KR102051527B1 - 네트워크 압축­후­전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템，전송기，중계기 및 수신기 - Google Patents

네트워크 압축­후­전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템，전송기，중계기 및 수신기 Download PDF

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Abstract

네트워크 압축-후-전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템이 개시된다. 일 실시예는 롱 메시지 인코딩 기법에 기초하여 복수의 데이터 블록들을 인코딩하고, 인코딩 결과를 포함하는 신호를 멀티캐스트하는 전송기; 네트워크 압축-후-전달 기법에 기초하여 전송기에 의해 멀티캐스트된 신호를 중계하는 복수의 중계기들; 및 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 신호들이 중첩된 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적하고, 축적된 신호를 조인트 디코딩 함으로써 복수의 데이터 블록들을 복원하는 수신기를 포함한다.

Description

네트워크 압축­후­전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템，전송기，중계기 및 수신기{COOPERATIVE COMMUNICATION SYSTEM，TRANSMITTER，RELAY AND RECEIVER BASED ON NETWORK COMPRESS­AND­FORWARD}
아래 실시예들은 네트워크 압축-후-전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템, 전송기, 중계기 및 수신기에 관한 것이다.
중계기의 동작 방법은 크게 세 가지 기법으로 분류될 수 있다. 증폭-후-전달(Amplify-and-Forward) 기법은 지난 타임 슬롯에서 수신된 신호의 증폭된 버전을 전송하는 기법이다. 디코드-후-전달(Decode-and-Forward) 기법은 특정 타임 슬롯에 포함된 소스 메시지를 디코딩한 뒤, 다음 타임 슬롯에서 디코딩된 메시지를 다시 인코딩하여 전송하는 기법이다. 압축-후-전달(Compress-and-Forward) 기법은 특정 타임 슬롯에서 수신된 신호를 양자화하고, 다음 타임 슬롯에서 양자화된 신호를 인코딩하여 전송하는 기법이다.
일 측에 따른 전송기는 복수의 데이터 블록들을 입력 받고, 복수의 코드워드들을 생성하기 위해 상기 복수의 데이터 블록들을 인코딩하는 인코딩부; 및 상기 복수의 코드워드들 각각을 변조함으로써 복수의 변조 신호들을 생성하는 변조부를 포함한다. 여기서, 상기 인코딩부는 상기 복수의 코드워드들 각각을 생성하기 위하여 상기 복수의 데이터 블록들을 서로 독립적으로 인코딩할 수 있다.
이 때, 상기 복수의 코드워드들은 제1 코드워드와 제2 코드워드를 포함하고, 상기 인코딩부는 상기 제1 코드워드를 생성하기 위하여 상기 복수의 데이터 블록들을 제1 코드를 이용하여 인코딩하며, 상기 제2 코드워드를 생성하기 위하여 상기 복수의 데이터 블록들을 제2 코드를 이용하여 인코딩할 수 있다.
또한, 상기 변조부는 상기 인코딩부에 의해 생성되는 코드워드의 길이 및 상기 변조부에 의해 생성되는 변조 신호에 포함된 심볼들의 수-상기 심볼들의 수는 미리 정해짐-에 기초하여 결정된 변조 방식을 이용할 수 있다.
또한, 상기 인코딩부는 상기 복수의 데이터 블록들을 포함하는 전송 메시지를 수신하는 수신부; 및 상기 전송 메시지를 상기 복수의 데이터 블록들로 분할하는 분할부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전송기는 상기 변조부에 의해 생성된 변조 신호를 복수의 중계기들로 멀티캐스트하는 전송부를 더 포함하고, 상기 복수의 중계기들 각각은 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법에 따라 상기 전송부에 의해 멀티캐스트된 신호를 중계할 수 있다.
또한, 상기 전송기는 상기 전송기와 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단하는 네트워크 유형 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 단일의 데이터 블록을 입력 받고, 상기 단일의 데이터 블록에 대응되는 코드워드를 생성하기 위하여 상기 단일의 데이터 블록을 인코딩하는 제2 인코딩부를 더 포함하고, 상기 변조부는 상기 제2 인코딩부에 의해 생성된 코드워드를 변조할 수 있다.
다른 일 측에 따른 적어도 하나의 송신기, 복수의 중계기들, 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 네트워크에서 상기 적어도 하나의 송신기로부터 상기 적어도 하나의 수신기로 전송된 데이터 블록을 중계하는 중계기는 상기 데이터 블록을 포함하는 무선 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조부; 상기 복조부에 의해 복조된 신호를 미리 정해진 압축 레벨에 따라 양자화하는 양자화부; 상기 양자화부에 의해 양자화된 신호를 인코딩하는 인코딩부; 상기 인코딩부에 의해 인코딩된 신호를 변조하는 변조부; 및 상기 변조부에 의해 변조된 신호를 전송하는 전송부를 포함한다. 여기서, 상기 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 서로 독립적으로 인코딩을 수행할 수 있다.
이 때, 상기 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 상기 데이터 블록이 랜덤하게 맵핑되도록 서로 독립적으로 인코딩을 수행할 수 있다.
또한, 상기 양자화부는 상기 네트워크의 목표 속도에 기초하여 상기 미리 정해진 압축 레벨을 조절하는 압축 레벨 조절부; 상기 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들 각각을 양자화하는 스칼라 양자화부; 또는 상기 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들의 시퀀스를 양자화하는 벡터 양자화부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 중계기는 상기 양자화된 신호를 엔트로피 인코딩하는 엔트로피 인코딩부를 더 포함하고, 상기 인코딩부는 상기 엔트로피 인코딩부에 의해 엔트로피 인코딩된 신호를 인코딩할 수 있다.
또한, 상기 중계기는 상기 인코딩된 신호를 인터리빙하는 인터리빙부를 더 포함하고, 상기 변조부는 상기 인터리빙부에 의해 인터리빙된 신호를 변조할 수 있다.
또 다른 일 측에 따른 수신기는 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 무선 신호들이 중첩된 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 중첩 신호를 복조함으로써 코드워드를 생성하는 복조부; 미리 정해진 수의 코드워드들을 축적하는 코드워드 축적부; 및 복수의 데이터 블록들을 생성하기 위하여 상기 미리 정해진 수의 코드워드들을 조인트 디코딩하는 디코딩부를 포함한다.
이 때, 상기 복수의 무선 신호들은 서로 다른 전송기들로부터 전송된 신호들을 포함하고, 상기 디코딩부는 상기 서로 다른 전송기들로부터 전송된 신호들 각각에 대응되는 데이터 블록들을 생성할 수 있다.
또한, 상기 수신기는 전송기와 상기 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단하는 네트워크 유형 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 복조부에 의해 생성된 코드워드를 디코딩하는 제2 디코딩부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 측에 따른 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법을 이용하는 협력 통신 시스템은 롱 메시지 인코딩(long message encoding) 기법에 기초하여 복수의 데이터 블록들을 인코딩하고, 상기 인코딩 결과를 포함하는 신호를 멀티캐스트하는 전송기; 네트워크 압축-후-전달 기법에 기초하여 상기 전송기에 의해 멀티캐스트된 신호를 중계하는 복수의 중계기들; 및 상기 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 신호들이 중첩된 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적하고, 상기 축적된 신호를 조인트 디코딩 함으로써 상기 복수의 데이터 블록들을 복원하는 수신기를 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법을 이용하는 협력 통신 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 전송기를 설명하기 위한 도면.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 중계기를 설명하기 위한 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 수신기를 설명하기 위한 도면.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법을 이용하는 협력 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 협력 통신 시스템(100)은 적어도 하나의 전송기(110), 복수의 중계기들(120) 및 적어도 하나의 수신기(130)를 포함한다.
여기서, 적어도 하나의 전송기(110)는 적어도 하나의 수신기(130)를 목적지로 하는 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 전송기(110)는 멀티캐스트 기법을 이용하여 데이터 패킷을 복수의 중계기들(120) 중 적어도 일부로 전송할 수 있다. 복수의 중계기들(120)은 적어도 하나의 전송기(110)에 의해 전송된 데이터 패킷을 적어도 하나의 수신기(130)를 향하여 중계할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 전송기(110)는 롱 메시지 인코딩(long message encoding) 기법을 이용한다. 보다 구체적으로, 적어도 하나의 전송기(110)는 b개의 데이터 블록들을 이용하여 b개의 코드워드들을 생성할 수 있다. 여기서, b는 1보다 큰 정수일 수 있다. 적어도 하나의 전송기(110)는 b개의 코드워드들을 독립적으로 생성할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 전송기(110)는 b개의 코드워드들 각각을 생성하기 위하여 상이한 인코딩 기법을 이용할 수 있다. 롱 메시지 인코딩 기법과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 2a 내지 도 2b를 통하여 후술한다.
또한, 복수의 중계기들(120)은 네트워크 압축-후-전달 기법에 기초하여 데이터 패킷을 중계할 수 있다. 이 때, 복수의 중계기들(120)은 서로 독립적인 채널 인코더를 이용하여 데이터 패킷을 중계할 수 있다. 이로 인하여, 복수의 중계기들(120)은 중계되는 데이터 패킷들이 실질적으로 랜덤하게 맵핑되도록 할 수 있다. 복수의 중계기들(120)의 중계 방법과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 3a 내지 도 3b를 통하여 후술한다.
또한, 적어도 하나의 수신기(130)는 복수의 중계기들(120)에 의해 중계된 복수의 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 수신기(130)는 수신된 중첩 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적하고, 축적된 신호를 조인트 디코딩 함으로써 적어도 하나의 전송기(110)로부터 전송된 데이터 패킷을 복원할 수 있다.
예를 들어, 전송기 T1이 수신기 R1을 목적지로 하는 데이터 패킷을 전송한다고 가정하자. 이 경우, 전송기 T1에 의해 전송된 데이터 패킷은 복수의 중계기들에 의해 중계될 수 있다. 수신기 R1은 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 중계 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 수신기 R1은 수신된 중첩 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적한 다음, 축적된 신호에 기초하여 전송기 T1에 의해 전송된 데이터 패킷을 복원할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 전송기 A와 전송기 B가 각각 수신기 C를 목적지로 하는 데이터 패킷을 전송한다고 가정하자. 이 경우, 수신기 C는 전송기 A에 의해 전송된 데이터 패킷과 전송기 B에 의해 전송된 데이터 패킷이 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 수신기 C는 수신된 중첩 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적할 수 있다. 수신기 C는 축적된 신호에 조인트 디코딩 기법을 적용함으로써 전송기 A에 의해 전송된 데이터 패킷과 전송기 B에 의해 전송된 데이터 패킷을 동시에 디코딩할 수 있다. 조인트 디코딩 기법과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 4를 통하여 후술한다.
이로 인하여, 일 실시예에 따른 협력 통신 시스템은 네트워크 압축-후-전달 기법을 위한 이론적인 코딩 방법을 실용적으로 이용하는 네트워크 프레임워크(network framework)를 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 일 실시예에 따른 협력 통신 시스템은 중앙 집중식 네트워크와 분산적 네트워크를 혼용하는 차세대 네트워크의 물리계층 기술로 이용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b는 일 실시예에 따른 전송기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 전송기(200)는 인코딩부(210) 및 변조부(220)을 포함한다.
인코딩부(210)는 복수의 데이터 블록들을 입력 받고, 복수의 코드워드들을 생성하기 위해 복수의 블록들을 인코딩할 수 있다. 여기서, 인코딩부(210)는 다양한 방식에 기초하여 복수의 데이터 블록들을 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 인코딩부(210)는 복수의 데이터 블록들을 포함하는 전송 메시지를 수신하고, 수신된 전송 메시지를 복수의 데이터 블록들로 분할할 수 있다. 또는, 인코딩부(210)는 복수의 데이터 블록들을 순차적으로 수신할 수 있다.
이 때, 인코딩부(210)는 복수의 코드워드들 각각을 생성하기 위하여 복수의 데이터 블록들을 서로 독립적으로 인코딩할 수 있다. 여기서, 인코딩부(210)는 채널 인코더를 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 인코딩부(210)는 기본적으로 데이터 블록들(230)에 기초하여 롱 메시지 인코딩(long message encoding)을 수행할 수 있다. 여기서, 데이터 블록들(230)은 b개의 데이터 블록들을 포함할 수 있고, b는 미리 정해진 양의 정수로, 네트워크 내의 전송기로부터 수신기까지의 홉(hop)의 수에 따라 결정될 수 있다.
보다 구체적으로, 인코딩부(210)는 하나의 동일한 긴 메시지인 데이터 블록들(230)을 서로 독립적인 코드(code)를 이용하여 인코딩 함으로써 복수의 코드워드들(240,250, 260)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 인코딩부(210)에 의해 생성되는 복수의 코드워드들에 제1 코드워드(240)와 제2 코드워드(250)가 포함된다고 가정하자.
이 경우, 인코딩부(210)는 제1 코드워드(240)를 생성하기 위하여 데이터 블록들(230)을 제1 코드를 이용하여 인코딩하고, 제2 코드워드(250)를 생성하기 위하여 데이터 블록들(230)을 제2 코드를 이용하여 인코딩할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 일 실시예에 따른 데이터 블록들(230)은 b개의 데이터 블록들을 포함할 수 있고, 각각의 데이터 블록들은 길이가 n인 데이터 mk를 포함할 수 있다. 이 경우, 데이터 mk는 2nbR _k개의 원소들 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다. 이 때, R_k는 각각의 데이터 블록들을 전송 시 데이터 전송률 또는 데이터 전송 속도를 포함할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 다른 실시예에 따른 인코딩부(210)는 변조 시 성상도(constellation) 크기를 줄이기 위하여 블록 마르코브 인코딩(block Markov encoding) 기법 또는 해싱(hashing) 기법을 이용할 수 있다. 블록 마르코브 인코딩 기법은 롱 메시지를 복수의 블록들로 분할한 뒤, 각각의 블록들에 대응되는 메시지를 독립적인 코드를 이용하여 인코딩하는 기법이다.
이 경우, 데이터 블록들(230)은 b개의 데이터 블록들을 포함할 수 있고, 각각의 데이터 블록들은 길이가 n인 데이터 mk ,j를 포함할 수 있다. 데이터 mk ,j는 2nR _k,j개의 원소들 중 어느 하나의 갑을 가질 수 있다. 이 때, R_k,j는 j번째 데이터 블록을 전송 시 데이터 전송률 또는 데이터 전송 속도를 포함할 수 있다.
또한, 변조부(220)는 인코딩부(210)에 의해 생성된 복수의 코드워드들 각각을 변조함으로써 복수의 변조 신호들을 생성할 수 있다. 이 때, 변조부(220)는 인코딩부(210)에 의해 생성되는 코드워드의 길이(예를 들어, N) 및 변조부(220) 자신에 의해 생성되는 변조 신호에 포함된 심볼들의 수(예를 들어, n)에 기초하여 변조 방식을 결정할 수 있다.
변조 신호에 포함된 심볼들의 수는 네트워크의 상태 등에 기초하여 미리 정해질 수 있다. 또는, 변조 신호에 포함된 심볼들의 수는 쇼트 메시지 인코딩(short message encoding) 기법을 이용하는 경우 네트워크로 전송되는 심볼들의 수와 동일하도록 정해질 수 있다.
인코딩부(210)에 의해 생성되는 코드워드의 길이는 변조 신호에 포함된 심볼들의 수보다 클 수도 있고, 경우에 따라서 변조 신호에 포함된 심볼들의 수보다 작을 수 있다. 예를 들어, 코드워드의 길이는 인코딩부(210)에 의해 이용되는 인코딩 기법과 변조부(220)에 의해 이용되는 변조 기법의 조합에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 인코딩부(210)에 의해 생성되는 코드워드의 길이가 N이고, 변조 신호에 포함된 심볼들의 수가 n인 경우를 가정하자. 이 경우, 변조부(220)는 2N/n-ary 변조 방식을 이용할 수 있다.
도면에 표시하지 않았으나, 다른 실시예에 따른 전송기(200)는 변조부(220)에 의해 생성된 변조 신호를 복수의 중계기들로 멀티캐스트하는 전송부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 중계기들 각각은 네트워크 압축-후-전달 기법에 따라 전송부에 의해 멀티캐스트된 신호를 중계할 수 있다. 네트워크 압축-후-전달 기법에 대한 보다 상세한 사항들은 도 3a 내지 3b를 통하여 후술한다.
또 다른 실시예에 따른 전송기(200)는 네트워크 유형 판단부 및 제2 인코딩부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 네트워크 유형 판단부는 전송기와 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단할 수 있다. 제2 인코딩부는 네트워크 유형 판단부의 판단 결과에 따라 단일의 데이터 블록을 입력 받고, 해당 데이터 블록에 대응되는 코드워드를 생성하기 위하여 해당 데이터 블록을 인코딩할 수 있다. 이 경우, 변조부(220)는 제2 인코딩부에 의해 생성된 코드워드를 변조할 수 있다.
예를 들어, 전송기와 수신기 사이에 복수의 중계기들을 통하여 형성되는 복수의 경로들의 길이가 모두 동일한 경우, 네트워크 유형 판단부는 네트워크의 유형이 계층 네트워크(layered network)라고 판단할 수 있다. 이 경우, 전송기(200)는 롱 메시지 인코딩을 수행하는 대신, 제2 인코딩부를 이용하여 단일의 데이터 블록을 인코딩할 수 있다. 이 때, 제2 인코딩부는 포인트-투-포인트(p2p) 통신에서 이용되는 에러 제어 코드(error control code)를 이용하여 단일의 데이터 블록을 인코딩할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 중계기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 중계기(310)는 적어도 하나의 송신기, 복수의 중계기들 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 네트워크에서 적어도 하나의 송신기로부터 적어도 하나의 수신기로 전송된 데이트 블록을 중계할 수 있다.
이 때, 중계기(310)는 양자화부(312), 인코딩부(313) 및 변조부(314)를 포함한다. 도면에 표시하지 않았으나, 중계기(310)는 수신부 및 전송부를 더 포함할 수 있다.
수신부는 적어도 하나의 전송기에 의해 전송된 데이터 블록을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 수신부는 적어도 하나의 전송기로부터 직접 무선 신호를 수신할 수 있고, 경우에 따라 다른 중계기에 의해 중계된 무선 신호를 수신할 수 있다.
양자화부(312)는 수신부에 의해 수신된 신호를 복조하고, 복조된 신호를 미리 정해진 압축 레벨에 따라 양자화할 수 있다. 경우에 따라, 중계기(310)는 수신부에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조부(311)를 별도로 포함할 수 있다. 이 경우, 복조부(311)는 수신부에 의해 수신된 신호를 복조할 수 있다.
또한, 양자화부(312)는 복조부(311)에 의해 복조된 신호를 미리 정해진 압축 레벨에 따라 양자화할 수 있다. 이 때, 양자화부(312)는 네트워크의 목표 속도에 기초하여 미리 정해진 압축 레벨을 조절할 수 있다. 예를 들어, 양자화부(312)는 네트워크의 달성 가능한 속도(achievable rate)를 최대화 하기 위하여 미리 정해진 압축 레벨을 조절할 수 있다.
양자화부(312)는 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들 각각을 양자화하는 스칼라 양자화부 또는 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들의 시퀀스를 양자화하는 벡터 양자화부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 인코딩부(313)는 양자화부(312)에 의해 양자화된 신호를 인코딩할 수 있다. 여기서, 인코딩부(313)는 채널 인코더를 포함할 수 있다.
이 때, 네트워크에 포함된 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 서로 독립적으로 인코딩을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 수신된 무선 신호에 포함된 데이터 블록이 랜덤하게 맵핑되도록 서로 독립적으로 인코딩을 수행할 수 있다.
예를 들어, 중계기(310)과 중계기(320)은 동일한 데이터 블록을 포함하는 무선 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 중계기(310)에 포함된 인코딩부(313)와 중계기(320)에 포함된 인코딩부(321)는 서로 독립적으로 인코딩을 수행함으로써 데이터 블록이 랜덤하게 맵핑되도록 할 수 있다.
또한, 변조부(314)는 인코딩부(313)에 의해 인코딩된 신호를 변조하고, 전송부는 변조부(314)에 의해 변조된 신호를 전송할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 중계기(330)는 엔트로피 인코딩부(331)와 인터리빙부(332)를 더 포함할 수 있다.
엔트로피 인코딩부(331)는 최적 압축(optimal compression)을 위하여 양자화부에 의해 양자화된 신호를 엔트로피 인코딩할 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 인코딩부(331)는 양자화부와 인코딩부 사이에 위치할 수 있다.
또한, 인터리빙부(332)는 인코딩부에 의해 인코딩된 신호를 인터리빙할 수 있다. 예를 들어, 인터리빙부(332)는 복수의 중계기들 각각에서 독립적으로 생성된 인코딩된 신호(예를 들어, 채널 코드)를 위하여 인코딩부와 순차적으로(sequentially) 연결될 수 있다.
여기서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 엔트로피 인코딩 기법과 인터리빙 기법을 명확히 이해할 수 있고, 도 3b에 도시된 각 모듈들에는 도 3a를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 수신기(400)는 복조부(410), 축적부(420) 및 디코딩부(430)를 포함한다. 도면에 표시하지 않았으나, 수신기(400)는 수신부를 더 포함할 수 있다.
수신부는 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 무선 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 전송기 T1에 의해 멀티캐스트된 신호는 중계기 L1과 중계기 L2에 의해 수신될 수 있다. 중계기 L1은 수신된 신호를 중계기 L3로 중계하고, 중계기 L2와 중계기 L3는 수신된 신호를 수신기 R1으로 전송할 수 있다. 이 경우, 수신기 R1은 중계기 L2와 중계기 L3에 의해 전송된 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
또는, 전송기 T1에 의해 멀티캐스트된 신호와 전송기 T2에 의해 멀티캐스트된 신호가 각각 중계기 L1과 중계기 L2에 의해 수신될 수 있다. 이 경우, 중계기 L1과 중계기 L2는 전송기 T1과 전송기 T2에 의해 전송된 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 중계기 L1은 수신된 신호를 중계기 L3로 중계하고, 중계기 L2와 중계기 L3는 수신된 신호를 수신기 R1과 수신기 R2로 전송할 수 있다. 수신기 R1과 수신기 R2는 중계기 L2와 중계기 L3에 의해 전송된 신호들이 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
복조부(410)는 수신부에 의해 수신된 중첩 신호를 복조함으로써 코드워드를 생성할 수 있고, 축적부(420)는 미리 정해진 수의 코드워드들을 축적할 수 있다. 예를 들어, 전송기가 b개의 데이터 블록들을 이용하여 롱 메시지 인코딩을 수행하고, 각각의 데이터 블록들은 n개의 심볼들을 포함하는 경우를 가정하자. 이 경우, 축적부(420)는 총 nb개의 심볼들을 축적할 수 있다.
또한, 디코딩부(430)는 복수의 데이터 블록들을 생성하기 위하여 축적부(420)에 축적된 복수의 코드워드들을 조인트 디코딩할 수 있다. 일 실시예에 따른 축적부(420)는 미리 정해진 수의 코드워드들이 축적되면 디코딩부(430)에 미리 정해진 수의 코드워드들이 축적된 사실을 알릴 수 있다. 디코딩부(430)는 축적부(420)의 알림에 반응하여 조인트 디코딩을 수행할 수 있다.
이 때, 디코딩부(430)는 조인트 디코딩 기법과 관련된 다양한 방식들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 디코딩부(430)는 MAP(Maximum A posteriori Probability) 기법, ML(Maximum Likelihood) 기법 또는 메시지-전달(Message-passing) 기법 등을 이용하여 조인트 디코딩을 수행할 수 있다.
또한, 디코딩부(430)는 조인트 디코딩 기법을 통해 서로 다른 전송기들로부터 전송된 신호들 각각에 대응되는 데이트 블록들을 동시에 생성할 수 있다. 예를 들어, 수신부에 의해 수신된 신호가 복수의 전송기들로부터 전송된 데이터 블록들을 포함하는 경우를 가정하자. 이 경우, 디코딩부(430)는 전술한 조인트 디코딩 기법을 이용함으로써, 복수의 전송기들 각각에 대응되는 데이트 블록들을 동시에 생성할 수 있다.
또한, 다른 실시예에 다른 디코딩부(430)는 복수의 중계기들 각각에서의 압축 인덱스(compression index)를 디코딩하지 않을 수 있다.
도면에 표시하지 않았으나, 또 다른 실시예에 따른 수신기(400)는 네트워크 유형 판단부와 제2 디코딩부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 네트워크 유형 판단부는 전송기와 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단할 수 있다. 제2 디코딩부는 네트워크 유형 판단부의 판단 결과에 따라 복조부에 의해 생성된 코드워드를 디코딩할 수 있다.
예를 들어, 전송기와 수신기 사이에 복수의 중계기들을 통하여 형성되는 복수의 경로들의 길이가 모두 동일한 경우, 네트워크 유형 판단부는 네트워크의 유형이 계층 네트워크(layered network)라고 판단할 수 있다. 이 경우, 수신기(400)는 조인트 디코딩을 수행하는 대신, 제2 디코딩부를 이용하여 단일의 데이터 블록을 디코딩할 수 있다. 이 때, 제2 디코딩부는 순차 디코딩(sequential decoding) 기법을 이용하여 단일의 데이터 블록을 인코딩할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법을 이용하는 협력 통신 시스템의 전송기에 있어서,
    복수의 데이터 블록들을 입력 받고, 복수의 코드워드들을 생성하기 위해 상기 복수의 데이터 블록들을 인코딩하는 인코딩부;
    상기 복수의 코드워드들을 변조함으로써 복수의 변조 신호들을 생성하는 변조부; 및
    상기 변조부에 의해 생성된 변조 신호들 각각을 복수의 중계기들로 멀티캐스트하는 전송부
    를 포함하고,
    상기 인코딩부는 상기 복수의 코드워드들 각각을 생성하기 위하여 상기 코드워드들 각각에 대응하는 독립 코드를 사용하여 상기 동일한 복수의 데이터 블록들을 서로 독립적으로 인코딩하며,
    상기 복수의 중계기들 각각에서, 상기 전송부에 의하여 멀티캐스트 된 변조 신호가 서로 독립적인 인코딩 방식으로 채널 인코딩되어 중계되는 전송기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코드워드들은 제1 코드워드와 제2 코드워드를 포함하고,
    상기 인코딩부는 상기 제1 코드워드를 생성하기 위하여 상기 복수의 데이터 블록들을 제1 코드를 이용하여 인코딩하며, 상기 제2 코드워드를 생성하기 위하여 상기 복수의 데이터 블록들을 제2 코드를 이용하여 인코딩하는 전송기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변조부는 상기 인코딩부에 의해 생성되는 코드워드의 길이 및 상기 변조부에 의해 생성되는 변조 신호에 포함된 심볼들의 수-상기 심볼들의 수는 미리 정해짐-에 기초하여 결정된 변조 방식을 이용하는 전송기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인코딩부는
    상기 복수의 데이터 블록들을 포함하는 전송 메시지를 수신하는 수신부; 및
    상기 전송 메시지를 상기 복수의 데이터 블록들로 분할하는 분할부
    를 포함하는 전송기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계기들 각각은 네트워크 압축-후-전달(network compress-and-forward) 기법에 따라 상기 전송부에 의해 멀티캐스트된 신호를 중계하는 전송기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송기와 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단하는 네트워크 유형 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 단일의 데이터 블록을 입력 받고, 상기 단일의 데이터 블록에 대응되는 코드워드를 생성하기 위하여 상기 단일의 데이터 블록을 인코딩하는 제2 인코딩부
    를 더 포함하고,
    상기 변조부는 상기 제2 인코딩부에 의해 생성된 코드워드를 변조하는 전송기.
  7. 적어도 하나의 송신기, 복수의 중계기들, 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 네트워크 압축-후-전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템에서 상기 적어도 하나의 송신기로부터 상기 적어도 하나의 수신기로 전송된 복수의 데이터 블록들을 중계하는 중계기에 있어서,
    상기 복수의 데이터 블록들에 기초하여 생성된 코드워드를 포함하는 무선 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조부;
    상기 복조부에 의해 복조된 신호를 미리 정해진 압축 레벨에 따라 양자화하는 양자화부;
    상기 양자화부에 의해 양자화된 신호를 인코딩하는 인코딩부;
    상기 인코딩부에 의해 인코딩된 신호를 변조하는 변조부; 및
    상기 변조부에 의해 변조된 신호를 전송하는 전송부
    를 포함하고,
    상기 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 서로 독립적으로 인코딩을 수행하고,
    상기 적어도 하나의 수신기에서, 상기 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 신호들이 중첩된 신호가 미리 정해진 길이만큼 축적되고, 상기 축적된 신호가 동시에 조인트 디코딩 됨으로써 상기 복수의 데이터 블록들이 복원되는,
    중계기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 중계기들 각각에 포함된 인코딩부는 상기 데이터 블록이 랜덤하게 맵핑되도록 서로 독립적으로 인코딩을 수행하는 중계기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 양자화부는
    상기 네트워크의 목표 속도에 기초하여 상기 미리 정해진 압축 레벨을 조절하는 압축 레벨 조절부;
    상기 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들 각각을 양자화하는 스칼라 양자화부; 또는
    상기 복조된 신호에 포함된 복수의 심볼들의 시퀀스를 양자화하는 벡터 양자화부
    중 적어도 하나를 포함하는 중계기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 양자화된 신호를 엔트로피 인코딩하는 엔트로피 인코딩부
    를 더 포함하고,
    상기 인코딩부는 상기 엔트로피 인코딩부에 의해 엔트로피 인코딩된 신호를 인코딩하는 중계기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 인코딩된 신호를 인터리빙하는 인터리빙부
    를 더 포함하고,
    상기 변조부는 상기 인터리빙부에 의해 인터리빙된 신호를 변조하는 중계기.
  12. 네트워크 압축-후-전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템의 수신기에 있어서,
    복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 무선 신호들이 중첩된 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에 의해 수신된 중첩 신호를 복조함으로써 코드워드를 생성하는 복조부;
    미리 정해진 수의 코드워드들을 축적하는 코드워드 축적부; 및
    상기 협력 통신 시스템의 전송기에 의하여 전송된 복수의 데이터 블록들을 생성하기 위하여 상기 축적된 코드워드들에 조인트 디코딩을 적용하는 디코딩부
    를 포함하고,
    상기 중첩된 신호에 포함된 복수의 무선 신호들 각각은 상기 코드워드에 대응하고, 상기 코드워드들 각각은 대응하는 독립 코드를 사용하여 동일한 복수의 데이터 블록들을 인코딩하여 생성되고,
    상기 복수의 중계기들 각각에서, 상기 협력 통신 시스템의 전송기에 의해 멀티캐스트된 신호가 수신되고, 서로 독립적인 인코딩 방식을 사용하여 상기 멀티캐스트된 신호가 채널 인코딩되어 중계되는 수신기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 무선 신호들은 서로 다른 전송기들로부터 전송된 신호들을 포함하고, 상기 디코딩부는 상기 서로 다른 전송기들로부터 전송된 신호들 각각에 대응되는 데이터 블록들을 생성하는 수신기.
  14. 제12항에 있어서,
    전송기와 상기 수신기 사이의 경로의 길이와 관련된 네트워크 유형을 판단하는 네트워크 유형 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 복조부에 의해 생성된 코드워드를 디코딩하는 제2 디코딩부
    를 더 포함하는 수신기.
  15. 네트워크 압축-후-전달 기법을 이용하는 협력 통신 시스템에 있어서,
    롱 메시지 인코딩(long message encoding) 기법에 기초하여 코드워드들 각각에 대응하는 독립 코드를 사용하여 동일한 복수의 데이터 블록들을 인코딩하고, 상기 인코딩 결과를 포함하는 신호를 멀티캐스트하는 전송기;
    네트워크 압축-후-전달 기법에 기초하여 상기 전송기에 의해 멀티캐스트된 신호를 수신하고, 상기 복수의 데이터블록들의 랜덤 맵핑 신호를 생성하기 위해 각각 독립적인 인코딩 방식을 사용하여 상기 멀티캐스트된 신호를 채널 인코딩하여 중계하는 복수의 중계기들; 및
    상기 복수의 중계기들에 의해 중계된 복수의 신호들이 중첩된 신호를 미리 정해진 길이만큼 축적하고, 상기 축적된 신호를 동시에 조인트 디코딩 함으로써 상기 복수의 데이터 블록들을 복원하는 수신기
    를 포함하는 협력 통신 시스템.

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