KR20080025963A - 다중홉 릴레이 시스템에서 운영모드 결정 장치 및 방법 - Google Patents

다중홉 릴레이 시스템에서 운영모드 결정 장치 및 방법 Download PDF

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KR20080025963A
KR20080025963A KR1020060090802A KR20060090802A KR20080025963A KR 20080025963 A KR20080025963 A KR 20080025963A KR 1020060090802 A KR1020060090802 A KR 1020060090802A KR 20060090802 A KR20060090802 A KR 20060090802A KR 20080025963 A KR20080025963 A KR 20080025963A
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Abstract

본 발명은 다중홉 릴레이 시스템에서 운영모드 결정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 단말의 운영 모드 결정 방법은, 주변 노드들의 수신전력을 측정하여 임계값 이상인 노드를 선택하는 과정과, 상기 선택된 노드에 서비스 기지국과 적어도 하나의 중계기가 존재할 경우, 상기 서비스 기지국과 각 중계기 사이의 전력비를 계산하는 과정과, 상기 계산된 전력비들중 적어도 하나가 소정 범위에 속할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하는 과정을 포함한다. 이와 같은 본 발명은 주어진 상황에 따라 가장 적합한 운영 모드를 선택할 수 있다.
다중홉 릴레이, 분산적 공간 다중화, 분산적 공간 다이버시티, 계층적 부호화

Description

다중홉 릴레이 시스템에서 운영모드 결정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING OPERATION MODE IN MULTI-HOP RELAY SYSTEM}
도 1은 N-1개의 중계기들을 이용한 다중홉 릴레이 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하는 도면.
도 2는 분산적 공간 다이버시티 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하는 도면.
도 3은 분산적 공간 다중화 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 계층적 부호화된 프레임을 전송하는 경로를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 송신기의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 중계기의 구성을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 수신기의 구성을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드를 결정하기 위한 절차를 도시하는 도면.
도 9는 셀룰러 시스템의 상향링크에서 하나의 사용자가 사용하는 중계기가 2개인 경우 적용예를 보여주는 도면.
본 발명은 다중홉 릴레이 시스템에서 운영모드 결정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 분산적 공간 다중화(distributed spatial multiplexing)의 이득과 분산적 공간 다이버시티(distributed spatial diversity)의 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드를 효율적으로 운영하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
3세대 이동통신시스템에서 제공하는 전송률보다 더 높은 전송률을 지원하고 서비스 가능한 영역(coverage)을 확장하기 위해 새로운 4세대 이동통신시스템의 개발이 요구되고 있다. 많은 선진 국가의 연구소와 기업들은 향후 4세대 표준화를 위해 이미 경쟁적으로 기술개발을 추진하고 있다.
고주파 영역에서 동작하는 4세대 이동통신시스템은 높은 경로 손실로 인하여 전송률과 서비스 영역이 제한되는데, 이러한 문제를 해결하기 위하여 근래 다중홉(multi-hop)을 이용한 신호 전달 방식이 연구되고 있다. 다중홉을 이용한 기술은 중계기(RS : Relay Station)를 이용하여 데이터를 릴레이 함으로써 경로 손실을 줄 여 고속 데이터 통신을 가능케 하며, 기지국으로부터 멀리 떨어진 단말(MS : Mobile Station)로도 신호를 전달함으로써 서비스 영역을 확장할 수 있다.
이와 같이, 다중홉 릴레이 시스템은 송신기와 수신기 사이에 데이터를 중계해주는 하나 이상의 중계기가 필요하다. 셀룰라 시스템에서 중계기는 기지국 및 사용자 단말과 구분되는 별도의 장치가 될 수도 있고, 사용자 단말이 다른 사용자 단말에 대한 중계기 역할을 할 수도 있다. 다중홉 릴레이 시스템에서 두 노드간 통신은 송신기-중계기, 중계기-중계기, 중계기-수신기의 직렬 적인 무선 링크를 통해 이루어진다.
도 1은 N-1개의 중계기들을 이용한 다중홉 릴레이 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 하나의 프레임의 전송은 N개의 단위 자원(resource unit)을 사용하여 이루어지며, 단위 자원은 시간 또는 주파수축 상에 구성할 수 있다. 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 시간 슬롯(time slot)으로 단위자원을 구성한다고 가정하기로 한다. 슬롯1에서는 송신기가 중계기1로 프레임을 전송하고, 슬롯(N-1)에서는 중계기(N-2)가 이전 슬롯에서 수신된 프레임을 중계기(N-1)로 전송하며, 슬롯N에서는 중계기(N-1)가 이전 슬롯에서 수신된 프레임을 수신기로 전송한다.
대표적으로, 다중홉 릴레이 기술은 크게 증폭 및 포워드(Amplify & Forward) 방식과 디코드 및 포워드(Decode & Forward) 방식으로 구분할 수 있다. 상기 증폭 및 포워드 방식은 중계기가 송신기로부터 수신된 RF신호를 단순히 증폭하여 수신기 로 릴레이 전송하는 방식이다. 따라서, 구현은 비교적 간단하지만 중계기에서 신호와 함께 잡음도 동시에 증폭되어 잡음확장(noise enhancement) 문제를 가진다. 반면, 디코드 및 포워드 방식은 중계기가 수신된 신호를 먼저 복조 및 복호(decoding)한 다음 다시 변조 및 부호화(encoding)하여 릴레이 전송하는 방식이다. 따라서, 디코드 및 포워드 방식은 증폭 및 포워드 방식에 비해 구현 복잡도는 높고 오류전파(error propagation) 가능성이 있다는 문제점이 있다. 하지만, 오류전파 문제는 링크제어 프로토콜을 잘 설계함으로써 극복할 수 있고, 아울러 증폭 및 포워드 방식에 비해 유연한 기술 확장이 가능하다는 장점이 있다. 선택적 중계(selection relaying) 방식과 점진적 중계(incremental relaying) 방식은 디코드 및 포워드 방식에 링크제어 프로토콜을 첨가한 대표적인 예이다.
최근, 디코드 및 포워드 방식의 발전된 형태로서, 다중홉 릴레이 기술에 송신 안테나 다이버시티(transmit antenna diversity) 개념을 적용한 상호 협력적 다이버시티(cooperation diversity) 기술이 제안된바 있다. 이는 송신기와 수신기 사이의 직접 통신과 다중홉 통신을 결합한 형태로서, 송신기와 수신기 사이에 다수의 신호 전달 경로들을 형성하여 다중홉 전송으로 인한 이득과 동시에 다이버시티 이득을 얻고자 하는 기술이다. 이 기술은 송신기와 중계기가 공간상에서 분산된 형태의 다중안테나를 형성하여 신호를 전송하기 때문에 분산적 공간 다이버시티(DSD : Distributed Spatial Diversity) 시스템으로 볼 수 있다. 따라서, 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 시공간 부호(STC : space-time coding)와 같은 송신 다이버시티 기술의 적용이 요구된다.
도 2는 분산적 공간 다이버시티 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 슬롯1 구간에서는 송신기가 중계기1로 프레임을 전송하고, 슬롯 2 구간에서는 송신기와 중계기1이 시공간 부호화된 신호를 중계기2로 전송하며, 슬롯 N 구간에서는 송신기와 중계기들(중계기1∼중계기(N-1))이 시공간 부호화된 신호를 동시에 수신기로 전송함으로써, 다이버시티 이득을 얻는다.
상술한 증폭 및 포워드 방식 또는 디코드 및 포워드 방식을 이용한 다중홉 릴레이 기술 및 분산적 공간 다이버시티 기술의 기본 전제 조건은 송신시간과 수신구간이 서로 분리되어 있다는 것이다. 일반적으로, 송신신호가 수신신호에 비해 전력이 훨씬 크기 때문에 중계기가 동일 주파수 대역을 사용하여 데이터를 동시에 송수신하는 것은 하드웨어적으로 거의 불가능하기 때문이다. 따라서, 송신기-중계기, 중계기-중계기의 통신을 위한 별도의 무선 자원이 할당되어야 한다. 이는 수신기로 데이터를 전송하는데 있어서 상당한 오버헤드(overhead)로 작용한다. 결과적으로, 다중홉 릴레이 및 분산적 공간 다이버시티 기술은 송신기와 수신기 사이의 직접 전송에 비해 보다 신뢰성 있는 전송을 할 수 있는 반면, 상기한 오버헤드로 인하여 전송률 저하를 야기한다. 예를 들어, 중계기가 하나인 경우 송신기-중계기, 중계기-수신기의 링크를 통해 같은 전송률로 데이터를 전송할 경우 직접 전송의 50%의 전송률을 달성할 수 있다.
상기한 전송률 저하 문제는 링크간 적응변조 기술 등을 통해 완화될 수 있지만, 이를 위해서는 노드간 채널 정보 피드백(feedback)과 복잡한 시그널 링(signalling)을 필요로 하기 때문에 구현이 복잡하다. 분산적 공간 다중화 기술은 지리적으로 분산된 안테나에 다이버시티 대신에 다중화 기술을 적용함으로써 전송률 저하 문제를 해결할 수 있다. 즉, 송신기와 적어도 하나의 중계기가 서로 다른 데이터를 동시에 전송하는 것을 허용하고 다중안테나를 구비한 수신기가 다중 입출력(MIMO : Multi-input multi-output) 검출을 사용하여 서로 다른 데이터를 검출하도록 함으로써 높은 전송률을 달성할 수 있다.
도 3은 분산적 공간 다중화 시스템에서 하나의 프레임이 전송되는 경로를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 슬롯 1구간 동안 송신기는 중계기1로 프레임1을 전송하고, 중계기1은 이를 검출하여 버퍼에 저장한다. 슬롯 2 구간동안 송신기는 프레임 2를 중계기 2로 전송하고, 중계기 2는 이를 검출하여 버퍼에 저장한다. 이 과정을 (N-1)번 반복하면, (N-1)개의 중계기들은 서로 다른 프레임 데이터를 저장할 수 있다. 마지막으로, 슬롯 N 구간동안 송신기는 프레임 N을 전송하고, 중계기들은 버퍼에 저장된 서로 다른 프레임들을 동시에 전송한다. 결과적으로, N개의 프레임들을 N개의 슬롯 구간동안 전송하기 때문에 직접 전송과 동일한 전송률을 달성할 수 있다.
결론적으로, 분산적 공간 다이버시티 기술은 시공간 부호를 통해 동일 프레임을 여러 중계기 경로를 통해 전송함으로써 공간상의 다이버시티를 얻을 수 있지만, 직접 전송에 비해 N배의 전송률 저하를 야기하는 문제점이 있다. 반면, 분산적 공간 다중화 기술은 서로 다른 프레임을 서로 다른 중계기 경로로 전송하고 수신기 에서 MIMO검출을 통해 검출함으로써, 직접 전송과 동일한 전송률을 얻을 수 있지만 다이버시티 효과를 얻을 수 없는 단점을 가진다.
따라서, 각 기술이 갖는 장점을 모두 지원할 수 있는 방안이 필요하다. 다시 말해, 분산적 공간 다이버시티 기법의 다이버시티 이득과 분산적 공간 다중화 기법의 높은 전송률을 모두 달성할 수 있는 새로운 기법(하이브리드 기법)이 요구되고 있다. 또한, 주어진 상황에 따라 하이브리드 기법을 효율적으로 운영할 수 있는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 분산적 공간 다이버시티 기법의 다이버시티 이득과 분산적 공간 다중화 기법의 높은 전송률을 모두 지원할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 계층적 부호화(hierarchical coding)를 이용해 전송 프레임을 생성하고, 이를 분산적 공간 다중화 기술을 이용해 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 분산적 공간 다이버시티 기법의 다이버시트 이득과 분산적 공간 다중화 기법의 높은 전송률을 모두 지원하는 하이브리드 기법을 효율적으로 운영하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 시스템에서 단말의 운영 모드 결정 방법에 있어서, 주변 노드들의 수신전력을 측정 하여 임계값 이상인 노드를 선택하는 과정과, 상기 선택된 노드에 서비스 기지국과 적어도 하나의 중계기가 존재할 경우, 상기 서비스 기지국과 각 중계기 사이의 전력비를 계산하는 과정과, 상기 계산된 전력비들중 적어도 하나가 소정 범위에 속할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드 결정 방법에 있어서, 단말이, 수신전력이 임계값 이상인 서비스 기지국과 적어도 하나의 중계기가 탐색될 경우, 상기 서비스 기지국과 각 중계기 사이의 전력비를 계산하는 과정과, 상기 단말이, 상기 계산된 전력비들중 적어도 하나가 소정 범위에 속할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하는 과정과, 상기 단말이, 상기 소정 범위에 속하는 전력비에 대한 중계기들을 가지고 리스트를 구성하여 상기 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 기지국이, 상기 리스트를 이용해 상기 하이브리드 모드를 위한 중계기 리스트를 구성하는 과정과, 상기 기지국이, 상기 구성된 중계기 리스트를 상기 단말로 전송하는 과정과, 상기 단말이, 상기 중계기 리스트를 이용해서 상기 하이브리드 모드로 동작하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드 결정 장치에 있어서, 수신전력이 임계값 이상인 노드에 서비스 기지국과 상기 서비스 기지국과 수신전력이 유사한 중계기가 적어도 하나 존재할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리 드 모드로 결정하고, 상기 적어도 하나의 중계기의 리스트를 상기 기지국으로 보고하는 단말과, 상기 단말로부터 보고된 리스트를 이용해서 상기 하이브리드 모드를 위한 중계기 리스트를 구성하고, 상기 구성된 중계기 리스트를 상기 단말로 전송하는 상기 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 먼저 분산적 공간 다이버시티 기법의 다이버시티 이득과 공간 다중화 기법의 높은 전송률을 모두 지원할 수 있는 하이브리드 기법에 대해 설명하고, 다음으로 상기 하이브리드 기법을 효율적으로 운영할 수 있는 방안에 대해 살펴보기로 한다.
우선, 본 발명에 따른 시스템 구성을 살펴보면, 송신 데이터를 계층적 부호화하여 전송하는 송신기, 송신기로부터 수신되는 데이터를 검출하고 이를 재구성하여 수신기로 전송하는 (N-1)개의 중계기들(중계기1, 중계기2, ..., 중계기(N-1)), 송신기 및 중계기들로부터 수신된 신호를 MIMO검출에 의해 검출하고 데이터를 복원하는 수신기를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 송신기는 MT개의 안테나들을 구비하고, 중계기들은 Mn개의 안테나들을 구비하며, 수신기는 MR개의 안테나들을 구비하는 것으로 가정하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 계층적 부호화된 프레임을 전송하는 경로를 도시하고 있다.
먼저 (a)를 참조하면, N개의 프레임들은 하나의 외부 부호(outer code) 블록을 형성한다. 여기서, 상기 외부 부호화는 부호화 및 인터리빙을 포함하는 의미이며, 따라서 도시된 바와 같이 N개의 프레임들의 정보를 N 슬롯 구간동안 확산시키는 효과를 갖는다. 두 노드의 링크간에는 하나의 외부 부호화된 프레임이 전송되며, 각 외부 부호화된 프레임은 다시 내부 부호(inner code) 및 변조(modulation)가 행해진 후 해당 중계기로 전송된다.
다음으로 (b)를 참조하면, 슬롯 1구간동안 송신기는 외부 및 내부 부호화된(계층적 부호화된) 프레임 1을 중계기1로 전송하고, 상기 중계기1은 내부 부호에 대해서만 복호하여 외부 부호화된 프레임 1을 버퍼에 저장한다. 마찬가지로, 슬롯 2구간동안 상기 송신기는 외부 및 내부 부호화된 프레임 2를 중계기2로 전송하고, 상기 중계기 2는 내부 부호에 대해서만 복호하여 외부 부호화된 프레임 1을 버퍼에 저장한다. 이 과정을 (N-1)번 반복하면, (N-1)개의 중계기들은 서로 다른 외부 부 호화된 프레임을 버퍼에 저장할 수 있다. 즉, 슬롯 n에서 중계기 n이 수신하는 신호
Figure 112006067667282-PAT00001
은 다음 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006067667282-PAT00002
여기서,
Figure 112006067667282-PAT00003
은 외부 및 내부 부호화된 프레임 n에 해당하는 전송 심볼을 나타내고,
Figure 112006067667282-PAT00004
은 송신기와 중계기 n간의 채널을 나타내며,
Figure 112006067667282-PAT00005
은 중계기 n에서의 잡음신호를 나타낸다. 중계기 n은
Figure 112006067667282-PAT00006
를 내부 복호하여 외부 부호화된 신호
Figure 112006067667282-PAT00007
를 버퍼에 저장한다.
마지막으로, 슬롯 N구간에서 송신기는 외부 부호화된 프레임 N을 전송하고, 중계기들은 버퍼에 저장된 서로 다른 외부 부호화된 프레임을 동시에 전송한다. 따라서, 슬롯 N에서 수신기가 수신하는 신호
Figure 112006067667282-PAT00008
는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006067667282-PAT00009
여기서,
Figure 112006067667282-PAT00010
은 중계기 n과 수신기 사이의 채널을 나타내고,
Figure 112006067667282-PAT00011
은 송신기와 수신기 사이의 채널을 나타내며,
Figure 112006067667282-PAT00012
은 송신기가 송신하는 외부 부호화된 신호를 나타내고,
Figure 112006067667282-PAT00013
은 수신기에서의 잡음신호를 나타낸다.
상기 수신기는 송신기와 (N-1)개의 중계기들로부터 수신되는 서로 다른 프레임들의 데이터열
Figure 112006067667282-PAT00014
을 MIMO검출을 이용하여 복원한다.
또한, 본 발명에서는 슬롯 N에서 송신기 및 특정 중계기가 프레임 전송에 참여하지 않도록 할 수 있다. 총 K개의 노드들이 슬롯 N에서 프레임을 전송하지 않을 경우, (N-K)개의 프레임들을 N개의 슬롯 구간동안 전송한다. 이와 같이 동작하는 경우를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
예를 들어, 송신기와 중계기가 다중 안테나를 구비하는 경우, 각각의 링크에서 다이버시티와 다중화 기술을 결합하여 다수의 프레임들을 전송할 수 있다. 즉, 슬롯 n에서 송신기는 중계기 n으로 최대
Figure 112006067667282-PAT00015
개의 서로 다른 외부 및 내부 부호화된 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우, 슬롯 N에서는 분산적 공간 다중화 기술을 이용하여 최대
Figure 112006067667282-PAT00016
개의 서로 다른 외부 부호화된 프레임들을 전송할 수 있고, 실제 전송하는 총 프레임 수는
Figure 112006067667282-PAT00017
보다 같거나 작아야 한다.
이하, 송신기, 중계기 및 수신기에 대한 구체적인 실시예를 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 송신기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 송신기는, 스크램블러(500), 계층적 부호화기(510), 변조기(520), 다중안테나 신호 처리기(530), 복수의 OFDM변조기들(540-1 내지 5401-MT), 복수의 RF처리기들(550-1 내지 550-MT)을 포함하여 구성된다. 여기서, OFDM변조기는 사용자 다중 접속 방식에 따라 CDMA변조기 등으로 대체될 수 있다. 이하 설명은 OFDM기반의 광대역 무선접속 시스템을 예를 들어 살펴보기로 한다.
도 5를 참조하면, 먼저 스크램블러(500)는 송신 데이터를 소정 코드로 스크램블링(scrambling)하여 출력한다. 계층적 부호화기(510)는 상기 스크램블러(550)로부터의 소정 사이즈의 데이터를 외부 부호화(outer coding)한 후 프레임 단위로 분할하고, 외부 부호화된 프레임들 각각을 내부 부호화하여 출력한다.
구체적으로, 외부 부호기(512)는 상기 스크램블러(500)로부터의 데이터를 소정 사이즈 단위(N 프레임 단위)로 외부 부호화하여 출력한다. 예를 들어, 상기 외부 부호기(512)는 길쌈(convolutional)부호기, 터보(turbo)부호기, CTC(convolutional turbo code)부호기, LDPC(low density parity check)부호기 등과 같은 채널 부호기로 실시될 수 있다. 외부 인터리버(510)는 상기 외부 부호기(512)로부터의 심볼들을 소정 규칙에 의해 인터리빙하여 출력한다. 여기서, 상기 외부 인터리버(510)는 송신 데이터가 여러 중계 경로를 통해 송신될 수 있도록 심볼들의 위치를 교환하는 역할을 수행한다. 내부 부호기(518)는 상기 외부 인터리버(510)로부터의 데이터를 프레임 단위로 내부 부호화하여 출력한다. 이때, 부호율 은 해당 중계기와의 링크상태에 따라 결정될 수 있다. 내부 인터리버(518)는 상기 내부 부호기(516)로부터의 프레임 데이터를 소정 규칙에 의해 인터리빙하여 출력한다.
변조기(520)는 상기 계층적 부호화기(510)로부터의 부호 심볼들을 소정 변조방식으로 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를들어, 상기 변조기(520)는 QPSK(quadrature phase shift keying), 16QAM(quadrature amplitude modulation), 32QAM 등과 같은 변조방식을 사용할 수 있다.
다중안테나 신호 처리기(530)는 상기 변조기(520)로부터의 변조 심볼들을 다중 안테나 신호 처리하여 복수의 안테나 신호들을 발생한다. 예를들어, 상기 다중안테나 신호처리기(530)는 STC(Space Time Coding), VBLAST(Vertical-Bell Labs Layered Space Time) 등과 같은 MIMO 방식을 이용해서 복수의 안테나 신호들을 생성할 수 있다.
복수의 OFDM변조기들(540-1 내지 540-MT) 각각은 상기 다중안테나 신호 처리기(530)로부터의 해당 안테나 신호를 OFDM변조하여 OFDM심볼을 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 삽입 등을 포함하는 의미이다.
복수의 RF처리기들(550-1 내지 550-MT) 각각은 대응되는 OFDM변조기로부터의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 기저대역 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency)대역의 신호로 변환하여 대응되는 안테나를 통해 송신한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 계층적 부호화기(510)에서 생성되는 서로 다른 외부 및 내부 부호화된 프레임들 각각은 해당 시간 구간(슬롯 구간)에서 해당 중계기로 전송된다. 또한, 상술한 실시예는 외부 부호화된 데이터를 프레임 단위로 분할하고, 상기 분할된 프레임들 모두를 다시 내부 부호화하여 중계기들과 수신기로 전송하는 것으로 설명하지만, 상기 분할된 프레임들중 마지막 슬롯에서 수신기로 전송되는 적어도 하나의 프레임은 내부 부호화를 거치지 않고 외부 부호화된 프레임을 그대로 수신기로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 중계기의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 중계기는 스위치들(600-1 내지 600-Mn), 수신 RF처리기들(602-1 내지 602-Mn), OFDM복조기들(606-1 내지 606-Mn), 채널추정기(604), 다중 안테나 신호처리기(608), 복조기(610), 내부 인터리버(612), 내부 복호기(614), 데이터 버퍼(616), 변조기(618), 다중 안테나 신호처리기(620), OFDM변조기들(620-1 내지 620-Mn), 송신 RF처리기들(622-1 내지 622-Mn)을 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면, 먼저 스위치들(600-1 내지 600-Mn)은 TDD(Time Division Duplex) 시스템에서 송신 및 수신 RF 처리기 사이의 스위칭을 담당하며, FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서는 듀플렉서(duplexer)로 대체되어야 한다. 상기 스위치들(600-1 내지 600-Mn) 각각은 수신 구간 동안 해당 안테나의 신호를 대응되는 수신 RF처리기로 전달하며, 송신 구간 동안에는 해당 송신 RF처리기로부터의 신호를 대응되는 안테나로 전달한다.
복수의 수신 RF처리기들(600-1 내지 600-Mn) 각각은 해당 안테나를 통해 수신되는 RF대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다.
채널추정기(604)는 수신 RF처리기(602-1 내지 602-Mn)들로부터의 특정 신호(예 : 프리앰블 신호)를 이용해서 동기 및 채널을 추정하고, 상기 추정된 동기 및 채널 값을 다중 안테나 신호 처리기(608)로 제공한다. 상기 OFDM복조기들(606-1 내지 606-Mn) 각각은 대응되는 수신 RF처리기로부터의 신호를 OFDM복조하여 부반송파 값들을 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.
상기 다중안테나 신호 처리기(608)는 상기 OFDM복조기들(606-1 내지 606-Mn)로부터의 신호들을 MIMO검출에 따라 복조하여 하나의 데이터열을 발생한다. 이때, 상기 다중안테나 신호 처리기(608)는 상기 채널추정기(702)로부터의 채널 값을 이용해서 MIMO검출을 수행한다. 복조기(610)는 상기 다중안테나 신호 처리기(608)로부터의 데이터열을 미리 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다.
내부 디인터리버(612)는 상기 복조기(610)로부터의 심볼들을 송신기에서 수행한 내부 인터리빙의 역으로 디인터리빙하여 출력한다. 내부 복호기(614)는 상기 내부 디인터리버(612)로부터의 심볼들을 상기 송신기에서 수행한 내부 부호화의 역으로 복호(decoding)하여 출력한다. 이렇게 출력되는 데이터는 외부 부호화된 프레임 데이터이다. 한편, 상기 내부 복호기(614)에서 출력되는 외부 부호화된 프레임 데이터는 수신기로 릴레이 전송되기 위해서 데이터 버퍼(616)에 저장된다.
상기 데이터 버퍼(616)는 송신기로부터 수신된 외부 부호화된 프레임 데이터를 버퍼링하며, 릴레이 전송시간에 도달시 상기 버퍼링된 데이터를 출력한다. 변조기(618)는 상기 데이터 버퍼(616)로부터의 외부 부호화된 프레임 데이터를 소정 변조방식으로 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를들어, 상기 변조기(618)는 QPSK(quadrature phase shift keying), 16QAM(quadrature amplitude modulation), 32QAM 등과 같은 변조방식을 사용할 수 있다.
다중안테나 신호 처리기(620)는 상기 변조기(618)로부터의 변조 심볼들을 다중 안테나 신호 처리하여 복수의 안테나 신호들을 발생한다. 예를들어, 상기 다중안테나 신호처리기(620)는 STC(Space Time Coding), VBLAST(Vertical-Bell Labs Layered Space Time) 등과 같은 MIMO 방식을 이용해서 복수의 안테나 신호들을 생성할 수 있다.
상기 복수의 OFDM변조기들(620-1 내지 620-Mn) 각각은 상기 다중안테나 신호 처리기(620)로부터의 해당 안테나 신호를 OFDM변조하여 OFDM심볼을 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 삽입 등을 포함하는 의미이다.
복수의 송신 RF처리기들(622-1 내지 622-Mn) 각각은 대응되는 OFDM변조기로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 기저대역 아날로그 신호를 RF대역의 신호로 변환하여 대응되는 스위치로 출력한다. 즉, 상기 복수의 송신 RF처리기들(622-1 내지 622-Mn)로부터의 신호들을 스위치들(600-1 내지 600-Mn)을 겨쳐 복수의 안테나들을 통해 송신된다.
이와 같이, 중계기는 송신기로부터 수신되는 내부 및 외부 부호화된 프레임을 내부 부호에 대해서만 복호하여 외부 부호화된 프레임을 저장하고, 상기 저장된 외부 부호화된 프레임을 주어진 시간 구간(슬롯 구간)에 수신기로 릴레이 전송한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 수신기의 구성을 도시하고 있다. 이하 설명되는 수신기는 도 5와 같은 송신기에서 송신되는 프레임 및 도 6과 같은 중계기들에서 송신되는 프레임들을 MIMO검출을 통해 수신하기 위한 장치이다.
도시된 바와 같이, 수신기는 RF처리기들(700-1 내지 700-MR), 채널추정기(702), OFDM복조기들(704-1 내지 704-MR), 다중안테나 신호 처리기(706), 복조기(708), 외부 인터리버(710), 외부 복호기(712), 디스크램블러(714)를 포함하여 구성된다.
도 7을 참조하면, 먼저 복수의 RF처리기들(700-1 내지 700-MR) 각각은 해당 안테나를 통해 수신되는 RF대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다.
채널추정기(702)는 상기 RF처리기들(700-1 내지 700-MR)로부터의 특정 신호(예 : 프리앰블 신호)를 이용해서 동기 및 채널을 추정하고, 상기 추정된 동기 및 채널 값을 다중 안테나 신호 처리기(706)로 제공한다. 상기 OFDM복조기들(704-1 내지 704-MR) 각각은 대응되는 RF처리기로부터의 신호를 OFDM복조하여 부반송파 값들을 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.
상기 다중안테나 신호 처리기(706)는 상기 OFDM복조기들(704-1 내지 704-MR)로부터의 신호들을 MIMO검출 방식에 따라 복조하여 복수의 프레임들을 검출하고, 상기 복수의 프레임들을 연접하여 하나의 데이터열을 발생한다. 상기 MIMO검출 방식으로, ML(maximum likelihood), MML(Modified ML), ZF(zero forcing), MMSE(Minimum Mean Square Error) 등이 있으며, 상기 다중안테나 신호 처리기(706)는 상기 채널추정기(702)로부터의 채널 값을 MIMO검출에 이용한다.
복조기(708)는 상기 다중안테나 신호 처리기(706)로부터의 데이터열을 미리 정해진 방식으로 복조(demodulation)하여 출력한다. 이때, 상기 복조기(708)에서 출력되는 데이터는 앞서 도 5의 외부 인터리버(514)에서 출력되는 데이터이다.
외부 디인터리버(710)는 상기 복조기(708)로부터의 심볼들을 송신기에서 수 행한 외부 인터리빙의 역으로 디인터리빙하여 출력한다. 외부 복호기(712)는 상기 외부 디인터리버(710)로부터의 심볼들을 상기 송신기에서 수행한 외부 부호화의 역으로 복호(decoding)하여 출력한다. 이렇게 출력되는 데이터는 앞서 도 5의 스크램블러(500)에서 출력되는 데이터(추정 데이터)이다. 디스크램블러(714)는 상기 외부 복호기(714)로부터의 데이터를 소정 코드로 디스크램블링(de-scrambling)하여 송신기가 송신한 데이터를 복원하여 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 송신기가 (N-1)개의 중계기들로 서로 다른 프레임들을 전송하고, 상기 송신기와 상기 (N-1)개의 중계기들(또는 (N-K)개의 중계기들)이 동시에 서로 다른 프레임을 수신기로 전송하는 분산적 공간 다중화 기법을 제안한다. 이와 같이, 분산적 공간 다중화를 통해 동시 전송 구간에서 최대 N배의 전송률을 얻을 수 있기 때문에 직접 전송과 같은 전송률을 획득할 수 있다. 또한, 본 발명은 계층적 부호화된 프레임 구조를 이용하여 송신되는 정보가 여러 중계 경로를 통해 수신기에 도달하도록 함으로써 분산적 공간 다이버시티 효과를 제공할 수 있다.
다음으로, 상술한 하이브리드 기법을 지원하는 다중홉 릴레이 시스템에서, 상기 하이브리드 기법을 효율적으로 운영하는 방안에 대해 살펴보기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드를 결정하기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명되는 알고리즘은 소정 시간 주기로 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 먼저 단말은 801단계에서 스캐닝을 수행하여 주변 기지국 및 중계기로부터 수신되는 신호의 수신 전력을 측정한다. 여기서, 기지국으로부터 수신되는 신호의 수신 전력을 BSpower라 하고, 중계기로부터 수신되는 신호의 수신 전력을 BSpower라 정의하기로 한다. 일반적으로, 단말은 프리앰블 신호를 스캐닝함으로써 수신전력을 측정할 수 있다.
이와 같이, 주변 노드들에 대한 수신전력이 측정되면, 상기 단말은 803단계로 진행하여 수신전력이 임계값(α) 이상인 기지국들과 중계기들을 선택한다. 여기서, 상기 임계값 이상인 기지국들 중 가장 큰 수신전력을 가지는 기지국을 서비스 기지국으로 선택하고, 상기 선택된 중계기들을 가지고 리스트를 작성한다.
그리고, 상기 단말은 805단계에서 서비스 기지국 및 1개 이상의 중계기가 선택되었는지 검사한다. 서비스 기지국 및 1개 이상의 중계기가 선택된 경우, 상기 단말은 807단계로 진행하여 상기 리스트를 구성하는 중계기들 각각에 대하여 중계기와 기지국의 전력비(power ratio)를 (
Figure 112006067667282-PAT00018
)와 같이 계산한다.
이후, 상기 단말은 807단계에서 다음 수식과 같이 상기 계산된 전력비가 소정 범위에 속하는 중계기들을 선택하고, 상기 선택된 중계기들을 가지고 중계기 리스트를 작성한다. 다음 수식은 기지국과 수신전력이 유사한 중계기들을 선택하기 위한 조건으로, 제1기준값(TH1)과 제2기준값(TH2)은 이론적 혹은 실험(simulation)적으로 결정될 수 있다.
Figure 112006067667282-PAT00019
이와 같이, 상기 중계기 리스트를 작성한 후, 상기 단말은 811단계로 진행하여 상기 중계기 리스트의 구성요소가 적어도 1개 이상인지 판단한다. 만일, 상기 중계국 리스트를 구성하는 중계기가 1개도 없으면, 상기 단말은 821단계로 진행한다. 만일, 상기 중계기 리스트를 구성하는 중계기가 1개라도 존재할 경우, 상기 단말은 813단계로 진행하여 다운링크를 하이브리드 모드로 설정하고, 업링크를 직접링크(기지국<->단말)로 설정한다.
이와 같이, 다운링크 및 업링크에 대한 운영모드를 결정한 후, 상기 단말은 815단계로 진행하여 상기 중계기 리스트를 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 단말은 상기 중계기 리스트를 구성하는 중계기들 각각에 대한 채널정보(
Figure 112006067667282-PAT00020
)도 함께 기지국으로 전송한다. 일 예로, 상기 채널정보는 중계기의 송신 안테나 개수가 Mt이고 단말의 수신 안테나 개수가 Mr일 때 [Mt×Mr] 사이즈의 채널값들 일수 있다. 다른 예로, CQI(Channel Quality Information)정보로 사용되는 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등이 될 수도 있다.
여기서, 상기 중계기 리스트를 수신한 기지국은 상기 리스트를 이용해서 하이브리드 모드를 제공하기 위한 중계기들을 선택한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 단말로부터 피드백된 중계기와 단말간 채널정보들을 크기 순으로 정렬하고, 큰 순서로 소정 개수를 선택할 수 있다. 이때, 선택되는 중계기의 개수는 N-1(N은 단말의 수신 안테나 개수)보다 작거나 같아야 한다. 즉, 하이브리드 모드로 동작할 경우, 단말은 기지국 및 적어도 하나의 중계기로부터 수신되는 서로 다른 프레임들을 MIMO검출을 통해 복원해야 하므로, 단말로 신호를 동시에 전송될 수 있는 노드의 개수는 단말의 수신 안테나 개수로 제한된다.
이와 같이, 기지국은 하이브리드 모드를 제공하기 위한 중계기들의 리스트를 구성하여 상기 단말로 전송한다. 즉, 상기 단말은 817단계에서 기지국으로부터 하이브리드 모드를 지원하기 위한 중계기 리스트가 수신되는지 검사한다. 상기 하이브리드 모드를 지원하기 위한 중계기 리스트가 수신되면, 상기 단말은 819단계로 진행하여 다운링크에 대해서 하이브리드 모드를 이용해서 통신을 수행한다.
한편, 상기 805단계의 조건을 만족하지 않으면, 상기 단말은 821단계로 진행하여 상기 스캐닝을 통해 서비스 기지국이 선택되었는지 검사한다. 즉, 수신전력이 임계값을 넘는 중계기는 존재하지 않지만 임계값을 넘는 기지국은 존재하는지 검사한다.
만일, 수신전력이 상기 임계값을 넘는 서비스 기지국이 존재하면, 상기 단말은 833단계로 진행하여 다운링크를 기지국과 단말이 직접 통신하는 정상모드로 설정하고, 업링크 또한 직접링크(기지국<->단말)로 설정한다. 그리고, 상기 단말은 835단계로 진행하여 상기 설정된 내용에 따라 정상모드로 통신을 수행한다.
만일, 수신전력이 상기 임계값을 넘는 서비스 기지국이 존재하지 않으면, 상기 단말은 823단계로 진행하여 수신전력이 상기 임계값을 넘는 중계기가 존재하는지 검사한다. 수신전력이 상기 임계값을 넘는 중계기가 존재하지 않으면, 즉 수신 전력이 임계값 이상인 어떠한 노드도 찾지 못했으면, 상기 단말은 다음 스캐닝을 수행하기 위해 상기 801단계로 되돌아간다.
반면, 수신전력이 상기 임계값 이상인 중계기가 존재하면, 상기 단말은 825단계로 진행하여 다운링크를 분산적 공간 다중화 기법을 사용하는 다중화 모드 혹은 분산적 공간 다이버시티 기법을 사용하는 다이버시티 모드로 설정하고, 업링크를 중계링크(중계기<->단말)로 설정한다. 여기서, 상기 단말이 업링크로 직접 통신하는 중계기는 단말에서 측정된 수신전력을 이용해서 결정될 수 있다. 즉, 수신전력이 상기 임계값 이상인 중계기들중 가장 수신전력이 큰 중계기로 결정될 수 있다.
이와 같이, 다운링크 및 업링크에 대한 운영모드를 결정한 후, 상기 단말은 827단계로 진행하여 수신 전력이 상기 임계값 이상인 중계국들을 가지고 구성된 리스트를 기지국으로 전송한다. 이때, 업링크는 중계링크로 동작하기 때문에 상기 리스트는 중계기를 거쳐 기지국으로 전달된다. 또한, 상기 단말은 상기 리스트를 구성하는 중계기들 각각에 대한 채널정보(
Figure 112006067667282-PAT00021
)도 함께 기지국으로 전송한다. 그러면, 상기 기지국은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 단말로부터 수신된 리스트를 이용해서 상기 다중화 모드(또는 다이버시티 모드)를 제공하기 위한 중계기들을 선택한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 선택된 중계국들을 가지고 중계기 리스트를 구성하여 상기 단말로 전송한다.
즉, 상기 단말은 829단계에서 상기 기지국으로부터 다중화 모드(또는 다이버 시티 모드)를 지원하기 위한 중계기 리스트가 수신되는지 검사한다. 상기 다중화 모드(또는 다이버시티 모드)를 지원하기 위한 중계기 리스트가 수신되면, 상기 단말은 831단계로 진행하여 다운링크에 대해서 다중화 모드(또는 다이버시티 모드)를 이용해서 통신을 수행한다.
상술한 도 8의 실시예는 단말에서 운영모드를 결정하여 기지국으로 알리는 것으로 설명하고 있지만, 다른 실시예로 단말이 스캐닝 결과(각 노드의 수신전력)를 기지국으로 보고하고 기지국에서 운영 모드를 결정한후 단말에게 알려줄 수도 있다.
이하, 본 발명의 보나 나은 이해를 돕기 위한 실제 적용예를 살펴보기로 한다.
도 9는 다중홉 릴레이 시스템에서 하나의 사용자가 사용하는 중계기가 2개인 경우 적용예를 보여준다.
도시하지는 않았지만, 업링크는 단말과 기지국이 직접 연결되는 직접링크로 동작된다. 그리고 다운링크는 하이브리드 모드로 동작된다. 상세히 살펴보면, 기지국, 중계기 및 사용자 터미널은 각각 2개의 안테나들을 구비한다. 슬롯 1 구간동안 기지국은 중계기로 외부 및 내부 부호화된 프레임 1을 전송하고, 기지국의 2개의 송신 안테나와 중계기의 2개의 수신 안테나는 다이버시티 이득을 얻는데 사용한다. 그리고 슬롯 2 구간 동안 기지국은 외부 부호화된 프레임 2를 사용자 터미널로 전송하고, 중계기는 슬롯 2 구간동안 받아서 재구성한 외부 부호화된 프레임1을 동시 에 사용자 터미널로 전송한다. 이때, 기지국과 중계기는 각각 2개의 송신 안테나를 이용하여 송신 다이버시티 이득을 획득하고, 사용자 터미널은 최대 우도 또는 다른 MIMO 검출을 사용하여 서로 다른 두 프레임들을 검출한다. 그리고, 상기 검출된 두 프레임들을 외부 복호하여 최종적으로 기지국이 송신한 2개의 프레임들을 복원한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중홉 릴레이 통신시스템에서 분산적 공간 다중화를 제공함과 동시에, 계층적 부호화를 이용해서 분산적 공간 다이버시티를 제공할 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 발명은 송신기와 수신기 사이의 직접 통신과 같은 전송률을 제공할 수 있고, 또한 다이버시티 이득을 통해 데이터 에러율을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 아울러, 본 발명은 하이브리드 모드를 운영할 수 있는 구체적인 방안을 제공함으로써, 주어진 상황에 따라 가장 적합한 모드를 선택할 수 있는 이점이 있다.

Claims (14)

  1. 다중홉 릴레이 시스템에서 단말의 운영 모드 결정 방법에 있어서,
    주변 노드들의 수신전력을 측정하여 임계값 이상인 노드를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 노드에 서비스 기지국과 적어도 하나의 중계기가 존재할 경우, 상기 서비스 기지국과 각 중계기 사이의 전력비를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 전력비들중 적어도 하나가 소정 범위에 속할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정 과정은,
    상기 계산된 전력비가 소정 범위에 속하는지 검사하는 과정과,
    상기 전력비가 상기 소정 범위에 속하는 중계기들을 가지고 리스트를 구성하는 과정과,
    상기 리스트를 구성하는 요소가 적어도 1개 이상일 경우, 상기 운영 모드를 하이브리드 모드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력비가 상기 소정 범위에 속하는 중계기들의 리스트를 기지국으로 보고하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 상기 하이브리드 모드를 위한 중계기 리스트를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 중계기 리스트를 이용해서 상기 하이브리드 모드로 동작하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중계기 리스트를 구성하는 중계기의 개수는 N-1(N은 단말의 수신 안테나 개수)보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 노드에 기지국만 존재할 경우, 상기 운영모드를 상기 단말과 상기 기지국이 직접 통신하는 정상모드로 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 노드에 기지국은 없고 적어도 하나의 중계기만 존재할 경우, 상기 운영모드를 분산적 공간 다중화 모드 혹은 분산적 공간 다이버시티 모드로 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선택된 노드에 존재하는 중계기들의 리스트를 기지국으로 보고하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 상기 다중화 모드 혹은 상기 다이버시티 모드를 위한 중계기 리스트를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 중계기 리스트를 이용해서 상기 다중화 모드 혹은 다이버시티 모드로 동작하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 기지국은 상기 임계값 이상인 기지국들 중 수신전력이 가장 큰 기지국인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드 결정 방법에 있어서,
    단말이, 수신전력이 임계값 이상인 서비스 기지국과 적어도 하나의 중계기가 탐색될 경우, 상기 서비스 기지국과 각 중계기 사이의 전력비를 계산하는 과정과,
    상기 단말이, 상기 계산된 전력비들중 적어도 하나가 소정 범위에 속할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하는 과정과,
    상기 단말이, 상기 소정 범위에 속하는 전력비에 대한 중계기들을 가지고 리스트를 구성하여 상기 기지국으로 보고하는 과정과,
    상기 기지국이, 상기 리스트를 이용해 상기 하이브리드 모드를 위한 중계기 리스트를 구성하는 과정과,
    상기 기지국이, 상기 구성된 중계기 리스트를 상기 단말로 전송하는 과정과,
    상기 단말이, 상기 중계기 리스트를 이용해서 상기 하이브리드 모드로 동작하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하이브리드 모드 결정 과정은,
    상기 계산된 전력비가 소정 범위에 속하는지 검사하는 과정과,
    상기 전력비가 상기 소정 범위에 속하는 중계기들을 가지고 리스트를 구성하는 과정과,
    상기 리스트를 구성하는 요소가 적어도 1개 이상일 경우, 상기 운영 모드를 하이브리드 모드로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 서비스 기지국은 상기 임계값 이상인 기지국들 중 수신전력이 가장 큰 기지국인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 다중홉 릴레이 시스템에서 운영 모드 결정 장치에 있어서,
    수신전력이 임계값 이상인 노드에 서비스 기지국과 상기 서비스 기지국과 수신전력이 유사한 중계기가 적어도 하나 존재할 경우, 운영 모드를 분산적 공간 다중화 이득과 분산적 공간 다이버시티 이득을 동시에 지원하는 하이브리드 모드로 결정하고, 상기 적어도 하나의 중계기의 리스트를 상기 기지국으로 보고하는 단말과,
    상기 단말로부터 보고된 리스트를 이용해서 상기 하이브리드 모드를 위한 중계기 리스트를 구성하고, 상기 구성된 중계기 리스트를 상기 단말로 전송하는 상기 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 수신전력이 임계값 이상인 노드에 기지국만 존재할 경우, 상기 운영모드를 상기 단말과 상기 기지국이 직접 통신하는 정상모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 수신전력이 임계값 이상인 노드에 적어도 하나의 중계기만 존재할 경우, 상기 운영모드를 분산적 공간 다중화 모드 혹은 분산적 공간 다이버시티 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
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