局、無線通信システムおよび無線通信方法
KR20140115260A (ko) 복수의 중계기가 배치된 네트워크에서의 중계기 선택 장치 및 방법
KR101524520B1 (ko) 다중 단말기를 이용한 중계 네트워크를 위한 기지국 및 그 동작 방법 및 기지국을 포함하는 중계 네트워크 시스템
JP4971271B2 (ja) 中継局および無線通信方法
WO2022001667A1 (zh) 天线确定方法、装置、终端、电子设备及存储介质
CN103220784B (zh) 通信终端和用于接收数据的方法
US9544011B2 (en) Methods, devices, and computer program products improving mobile communication
JP4435808B2 (ja) 無線通信システムにおける中継
JP6455781B2 (ja) 無線通信装置およびチャネル占有状況検知方法
JP2012151895A (ja) 中継局および無線通信方法
KR102331316B1 (ko) 통신 신호 보상기
KR102498105B1 (ko) 생체정보를 이용한 사용자인증을 수행하는 단말 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180425

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 5