KR20080113677A - Wireless communication apparatus and wireless communication method using the apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 중계 장치를 사용한 통신 시스템을 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a communication system using a relay device.
도 2는 본 발명에 따른 송신 장치와 중계 장치가 신호 전송 구간이 서로 겹치지 않도록 시간 구간을 구분하여 송신하는 시간 프레임을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a time frame in which a transmission device and a relay device separately transmit time sections so that signal transmission sections do not overlap each other according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 송신 장치의 구성을 도시한 블록도다.3 is a block diagram showing the configuration of a transmission apparatus according to the present invention.
도 4는 송신 장치의 송신 전력과 중계 장치의 송신 전력에 기반하여 값의 영역을 구분하여 도시한 도면이다.4 is based on the transmission power of the transmission apparatus and the transmission power of the relay apparatus. The figure shows division of a value area.
도 5는 본 발명에 따른 빔포밍 벡터를 벡터 공간상에 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a beamforming vector in vector space according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 중계 장치의 구성을 도시한 블록도다.6 is a block diagram showing the configuration of the relay apparatus according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 수신 장치의 구성을 도시한 블록도다.7 is a block diagram showing the configuration of a receiving apparatus according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 송신 방법의 동작을 설명하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating the operation of the transmission method according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 중계 방법의 동작을 설명하는 순서도이다.9 is a flowchart illustrating the operation of the relay method according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 수신 방법의 동작을 설명하는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating the operation of the receiving method according to the present invention.
본 발명은 중계 장치를 사용하는 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중계 장치를 사용하는 통신 방식에서, 송신 장치와 중계 장치의 데이터 송신 시간과 데이터 송신 출력을 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 송신 장치가 복수의 안테나를 이용하여 빔포밍(beamforming)을 수행하는 경우에 상기 빔포밍을 수행하기 위한 빔포밍 벡터(beamforming vector)를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a communication apparatus and method using a relay apparatus, and more particularly, to an apparatus and method for determining data transmission time and data transmission output of a transmission apparatus and a relay apparatus in a communication method using a relay apparatus. will be. The present invention also relates to an apparatus and method for determining a beamforming vector for performing the beamforming when the transmitting apparatus performs beamforming using a plurality of antennas.
무선 통신 망의 발전으로 인하여, 단순한 음성 통신뿐만 아니라, 영상통화 데이터 전송 등의 여러 가지 서비스를 무선으로 이용할 수 있게 되었다.With the development of wireless communication networks, various services such as video call data transmission as well as simple voice communication can be used wirelessly.
디지털 통신에서 통신 품질은 데이터가 실려 전송되는 신호의 세기와 간섭 신호 및 노이즈의 세기의 비율로서 결정된다. 그러나 상기 데이터가 실려 전송되는 신호의 세기는 무선 채널의 특성에 의해 시간이 지남에 따라서 변한다. 따라서 종래의 이동통신 환경에서는 무선 채널이 시간에 따라 변화하는 페이딩(fading)현상으로 인하여 특정 서비스를 이용하는 무선 단말기에게 통신 품질을 보장해 줄 수 없었다.In digital communication, communication quality is determined as the ratio of the strength of the signal on which data is transmitted and the strength of the interference signal and noise. However, the strength of the signal on which the data is transmitted varies over time due to the characteristics of the radio channel. Therefore, in the conventional mobile communication environment, communication quality cannot be guaranteed to a wireless terminal using a specific service due to a fading phenomenon in which a wireless channel changes over time.
이를 극복하기 위해 일정한 '신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : SNIR)'의 값을 설정하고, 상기 값을 기준으로 하여 데이터가 실려 전송되는 신호의 세기를 제어하는 기법도 사용되었다. 그러나 상기 무선 채널의 상태가 매우 빠르게 변한다면 상기 기법을 사용하여 통신 품질을 유지할 수는 없었다.In order to overcome this problem, a technique of setting a constant value of 'Signal to Interference and Noise Ratio (SNIR)' and controlling the strength of a signal on which data is transmitted based on the value is also used. However, if the state of the wireless channel changes very quickly, it is not possible to maintain communication quality using the technique.
이러한 페이딩 현상을 극복하기 위해 여러 가지 다이버시티 기법이 사용되어왔다. 특히 공간적으로 멀리 떨어진 곳에 위치한 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 공간 다이버시티 기법은 페이딩 현상을 극복하는데 있어 효과적이고도 간단한 기법으로서 널리 사용되어 왔다.Various diversity techniques have been used to overcome this fading phenomenon. In particular, the spatial diversity technique, which transmits and receives data using a plurality of antennas located far from each other, has been widely used as an effective and simple technique for overcoming fading.
그러나 상기 공간 다이버시티 기법은 기지국 또는 액세스 포인트와 같이 안테나를 장착할 공간이 충분한 경우에는 이용할 수 있으나, 안테나를 장착할 공간이 협소한 단말기에서는 이용할 수 없는 단점이 있었다.However, the space diversity scheme may be used when there is enough space to mount an antenna such as a base station or an access point, but it may not be used in a terminal having a narrow space to mount the antenna.
특히, 네트워크의 구성 및 유지를 위해 기지국이나 액세스 포인트와 같은 기반 네트워크 장치를 필요로 하지 않는 애드 훅 네트워크(Ad Hoc network)에서는 공간 다이버시티 기법을 이용할 수 없는 단점이 있었다.In particular, the space diversity scheme cannot be used in an ad hoc network that does not require a base network device such as a base station or an access point to configure and maintain a network.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 송신 장치로부터 데이터를 수신한 단말기가, 다른 단말기를 위하여 중계 장치로 동작하여, 통신 품질을 향상시키는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above-described prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving a communication quality by operating a terminal receiving data from a transmitting apparatus as a relay apparatus for another terminal. do.
본 발명의 또 다른 목적은, 송신 장치로부터 직접 수신 장치로 데이터를 전송하는 경로와 적어도 하나 이상의 중계 장치를 경유하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 데이터 전송 경로를 선택하고, 상기 선택된 데이터 전송 경로를 통하여 데이터를 송신 함으로써, 통신 품질을 향상시키고, 데이터 전송률을 증가시키는 것이다.It is still another object of the present invention to select a data transmission path from a path for transmitting data directly from a transmitting device to a receiving device and at least one or more paths via at least one or more relay devices, and to transmit data through the selected data transmission path. By transmitting, the communication quality is improved and the data rate is increased.
본 발명의 또 다른 목적은, 송신 장치로부터 직접 수신 장치로 데이터를 전송하는 경로와 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 데이터 전송 경로를 선택하고, 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치를 거쳐 데이터를 송신 함으로써, 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치를 거치지 않고, 송신 장치에서 직접 수신 장치로 데이터가 전송될 경우보다 송신 장치와 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치의 송신 전력의 합이 작게 하는 것이다.It is still another object of the present invention to select a data transmission path from among a path for transmitting data from a transmitting device directly to a receiving device and at least one or more paths for transmitting data to the receiving device via at least one or more relay devices. By transmitting data through a relay device located on the data transmission path, the data transmission path and the data transmission path do not go through the relay device located on the data transmission path, but rather when the data is transmitted directly from the transmission device to the reception device. The sum of the transmission powers of the relay devices located on the phase is made small.
본 발명의 또 다른 목적은, 송신 장치가 복수의 안테나와 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍을 수행하는 경우에, 상기 송신 장치로부터 데이터를 수신하고 다른 단말기를 위하여 중계 장치로 동작하는 단말기에게 빔포밍을 수행하기 위한 빔포밍 벡터를 결정하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a beamforming to a terminal that receives data from the transmitting device and operates as a relay device for another terminal when the transmitting device performs beamforming using a plurality of antennas and a beamforming vector. To determine the beamforming vector to perform the operation.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 적어도 하나 이상의 중계 장치를 이용하여 수신 장치와 연결되는 송신 장치에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치와 상기 수신 장치로부터 무선 채널의 상태 정보를 수신하는 수신부, 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여, 상기 송신 장치로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택하는 제어부, 및 상기 선택된 데이터 전송 경로를 통하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 송신부는 상기 데이터 전송 경 로상에 위치한 중계 장치가 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치가 제공 된다.In order to achieve the above object and solve the problems of the prior art, a transmitting device connected to a receiving device using at least one or more relay devices, the state information of the radio channel from the at least one or more relay devices and the receiving device A data transmission path of at least one path for transmitting data from the transmitting device to the receiving device via any one of the at least one relay device based on the received state information of the wireless channel; And a transmitting unit for transmitting data to the receiving device through the selected data transmission path, wherein the transmitting unit is configured to transmit data to the receiving device by a relay device located on the data transmission path. First hour that does not overlap the interval A transmitting device is provided which transmits data to a relay device located on the data transmission path in an interval.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 송신 장치와 수신 장치를 연결하는 무선 중계 장치에 있어서, 상기 송신 장치와의 무선 채널의 상태 정보를 측정하는 제어부, 상기 측정한 무선 채널의 상태 정보를 상기 송신 장치로 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 수신부는 상기 송신한 무선 채널의 상태 정보와 상기 수신 장치와의 무선 채널의 상태 정보에 기반하여 상기 송신 장치로부터 제1 데이터를 수신하고, 상기 송신부는 상기 수신부가 상기 송신 장치로부터 제2 데이터를 수신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 상기 수신한 제1 데이터를 상기 수신 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 중계 장치가 제공된다.According to yet another aspect of the present invention, a wireless relay device for connecting a transmitter and a receiver, comprising: a control unit for measuring state information of a radio channel with the transmitter, and the state information of the measured radio channel And a transmitting unit for transmitting the first data from the transmitting apparatus based on the transmitted state of the wireless channel and the state information of the wireless channel with the receiving apparatus. A relay device is provided that transmits the received first data to the receiving device in a first time period that does not overlap a second time period for receiving second data from the transmitting device.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 적어도 하나 이상의 중계 장치를 이용하여 수신 장치와 연결되는 무선 송신 방법에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치와 상기 수신 장치로부터 무선 채널의 상태 정보를 수신하는 단계, 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여, 상기 송신 장치로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택하는 단계, 상기 선택된 데이터 전송 경로를 통하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 단계, 및 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치가 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 상기 데이터 전송 경로상 에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송신 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in a wireless transmission method connected to a receiving device using at least one or more relay devices, receiving state information of a radio channel from the at least one or more relay devices and the receiving device, Selecting any one of at least one path for transmitting data from the transmitting device to the receiving device via any one of the at least one relay device based on the received state information of the wireless channel; Transmitting the data to the receiving device through the selected data transmission path; and transmitting the data to the receiving device on a first time period that does not overlap with a second time period during which a relay device located on the data transmission path transmits data to the receiving device. Relay device located on the data transmission path The radio transmission method comprising the step of transmitting data is provided.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 송신 장치와 수신 장치를 연결하는 무선 신호 중계 방법에 있어서, 상기 송신 장치와의 무선 채널의 상태를 측정하는 단계, 상기 측정한 무선 채널의 상태 정보를 상기 송신 장치로 송신하는 단계, 상기 송신한 무선 채널의 상태 정보와 상기 수신 장치와의 무선 채널의 상태 정보에 기반하여 상기 송신 장치로부터 제1 데이터를 수신하는 단계, 및 상기 송신 장치로부터 제2 데이터를 수신하는 시간과 겹치지 않는 시간에 상기 수신한 제1 데이터를 상기 수신 장치로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 중계 방법이 제공 된다.According to yet another aspect of the present invention, in a wireless signal relay method for connecting a transmitting device and a receiving device, the method comprising: measuring a state of a wireless channel with the transmitting device, and transmitting state information of the measured wireless channel to the transmitting device Transmitting first data from the transmitting device based on the transmitted state of the wireless channel and the state information of the wireless channel with the receiving device, and receiving the second data from the transmitting device. A wireless signal relay method is provided, comprising transmitting the received first data to the receiving device at a time that does not overlap with time.
이하에서는, 첨부된 도면들 및 상기 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited or restricted by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치를 사용한 통신 시스템의 네트워크 구성을 도시한 개념도이다. 이하 도 1을 참조하여 데이터의 전송 과정을 설명하기로 한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 시스템은 송신 장치(110), 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123), 및 수신 장치(130)를 포함하며, 송신 장치, 중계 장치, 및 수신 장치 상호간은 무선망을 통하여 연결된다.1 is a conceptual diagram illustrating a network configuration of a communication system using a relay device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process of transmitting data will be described with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the communication system according to the present invention includes a
일반적으로 중계 장치는 셀(Cell) 기반의 이동 통신 환경에서, 셀의 커버리 지(coverage)를 증가시키거나, 셀 내의 음영 지역을 해소하기 위하여 사용된다.In general, a relay device is used in a cell based mobile communication environment to increase coverage of a cell or to eliminate shadow areas within a cell.
그러나 본 발명에서의 중계 장치(121, 122, 123)는 송신 장치(110)와 수신 장치(130)가 서로 물리적으로 통신이 가능하더라도, 무선 채널의 변화에 의한 영향을 극복하고, 통신 품질을 향상시키기 위하여 사용된다.However, the
본 발명에서의 중계 장치(121, 122, 123)는 통신 사업을 수행하는 통신 사업자가 통신 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 설치한 고정적인 구조물일수도 있다. 또는, 다른 사용자 단말의 통신을 돕기 위하여 송신 장치(110)로부터 데이터를 수신하고, 수신 장치로 동작하는 다른 사용자 단말에게 상기 수신한 데이터를 전달하는 일반적인 사용자 단말기일 수도 있다.In the present invention, the
마찬가지로, 본 발명에서의 송신 장치 및 수신 장치는 데이터를 송신하거나 또는 수신하는 장치로서, 오늘날 이동 통신망에서의 사용자 단말기 또는 기지국 장치 등을 포괄하는 개념으로 해석될 수 있다.Similarly, the transmitting device and the receiving device in the present invention are devices for transmitting or receiving data, which can be interpreted as a concept encompassing a user terminal or a base station device in a mobile communication network.
무선 채널의 상태는 시간에 따라서 변화한다. 송신 장치(110)는 송신 장치(110)에서 수신 장치(130)까지의 무선 채널의 상태를 측정하여 생성한 무선 채널의 상태 정보(144)와, 송신 장치(110)에서 적어도 어느 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)까지의 무선 채널의 상태를 측정하여 생성한 무선 채널의 상태 정보(141, 142, 143) 및 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)로부터 수신 장치(130)까지의 무선 채널의 상태를 측정하여 생성한 무선 채널의 상태 정보(151, 152, 153)를 비교하여 가장 우수한 경로를 선택한다. 상기 경로에 위치한 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나의 중계 장치로 데이터를 송신하고, 이 데이터를 수신한 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나가 다시 수신 장치(130)로 상기 데이터를 송신한다면, 송신 장치(110)와 수신장치(130)는 언제나 우수한 무선 채널을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.The state of the wireless channel changes over time. The transmitting
본 발명에 따른 중계 장치를 이용한 시스템의 일례로서 DF(Decode-Forward) 방식의 시스템이 있다.An example of a system using a relay device according to the present invention is a system of the DF (Decode-Forward) method.
중계 장치 기반의 무선 통신 시스템 중에서 AF(Amplify-Forward) 방식의 중계 장치를 이용한 시스템은 상기 중계 장치(121, 122, 123)가 수신한 데이터를 단순히 증폭하여 수신 장치(130)로 전송한다. 반면에, DF 방식의 중계 장치를 이용한 시스템은 수신한 신호를 복조 하였다가 다시 변조하여 수신 장치(130)로 전송한다. DF 방식의 중계 장치를 이용한 시스템은 수신한 신호를 변조할 때, 수신할 때와 다른 코드워드로 변조할 수 있는 장점이 있다.Among the relay device-based wireless communication systems, a system using an AF (Amplify-Forward) type relay device simply amplifies data received by the
본 발명에 따른 일례로서, 파일럿 신호를 이용하여 무선 채널의 상태를 측정할 수 있다. 이하, 무선 채널의 상태 측정에 관한 실시예를 설명하기로 한다.As an example according to the present invention, a pilot signal may be used to measure a state of a wireless channel. Hereinafter, an embodiment of measuring a state of a wireless channel will be described.
송신 장치(110)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)로 제1 파일럿 신호를 송신한다.The transmitting
상기 제1 파일럿 신호를 수신한 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)는 상기 제1 파일럿 신호를 이용하여 상기 송신 장치로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태를 측정하여 무선 채널 상태 정보 (141), (142), (143)를 생성한다.At least one relay device (121, 122, 123) receiving the first pilot signal is a radio channel from the transmitting device to the at least one relay device (121, 122, 123) using the first pilot signal. Wireless channel status information by measuring the wireless channel status for (141), (142), Generate 143.
상기 제1 파일럿 신호는 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121)뿐만이 아니라 수신 장치(130)에게도 송신된다. 상기 제1 파일럿 신호를 수신한 수신 장치(130)는 상기 송신 장치(110)로부터 수신 장치(130)까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태를 측정하여 무선 채널 상태 정보(144)를 생성한다.The first pilot signal is transmitted to the receiving
또, 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 각각은 상기 수신 장치(130)로 제2 파일럿 신호를 송신한다. 수신 장치(130)는 상기 제2 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)로부터 상기 수신 장치(130)까지의 무선 채널 각각에 대해서 무선 채널 상태를 측정하여 무선 채널 상태 정보(151), (152), (153)을 생성한다In addition, each of the at least one
상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)와 수신 장치(130)는 상기 무선 채널 상태 정보(141, 142, 143, 144, 151, 152, 153)를 송신 장치(110)로 송신한다.The at least one
본 발명의 일실시예에 따르면, 송신 장치(110)는 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보(141, 142, 143, 144, 151, 152, 153)에 기반하여, 송신 장치(110)로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(130)로 데이터를 송신 하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transmitting
본 발명의 다른 실시예에 따르면 송신 장치(110)는 송신 장치(110)로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수 신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로와, 송신 장치(110)로부터 수신 장치(130)까지 직접 데이터를 송신하는 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the transmitting
본 발명의 일실시예에 따르면 송신 장치(110)는 상기 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다. 여기서 '전송 가능한 정보량'이란, 특정 경로를 통하여 송신 장치 및 수신 장치 간에 상호 최대로 전송할 수 있는 데이터 총량을 의미하는 것으로, 또 달리 데이터 전송률을 의미할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 송신 장치(110)가 송신 장치(110)로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나를 경유 하여 수신 장치(130)로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한 경우에, 송신 장치(110)는 상기 송신 장치(110)가 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신하는 전력와 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치가 수신 장치로 데이터를 송신하는 전력 을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one of the transmitting
도 2는 본 발명에 따른 송신 장치와 중계 장치가 전송 시간 구간을 분할하여 데이터를 전송하는 일례를 도시한 것이다.2 illustrates an example in which a transmitting device and a relay device transmit data by dividing a transmission time interval according to the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 송신 장치는 중계 장치로 데이터를 송신하고, 중계 장치는 송신된 데이터를 다시 수신 장치로 전송하는 전체 시간 구간(또는 시간 프레임) 에 있어서, 송신 장치와 중계 장치는 상호 간에 전체 시간 구간을 서로 분할하여 데이터를 송신하게 된다.As shown in Fig. 2, the transmitting apparatus transmits data to the relay apparatus, and the relay apparatus transmits the transmitted data back to the receiving apparatus in the entire time interval (or time frame), and the transmitting apparatus and the relay apparatus are mutually The data is transmitted by dividing the entire time interval.
도 2는 신호 전송 구간이 서로 겹치지 않도록 시간 구간을 구분하여 송신하는 시간 프레임을 도시한 도면이다. 이하 도 2를 참조하여 송신 장치가 데이터를 송신하는 시간 구간과 중계 장치가 데이터를 송신하는 시간 구간의 분할 과정을 설명하기로 한다.2 is a diagram illustrating a time frame in which time intervals are transmitted so that signal transmission intervals do not overlap each other. Hereinafter, referring to FIG. 2, a process of dividing a time interval in which a transmitter transmits data and a time interval in which the relay apparatus transmits data will be described.
본 발명에 따라 중계 장치(121, 122, 123)를 이용하는 송신 장치(110)는 일정한 시간 프레임(200) 단위로 데이터의 전송을 수행한다. 도 2에는 특정 시간 프레임을 제1 시간 구간(210)과 제2 시간 구간(220)으로 구분하여 데이터를 전송하는 실시예가 도시 되었다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 제1, 제2 시간 구간은 특정 시간 프레임내의 적어도 하나 이상의 시간 슬롯으로서 구현될 수 있다.According to the present invention, the
송신 장치(110)가 수신 장치(130)로 직접 데이터를 송신하는 경로를 데이터 전송 경로로 선택한 경우에는 송신 장치(110)는 특정 시간 프레임(200)의 시간 전부를 이용하여 수신 장치(130)로 데이터를 전송한다.When the transmitting
특정 채널, 또는 데이터 송수신 장치를 통해 송신되는 데이터의 총량은, 데이터 전송률과 전송시간의 곱으로서 표현될 수 있다. 특정 시간 프레임의 길이를 라고 하고, 상기 특정 시간 프레임 동안 데이터 전송률 로 데이터를 전송한다고 가정하면 송신 장치(110)가 수신 장치(130)로 직접 송신하는 데이터의 총량은 가 된다.The total amount of data transmitted through a specific channel or data transmission / reception apparatus may be expressed as a product of a data rate and a transmission time. The length of a specific time frame And the data rate during the specific time frame Suppose that the data is transmitted to the receiving
본 발명에 따른 송신 장치(110)가 송신 장치(110)로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123)중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(130)로 데이터를 송신 하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한 경우에는, 송신 장치(110)는 특정 시간 프레임에서 제1 시간 구간(210)에 데이터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신할 수 있다. 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 제1 중계 장치(121)를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로서 선택되었다고 가정하자.Any of at least one path through which the
본 발명의 일실시예에 따른 송신 장치와 수신 장치를 연결하는 무선 중계 장치(121)는 제1 시간 구간(210)에는 송신 장치(110)로부터 데이터를 수신하고, 제2 시간 구간(220)에는 상기 수신한 데이터를 수신 장치(130)로 송신할 수 있다,The
제1 시간 구간(210)의 길이를 , 제2 시간 구간(220)의 길이를 라 하고, 전체 시간 프레임(200)의 길이를 라고 하면, 의 관계가 성립한다.The length of the
송신 장치(110)가 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(121)로 송신하는 데이터의 전송률을 이라고 하면, 의 시간 동안 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 송신되는 데이터의 총량은 이고, 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(121)가 수신 장치(130)로 송신하는 데이터의 전송률을 라고 하면, 의 시간 동안 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(121)가 수신 장치(130)로 송 신하는 데이터의 총량은 가 된다. 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(130)로 데이터를 송신하는 경우에도, 수신 장치(130)는 상기 프레임(200)의 시간 구간의 길이 동안에 동일한 양의 데이터를 수신해야 하므로 하기 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.The transmission rate of data transmitted from the
[수학식 1][Equation 1]
한편, 송신 장치(110)가 송신한 신호는 무선 통신 채널을 통과하면서 감쇄된다. 송신 장치(130)가 원하는 데이터 전송률을 만족시키기 위해서는 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ration : SINR)를 소정의 값 이상으로 유지 해야 한다. 따라서, 송신 장치(110)가 원하는 데이터 전송률을 만족시키기 위해서는 송신 장치(110)가 데이터를 송신하는 송신전력 를 소정의 값 이상으로 유지해야 한다.On the other hand, the signal transmitted by the transmitting
시간에 따라 채널 상태가 변하는 무선 통신 채널에서는 송신 장치(110)가 송신한 신호는 시간에 따라 그 세기가 변한다. 따라서, 특정 경로의 통신 채널에 있어서, 수신 장치(130)가 요구하는 데이터 전송률을 만족시키지 못하는 경우가 생긴다.In a wireless communication channel whose channel state changes with time, the strength of a signal transmitted by the transmitting
통신 두절(Outage)이란 상기 송신 장치(110)가 선택한 데이터 전송 경로를 통하여 데이터를 송신하는 경우에, 상기 데이터 전송 경로상의 채널 상태가 악화되어, 상기 수신 장치(130)가 요구하는 데이터 전송률을 만족시키지 못하는 경우로 정의된다.Communication outage means that when the
본 발명에서는 통신 두절의 발생 확률을 최소화하기 위하여, 송신 장치(110)로부터 중계 장치(121, 122, 123)까지, 중계 장치(121, 122, 123)로부터 수신 장치(130)까지, 또 송신 장치(110)로부터 수신 장치(130)까지의 무선 채널 상태를 고려하여 데이터를 송신할 데이터 전송 선로를 선택한다.In the present invention, in order to minimize the probability of occurrence of a communication break, from the transmitting
만약 적어도 하나 이상의 중계 장치(121, 122, 123) 중에서 어느 하나를 경유하여 데이터를 송신하는 경우에, 송신 장치(110)의 송신 전력과 중계 장치(121, 122, 123)의 송신 전력의 합이 송신 장치(110)가 직접 수신 장치(130)로 데이터를 전송했을 경우의 송신 장치(110)의 송신 전력보다 크다면 중계 장치(121, 122, 123)를 사용하는 이득이 없다. 따라서, 수신 장치(130)가 요구하는 데이터 전송률을 보장하기 위한 송신 장치(110)의 송신 전력과 데이터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치(121)의 송신 전력의 합이 송신 장치(110)가 직접 수신 장치(130)로 데이터를 전송했을 경우, 즉 송신 장치로부터 수신 장치까지 직접 연결되는 경로상에서의 송신 장치(110)의 송신 전력보다 작아야 한다.If data is transmitted via any one or more of the at least one
만약 특정 시간 프레임의 길이에 대하여 송신 장치(110)가 데이터를 송신하는 제1 시간 구간의 길이의 비(또는 비율)를 라고 하고, 송신 장치(110)가 i번째 중계 장치(121, 122, 123)에게 데이터를 송신할 때의 송신전력을 라고 하자. 또, 상기 i번째 중계 장치(121, 122, 123)가 수신 장치(130)로 데이터를 송신할 때의 송신 전력을 이라고 하고, 중계 장치(121, 122, 123)를 사용하지 않고, 상기 송신 장치에서 직접 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 경우에, 소정의 데이터 전송률 이상으로 데이터를 송신하기 위하여 필요한 송신 전력을 라고 하면 다음 수학식 2의 관계가 성립한다. 수학식 2는 본 발명에 따라 "송신 전력의 제한 조건" 이라고 부르도록 한다.If the length of a particular time frame The length of the first time interval at which the
[수학식 2][Equation 2]
중계 장치를 경유하지 않고 송신 장치에서 수신장치로 직접 데이터를 송신하는 경우, 소정의 데이터 전송률 이상으로 데이터를 송신하기 위한 송신 전력 는 상기 송신 전력의 제한 조건에 의하여 송신 장치(110)의 송신 전력와 i번째 경로 상에 위치한 중계 장치(121, 122, 123)의 송신 전력 의 범위를 제한 하는 '전력 제한치'로서 작용한다.When data is transmitted directly from the transmitting device to the receiving device without passing through the relay device, a predetermined data rate Transmission power for transmitting data above Is the transmission power of the
본 발명에 따르면, 송신 장치(110)와 중계 장치(121)가 서로 시간을 구분하 여 데이터를 송신함으로써, 여러 가지 문제점을 해결할 수 있다. According to the present invention, the
일례로, 만약 AF방식의 중계 장치를 사용하는 경우라면, 송신 장치(110)와 중계 장치(121)가 송신한 데이터는 서로 동일한 신호이나, 중계 장치(121)에서의 중계에 소요되는 시간으로 인하여 수신 장치(130)에서 같은 시각에 수신되지 못한다. 따라서 두 신호는 서로 간섭 신호로서 작용하게 되며, 이는 전체 통신 시스템에 있어 성능을 저해하는 요인이 된다. For example, if a relay apparatus of the AF method is used, the data transmitted by the transmitting
또다른 일례로, DF방식의 중계 장치(121)를 사용하는 경우에는, 만약 중계 장치(121)가 송신 장치(110)로부터 수신한 데이터를 다시 복조하여, 송신 장치(110)가 송신한 제1 데이터와 중계 장치(121)가 송신한 제2 데이터가 서로 구분될 수 있도록 송신하면, 수신 장치(130)는 제1, 제2 데이터를 구분하여 수신할 수 있다. 그러나 이 경우에도, 수신 장치(130)는 제1, 제2 데이터를 구분하기 위하여 복잡한 수신기 구조를 구비해야 하므로, 이는 단말기 가격 상승과, 전력 소모의 원인으로 작용한다.As another example, when using the
도 3은 본 발명에 따른 송신 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram showing the configuration of a transmitting apparatus according to the present invention.
도 3에서 도시한 바와 같이, 송신 장치(300)는 송신부(310), 수신부(320), 및 제어부(330)를 포함한다. 이하 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 송신 장치의 동작을 상세히 설명하기로 한다. As shown in FIG. 3, the
송신부(310)는 상기 송신 장치(300)의 인근에 위치한 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)로 파일럿 신호를 송신한다.The
상기 적어도 파일럿 신호를 수신한 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)는 상기 파일럿 신호를 이용하여 상기 송신 장치(300)로부터의 무선 채널의 상태를 측정한다. 파일럿 신호를 수신한 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)는 무선 채널의 상태를 측정하여 생성된 무선 채널의 상태 정보를 다시 상기 송신 장치(300)에게 송신한다.The at least one
수신부(320)는 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)로부터 상기 파일럿 신호를 이용해 측정한 무선 채널의 상태 정보를 수신한다.The
제어부(330)는 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여 송신 장치(300)로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한다.The
본 발명의 일실시예에 의하면 제어부(330)는 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여 송신 장치(300)로부터 수신 장치(350)까지 직접 데이터를 송신하는 경로와, 상기 송신 장치(300)로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
만약 제1 중계 장치(341)를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되었다고 가정하자.Suppose that the path via the
송신부(310)는 상기 데이터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치(341)가 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간(220)과 겹치지 않는 제1 시간 구 간(210)에 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신 한다. The
본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치를 이용하여 수신 장치와 연결되는 송신 장치(300)의 송신부(310)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)로 파일럿 신호를 각각 송신하고, 수신부(320)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)로부터 상기 송신한 파일럿 신호를 이용하여 측정한 송신 장치(300)로부터의 무선 채널의 상태 정보를 수신한다. 제어부(330)는 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여, 송신 장치(300)로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신할 데이터 전송 경로를 선택한다. 송신부(310)는 선택된 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치가 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간(220)과 겹치지 않는 제1 시간 구간(210)에 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신한다.The transmitting
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는 통신 두절의 발생 확률을 최소화 하기 위하여 송신 장치(300)로부터 직접 수신 장치까지 데이터를 송신하는 경로 또는 송신 장치(300)로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 각각에 대한 전송 가능한 정보량을 산출하고, 상기 산출된 전송 가능한 정보량이 최대가 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 다른 실시예에 따른 적어도 하나 이상의 중계 장치를 이용하여 수신 장치와 연결되는 송신 장치에 있어서, 수신부(320)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)와 수신 장치(350)로부터 무선 채널의 상태 정보를 수신하고, 제어부(330)는 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한다. 송신부(310)는 선택된 데이터 전송 경로를 통하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신한다. 제어부(330)는 상기 선택된 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 송신부(310)가 상기 선택된 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력을 결정할 수 있다. 또, 상기 선택된 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(341, 342)가 송신 장치(350)로 데이터를 전송하는 송신 전력을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(330)는 상기 선택된 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 상기 송신부(310)가 상기 데이터 전송 경로에 위치한 중계 장치(341, 342)로 제1 데이터를 송신하는 제1 시간 구간의 길이와, 상기 데이터 전송 경로에 위치한 중계 장치가 상기 수신 장치로 제2 데이터를 송신하는 제2 시간 구간의 길이를 결정할 수 있다.In the transmitting device connected to the receiving device using at least one relay device according to another embodiment of the present invention, the receiving
여기서 송신 장치(300)로부터 수신 장치(350)까지 직접 데이터를 전송하는 경로에서의 전송 가능한 정보량 는 다음과 같이 수학식 3에 의해 정해진다.Here, the amount of information that can be transmitted in a path for transmitting data directly from the transmitting
[수학식 3][Equation 3]
여기서 는 상기 송신 장치(300)에서 상기 수신 장치(350)까지 직접 전송한 경우에 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 송신한 무선 채널의 상태 정보 의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. 는 송신 장치(300)가 수신 장치(350)로 데이터를 송신할 때의 송신 전력이다.here Is the gain of the wireless channel in the case of direct transmission from the transmitting
또, 송신 장치(300)로부터 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 경로 각각에 대한 전송 가능한 정보량 는 다음과 같이 수학식 4에 의해 정해진다.In addition, the amount of information that can be transmitted for each path for transmitting data from the transmitting
[수학식 4][Equation 4]
여기서 는 시간 프레임의 길이에 대한 상기 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 시간의 길이의 비로서, 이다. 는 상기 송신 장치(300)에서 상기 수신 장치(350)까지 직접 전송한 경우에 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 송신한 무선 채널의 상태 정보 의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. 는 상기 i번째 중계 장치(341, 342)에서 수신 장치(350) 까지의 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 파일럿 신호를 이용하여 측정한 무선 채널의 상태 정보의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. 또 는 송신 장치(300)가 i번째 중계 장치(341, 342)에게 데이터를 송신할 때의 송신 전력이고, 는 i번째 중계 장치가 수신 장치(350)에게 데이터를 송신할 때의 송신 전력이다.here Is the length of the time frame The time at which the transmitting device transmits data to the i-
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는 송신 장치(300)로부터 수신 장치(350)까 직접 데이터를 전송하는 경로 또는 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342)중에서 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 전송 가능한 정보량가 최대가 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택 한다.According to an embodiment of the present invention, the
송신 장치(300)로부터 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 경로가 유효하기 위해서는, 하기 수학식 5와 같이 송신 장치(300)로부터 i번째 중계 장치(341, 342)까지의 경로에서 제1 시간 구간(210)동안 전송되는 것을 고려한 전송 가능한 정보량 가 상기 송신 장치(300)으로부터 수신 장치(350)까지 직접 데이터가 전송되는 경우의 데이터 전송률 보다 커야 한다.In order for the path for transmitting data from the transmitting
[수학식 5][Equation 5]
여기서 는 전체 시간 프레임의 길이에 대한 상기 송신 장치(300)가 i번째 중계 장치(341, 342)에게 데이터를 송신하는 시간의 길이의 비이고, 는 상기 송신 장치(300)에서 i번째 중계 장치(341, 342)까지의 경로의 전송 이득으로서 채널 상태 정보 의 절대값을 제곱하여 얻을 수 있다. 는 상기 송신 장치(300)가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력이다.here Is the length of the entire time frame Length of time for which the
만약 송신 장치(300)에서 i번째 중계 장치까지의 전송 경로에서 소정의 데이터 전송률로 송신하기 위한 송신 장치(300)의 최소의 송신 전력 값을 라고 하면 의 값은 다음의 수학식 6과 같이 정해 진다.If the minimum transmission power value of the
[수학식 6][Equation 6]
따라서, i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치로 연결되는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되어 수신 장치(350)로 데이터를 송신하기 위해서, 송신 장치(300)에서 i번째 중계 장치(341, 342)로 송신하는 전력는 보다 크거나 최소한 같은 값을 가져야 한다.Therefore, the path connected to the receiving device via the i-
수학식 4에서도 알 수 있듯이, i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 경로에 대한 전송 가능한 정보량 는 시간 프레임의 길이 에 대한 제1 시간 구간(210)의 길이 의 비인 의 함수이다. 또한 값의 변화에 따라서 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 전송하는 제1 시간 구간의 길이 이 변한다면, 상기 시간 동안 송신 장치가 데이터를 송신하는 데이터 전송률 도 값에 따라서 변한다. 결과적으로 데이터 전송률 으로 전송하기 위해 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력 도 값에 따라 변하고, 이는 i번째 중계 장치(341, 342)가 수신 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력 도 마찬가지다.As can be seen from Equation 4, the amount of information that can be transmitted about a path for transmitting data to the receiving
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 각각의 경로에 대하여 전송 가능한 정보량의 최대값을 계산하고, 상기 최대값을 상기 각각의 경로에 대한 전송 가능한 정보량으로 산출한다. 제어부(330)는 상기 산출한 각각의 경로에 대한 전송 가능한 정보량을 서로 비교하여 전송 가능한 정보량이 최대값이 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(330)는 시간 프레임의 길이 에 대한 제1 시간 구간의 길이 의 비인 도 각각의 경로에서 전송 가능한 정보량 가 최대가 되도록 결정할 수 있다. 의 값을 최대화 하는 의 값은, 시간 프레임의 길이에 대한 상기 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 시간의 길이의 비로서 인 의 범위를 고려하고, 또 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력 와 i번째 중계 장치(341, 342)가 수신 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력 와 관련한 "송신 전력의 제한 조건"을 고려하여 구할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the
이하에서는, 각각의 경로가 데이터 전송 경로로 선택되기 위한 조건에 따른 의 범위를 고려하여 의 값을 구하는 여러 가지 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, according to the conditions for each path to be selected as a data transmission path Considering the scope of Various embodiments of obtaining the value of will be described.
먼저 첫 번째 경우로서, 인 경우를 고려하자.First as the first case, Consider the case.
만약 이라면, 인 관계가 성립한다.if If Relationship is established.
는 i번째 중계 장치에서 수신 장치로 데이터를 송신할 때의 송신 전력으로서 이 값이 '0'이라는 것은 결국 중계 장치를 이용하지 않고, 송신 장치(300)에서 수신 장치(350)으로 직접 데이터를 송신하는 경우를 의미한다. 따라서 가 수학식 7과 같은 범위에 존재하는 경우에는 송신 장치는 수신 장치로 직접 데이터를 전송한다. 따라서 이 경우는 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 데이터를 전송하는 경로를 가정하는 경우에는 고려하지 않아도 된다. Is the transmission power at the time of transmitting data from the i-th relay device to the receiving device. The value of '0' means that the data is directly transmitted from the transmitting
[수학식 7][Equation 7]
는 중계 장치(341, 342)를 사용하지 않고, 송신 장치(300)가 직접 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 경우에, 소정의 데이터 전송률 이상으로 데이터를 송신하기 위하여 필요한 송신 전력이다. 는 송신 장치(300)에서 수신 장치(350)까지 직접 전송한 경우에 무선 채널의 이득으로서 수신 장치(350)가 송신한 무선 채널의 상태 정보 의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. 는 상기 i번 째 중계 장치(341, 342)에서 수신 장치(350)까지의 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 파일럿 신호를 이용하여 측정한 무선 채널의 상태 정보의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. Is a transmission power required for transmitting data at a predetermined data transfer rate or more when the transmitting
송신 장치(300)로부터 직접 수신 장치(350)로 데이터를 전송하는 경로에서의 전송 가능한 정보량 는 수학식 3과 같이 정해지고, 전송 가능한 정보량을 최대화하는 의 값은 '1'이다. 송신 장치가 수신장치로 데이터를 송신하는 송신 전력 는 로 정해지며, 은 '0'의 값을 가진다.The amount of information that can be transmitted in a path for transmitting data from the transmitting
두 번째 경우로서, 이고,인 경우를 고려하자. 만약 상기의 조건이라면 의 관계가 성립한다. 이 경우에는 송신 장치(300)로부터 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)까지의 전송 경로에서 전송 가능한 정보량 는 하기 수학식 8와 같이 표현될 수 있다.As the second case, ego, Consider the case. If the above conditions The relationship is established. In this case, the amount of information that can be transmitted in the transmission path from the transmitting
[수학식 8][Equation 8]
상기 수학식 8를 최대화 하는 의 값은 쉽게 알 수 없다.Maximizing Equation 8 The value of is not easily known.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는값을 양자화한 복수의 값에 대하여 상기 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로의 전송 가능한 정보량을 산출할 수 있다, 상기 산출된 전송 가능한 정보량을 서로 비교하여, 상기 산출한 전송 가능한 정보량들 중에서 최대값을 상기 경로에 대한 전송 가능한 정보량으로 결정할 수 있다, 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 의 양자화된 값을 산출함으로써, 비록 정확하지는 않으나, 전송 가능한 정보량을 최대화하는 값의 근사치를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention the
이 경우, 송신 장치가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력 는 와 같이 정해진다. 또, i번째 중계 장치(341, 342)가 송신 장치(350)로 데이터를 송신하는 송신 전력 은 로 정해진다.In this case, the transmission power at which the transmission device transmits data to the i-
세 번째 경우로서, 이고, 인 경우를 고려하자. 만약 상기의 조건 이라면, 의 관계가 성립한다. 첫 번째 경우와 마찬가지로, 이라면, 결국 중계 장치를 이용하지 않고, 송신 장치(300)로부터 수신 장치(350)로 직접 데이터를 송신하는 경우를 의미한다. 따라서, 를 만족하는 에 대하여 인 범위에 존재하는 경우에는 송신 장치(300)는 수신 장치(350)로 직접 데이터를 송신한다.As the third case, ego, Consider the case. If the above conditions The relationship is established. As in the first case, In this case, it means a case where data is directly transmitted from the transmitting
따라서 송신 장치(300)에서 직접 수신 장치(350)로 직접 데이터를 송신하는 경로에서의 전송 가능한 정보량 는 수학식 3과 같이 정해지고, 전송 가능한 정보량을 최대화하는 의 값은 '1'이다. 송신 장치(300)가 수신장치(350)로 데이터를 송신하는 송신 전력 는 로 정해지며, 은 '0'의 값을 가진다.Therefore, the amount of information that can be transmitted in a path for transmitting data directly from the transmitting
네 번째 경우로서, 상기 첫 번째, 두 번째, 세 번째 경우 중에서 어느 경우에도 속하지 않는다면, 송신 장치(300)에서 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)까지의 경로에서 전송 가능한 정보량 는 하기 수학식 9과 같이 의 함수로 표현할 수 있다.As a fourth case, if it does not belong to any of the first, second, and third cases, it transmits on the path from the transmitting
[수학식 9][Equation 9]
두 번째 경우와 마찬가지로, 수학식 9을 최대화 하는 의 값은 쉽게 알 수 없다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는 값을 양자화한 복 수의 값에 대하여 수학식 9에 따라서 상기 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로의 전송 가능한 정보량을 산출할 수 있다, 상기 산출된 전송 가능한 정보량을 서로 비교하여, 상기 산출한 전송 가능한 정보량들 중에서 최대값을 상기 경로에 대한 전송 가능한 정보량으로 결정할 수 있다, 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 의 양자화된 값에 대하여 상기 전송 가능한 정보량을 산출함으로써, 비록 정확하지는 않으나, 전송 가능한 정보량을 최대화하는 값의 근사치를 얻을 수 있다.As in the second case, Equation 9 is to be maximized The value of is not easily known. However, according to an embodiment of the present invention, the
이 경우, 송신 장치(300)가 i번째 중계 장치(341, 342)로 데이터를 송신하는 송신 전력 는 하기 수학식 10과 같이 정해 진다.In this case, the transmission power at which the
[수학식 10][Equation 10]
또 i번째 중계 장치(341, 342)가 수신 장치(350)로 데이터를 송신하는 송신 전력 는 하기 수학식 11과 같이 정해진다.In addition, transmission power at which the i-
[수학식 11][Equation 11]
도 4는 송신 장치의 송신 전력과 중계 장치의 송신 전력에 기반하여 값의 영역을 구분하여 도시한 도면이다. 이하 도 4를 참조하여 값의 범위에 따라 각 경로의 전송 가능한 정보량과 송신 장치의 송신 전력, 및 중계 장치의 송신 전력을 산출하는 과정을 상세히 설명한다.4 is based on the transmission power of the transmission apparatus and the transmission power of the relay apparatus. The figure shows division of a value area. Hereinafter with reference to FIG. The process of calculating the amount of information that can be transmitted in each path, the transmission power of the transmission device, and the transmission power of the relay device according to the range of values will be described in detail.
의 범위에 대한 첫 번째 도면(410)은 송신 장치(300)의 송신 전력와 중계 장치(341, 342)의 송신 전력 에 대해 검토한 세 번째 경우에 대하여 도시한 것이다. The first figure 410 for the range of the transmit power of the transmitting
를 만족하는 에 대하여 인 범위(411)에 존재 하는 경우에는 송신 장치(300)는 수신 장치(350)로 직접 데이터를 전송 한다. 인 범위(412)에서는 송신 장치는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 하나의 경로를 선택하여 데이터를 전송하게 된다. To satisfy about If present in the in-
의 범위에 대한 두 번째 도면(420)은 송신 장치(300)의 송신 전력와 중계 장치(341, 342)의 송신 전력 에 대해 검토한 세 번째 경우에 대하여 도시한 것이다. The second figure 420 for the range of the transmit power of the transmitting
을 만족하는 에 대하여 가 인 범위(422)에 존재하면 송신 장치(300)는 직접 수신 장치(350)로 데이터를 전송 하고, 인 범위(421)에 대해서는 송신 장치(300)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 하나의 경로를 선택하여 데이터를 전송 하게 된다. To satisfy about end In the
여기서 유의할 점은 인 경우에는 송신 장치(300)는 적어도 하나 이상의 중계 장치(341, 342) 중에서 어느 하나를 경유하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 하나의 경로를 데이터 전송 경로로서 선택할 수 있으나, 인 경우에는 송신 장치(300)는 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로를 데이터 전송 경로로서 선택할 수 없고, 직접 수신 장치(350)로 데이터를 전송하는 경로를 선택할 수 밖에 없다.The important thing to note here In this case, the transmitting
따라서, 제어부(330)가 상기 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로를 데이터 전송 경로로 선택 하기 위해서는 언제나 인 조건을 만족해야 한 다.Therefore, the
의 범위에 대한 세 번째 도면(430)은 i번째 중계 장치(341, 342)에 대한 경로를 고려하는 경우에 인 조건에 따라서 의 영역을 구분한 것이다. 제1, 제4 구간(431, 434)에서는 송신 장치는 직접 수신 장치로 데이터를 전송 하므로, i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로를 고려하는 경우에는 제1, 제4 영역(431, 434)의 값에 대해서는 고려할 필요는 없다. 여기서 송신 장치의 송신 전력와 중계 장치의 송신 전력 에 대해 검토한 두 번째와 네 번째의 경우를 고려하면, 를 만족하는 에 대해서, 가 인 제2 영역(432)에 존재하는 경우에는 두 번째 경우에 해당하고, 인 제3 영역(434)에 존재하는 경우에는 네 번째 경우에 해당한다. 따라서 가 제2 영역(432)에 존재하는 경우에는 상기 경로의 전송 가능한 정보량 는 수학식 8과 같이 정해진다. 만약 가 제4 영역(434)에 존재하는 경우에는 상기 경로의 전송 가능한 정보량 는 수학식 9와 같이 정해진다. The third figure 430 for the range of is taken into account when considering the path to the i
본 발명의 일실시예에 따른 제어부(330)는 각 경로의 전송 가능한 정보량 를 산출하는데 있어, 상기 경로가 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하여 수신 장치(350)로 데이터를 전송하는 경로라면, 먼저 무선 채널 상태 정보를 이용하여 , , 의 값을 계산하고, 인 조건을 만족하는지 확인할 수 있다. 만약 상기 조건을 만족하지 못한다면, 상기 i번째 중계 장치(341, 342)를 경유하는 경로는 데이터 전송 경로로서 선택 받을 수 없으므로 상기 경로에 대해서는 더 이상 전송 가능한 정보량을 산출하지 않을 수 있다.The
본 발명의 일실시예에 따른 제어부(330)는 i번째 중계 장치를 경유하는 경로의 전송 가능한 정보량를 산출하는데 있어, 인 영역에 대해서만 전송 가능한 정보량을 산출할 수 있다.The
본 발명의 일실시예에 따른 제어부(330)는 상기 검토한 바와 같이 각 경로에 대해 전송 가능한 정보량을 산출한다. 제어부(330)는 상기 산출한 전송 가능한 정보량이 최대가 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다.The
도 5는 본 발명에 따른 빔포밍 벡터를 벡터 평면상에 도시한 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 송신 장치가 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 빔포밍을 수행하여 데이터를 송신하는 경우에 빔포밍 벡터를 구하는 과정을 상세히 설명 하기로 한다.5 is a diagram showing a beamforming vector according to the present invention on a vector plane. Hereinafter, a process of obtaining a beamforming vector when the transmitter transmits data by performing beamforming to a relay device located on a transmission path will be described in detail with reference to FIG. 5.
본 발명의 일실시예에 따르면 적어도 하나 이상의 중계 장치를 이용하여 수신 장치와 연결되는 송신 장치는 적어도 하나 이상의 중계 장치와 수신 장치로부터 무선 채널의 상태 정보를 수신하는 수신부, 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기반하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 상기 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 어느 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택하는 제어부로 구성된다. 상기 송신 장치는 복수의 송신 안테나를 포함하고, 제어부는 상기 복수의 송신 안테나와 연관된 빔포밍 벡터를 생성한다. 특히 상기 송신부는 상기 생성된 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍을 수행해 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신한다.According to an embodiment of the present invention, a transmitting device connected to a receiving device using at least one relay device includes: a receiving unit receiving state information of a wireless channel from at least one relay device and the receiving device, and a state of the received wireless channel. And a control unit for selecting any one of at least one or more paths for transmitting data to the receiving device via any one of the at least one relay device based on the information. The transmitting device includes a plurality of transmit antennas, and the controller generates a beamforming vector associated with the plurality of transmit antennas. In particular, the transmitter performs beamforming using the generated beamforming vector to transmit data to a relay device located on the data transmission path.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 송신부는 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치가 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transmitting unit transmits data to a relay device located on the data transmission path in a first time interval that does not overlap a second time interval in which the relay device located on the data transmission path transmits data to the receiving device. Can be sent.
빔포밍을 수행하는 경우에도 통신 두절의 발생 확률을 최소화 하기 위해서는, 송신 장치로부터 적어도 어느 하나 이상의 중계 장치를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되는 경로를 데이터 전송 경로로 선택해야 함에는 변함이 없다. 이 경우에는 물론 전송 가능한 정보량은 송신부가 빔포밍을 수행하는 것을 고려하여 산출될 수 있다.In order to minimize the probability of occurrence of communication failure even when beamforming is performed, a path having the maximum amount of transmittable information among at least one path for transmitting data from the transmitting device to the receiving device via at least one or more relay devices may be selected. There is no change in the choice of the data transmission path. In this case, of course, the amount of information that can be transmitted can be calculated in consideration of the transmitter performing beamforming.
또 수신부에서 사용하는 빔포밍 벡터도 상기 송신 장치로부터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치를 경유하여 수신 장치까지의 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 결정 되어야 한다.In addition, the beamforming vector used by the receiver must also be determined so that the amount of information that can be transmitted in the path from the transmitter to the receiver via the relay device located on the transmission path is maximum.
만약 송신 장치가 복수의 송신 안테나와 연관된 빔포밍 벡터 를 이용하여 빔포밍을 수행하여 i번째 중계 장치로 데이터를 전송한다면, 빔포밍을 고려한 상기 경로에서 전송 가능한 정보량 는 하기 수학식 12에 의해서 정해진다.If the transmitting device is a beamforming vector associated with a plurality of transmit antennas If the data is transmitted to the i-th relay apparatus by beamforming by using a beamforming, the amount of information that can be transmitted in the path considering beamforming Is determined by the following equation (12).
[수학식 13][Equation 13]
여기서, 는 송신 장치가 사용하는 빔포밍 벡터 (540)의 켤레 복소 벡터, (512)는 송신 장치에서 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 벡터 (511)를 정규화한 벡터를 각각 의미한다. 는 전체 시간 프레임의 길이에 대한 송신 단말이 데이터를 송신하는 시간 구간 길이의 비이다. 는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치까지 직접 전송한 경우에 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 송신한 무선 채널의 상태 정보 (511)의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. 는 상기 i번째 중계 장치에서 수신 장치(350)까지의 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 파일럿 신호를 이용하여 측정한 무선 채널의 상태 정보의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다.here, Is the beamforming vector used by the
복수의 송신 안테나와 연관된 빔포밍 벡터 (540)는 송신 장치가 빔포밍을 수행하는데 이용되며, 그 크기가 1인 단위 벡터이다. 빔포밍 벡터 (540)는 수신 장치와 적어도 하나 이상의 중계 장치가 송신한 무선 채널 상태에 기초하여 분석될 수 있다.Beamforming Vectors Associated with Multiple Transmit
먼저, 송신 장치로부터 i번째 중계 장치까지의 무선 채널의 무선 채널 상태 벡터(531)의 크기를 정규화한 (532)는 송신 장치에서 수신 장치까지의 무선 채널의 무선 채널 상태 벡터 (511)와 상기 무선 채널 상태 벡터와 직교하는 벡터 (521)를 이용하여 하기 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.First, the radio channel state vector of the radio channel from the transmitting device to the i-th relay device Normalized size of (531) 532 is a radio channel state vector of a radio channel from a transmitting device to a
[수학식 13][Equation 13]
(522)는 (511)와 직교 하는 단위 벡터이고, (542)는 (512)와 (532)의 각도 차이이다. (511)를 기준으로 하여 (532)를 분해했을 때, (513)는 (532)의 (511)방향의 성분이고, (523)는 (532)의 (522) 방향의 성분이다. 522 is Is a unit vector orthogonal to (511), 542 is With 512 532 is the angle difference. On the basis of (511) When you disassemble (532), 513 is (532) Component in the (511) direction, 523 is (532) It is a component of the (522) direction.
상기 분석 결과를 기초로 하면 빔포밍 벡터(540)는 하기 수학식 14와 같이 표현 할 수 있다.Based on the analysis result, the
[수학식 14][Equation 14]
(512)는 송신 장치에서 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 벡터 (511)를 정규화한 벡터이고, (522)는 (511)와 직교 하는 단위 벡터이다. (541)는 상기 빔포밍 벡터와 송신 장치에서 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 벡터(511)와의 각도 차이(또는 사이의 각)를 나타낸다. 512 is a radio channel state vector for a radio channel from a transmitting device to a receiving device Is a vector normalized to (511), 522 is Unit vector orthogonal to (511). 541 is a radio channel state vector for the beamforming vector and a radio channel from a transmitting device to a receiving device. An angle difference (or angle between) with 511 is shown.
상기 수학식 14를 고려하면 빔포밍을 고려한 상기 경로에서 전송 가능한 정보량 는 하기 수학식 15에 의해서 정해진다.Considering Equation 14, the amount of information that can be transmitted in the path considering beamforming Is determined by the following equation (15).
[수학식 15][Equation 15]
는 전체 시간 프레임의 길이에 대한 송신 단말이 데이터를 송신하는 시간 길이의 비이다. 는 상기 송신 장치에서 상기 수신 장치까지 직접 전송한 경우에 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 송신한 무선 채널의 상태 벡터 (511)의 크기를 제곱하여 구할 수 있다. 는 상기 i번째 중계 장치에서 수신 장치(350)까지의 무선 채널의 이득으로서 수신 장치가 파일럿 신호를 이용하여 측정한 무선 채널의 상태 정보의 절대값을 제곱하여 구할 수 있다. (541)는 상기 빔포밍 벡터와 송신 장치에서 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 벡터와의 각도 차이를 나타낸다. Is the ratio of the length of time that the transmitting terminal transmits data to the length of the entire time frame. Is a gain of the radio channel when the transmitter directly transmits from the transmitter to the receiver, and is a state vector of the radio channel transmitted by the receiver It can be found by squaring the size of (511). Is the gain of the wireless channel from the i-th relay device to the
상기 살펴본 바와 같이, i번째 중계 장치를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택된 경우, 상기 경로에서 전송 가능한 정보량는 중계 장치의 인덱스 i와, 와 (541)의 함수이다.As described above, when the path via the i-th relay apparatus is selected as the data transmission path, the amount of information that can be transmitted in the path Is the index i of the relay device, Wow (541) is a function.
는 0과 1사이에 존재하는 값이고, (541)는 0과 (542)사이에 존재하 는 값이다. 따라서, i번째 중계 장치에 대하여 와 (541)의 값을 변화시키며 상기 i번째 중계 장치를 포함하는 경로에서 전송 가능한 정보량를 계산하고, 상기 값이 최대가 되는 와 (541)의 값을 선택하는 것이 상기 경로에서 전송 가능한 정보량를 최대화 하는 중계 장치를 선택하는 일이 된다. Is a value between 0 and 1 541 is 0 and The value exists between (542). Thus, for the i th relay device Wow The amount of information that can be transmitted in the path including the i-th relay device by changing a value of 541. Calculate and remind The maximum value Wow The amount of information that can be transmitted on the path by selecting a value of 541 Choosing a relay that maximizes
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(330)는 와 (541)의 양자화된 값의 조합에 대하여 최대 데이터 전송률을 산출한다. 최대 데이터 전송률은 와 (541)의 조합에 대해 i번째 중계 장치를 경유하는 경로에서 전송 가능한 정보량으로 정의된다. 상기 산출한 최대 데이터 전송률 중에서 최대값이 i번째 중계 장치를 경유하는 경로에서의 전송 가능한 정보량으로 결정한다. 다음으로, 각각의 경로에서 산출된 전송 가능한 정보량들을 서로 비교하여, 그 전송 가능한 정보량들 중에서 최대값에 상응하는 경로를 데이터 전송 경로로 선택할 수 있다. 이와 같이, 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 와 (541)의 양자화된 값의 조합을 산출함으로써, 비록 정확하지는 않으나, 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 와 (541)의 근사치를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention the
상기와 같이 (511)값을 선택하면 수학식 14에서 데이터 전송 경로상에 위 치한 중계 장치를 경유하여 수신 장치까지 데이터를 송신하는 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 빔포밍 벡터(540)를 얻을 수 있다.As above If a value of (511) is selected, the beamforming vector maximizes the amount of information that can be transmitted in the data transmission path for transmitting data to the receiving device via a relay device located on the data transmission path in Equation 14; 540 can be obtained.
또 상기와 같이 값을 선택하면 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치를 경유하여 수신 장치까지 데이터를 송신하는 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량을 최대화 하는 전체 시간 프레임의 길이에 대한 상기 송신부가 데이터를 송신하는 시간 길이의 비를 얻을 수 있다.Again as above If a value is selected, the ratio of the length of time that the transmitter transmits data to the length of the entire time frame maximizes the amount of information that can be transmitted in the data transmission path transmitting data to the receiving device via a relay device located on the data transmission path. Can be obtained.
값이 정해지면 수학식 8와 수학식 9에서, 상기 송신부로부터 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력과, 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로부터 수신 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력을 얻을 수 있다. When the value is determined, in Equation 8 and Equation 9, transmission power for transmitting data from the transmitter to the relay device located on the data transmission path, and data transmitted from the relay device located on the data transmission path to the receiver device are shown. The transmission power can be obtained.
도 6은 본 발명에 따른 중계 장치(600)의 구성을 도시한 블록도이다. 이하 도 6을 참조하여 상기 중계 장치의 구조를 상세히 설명하기로 한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 중계 장치(600)는 수신부(610), 제어부(620), 송신부(630)를 포함한다.6 is a block diagram showing the configuration of the
수신부(610)는 송신 장치(640)로부터 제1 파일럿 신호를 수신하고, 제어부(620)는 상기 수신된 제1 파일럿 신호를 이용하여 상기 송신 장치(640)로부터 의 무선 채널의 상태를 측정한다.The
송신부(630)는 무선 채널의 상태를 측정하여 생성된 무선 채널의 상태 정보를 송신 장치(640)로 송신하고, 제2 파일럿 신호를 수신 장치(650)에게 송신한다.The
만약 상기 송신 장치(640)가 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(650)로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 상기 중계 장치(600)를 경유하는 경로를 데이터 전송 경로로 선택하였다면, 상기 중계 장치는 수신부(610)를 통해 상기 송신 장치로부터 제1 데이터를 수신한다.If the
본 발명의 일실시예에 따르면 송신부(630)는 수신부(610)가 송신 장치(640)로부터 제2 데이터를 수신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 상기 수신한 제1 데이터를 상기 수신 장치로 송신 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 시간 구간의 길이는 상기 송신 장치(640)로부터 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(600)를 경유하여 수신 장치(650)까지의 전송 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 결정된다. 전송 경로상에 위치한 중계 장치는 상기 송신 장치(640)가 결정한 제1 시간 구간의 길이를 상기 수신부(610)를 통하여 수신하고, 상기 제1 시간 구간과 겹치지 않는 제2 시간 구간에서 수신한 데이터를 수신 장치(650)로 송신한다.According to an embodiment of the present invention, the length of the first time interval is transmitted in the transmission path from the transmitting
상기 송신부(630)가 데이터를 수신 장치로 송신하는 송신 전력은 상기 송신 장치(640)가 상기 송신 장치(640)에서 상기 전송 경로상에 위치한 중계 장치(600)를 경유하여 상기 수신 장치(650)로 데이터를 송신하는 데이터 전송 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 결정한 것이다. 전송 경로상에 위치한 중계 장치는 상기 송신 장치(640)가 결정한 전송 경로상에 위치한 중계 장치의 송신 전력을 상기 수신부(610)를 통하여 수신한다.The transmission power that the
도 7은 본 발명에 따른 수신 장치(700)의 구성을 도시한 블록도다. 이하 도 7을 참조하여 상기 수신 장치의 구조를 상세히 설명하기로 한다.7 is a block diagram showing the configuration of a receiving
수신부(710)는 송신 장치(760)으로부터 제1 파일럿 신호를 수신하고, 적어도 하나 이상의 중계 장치(740, 750)로부터 제2 파일럿 신호를 수신한다.The
제어부(720)는 상기 수신한 제1, 제2 파일럿 신호를 이용하여 상기 송신 장치(760)으로부터의 무선 채널의 상태와 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(740, 750)로부터의 무선 채널의 상태를 측정한다.The
송신부(730)는 상기 무선 채널의 상태 측정하여 생성된 무선 채널 상태 정보를 송신 장치(760)로 송신한다.The
상기 송신 장치(760)는 수신 장치(700)로부터 수신한 무선 채널의 상태 정보와 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(740, 750)으로부터 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기초하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치(740, 750) 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치(600)로 데이터를 송신하는 경로를 데이터 전송 경로로 선택한다. 도 7에서는 제1 중계 장치(740)를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되었다고 가정하자.The transmitting
상기 송신 장치(760)는 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(740)로 데이터를 송신하고, 상기 중계 장치(740)는 상기 수신한 데이터를 다시 상기 수신 장치(700)로 전송한다. 수신 장치(700)는 수신부(710)를 통하여 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치(740)가 송신한 데이터를 수신한다.The transmitting
도 8은 본 발명에 따른 송신 방법의 동작을 설명하는 순서도이다. 이하 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 송신 방법을 상세히 설명 하기로 한다.8 is a flowchart illustrating the operation of the transmission method according to the present invention. Hereinafter, a transmission method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.
단계(S810)에서는 송신 장치가 수신장치와 적어도 하나 이상의 중계 장치에게 파일럿 신호를 송신한다. 상기 파일럿 신호를 수신한 적어도 하나 이상의 중계 장치와 수신 장치는 상기 파일럿 신호를 이용하여 송신 장치로부터의 무선 채널에 대해 무선 채널의 상태를 측정하여 무선 채널의 상태 정보를 생성한다.In step S810, the transmitting device transmits a pilot signal to the receiving device and at least one relay device. The at least one relay apparatus and the receiving apparatus which have received the pilot signal measure the state of the radio channel with respect to the radio channel from the transmitter using the pilot signal to generate state information of the radio channel.
단계(S820)에서는 송신 장치가 수신 장치와 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치에게서 무선 채널의 상태 정보를 수신한다. 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치로부터는 상기 송신 장치가 송신한 파일럿 신호를 이용하여 측정한, 송신 장치로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치까지의 무선 채널에 대하여 측정한 무선 채널의 상태 정보만을 수신한다. 수신 장치로부터는 상기 송신 장치가 송신한 제1 파일럿 신호를 이용하여 수신 장치가 생성한, 상기 송신 장치로부터 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 정보를 수신한다. 송신 장치는 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치가 송신한 제2 파일럿 신호를 이용하여 수신 장치가 측정한, 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치로부터 상기 수신 장치까지의 무선 채널에 대한 무선 채널 상태 정보도 수신한다.In step S820, the transmitting device receives the state information of the radio channel from the receiving device and the at least one relay device. The at least one relay device receives only the state information of the radio channel measured for the radio channel from the transmitter to the at least one relay device measured using the pilot signal transmitted by the transmitter. The receiving device receives the radio channel state information on the radio channel from the transmitting device to the receiving device generated by the receiving device using the first pilot signal transmitted by the transmitting device. The transmitting device also receives radio channel state information for a radio channel from the at least one relay device to the receiving device, measured by the receiving device using the second pilot signal transmitted by the at least one relay device.
단계(S830)에서는 상기 수신한 무선 채널에 대한 상태 정보에 기반하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 어느 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한다.In step S830, one of at least one or more paths for transmitting data to a receiving device via any one of the at least one or more relay devices is selected as a data transmission path based on the received state information on the wireless channel. do.
본 발명의 일실시예에 따르면, 송신 장치로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치를 거쳐 수신 장치까지의 경로에 대하여 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 데 이터 전송 경로를 선택할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a data transmission path may be selected so that the amount of information that can be transmitted is maximized with respect to a path from a transmitting device to at least one relay device to a receiving device.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신 장치로부터 적어도 하나 이상의 중계 장치를 거쳐 수신 장치까지의 경로에 대하여 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 송신 장치로부터 전송 선로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력과 전송 선로상에 위치한 중계 장치로부터 수신 장치로 데이터를 송신하는 송신 전력을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a transmission power for transmitting data from a transmitting device to a relay device located on a transmission line such that the amount of information that can be transmitted on the path from the transmitting device to the receiving device via at least one relay device is maximum; The transmission power for transmitting data from the relay apparatus located on the transmission line to the receiving apparatus can be determined.
단계(S840)에서는 송신 장치가 데이터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치로 데이터를 전송한다. 송신 장치는 상기 데이터 전송 경로 상에 위치한 중계 장치가 수신 장치로 데이터를 송신하는 제2 시간 구간과 겹치지 않는 제1 시간 구간에 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치로 데이터를 송신 할 수 있다.In step S840, the transmitting device transmits data to the relay device located on the data transmission path. The transmitting device may transmit data to the relay device located on the data transmission path in a first time period that does not overlap the second time period in which the relay device located on the data transmission path transmits data to the receiving device.
상기 특정 시간 프레임에서 제1 시간 구간의 길이는 송신 장치로부터 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 경로에 대하여 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 선택된다.The length of the first time interval in the specific time frame is selected such that the amount of information that can be transmitted is maximized with respect to a path for transmitting data from the transmitting device to the receiving device via the at least one or more relay devices.
도 9는 본 발명에 따른 중계 방법의 동작을 설명하는 순서도이다. 이하 도 9을 참조하여 본 발명에 따른 중계 방법을 상세히 설명하기로 한다.9 is a flowchart illustrating the operation of the relay method according to the present invention. Hereinafter, a relay method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 9.
단계(S910)에서는 중계 장치는 송신 장치로부터 파일럿 신호를 수신한다.In step S910, the relay device receives a pilot signal from a transmitter.
단계(S920)에서는 상기 수신한 파일럿 신호를 이용하여 송신 장치로부터 상기 중계 장치까지의 무선 채널에 대하여 무선 채널 상태를 측정한다.In step S920, the wireless channel state is measured for the wireless channel from the transmitting apparatus to the relay apparatus using the received pilot signal.
단계(S930)에서는 상기 측정한 무선 채널의 상태 정보를 송신 장치로 송신한다.In step S930, the measured state information of the wireless channel is transmitted to the transmitter.
송신 장치는 상기 수신한 무선 채널의 상태 정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한다. 송신 장치는 데이터 전송 경로로 선택된 경로상에 위치한 중계 장치로 소정의 신호를 송신하여 상기 중계 장치를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되었음을 통보한다.The transmitting device selects any one of the at least one path for transmitting data to the receiving device via at least one of the at least one relay device based on the received state information of the wireless channel as the data transmission path. The transmitting device transmits a predetermined signal to the relay device located on the path selected as the data transmission path to notify that the path via the relay device is selected as the data transmission path.
단계(S940)에서는 중계 장치가 상기 소정의 신호를 이용하여 자신을 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되었는지 여부를 확인한다.In step S940, the relay device checks whether a path for transmitting data to the receiving device via itself using the predetermined signal is selected as the data transmission path.
만약 데이터 전송 경로로 선택되었다면, 단계(S950)에서는 상기 송신 장치로부터 데이터를 수신한다. 송신 장치는 특정 시간 프레임 내에서 제1 시간 구간만 데이터를 송신하므로, 중계 장치도 상기 제1 시간 구간에서만 데이터를 수신한다.If it is selected as the data transmission path, in step S950, data is received from the transmitting device. Since the transmitting device transmits data only in the first time period within a specific time frame, the relay device also receives data only in the first time period.
단계(S960)에서는 상기 수신한 데이터를 제1 시간 구간과 겹치지 않는 제2 시간 구간에 수신장치로 송신한다.In step S960, the received data is transmitted to the receiving device in a second time interval that does not overlap the first time interval.
상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치가 데이터를 송신하는 전력은 송신 장치로부터 상기 중계 장치를 경유하여 수신 장치까지 데이터를 송신하는 경로에서 전송 가능한 정보량이 최대가 되도록 결정된 것이다. 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치는 상기 결정된 송신 전력값을 송신 장치로부터 수신하고, 상기 수신한 송신 전력값에 따라서 데이터를 송신한다.The power for transmitting data by the relay apparatus located on the data transmission path is determined to be the maximum amount of information that can be transmitted in the path for transmitting data from the transmitting apparatus to the receiving apparatus via the relay apparatus. The relay device located on the data transmission path receives the determined transmission power value from the transmission device and transmits data in accordance with the received transmission power value.
만약 상기 중계 장치를 경유하는 경로가 데이터 전송 경로로 선택되지 않았 다면 상기 중계 장치 장치는 송신 장치로부터 데이터를 수신하지 않는다.If the path via the relay device is not selected as the data transmission path, the relay device does not receive data from the transmitting device.
도 10은 본 발명에 따른 수신 방법의 동작을 설명하는 순서도이다. 이하 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 수신 방법의 동작을 상세히 설명하기로 한다.10 is a flowchart illustrating the operation of the receiving method according to the present invention. Hereinafter, the operation of the reception method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 10.
단계(S1010)에서는 수신 장치는 송신 장치로부터 제1 파일럿 신호를 수신하고, 적어도 하나 이상의 중계 장치로부터 제2 파일럿 신호를 수신한다.In step S1010, the receiving device receives the first pilot signal from the transmitting device, and receives the second pilot signal from the at least one relay device.
단계(S1020)에서는 상기 수신한 제1 파일럿 신호를 이용하여 송신 장치로부터 상기 수신 장치까지의 무선 채널에 대해 무선 채널 상태를 측정하고, 상기 수신한 제2 파일럿 신호를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치로부터 상기 수신 장치까지의 무선 채널에 대해 무선 채널 상태를 측정한다.In operation S1020, a wireless channel state is measured for a wireless channel from a transmitting device to the receiving device using the received first pilot signal, and the at least one relay device using the received second pilot signal. The radio channel condition is measured for the radio channel from the receiver to the receiving device.
단계(S1030)에서는 상기 제1, 제2 파일럿 신호를 이용하여 측정한 무선 채널 상태를 상기 송신 장치에게 송신한다.In step S1030, the radio channel state measured using the first and second pilot signals is transmitted to the transmitting apparatus.
상기 송신 장치는 상치 측정된 무선 채널 상태에 기초하여 상기 적어도 하나 이상의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하여 수신 장치로 데이터를 송신하는 적어도 하나 이상의 경로 중에서 어느 하나를 데이터 전송 경로로 선택한다.The transmitting device selects any one of the at least one path for transmitting data to the receiving device via any one of the at least one relay device based on the measured radio channel condition as the data transmission path.
단계(S1040)에서는 상기 선택된 데이터 전송 경로에 위치한 중계 장치로부터 데이터를 수신한다.In step S1040, data is received from the relay apparatus located in the selected data transmission path.
또한 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구 성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 이동 단말 또는 기지국의 동작의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우, 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다.Embodiments of the invention also include computer-readable media containing program instructions for performing various computer-implemented operations. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions may be those specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. When all or part of the operation of the mobile terminal or base station described in the present invention is implemented as a computer program, a computer readable recording medium storing the computer program is also included in the present invention.
본 발명에 따르면, 송신 장치로부터 데이터를 수신한 단말기가, 다른 단말기를 위하여 중계 장치로 동작함으로써, 통신 품질을 향상시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the terminal that has received data from the transmitting apparatus can improve communication quality by operating as a relay apparatus for another terminal.
본 발명에 따르면, 복수의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하는 데이터 전송 경로를 선택하고, 상기 데이터 전송 경로에 위치한 중계 장치를 거쳐 데이터를 송신 함으로써, 통신 품질을 향상시키고, 데이터 전송률을 증가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by selecting a data transmission path via any one of the plurality of relay devices, and transmitting data through the relay device located in the data transmission path, it is possible to improve communication quality and increase the data transmission rate The effect can be obtained.
본 발명에 따르면, 복수의 중계 장치 중에서 어느 하나를 경유하는 데이터 전송 경로를 선택하고, 상기 데이터 전송 경로상에 위치한 중계 장치를 거쳐 데이 터를 송신 함으로써, 상기 중계 장치를 거치지 않고 송신 장치에서 직접 수신 장치로 데이터가 전송될 경우보다 송신 장치와 상기 중계 장치의 송신 전력의 합이 작게 하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, a data transmission path via any one of a plurality of relay devices is selected, and data is transmitted through a relay device located on the data transmission path, thereby directly receiving at the transmitter without passing through the relay device. A method and apparatus can be provided in which the sum of the transmission powers of the transmitting apparatus and the relay apparatus is smaller than when data is transmitted to the apparatus.
본 발명은, 송신 장치가 복수의 안테나와 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍을 수행하는 경우에, 상기 송신 장치로부터 데이터를 수신하고 다른 단말기를 위하여 중계 장치로 동작하는 단말기에게 빔포밍을 수행하기 위한 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치를 제공한다.According to the present invention, when a transmitting device performs beamforming using a plurality of antennas and beamforming vectors, the present invention provides beamforming for a terminal that receives data from the transmitting device and operates as a relay device for another terminal. A method and apparatus for determining a beamforming vector are provided.
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