KR20080073454A - 중계 방식의 무선통신 시스템에서 양방향 전송을 위한 장치및 방법 - Google Patents

중계 방식의 무선통신 시스템에서 양방향 전송을 위한 장치및 방법 Download PDF

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KR20080073454A
KR20080073454A KR1020070012094A KR20070012094A KR20080073454A KR 20080073454 A KR20080073454 A KR 20080073454A KR 1020070012094 A KR1020070012094 A KR 1020070012094A KR 20070012094 A KR20070012094 A KR 20070012094A KR 20080073454 A KR20080073454 A KR 20080073454A
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Abstract

본 발명은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 신호 전송에 관한 것으로, 중계기는, 중계 방식으로 통신을 수행하는 두 노드들로부터 신호를 수신하는 수신부와, 상기 두 노드들로부터 수신된 신호 각각에 소정 가중치를 부여하고 가산하여 중첩신호를 생성하는 생성부와, 동일한 시간 구간 동안 상기 중첩신호를 상기 두 노드들에게 송신하는 송신부를 포함하여, 증폭 및 전송(AF : Amplify and Forward) 중계기에서 상기 양방향 전송을 수행할 수 있다.
다중 홉 중계(Multi Hop Relay), 양방향 전송(Bidirectional Transmission), 중첩 신호(Superposed Signal), 최대비 결합(MRC : Maximum Ratio Combination)

Description

중계 방식의 무선통신 시스템에서 양방향 전송을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR BIDIRECTIONAL TRANSMISSION IN REALY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 신호의 송수신을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 양방향 신호 전송 절차를 도시하는 도면, 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통한 신호 송수신 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 중계기를 사용하는 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 중계기를 사용하는 무선통신 시스템에서 한 쌍의 송수신단 간 교환되는 신호를 동시에 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 이용하여 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성과 QoS을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 상기 무선통신 시스템의 물리 채널(Physical Channel)에 광대역(Broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16 통신 시스템에서 단말의 이동성 및 무선망 구성의 유연성을 확보하고, 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서 더욱 효율적인 서비스를 제공하 기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 그 중 하나의 방법으로 중계기(Relay Station)을 이용하여 다중 홉(Multi Hop) 중계 형태의 데이터 전달 방식을 적용한 통신 시스템이 고려되고 있다.
상기 광대역 무선통신 시스템에서 상기 중계기을 사용함으로써 기지국의 커버리지(Coverage) 증대, 전송률(Throughput) 개선 등의 효과가 발생한다. 즉, 열악한 채널 환경을 가지는 특정 지역에 중계기을 위치시켜 전송률을 향상시킬 수 있다. 또한, 셀 경계 부근에 중계기을 위치시켜 기지국의 커버리지 밖에 있는 단말과 기지국이 통신할 수 있도록 서비스할 수 있다.
하지만, 상기 중계기를 사용하여 다중 홉 통신을 수행함으로 인해, 소요되는 신호 전송 횟수가 증가하게 된다. 예를 들어, 기지국과 단말이 상기 중계기를 이용한 2 홉 통신을 수행하는 경우, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 신호를 송수신하게 된다. 상기 도 1의 (a)를 참조하면, 먼저 상기 기지국(110)이 중계기(120)로 제 1 신호를 송신하고(151단계), 상기 중계기(120)는 상기 기지국(110)으로부터 수신한 상기 제 1 신호를 단말(130)로 재송신한다(153단계). 이후, 상기 단말(130)은 제 2 신호를 상기 중계기(120)로 송신하고(155단계), 상기 중계기(120)는 상기 제 2 신호를 상기 기지국(110)으로 재송신한다(157단계). 즉, 상기 도 1의 (a)와 같이 상기 중계기를 사용함으로 인해, 신호 전송 횟수가 두 배로 증가하게 된다.
상기 신호 전송 횟수가 크게 증가하는 문제를 해결하기 위한 방안으로 양방향 전송 기술이 제안된바 있다. 상기 양방향 전송 기술은 상기 도 1의 (b)와 같이 중계국(120)이 기지국(110) 및 단말(130)의 신호를 모두 수신한 후, 이를 동일한 시간 구간 동안 재송신하는 기술이다. 상기 도 1의 (b)를 참조하면, 상기 기지국(110) 및 단말(130)은 순차적으로 각각의 신호를 상기 중계기(120)로 송신한다(171, 173단계). 상기 두 신호를 모두 수신한 중계기(120)는 각 신호를 비트단위로 복조 및 복호한 후, 두 비트열을 XOR(eXclusive OR) 연산한 비트열을 부호화 및 변조하여 상기 기지국(110) 및 단말(130)에게 모두 송신한다(175단계). 상기 기지국(110) 및 단말(130)은 자신이 송신한 신호의 비트열을 알고 있으므로, 상기 중계기(120)로부터 수신되는 신호를 복조 및 복호한 후, 다시 XOR 연산을 수행하여 자신이 수신해야 할 신호의 비트열을 획득하게 된다.
상술한 바와 같이, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기 사용으로 인한 전송 횟수의 증가치를 감소시키기 위해 양방향 전송 기술이 제안되었다. 하지만, 상술한 양방향 전송 기술에 따르면, 중계기는 양방향 전송 신호를 생성하기 위해 수신되는 신호들을 비트 레벨로 복조 및 복호하고, XOR 연산을 수행한 후, 다시 부호화 및 변조하여 물리적 신호로 변환해야한다. 따라서, 중계기가 복호 및 전송(DF : Decode and Forward) 방식에 따르지 않는 경우, 상기 양방향 전송 기술을 적용할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 기지국에서 송신된 신호와 중계국에서 송신된 신호는 신호 레벨에서 유사하지 않기 때문에, 상기 단말이 두 신호를 모두 수신할 수 있다 할지라도 신호 레벨에서의 수신 다이버시티 이득을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계를 위한 무선 자원 사용을 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 증폭 및 전송(AF : Amplify and Forward) 방식의 양방향 전송을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 중계 방식의 무선통신 시스템에스 양방향 전송 시 신호 레벨에서의 수신 다이버시티 이득을 얻기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계 장치는, 중계 방식으로 통신을 수행하는 두 노드들로부터 신호를 수신하는 수신부와, 상기 두 노드들로부터 수신된 신호 각각에 소정 가중치를 부여하고 가산하여 중첩신호를 생성하는 생성부와, 동일한 시간 구간 동안 상기 중첩신호를 상기 두 노드들에게 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드 장치는, 상대편 노드로 송신하기 위한 제 1 신호를 송신하는 송신부와, 상기 상대편 노드가 송신한 제 2 신호 및 상기 제 1 신호가 소정 규칙에 따라 가산된 중첩신호를 중계기로부터 수신하는 수신부와, 상기 중첩신호로부터 상기 제 1 신호 성분을 제거하고 상기 제 2 신호를 추출하는 추출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 중계 방식의 무 선통신 시스템에서 중계기의 양방향 전송 방법은, 중계 방식으로 통신을 수행하는 두 노드들로부터 신호를 수신하는 과정과, 상기 두 노드들로부터 수신된 신호 각각에 소정 가중치를 부여하고 가산하여 중첩신호를 생성하는 과정과, 동일한 시간 구간 동안 상기 중첩신호를 상기 두 노드들에게 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드의 신호 수신 방법은, 상대편 노드로 송신하기 위한 제 1 신호를 송신하는 과정과, 상기 상대편 노드가 송신한 제 2 신호 및 상기 제 1 신호가 소정 규칙에 따라 가산된 중첩신호를 중계기로부터 수신하는 과정과, 상기 중첩신호로부터 상기 제 1 신호 성분을 제거하고 상기 제 2 신호를 추출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 중계 방식의 무선통신 시스템에서 증폭 및 전송(AF : Amplify and Forward) 방식의 양방향 전송을 수행하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 시분할 복신(TDD : Time Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템을 가정하여 설명하며, 주파수분할 복신(FDD : Frequency Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중계기는 RF(Radio Frequency) 수신부(201), 채널 추정부(203), 수신신호 버퍼(205), 중첩신호(Superposed Signal) 생성부(207) 및 RF 송신부(209)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신부(201)는 수신 모드 시, 안테나를 통해 수신된 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 채널 추정부(203)는 기지국 및 단말로부터 수신되는 신호를 이용하여 상기 기지국 및 단말과의 채널을 추정한다. 예를 들어, 상기 채널 추정은 파일럿 신호나 프리앰블(Preamble) 신호와 같은 미리 약속된 신호를 이용하여 수행된다. 상기 수신신호 버퍼(205)는 상기 RF 수신부(201)로부터 제공되는 기저대역 디지털 신호를 임시 저장한다. 이때, 상기 수신신호 버퍼(205)에 저장되는 신호는 기저대역 디지털 신호가 아니라도, 임시 저장 가능하다면 어떤 형태라도 무관하다. 다시 말해, 상기 수신신호 버퍼(205)는 상기 중계기를 통해 중계 통신을 수행하는 한 쌍의 노드들로부터의 수신신호들을 임시 저장한다. 예를 들어, 상기 한 쌍의 노드들이 기지국과 단말인 경우, 각 노드로부터의 수신신호는 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007011045260-PAT00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 yr1은 기지국으로부터의 수신신호, 상기 Pb는 상기 기지국의 송신전력, 상기 hbr은 상기 기지국과 중계기 간 채널, 상기 sb는 상기 기지국의 송신신호, 상기 nr1은 상기 기지국과 중계기 간 채널 잡음을 나타낸다.
Figure 112007011045260-PAT00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 yr2은 단말로부터의 수신신호, 상기 Pm는 상기 단말의 송신전력, 상기 hmr은 상기 단말과 중계기 간 채널, 상기 sm는 상기 단말의 송신신호, 상기 nr2은 상기 단말과 중계기 간 채널 잡음을 나타낸다.
상기 중첩신호 생성부(207)는 상기 수신신호 버퍼(205)에 저장된 상기 한 쌍의 노드들로부터의 수신신호들을 동시에 각 노드로 재송신하기 위한 중첩신호를 생성한다. 여기서, 상기 한 쌍의 노드가 기지국과 단말이라면, 상기 중첩신호는 하기 <수학식 3>과 같이 생성된다.
Figure 112007011045260-PAT00003
상기 <수학식 3>에서, 상기 xr은 중계기가 송신하는 중첩신호, 상기 Pr은 중첩신호의 전력, 상기 hbr은 기지국과 중계기 간의 채널, 상기 sm은 단말의 송신신호, 상기 hmr은 단말과 중계기 간의 채널, 상기 sb는 기지국의 송신신호를 나타낸다. 여기서, 상기 hbr 및 hmr은 상기 채널 추정부(203)로부터 제공된다.
즉, 상기 중첩신호 생성부(207)는 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 수신된 신호에서 각 노드가 송신한 신호를 검출한 후, 각 신호에 소정 가중치를 부여하여 가산함으로써 중첩신호를 생성한다. 여기서, 상기 각 신호의 가중치가 상기 <수학식 3>과 같이 각 채널의 공액(Conjugate) 값의 곱으로 표현되는 것은, 상기 중첩신호를 수신하는 노드들의 수신 이득을 향상시키기 위함이며, 이하 기지국 및 단말의 블록 구성을 참조하여 다시 설명한다.
상기 RF 송신부(209)는 송신 모드 시, 상기 중첩신호 생성부(207)로부터 제공되는 중첩신호를 무선 채널을 통해 송신하기 위한 처리, 예를 들어, 아날로그 변환 및 주파수 상승 변환 등을 처리하여 안테나를 통해 각 노드로 송신한다. 또한, 상기 RF 송신부(209)는 상기 채널 추정부(203)에서 추정된 채널 정보를 포함하는 제어신호를 상기 각 노드로 송신한다.
도 3은 본 발명에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 노드는 기지국 또는 단말이 될 수 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기지국 또는 단말은 RF 송신부(301), RF 수신부(303), 수신신호 버퍼(305), 수신신호 추출부(307) 및 신호 결합부(309)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 송신부(301)는 송신 모드 시, 제공되는 디지털 기저대역 송신신호를 아날로그 신호로 변환하고 RF 대역 신호로 상향 변환하여 안테나를 통해 송신한다. 상기 RF 수신부(303)는 수신 모드 시, 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 조작 가능한 형태의 신호로 변환한다. 즉, 상기 RF 수신부(303)은 본 발명에 따라 중첩신호로부터 수신신호를 추출하는 처리를 수행할 수 있는 형태의 신호로 변환한다. 예를 들어, 상기 RF 수신부(303)은 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환한다. 여기서, 상기 수신되는 신호는 중계기로부터의 신호, 채널 정보를 포함하는 제어 신호 또는 상대편 노드로부터 수신되는 신호이다. 상기 중계기로부터 수신되는 신호는 상기 <수학식 3>, 상기 노드가 단말인 경우 기지국으로부터 수신되는 신호는 하기 <수학식 4>, 상기 노드가 기지국인 경우 단말로부터 수신되는 신호는 하기 <수학식 5>와 같다.
Figure 112007011045260-PAT00004
상기 <수학식 4>에서, 상기 ym1은 기지국으로부터의 수신신호, 상기 Pb는 상기 기지국의 송신전력, 상기 hbm은 상기 기지국과 단말 간 채널, 상기 sb는 상기 기 지국의 송신신호, 상기 nm1은 상기 기지국과 단말간 채널 잡음을 나타낸다.
Figure 112007011045260-PAT00005
상기 <수학식 5>에서, 상기 yb2은 단말로부터의 수신신호, 상기 Pm는 상기 단말의 송신전력, 상기 hmb은 상기 단말과 기지국 간 채널, 상기 sm는 상기 단말의 송신신호, 상기 nb2은 상기 단말과 기지국 간 채널 잡음을 나타낸다.
상기 수신신호 버퍼(305)는 상기 RF 수신부(303)으로부터 제공되는 상기 상대편 노드로부터 수신된 신호를 임시 저장한다. 즉, 상기 중계기로부터 수신되는 중첩신호에서 추출된 수신신호와 상대편 노드로부터 직접 수신된 신호를 모두 이용하여 다이버시티 이득을 얻기 위해, 상기 수신신호 버퍼(305)는 상기 상대편 노드로부터 직접 수신된 신호를 임시 저장한다.
상기 수신신호 추출부(307)는 상기 RF 수신부(303)로부터 제공되는 중첩신호로부터 상대편 노드로의 수신신호, 즉, 자신으로부터의 송신신호를 제외한 자신으로의 수신신호를 추출한다. 예를 들어, 기지국의 경우, 중계기가 상기 <수학식 3>과 같은 중첩신호를 송신한 경우, 상기 기지국의 최종 수신신호는 하기 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007011045260-PAT00006
Figure 112007011045260-PAT00007
상기 <수학식 6>에서 상기 yb는 기지국으로의 수신신호, 상기 Pr은 중계기가 송신하는 신호의 전력, 상기 hbr은 기지국과 중계기 간의 채널, 상기 sm은 단말의 송신신호, 상기 hmr은 단말과 중계기 간의 채널, 상기 sb는 기지국의 송신신호를 나타낸다.
즉, 상기 수신신호 추출부(307)는 상기 RF 수신부(303)로부터 중첩신호 및 제어 신호를 통한 채널 정보들(hbr, hmr)을 제공받아 상기 <수학식 6>과 같이 수신신호를 추출한다.
상기 신호 결합부(309)는 상기 수신신호 추출부(307)로부터 제공되는 중첩신호에서 추출한 수신신호와 상기 수신신호 버퍼(305)로부터 제공되는 직접 수신된 수신신호를 결합하여 수신 이득을 향상시킨다. 즉, 하기 <수학식 7> 및 <수학식 8>과 같이 상기 직접 수신된 수신신호에 채널의 공액 값을 곱하고, 상기 중첩신호에서 추출한 신호와 가산함으로써 최대비 결합(MRC : Maximum Ratio Combining) 다이 버시티(Diversity) 이득을 얻을 수 있다. 하기 <수학식 7>은 단말에서의 수신신호 결합, 하기 <수학식 8>은 기지국에서의 수신신호 결합을 나타내고 있다.
Figure 112007011045260-PAT00008
상기 <수학식 7>에서, 상기 ym MRC는 최대비 결합 다이버시티 이득을 얻은 수신신호, 상기 ym은 중첩신호로부터 추출된 단말의 수신신호, 상기 hbm은 기지국과 단말 간 채널, 상기 ym2는 기지국으로부터 직접 수신된 수신신호를 나타낸다.
Figure 112007011045260-PAT00009
상기 <수학식 8>에서, 상기 yb MRC는 최대비 결합 다이버시티 이득을 얻은 수신신호, 상기 yb은 중첩신호로부터 추출된 단말의 수신신호, 상기 hmb은 기지국과 단말 간 채널, 상기 yb2는 기지국으로부터 직접 수신된 수신신호를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 양방향 신호 전송 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 중계기는 401단계에서 상기 중계기를 통해 통신 하는 두 노드들로부터 신호가 수신되는지 확인한다. 이때, 상기 두 노드들로부터의 수신신호는 두 시간 구간 동안 순차적으로 수신된다.
상기 두 노드들로부터 신호가 수신되면, 상기 중계기는 403단계로 진행하여 상기 두 노드들과의 채널을 각각 추정한다. 여기서, 상기 채널 추정은 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호와 같은 미리 약속된 신호를 이용하여 수행된다.
이후, 상기 중계기는 405단계로 진행하여 상기 추정된 채널 정보를 이용하여 상기 두 노드로 송신할 신호들을 합한 중첩신호를 생성한다. 여기서, 상기 중첩신호는 상기 <수학식 3>과 같이 생성된다.
상기 중첩신호를 생성한 후, 상기 중계기는 407단계로 진행하여 동일한 시간 구간 동안 상기 두 노드들에게 상기 중첩신호를 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드의 신호 송수신 절차를 도시하고 있다. 여기서, 상기 노드는 기지국 또는 단말일 수 있다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 노드는 501단계에서 상기 중계기 및 상대편 노드로 신호를 송신한다.
상기 신호를 송신한 후, 상기 노드는 503단계로 진행하여 상기 상대편 노드로부터 신호가 수신되는지 확인한다.
이후, 상기 노드는 505단계로 진행하여 상기 중계기로부터 중첩신호가 수신되는지 확인한다. 다시 말해, 상기 노드는 상기 <수학식 3>과 같은 신호가 수신되 는지 확인한다.
상기 중첩신호가 수신되면, 상기 노드는 507단계로 진행하여 상기 중첩신호로부터 수신신호를 추출한다. 즉, 상기 노드는 제어신호를 통해 수신되는 중계기와의 채널 정보를 획득하고, 상기 채널 정보 및 상기 자신의 송신신호를 이용하여 상기 <수학식 6>과 같이 수신신호를 추출한다.
상기 수신신호를 추출한 후, 상기 노드는 509단계로 진행하여 상기 추출된 신호와 상기 503단계에서 직접 수신된 수신신호를 결합한다. 이때, 상기 직접 수신된 수신신호에 상기 <수학식 7> 또는 <수학식 8>과 같이 채널의 공액 값을 곱함으로써 최대비 결합 다이버시티 이득을 획득할 수 있다.
상술한 절차에서 상기 501단계 및 상기 503단계는 노드에 따라 상호 순서가 바뀌어 동작할 수 있다. 다시 말해, 하나의 중계기를 통해 통신하는 두 노드들을 제 1 노드 및 제 2 노드라 하자. 만일, 상기 제 1 노드가 상기 도 5와 같이 상기 501단계, 상기 503단계의 순서로 동작하면, 상기 제 2 노드는 상기 503단계, 상기 501단계의 순서로 동작한다. 즉, 하나의 중계기를 통해 통신사는 두 노드들은 상기 501단계 및 503단계를 엇갈린 순서로 수행한다.
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 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 중계 방식의 무선통신 시스템에서 신호 레벨에서의 중첩신호를 이용하여 양방향 전송을 수행함으로써, 증폭 및 전송(AF : Amplify and Forward) 중계기에서 상기 양방향 전송을 수행할 수 있다. 또한, 상기 중첩신호의 생성 시 각 신호에 대한 가중치를 채널의 공액 값으로 사용함으로써, 상기 중첩신호를 수신하는 노드는 최대비 결합(MRC : Maximum Ratio Combining) 다이버시티(Diversity) 이득을 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계 장치에 있어서,
    중계 방식으로 통신을 수행하는 두 노드들로부터 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 두 노드들로부터 수신된 신호 각각에 소정 가중치를 부여하고 가산하여 중첩신호를 생성하는 생성부와,
    동일한 시간 구간 동안 상기 중첩신호를 상기 두 노드들에게 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 두 노드들과의 채널을 추정하는 추정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 생성부는, 하기 수식과 같이 상기 중첩신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112007011045260-PAT00010
    여기서, 상기 Pr은 상기 중첩신호의 전력, 상기 h1r은 제 1 노드와의 채널, 상기 s2는 제 2 노드의 송신신호, 상기 h2r은 상기 제 2 노드와의 채널, 상기 s1은 상기 제 1 노드의 송신신호를 나타냄.
  4. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드 장치에 있어서,
    상대편 노드로 송신하기 위한 제 1 신호를 송신하는 송신부와,
    상기 상대편 노드가 송신한 제 2 신호 및 상기 제 1 신호가 소정 규칙에 따라 가산된 중첩신호를 중계기로부터 수신하는 수신부와,
    상기 중첩신호로부터 상기 제 1 신호 성분을 제거하고 상기 제 2 신호를 추출하는 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 상대편 노드로부터 상기 제 2 신호를 직접 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 직접 수신된 제 2 신호 및 상기 추출부에서 추출된 제 2 신호를 결합하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 중계기와의 채널 정보, 상기 중계기와 상대편 노드 간의 채널 정보를 수신하여 상기 추출부로 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 추출부는, 하기 수식과 같은 중첩신호로부터 상기 제 2 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112007011045260-PAT00011
    여기서, 상기 Pr은 중계기의 송신 신호의 전력, 상기 h1r은 중계기와의 채널, 상기 s2는 제 2 신호, 상기 h2r은 상기 중계기와 상대편 노드 간의 채널, 상기 s1은 제 1 신호를 나타냄.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 결합부는, 하기 수식과 같이 상기 추출부로부터의 제 2 신호와 상기 직접 수신된 제 2 신호를 결합하는 것을 특징으로 하는 장치,
    Figure 112007011045260-PAT00012
    여기서, 상기 yextract은 추출된 제 2 신호, 상기 h21은 상대편 노드와의 채널, 상기 ydirect는 직접 수신된 제 2 신호를 나타냄.
  10. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기의 양방향 전송 방법에 있어서,
    중계 방식으로 통신을 수행하는 두 노드들로부터 신호를 수신하는 과정과,
    상기 두 노드들로부터 수신된 신호 각각에 소정 가중치를 부여하고 가산하여 중첩신호를 생성하는 과정과,
    동일한 시간 구간 동안 상기 중첩신호를 상기 두 노드들에게 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 두 노드들과의 채널을 추정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 중첩신호는 하기 수식과 같이 생성되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112007011045260-PAT00013
    여기서, 상기 Pr은 상기 중첩신호의 전력, 상기 h1r은 제 1 노드와의 채널, 상기 s2는 제 2 노드의 송신신호, 상기 h2r은 상기 제 2 노드와의 채널, 상기 s1은 상기 제 1 노드의 송신신호를 나타냄.
  13. 중계 방식의 무선통신 시스템에서 중계기를 통해 통신하는 노드의 신호 수신 방법에 있어서,
    상대편 노드로 송신하기 위한 제 1 신호를 송신하는 과정과,
    상기 상대편 노드가 송신한 제 2 신호 및 상기 제 1 신호가 소정 규칙에 따라 가산된 중첩신호를 중계기로부터 수신하는 과정과,
    상기 중첩신호로부터 상기 제 1 신호 성분을 제거하고 상기 제 2 신호를 추출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 상대편 노드로부터 상기 제 2 신호를 직접 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 직접 수신된 제 2 신호 및 상기 추출된 제 2 신호를 결합하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 중계기와의 채널 정보, 상기 중계기와 상대편 노드 간의 채널 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 중첩신호는, 하기 수식과 같은 신호인 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112007011045260-PAT00014
    여기서, 상기 Pr은 중계기의 송신 신호의 전력, 상기 h1r은 중계기와의 채널, 상기 s2는 제 2 신호, 상기 h2r은 상기 중계기와 상대편 노드 간의 채널, 상기 s1은 제 1 신호를 나타냄.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 직접 수신된 제 2 신호와 상기 추출된 제 2 신호의 결합은, 하기 수식과 같이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007011045260-PAT00015
    여기서, 상기 yextract은 추출된 제 2 신호, 상기 h21은 상대편 노드와의 채널, 상기 ydirect는 직접 수신된 제 2 신호를 나타냄.
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KR100927290B1 (ko) * 2007-10-10 2009-11-18 엘지노텔 주식회사 이동통신 시스템에서의 수신 신호의 컴바이닝 장치 및 방법
CN105071840B (zh) * 2015-07-17 2018-04-13 南通大学 一种af双向中继系统节点发射功率控制和中继位置部署的联合实现方法

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