KR20070074256A - 셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 중계방법 및 이를지원하는 셀룰러 이동통신시스템 - Google Patents

셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 중계방법 및 이를지원하는 셀룰러 이동통신시스템 Download PDF

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KR20070074256A
KR20070074256A KR1020060002186A KR20060002186A KR20070074256A KR 20070074256 A KR20070074256 A KR 20070074256A KR 1020060002186 A KR1020060002186 A KR 1020060002186A KR 20060002186 A KR20060002186 A KR 20060002186A KR 20070074256 A KR20070074256 A KR 20070074256A
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김민규
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Abstract

본 발명은 셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 중계방법 및 이를 지원하는 셀룰러 이동통신시스템에 관한 것이다. 이를 위해 릴레이는 기지국과 단말로부터 수신한 데이터를 네트워크 코딩하고, 네트워크 코딩이 이루어진 데이터를 네트워크 디코딩을 위해 필요한 정보를 헤더 정보로 하는 패킷으로 구성하여 전송한다. 기지국 및 단말은 패킷의 헤더 정보에 의해 네트워크 코딩된 데이터를 네트워크 디코딩하여 출력한다.
셀룰러 망, 릴레이, 데이터 중계, 배타적 논리합 연산

Description

셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 중계방법 및 이를 지원하는 셀룰러 이동통신시스템{METHOD FOR TRANSMITTING DATA THROUGH RELAY IN A CELLULAR NETWORK AND THEREOF SUPPORTING CELLULAR MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 전송을 개략적으로 보이고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 셀룰러 망에서 릴레이를 통한 데이터 전송을 개략적으로 보이고 있는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 셀룰러 망의 릴레이에서 데이터를 중계하기 위한 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
도 4는 릴레이에서 네트워크 코딩을 위해 수행하는 서브루틴을 보이고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 기지국과 단말에서 데이터를 수신하기 위한 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 릴레이에서 이루어지는 네트워크 코딩의 일 예를 보이고 있는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국에서 이루어지는 네트워크 디코딩의 일 예를 보이고 있는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 이루어지는 네트워크 디코딩의 일 예를 보이고 있는 도면.
본 발명은 셀룰러 망에서 릴레이를 통해 데이터를 중계하는 방법 및 이를 지원하는 셀룰러 이동통신시스템에 관한 것이다.
통상적인 셀룰러 망에서는 기지국에 의한 서비스 영역이 확정되어 있는 상태이다. 이러한 셀룰러 망에서 서비스 영역을 확장하기 위해서는 기지국을 추가로 설치하는 것이 일반적이었다. 하지만 기지국을 추가하기 위해서는 제반 비용이 과다하게 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 사용량이 많지 않은 지역에 기지국을 새로이 추가하는 것은 더욱 어려운 것이 현실이다.
따라서 추가적인 기지국의 설치 없이 서비스 영역을 확장하기 위한 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 그 대표적인 예로서 릴레이를 추가하는 방식이 있다. 상기 릴레이를 추가하는 방식은 적어도 하나의 릴레이를 구비하고, 상기 적어도 하나의 릴레이를 통해 기지국과 단말 간의 데이터가 중계되도록 하는 방안이다. 상기 릴레이는 중계를 위한 별도의 장치 또는 단말에 의한 구현이 가능하다.
도 1에서는 종래 투 홉 방식에 의해 서비스 영역이 확장된 셀룰러 망에서 릴레이를 통해 데이터를 전송하는 예를 개략적으로 보이고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 참조번호 110은 기지국(112)과 릴레이(114)에 의해 정의되는 서비스 영역이다. 상기 기지국(112)은 단말(116)로 전달할 하향링크 신호 Xd를 송신한다. 상기 릴레이(114)는 상기 하향링크 신호 Xd를 수신한다. 그리고 상기 릴레이(114)는 상기 하향링크 신호 Xd를 상기 단말(116)로 전송한다.
상기 단말(116)은 상기 기지국(112)으로 전달할 상향링크 신호 Xu를 송신한다. 상기 릴레이(114)는 상기 상향링크 신호 Xu를 수신한다. 그리고 상기 릴레이(114)는 상기 상향링크 신호 Xu를 상기 기지국(112)으로 전송한다.
전술한 바와 같이 종래 셀룰러 망에서 릴레이가 데이터를 중계하는 경우, 기지국과 릴레이 간의 상/하향링크 자원과 릴레이와 단말 간의 상/하향링크 자원이 별도로 요구된다. 즉 종래 셀룰러 망에서 릴레이를 추가하는 방식을 적용하면, 서비스 영역을 확장할 수 있는데 반하여 추가적인 무선 자원이 필요하다.
따라서 셀룰러 망에 릴레이를 추가하는 방식을 적용하기 위해서는 효율적인 무선 자원의 사용 방안이 절실히 요구된다.
따라서 전술한 바를 고려할 때 본 발명은 릴레이를 통해 데이터를 중계하는 셀룰러 망에서 요구 무선 자원을 감소시키는 방안을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에서 기지국으로부터의 데이터와 단말로 부터의 데이터를 네트워크 코딩하여 전송하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 릴레이가 기지국으로부터의 데이터와 단말로부터의 데이터를 네트워크 코딩하여 전송하는 셀룰러 이동통신시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에서 네트워크 코딩에 따른 정보를 패킷의 헤더 정보로 전송하는 방법 및 이를 지원하는 셀룰러 이동통신시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망에서 릴레이로부터 네트워크 코딩되어 전송되는 데이터를 기지국과 단말이 수신하는 방법 및 이를 지원하는 셀룰러 이동통신시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에서 네트워크 코딩을 위해 기지국으로부터 수신한 데이터 또는 단말로부터 수신한 데이터의 크기를 변화시키는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에서 기지국으로부터 수신한 데이터와 단말로부터 수신한 데이터를 가공하고, 상기 가공된 데이터들에 의해 네트워크 코딩을 수행하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에서 기지국으로부터 수신한 데이터 또는 단말로부터 수신한 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 인터리빙하여 네트워크 코딩을 수행하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰러 망의 릴레이에 의해 인터리빙이 이루어진 후 네트워크 코딩이 이루어진 데이터를 기지국과 단말이 수신하는 방법 및 이를 지원하는 셀 룰러 이동통신시스템을 제공한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제1견지에 있어, 본 발명은 셀룰러 망에서, 기지국과 단말로부터 데이터를 수신하고, 상기 기지국으로부터 수신한 제1데이터와 상기 단말로부터 수신한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 코딩을 수행하고, 상기 네트워크 코딩된 데이터를 페이로드로 하는 패킷을 구성하여 하나의 무선 채널을 통해 상기 기지국과 상기 단말로 전송하며, 상기 패킷의 헤더에 상기 네트워크 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1 및 제2데이터의 시퀀스 넘버를 기록하는 릴레이에서의 데이터 중계방법을 제안한다.
이를 위해 보다 바람직하기에는, 제1데이터의 크기와 제2데이터의 크기가 같아지도록, 크기가 작은 데이터에 0을 패딩하거나 미리 정의된 코딩 레이트에 의해 코딩하거나 일부 비트들을 반복한다.
이를 위해 보다 바람직하기에는, 네트워크 코딩을 수행하기 전에 제1데이터 또는 제2데이터 중 적어도 하나를 미리 정의된 패턴에 의해 인터리빙을 수행한다.
이를 위해 보다 바람직하기에는, 제1데이터 또는 제2데이터가 존재하지 않아 네트워크 코딩을 수행할 수 없을 경우에는 제1데이터 또는 제2데이터를 그대로 전송한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제2견지에 있어, 본 발명은 셀룰러 망에서, 릴레이로부터 패킷을 수신하고, 상기 수신한 패킷의 헤더 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고, 상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우 상기 수신한 패킷의 패이 로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제1데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 디코딩을 수행하여 제2데이터를 출력하며, 상기 패킷의 헤더에는 상기 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1데이터의 시퀀스 넘버, 상기 제2데이터의 시퀀스 넘버가 기록되는 기지국 또는 단말에서의 데이터 수신방법을 제안한다.
전술한 바를 달성하기 위한 제3견지에 있어, 본 발명은 기지국으로부터 수신한 제1데이터와 단말로부터 수신한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 코딩을 수행하고, 상기 네트워크 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1 및 제2데이터의 시퀀스 넘버를 기록한 헤더와 상기 네트워크 코딩된 데이터를 페이로드로 하는 패킷을 구성하여 하나의 무선 채널을 통해 상기 기지국과 상기 단말로 전송하는 릴레이와,
상기 릴레이로부터 수신한 패킷에 기록된 식별 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고, 상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우, 상기 수신한 패킷의 패이로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제1데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 디코딩을 수행하여 제2데이터를 출력하는 상기 기지국; 및
상기 릴레이로부터 수신한 패킷에 기록된 식별 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고, 상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우, 상기 수신한 패킷의 패이로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의 한 연산을 통해 네트워크 디코딩을 수행하여 제1데이터를 출력하는 상기 단말을 포함하는 셀룰러 이동통신시스템을 제안한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며, 그 이외의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략되는 것에 유의하여야 한다.
이하 본 발명의 실시 예에 따라 투 홉 방식에 의해 서비스 영역이 확장된 셀룰러 망에서 릴레이를 통해 데이터를 전송하는 예를 도 2를 참조하여 개략적으로 설명한다.
릴레이(214)는 기지국(212)으로부터의 하향링크 신호 Xd와 단말(216)로부터의 상향링크 신호 Xu를 수신한다. 상기 릴레이(214)는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu를 수신 순서에 의해 임시로 저장한다. 그리고 상기 릴레이(214)는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu에 네트워크 코딩을 적용하여 새로운 데이터를 생성한다.
상기 네트워크 코딩은 미리 정의된 연산자에 의한 연산에 의해 수행된다. 상기 도 2에서는 상기 연산자를 '#'으로 표현하였다. 상기 연산자는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu 중 어느 하나의 신호를 알면 나머지 신호를 구할 수 있도록 정의된다. 배타적 논리합 연산자는 그 대표적인 예라 할 수 있다.
상기 릴레이(214)는 네트워크 코딩이 이루어지는 데이터 'Xd # Xu'를 하나의 무선 채널을 통해 전송한다. 즉 상기 기지국(212)과 상기 단말(216)에 의해 공유될 수 있는 무선 자원을 이용하여 상기 데이터 'Xd # Xu'를 전송한다. 따라서 기존에 기지국과 단말 각각으로 데이터를 전송하기 위해 할당된 무선 자원에 비해 적은 무선 자원으로 데이터 전송이 가능하다.
상기 기지국(212)과 상기 단말(216)은 상기 릴레이(214)로부터 네트워크 코딩이 이루어진 데이터를 수신한다. 그리고 상기 네트워크 코딩이 이루어진 데이터에 대해 네트워크 디코딩을 수행하여 원하는 데이터를 얻게 된다. 상기 기지국(212)은 네트워크 디코딩을 위해 자신이 전송한 하향링크 신호 Xd를 사용하며, 상기 단말(216)은 네트워크 디코딩을 위해 자신이 전송한 상향링크 신호 Xu를 사용한다.
상기 네트워크 디코딩은 상기 네트워크 코딩을 위해 사용된 연산자에 의해 정의된 연산자에 의한 연산에 의해 수행된다. 상기 네트워크 디코딩을 위한 연산자는 '%'으로 표현할 수 있다. 상기 네트워크 코딩을 위해 배타적 논리합 연산자가 사용되었다면, 상기 네트워크 디코딩을 위해서도 배타적 논리합 연산자가 사용될 수 있다.
따라서 상기 기지국(212)에서 Xu를 얻기 위해 수행하는 네트워크 디코딩은 '(Xd # Xu) % Xd'로 표현할 수 있으며, 상기 단말(216)에서 Xd를 얻기 위해 수행하는 네트워크 디코딩은 '(Xd # Xu) % Xu'로 표현할 수 있다. 만약 배타적 논리합 연산자를 이용하여 네트워크 코딩을 수행하는 경우라면, 상기 '#'과 상기 '%'은 배타적 논리합을 의미하는 "
Figure 112006001359738-PAT00001
"로 변경되어야 한다.
A. 송신 동작
이하 본 발명의 실시 예에 따라 셀룰러 망의 릴레이에서 데이터를 중계하기 위한 동작을 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.
릴레이는 310단계에서 기지국으로부터의 하향링크 신호 Xd와 단말로부터의 상향링크 신호 Xu를 수신한다. 그리고 상기 수신한 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu를 저장한다. 상기 310단계는 상기 릴레이에 의해 그 이후 절차가 진행되는 중에도 지속적으로 수행되어야 한다.
상기 릴레이는 312단계에서 네트워크 코딩을 수행한다. 상기 네트워크 코딩은 미리 정해진 연산자에 의해 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu를 연산하는 것이다. 예컨대 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu를 비트 단위로의 배타적 논리합 연산에 의해 네트워크 코딩을 수행한다. 상기 네트워크 코딩에 대한 설명은 하기에서 도 4를 참조하여 구체적으로 이루어질 것이다.
하지만 상기 네트워크 코딩을 수행함에 있어, 대응하는 데이터가 존재하지 않은 경우가 발생할 수 있다. 예컨대 기지국으로부터의 하향링크 신호 Xd는 수신되었으나 단말로부터의 상향링크 신호 Xu가 수신되지 않은 경우와 그 반대의 경우가 이에 해당한다.
전술한 경우 상기 릴레이는 네트워크 코딩을 수행하지 않거나 사전에 약속된 데이터에 의해 네트워크 코딩을 수행할 수 있다. 상기 네트워크 코딩을 수행하지 않는 경우, 상기 릴레이는 하향링크 신호 Xd 또는 상향링크 신호 Xu를 그대로 전송한다. 하지만 네트워크 코딩을 수행하는 경우, 상기 릴레이는 사전에 약속된 데이터와 상기 하향링크 신호 Xd 또는 상기 상향링크 신호 Xu를 네트워크 코딩하여 전송한다.
상기 릴레이는 네트워크 코딩이 완료되면, 314단계에서 패킷을 구성한다. 상기 패킷은 페이로드 (payload)에 헤더를 결합하여 구성할 수 있다. 상기 페이로드는 상기 네트워크 코딩이 이루어진 데이터에 해당한다. 그리고 상기 헤더는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu에 관한 정보 (이하 "헤더 정보"라 칭함)에 의해 구성된다.
상기 헤더 정보는 네트워크 코딩의 수행 여부를 나타내는 제1식별정보, 해당 패킷을 수신할 단말을 식별하기 위한 제2식별정보, Xd와 Xu 각각의 크기 및 시퀀스 넘버를 포함한다. 기지국은 릴레이로부터 전송되는 모든 패킷을 수신하여야 한다. 따라서 상기 헤더 정보에는 기지국을 식별하기 위한 식별정보가 포함되지 않는다.
상기 제1식별정보는 수신한 패킷에 대해 네트워크 코딩이 이루어졌는지를 기지국 또는 단말이 식별하는데 사용된다. 상기 제2식별정보는 단말이 자신이 수신할 패킷을 식별하는데 사용된다. 상기 제2식별정보로는 상기 단말의 어드레스 또는 별도의 식별자가 사용될 수 있다. 상기 Xd와 Xu의 크기는 네트워크 코딩을 위해 Xd와 Xu가 가공되는 경우 이를 복원하는데 사용된다. 상기 Xd와 Xu 각각의 시퀀스 넘버는 기지국 또는 단말이 자신이 전송한 데이터들 중 네트워크 디코딩을 수행하기 위해 사용할 데이터를 결정하는데 사용된다.
뿐만 아니라 CRC에 의한 에러 정정을 적용하는 경우, 상기 릴레이는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu 각각에 대한 CRC 값을 상기 헤더 정보에 추가하여야 한다. 이는 상기 패킷을 수신하는 기지국과 단말에서 모두 CRC 검사를 수행하도록 하기 위함이다.
따라서 상기 헤더는 전술한 헤더 정보를 기록하기 위한 필드들을 구비하여야 한다.
상기 릴레이는 316단계에서 상기 구성된 패킷을 전송한다. 상기 패킷은 상기 기지국과 상기 단말에 의해 공유될 수 있는 무선 자원을 이용하는 무선 채널을 통해 전송된다.
도 4는 릴레이에서 네트워크 코딩을 위해 수행하는 서브루틴을 보이고 있는 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 네트워크 코딩을 수행하기 위해 바람직하게는 하향링 크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu의 크기가 일치하여야 한다. 이를 위해서는 기지국과 단말이 미리 정해진 크기에 의해 데이터를 전송할 것을 약속할 수 있다.
릴레이는 410단계에서 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu의 크기가 일치하는 지를 판단한다.
상기 릴레이는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu의 크기가 일치하지 않으면, 412단계에서 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu의 크기가 일치되도록 한다.
상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu의 크기를 일치시키는 방안은 다양하게 구현할 수 있다.
가장 간단한 방안은 크기가 작은 데이터의 뒤에 0을 패딩하는 것이다. 다른 방안으로 크기가 작은 데이터의 일부 비트를 반복하는 것이다. 또 다른 방안은 미리 정해진 코딩 레이트에 의해 상기 하향링크 신호 Xd 또는 상기 상향링크 신호 Xu 중 적어도 하나의 신호를 코딩하는 것이다. 여기에서 코딩은 네트워크 코딩과는 다른 개념이다. 상기 코딩 레이트는 크기가 큰 데이터를 고려하여 크기가 작은 데이터의 코딩 레이트가 결정되도록 한다.
상기 코딩 레이트에 의해 크기를 일치시킬 경우, 상기 하향링크 신호 Xd 또는 상기 상향링크 신호 Xu 중 적어도 하나의 신호를 코딩하기 위해 사용된 코딩 레 이트를 헤더 정보로 기록한다. 이때 상기 헤더 정보 중 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu의 크기에 관한 정보는 생략될 수 있다.
전술한 바에 의해 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu의 크기가 같아지면, 상기 릴레이는 414단계에서 네트워크 코딩을 위한 연산을 수행한다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 네트워크 코딩을 위한 대표적인 예는 상기 하향링크 신호 Xd와 상기 상향링크 신호 Xu를 비트 단위로 배타적 논리합 연산하는 것이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 네트워크 코딩을 위한 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 6에서는 네트워크 코딩에 앞서 데이터를 가공하는 일 예로써 인터리버를 사용한다.
상기 도 6을 참조하면, 기지국으로부터 수신된 하향링크 신호 Xd는 제1인터리버(610)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 그리고 단말로부터 수신된 상향링크 신호 Xu는 제2인터리버(612)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 상기 제1인터리버(610)에서의 인터리빙 패턴과 상기 제2인터리버(612)에서의 인터리빙 패턴은 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 제1인터리버(610)에서 인터리빙이 이루어진 하향링크 신호 Xd와 상기 제2인터리버(612)에서 인터리빙이 이루어진 상향링크 신호 Xu는 배타적 논리합 연산자(614)에 의해 비트 단위로의 배타적 연산에 의해 네트워크 코딩이 이루어진 데이 터 'Xd
Figure 112006001359738-PAT00002
Xu'가 출력된다.
B. 수신 동작
B-1. 기지국에 의한 수신 동작
이하 본 발명의 실시 예에 따라 기지국에서 데이터를 수신하기 위한 동작을 도 5를 참조하여 설명한다.
기지국은 510단계에서 릴레이로부터 패킷이 수신되는 지를 감시한다. 상기 기지국은 패킷을 수신하면, 512단계에서 상기 수신한 패킷의 헤더 정보를 분석한다. 여기서 헤더 정보는 앞에서 정의한 바와 같다.
상기 기지국은 514단계에서 상기 헤더 정보에 의해 상기 패킷의 페이로드에 해당하는 데이터에 대한 네트워크 디코딩을 수행한다. 상기 네트워크 디코딩의 수행은 상기 헤더 정보에 기록된 식별정보에 의해 네트워크 코딩이 이루어졌음이 확인되는 경우에 한정된다. 만약 네트워크 코딩이 이루어지지 않았다면, 상기 514단계는 생략될 수 있다.
상기 네트워크 디코딩은 상기 패킷을 통해 제공된 데이터와 자신이 전송한 데이터를 미리 정해진 연산자에 의해 연산을 수행하는 것이다. 이는 '(Xd # Xu) % Xd'로 표현될 수 있다. 상기 'Xd # Xu'는 상기 패킷을 통해 제공된 데이터, 즉 네트워크 코딩이 이루어진 데이터이다. 그리고 상기 'Xd'는 상기 기지국에 의해 전송된 데이터이다.
예컨대 상기 네트워크 코딩을 위한 연산자로 배타적 논리합 연산자가 사용되었다면, 상기 네트워크 디코딩은 '(Xd
Figure 112006001359738-PAT00003
Xu)
Figure 112006001359738-PAT00004
Xd'로 표현될 수 있다. 상기 'Xd
Figure 112006001359738-PAT00005
Xu'는 상기 패킷을 통해 제공된 데이터, 즉 네트워크 코딩이 이루어진 데이터이다.
상기 기지국은 상기 네트워크 디코딩을 통해 단말로부터 전송된 데이터 Xu를 획득하게 된다.
하지만 상기 패킷을 통해 제공된 데이터가 네트워크 코딩이 이루어지기 전에 가공이 이루어졌다면, 상기 기지국은 상기 네트워크 디코딩에 의해 획득된 데이터에 대한 재가공을 수행하여야 한다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 릴레이는 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu의 크기를 일치시키기 위한 데이터 가공을 수행할 수 있다.
상기 데이터의 가공이 0을 패딩하는 방안에 의해 이루어졌다면, 기지국은 헤더 정보로 제공된 상향링크 신호 Xu의 크기를 고려하여 획득한 상향링크 신호 Xu를 재가공한다. 즉 상기 릴레이에 의해 임의로 삽입된 0을 제거한다.
그렇지 않고 상기 데이터 가공이 코딩하는 방안에 의해 이루어졌다면, 기지국은 헤더 정보로 제공된 Xu의 코딩 레이트에 의해 획득한 상향링크 신호 Xu를 재가공한다. 즉 상기 코딩 레이트에 의해 상기 획득한 상향링크 신호 Xu를 디코딩한다.
상기 도 5에서는 생략되었으나 상기 기지국은 상기 획득한 상향링크 신호 Xu에 대한 CRC 체크를 수행할 수 있다. 상기 기지국은 상기 CRC 체크를 통해 단말이 전송하고자 한 데이터를 정상적으로 수신하였음을 확인할 수 있다.
도 7은 기지국에서의 네트워크 디코딩을 위한 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 7에서는 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu가 인터리버에 의해 가공된 예를 가정하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 자신에 의해 전송된 하향링크 신호 Xd는 제1인터리버(710)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 상기 제1인터리버(710)에서 인터리빙이 이루어진 하향링크 신호 Xd와 릴레이로부터 수신된 데이터 'Xd
Figure 112006001359738-PAT00006
Xu'는 배타적 논리합 연산자(712)에 의해 비트 단위로의 배타적 연산에 의해 네트워크 디코딩이 이루어진 데이터가 출력된다. 상기 배타적 논리합 연산자(712)로부터 출력되는 데이터는 인터리빙이 이루어진 상향링크 신호 Xu이다.
상기 인터리빙이 이루어진 상향링크 신호 Xu는 제2인터리버(714)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 상기 제2인터리버(714)에서의 인터리빙 패턴은 상기 제1인터리버(710)에서의 인터리빙 패턴과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제2인터리버(714)로부터 출력되는 데이터는 단말로부터 전송된 상향링크 신호 Xu이다.
B-2. 단말에 의한 수신 동작
이하 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 데이터를 수신하기 위한 동작을 도 5를 참조하여 설명한다.
단말은 510단계에서 릴레이로부터 패킷이 수신되는 지를 감시한다. 상기 단말은 패킷을 수신하면, 512단계에서 상기 수신한 패킷의 헤더 정보를 분석한다. 여기서 헤더 정보는 앞에서 정의한 바와 같다. 상기 단말은 상기 헤더 정보에 기록된 식별정보에 의해 자신이 수신하여야 할 데이터인지를 확인한다.
상기 단말은 자신이 수신해야 할 데이터라면, 514단계에서 상기 헤더 정보에 의해 상기 패킷의 페이로드에 해당하는 데이터에 대한 네트워크 디코딩을 수행한다. 상기 네트워크 디코딩의 수행은 상기 헤더 정보에 기록된 식별정보에 의해 네트워크 코딩이 이루어졌음이 확인되는 경우에 한정된다. 만약 네트워크 코딩이 이루어지지 않았다면, 상기 514단계는 생략될 수 있다.
상기 네트워크 디코딩은 상기 패킷을 통해 제공된 데이터와 자신이 전송한 데이터를 미리 정해진 연산자에 의해 연산을 수행하는 것이다. 이는 '(Xd # Xu) % Xu'로 표현될 수 있다. 상기 'Xd # Xu'는 상기 패킷을 통해 제공된 데이터, 즉 네트워크 코딩이 이루어진 데이터이다. 그리고 상기 'Xu'는 상기 단말에 의해 전송된 데이터이다.
예컨대 상기 네트워크 코딩을 위한 연산자로 배타적 논리합 연산자가 사용되었다면, 상기 네트워크 디코딩은 '(Xd
Figure 112006001359738-PAT00007
Xu)
Figure 112006001359738-PAT00008
Xu'로 표현될 수 있다. 상기 'Xd
Figure 112006001359738-PAT00009
Xu'는 상기 패킷을 통해 제공된 데이터, 즉 네트워크 코딩이 이루어진 데이터이다.
상기 단말은 상기 네트워크 디코딩을 통해 기지국으로부터 전송된 데이터 Xd를 획득하게 된다.
하지만 상기 패킷을 통해 제공된 데이터가 네트워크 코딩이 이루어지기 전에 가공이 이루어졌다면, 상기 단말은 상기 네트워크 디코딩에 의해 획득된 데이터에 대한 재가공을 수행하여야 한다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 릴레이는 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu의 크기를 일치시키기 위한 데이터 가공을 수행할 수 있다.
상기 데이터의 가공이 0을 패딩하는 방안에 의해 이루어졌다면, 단말은 헤더 정보로 제공된 하향링크 신호 Xd의 크기를 고려하여 획득한 하향링크 신호 Xd를 재가공한다. 즉 상기 릴레이에 의해 임의로 삽입된 0을 제거한다.
그렇지 않고 상기 데이터 가공이 코딩하는 방안에 의해 이루어졌다면, 단말은 헤더 정보로 제공된 Xd의 코딩 레이트에 의해 획득한 하향링크 신호 Xd를 재가공한다. 즉 상기 코딩 레이트에 의해 상기 획득한 하향링크 신호 Xd를 디코딩한다.
상기 도 5에서는 생략되었으나 상기 단말은 상기 획득한 하향링크 신호 Xd에 대한 CRC 체크를 수행할 수 있다. 상기 기지국은 상기 CRC 체크를 통해 기지국이 전송하고자 한 데이터를 정상적으로 수신하였음을 확인할 수 있다.
도 8은 단말에서의 네트워크 디코딩을 위한 구조를 보이고 있는 도면이다. 상기 도 8에서는 하향링크 신호 Xd와 상향링크 신호 Xu가 인터리버에 의해 가공된 예를 가정하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 자신에 의해 전송된 상향링크 신호 Xu는 제1인터리버(810)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 상기 제1인터리버(810)에서 인터리빙이 이루어진 상향링크 신호 Xu와 릴레이로부터 수신된 데이터 'Xd
Figure 112006001359738-PAT00010
Xu'는 배타적 논리합 연산자(812)에 의해 비트 단위로의 배타적 연산에 의해 네트워크 디코딩이 이루어진 데이터가 출력된다. 상기 배타적 논리합 연산자(812)로부터 출력되는 데이터는 인터리빙이 이루어진 하향링크 신호 Xd이다.
상기 인터리빙이 이루어진 하향링크 신호 Xd는 제2인터리버(814)에서 미리 결정된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어진다. 상기 제2인터리버(814)에서의 인터리빙 패턴은 상기 제1인터리버(810)에서의 인터리빙 패턴과 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제2인터리버(814)로부터 출력되는 데이터는 단말로부터 전송된 하향링크 신호 Xd이다.
전술한 동작은 멀티 홉 방식 중에서 구현이 용이한 투 홉 방식을 적용한 경우를 가정하고 있다. 하지만 셀룰러 망에서 투 홉 이상을 적용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 단지 기지국과 릴레이 또는 릴레이와 릴레이 또는 릴레이와 단말 간의 데이터를 중계하는 릴레이의 경우에는 앞 서 살펴본 수신동작과 송신동작을 동시에 수행하는 것에 차이가 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 릴레이를 통해 데이터를 중계하는 셀룰러 이동통신시스템에서 릴레이에 의해 네트워크 코딩을 수행할 수 있도록 하는 프로토콜 방안을 마련하였다. 이로 인해 셀룰러 이동통신시스템에서 릴레이를 통해 데이터를 전송하기 위해 요구되는 무선 자원을 줄일 수 있다.

Claims (21)

  1. 셀룰러 망에서 기지국과 단말 간의 데이터를 릴레이를 통해 중계하는 방법에 있어서,
    상기 릴레이가 상기 기지국과 상기 단말로부터 데이터를 수신하고;
    상기 기지국으로부터 수신한 제1데이터와 상기 단말로부터 수신한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 코딩을 수행하고;
    상기 네트워크 코딩된 데이터를 페이로드로 하는 패킷을 구성하여 하나의 무선 채널을 통해 상기 기지국과 상기 단말로 전송하며,
    여기서 상기 패킷의 헤더에 상기 네트워크 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1 및 제2데이터의 시퀀스 넘버를 기록하는 데이터 중계방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같지 않으면, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같아지도록 크기가 작은 데이터에 0을 패딩함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같지 않 으면, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같아지도록 크기가 작은 데이터를 미리 정의된 코딩 레이트에 의한 코딩을 수행함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같지 않으면, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같아지도록 크기가 작은 데이터의 일부 비트들을 반복함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 미리 정의된 코딩 레이트는 상기 패킷의 헤더에 기록함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반복이 이루어진 비트에 관한 정보는 상기 패킷의 헤더에 기록함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 코딩을 수행하기 전에 상기 제1데이터 또는 제2데이터 중 적어도 하나를 미리 정의된 패턴에 의해 인터리빙을 수행함을 특징으 로 하는 데이터 중계방법.
  8. 제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 미리 정의된 연산자는 배타적 논리합 연산자임을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 코딩을 수행할 제1데이터가 존재하지 않으면, 상기 제2데이터를 상기 기지국으로 전송함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 네트워크 코딩을 수행할 제2데이터가 존재하지 않으면, 상기 제1데이터를 상기 단말로 전송함을 특징으로 하는 데이터 중계방법.
  11. 셀룰러 망에서 릴레이를 통해 전송하는 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 릴레이로부터 패킷을 수신하고;
    상기 수신한 패킷의 헤더 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고;
    상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우, 상기 수신한 패킷의 패이로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제1데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통 해 네트워크 디코딩을 수행하여 제2데이터를 출력하며,
    여기서 상기 패킷의 헤더에는 상기 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1데이터의 시퀀스 넘버, 상기 제2데이터의 시퀀스 넘버가 기록되는 데이터 수신방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2데이터의 크기에 의해 상기 출력되는 제2데이터에 패딩된 0을 제거함을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 헤더에는 코딩 레이트가 기록되며, 상기 코딩 레이트에 의해 상기 출력되는 제2데이터를 복원함을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 헤더에는 반복이 이루어진 비트에 관한 정보가 기록되며, 상기 반복이 이루어진 비트에 관한 정보에 의해 상기 출력되는 제2데이터를 복원함을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1데이터는 상기 네트워크 디코딩에 앞서 미리 정의 된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어짐을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 출력되는 제2데이터는 미리 정의된 패턴에 의해 인터리빙이 이루어짐을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  17. 제13항 또는 제16항에 있어서, 상기 미리 정의된 연산자는 배타적 논리합 연산자임을 특징으로 하는 데이터 수신방법.
  18. 셀룰러 이동통신시스템에 있어서,
    기지국으로부터 수신한 제1데이터와 단말로부터 수신한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 코딩을 수행하고,
    상기 네트워크 코딩 여부를 나타내는 식별 정보, 상기 단말의 식별 정보, 상기 제1 및 제2데이터의 크기, 상기 제1 및 제2데이터의 시퀀스 넘버를 기록한 헤더와 상기 네트워크 코딩된 데이터를 페이로드로 하는 패킷을 구성하여 하나의 무선 채널을 통해 상기 기지국과 상기 단말로 전송하는 릴레이;
    상기 릴레이로부터 수신한 패킷에 기록된 식별 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고,
    상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우, 상기 수신한 패킷의 패이로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제1데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 디코딩을 수행하여 제2데이터를 출력하는 상기 기지국; 및
    상기 릴레이로부터 수신한 패킷에 기록된 식별 정보에 의해 네트워크 코딩 여부를 확인하고,
    상기 네트워크 코딩이 이루어졌을 경우, 상기 수신한 패킷의 패이로드에 해당하는 데이터와 자신이 전송한 제2데이터를 미리 정의된 연산자에 의한 연산을 통해 네트워크 디코딩을 수행하여 제1데이터를 출력하는 상기 단말을 포함하는 셀룰러 이동통신시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 릴레이는,
    상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같지 않으면, 상기 제1데이터의 크기와 상기 제2데이터의 크기가 같아지도록 크기가 작은 데이터에 0을 패딩하거나 미리 정의된 코딩 레이트에 의한 코딩을 수행함을 특징으로 하는 셀룰러 이동통신시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 릴레이는,
    상기 네트워크 코딩을 수행하기 전에 상기 제1데이터 또는 제2데이터 중 적 어도 하나를 미리 정의된 패턴에 의해 인터리빙을 수행함을 특징으로 하는 셀룰러 이동통신시스템.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 미리 정의된 연산자는 배타적 논리합 연산자임을 특징으로 하는 셀룰러 이동통신시스템.
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