KR102184982B1 - Cooperative communication system with distributed space-time line codes for multi-relay node environments - Google Patents
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Abstract
중계 노드를 경유하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 데이터를 전송하는 협업 통신 시스템이 개시된다. 개시된 협업 통신 시스템은 복수의 중계 노드들 중에서 송신 노드로부터의 데이터를 성공적으로 수신하여 복호한 중계 노드들 만이 수신 노드로 데이터를 전송한다. 중계 노드들은 시공간 선 부호화 기법을 이용하여 데이터를 부호화하므로 수신 장치는 간단한 수신 기법을 이용하여 데이터를 수신할 수 있다.A collaborative communication system for transmitting data between a transmitting node and a receiving node via a relay node is disclosed. In the disclosed cooperative communication system, only relay nodes that successfully receive and decode data from a transmitting node among a plurality of relay nodes transmit data to the receiving node. Since relay nodes encode data using a space-time line encoding technique, a receiving device can receive data using a simple reception technique.
Description
하기의 실시예들은 협업통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 송신 노드로부터 데이터를 성공적으로 수신한 중계노드들이 시공간 선부호(STLC: Space Time Line Code)를 이용하여 수신 노드로 데이터를 전송하는 협업 통신 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a cooperative communication system, specifically cooperative communication in which relay nodes that successfully receive data from a transmitting node transmit data to the receiving node using a space time line code (STLC). It is about the system.
송신 노드와 수신 노드 사이에 다중 중계 노드가 존재하는 협업 통신 시스템은 공간 다이버시티를 제공함으로써 시스템 성능을 향상할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 특히, 송신 노드로부터 도착한 패킷의 복호에 성공한 다중 중계 노드들에서 최대비 전송(MRT: Maximum Ratio Transmission)을 활용하는 것이 최적의 다이버시티 효과를 얻는 것으로 알려져 있다. 그러나 MRT를 구현하기 위해서는 복호에 성공한 중계 노드들과 수신 노드 사이의 순시적 (instantaneous) 무선 채널 정보를 수신 노드가 획득하고 계산하여 복호에 성공한 중계 노드들에게 매순간 피드백해야 하고 이는 시스템 운영에 큰 부담을 준다.A cooperative communication system in which multiple relay nodes exist between a transmitting node and a receiving node is known as a method capable of improving system performance by providing spatial diversity. In particular, it is known that the use of Maximum Ratio Transmission (MRT) in multiple relay nodes that successfully decode a packet arriving from a transmitting node obtains an optimal diversity effect. However, in order to implement MRT, the receiving node must acquire and calculate instantaneous radio channel information between the successfully decoded relay nodes and the receiving node to give feedback to the relay nodes that have succeeded in decoding every moment, which is a huge burden on system operation. Gives
하기의 실시예들은 송신 노드와 수신 노드 사이에 다중 중계 노드가 존재하는 협업 통신 시스템의 성능을 향상하는 것을 목적으로 한다.The following embodiments aim to improve the performance of a cooperative communication system in which multiple relay nodes exist between a transmitting node and a receiving node.
하기의 실시예들은 시공간 선 부호를 사용하여 다중 안테나를 사용하는 수신 노드에서 간단한 방법으로 수신 신호를 복호하는 것을 목적으로 한다.The following embodiments aim to decode a received signal in a simple manner at a receiving node using a multi-antenna using space-time line codes.
예시적 실시예에 따르면, 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 수신부, 상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화하는 부호화부, 및 상기 시공간 선 부호화된 데이터를 복수의 수신 안테나를 구비한 수신 노드로 전송하는 전송부를 포함하는 중계 노드가 개시된다.According to an exemplary embodiment, a receiving unit for receiving data from a transmitting node, an encoding unit for space-time pre-encoding the received data, and a transmitting unit for transmitting the space-time pre-encoded data to a receiving node having a plurality of receiving antennas. A relay node containing is disclosed.
여기서, 상기 수신부가 수신한 데이터가 성공적으로 복호되는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하고, 상기 전송부는 상기 수신한 데이터가 성공적으로 복호된 경우에 상기 시공간 선 부호화된 데이터를 전송할 수 있다.Here, the receiver may further include a determination unit for determining whether the received data is successfully decoded, and the transmission unit may transmit the space-time pre-coded data when the received data is successfully decoded.
그리고, 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 추정하는 추정부를 더 포함하고, 상기 부호화부는 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화할 수 있다.And, from among the plurality of relay nodes that have received the data from the transmitting node, further comprising an estimating unit for estimating the number of relay nodes that have succeeded in decoding, the encoding unit in consideration of the number of relay nodes that have successfully decoded the The received data can be pre-coded in space-time.
또한, 상기 부호화부는 상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화할 수 있다.In addition, the encoding unit may pre-encode the received data in space-time in consideration of a radio channel from the relay node to a reception antenna of the reception node.
여기서, 상기 부호화부는 하기 수학식 1에 따라서 상기 시공간 선 부호화를 수행하고,Here, the encoding unit performs the space-time line encoding according to
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 중계 노드의 인덱스이고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 첫 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타내고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 두 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타낸다. 은 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제1 데이터 심볼이고, 는 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제2 데이터 심볼이다.here, Is an index of a relay node that successfully decoded the received data among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the first receiving antenna of the receiving node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the second receiving antenna of the receiving node. Is a first data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit, Is a second data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit.
은 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 나타낸다. 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드 사이의 무선 채널 벡터의 크기이다. Denotes the number of relay nodes that successfully decoded from among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node. Is the size of a radio channel vector between the receiving node and the k-th relay node that successfully decodes the received data.
상기 전송부는 제1 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송하고, 제2 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송할 수 있다.During the first time slot, the transmission unit And, during the second time slot, the Can be transmitted.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 중계 노드를 경유하여 데이터를 수신 노드로 전송하는 송신 노드에 있어서, 복수의 중계 노드로 데이터를 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 각 중계 노드에서 시공간 선 부호화되어 상기 수신 노드로 전송될 수 있다.According to another exemplary embodiment, a transmission node that transmits data to a receiving node via at least one relay node, comprising a transmission unit that transmits data to a plurality of relay nodes, and transmits it to the plurality of relay nodes. The obtained data may be pre-coded in space-time at each relay node and transmitted to the receiving node.
여기서, 상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 복수의 중계 노드들 중에서 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드들에서만 상기 수신 노드로 전송될 수 있다.Here, the data transmitted to the plurality of relay nodes may be transmitted to the receiving node only from relay nodes that have successfully decoded the data among the plurality of relay nodes.
그리고, 상기 복수의 중계 노드들 중에서 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수가 추정되고, 상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화될 수 있다.In addition, among the plurality of relay nodes, the number of relay nodes that successfully decode the data is estimated, and the data transmitted to the plurality of relay nodes are space-time pre-coded in consideration of the number of relay nodes that successfully decode the data. I can.
또한, 상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화될 수 있다.In addition, data transmitted to the plurality of relay nodes may be pre-coded in space-time in consideration of a radio channel from the relay node to a reception antenna of the reception node.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 복수의 수신 안테나를 구비한 수신 노드에 있어서, 상기 각 수신 안테나를 이용하여 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드로부터 시공간 선 부호화된 데이터를 수신하는 수신부 및 상기 수신된 시공간 선 부호화된 데이터를 복호하는 복호화부를 포함하는 수신 노드가 개시된다.According to another exemplary embodiment, in a receiving node having a plurality of receiving antennas, a receiving unit receiving space-time pre-coded data from a relay node that has received data from a transmitting node using each receiving antenna, and the receiving unit A receiving node including a decoding unit that decodes the space-time pre-coded data is disclosed.
여기서, 상기 수신부는 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드들 중에서, 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 중계노드들로부터만 상기 시공간 선 부호화된 데이터를 수신할 수 있다.Here, the receiving unit may receive the space-time pre-coded data only from relay nodes that have successfully decoded the received data among relay nodes that have received data from the transmitting node.
그리고, 상기 시공간 선 부호화된 데이터는, 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드들 중에서, 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화된 것일 수 있다.In addition, the space-time pre-coded data may be space-time pre-coded in consideration of the number of relay nodes that successfully decode the data among relay nodes that have received data from the transmitting node.
또한, 상기 시공간 선 부호화된 데이터는, 상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 상기 각 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화된 것일 수 있다. In addition, the space-time pre-coded data may be space-time pre-coded in consideration of a radio channel from the relay node to each of the reception antennas of the reception node.
여기서, 상기 복호화부는 하기 수학식 2에 따라서 상기 수신된 시공간 선 부호화된 데이터를 복호할 수 있다.Here, the decoding unit may decode the received space-time pre-coded data according to
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 은 상기 송신 노드가 전송한 제1 데이터 심볼이고, 는 상기 송신 노드가 전송한 제2 데이터 심볼이다. 는 제1 시간 슬롯 동안 제1 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 제1 시간 슬롯 동안 제2 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 제1 시간 슬롯 이후의 제2 시간 슬롯 동안 제1 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 제2 시간 슬롯 동안 제2 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이다.here, Is the first data symbol transmitted by the transmitting node, Is a second data symbol transmitted by the transmitting node. Is a signal received using the first receiving antenna during the first time slot, Is a signal received using a second receiving antenna during a first time slot, Is a signal received using the first receiving antenna during a second time slot after the first time slot, Is a signal received using the second receiving antenna during the second time slot.
하기의 실시예들에 따르면, 송신 노드와 수신 노드 사이에 다중 중계 노드가 존재하는 협업 통신 시스템의 성능이 향상된다.According to the following embodiments, the performance of a cooperative communication system in which multiple relay nodes exist between a transmitting node and a receiving node is improved.
하기의 실시예들에 따르면, 시공간 선 부호를 사용하여 다중 안테나를 사용하는 수신 노드에서 간단한 방법으로 수신 신호를 복호할 수 있다.According to the following embodiments, a reception node using a multi-antenna may decode a reception signal by a simple method using a space-time line code.
도 1은 예시적 실시예에 따른 협업 통신 시스템의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 송신 노드의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 중계 노드의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 수신 노드의 구조를 도시한 블록도이다.Fig. 1 is a diagram showing the concept of a cooperative communication system according to an exemplary embodiment.
Fig. 2 is a block diagram showing a structure of a transmitting node according to an exemplary embodiment.
Fig. 3 is a block diagram showing a structure of a relay node according to an exemplary embodiment.
Fig. 4 is a block diagram showing the structure of a receiving node according to an exemplary embodiment.
이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 예시적 실시예에 따른 협업 통신 시스템의 개념을 도시한 도면이다.Fig. 1 is a diagram showing the concept of a cooperative communication system according to an exemplary embodiment.
예시적 실시예에 따른 협업 통신 시스템은 송신 노드(110), 복수의 중계 노드(120, 130, 140) 및 수신 노드(150)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 송신 노드(110)의 송신 안테나(111)는 1개이다. 중계 노드(120, 130, 140)는 1개의 안테나(121, 131, 141)를 구비하고 있으며, 수신 노드(150)는 복수의 수신 안테나(151, 152)를 구비한 것으로 가정한다. 이하 본 명세서에서는 수신 노드(150)가 2개의 수신 안테나(151, 152)를 구비한 실시예에 대해서 설명하지만, 수신 노드(150)의 수신 안테나(151, 152)의 개수가 더 많은 경우에도 본 발명은 유사한 방법으로 적용될 수 있다. A cooperative communication system according to an exemplary embodiment includes a transmitting
도 1에 도시된 협업 통신 시스템은 시공간 선 부호(STLC: Space Time Line Code)를 이용한 2 홉(2 hop) 반이중 통신 시스템이다. 송신 노드(110)는 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 를 복수의 중계 노드들(120, 130, 140)로 전송한다. 송신 노드(110)의 송신 안테나(111)로부터 중계 노드들(120, 130, 140)의 안테나(121, 131, 141)까지의 무선 채널을 라고 할 수 있다. 여기서, k는 중계 노드(120, 130, 140)를 나타내는 인덱스이다.The cooperative communication system shown in FIG. 1 is a two hop half-duplex communication system using a space time line code (STLC). The transmitting
이 경우에, 각 중계 노드(120, 130, 140)들이 송신 노드(110)로부터 수신한 신호는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the signals received by the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 k번째 중계 노드가 수신한 신호를 나타낸다. 는 송신 노드의 전송 전력이고, 는 k번째 중계 노드에서의 열 잡음으로, 분포 를 따른다고 가정할 수 있다. 는 데이터 심볼이다. 일측에 따르면, 중계 노드들(120, 130, 140)은 최대 T개의 데이터 심볼을 이용하여 시공간 선 부호화를 수행할 수 있다. 이하 본 명세서에서는 중계 노드들이 2개의 데이터 심볼을 이용하여 시공간 선 부호화를 수행하는 실시예를 설명한다. 그러나, 시공간 선 부호화에 이용되는 데이터 심볼의 개수가 더 많은 경우에도 본 발명은 유사한 방법으로 적용될 수 있다.here, Represents a signal received by the k-th relay node. Is the transmit power of the transmitting node, Is the thermal noise at the k-th relay node, the distribution Can be assumed to follow. Is the data symbol. According to one side, the
복수의 중계 노드들(120, 130, 140)들 중에서, 일부 중계 노드들(120, 130)만이 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 를 수신하여 복호할 수 있다. 일측에 따르면, 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 의 복호에 성공한 중계 노드의 집합()는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Among the plurality of
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 은 송신 노드(110)에서 수신 노드(150)까지 요구되는 전송률을 의미한다. 도 1에 도시된 실시예와 같이 2 홉을 사용하는 통신 시스템은 듀티 사이클 동안 주파수 효율이 감소되는 것을 보상하기 위해 송신 노드(110)와 수신 노드(150)가 직접 통신하는 시스템보다 데이터 전송률을 두배 증가시켜야 한다. 는 송신 SNR을 의미한다.here, Denotes a transmission rate required from the transmitting
데이터 심볼을 수신하여 복호한 일부 중계 노드들(120, 130)은 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 을 이용하여 시공간 선 부호화를 수행한다. 이 경우에, 일부 중계 노드들(120, 130)은 자신(120, 130)으로부터 수신 노드(150)사이의 무선 채널을 알고 있다고 가정한다. 예를 들어, 일부 중계 노드들(120, 130)은 수신 노드(150)로부터 파일럿 신호를 수신하고, 수신 노드(150)로부터 일부 중계 노드들(120, 130) 사이의 무선 채널을 파악할 수 있다. 만약 시분할 이중화(TDD: Time Division Duplex) 시스템인 경우에, 상향 링크와 하향링크간의 동일성(channel reciprocity)로 인하여 중계 노드들(120, 130)은 자신(120, 130)으로부터 수신 노드(150)사이의 무선 채널을 알 수 있다.Some of the
일부 중계 노드들(120, 130)이 시공간 선 부호화를 수행한 경우에, 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 은 하기 수학식 3같이 부호화될 수 있다.When some of the
[수학식 3][Equation 3]
여기서, 는 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 중계 노드의 인덱스이고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 첫 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타내고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 두 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타낸다. 은 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제1 데이터 심볼이고, 는 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제2 데이터 심볼이다.here, Is an index of a relay node that successfully decoded the received data among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the first receiving antenna of the receiving node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the second receiving antenna of the receiving node. Is a first data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit, Is a second data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit.
은 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 나타낸다. 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드 사이의 무선 채널 벡터의 크기이다. Denotes the number of relay nodes that successfully decoded from among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node. Is the size of a radio channel vector between the receiving node and the k-th relay node that successfully decodes the received data.
일측에 따르면, 일부 중계 노드(120, 130)는 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 하기 수학식 4와 같이 추정할 수 있다.According to one side, some of the
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 는 복호에 성공한 중계 노드 집합에 속하는 원소의 개수를 나타내고, 은 중계 노드들이 사용하는 전체 전력을 나타낸다. 는 i번째 시간 슬롯에서 수신 노드(150)의 j번째 번째 수신 안테나에서 발생한 잡음으로, 를 따른다고 가정한다.here, Represents the number of elements belonging to the set of relay nodes that successfully decoded, Represents the total power used by the relay nodes. Is the noise generated by the j-th receiving antenna of the receiving
일측에 따르면, 일부 중계 노드(120, 130)는 두 개의 시간 슬롯을 이용하여 전송될 수 있다. 예를 들어, 일부 중계 노드(120, 130) 중 k번째 중계 노드는 제1 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송하고, 제2 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송할 수 있다.According to one side, some
수신 노드(150)가 복수의 수신 안테나(151, 152)를 이용하여 복수의 슬롯 동안 신호를 수신한다. 수신 노드(150)가 2개의 수신 안테나(151)를 이용하고, 시공간 선 부호화된 데이터 심볼들이 2개의 시간 슬롯 동안 전송된 경우에, 수신 노드(150)가 두 시간 슬롯 동안 수신한 신호는 하기 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.The receiving
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 는 i번째 시간 슬롯동안에 j번째 수신 안테나를 이용하여 수신한 수신 신호이고, 는 k번째 중계 노드와 수신 노드 사이의 무선 채널 벡터이고, 모든 채널은 분포를 따른다.here, Is the received signal received using the j-th receiving antenna during the i-th time slot, Is the radio channel vector between the k-th relay node and the receiving node, and all channels are Follow the distribution
이 경우에, 수신 노드(150)는 하기 수학식 6과 같이 두 시간 슬롯 동안 수신한 네 개의 수신 신호를 결합하여 시공간 선 부호화된 데이터를 복호할 수 있다.In this case, the receiving
[수학식 6][Equation 6]
여기서, 는 복호된 제1 데이터 심볼이고, 는 복호된 제2 데이터 심볼이다.here, Is the decoded first data symbol, Is the decoded second data symbol.
도 2는 예시적 실시예에 따른 송신 노드의 구조를 도시한 블록도이다.Fig. 2 is a block diagram showing a structure of a transmitting node according to an exemplary embodiment.
예시적 실시예에 따른 송신 노드(200)는 전송부(210) 및 송신 안테나(211)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 송신 노드(200)는 적어도 하나 이상의 중계 노드(220, 230, 240)를 경유하여 데이터를 수신 노드(250)로 전송한다.The
전송부(210)는 복수의 중계 노드(220, 230, 240)로 데이터를 전송한다. 일측에 따르면, 전송부(210)는 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 를 복수의 중계 노드(220,230, 240)로 전송할 수 있다.The
복수의 중계 노드들(220, 230, 240) 중에서 일부의 중계 노드들(220, 230)만이 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 을 성공적으로 수신하여 복호할 수 있다.Among the plurality of
일측에 따르면, 수신한 데이터의 복호에 성공한 일부의 중계 노드들(220, 230)은 송신 노드(200)로부터 수신한 데이터를 수신 노드(250)로 전송할 수 있다.According to one side, some of the
일측에 따르면, 수신한 데이터의 복호에 성공한 일부의 중계 노드들(220, 230)은 일부의 중계노드들(220, 230)로부터 수신 노드(250)의 수신 안테나(251, 252)까지의 무선 채널을 고려하여 수신한 데이터를 시공간 선 부호화하고, 부호화된 데이터를 수신 노드(250)의 수신 안테나(251, 252)로 전송할 수 있다.According to one side, some of the
일측에 따르면, 일부 중계 노드들(220, 230)은 수학식 3에 따라 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 을 시공간 선 부호화하고, 시공간 선 부호화된 데이터 심볼들을 수신 노드(250)로 전송할 수 있다.According to one side, some
일측에 따르면, 일부의 중계 노드들(220, 230)은 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 추정하고, 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화할 수 있다.According to one side, some of the
일측에 따르면, 일부의 중계 노드들(220, 230)은 중계 노드(220,230)의 안테나(221, 231)로부터 수신 노드(250)의 수신 안테나(251, 252)까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화될 수 있다.According to one side, some of the
도 3은 예시적 실시예에 따른 중계 노드의 구조를 도시한 블록도이다.Fig. 3 is a block diagram showing a structure of a relay node according to an exemplary embodiment.
예시적 실시예에 따른 중계 노드(300)는 안테나(351), 수신부(310), 판단부(320), 추정부(330), 부호화부(340) 및 전송부(350)를 포함할 수 있다.The
수신부(310)는 안테나(351)를 이용하여 송신 노드(360)로부터 데이터를 수신한다. 일측에 따르면, 수신부(310)는 송신 노드(360)로부터 제1 데이터 심볼 및 제2 데이터 심볼 를 수신할 수 있다.The receiving
판단부(320)는 수신부(310)가 수신한 데이터가 성공적으로 복호되었는지 여부를 판단한다. 일측에 따르면, 수신부(310)가 수신한 데이터가 성공적으로 복호되지 않을 수 있다. 이 경우에, 추정부(330), 부호화부(340), 전송부(350)는 수신한 데이터를 수신 노드(360)로 전송하기 위한 동작을 수행하지 않고, 대기할 수 있다. 다른 측면에 따르면, 수신부(310)가 수신한 데이터가 성공적으로 복호될 수 있다. 이 경우에, 추정부(330), 부호화부(340) 및 전송부(350)는 수신한 데이터를 수신 노드(360)로 전송하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 이하에서는 수신부(310)가 수신한 데이터가 성공적으로 복호된 경우를 가정하여 추정부(330), 부호화부(340 ) 및 전송부(350)의 동작을 설명한다.The
추정부(330)는 송신 노드(360)로부터 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 데이터를 성공적으로 복호한 중계 노드들의 개수를 추정한다. 일측에 따르면, 추정부(330)는 수학식 4에 따라서 데이터를 성공적으로 복호한 중계 노드들의 개수를 추정할 수 있다.The
부호화부(340)는 수신한 데이터를 시공간 선 부호화한다. 일측에 따르면, 부호화부(340)는 중계 노드(300)의 안테나(351)로부터 수신 노드(360)의 수신 안테나(361, 362)까지의 무선 채널을 고려하여 수신한 데이터를 시공간 선 부호화 할 수 있다. 또한, 부호화부(340)는 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 수신한 데이터를 시공간 선 부호화할 수 있다. 일측에 따르면, 부호화부(340)는 수학식 3에 따라서 부호화를 수행할 수 있다.The
전송부(350)는 수신한 데이터가 성공적으로 복호된 경우에, 시공간 선 부호화된 데이터를 수신 노드(360)로 전송한다. 수신 노드(360)는 복수의 수신 안테나(361, 362)를 구비할 수 있다. 일측에 따르면, 전송부(350)는 수학식 3에 따라서 부호화된 데이터를 복수의 시간 슬롯 동안에 수신 노드(360)로 전송할 수 있다.When the received data is successfully decoded, the
도 4는 예시적 실시예에 따른 수신 노드의 구조를 도시한 블록도이다.Fig. 4 is a block diagram showing the structure of a receiving node according to an exemplary embodiment.
예시적 실시예에 따른 수신 노드(400)는 복수의 수신 안테나(421, 422), 수신부(410) 및 복호화부(420)를 포함한다.The receiving
수신부(410)는 복수의 수신 안테나(421, 422)를 이용하여 중계 노드(430, 440)로부터 시공간 선 부호화된 데이터를 수신한다. 일측에 따르면, 각 중계 노드들(430, 440, 450)은 송신 노드(미도시)로부터 데이터를 수신하지만, 그 중에서 일부의 중계 노드들(430, 440)만이 데이터의 복호에 성공할 수 있다. 이 경우, 데이터의 복호에 성공한 일부의 중계 노드들(430, 440)만이 수신한 데이터를 수신 노드(400)로 전송할 수 있다.The receiving
일측에 따르면, 수신부(410)가 수신한 시공간 선 부호화된 데이터는 복수의 중계 노드들(430, 440, 450) 중에서 데이터의 복호에 성공한 중계 노드(430, 440)의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화된 것일 수 있다.According to one side, the space-time pre-encoded data received by the
일측에 따르면, 수신부(410)가 수신한 시공간 선 부호화된 데이터는 데이터의 복호에 성공한 중계 노드(430, 440)의 안테나(431, 441)로부터 수신 노드(400)의 수신 안테나(421, 422)까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화된 것일 수 있다.According to one side, the space-time pre-coded data received by the receiving
일측에 따르면, 수신부(410)가 수신한 시공간 선 부호화된 데이터는 수학식 3에 따라서 시공간 선 부호화된 것일 수 있다. 이 경우에, k번째 중계 노드의 수신부(410)는 제1 시간 슬롯 동안에는 를 수신하고, 제2 시간 슬롯 동안에는 를 수신할 수 있다.According to one side, the space-time pre-coded data received by the receiving
일측에 따르면, 수신부(410)가 수신한 시공간 선 부호화된 데이터는 수학식 3에 따라서 시공간 선 부호화된 것일 수 있다. 수신부(410)가 수신한 수신 신호는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.According to one side, the space-time pre-coded data received by the
복호화부(420)는 수신된 시공간 선 부호화된 데이터를 복호할 수 있다. 수신부(410)가 수신한 데이터가 수학식 3에 따라서 부호화된 경우, 복호화부(420)는 수학식 6에 따라서 시공간 선부호화된 데이터를 복호할 수 있다.The
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.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.
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.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.
200 : 송신 노드
210 : 전송부
211: 송신 안테나
220, 230, 240 : 중계 노드
221, 231, 231 : 안테나
222, 232, 242, 223, 224, 233, 234, 243, 244 : 무선 채널
250 : 수신 노드
251, 252 : 수신 안테나200: sending node
210: transmission unit
211: transmitting antenna
220, 230, 240: relay node
221, 231, 231: antenna
222, 232, 242, 223, 224, 233, 234, 243, 244: Wireless channel
250: receiving node
251, 252: receiving antenna
Claims (14)
상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화하는 부호화부;
상기 시공간 선 부호화된 데이터를 복수의 수신 안테나를 구비한 수신 노드로 전송하는 전송부;
상기 수신부가 수신한 데이터가 성공적으로 복호되는지 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 상기 수신한 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 추정하는 추정부
를 포함하고,
상기 부호화부는 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화하고
상기 전송부는 상기 수신한 데이터가 성공적으로 복호된 경우에 상기 시공간 부호화된 데이터를 전송하는 중계 노드.A receiving unit for receiving data from a transmitting node;
An encoding unit for pre-coding the received data in space-time;
A transmission unit for transmitting the space-time pre-coded data to a reception node having a plurality of reception antennas;
A determination unit determining whether the data received by the receiver is successfully decoded; And
An estimating unit for estimating the number of relay nodes that successfully decoded the received data from among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node
Including,
The encoding unit performs space-time pre-coding of the received data in consideration of the number of relay nodes that have succeeded in decoding
The transmission unit transmits the space-time encoded data when the received data is successfully decoded.
상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 상기 수신한 데이터를 시공간 선 부호화하는 중계 노드.The method of claim 1, wherein the encoding unit
A relay node for space-time pre-coding of the received data in consideration of a radio channel from the relay node to a reception antenna of the reception node.
하기 수학식 1에 따라서 상기 시공간 선 부호화를 수행하고,
[수학식 1]
여기서, 는 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 중계 노드의 인덱스이고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 첫 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타내고, 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 두 번째 수신 안테나까지의 무선 채널을 나타낸다. 은 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제1 데이터 심볼이고, 는 상기 송신 노드가 전송하여 상기 수신부가 수신한 제2 데이터 심볼이다.
은 상기 송신 노드로부터 상기 데이터를 수신한 복수의 중계 노드들 중에서, 상기 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 나타낸다. 는 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 k번째 중계 노드로부터 상기 수신 노드 사이의 무선 채널 벡터의 크기이다.
상기 전송부는
제1 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송하고, 제2 시간 슬롯 동안에는 상기 를 전송하는 중계 노드.The method of claim 1, wherein the encoding unit
The space-time line coding is performed according to Equation 1 below,
[Equation 1]
here, Is an index of a relay node that successfully decoded the received data among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the first receiving antenna of the receiving node, Denotes a radio channel from the k-th relay node having successfully decoded the received data to the second receiving antenna of the receiving node. Is a first data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit, Is a second data symbol transmitted by the transmitting node and received by the receiving unit.
Denotes the number of relay nodes that successfully decoded from among a plurality of relay nodes that received the data from the transmitting node. Is the size of a radio channel vector between the receiving node and the k-th relay node that successfully decodes the received data.
The transmission unit
During the first time slot, the And, during the second time slot, the Relay node that transmits.
복수의 중계 노드로 데이터를 전송하는 전송부
를 포함하고,
상기 복수의 중계 노드들 중에서 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수가 추정되고,
상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화되는 송신 노드.In a transmitting node that transmits data to a receiving node via at least one relay node,
Transmission unit that transmits data to multiple relay nodes
Including,
The number of relay nodes that successfully decoded the data among the plurality of relay nodes is estimated,
The transmission node in which the data transmitted to the plurality of relay nodes is pre-coded in space-time in consideration of the number of relay nodes that successfully decode the data.
상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 복수의 중계 노드들 중에서 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드들에서만 상기 수신 노드로 전송되는 송신 노드.The method of claim 6,
The data transmitted to the plurality of relay nodes is transmitted to the receiving node only from relay nodes that have successfully decoded the data among the plurality of relay nodes.
상기 복수의 중계 노드로 전송된 데이터는 상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화되는 송신 노드.The method of claim 6,
The data transmitted to the plurality of relay nodes is space-time pre-coded in consideration of a radio channel from the relay node to a reception antenna of the reception node.
상기 각 수신 안테나를 이용하여 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드로부터 시공간 선 부호화된 데이터를 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 시공간 선 부호화된 데이터를 복호하는 복호화부
를 포함하고,
상기 시공간 선 부호화된 데이터는 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드들 중에서, 상기 데이터의 복호에 성공한 중계 노드의 개수를 고려하여 시공간 선 부호화된 것인 수신 노드.In a receiving node having a plurality of receiving antennas,
A receiving unit for receiving space-time pre-coded data from a relay node that has received data from a transmitting node using each of the receiving antennas; And
A decoder that decodes the received space-time pre-coded data
Including,
The space-time pre-coded data is space-time pre-coded in consideration of the number of relay nodes that have successfully decoded the data among relay nodes that have received data from the transmitting node.
상기 수신부는 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신한 중계 노드들 중에서, 수신한 데이터를 성공적으로 복호한 중계노드들로부터만 상기 시공간 선 부호화된 데이터를 수신하는 수신 노드.The method of claim 10,
The receiving unit receives the space-time pre-coded data only from relay nodes that have successfully decoded the received data from among relay nodes that have received data from the transmitting node.
상기 중계 노드로부터 상기 수신 노드의 상기 각 수신 안테나까지의 무선 채널을 고려하여 시공간 선 부호화된 것인 수신 노드.The method of claim 10, wherein the space-time pre-coded data,
A receiving node that is space-time pre-coded in consideration of a radio channel from the relay node to each of the receiving antennas of the receiving node.
상기 복호화부는 하기 수학식 2에 따라서 상기 수신된 시공간 선 부호화된 데이터를 복호하는 수신 노드.
[수학식 2]
여기서, 은 상기 송신 노드가 전송한 제1 데이터 심볼이고, 는 상기 송신 노드가 전송한 제2 데이터 심볼이다. 는 첫 번째 시간 슬롯 동안 제1 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 첫 번째 시간 슬롯 동안 제2 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 두 번째 시간 슬롯 동안 제1 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이고, 는 두 번째 시간 슬롯 동안 제2 수신 안테나를 이용하여 수신한 신호이다.The method of claim 10,
The receiving node decodes the received space-time pre-coded data according to Equation 2 below.
[Equation 2]
here, Is the first data symbol transmitted by the transmitting node, Is a second data symbol transmitted by the transmitting node. Is a signal received using the first receiving antenna during the first time slot, Is a signal received using a second receiving antenna during the first time slot, Is a signal received using the first receiving antenna during the second time slot, Is a signal received using the second receiving antenna during the second time slot.
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KR20200022889A KR20200022889A (en) | 2020-03-04 |
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2018
- 2018-08-24 KR KR1020180099079A patent/KR102184982B1/en active IP Right Grant
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Title |
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IEEE 게재 논문(Energy Efficient Space-Time Line Coded Regenerative Two-Way Relay Under Per-Antenna Power Constraints, 2018.08.23) 1부.* |
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KR20200022889A (en) | 2020-03-04 |
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