KR102311166B1 - The Signal Processing Method and Apparatus for Amplify-and-Forward Relay Assisted Communication Systems with Source-to-Destination Direct Link - Google Patents

The Signal Processing Method and Apparatus for Amplify-and-Forward Relay Assisted Communication Systems with Source-to-Destination Direct Link Download PDF

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Abstract

중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법은, 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계; 및 상기 중계기에서 수신한 상기 신호를 상기 수신기로 중계하고, 상기 수신기가 상기 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.A method and apparatus for processing a transmit/receive signal considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater are provided. In a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to an embodiment, a method for processing a transmit/receive signal in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver includes: first transmitting a signal from a transmitter to a repeater and a receiver; and repeating the signal received by the repeater to the receiver, and secondly transmitting the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater. can be included.

Description

중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치{The Signal Processing Method and Apparatus for Amplify-and-Forward Relay Assisted Communication Systems with Source-to-Destination Direct Link}The Signal Processing Method and Apparatus for Amplify-and-Forward Relay Assisted Communication Systems with Source-to-Destination Direct Link}

아래의 실시예들은 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a transmission/reception signal processing method and apparatus in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater.

3GPP LTE/LTE-A 이동 통신 표준에서는 기지국과 같은 중앙 제어 장치의 제어를 받기 어려운 환경을 고려하여 기지국 제어를 최소화하고자 하는 단말기 간 직접 통신(Device-to-Device Communication) 기술에 주목하고 있다. 3GPP LTE/LTE-A 이동 통신 표준에서는 송신기와 수신기 간 거리나 장애로 인해 직접 통신이 어려울 경우 중계기를 사용해 통신 신뢰도와 전송 용량을 개선한다. 그러나, 물리적 공간에서 송신기와 수신기의 배치 상황에 따라 중계기를 통한 통신 채널과 더불어 송수신기 간 직접 연결 통신 채널도 존재할 수 있다. The 3GPP LTE/LTE-A mobile communication standard pays attention to a device-to-device communication technology that seeks to minimize control of a base station in consideration of an environment in which it is difficult to receive control from a central control device such as a base station. In the 3GPP LTE/LTE-A mobile communication standard, when direct communication is difficult due to the distance or obstacle between the transmitter and the receiver, a repeater is used to improve communication reliability and transmission capacity. However, depending on the arrangement of the transmitter and the receiver in the physical space, there may be a direct connection communication channel between the transceivers as well as the communication channel through the repeater.

대부분의 중계기를 사용한 통신 시스템 연구는 송수신기 간 직접 연결 채널을 고려하지 않았고, 송수신기 간 직접 연결 채널을 사용하는 연구(비특허문헌 1)도 전송 효율과 단말기 구현 복잡도 측면에서 단점이 있다.Most studies of communication systems using repeaters do not consider direct connection channels between transceivers, and studies using direct connection channels between transceivers (Non-Patent Document 1) also have disadvantages in terms of transmission efficiency and terminal implementation complexity.

종래의 송수신기 간 직접 연결 채널을 사용하는 연구(비특허문헌 1)는 송신기, 수신기 및 중계기의 설계에 있어서 직접 연결 경로만을 고려하고, 수신기가 중계기 신호를 수신함을 고려하여 송신기에서 전송한 신호를 반복 전송하는 것을 고려하지 않았다.The conventional study (Non-Patent Document 1) using a direct connection channel between transceivers considers only the direct connection path in the design of the transmitter, receiver and repeater, and repeats the signal transmitted from the transmitter considering that the receiver receives the repeater signal. I didn't consider sending it.

"Joint MMSE transceiver designs for MIMO AF relaying syste ms with direct link,"IEEE Tr ansactions on W ireless Commun ications, 16, pp. 3547-3560, June 2017. “Joint MMSE transceiver designs for MIMO AF relaying syste ms with direct link,” IEEE Tr ansactions on Wireless Communications, 16, pp. 3547-3560, June 2017.

실시예들은 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 다중 안테나 송수신 시스템에서 중계기를 사용해 단말기와 단말기 간 통신할 경우, 통신 신뢰도 개선을 위한 송수신기 설계 기술을 제공한다. Embodiments describe a transmission/reception signal processing method and apparatus in consideration of a direct connection channel between a transmitter-receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater, and more specifically, between a terminal and a terminal using a repeater in a multi-antenna transmission/reception system In the case of communication, a transceiver design technology for improving communication reliability is provided.

실시예들은 중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 직접 연결 경로를 고려할 경우 1 단계에서는 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 전송하고, 2 단계에서 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계함과 동시에, 송신기에서 1 단계의 송신한 신호와 동일한 신호를 수신기로 재전송함으로써, 전송 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는데 있다. In the embodiments, when a direct connection path between a transmitter and a receiver is considered in a multi-antenna transmission/reception system using a repeater, in step 1, the transmitter transmits a signal to the repeater and the receiver, and in step 2, the signal received by the repeater is relayed to the receiver and at the same time , Transmission and reception signal processing considering the direct connection channel between transmitter and receiver in a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater, which can improve transmission reliability by retransmitting the same signal as the signal transmitted in step 1 from the transmitter to the receiver To provide a method and apparatus.

일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법은, 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계; 및 상기 중계기에서 수신한 상기 신호를 상기 수신기로 중계하고, 상기 수신기가 상기 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to an embodiment, a method for processing a transmit/receive signal in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver includes: first transmitting a signal from a transmitter to a repeater and a receiver; and repeating the signal received by the repeater to the receiver, and secondly transmitting the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater. can be included.

상기 수신기는, 상기 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 상기 중계기로부터 수신한 신호 및 상기 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 결합하여, 상기 송신기의 송신 신호를 추정할 수 있다. The receiver may estimate the transmission signal of the transmitter by combining the primary reception signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the secondary reception signal obtained by combining the signal received from the transmitter.

상기 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계는, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 포함할 수 있다. The step of primary transmitting a signal from the transmitter to the repeater and the receiver may include calculating a primary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계는, 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터가 결정되는 단계를 더 포함할 수 있다. The transmitting of the signal from the transmitter to the repeater and the receiver may further include determining a transmitter power control parameter according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계는, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 포함할 수 있다. The secondary transmission of the same signal as the signal firstly transmitted from the transmitter to the receiver may include calculating a secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계는, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 포함할 수 있다. The secondary transmission of the same signal as the signal firstly transmitted from the transmitter to the receiver may include calculating a repeater multi-antenna signal processing matrix.

수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 포함할 수 있다. computing a receiver multi-antenna signal processing matrix.

평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계를 더 포함하고, 상기 평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계는, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하는 단계; 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 연산된 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하는 단계; 상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 포함하며, 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계, 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하는 단계, 상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다. The method further comprising the step of minimizing a root mean square error, wherein the step of minimizing the root mean square error comprises: a primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, a secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix, a repeater multi-antenna signal processing matrix, and a receiver multi-antenna initializing the signal processing matrix to an arbitrary matrix according to each power condition, and initializing a transmitter power control parameter; calculating the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix; determining the transmitter power control parameter according to the calculated primary transmitter multi-antenna signal processing matrix; calculating the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix; calculating the repeater multi-antenna signal processing matrix; and calculating the receiver multi-antenna signal processing matrix, calculating the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, determining the transmitter power control parameter, and calculating the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix. The calculating step, the step of calculating the repeater multi-antenna signal processing matrix, and the step of calculating the receiver multi-antenna signal processing matrix may be repeated a predetermined number of times.

다른 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치는, 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하고, 상기 수신기가 상기 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 송신기; 수신한 상기 신호를 상기 수신기로 중계하는 중계기; 및 상기 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 상기 중계기로부터 수신한 신호 및 상기 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 수신하는 수신기를 포함하여 이루어질 수 있다. In a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to another embodiment, a transmit/receive signal processing apparatus considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver transmits a signal to a repeater and a receiver, and the receiver transmits a signal of the repeater a transmitter for secondly transmitting the same signal as the signal firstly transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of receiving a; a repeater relaying the received signal to the receiver; and a receiver for receiving a secondary reception signal obtained by combining the primary reception signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the signal received from the transmitter.

상기 송신기는, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리부를 포함할 수 있다. The transmitter may include a primary transmitter multi-antenna signal processing unit for calculating a primary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 송신기는, 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터가 결정되는 송신기 전력 제어부를 더 포함할 수 있다. The transmitter may further include a transmitter power controller configured to determine a transmitter power control parameter according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 송신기는, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리부를 더 포함할 수 있다. The transmitter may further include a secondary transmitter multi-antenna signal processing unit for calculating a secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

상기 중계기는, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부를 포함할 수 있다. The repeater may include a repeater multi-antenna signal processing unit that calculates a repeater multi-antenna signal processing matrix.

수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부를 포함할 수 있다. and a receiver multi-antenna signal processing unit for calculating a receiver multi-antenna signal processing matrix.

평균 제곱근 오류를 최소화하기 위해, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하고, 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 연산된 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하고, 상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다. Initialize the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the repeater multi-antenna signal processing matrix, and the receiver multi-antenna signal processing matrix to random matrices for each power condition to minimize the root mean square error. and initialize a transmitter power control parameter, calculate the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, determine the transmitter power control parameter according to the calculated primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, and The antenna signal processing matrix may be calculated, the repeater multi-antenna signal processing matrix may be calculated, the receiver multi-antenna signal processing matrix may be calculated, and the operation may be repeated a predetermined number of times.

실시예들에 따르면 다중 안테나 송수신 시스템에서 중계기를 사용해 단말기와 단말기 간 통신할 경우, 통신 신뢰도 개선을 위한 송수신기 설계 기술을 제공할 수 있다. According to embodiments, when a terminal and a terminal communicate using a repeater in a multi-antenna transmission/reception system, a transceiver design technology for improving communication reliability may be provided.

실시예들에 따르면 중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 직접 연결 경로를 고려할 경우 1 단계에서는 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 전송하고, 2 단계에서 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계함과 동시에, 송신기에서 1 단계의 송신한 신호와 동일한 신호를 수신기로 재전송함으로써, 전송 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있다. According to embodiments, when a direct connection path between a transmitter and a receiver is considered in a multi-antenna transmission/reception system using a repeater, in step 1, the transmitter transmits a signal to the repeater and receiver, and in step 2, the signal received by the repeater is relayed to the receiver. At the same time, transmission/reception considering the direct connection channel between transmitter-receiver in a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater, which can improve transmission reliability by retransmitting the same signal as the signal transmitted in step 1 from the transmitter to the receiver A signal processing method and apparatus may be provided.

도 1은 일 실시예에 따른 중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 송신기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중계기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 수신기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 송수신 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 1 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna transmission/reception system using a repeater according to an embodiment.
2 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a transmitter according to an embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a repeater according to an embodiment.
4 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a receiver according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a method for processing a transmission/reception signal according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

아래의 실시예들은 다중 안테나 송수신 시스템(즉, 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템)에서 중계기를 사용해 단말기와 단말기 간 통신할 경우의 통신 신뢰도 개선을 위한 송수신기 설계 방법에 관한 것이다. 실시예들은 상기 통신 환경에서 “중계기를 경유하는 무선 경로”와 “단말기간 직접 연결 무선 경로”를 동시에 고려한 송신 단말기(송신기)의 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치, 중계기에서 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치, 수신 단말기(수신기)의 다중 안테나 신호 처리 방법 및 장치 등을 제시한다.The following embodiments relate to a transceiver design method for improving communication reliability when a terminal communicates with a terminal using a repeater in a multi-antenna transmission/reception system (ie, a multi-antenna transmission-reception communication system). Embodiments provide a method and apparatus for processing a multi-antenna signal of a transmitting terminal (transmitter) simultaneously considering a "radio path through a repeater" and a "direct connection radio path between terminals" in the communication environment, and a method and apparatus for processing a multi-antenna signal in a repeater , a multi-antenna signal processing method and apparatus of a receiving terminal (receiver) are provided.

도 1은 일 실시예에 따른 중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna transmission/reception system using a repeater according to an embodiment.

실시예들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 중계기를 사용한 다중 안테나 송수신 시스템에서 중계기(120)를 통한 무선 채널과 송신-수신 간 직접 연결 채널을 동시 고려한 송신기(110), 중계기(120) 및 수신기(140) 신호 처리 방법 및 장치의 구성 방법을 제공한다. 이는 다중 안테나 환경에서 여러 단말기가 동시에 중계기(120)를 통해 단말기와 단말기가 직접 통신을 하는 통신 시스템에서 이루어질 수 있다. Embodiments, as shown in Figure 1, a transmitter 110, a repeater 120, and a receiver simultaneously considering a radio channel through the repeater 120 and a direct connection channel between transmission and reception in a multi-antenna transmission/reception system using a repeater (140) A signal processing method and a method of configuring an apparatus are provided. This may be accomplished in a communication system in which several terminals simultaneously communicate with each other through the repeater 120 in a multi-antenna environment.

중계기(120)를 활용한 송수신기 간 통신은 일반적으로 두 단계로 이루어지는데, 1 단계는 송신기(110)에서 중계기(120)로 송신 단계이고, 2 단계는 중계기(120)에서 수신기(130)로 송신 또는 중계 단계이다. 이 때, 각 단계에서 송수신은 신호 간섭을 피하기 위해 시간적으로 구분되는 채널을 사용할 수 있다. Communication between transceivers using the repeater 120 generally consists of two stages, the first stage is a transmission stage from the transmitter 110 to the repeater 120 , and the second stage is the transmission from the repeater 120 to the receiver 130 . or a relay stage. In this case, in each step, transmission and reception may use a time-divided channel to avoid signal interference.

송신기(110)와 수신기(130) 간 직접 연결 채널 또는 경로를 고려할 경우, 1 단계에서 송신기(110)에서 전송한 신호가 중계기(120)와 수신기(130)에 동시에 전달될 수 있다. 또한, 2 단계에서 수신기(130)가 중계기(120) 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기(110)에서 1 단계에서 전송한 신호를 반복 전송할 수 있다.When considering a direct connection channel or path between the transmitter 110 and the receiver 130 , the signal transmitted from the transmitter 110 in step 1 may be simultaneously transmitted to the repeater 120 and the receiver 130 . In addition, in consideration of the receiver 130 receiving the repeater 120 signal in step 2, the transmitter 110 may repeatedly transmit the signal transmitted in step 1 .

한편, 종래의 송수신기 간 직접 연결 채널을 사용하는 연구(비특허문헌 1)는 송신기, 수신기 및 중계기의 설계에 있어서 1 단계의 직접 연결 경로만을 고려하고, 2 단계를 고려하지 않았다. 즉, 2 단계에서 수신기가 중계기 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기에서 1 단계에서 전송한 신호를 반복 전송하는 구성을 고려하지 않았다.On the other hand, the conventional study using a direct connection channel between transceivers (Non-Patent Document 1) considers only the first direct connection path in the design of the transmitter, the receiver, and the repeater, and does not consider the second stage. That is, considering that the receiver receives the repeater signal in step 2, the configuration in which the transmitter repeatedly transmits the signal transmitted in step 1 is not considered.

실시예들은 송신기(110)와 수신기(130) 간 직접 연결 경로를 고려함에 있어 1 단계와 2 단계를 모두 반영하고, 다중 안테나 신호 처리 장치(100)의 계수를 close-form으로 구함으로써 성능과 시스템 구현 측면에서 효율적이다.Embodiments reflect both steps 1 and 2 in considering the direct connection path between the transmitter 110 and the receiver 130, and obtain the coefficients of the multi-antenna signal processing apparatus 100 in close-form, thereby improving performance and system It is efficient from an implementation point of view.

일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치(100)는 송신기(110), 중계기(120) 및 수신기(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기에서 송신기(110), 중계기(120) 및 수신기(130)는 각각 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리를 위한 송신 신호 처리 장치, 중계 신호 처리 장치 및 수신 신호 처리 장치를 의미할 수 있다. In a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to an embodiment, the transmit/receive signal processing apparatus 100 considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver includes a transmitter 110, a repeater 120, and a receiver 130 can be done by Here, the transmitter 110, the repeater 120, and the receiver 130 are a transmission signal processing apparatus for processing a transmission/reception signal considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater, respectively, and a relay It may mean a signal processing device and a reception signal processing device.

송신기(110)는 중계기(120) 및 수신기(130)로 신호를 1차 송신하고, 수신기(130)가 중계기(120)의 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기(110)에서 수신기(130)로 1차 송신한 신호와 동일한 신호를 2차 송신할 수 있다. The transmitter 110 first transmits a signal to the repeater 120 and the receiver 130, and the receiver 130 receives the signal of the repeater 120 from the transmitter 110 to the receiver 130 in consideration of the reception of the signal. The same signal as the secondary transmitted signal can be transmitted secondarily.

그리고, 중계기(120)는 수신한 신호를 수신기(130)로 중계할 수 있다. Then, the repeater 120 may repeat the received signal to the receiver 130 .

또한, 수신기(130)는 송신기(110)로부터 수신한 1차 수신 신호, 중계기(120)로부터 수신한 신호 및 송신기(110)로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 수신할 수 있다. In addition, the receiver 130 may receive a secondary reception signal obtained by combining the primary reception signal received from the transmitter 110 , the signal received from the repeater 120 , and the signal received from the transmitter 110 .

아래에서 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치(100)에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the transmission/reception signal processing apparatus 100 considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater according to an embodiment will be described in more detail below.

중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 직접 연결 경로를 고려할 경우, 1 단계에서는 송신기에서 중계기로 신호 전송이 이루어질 뿐만 아니라 송신기에서 수신기로 신호 전송도 일어난다. 이 때, 중계기가 수신하는 신호를 다음 식과 같이 나타낼 수 있다. When a direct connection path between a transmitter and a receiver is considered in a multi-antenna transmission/reception system using a repeater, signal transmission not only occurs from the transmitter to the repeater but also signal transmission from the transmitter to the receiver in step 1. In this case, the signal received by the repeater can be expressed as the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019109788467-pat00001
Figure 112019109788467-pat00001

그리고, 수신기가 수신하는 신호를 다음 식과 같이 나타낼 수 있다. And, the signal received by the receiver can be expressed as the following equation.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019109788467-pat00002
Figure 112019109788467-pat00002

여기서, 송신기 안테나, 중계기 안테나 및 수신기 안테나의 개수를 각각 Ns, Nr, Nd로 표시할 수 있다. 그리고, s는 송신기의 다중 안테나 신호이고,

Figure 112019109788467-pat00003
는 송신기와 중계기 간 무선 채널이며,
Figure 112019109788467-pat00004
은 1 단계의 전송 시간 구간에서 송신기와 수신기 간 무선 채널이고, nr 과 nd,1 은 각각 중계기 잡음과 1 단계의 전송 시간 구간에서 수신기 잡음을 의미하며, 각각의 잡음은 평균 '0'이고, 공분산은
Figure 112019109788467-pat00005
이다. 또한,
Figure 112019109788467-pat00006
은 송신 신호 벡터 s에 대한 신호 처리 행렬이고,
Figure 112019109788467-pat00007
는 송신 전력 제어 파라미터(parameter)이다.Here, the number of transmitter antennas, repeater antennas, and receiver antennas may be denoted by N s , N r , and N d , respectively. And, s is the multi-antenna signal of the transmitter,
Figure 112019109788467-pat00003
is the radio channel between the transmitter and the repeater,
Figure 112019109788467-pat00004
is the radio channel between the transmitter and the receiver in the transmission time interval of step 1, n r and n d,1 are the repeater noise and the receiver noise in the transmission time interval of step 1, respectively, and each noise is an average of '0' , the covariance is
Figure 112019109788467-pat00005
am. In addition,
Figure 112019109788467-pat00006
is the signal processing matrix for the transmit signal vector s,
Figure 112019109788467-pat00007
is a transmit power control parameter.

2 단계에서는 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계할 수 있다. 더불어 본 실시예에서는 송신기에서 1 단계의 송신한 신호와 동일한 신호를 수신기로 전송함으로써, 전송 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 2 단계의 전송 시간 구간에서 수신기가 수신한 신호를 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.In step 2, the signal received by the repeater can be relayed to the receiver. In addition, in this embodiment, the transmitter transmits the same signal as the signal transmitted in step 1 to the receiver, thereby improving transmission reliability. The signal received by the receiver in the transmission time interval of step 2 can be expressed as the following equation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019109788467-pat00008
Figure 112019109788467-pat00008

여기서,

Figure 112019109788467-pat00009
는 중계기에서 수신기로의 무선 채널이고,
Figure 112019109788467-pat00010
는 2 단계의 전송 시간 구간에서 송신기와 수신기 간 무선 채널이며,
Figure 112019109788467-pat00011
는 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬이고,
Figure 112019109788467-pat00012
는 2 단계의 전송 시간 구간에서 송신기 신호 처리 행렬이며, 벡터 nd,2 는 2 단계의 전송 시간 구간의 수신기 잡음으로 평균 ‘0’ 공분산
Figure 112019109788467-pat00013
이다.here,
Figure 112019109788467-pat00009
is the radio channel from the repeater to the receiver,
Figure 112019109788467-pat00010
is the radio channel between the transmitter and the receiver in the transmission time interval of step 2,
Figure 112019109788467-pat00011
is the repeater multi-antenna signal processing matrix,
Figure 112019109788467-pat00012
is the transmitter signal processing matrix in the transmission time interval of step 2, and the vector n d,2 is the receiver noise in the transmission time interval of step 2, with mean '0' covariance
Figure 112019109788467-pat00013
am.

수신기에서는 1 단계와 2 단계를 통해 수신한 신호를 이용해, 다음 식과 같이 송신 신호를 추정할 수 있다.In the receiver, using the signals received through steps 1 and 2, the transmission signal can be estimated as shown in the following equation.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112019109788467-pat00014
Figure 112019109788467-pat00014

여기에서, 벡터 y는 1 단계와 2 단계를 통해 수신한 신호를 [수학식 4-1] 과 같이 결합한 벡터이다.Here, the vector y is a vector obtained by combining the signals received through steps 1 and 2 as in [Equation 4-1].

[수학식 4-1][Equation 4-1]

Figure 112019109788467-pat00015
Figure 112019109788467-pat00015

아래에서는 [수학식 1] 내지 [수학식 4-1]에 대해, 송신기 최대 허용 전력 Ps, 중계기 최대 허용 전력 Pr 의 제약 조건을 만족하면서, 수신 신호의 최대 자승 오류율을 최소화하는 송신기, 중계기 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬의 연산 및 전력 제어 방법을 제공할 수 있다.Below, for [Equation 1] to [Equation 4-1], while satisfying the constraints of the maximum allowable power P s of the transmitter and the maximum allowable power of the repeater P r , the transmitter and repeater that minimize the maximum square error rate of the received signal and a method of calculating a receiver multi-antenna signal processing matrix and controlling power.

도 2는 일 실시예에 따른 송신기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a transmitter according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 송신기(110)는 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하고, 수신기가 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기(110)에서 수신기로 1차 송신한 신호와 동일한 신호를 2차 송신할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the transmitter 110 first transmits a signal to the repeater and the receiver, and in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater, the same signal as the first transmitted signal from the transmitter 110 to the receiver is 2 The car can send.

이러한 송신기(110)는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리부(111) 및 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리부(112)를 포함할 수 있다. 또한 송신기(110)는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터가 결정되는 송신기 전력 제어부(113)를 더 포함할 수 있다. 그리고 이들로부터 연산된 신호를 전달 받아 송신기 다중 안테나 송신부(114)에서 중계기 및 수신기로 신호를 송신할 수 있다. The transmitter 110 includes a primary transmitter multi-antenna signal processing unit 111 for calculating a primary transmitter multi-antenna signal processing matrix and a secondary transmitter multi-antenna signal processing unit 112 for calculating a secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix. may include In addition, the transmitter 110 may further include a transmitter power controller 113 in which a transmitter power control parameter is determined according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix. And by receiving the calculated signals from them, the transmitter multi-antenna transmitter 114 may transmit the signal to the repeater and the receiver.

1 단계의 송신 신호 처리 행렬은 다음의 [수학식 5-1], [수학식 5-2] 및 [수학식 5-3] 중에서 선택할 수 있다. 즉, 1 단계에서의 송신기의 다중 안테나 신호 처리 행렬을 다음 식과 같이 나타낼 수 있다. [수학식 5-1], [수학식 5-2] 및 [수학식 5-3] 에서 파라미터

Figure 112019109788467-pat00016
는
Figure 112019109788467-pat00017
을 의미한다. 특히,
Figure 112019109788467-pat00018
은 송신기 전력 제약을 최적화 해에 반영하기 위한 Lagrange multiplier
Figure 112019109788467-pat00019
를 연산 효율을 위해
Figure 112019109788467-pat00020
로 스케일링한 송신 전력제어 파라미터이다.The transmission signal processing matrix of step 1 may be selected from the following [Equation 5-1], [Equation 5-2], and [Equation 5-3]. That is, the multi-antenna signal processing matrix of the transmitter in step 1 can be expressed as the following equation. Parameters in [Equation 5-1], [Equation 5-2] and [Equation 5-3]
Figure 112019109788467-pat00016
Is
Figure 112019109788467-pat00017
means Especially,
Figure 112019109788467-pat00018
is a Lagrange multiplier to reflect the transmitter power constraint in the optimization solution.
Figure 112019109788467-pat00019
for computational efficiency.
Figure 112019109788467-pat00020
It is the transmit power control parameter scaled by .

[수학식 5-1][Equation 5-1]

Figure 112019109788467-pat00021
Figure 112019109788467-pat00021

[수학식 5-2][Equation 5-2]

Figure 112019109788467-pat00022
Figure 112019109788467-pat00022

[수학식 5-3][Equation 5-3]

Figure 112019109788467-pat00023
Figure 112019109788467-pat00023

1 단계의 송신 신호 처리 행렬은

Figure 112019109788467-pat00024
값에 따라서 [수학식 5-1], [수학식 5-2] 및 [수학식 5-3]을 선택할 수 있다. 즉,
Figure 112019109788467-pat00025
일 때 [수학식 5-1]이고,
Figure 112019109788467-pat00026
일 때 [수학식 5-2]이며,
Figure 112019109788467-pat00027
일 때 [수학식 5-3]을 선택할 수 있다.The transmit signal processing matrix of step 1 is
Figure 112019109788467-pat00024
[Equation 5-1], [Equation 5-2], and [Equation 5-3] may be selected according to the value. in other words,
Figure 112019109788467-pat00025
When , it is [Equation 5-1],
Figure 112019109788467-pat00026
When , it is [Equation 5-2],
Figure 112019109788467-pat00027
When , [Equation 5-3] can be selected.

여기서,

Figure 112019109788467-pat00028
값은 here,
Figure 112019109788467-pat00028
value is

함수

Figure 112019109788467-pat00029
에 대해,
Figure 112019109788467-pat00030
을 만족하는 값으로 구할 수 있다. 구체적인 운용 방법은 [알고리즘 1]과 같다.function
Figure 112019109788467-pat00029
About,
Figure 112019109788467-pat00030
can be obtained as a value that satisfies . The specific operation method is the same as [Algorithm 1].

[알고리즘 1][Algorithm 1]

1) 함수

Figure 112019109788467-pat00031
을 만족하는 해
Figure 112019109788467-pat00032
이
Figure 112019109788467-pat00033
구간 내에 있으면, 해당
Figure 112019109788467-pat00034
과 [수학식 5-1]로 1 단계의 송신기를 결정한다.1) function
Figure 112019109788467-pat00031
year to satisfy
Figure 112019109788467-pat00032
this
Figure 112019109788467-pat00033
If within the interval, the
Figure 112019109788467-pat00034
and [Equation 5-1] determine the transmitter of step 1.

2) 상기 1) 단계 조건을 만족하는 해

Figure 112019109788467-pat00035
이 없으면, [수학식 5-2]를 이용해 만족 여부를 확인한다. 이를 만족하면,
Figure 112019109788467-pat00036
이 되고 1 단계의 송신기를 [수학식 5-2]로 선택한다. 만약 이를 만족하지 아니하면,
Figure 112019109788467-pat00037
이 되고, 1 단계의 송신기를 [수학식 5-3]로 선택한다.2) A solution that satisfies the condition of step 1) above
Figure 112019109788467-pat00035
If not, it is checked whether it is satisfied using [Equation 5-2]. If you are satisfied with this,
Figure 112019109788467-pat00036
and select the transmitter of step 1 by [Equation 5-2]. If you are not satisfied with this,
Figure 112019109788467-pat00037
, and the transmitter of step 1 is selected by [Equation 5-3].

한편, [수학식 5-1], [수학식 5-2] 및 [수학식 5-3]에서 사용된 J1, J2, J3 는 다음과 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, J 1 , J 2 , J 3 used in [Equation 5-1], [Equation 5-2] and [Equation 5-3] can be expressed as follows.

Figure 112019109788467-pat00038
Figure 112019109788467-pat00038

Figure 112019109788467-pat00039
Figure 112019109788467-pat00039

송신기 전력 제어 파라미터

Figure 112019109788467-pat00040
는 1 단계의 송신기에 따라 다음과 같이 결정된다.Transmitter Power Control Parameters
Figure 112019109788467-pat00040
is determined as follows according to the transmitter in step 1.

1 단계의 송신기가 [수학식 5-1]로 선택될 경우, 송신기 전력 제어 파라미터

Figure 112019109788467-pat00041
는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.When the transmitter of step 1 is selected by [Equation 5-1], the transmitter power control parameter
Figure 112019109788467-pat00041
can be expressed as the following equation.

[수학식 6-1][Equation 6-1]

Figure 112019109788467-pat00042
Figure 112019109788467-pat00042

그리고, 1 단계의 송신기가 [수학식 5-2]로 선택될 경우, 송신기 전력 제어 파라미터

Figure 112019109788467-pat00043
는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.And, when the transmitter of step 1 is selected by [Equation 5-2], the transmitter power control parameter
Figure 112019109788467-pat00043
can be expressed as the following equation.

[수학식 6-2] [Equation 6-2]

Figure 112019109788467-pat00044
Figure 112019109788467-pat00044

또한, 1 단계의 송신기가 [수학식 5-3]로 선택될 경우, 송신기 전력 제어 파라미터

Figure 112019109788467-pat00045
는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.In addition, when the transmitter of step 1 is selected by [Equation 5-3], the transmitter power control parameter
Figure 112019109788467-pat00045
can be expressed as the following equation.

[수학식 6-3] [Equation 6-3]

Figure 112019109788467-pat00046
Figure 112019109788467-pat00046

2 단계의 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬은 다음 식과 같이 [수학식 7-1] 과 [수학식 7-2]를 기반으로 할 수 있다.The transmitter multi-antenna signal processing matrix of step 2 may be based on [Equation 7-1] and [Equation 7-2] as follows.

[수학식 7-1][Equation 7-1]

Figure 112019109788467-pat00047
Figure 112019109788467-pat00047

[수학식 7-2][Equation 7-2]

Figure 112019109788467-pat00048
Figure 112019109788467-pat00048

[수학식 7-1]에서

Figure 112019109788467-pat00049
은 다음의 [수학식 7-3]을 만족하는 양수(positive number)로 결정할 수 있다.In [Equation 7-1]
Figure 112019109788467-pat00049
can be determined as a positive number satisfying the following [Equation 7-3].

[수학식 7-3][Equation 7-3]

Figure 112019109788467-pat00050
Figure 112019109788467-pat00050

만약, [수학식 7-3]을 만족하는 양수

Figure 112019109788467-pat00051
이 없는 경우, [수학식 7-2]를 2 단계의 송신기로 선택할 수 있다.If, a positive number satisfying [Equation 7-3]
Figure 112019109788467-pat00051
In this case, [Equation 7-2] may be selected as the transmitter of the second stage.

도 3은 일 실시예에 따른 중계기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a repeater according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 중계기(120)는 수신한 신호를 수신기로 중계할 수 있다. 여기서, 중계기(120)는 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부(121)를 포함할 수 있다. 그리고 중계기 다중 안테나 신호 처리부(121)로부터 연산 결과를 전달 받아 수신기로 신호를 송신할 수 있는 중계기 다중 안테나 송수신부(122)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the repeater 120 may repeat the received signal to the receiver. Here, the repeater 120 may include a repeater multi-antenna signal processing unit 121 that calculates a repeater multi-antenna signal processing matrix. In addition, the repeater multi-antenna transceiver 122 may further include a repeater multi-antenna transceiver 122 capable of receiving the operation result from the repeater multi-antenna signal processing unit 121 and transmitting a signal to the receiver.

중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬은 다음의 [수학식 8-1] 및 [수학식 8-2]와 같이 나타낼 수 있다.The repeater multi-antenna signal processing matrix can be expressed as the following [Equation 8-1] and [Equation 8-2].

[수학식 8-1][Equation 8-1]

Figure 112019109788467-pat00052
Figure 112019109788467-pat00052

[수학식 8-2][Equation 8-2]

Figure 112019109788467-pat00053
Figure 112019109788467-pat00053

여기서,

Figure 112019109788467-pat00054
은 [수학식 8-3]을 만족하는 양수로 결정하고, 이 때 중계기 신호 처리 행렬은 [수학식 8-1]을 사용할 수 있다.here,
Figure 112019109788467-pat00054
is determined as a positive number satisfying [Equation 8-3], and in this case, [Equation 8-1] may be used for the repeater signal processing matrix.

[수학식 8-3][Equation 8-3]

Figure 112019109788467-pat00055
Figure 112019109788467-pat00055

만약 [수학식 8-3]을 만족하는 양수

Figure 112019109788467-pat00056
이 없을 경우, 중계기 신호 처리 행렬은 [수학식 8-2]을 사용할 수 있다.If a positive number that satisfies [Equation 8-3]
Figure 112019109788467-pat00056
In this case, the repeater signal processing matrix may use [Equation 8-2].

[수학식 8-1], [수학식 8-2] 및 [수학식 8-3]에서

Figure 112019109788467-pat00057
는 다음과 같이 나타낼 수 있다.In [Equation 8-1], [Equation 8-2] and [Equation 8-3]
Figure 112019109788467-pat00057
can be expressed as

Figure 112019109788467-pat00058
Figure 112019109788467-pat00058

여기서,

Figure 112019109788467-pat00059
에 대한 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD) 연산을 표현할 수 있다.here,
Figure 112019109788467-pat00059
A singular value decomposition (SVD) operation can be expressed for .

도 4는 일 실시예에 따른 수신기의 다중 안테나 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a multi-antenna signal processing apparatus of a receiver according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 수신기(130)는 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 중계기로부터 수신한 신호 및 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부(131)를 포함할 수 있다. 그리고 수신기 다중 안테나 신호 처리부(131)로부터 연산 결과를 전달 받는 수신기 다중 안테나 수신부(132)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the receiver 130 may receive a primary reception signal received from the transmitter, a signal received from the repeater, and a secondary reception signal obtained by synthesizing the signal received from the transmitter. Here, the receiver multi-antenna signal processing unit 131 for calculating the receiver multi-antenna signal processing matrix may be included. In addition, the receiver may further include a multi-antenna receiver receiving unit 132 that receives the operation result from the multi-antenna signal processing unit 131.

이에 따라 수신기(130)는 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 중계기로부터 수신한 신호 및 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 결합하여, 송신기의 송신 신호를 추정할 수 있다. Accordingly, the receiver 130 may estimate the transmission signal of the transmitter by combining the primary reception signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the secondary reception signal obtained by combining the signal received from the transmitter.

수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.The receiver multi-antenna signal processing matrix can be expressed as the following equation.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112019109788467-pat00060
Figure 112019109788467-pat00060

여기서,

Figure 112019109788467-pat00061
와
Figure 112019109788467-pat00062
는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.here,
Figure 112019109788467-pat00061
Wow
Figure 112019109788467-pat00062
can be expressed as the following equation.

Figure 112019109788467-pat00063
Figure 112019109788467-pat00063

Figure 112019109788467-pat00064
Figure 112019109788467-pat00064

더욱이, 평균 제곱근 오류를 최소화하기 위해, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하고, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 연산된 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하고, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하고, 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다.Moreover, in order to minimize the root mean square error, the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the repeater multi-antenna signal processing matrix, and the receiver multi-antenna signal processing matrix are randomized for each power condition. , initialize the transmitter power control parameter, calculate the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, determine the transmitter power control parameter according to the calculated primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, and determine the secondary transmitter multi-antenna signal The processing matrix may be calculated, the repeater multi-antenna signal processing matrix may be calculated, the receiver multi-antenna signal processing matrix may be calculated, and the operation may be repeated a predetermined number of times.

제안하는 [수학식 5] 내지 [수학식 9]는 송신기, 중계기 및 수신기의 다중 안테나 신호 처리 행렬의 연산을 구체화한 것이다. [수학식 5] 내지 [수학식 9]의 신호 처리 행렬의 연산은 [알고리즘 2]를 기반으로 구현될 때, 시스템 성능 기준인 평균 제곱근 오류를 최소화할 수 있다.The proposed [Equation 5] to [Equation 9] embody the operation of the multi-antenna signal processing matrix of the transmitter, the repeater, and the receiver. When the operation of the signal processing matrix of [Equation 5] to [Equation 9] is implemented based on [Algorithm 2], the root mean square error, which is a system performance criterion, can be minimized.

따라서 [수학식 5] 내지 [수학식 9], [알고리즘 1]과 더불어, 다음 [알고리즘 2]도 제공할 수 있다.Therefore, in addition to [Equation 5] to [Equation 9] and [Algorithm 1], the following [Algorithm 2] may be provided.

[알고리즘 2][Algorithm 2]

Step 1) 송신기, 중계기, 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬

Figure 112019109788467-pat00065
,
Figure 112019109788467-pat00066
, B, D를 각각의 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화한다(여기서, 송신기 전력 제어 파라미터
Figure 112019109788467-pat00067
는
Figure 112019109788467-pat00068
,
Figure 112019109788467-pat00069
에 맞춰 초기값이 결정됨).Step 1) Transmitter, repeater, receiver multi-antenna signal processing matrix
Figure 112019109788467-pat00065
,
Figure 112019109788467-pat00066
, B, and D are initialized to an arbitrary matrix according to each power condition (here, the transmitter power control parameter
Figure 112019109788467-pat00067
Is
Figure 112019109788467-pat00068
,
Figure 112019109788467-pat00069
The initial value is determined according to ).

Step 2) 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬과 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 앞선 연산 결과 형태로 유지하면서, [수학식 5-1], [수학식 5-2], [수학식 5-3] 및 [알고리즘 1]을 이용해 1 단계의 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬

Figure 112019109788467-pat00070
을 결정한다.Step 2) [Equation 5-1], [Equation 5-2], [Equation 5-3] and [Equation 5-1], [Equation 5-2] and [ Transmitter multi-antenna signal processing matrix in step 1 using Algorithm 1]
Figure 112019109788467-pat00070
to decide

Step 3) 상기 Step 2)에서 결정된

Figure 112019109788467-pat00071
에 맞춰 [수학식 6-1], [수학식 6-2] 및 [수학식 6-3]을 이용해, 송신기 전력 제어 파라미터
Figure 112019109788467-pat00072
를 구한다.Step 3) Determined in Step 2)
Figure 112019109788467-pat00071
In accordance with [Equation 6-1], [Equation 6-2] and [Equation 6-3], the transmitter power control parameter
Figure 112019109788467-pat00072
save

Step 4) 연산 결과 형태로 유지하면서, [수학식 7-1] 및 [수학식 7-2]를 이용해 2 단계의 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬

Figure 112019109788467-pat00073
를 구한다.Step 4) Transmitter multi-antenna signal processing matrix in step 2 using [Equation 7-1] and [Equation 7-2] while maintaining the calculation result form
Figure 112019109788467-pat00073
save

Step 5) 연산 결과 형태로 유지하면서, [수학식 8-1] 및 [수학식 8-2]를 이용해 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 B를 구한다.Step 5) While maintaining the calculation result form, obtain the repeater multi-antenna signal processing matrix B using [Equation 8-1] and [Equation 8-2].

Step 6) 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬과 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각각 앞선 연산 결과 형태로 유지하면서, [수학식 9]를 이용해 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬 D를 구한다.Step 6) While maintaining the transmitter multi-antenna signal processing matrix and the repeater multi-antenna signal processing matrix in the form of the previous calculation results, obtain the receiver multi-antenna signal processing matrix D using [Equation 9].

Step 7) 상기 Step 2) 내지 Step 6)을 사전에 정해둔 반복 횟수만큼 반복 연산을 수행한다.Step 7) Repeat the above Step 2) to Step 6) by a predetermined number of repetitions.

이상과 같이, 실시예들은 다중 안테나 환경에서 중계기를 사용해 단말기 간 통신을 할 경우, “중계기를 경유하는 무선 경로”와 “단말기간 직접 연결 무선 경로”를 동시에 고려한, [수학식 5] 내지 [수학식 9]의 송신기, 중계기 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 연산 방법이다. 또한 실시예에서는 이를 실제 시스템에 적용하기 위해, [수학식 5-1] 내지 [수학식 7-3]의 연산을 수행하는 송신기 다중 안테나 신호 처리 장치를 제공할 수 있다. 그리고, [수학식 8-1] 내지 [수학식 8-3]의 연산을 수행하는 중계기 다중 안테나 신호 처리 장치를 제공할 수 있다. [수학식 9]의 연산을 수행하는 수신기 다중 안테나 신호 처리 장치를 제공할 수 있다. 그리고 제안하는 송신기, 중계기 및 수신기 다중 안테나 신호 장치를 이용해 평균 제곱근 오류 성능을 개선하는 [알고리즘 2]를 제공할 수 있다.As described above, in the embodiments, when communicating between terminals using a repeater in a multi-antenna environment, [Equation 5] to [Equation 5] to [Equation 5] to [Mathematics] It is the transmitter, repeater and receiver multi-antenna signal processing method of Equation 9]. In addition, in the embodiment, in order to apply this to an actual system, it is possible to provide a transmitter multi-antenna signal processing apparatus that performs the calculations of [Equation 5-1] to [Equation 7-3]. And, it is possible to provide a repeater multi-antenna signal processing apparatus that performs the calculations of [Equation 8-1] to [Equation 8-3]. It is possible to provide a receiver multi-antenna signal processing apparatus that performs the operation of [Equation 9]. And [Algorithm 2] can be provided to improve the root mean square error performance using the proposed transmitter, repeater and receiver multi-antenna signal device.

도 5는 일 실시예에 따른 송수신 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for processing a transmission/reception signal according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법은, 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계(S110), 및 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계하고, 수신기가 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기에서 수신기로 1차 송신한 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계(S120)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 5 , a transmission/reception signal processing method in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater according to an embodiment of the present invention, Step (S110), and relaying the signal received by the repeater to the receiver, and secondly transmitting the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater (S120) can be included.

실시예에 따라 평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method may further include the step of minimizing the root mean square error ( S130 ).

아래에서 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, each step of the transmission/reception signal processing method considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater according to an embodiment will be described in more detail below.

일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법은 도 1 내지 도 4에서 설명한 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치를 통해 보다 상세히 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치는 송신기, 중계기 및 수신기를 포함할 수 있다. In the multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to an embodiment, a method for processing a transmit/receive signal in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver is a multi-antenna transmission using a repeater according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4 . -It can be described in more detail through the transmission/reception signal processing device considering the direct connection channel between the transmitter and the receiver in the reception communication system. In a multi-antenna transmit-receive communication system using a repeater according to an embodiment, a transmission/reception signal processing apparatus considering a direct connection channel between a transmitter and a receiver may include a transmitter, a repeater, and a receiver.

단계(S110)에서, 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신할 수 있다. 이 때, 송신기는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다. 또한, 송신기는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터를 결정할 수 있다. In step S110, a signal may be primarily transmitted from the transmitter to the repeater and the receiver. In this case, the transmitter may calculate the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix. In addition, the transmitter may determine the transmitter power control parameter according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

단계(S120)에서, 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계하고, 수신기가 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 송신기에서 수신기로 1차 송신한 신호와 동일한 신호를 2차 송신할 수 있다. 이 때, 중계기는 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다. 그리고, 송신기는 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다. In step S120, the signal received by the repeater is relayed to the receiver, and the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver may be secondarily transmitted in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater. In this case, the repeater may calculate the repeater multi-antenna signal processing matrix. Then, the transmitter may calculate the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix.

또한, 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산할 수 있다. 수신기는 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 중계기로부터 수신한 신호 및 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 결합하여, 송신기의 송신 신호를 추정할 수 있다. In addition, a receiver multi-antenna signal processing matrix may be computed. The receiver may estimate the transmission signal of the transmitter by combining the primary reception signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the secondary reception signal obtained by combining the signal received from the transmitter.

단계(S130)에서, 송신기, 중계기 및 수신기 중 적어도 어느 하나 이상은 평균 제곱근 오류를 최소화할 수 있다. In step S130 , at least one of a transmitter, a repeater, and a receiver may minimize a root mean square error.

평균 제곱근 오류를 최소화하기 위해, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하고, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 연산된 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하고, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하고, 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산할 수 있다.Initialize the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the repeater multi-antenna signal processing matrix, and the receiver multi-antenna signal processing matrix to random matrices for each power condition to minimize the root mean square error. and initialize the transmitter power control parameter, calculate the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, determine the transmitter power control parameter according to the calculated primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, and determine the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix , calculates the repeater multi-antenna signal processing matrix, calculates the receiver multi-antenna signal processing matrix, and repeats the operation a predetermined number of times.

실시예들에 따르면, 중계기를 이용한 다중 안테나 송수신 시스템에서 송신기와 수신기가 직접 연결 경로를 고려할 경우 1 단계에서는 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 전송하고, 2 단계에서 중계기에서 수신한 신호를 수신기로 중계함과 동시에, 송신기에서 1 단계의 송신한 신호와 동일한 신호를 수신기로 재전송함으로써, 전송 신뢰도를 향상시킬 수 있다.According to embodiments, when a direct connection path between a transmitter and a receiver is considered in a multi-antenna transmission/reception system using a repeater, in step 1, the transmitter transmits a signal to the repeater and the receiver, and in step 2, the signal received by the repeater is relayed to the receiver. At the same time, by retransmitting the same signal as the signal transmitted in step 1 from the transmitter to the receiver, transmission reliability can be improved.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

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. 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, etc. 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 available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

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 with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (15)

중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 방법에 있어서,
송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계; 및
상기 중계기에서 수신한 상기 신호를 상기 수신기로 중계하고, 상기 수신기가 상기 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계
를 포함하고,
상기 수신기는,
상기 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 상기 중계기로부터 수신한 신호 및 상기 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 결합하여, 상기 송신기의 송신 신호를 추정하며,
평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계
를 더 포함하고,
상기 평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계는,
상기 송신기의 최대 허용 전력 및 상기 중계기의 최대 허용 전력의 제약 조건을 만족하면서, 송신기, 중계기 및 수신기의 다중 안테나 신호 처리 행렬의 연산을 통해 수신 신호의 최대 제곱근 오류율을 최소화하도록 하는 것
을 특징으로 하는, 송수신 신호 처리 방법.In a transmission/reception signal processing method in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater,
First transmitting a signal from the transmitter to the repeater and the receiver; and
repeating the signal received by the repeater to the receiver, and secondly transmitting the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater
including,
The receiver is
The first received signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the second received signal obtained by combining the signal received from the transmitter are combined to estimate the transmitted signal of the transmitter,
Steps to Minimize Root Mean Square Error
further comprising,
Minimizing the root mean square error comprises:
While satisfying the constraints of the maximum allowable power of the transmitter and the maximum allowable power of the repeater, the maximum square root error rate of the received signal is minimized through the calculation of the multi-antenna signal processing matrix of the transmitter, the repeater, and the receiver
characterized in that, the transmission and reception signal processing method. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계는,
1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계
를 포함하는, 송수신 신호 처리 방법.According to claim 1,
The step of first transmitting a signal from the transmitter to the repeater and the receiver,
calculating a primary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Including, a transmission and reception signal processing method. 제3항에 있어서,
상기 송신기에서 중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하는 단계는,
상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터가 결정되는 단계
를 더 포함하는, 송수신 신호 처리 방법.4. The method of claim 3,
The step of first transmitting a signal from the transmitter to the repeater and the receiver,
determining a transmitter power control parameter according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Further comprising, the transmission and reception signal processing method. 제1항에 있어서,
상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계는,
2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계
를 포함하는, 송수신 신호 처리 방법.According to claim 1,
The step of secondly transmitting the same signal as the first transmitted signal from the transmitter to the receiver comprises:
calculating a secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Including, a transmission and reception signal processing method. 제1항에 있어서,
상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 단계는,
중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계
를 포함하는, 송수신 신호 처리 방법. According to claim 1,
The step of secondly transmitting the same signal as the first transmitted signal from the transmitter to the receiver comprises:
Computing a repeater multi-antenna signal processing matrix
Including, a transmission and reception signal processing method. 제1항에 있어서,
수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계
를 포함하는, 송수신 신호 처리 방법.According to claim 1,
calculating a receiver multi-antenna signal processing matrix;
Including, a transmission and reception signal processing method. 제1항에 있어서,
상기 평균 제곱근 오류를 최소화하는 단계는,
1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하는 단계;
상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
연산된 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하는 단계;
상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계;
상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계; 및
상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계
를 포함하며,
상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계, 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하는 단계, 상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계 및 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 단계를 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산하는 것
을 특징으로 하는, 송수신 신호 처리 방법.According to claim 1,
Minimizing the root mean square error comprises:
Initialize the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix, the repeater multi-antenna signal processing matrix, and the receiver multi-antenna signal processing matrix to a random matrix according to each power condition, and initialize the transmitter power control parameters to do;
calculating the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix;
determining the transmitter power control parameter according to the calculated primary transmitter multi-antenna signal processing matrix;
calculating the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix;
calculating the repeater multi-antenna signal processing matrix; and
calculating the receiver multi-antenna signal processing matrix
includes,
calculating the primary transmitter multiple antenna signal processing matrix, determining the transmitter power control parameter, calculating the secondary transmitter multiple antenna signal processing matrix, calculating the repeater multiple antenna signal processing matrix, and Repeating the operation of calculating the receiver multi-antenna signal processing matrix a predetermined number of times
characterized in that, the transmission and reception signal processing method. 중계기를 사용하는 다중 안테나 송신-수신 통신 시스템에서 송신기-수신기 간 직접 연결 채널을 고려한 송수신 신호 처리 장치에 있어서,
중계기 및 수신기로 신호를 1차 송신하고, 상기 수신기가 상기 중계기의 신호를 수신하는 것을 고려하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 1차 송신한 상기 신호와 동일한 신호를 2차 송신하는 송신기;
수신한 상기 신호를 상기 수신기로 중계하는 중계기; 및
상기 송신기로부터 수신한 1차 수신 신호, 상기 중계기로부터 수신한 신호 및 상기 송신기로부터 수신한 신호를 종합한 2차 수신 신호를 결합하여, 상기 송신기의 송신 신호를 추정하는 수신기
를 포함하고,
평균 제곱근 오류를 최소화하기 위해, 상기 송신기의 최대 허용 전력 및 상기 중계기의 최대 허용 전력의 제약 조건을 만족하면서, 송신기, 중계기 및 수신기의 다중 안테나 신호 처리 행렬의 연산을 통해 수신 신호의 최대 제곱근 오류율을 최소화하도록 하는 것
을 특징으로 하는, 송수신 신호 처리 장치.In a transmission/reception signal processing apparatus in consideration of a direct connection channel between a transmitter and a receiver in a multi-antenna transmission-reception communication system using a repeater,
a transmitter that primarily transmits a signal to a repeater and a receiver, and secondarily transmits the same signal as the signal first transmitted from the transmitter to the receiver in consideration of the receiver receiving the signal of the repeater;
a repeater relaying the received signal to the receiver; and
A receiver for estimating the transmission signal of the transmitter by combining the primary reception signal received from the transmitter, the signal received from the repeater, and the secondary reception signal obtained by combining the signal received from the transmitter
including,
In order to minimize the root mean square error, while satisfying the constraints of the maximum allowable power of the transmitter and the maximum allowable power of the repeater, the maximum square error rate of the received signal is obtained through the calculation of the multi-antenna signal processing matrix of the transmitter, repeater, and receiver. to minimize
characterized in that, the transmission and reception signal processing device. 제9항에 있어서,
상기 송신기는,
1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리부
를 포함하는, 송수신 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
The transmitter is
Primary transmitter multi-antenna signal processing unit that calculates the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Including, transmission and reception signal processing device. 제10항에 있어서,
상기 송신기는,
상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 송신기 전력 제어 파라미터가 결정되는 송신기 전력 제어부
를 더 포함하는, 송수신 신호 처리 장치.11. The method of claim 10,
The transmitter is
A transmitter power control unit in which a transmitter power control parameter is determined according to the primary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Further comprising a, transmission and reception signal processing apparatus. 제10항에 있어서,
상기 송신기는,
2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리부
를 더 포함하는, 송수신 신호 처리 장치.11. The method of claim 10,
The transmitter is
Secondary transmitter multi-antenna signal processing unit calculating the secondary transmitter multi-antenna signal processing matrix
Further comprising a, transmission and reception signal processing apparatus. 제9항에 있어서,
상기 중계기는,
중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 중계기 다중 안테나 신호 처리부
를 포함하는, 송수신 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
The repeater is
Repeater multi-antenna signal processing unit calculating a repeater multi-antenna signal processing matrix
Including, transmission and reception signal processing device. 제9항에 있어서,
수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하는 수신기 다중 안테나 신호 처리부
를 포함하는, 송수신 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
Receiver multi-antenna signal processing unit calculating a receiver multi-antenna signal processing matrix
Including, transmission and reception signal processing device. 제9항에 있어서,
평균 제곱근 오류를 최소화하기 위해, 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬, 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬 및 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 각 전력 조건에 맞춰 임의의 행렬로 초기화하고, 송신기 전력 제어 파라미터를 초기화하고, 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 연산된 상기 1차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬에 따라 상기 송신기 전력 제어 파라미터를 결정하고, 상기 2차 송신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 상기 중계기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하고, 상기 수신기 다중 안테나 신호 처리 행렬을 연산하며, 기설정된 횟수만큼 반복하여 연산하는 것
을 특징으로 하는, 송수신 신호 처리 장치.10. The method of claim 9,
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