KR20080103866A - System and method of cooperative transmission for mimo wireless communication - Google Patents

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KR20080103866A
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Abstract

A wireless telecommunication co-operating transmission system and a co-operating transmitting method for using a multiple antenna are provided to transmit signal by using a relay terminal in case of transmitting the signal of the terminal using a multi antennas and to improve the performance of the entire wireless communication system. A source terminal includes a plurality of antenna transmitting signal(200). A relay terminal(210) includes a plurality of antenna arrays, and relays signal. A base station(220) includes a plurality of antenna arrays covering one cell. The base station is broadcasted through signal and the relay terminal transmitted from the source terminal. The received signal is added up and source data are detected.

Description

다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템 및 그 협동전송 방법 {System and method of cooperative transmission for MIMO wireless communication}Wireless communication cooperative transmission system using multi-antenna and cooperative transmission method {System and method of cooperative transmission for MIMO wireless communication}

도 1은 종래의 일반적인 다중 송수신 안테나가 적용된 시스템의 구성을 블록으로 도시한 것이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a system to which a conventional multi-transmit / receive antenna is applied.

도 2는 본 발명에 따른 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically illustrates a configuration of a wireless communication cooperative transmission system using multiple antennas according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 소스단말의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다.3 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a source terminal according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 중계단말의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다.4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the relay terminal according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 기지국의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다.5 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a base station according to the present invention.

도 6은 본 발명에 사용되는 OFDMA 시스템의 신호구성을 도시한 것으로6 illustrates a signal configuration of an OFDMA system used in the present invention.

도 7a는 본 발명에 따른 단방향 협동전송 그리고 도 7b는 양방향 협동전송의 구성의 예를 도시한 것이다.7A shows an example of a configuration of unidirectional cooperative transmission and FIG. 7B of bidirectional cooperative transmission according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 단방향 협동전송방법의 전송신호를 도시한 것이다.8 shows a transmission signal of the one-way cooperative transmission method according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 양방향 협동전송방법의 전송신호를 보여준다.9 shows a transmission signal of the bidirectional cooperative transmission method according to the present invention.

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 단방향 협동 전송 방법과 양방향 협동 전송 방법에 대해 각각 BER 성능을 도시한 그래프이다.10 and 11 are graphs illustrating BER performances for the unidirectional cooperative transmission method and the bidirectional cooperative transmission method according to the present invention, respectively.

도 12는 본 발명에 따른 다중안테나를 사용하는 무선통신시스템의 협동전송방법의 예시적인 흐름도이다.12 is an exemplary flowchart of a cooperative transmission method of a wireless communication system using multiple antennas according to the present invention.

본 발명은 무선통신 분야에 관한 것으로, 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템과 그 전송 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of wireless communications, and more particularly, to a cooperative transmission system for wireless communication using multiple antennas and a transmission method thereof.

점차 증가하는 다양한 멀티미디어 전송에 대한 요구를 만족시키기 위해 송??수신단 모두에 다수의 안테나를 사용하는 다중 안테나 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다.Multi-antenna technology, which uses multiple antennas for both transmitters and receivers to meet the growing demand for diverse multimedia transmissions, is a way to dramatically improve communication capacity and transmit and receive performance without additional frequency allocation or power increase. It is currently receiving the most attention.

도 1은 종래의 일반적인 다중 송수신 안테나가 적용된 시스템의 구성을 블록으로 도시한 것이다. 송신부에서는 전송될 데이터를 복수개의 안테나를 통해 전송하며, 수신부에서는 복수개의 안테나를 통해 이를 수신한다. 이와 같은 다중 송수신 안테나가 적용된 시공간 다이버시티 기법은 간단한 연산으로 전송 다이버시티 효과를 얻을 수 있어 성능개선으로 인한 안정성의 증가는 가능하지만, 통상적인 통신 시스템 구조를 그대로 사용하지 못하고 다중안테나를 사용해야 하므로 추가적인 안테나의 공간 문제, 비용, 하드웨어의 복잡성 등의 단점이 있다. 더구나 각각의 다중 안테나간의 충분한 공간이 확보되지 않으면 시공간 부호의 직교성이 깨지게 되어 원하는 성능을 이끌어 내지 못한다. 그러므로 실제 통신단말기에 두 개 이상의 안테나를 적용하는 것은 단말의 크기와 비용 그리고 하드웨어의 복잡성이라는 제약 때문에 매우 어렵다는 문제가 있다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a system to which a conventional multi-transmit / receive antenna is applied. The transmitter transmits the data to be transmitted through the plurality of antennas, and the receiver receives it through the plurality of antennas . Such a space-time diversity technique using multiple transmit / receive antennas can achieve transmit diversity effect by simple calculation, which can increase stability due to performance improvement. There are disadvantages such as space problem of antenna, cost, and complexity of hardware. Moreover, if sufficient space between each of the multiple antennas is not secured, the orthogonality of the space-time code is broken, which does not lead to the desired performance. Therefore, it is very difficult to apply two or more antennas to the actual communication terminal due to the constraints of the size, cost, and hardware complexity of the terminal.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 안테나의 수를 크게 확장하지 않아도 더 많은 수의 안테나를 사용하는 것과 같은 효과를 제공할 수 있도록 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템과 그 전송 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, wireless communication using multiple antennas to provide the same effect as using a larger number of antennas without significantly expanding the number of antennas The present invention provides a cooperative transmission system and a transmission method thereof.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템은, 신호를 전송하는 복수의 안테나를 포함하는 소스단말; 복수의 안테나 어레이를 포함하며, 신호를 중계하는 중계단말; 및 하나의 셀을 커버하는 복수의 안테나 어레이를 포함하는 기지국;을 포함하며, 상기 소스단말은 인접한 단말들 중에서 한 단말을 중계단말로 선택하고, 소스데이터를 상기 선택된 중계단말과 기지국에 전송하며, 상기 중계단말은 상기 소스단말로부터 전송된 소스데이터를 기지국에 중계하며, 상기 기지국은 상기 소스단말로부터 전송된 신호와 상기 중계단말을 통해 중계되어 수신한 신호를 합산하여 소스 데이터를 검출하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for solving the above technical problem, a wireless communication cooperative transmission system using multiple antennas, a source terminal including a plurality of antennas for transmitting a signal; A relay terminal including a plurality of antenna arrays and relaying signals; And a base station including a plurality of antenna arrays covering one cell, wherein the source terminal selects one terminal among adjacent terminals as a relay terminal, and transmits source data to the selected relay terminal and the base station, The relay terminal relays the source data transmitted from the source terminal to the base station, and the base station detects the source data by summing the signal transmitted from the source terminal and the signal received by being relayed through the relay terminal. do.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한, 다중안테나를 사용 하는 무선통신 협동전송 방법은, 소스단말과 상기 소스단말에 의해 선택되어 신호를 중계하는 중계단말로부터 기지국으로 신호를 전송하는 방법에 있어서, (a) 상기 소스단말에서 인접한 단말 중에서 가장 좋은 채널 환경을 갖는 중계단말을 선택하여 그 선택된 중계단말의 정보를 기지국에 전송하는 단계; (b) 상기 기지국은 소스단말로부터 수신한 정보에 대응하는 중계단말에 소스단말에 대한 정보를 전송하여 중계수행을 명령하는 단계; (c) 상기 소스단말과 중계단말 상호 간의 동기화를 수행하는 단계; (d) 상기 소스단말은 소스데이터를 상기 기지국과 중계단말에 송출하며, 기지국과 중계단말은 상기 전송된 소스데이터를 수신하여 전송되기 전의 원신호로 복호하는 단계; (e) 상기 중계단말은 상기 수신한 소스데이터를 상기 기지국으로 중계하는 단계; 및 (f) 상기 기지국은 중계된 소스데이터를 수신하고 복호하여 원래의 신호를 검출하고, 소스단말로부터 수신된 데이터와 중계단말을 통해 중계 수신된 데이터를 합산하여 최종신호를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication cooperative transmission method using a multi-antenna, a method for transmitting a signal from a relay terminal selected by a source terminal and the source terminal to relay a signal to a base station. (A) selecting a relay terminal having a best channel environment among adjacent terminals in the source terminal and transmitting information of the selected relay terminal to a base station; (b) the base station transmitting the information on the source terminal to the relay terminal corresponding to the information received from the source terminal to instruct relay operation; (c) performing synchronization between the source terminal and the relay terminal; (d) the source terminal transmitting source data to the base station and the relay terminal, and the base station and the relay terminal receive the transmitted source data and decode the original signal before transmission; (e) the relay terminal relaying the received source data to the base station; And (f) the base station receiving and decoding the relayed source data to detect the original signal, and summing the data received from the source terminal and the relayed data through the relay terminal to determine the final signal. Characterized in that.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically illustrates a configuration of a wireless communication cooperative transmission system using multiple antennas according to the present invention.

신호를 전송하는 복수의 안테나를 포함하는 소스단말(200), 복수의 안테나 어레이를 포함하며, 신호를 중계하는 중계단말(210) 및 하나의 셀을 커버하는 복수의 안테나 어레이를 포함하는 기지국(220)을 포함한다.Source terminal 200 including a plurality of antennas for transmitting a signal, a base station 220 including a plurality of antenna arrays, a relay terminal 210 for relaying signals and a plurality of antenna arrays covering one cell ).

소스단말(200)은 인접한 단말들 중에서 한 단말을 중계단말(210)로 선택하고, 소스데이터를 중계단말(210)과 기지국(220)에 전송하며, 중계단말(210)은 소스단말(200)로부터 전송된 소스데이터를 기지국(220)에 중계하며, 기지국(220)은 소스단말(200)로부터 전송된 신호와 중계단말(210)을 통해 중계되어 수신한 신호를 합산하여 소스 데이터를 검출한다.]The source terminal 200 selects one terminal among the adjacent terminals as the relay terminal 210, transmits source data to the relay terminal 210 and the base station 220, and the relay terminal 210 transmits the source terminal 200. Source data transmitted from the relay to the base station 220, the base station 220 detects the source data by summing the signal transmitted from the source terminal 200 and the signal received by being relayed through the relay terminal 210. ]

이하의 설명에서 소스데이터와 소스데이터 신호는 실질적으로 같은 의미로 사용되며, 각 설명에는 두 용어를 구분없이 사용할 것이다.In the following description, the source data and the source data signal are used in substantially the same sense, and the two terms will be used without distinction in each description.

도 3은 본 발명에 따른 소스단말의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다. 3 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a source terminal according to the present invention.

본 발명에 따른 통신 초기에 소스단말의 인접단말 검색부(300)는 인접한 단말들을 검색하고 인접단말과 소스단말사이의 채널상태를 체크한다. 중계단말 선택부(310)는 검색된 단말기 중 소스단말과 인접한 단말들 사이의 하나의 단말을 중계단말로 선택한다. At the beginning of communication according to the present invention, the neighbor terminal searching unit 300 of the source terminal searches for neighboring terminals and checks the channel state between the neighbor terminal and the source terminal. The relay terminal selecting unit 310 selects one terminal between the source terminal and the adjacent terminals among the searched terminals as the relay terminal.

이때에 가장 좋은 채널, 즉 출력이 가장 높은 채널을 검출하여 이 채널을 이용하는 단말기를 중계단말로 선택한다. 채널 추정이나 SNR 추정을 통해 가장 좋은 채널을 선택하는 방법은 본 발명이 속한 기술 분야에는 이미 잘 알려진 기술이므로 여기서 구체적인 설명은 생략한다.At this time, the best channel, that is, the channel with the highest output is detected and the terminal using this channel is selected as the relay terminal. Since a method of selecting the best channel through channel estimation or SNR estimation is well known in the art to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.

중계단말이 선택된 후에 중계단말 정보 전송부(320)는 선택된 중계단말에 대한 정보를 기지국으로 전송한다. 중계단말에 관한 정보는 그 단말기가 사용하는 채널, 즉 그 단말기에 할당된 부반송파대역에 관한 정보를 의미한다. After the relay terminal is selected, the relay terminal information transmitter 320 transmits information on the selected relay terminal to the base station. The information about the relay terminal means information about a channel used by the terminal, that is, a subcarrier band allocated to the terminal.

중계단말 동기화부(330)는 중계단말이 선택되고 중계단말에 대한 정보가 기지국에 전송되어 협동전송준비가 완료된 후 중계단말과 소스단말 사이의 원활한 통신을 위한 동기화를 실행한다.The relay terminal synchronization unit 330 selects a relay terminal and transmits information on the relay terminal to the base station to complete the cooperative transmission preparation and then performs synchronization for smooth communication between the relay terminal and the source terminal.

신호 송출부(340)는 소스단말과 중계단말사이의 동기가 완료되어 통신이 가능한 상태가 확보된 후에 소스단말의 소스데이터를 송출하는 역할을 수행한다. 신호 송출부(340)는 등방성 안테나로 구성되어 모든 방향에 대해 동일한 전력으로 신호를 전송한다.The signal transmitter 340 plays a role of transmitting the source data of the source terminal after the synchronization between the source terminal and the relay terminal is completed and a state in which communication is possible is secured. The signal transmitter 340 is configured of an isotropic antenna to transmit signals with the same power in all directions.

도 4는 본 발명에 따른 중계단말의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다.4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the relay terminal according to the present invention.

중계단말의 중계명령 수신부(400)는 소스단말에 대한 정보와 함께 소스단말의 소스데이터를 수신하여 기지국으로 중계하라는 기지국의 명령을 수신하는 역할을 한다. 이 경우 소스단말에 관한 정보는 그 소스단말이 사용하는 채널, 즉 그 단말에 할당된 부반송파대역에 관한 정보를 의미한다. The relay command receiving unit 400 of the relay terminal serves to receive a command of the base station to receive source data of the source terminal together with information on the source terminal and to relay to the base station. In this case, the information about the source terminal means information about the channel used by the source terminal, that is, the subcarrier band allocated to the terminal.

중계단말의 소스단말 동기화부(410)는 소스단말의 중계단말 동기화부(330)와 함께 동작하는 것으로, 소스단말과 중계단말의 동기화를 통해 신호의 중계를 가능하도록 하는 역할을 한다. 동기화될 소스단말에 대한 정보는 중계명령 수신부(400)를 통해 전달받았으며, 그 정보를 이용해서 신호 전송을 위해 동기하는 것이 가능하다.The source terminal synchronization unit 410 of the relay terminal operates in conjunction with the relay terminal synchronization unit 330 of the source terminal, and serves to enable signal relay through synchronization between the source terminal and the relay terminal. Information on the source terminal to be synchronized has been received through the relay command receiver 400, and it is possible to synchronize for signal transmission using the information.

중계단말의 소스신호 수신부(420)는 소스단말에서 전송된 소스데이터를 수신한다. 중계단말의 소스신호 검출부(430)는 소스신호 수신부(420)를 통해 수신된 소 스데이터를 채널등화와 신호 복호를 통해 원래의 전송신호 상태로 복원한다.The source signal receiver 420 of the relay terminal receives the source data transmitted from the source terminal. The source signal detector 430 of the relay terminal restores the source data received through the source signal receiver 420 to the original transmission signal state through channel equalization and signal decoding.

소스신호 중계부(440)는 소스신호 검출부(430)에서 복호된 신호를 기지국으로 전송하는 역할을 수행하며, 소스단말의 신호 송출부(340)와 마찬가지로 등방성 안테나로 구성되어 모든 방향에 대해 동일한 전력으로 신호를 전송한다.The source signal relay unit 440 transmits the signal decoded by the source signal detector 430 to the base station. Like the signal transmitter 340 of the source terminal, the source signal relay unit 440 is composed of an isotropic antenna to provide the same power in all directions. Send a signal to

도 5는 본 발명에 따른 기지국의 내부 구성의 예를 블록으로 도시한 것이다.5 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a base station according to the present invention.

기지국의 중계단말정보 수신부(500)는 소스단말의 중계단말 정보 전송부(320)를 통해 전송된 중계단말에 대한 정보를 수신하여, 소스단말이 협동전송을 하기 위해 선택한 중계단말의 정보를 수신한다.The relay terminal information receiver 500 of the base station receives information on the relay terminal transmitted through the relay terminal information transmitter 320 of the source terminal, and receives the information of the relay terminal selected by the source terminal for cooperative transmission. .

기지국의 중계명령 전송부(510)는 중계단말정보 수신부(500)를 통해 수신된 중계단말에 대한 정보에 따라 소스단말이 선택한 중계단말에 소스단말에 대한 정보를 전송하고 중계를 수행하도록 명령한다. 즉, 중계명령 전송부(510)를 통해 중계단말은 소스단말의 정보를 수신하고 자신이 그 소스단말로부터의 소스데이터의 중계하는 역할을 수행한다는 것을 아는 것이다.The relay command transmitter 510 of the base station transmits information on the source terminal to the relay terminal selected by the source terminal according to the information on the relay terminal received through the relay terminal information receiver 500 and performs a relay. That is, the relay terminal receives the information of the source terminal through the relay command transmitter 510 and knows that the relay terminal plays a role of relaying the source data from the source terminal.

기지국의 신호 수신부(520)는 소스단말을 통해 전송된 신호와 중계단말을 통해 중계된 신호를 수신한다. 그리고 기지국의 신호 검출부(530)는 소스단말에서 전송된 소스데이터와 중계단말을 통해 중계되어 수신된 소스데이터를 채널등화와 복호를 거쳐 원래의 전송신호로 복호한다.The signal receiver 520 of the base station receives the signal transmitted through the source terminal and the signal relayed through the relay terminal. The signal detection unit 530 of the base station decodes the source data transmitted from the source terminal and the source data received through the relay terminal to the original transmission signal through channel equalization and decoding.

기지국의 신호 합산부(540)는 신호 검출부(530)에서 복호된 소스단말을 통해 수신된 소스데이터와 중계단말을 통해 수신된 중계된 소스데이터를 합산하여 보다 높은 수신 전력을 갖는 신호로 최종 합산하는 역할을 수행한다. 신호 합산부(540) 의 신호 합산을 통해 기지국은 동일한 신호를 두 번 수신하는 효과를 극대화 할 수 있으며 이를 통해 수신오류율을 현저하게 낮출 수 있다.The signal summing unit 540 of the base station sums the source data received through the source terminal decoded by the signal detecting unit 530 and the relayed source data received through the relay terminal and finally sums them into a signal having a higher reception power. Play a role. Through the signal summing of the signal summing unit 540, the base station can maximize the effect of receiving the same signal twice, thereby significantly reducing the reception error rate.

구체적인 동작 과정을 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.A detailed operation process will be described with reference to FIGS. 6 to 10.

본 발명에서 통신환경은 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템을 가정한다. 그리고 이하의 설명에서는 본 발명에 따른 소스단말 및 중계단말을 포함하는 단말은 2개의 안테나를 사용하는 것으로 설정한다.In the present invention, a communication environment assumes an orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system. In the following description, a terminal including a source terminal and a relay terminal according to the present invention is set to use two antennas.

현재 각 단말기는 상기에서 설명한 바와 같이 주변의 가장 좋은 채널을 가진 단말기를 중계단말로 선택하여 기지국에 통보하고 모든 동기화를 마친 상태이다. N개의 부반송파와

Figure 112007038495909-PAT00001
명의 사용자를 갖는 OFDMA시스템을 고려하여 설명한다. 이때 각 사용자에게 할당된 부반송파의 수는 K (K = N /
Figure 112007038495909-PAT00002
)개이다. OFDMA신호에서 d번째 사용자가 할당받은 주파수 대역은
Figure 112007038495909-PAT00003
이고, 이에 따라 각 사용자들의 OFDMA신호는 아래의 수학식과 같다.As described above, each terminal selects a terminal having the best channel as a relay terminal to notify the base station and completes all synchronization. N subcarriers
Figure 112007038495909-PAT00001
Considering an OFDMA system having two users. In this case, the number of subcarriers allocated to each user is K (K = N /
Figure 112007038495909-PAT00002
) The frequency band allocated to the d-th user in the OFDMA signal is
Figure 112007038495909-PAT00003
Accordingly, the OFDMA signal of each user is as follows.

Figure 112007038495909-PAT00004
Figure 112007038495909-PAT00004

도 6은 본 발명에 사용되는 OFDMA 시스템의 신호구성을 도시한 것으로, 수학식 1은 도 6과 같이 도시화 될 수 있다.FIG. 6 illustrates a signal configuration of an OFDMA system used in the present invention, and Equation 1 may be illustrated as shown in FIG. 6.

위의 신호는 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)을 통해 OFDMA심볼로 변 조되고 기지국으로 수신된다. 이렇게 수신된 신호는 기지국에서 FFT (Fast Fourier Transform)을 거치게 되고 FFT의 출력은 아래의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The above signal is modulated into an OFDMA symbol through an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) and received by the base station. The received signal is subjected to the Fast Fourier Transform (FFT) at the base station, and the output of the FFT may be expressed as in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00005
Figure 112007038495909-PAT00005

여기서 G는 다중경로 채널의 주파수 응답이며 아래의 수학식과 같다.Where G is the frequency response of the multipath channel and is expressed as

Figure 112007038495909-PAT00006
Figure 112007038495909-PAT00006

위의 수학식에서 G ( d )는 d번째 사용자의 다중경로 채널이며 다음과 같이 나타낼 수 있다.In the above equation, G ( d ) is the multipath channel of the d-th user and can be expressed as follows.

Figure 112007038495909-PAT00007
Figure 112007038495909-PAT00007

각 사용자들 사이의 채널의 변화는 서로 독립적이라는 것을 가정해 보자.Suppose that changes in channels between users are independent of each other.

본 발명은 다중안테나를 사용하는 단말기와 기지국을 가정하였으므로 상기의 수학식들은 STBC (Space-Time Block Code)를 사용하는 2개의 안테나를 갖는 시스템의 신호로 확장될 수 있다. d번째 사용자의 전송신호{rm{boldX}}_d 는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Since the present invention assumes a terminal and a base station using multiple antennas, the above equations can be extended to a signal of a system having two antennas using a space-time block code (STBC). The transmission signal {rm {boldX}} _ d of the d-th user may be expressed by the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00008
Figure 112007038495909-PAT00008

위의 식에서

Figure 112007038495909-PAT00009
는 d번째 사용자의 l번째 전송신호를 나타낸다.In the above expression
Figure 112007038495909-PAT00009
Denotes the l-th transmission signal of the d-th user.

기지국에서는 상기의 d번째 사용자의 신호에 대해 아래와 같은 신호를 수신한다.The base station receives the following signal with respect to the signal of the d-th user.

Figure 112007038495909-PAT00010
Figure 112007038495909-PAT00010

위의 수학식에서 채널

Figure 112007038495909-PAT00011
는 아래의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Channel in the above equation
Figure 112007038495909-PAT00011
Can be expressed as in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00012
Figure 112007038495909-PAT00012

위의 수학식에서

Figure 112007038495909-PAT00013
는 d번째 사용자의 i번째 전송안테나로부터 기지국의 j번째 수신안테나까지의 다중경로 채널을 나타낸다. 이때 수신된 신호
Figure 112007038495909-PAT00014
는 아래의 수학식과 같다.In the above equation
Figure 112007038495909-PAT00013
Denotes a multipath channel from the i th transmission antenna of the d th user to the j th reception antenna of the base station. The signal received at this time
Figure 112007038495909-PAT00014
Is as shown in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00015
Figure 112007038495909-PAT00015

위의 수학식에서

Figure 112007038495909-PAT00016
는 기지국의 j번째 안테나를 통해 수신된 d번째 사용자의 i번째 전송안테나를 통해 전송된 신호를 나타낸다.In the above equation
Figure 112007038495909-PAT00016
Denotes a signal transmitted through the i th transmission antenna of the d th user received through the j th antenna of the base station.

수신된 신호의 검출은 일반적인 STBC의 ML (Maximum Likelihood) 복호방법과 동일하므로 생략한다.The detection of the received signal is omitted because it is the same as the ML (Maximum Likelihood) decoding method of the general STBC.

이하에서는 본 발명에 따른 협동전송에 대해 설명한다. 본 발명은 단방향 협동전송과 양방향 협동전송의 두 가지 협동전송방법을 포함한다. 단방향 협동전송은 단말간에 소스단말과 중계단말로 구분되는 것이고, 양방향 협동전송은 각 단말이 소스단말과 중계단말의 역할을 다 하는 것이다.Hereinafter, the cooperative transmission according to the present invention will be described. The present invention includes two cooperative transmission methods, unidirectional cooperative transmission and bidirectional cooperative transmission. One-way cooperative transmission is classified into a source terminal and a relay terminal between terminals, and two-way cooperative transmission is that each terminal plays a role of a source terminal and a relay terminal.

도 7a는 본 발명에 따른 단방향 협동전송 그리고 도 7b는 양방향 협동전송의 구성의 예를 도시한 것이다.7A shows an example of a configuration of unidirectional cooperative transmission and FIG. 7B of bidirectional cooperative transmission according to the present invention.

1. 단방향 협동전송방법1. One-way cooperative transmission method

도 7a와 같이 단방향 협동전송방법은 하나의 소스단말(700)이 소스데이터를 전송하고 중계단말(710)은 소스단말(700)의 데이터를 중계만 해주는 방법이다. 도 7a에서

Figure 112007038495909-PAT00017
와
Figure 112007038495909-PAT00018
은 각 단말에서 기지국(720)으로 신호를 전송하는 상향링크 채널이다. 이때
Figure 112007038495909-PAT00019
는 소스단말에서 기지국까지의 채널이고
Figure 112007038495909-PAT00020
는 중계단말에서 기지국까지의 채널이다. 그리고
Figure 112007038495909-PAT00021
은 소스단말에서 중계단말까지의 단말 간 채널을 나타낸다. As shown in FIG. 7A, the one-way cooperative transmission method is a method in which one source terminal 700 transmits source data, and the relay terminal 710 only relays data of the source terminal 700. In FIG. 7A
Figure 112007038495909-PAT00017
Wow
Figure 112007038495909-PAT00018
Is an uplink channel for transmitting a signal from each terminal to the base station 720. At this time
Figure 112007038495909-PAT00019
Is the channel from the source terminal to the base station
Figure 112007038495909-PAT00020
Is the channel from the relay terminal to the base station. And
Figure 112007038495909-PAT00021
Represents a channel between terminals from the source terminal to the relay terminal.

도 8은 본 발명에 따른 단방향 협동전송방법의 전송신호를 도시한 것이다. 도 8에서

Figure 112007038495909-PAT00022
는 소스단말(도면에는 소스노드라고 함)의 l번째 전송신호이고
Figure 112007038495909-PAT00023
는 중계단말(도면에는 중계노드라고 함)의 l번째 중계신호이다. 도 8과 같이 전송 시간 1~2에 소스단말은 자신에게 할당된 주파수 대역인
Figure 112007038495909-PAT00024
에서 소스신호를 전송하고, 전송된 신호는 중계단말에 수신된다. 중계단말은 소스단말의 신호를 복호하여 다음 전송시간인 Time 3~4에 중계단말의 주파수 대역인
Figure 112007038495909-PAT00025
에서 복호된 신호를 중계한다. 그와 동시에 소스단말은 다음신호를 전송하고 중계단말은 전송된 소스신호를 수신하여 그 다음 전송시간에 중계한다. 본 발명에 따른 단방향 협동전송방법의 전송은 상기와 같이 동작한다.8 shows a transmission signal of the one-way cooperative transmission method according to the present invention. In Figure 8
Figure 112007038495909-PAT00022
Is the lth transmission signal of the source terminal (referred to as source node in the drawing)
Figure 112007038495909-PAT00023
Is the l-th relay signal of the relay terminal (referred to as a relay node in the drawing). As shown in FIG. 8, the source terminal is a frequency band allocated to itself at transmission times 1 and 2.
Figure 112007038495909-PAT00024
Transmits the source signal, and the transmitted signal is received at the relay terminal. The relay terminal decodes the signal of the source terminal and the frequency band of the relay terminal at the next transmission time, Time 3 ~ 4.
Figure 112007038495909-PAT00025
Relays the decoded signal. At the same time, the source terminal transmits the next signal, and the relay terminal receives the transmitted source signal and relays at the next transmission time. Transmission of the one-way cooperative transmission method according to the present invention operates as described above.

기지국에서는 상기와 같이 전송된 신호를 수신하고 복호하여 전송신호를 검출한다. 복호하는 과정은 두 개의 전송안테나를 사용하는 STBC의 ML 방법과 동일하 다. 전송시간 Time l~l+1에서 소스단말은 주파수 대역인

Figure 112007038495909-PAT00026
에서 소스신호를 전송하고 기지국은 전송된 소스신호를 수신한다. 수신된 소스신호는 아래의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The base station receives and decodes the transmitted signal as described above to detect the transmitted signal. The decoding process is the same as that of STBC's ML method using two transmission antennas. In the transmission time Time l ~ l + 1, the source terminal
Figure 112007038495909-PAT00026
Transmits a source signal and the base station receives the transmitted source signal. The received source signal may be represented as in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00027
Figure 112007038495909-PAT00027

위의 수학식에서

Figure 112007038495909-PAT00028
는 소스단말의 i번째 전송안테나로부터 기지국의 j번째 수신안테나까지의 다중경로채널이고
Figure 112007038495909-PAT00029
는 기지국의 j번째 안테나로 수신된 l번째 수신신호이다. 이와 동시에 중계단말에서는 동일한 소스단말의 신호를 수신하게 된다. 중계단말이 수신한 소스신호는 아래의 수학식과 같다.In the above equation
Figure 112007038495909-PAT00028
Is a multipath channel from the i th transmit antenna of the source terminal to the j th receive antenna of the base station.
Figure 112007038495909-PAT00029
Is the l-th received signal received by the j-th antenna of the base station. At the same time, the relay terminal receives the signal of the same source terminal. The source signal received by the relay terminal is expressed by the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00030
Figure 112007038495909-PAT00030

위의 수학식에서

Figure 112007038495909-PAT00031
는 소스단말의 i번째 전송안테나로부터 중계단말의 j번째 수신안테나까지의 다중경로채널이고,
Figure 112007038495909-PAT00032
는 중계단말의 j번째 수신안테나를 통해 수신된 l번째 수신신호이다.In the above equation
Figure 112007038495909-PAT00031
Is a multipath channel from the i th transmit antenna of the source terminal to the j th receive antenna of the relay terminal,
Figure 112007038495909-PAT00032
Is the l-th received signal received through the j-th reception antenna of the relay terminal.

시간 l+2~l+3에서 소스단말은 아래의 수식과 같은 l+2와 l+3번째 소스신호를 전송한다.At time l + 2 ~ l + 3, the source terminal transmits the l + 2 and l + 3th source signals as shown in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00033
Figure 112007038495909-PAT00033

이와 동시에 중계단말은 수신된 소스단말의 신호를 복호하여 기지국에 전송 한다. 기지국에서 수신한 중계신호는 아래의 수학식과 같다.At the same time, the relay terminal decodes the received signal of the source terminal and transmits it to the base station. The relay signal received from the base station is as shown in the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00034
Figure 112007038495909-PAT00034

위의 수학식에서

Figure 112007038495909-PAT00035
는 중계단말의 i번째 전송안테나로부터 기지국의 j번째 수신안테나까지의 다중경로채널이고
Figure 112007038495909-PAT00036
는 기지국의 j번째 안테나를 통해 수신되는 중계단말을 통해 전송된 l번째 신호이다. In the above equation
Figure 112007038495909-PAT00035
Is a multipath channel from the i th transmit antenna of the relay terminal to the j th receive antenna of the base station.
Figure 112007038495909-PAT00036
Is the l-th signal transmitted through the relay terminal received through the j-th antenna of the base station.

이와 같은 방법을 통해 기지국은 소스단말과 중계단말을 통해 동일한 신호를 두 번 수신하게 되어 수신성능을 크게 향상시킬 수 있다.Through this method, the base station can receive the same signal twice through the source terminal and the relay terminal, thereby greatly improving the reception performance.

2. 양방향 협동전송방법2. Two-way cooperative transmission method

도 7b와 같이 양방향 협동전송방법은 두 개의 단말(730, 740)이 서로 짝을 지어 자신의 신호를 전송하고 다른 단말의 신호를 중계해주는 방법이다. 이는 중계단말이 소스단말로부터의 신호 외에 기지국(750)으로 전송할 신호가 있는 경우 중 계단말은 소스단말과 기지국에 그 신호를 전송하고, 소스단말은 중계단말로부터의 신호를 수신하여 기지국으로 중계하며, 기지국은 소스단말의 소스데이터를 수신하는 것 외에 중계단말에서 전송된 신호 및 그 신호가 소스단말을 통해 중계되는 것도 수신하여 중계단말로부터의 최종 신호로 합산한다.As shown in FIG. 7B, the bidirectional cooperative transmission method is a method in which two terminals 730 and 740 pair with each other to transmit their signals and relay signals of other terminals. This means that if there is a signal to be transmitted to the base station 750 in addition to the signal from the source terminal, the stair terminal transmits the signal to the source terminal and the base station, and the source terminal receives the signal from the relay terminal and relays it to the base station. In addition to receiving the source data of the source terminal, the base station receives the signal transmitted from the relay terminal and the signal relayed through the source terminal, and adds the final signal from the relay terminal.

도 7b는 본 발명에 따른 양방향 협동전송방법의 구조를 보여준다. 본 방법은 두 개의 단말 모두에게 전송할 신호가 있는 경우 사용할 수 있다.7b shows a structure of a bidirectional cooperative transmission method according to the present invention. This method can be used when there is a signal to transmit to both terminals.

이하의 설명에서는 d번째 단말(730)과 t번째 단말(740)이 서로 짝을 지어 협동전송을 하는 것을 가정하였다. 도 7b에서

Figure 112007038495909-PAT00037
와
Figure 112007038495909-PAT00038
는 각 단말에서 기지국(750)으로 신호를 전송하는 상향링크 채널이다. 이때
Figure 112007038495909-PAT00039
는 d번째 단말에서 기지국까지의 채널이고
Figure 112007038495909-PAT00040
는 t번째 단말에서 기지국까지의 채널이다.
Figure 112007038495909-PAT00041
과
Figure 112007038495909-PAT00042
채널은 각 단말 간의 채널을 나타낸다. 이때
Figure 112007038495909-PAT00043
는 d번째 단말에서 t번째 단말까지의 채널이고
Figure 112007038495909-PAT00044
는 t번째 단말에서 d번째 단말까지의 채널이다. In the following description, it is assumed that the d-th terminal 730 and the t-th terminal 740 pair with each other to perform cooperative transmission. In FIG. 7B
Figure 112007038495909-PAT00037
Wow
Figure 112007038495909-PAT00038
Is an uplink channel for transmitting a signal from each terminal to the base station 750. At this time
Figure 112007038495909-PAT00039
Is the channel from the d-th terminal to the base station
Figure 112007038495909-PAT00040
Is a channel from the t-th terminal to the base station.
Figure 112007038495909-PAT00041
and
Figure 112007038495909-PAT00042
The channel represents a channel between each terminal. At this time
Figure 112007038495909-PAT00043
Is the channel from the d-th terminal to the t-th terminal
Figure 112007038495909-PAT00044
Is a channel from the t th terminal to the d th terminal.

도 9는 본 발명에 따른 양방향 협동전송방법의 전송신호를 도시한 것이다. 도 9에서

Figure 112007038495909-PAT00045
는 d번째 단말(도면에는 d번째 노드라고 함)로부터 전송된 d번째 단말의 l번째 전송신호이고
Figure 112007038495909-PAT00046
는 t번째 단말(도면에는 t번째 노드라고 함)로부터 중계된 d번째 단말의 l번째 중계신호이다. 9 illustrates a transmission signal of the bidirectional cooperative transmission method according to the present invention. In Figure 9
Figure 112007038495909-PAT00045
Is the l-th transmission signal of the d-th terminal transmitted from the d-th terminal (called d node in the drawing)
Figure 112007038495909-PAT00046
Is the l-th relay signal of the d-th terminal relayed from the t-th terminal (referred to as a t-th node in the drawing).

도 9에서와 같이 전송시간 1~2에서 각 단말은 자신의 데이터를 자신의 주파수 대역을 통해 기지국에 전송한다. 전송시간 3~6에서 각 단말은 자신의 신호를 자신에게 할당된 주파수 대역을 통해 기지국에 전송하고 다른 단말의 신호를 다른 단말에게 할당된 주파수 대역을 통해 기지국에 전송한다. 상기의 전송시간 3~6에서 같은 대역을 통해 전송되는 신호들을 분리하기 위해 특별한 전송코드가 사용된다. 전송시간 3~6에서 사용되는 전송코드는 4개의 전송안테나를 사용하는 일반적인 STBC의 전송코드를 따른다. As shown in FIG. 9, each transmission terminal transmits its own data to the base station through its frequency band. At transmission times 3 to 6, each terminal transmits its own signal to the base station through a frequency band assigned to it and transmits a signal of another terminal to the base station through a frequency band assigned to another terminal. A special transmission code is used to separate signals transmitted through the same band in the transmission times 3 to 6 above. The transmission code used in transmission time 3 ~ 6 follows the transmission code of general STBC using 4 transmission antennas.

기지국에서는 신호를 검출하기 위해 2 개의 전송안테나를 사용하는 STBC 복호기법과 4개의 전송안테나를 사용하는 STBC복호기법을 사용한다. 전송시간 1~2에는 2개의 전송안테나를 사용하는 STBC복호기법이 사용되고 전송시간 3~6에는 4개의 전송안테나를 사용하는 STBC복호기법이 사용된다. The base station uses an STBC decoding technique using two transmission antennas and an STBC decoding technique using four transmission antennas to detect a signal. In transmission times 1 and 2, the STBC decoding technique using two transmission antennas is used, and in transmission times 3 and 6, the STBC decoding technique using four transmission antennas is used.

전송시간 1~2에 d번째 단말의 주파수 대역에서 기지국에 수신되는 신호는 아래의 수식과 같이 나타낼 수 있다.The signal received by the base station in the frequency band of the d-th terminal in the transmission time 1 to 2 can be expressed as the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00047
Figure 112007038495909-PAT00047

위의 수식에서

Figure 112007038495909-PAT00048
는 d번째 사용자의 i번째 전송안테나로부터 기지국의 j번째 수신안테나까지의 다중경로채널을 나타낸다. 전송시간 3~6동안 d번째 단말의 주파수 대역에서 기지국에 수신되는 신호는 아래의 수식과 같이 나타낼 수 있다.In the above formula
Figure 112007038495909-PAT00048
Denotes a multipath channel from the i th transmission antenna of the d th user to the j th reception antenna of the base station. The signal received by the base station in the frequency band of the d-th terminal during the transmission time 3 ~ 6 may be represented by the following equation.

Figure 112007038495909-PAT00049
Figure 112007038495909-PAT00049

t번째 단말의 주파수 대역에 수신되는 신호는 상기의 수학식 13과 14와 동일한 방법으로 나타낼 수 있으므로 생략한다.Since the signal received in the frequency band of the t-th terminal can be represented by the same method as in Equations 13 and 14, it is omitted.

상기에서 기술 한 것과 같이 2개의 전송안테나를 사용하는 STBC 복호기법과 4개의 전송안테나를 사용하는 STBC 복호기법을 사용하여 각 신호를 검출 할 수 있다. 상기 기술된 양방향 협동전송기법에 따라 기지국은 동일한 신호를 최대 3번 반복해서 수신할 수 있으므로 매우 높은 수신성능의 향상을 얻을 수 있다.As described above, each signal can be detected by using the STBC decoding method using two transmission antennas and the STBC decoding method using four transmission antennas. According to the bidirectional cooperative transmission technique described above, the base station can receive the same signal repeatedly up to three times, thereby achieving very high reception performance.

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 단방향 협동 전송 방법과 양방향 협동 전송 방법에 대해 각각 BER (Bit Error Rate)성능을 그래프로 도시한 것이다. 도 10과 11에서 각 단말의 상향링크채널의 SNR은 동일하다고 가정하였고 SNR_D는 단말간 채 널의 SNR - 상향링크 채널의 SNR을 나타낸다. 그러므로 SNR_D가 큰 경우는 단말간 채널의 SNR이 상향링크 채널의 SNR보다 매우 좋은 것을 나타낸다. 10 and 11 are graphs illustrating the BER (Bit Error Rate) performance for the unidirectional cooperative transmission method and the bidirectional cooperative transmission method according to the present invention, respectively. 10 and 11, it is assumed that the SNRs of the uplink channels of the respective terminals are the same, and SNR_D represents the SNR of the channel between the terminals-the SNR of the uplink channel. Therefore, the large SNR_D indicates that the SNR of the channel between the terminals is much better than the SNR of the uplink channel.

단말간 채널의 SNR이 상향링크 채널의 SNR보다 좋은 경우 SNR_D가 0 이상이 되어 본 발명에 따른 협동전송방법이 일반적인 2개의 전송안테나를 사용하는 STBC보다 더 좋은 성능을 갖는다. 또한 SNR_D가 10dB이상인 경우에는 본 발명에 따른 협동전송방법이 일반적인 4개의 전송안테나를 사용하는 STBC보다 더 좋은 성능을 갖는다. 이는 중계단말의 안테나를 마치 소스단말의 안테나와 같이 사용하여 4개의 전송안테나를 사용하는 효과를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. If the SNR of the channel between the terminals is better than the SNR of the uplink channel, SNR_D is equal to or greater than 0, and thus the cooperative transmission method according to the present invention has better performance than STBC using two general transmission antennas. In addition, when the SNR_D is 10dB or more, the cooperative transmission method according to the present invention has better performance than STBC using four general transmission antennas. This means that the antenna of the relay terminal can be used as the antenna of the source terminal to obtain the effect of using four transmission antennas.

즉, 본 발명에 따른 전송 방법을 사용하는 경우 2개의 전송 안테나만을 사용해도 4개의 전송안테나를 사용하는 효과를 얻을 수 있으므로 안테나를 설치하는 공간을 대폭 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다.That is, in the case of using the transmission method according to the present invention, even if only two transmission antennas are used, the effect of using four transmission antennas can be obtained. Therefore, it can be seen that the space for installing the antenna can be greatly reduced.

반면에 단말간 채널의 SNR이 상향링크 채널의 SNR보다 좋지 않은 경우 중계단말로 전송되는 중계채널이 좋지 않아 중계단말에 수신되는 소스데이터가 크게 훼손되어 오히려 통신의 전체적인 성능을 크게 낮추게 된다. 하지만 일반적인 통신 시스템에서 단말기와 기지국간의 거리에 비해 단말기와 단말기간의 거리가 상대적으로 가깝기 때문에 단말간 채널의 SNR이 상향링크 채널의 SNR보다 더 좋은 값을 가지게 된다. 그러므로 본 발명은 무선통신 시스템에 효과적으로 적용 가능하다는 것이 명확하다.On the other hand, if the SNR of the inter-channel channel is not better than the SNR of the uplink channel, the relay channel transmitted to the relay terminal is not good, so that the source data received at the relay terminal is greatly damaged, and thus the overall performance of the communication is greatly reduced. However, since the distance between the terminal and the terminal is relatively close to the distance between the terminal and the base station in the general communication system, the SNR of the channel between the terminals has a better value than the SNR of the uplink channel. Therefore, it is clear that the present invention can be effectively applied to a wireless communication system.

상기의 설명은 각 단말에서 2개의 안테나를 사용하는 것에 대한 것이나, 본 발명의 요지를 유지하면서 그보다 많은 개수의 안테나를 사용해도 본 발명이 적용 될 수 있다는 것은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 상기의 설명을 참조하면 자명할 것이다.The above description is about using two antennas in each terminal, but it is common knowledge in the art that the present invention can be applied even if a larger number of antennas are used while keeping the gist of the present invention. It will be apparent to those having a reference to the above description.

도 12는 본 발명에 따른 다중안테나를 사용하는 무선통신시스템의 협동전송방법의 예시적인 흐름도이다. 이 흐름의 상세한 내용은 상기에 설명되어 있으므로 간단하게만 그 동작을 설명한다.12 is an exemplary flowchart of a cooperative transmission method of a wireless communication system using multiple antennas according to the present invention. Details of this flow have been described above, and therefore, the operation thereof will be described simply.

우선 소스단말은 인접한 단말들을 검색한다(1200). 검색이 완료된 후 소스단말은 인접한 단말들 사이에서 가장 좋은 채널 환경을 갖는 중계단말을 선택한다(1205). 이후 선택된 중계단말의 정보를 기지국에 전송한다(1210).First, the source terminal searches for adjacent terminals (1200). After the search is completed, the source terminal selects a relay terminal having the best channel environment among adjacent terminals (1205). Thereafter, the selected relay terminal transmits the information to the base station (1210).

기지국은 소스단말로부터 중계단말의 정보를 수신한다(1215). 이후 기지국은 선택된 중계단말에 소스단말의 정보를 전송하고 중계수행을 명령한다(1220).The base station receives the information of the relay terminal from the source terminal (1215). Thereafter, the base station transmits information of the source terminal to the selected relay terminal and instructs relay execution (1220).

중계단말은 기지국으로부터 소스단말의 정보와 중계명령을 수신한다(1225). 이와 같이 소스단말과 중계단말이 모두 확정된 후에 원활한 신호 송수신을 위해 소스단말과 중계단말은 서로간의 동기화를 수행한다(1230).The relay terminal receives the source terminal information and the relay command from the base station (1225). As such, after both the source terminal and the relay terminal are determined, the source terminal and the relay terminal perform synchronization with each other for smooth signal transmission and reception (1230).

동기화작업이 마무리된 후에 소스단말은 소스데이터를 기지국과 중계단말에 송출한다(1235). 이때 송출되는 신호는 등방성 안테나를 통해 모든 방향에 대해 동일한 전력으로 송출된다. 기지국과 중계단말은 전송된 소스신호를 수신하여(1240, 1250) 전송 시의 신호로 복호한다(1245, 1255). 중계단말은 검출된 소스신호를 기지국으로 중계한다(1260).After the synchronization is completed, the source terminal transmits the source data to the base station and the relay terminal (1235). At this time, the transmitted signal is transmitted with the same power in all directions through the isotropic antenna. The base station and the relay terminal receive the transmitted source signal (1240, 1250) and decode the signal at the time of transmission (1245, 1255). The relay terminal relays the detected source signal to the base station (1260).

기지국은 중계된 소스데이터를 수신하고(1265) 중계된 데이터를 복호하여 원래의 신호를 검출한다(1270). 그리고 기지국은 소스단말을 통해 수신된 데이터와 중계단말을 통해 수신된 데이터를 합산하여 최종신호를 결정한다(1275).The base station receives the relayed source data (1265) and detects the original signal by decoding the relayed data (1270). In operation 1275, the base station determines the final signal by summing data received through the source terminal and data received through the relay terminal.

위와 같은 작업을 통해 기지국은 동일한 신호를 2회 이상 수신하게 되어 전체적인 통신시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.Through the above operation, the base station receives the same signal more than once, thereby greatly improving the performance of the overall communication system.

중계단말로 선택된 단말이 기지국으로 전송할 데이터를 가지고 있는 경우 상기에 설명된 것과 같이 양방향 합동전송으로 이를 기지국으로 전송할 수 있다.When the terminal selected as the relay terminal has data to be transmitted to the base station, it may be transmitted to the base station by bidirectional joint transmission as described above.

이 경우 1225 단계에서 소스단말에 대한 정보가 중계단말로 전송되므로, 중계단말은 그 소스단말과 함께 양방향 합동전송을 할 수 있다.In this case, since the information about the source terminal is transmitted to the relay terminal in step 1225, the relay terminal can perform a bidirectional joint transmission with the source terminal.

양방향 합동전송을 위해 중계단말은 기지국에 소스단말과 같이 양방향 합동전송을 하겠다는 내용을 전달한다. 이와 같은 양방향 합동전송에 대한 정보는 기지국으로부터 소스단말에 전달된다. 중계단말은 양방향 합동전송을 위한 동기화를 소스단말과 할 수도 있을 것이고, 혹은 1230 단계에서의 동기화를 이용하여 별도의 동기화를 생략할 수도 있을 것이다.For the bidirectional joint transmission, the relay terminal transmits the contents to the base station to perform the bidirectional joint transmission as the source terminal. Information about such bidirectional joint transmission is transmitted from the base station to the source terminal. The relay terminal may synchronize with the source terminal for bidirectional joint transmission, or may omit a separate synchronization by using the synchronization in step 1230.

중계단말은 기지국으로 전송할 데이터를 소스단말과 기지국에 전송한다. 그러면 소스단말은 중계단말로부터의 데이터를 수신하여 기지국으로 중계하며, 기지국은 소스단말의 소스데이터를 수신하는 것 외에 중계단말에서 전송된 데이터 및 그 데이터가 소스단말을 통해 중계되는 것도 수신하여 상기 중계단말로부터의 최종 신호로 합산한다. 이와 같은 과정에 대한 상세한 내용은 단방향 합동전송의 경우와 실질적으로 동일하므로 별도의 설명은 생략한다.The relay terminal transmits data to be transmitted to the base station to the source terminal and the base station. Then, the source terminal receives data from the relay terminal and relays the data to the base station. In addition to receiving the source data of the source terminal, the base station receives the data transmitted from the relay terminal and the data that is relayed through the source terminal. Summing up the final signal from the terminal. Details of such a process are substantially the same as in the case of unidirectional joint transmission, and thus a separate description is omitted.

이와 같은 양방향 합동전송 과정은 상기에 설명된 것과 같이 도 9에 도시된 신호 체계에 따라 실행된다.This bidirectional joint transmission process is performed according to the signaling system shown in FIG. 9 as described above.

상기와 같은 본 발명에 따른 각 단계 혹은 구성요소는 일반적인 프로그래밍 기법을 이용하여 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 다양하게 구현할 수 있다.Each step or component according to the present invention as described above may be variously implemented in software or hardware using a general programming technique.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 의하면, 다중안테나를 사용하는 단말들의 신호 전송 시에, 중계단말을 이용하여 신호를 협동으로 전송하게 되어 기지국은 최종적으로 동일한 신호를 두 번 이상 수신하게 되며, 적은 개수의 안테나를 사용해도 많은 수의 안테나를 설치하는 것과 같은 성능을 제공할 수 있으며, 그 결과 통신 시스템 및 통신용 단말 에 설치되는 안테나의 개수를 1/2 이하로 줄일 수 있어 전체적인 무선통신시스템을 구축하는 것을 쉽게 하면서도 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.According to the present invention, when transmitting signals of terminals using multiple antennas, a signal is cooperatively transmitted using a relay terminal so that the base station finally receives the same signal more than once, even if a small number of antennas are used. It can provide the same performance as installing a large number of antennas, and as a result, the number of antennas installed in the communication system and the communication terminal can be reduced to less than 1/2, making it easy to construct the overall wireless communication system while improving performance. It provides an effect that can be greatly improved.

Claims (10)

신호를 전송하는 복수의 안테나를 포함하는 소스단말;A source terminal including a plurality of antennas for transmitting a signal; 복수의 안테나 어레이를 포함하며, 신호를 중계하는 중계단말; 및A relay terminal including a plurality of antenna arrays and relaying signals; And 하나의 셀을 커버하는 복수의 안테나 어레이를 포함하는 기지국;을 포함하며,And a base station including a plurality of antenna arrays covering one cell. 상기 소스단말은 인접한 단말들 중에서 한 단말을 중계단말로 선택하고, 소스데이터를 상기 선택된 중계단말과 기지국에 전송하며,The source terminal selects one terminal among adjacent terminals as a relay terminal, and transmits source data to the selected relay terminal and the base station, 상기 중계단말은 상기 소스단말로부터 전송된 소스데이터를 기지국에 중계하며,The relay terminal relays the source data transmitted from the source terminal to the base station, 상기 기지국은 상기 소스단말로부터 전송된 신호와 상기 중계단말을 통해 중계되어 수신한 신호를 합산하여 소스 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.The base station is a wireless communication cooperative transmission system using multiple antennas, characterized in that for detecting the source data by summing the signal transmitted from the source terminal and relayed through the relay terminal. 제1항에 있어서, 상기 소스단말은,The method of claim 1, wherein the source terminal, 소스단말에 인접한 단말들 중에 출력이 가장 높은 채널을 이용하는 단말을 중계단말로 선택하는 인접단말 선택부;An adjacent terminal selector configured to select a terminal using a channel having the highest output among the terminals adjacent to the source terminal as a relay terminal; 선택된 중계단말에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송하는 중계단말 정보 전송부;A relay terminal information transmitter for transmitting information on the selected relay terminal to the base station; 상기 선택된 중계단말에 대한 정보가 기지국에 전송되어 협동전송준비가 완 료된 후 상기 중계단말과 소스단말 사이의 통신을 위한 동기화를 수행하는 중계단말 동기화부; 및A relay terminal synchronization unit configured to perform synchronization for communication between the relay terminal and the source terminal after the information on the selected relay terminal is transmitted to the base station and cooperative transmission preparation is completed; And 소스단말과 상기 중계단말 사이의 동기가 완료되면 소스단말의 소스데이터를 상기 중계단말과 기지국으로 송출하는 신호 송출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.And a signal transmitter for transmitting the source data of the source terminal to the relay terminal and the base station when synchronization between the source terminal and the relay terminal is completed. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 중계단말에 대한 정보는 그 단말기에 할당된 부반송파대역에 관한 정보인 그 단말기가 사용하는 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.And the information on the relay terminal includes a channel used by the terminal, which is information on a subcarrier band allocated to the terminal. 제1항에 있어서, 상기 중계단말은,The method of claim 1, wherein the relay terminal, 상기 소스단말에 대한 정보 및 소스단말의 소스데이터를 수신하여 기지국으로 중계하라는 기지국의 명령을 수신하는 중계명령 수신부;A relay command receiver for receiving the information on the source terminal and source data of the source terminal and receiving a command from the base station to relay to the base station; 상기 소스단말과 중계단말 간의 동기화를 통해 신호의 중계를 가능하도록 하는 소스단말 동기화부; A source terminal synchronizer configured to enable signal relay through synchronization between the source terminal and the relay terminal; 상기 소스단말에서 전송된 소스데이터를 수신하는 소스신호 수신부;A source signal receiver configured to receive source data transmitted from the source terminal; 상기 수신된 소스데이터를 채널등화 및 신호 복호를 통해 원래의 전송신호 상태로 복원하는 소스신호 검출부; 및 A source signal detector for restoring the received source data to the original transmission signal state through channel equalization and signal decoding; And 상기 복호된 신호를 상기 기지국으로 전송하는 소스신호 중계부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.And a source signal relay unit which transmits the decoded signal to the base station. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 소스단말에 관한 정보는 그 단말기에 할당된 부반송파대역에 관한 정보인 단말기가 사용하는 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.And the information about the source terminal includes a channel used by the terminal, which is information about a subcarrier band allocated to the terminal. 제1항에 있어서, 상기 기지국은The method of claim 1, wherein the base station 상기 소스단말로부터 전송된 중계단말에 대한 정보를 수신하는 중계단말정보 수신부;A relay terminal information receiver for receiving information on the relay terminal transmitted from the source terminal; 상기 수신된 중계단말에 대한 정보에 따라 상기 소스단말이 선택한 중계단말에 소스단말에 대한 정보를 전송하고 중계를 수행하도록 명령하는 중계명령 전송부; A relay command transmitter for instructing the source terminal to transmit information about the source terminal and perform relaying according to the received information on the relay terminal; 상기 소스단말로부터 전송된 소스데이터와 중계단말을 통해 중계된 소스데이터를 수신하는 신호 수신부;A signal receiver which receives the source data transmitted from the source terminal and the source data relayed through the relay terminal; 상기 소스단말로부터 수신된 소스데이터와 상기 중계단말을 통해 수신된 중계된 소스데이터를 채널등화와 복호를 거쳐 각각 원래의 전송신호로 복호하는 신호 검출부; 및 A signal detector for decoding the source data received from the source terminal and the relayed source data received through the relay terminal into original transmission signals through channel equalization and decoding; And 상기 복호된 소스데이터와 중계된 소스데이터를 합산하여 각 데이터보다 높은 수신 전력을 갖는 신호로 최종 합산하는 신호 합산부;를 포함하는 것을 특징으 로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템. And a signal adder which adds the decoded source data and the relayed source data and finally adds the received source signal to a signal having a higher reception power than each of the data. 2. 제1항 내지 제6항 중의 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 중계단말이 상기 소스단말로부터의 신호 외에 상기 기지국으로 전송할 데이터가 있는 경우 상기 중계단말은 상기 소스단말과 기지국에 그 데이터를 전송하고,If there is data to be transmitted to the base station in addition to the signal from the source terminal, the relay terminal transmits the data to the source terminal and the base station, 상기 소스단말은 상기 중계단말로부터의 데이터를 수신하여 상기 기지국으로 중계하며,The source terminal receives data from the relay terminal and relays the data to the base station, 상기 기지국은 상기 소스단말의 소스데이터를 수신하는 것 외에 상기 중계단말에서 전송된 데이터 및 그 데이터가 상기 소스단말을 통해 중계되는 것도 수신하여 상기 중계단말로부터의 최종 데이터로 합산하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 시스템.In addition to receiving the source data of the source terminal, the base station receives the data transmitted from the relay terminal and the data is also relayed through the source terminal and multiplying to the final data from the relay terminal, characterized in that Wireless cooperative transmission system using an antenna. 소스단말과 상기 소스단말에 의해 선택되어 신호를 중계하는 중계단말로부터 기지국으로 신호를 전송하는 방법에 있어서,A method for transmitting a signal from a relay terminal selected by a source terminal and the source terminal to relay a signal, to a base station, (a) 상기 소스단말에서 인접한 단말 중에서 가장 좋은 채널 환경을 갖는 중계단말을 선택하여 그 선택된 중계단말의 정보를 기지국에 전송하는 단계;(a) selecting a relay terminal having a best channel environment among adjacent terminals in the source terminal and transmitting information of the selected relay terminal to a base station; (b) 상기 기지국은 소스단말로부터 수신한 정보에 대응하는 중계단말에 소스단말에 대한 정보를 전송하여 중계수행을 명령하는 단계;(b) the base station transmitting the information on the source terminal to the relay terminal corresponding to the information received from the source terminal to instruct relay operation; (c) 상기 소스단말과 중계단말 상호 간의 동기화를 수행하는 단계;(c) performing synchronization between the source terminal and the relay terminal; (d) 상기 소스단말은 소스데이터를 상기 기지국과 중계단말에 송출하며, 기지국과 중계단말은 상기 전송된 소스데이터를 수신하여 전송되기 전의 원신호로 복호하는 단계;(d) the source terminal transmitting source data to the base station and the relay terminal, and the base station and the relay terminal receive the transmitted source data and decode the original signal before transmission; (e) 상기 중계단말은 상기 수신한 소스데이터를 상기 기지국으로 중계하는 단계; 및(e) the relay terminal relaying the received source data to the base station; And (f) 상기 기지국은 중계된 소스데이터를 수신하고 복호하여 원래의 신호를 검출하고, 소스단말로부터 수신된 데이터와 중계단말을 통해 중계 수신된 데이터를 합산하여 최종신호를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 방법.(f) the base station receiving and decoding the relayed source data to detect the original signal, and summing the data received from the source terminal and the relayed data through the relay terminal to determine a final signal; Wireless communication cooperative transmission method using multiple antennas, characterized in that. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (c) 단계에서 상기 중계단말은 상기 (b) 단계에서 전송받는 소스단말에 대한 정보를 이용하여 상기 중계단말과 동기화를 하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 방법.In step (c), the relay terminal is cooperative transmission using a multi-antenna, characterized in that for synchronizing with the relay terminal using the information on the source terminal received in the step (b). 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 (b) 단계 후에 상기 중계단말이 상기 소스단말로부터의 신호 외에 상기 기지국으로 전송할 신호가 있는 경우 상기 중계단말은 상기 소스단말과 기지국에 그 신호를 전송하고,After the step (b), if the relay terminal has a signal to be transmitted to the base station in addition to the signal from the source terminal, the relay terminal transmits the signal to the source terminal and the base station, 상기 소스단말은 상기 중계단말로부터의 신호를 수신하여 상기 기지국으로 중계하며,The source terminal receives the signal from the relay terminal and relays to the base station, 상기 기지국은 상기 소스단말의 소스데이터를 수신하는 것 외에 상기 중계단말에서 전송된 신호 및 그 신호가 상기 소스단말을 통해 중계되는 것도 수신하여 상기 중계단말로부터의 최종 신호로 합산하는 것을 특징으로 하는 다중안테나를 사용하는 무선통신 협동전송 방법.In addition to receiving the source data of the source terminal, the base station receives a signal transmitted from the relay terminal and the signal is also relayed through the source terminal and multiplying to the final signal from the relay terminal, characterized in that Wireless cooperative transmission method using an antenna.
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