KR20090017199A

KR20090017199A - 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서협력 중계를 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090017199A
Application number: KR1020070081770A
Authority: KR
Inventors: 류탁기; 김영수; 조면균; 정세영; 김무룡
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-18
Also published as: KR101421251B1; US20090047901A1; US8019288B2

Abstract

본 발명은 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력 중계를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 송신장치에 있어서, 해당 데이터를 N개 스트림으로 분리하는 직병렬변화기와, 상기 N개 스트림에 대한 전송률을 채널추정에 기반하여 결정하는 채널추정부와, 상기 전송률에 따라 상기 N개 스트림을 인코딩과 변조를 수행하는 AMC부를 포함하여, 신호전송의 신뢰성을 향상시키면서 처리율을 최대화할 수 있는 이점이 있다.

중계기, 협력중계, 다중안테나, 다중화 이득, 다이버시티 이득.

Description

중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력 중계를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR A COOPERATIVE RELAYING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH MULTIPLE ANTENNA}

본 발명은 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력 중계를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 신호전송의 신뢰성을 향상시키면서 처리율을 최대화하는 협력 중계장치 및 방법에 관한 것이다.

각각의 중계기로 전송하는 신호간 간섭을 회피하기 위해서 시간분할(Time Division), 주파수분할(Frequency Division)과 같은 직교전송(Orthogonal Transmission) 방식을 이용하거나 Alamouti scheme 등 시공간 부호 (Space Time Coding: STP) 방식을 이용할 수 있다. 이런 방식들은 단일 안테나 기반으로 하는 무선통신 시스템에 설계되어있어 경로 다이버시티(Path Diversity)를 이용해 신호전송의 신뢰성(reliability)를 향상시키는데 초점이 맞추어져 있다.

페이딩 채널에서 무선통신의 용량과 신뢰성은 다중안테나를 사용함으로써 급 격히 증가하고 있다. 비록 다중안테나(Multiple-Input Multiple Output: 이하 "MIMO"라 칭함) 기술이 많은 장점을 갖지만, 비용이나 하드웨어 제약에 의해 실현 가능성이 희박하다. 이러한 이유로 최근에는 다중안테나 시스템의 대안을 찾기 위한 많은 연구가 진행중이다. 중계기를 위한 무선 네트워크에 대한 관심이 증가함에 따라, 고전적인 기술의 하나인 협력 통신이 전송 다이버시티 이득 혹은 다중화 이득을 얻기 위한 대안으로서 대두되고 있다. 그 기본 개념은 다수의 사용자들이 분산된 방식으로 가상적인 MIMO 채널을 구성하기 위해 서로의 안테나를 공유하는 것이다.

하지만, 종래에는 협력통신 시 기지국의 제어하에 중계기들이 다이버시티 이득을 위한 협력통신을 할지 아니면 다중화 이득을 얻기 위한 협력통신을 해야할지를 결정해야 한다.

따라서, 종래기술의 경우에 신호전송의 신뢰성은 높아지지만 스펙트럼 효율(Spectral Efficiency)이 낮아지거나, 스펙트럼 효율은 높지만 신호전송의 신뢰성을 보장하지 못하는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 신호전송의 신뢰성을 향상시키면서 처리율을 최대화하는 협력 중계장치 및 방법을 제안한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 송신장치에 있어서, 해당 데이터를 N개 스트림으로 분리하는 직병렬변화기와, 상기 N개 스트림에 대한 전송률을 채널추정에 기반하여 결정하는 채널추정부와, 상기 전송률에 따라 상기 N개 스트림을 인코딩과 변조를 수행하는 AMC부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 수신장치에 있어서, 사적신호(Private Signal)와 공통신호(Common Siganl)를 포함한 수신신호로부터 상기 공통신호를 복호화하는 제 1 복호기와, 상기 수신신호로부터 상기 공통신호를 제거한 신호로부터 상기 사적신호를 복호화하는 제 2 복호기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 송신장치에 있어 서, 복호된 사적신호(Private Signal)와 상기 공통신호(Common Siganl)를 채널추정에 기반하여 재부호화하고 재변조하는 부호/변조부와, 상기 재부호화되어 재변조된 상기 사적신호와 상기 공통신호에 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 적용하여 두 신호를 합성하는 신호 합성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 수신장치에 있어서, 다수의 중계기로부터의 협력중계 신호를 수신하여 상기 협력중계 신호로부터 상기 공통신호(Common Siganl)를 해당 채널추정 정보에 기반하여 검출하는 제 1 검출기와, 상기 검출된 공통신호를 복화하는 제 1 복호기와, 상기 복호된 공통신호를 해당 채널행렬과 곱하여 상기 협력중계 신호에서 제거한 신호를 해당 채널추정 정보에 기반하여 사적신호(Private Signal)들을 순차적으로 검출하는 제 N 검출기와, 상기 검출된 사적신호들을 복화하는 N 복호기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 송신방법에 있어서, 해당 데이터를 N개 스트림으로 분리하는 과정과, 상기 N개 스트림에 대한 전송률을 채널추정에 기반하여 결정하는 과정과, 상기 전송률에 따라 상기 N개 스트림을 인코딩과 변조를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 수신방법에 있어서, 사적신호(Private Signal)와 공통신호(Common Siganl)를 포함한 수신신호로부 터 상기 공통신호를 복호화하는 과정과, 상기 수신신호로부터 상기 공통신호를 제거한 신호로부터 상기 사적신호를 복호화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 송신방법에 있어서, 복호된 사적신호(Private Signal)와 상기 공통신호(Common Siganl)를 채널추정에 기반하여 재부호화하고 재변조하는 과정과, 상기 재부호화되어 재변조된 상기 사적신호와 상기 공통신호에 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 적용하여 두 신호를 합성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 수신방법에 있어서, 다수의 중계기로부터의 협력중계 신호를 수신하여 상기 협력중계 신호로부터 상기 공통신호(Common Siganl)를 해당 채널추정 정보에 기반하여 검출하는 과정과,상기 검출된 공통신호를 복화하는 과정과, 상기 복호된 공통신호를 해당 채널행렬과 곱하여 상기 협력중계 신호에서 제거한 신호를 해당 채널추정 정보에 기반하여 사적신호(Private Signal)들을 순차적으로 검출하는 과정과, 상기 검출된 사적신호들을 복화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 사적신호와 공통신호를 구분하여 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 계산하여 적용함으로써, 신호전송의 신뢰성을 향상시키면서 처리율을 최대화할 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도을 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명은 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 신호전송의 신뢰성을 향상시키면서 처리율을 최대화하는 협력 중계장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 각 노드별 송수신 시나리오 예를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 시나리오 예에서 소스 노드(100), 두 개의 중계 기(110, 120), 목적지 노드(130)가 있다. 여기서, 상기 소스 노드(100)는 단말이 될 수 있으며 상기 목적지 노드(130)는 단말 혹은 기지국이 될 수 있다.

각각 두 개의 송수신안테나가 있는 상기 소스 노드(100)와 상기 목적지 노드(130)와 각각 한 개의 송수신안테나가 있는 상기 중계기(110, 120)를 가정하면, 상기 소스 노드(100)-중계기(110, 120)간 채널과 중계기(110, 120)-목적지 노드(130)간 채널은 각각 2×2 행렬로 표현될 수 있다. 이 경우 각 노드별 송수신 신호 간의 관계는 하기 <수학식 1>과 같이 표현된다.

여기서, 상기

은 중계기1(110)가 상기 소스 노드(100)로부터 수신한 신호이고, 상기

은 상기 중계기1(110)과 상기 소스 노드(100) 사이의 채널행렬이고, 상기

는 상기 소스 노드(100)가 송신한 신호이고, 상기

은 상기 중계기1(110)에서의 잡음이고, 상기

은 중계기2(120)가 상기 소스 노드(100)로부터 수신한 신호이고, 상기

은 상기 중계기2(120)와 상기 소스 노드(100) 사이의 채널행렬이고, 상기

은 상기 중계기2(120)에서의 잡음이다. 그리고, 상기

는 상기 목적지 노 드(130)가 중계기(110, 120)로부터 수신한 신호이고, 상기

은 상기 중계기1(110)과 상기 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, 상기

은 상기 중계기2(120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, 상기

은 상기 중계기1(110)가 송신한 신호이고, 상기

은 상기 중계기2(120)가 송신한 신호이고, 상기

은 상기 목적지 노드(130)에서의 잡음이다.

상기 소스 노드(100)는 전체 데이터를 3개의 스트림으로 분리하여 각각 다른 전송률로 부호 및 변조를 수행한 후 빔포빙 벡터를 곱해 전송한다. 여기서, 3개의 스트림은 각각 중계기1(110)에서 복호화할 수 있는 전송률, 중계기2(120)에서 복호화할 수 있는 전송률, 그리고 중계기1(110)과 중계기2(120)에서 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된다. 여기서, 중계기1(110)과 중계기2(120)에서 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호를 공통신호(Common Signal)라 칭하고, 중계기1(110)과 중계기2(120)가 각각 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호를 사적 신호(Private Signal)라 칭하기로 한다. 구현에 따라서 협력통신을 수행하는 중계기 개수에 따라 상기 소스 노드(100)는 전체 데이터를 N개 스트림으로 분리하여 각각 중계기들이 복호화할 수 있는 전송률과 상기 중계기들의 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조될 수 있다.

상기 중계기1(110)와 상기 중계기2(120)는 각각 상기 소스 노드(100)로부터 3개의 스트림들이 각각 해당 전송률로 부호 및 변조되어 합성된 신호를 수신한 후, 공통신호를 복호화하고, 수신신호에서 공통신호를 제거한 신호로부터 사적 신호를 복호화한다. 그리고, 상기 중계기1(110)와 상기 중계기2(120)는 상기 공통 신호와 상기 사적 신호를 채널상태에 따라 재부호 및 재변조를 수행하여 다이버시티 이득(Divesity Gain)과 다중화 이득(Multiplexing Gain)을 제어하여 상기 목적지 노드(130)으로 전송한다.

상기 목적지 노드(130)는 상기 중계기1(110)와 상기 중계기2(120)으로부터 협력중계 신호를 수신하여 공통 신호를 복호화하고 수신신호에서 제거하여 사적 신호들을 차례로 복호화한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 소스 노드(100)에서 신호를 송신하면 중계기1(110)과 중계기2(120)가 각각 신호를 복호화(decoding)한 뒤 잡음의 영향을 제거하고 다시 부호화(encoding)한 뒤 상기 목적지 노드(130)로 중계 전송하는 디코딩 후 전달(decode-and-forward) 방식을 고려한다. 또한, 본 발명에서 각각의 노드에서 몇 개의 안테나가 장착되어 있든 일반적으로 적용할 수 있지만 편의상 중계기에 한 개의 송수안테나를 장착된 경우를 위주로 설명하기로 한다. 중계기에 여러 개의 안테나가 장착된 경우 송/수신 과정에서 각각 수신 빔포밍(receive beamforming)과 전송 빔포밍(transmit beamforming)을 추가하면 되는데 이는 이미 잘 알려진 기술이고 본 발명의 핵심적인 요소는 아니므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 하기 도 2에서 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신장치에 대해 설명하고, 하기 도 3에서 상기 소스 노드(100)와 상기 중계 기(110, 120) 사이의 수신장치에 대해 설명하기로 한다. 그리고, 하기 도 4에서 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송신장치에 대해 설명하고, 하기 도 5에서 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2은 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신장치를 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신장치는 제 1 AMC부(210),제 2 AMC부(212),제 3 AMC부(214), 제 1 빔포밍부(220), 제 2 빔포밍부(222), 제 3 빔포밍부(224)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1 AMC부(210)는 채널정보(200)에 기반하여 부호화율과 변조차수가 결정된 정보를 이용하여 첫 번째 스트림을 부호화하고 변조한다. 이때 첫 번째 스트림은 중계기1(110)이 복호화할 수 있는 전송률로 부호화되어야 한다. 구현에 따라서, 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 채널정보는 상기 중계기(110, 120)로부터 피드백 받아 이용될 수 있다.

상기 제 1 빔포밍부(220)는 상기 제 1 AMC부(210)에 의해 부호화되고 변조된 신호(x₁)에 빔포밍 벡터(u₁)를 곱하여 출력한다. 여기서, 상기 빔포빙 벡터는 채널정보(200)에 기반하여 결정된다.

상기 제 2 AMC부(212)는 채널정보(200)에 기반하여 부호화율과 변조차수가 결정된 정보를 이용하여 두 번째 스트림을 부호화하고 변조한다. 이때 두 번째 스트림은 중계기2(120)가 복호화할 수 있는 전송률로 부호화되어야 한다.

상기 제 2 빔포밍부(222)는 상기 제 2 AMC부(212)에 의해 부호화되고 변조된 신호(x₂)에 빔포밍 벡터(u₁)를 곱하여 출력한다.

마찬가지로, 상기 제 3 AMC부(214)는 채널정보(200)에 기반하여 부호화율과 변조차수가 결정된 정보를 이용하여 세 번째 스트림을 부호화하고 변조한다. 이때, 세 번째 스트림은 두 중계기(110, 120) 모두가 복호화할 수 있는 전송률로 부호화되어야 한다.

상기 제 3 빔포밍부(224)는 상기 제 3 AMC부(214)에 의해 부호화되고 변조된 신호(x_c)에 빔포밍 벡터(u_c)를 곱하여 출력한다.

이때, 상기 제 1 빔포밍부(220), 상기 제 2 빔포밍부(222), 상기 제 3 빔포밍부(224)로부터 출력되는 신호를 더하여 (x_s = x_1ㆍu₁ +x_2ㆍu₂ +x_c _ㆍu_c) 두 개의 송신안테나를 통해 전송한다.

다시 말해, 소스 노드(100)에서 전체 데이터를 세 개의 부스트림(substream)으로 분리한 뒤 각각 다른 전송률로 부호/변조(encoding/modulation)하고 빔포밍 벡터를 곱한 뒤 더하여 송신한다. 각각의 스트림의 부호화율과 변조 차수(modulation order)는 채널행렬(G)을 측정한 정보에 기반하여 적응변조 및 부호(Adaptive Modulation and Coding: 이하 "AMC"라 칭함) 방식으로 결정된다. 여기서, 부호/변조와 빔포빙은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 하향링크에서 알 려진 어떤 방식이든 적용할 수 있으며 통신환경에 따라 성능과 복잡성(complexity)의 상충관계(tradeoff)를 감안하여 선택되어 질 수 있다. 이는 이미 잘 알려진 기술이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 수신장치를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기1(110) 사이의 수신장치는 제 1 복호기(300), 제 2 복호기(302)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기2(120) 사이의 수신장치는 제 1 복호기(304), 제 2 복호기(306)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 중계기1(110)는 상기 소스 노드(100)로부터 y_r1 신호를 수신하고 상기 중계기2(120)는 상기 소스 노드(100)로부터 y_r2 신호를 수신하게 된다. 상기 y_r1는 g₁ㆍx_s + n_r1으로 표현되고, 상기 y_r2는 g₂ㆍx_s + n_r2으로 표현된다.

상기 중계기1(110)에서 제 1 복호기(300)는 상기 소스 노드(100)로부터 y_r1 신호를 제공받아 공통신호(common signal)

를 복호화한다. 상기 공통신호

는 상기 중계기1(110), 상기 중계기2(120)에서 모두 복호화할 수 있는 신호이다.

상기 제 2 복호기(302)는 상기 y_r1 신호에서 상기 공통신호

를 제거한 신호를 제공받아 사적 신호(private signal)

을 복호화한다. 상기 사적 신호

은 상기 중계기1(110)가 복호화할 수 있는 신호이다.

상기 중계기2(120)에서 제 1 복호기(304)는 상기 소스 노드(100)로부터 y_r2 신호를 제공받아 공통신호

를 복호화한다. 상기 공통신호

상기 제 2 복호기(306)는 상기 y_r2 신호에서 상기 공통신호

를 제거한 신호를 제공받아 사적 신호

을 복호화한다. 상기 사적 신호

은 상기 중계기2(120)가 복호화할 수 있는 신호이다.

구현에 따라서, 각 중계기(110, 120)에서 복호하는 방식은 크게 동시 디코딩(simultaneous decoding)과 연속 디코딩(successive decoding) 두 방식이 있다. 상기 도 3과 같이 판정 피드백 구조(decision feedback structure)를 이용하여

를 먼저 복호화한 뒤 수신신호에서 제거하고

을 복호화하는 연속 디코딩 방식의 경우, 복호 복잡성(decoding complexity)을 줄일 수 있다는 장점이 있지만

복호에 실패했을 경우에는 오차의 전파(error propagation) 문제가 생기는 것이 단점이다. 결합 최대 우도 검출(Joint Maximum Likelihood Detection)을 이용해 동시 디코딩을 하는 경우, 오차의 전파 문제가 생기지 않아 일반적으로 더 좋은 복호성능을 보이지만 매우 복잡하다는 단점이 있다.

도 4는 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송신장치를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 중계기1(110)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송신장치는 제 1 부호/변조부(400), 제 2 부호/변조부(402), 이득조절부(403)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 중계기2(120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송신장치는 제 1 부호/변조부(404), 제 2 부호/변조부(404), 이득조절부(407)를 포함하여 구성된다.

중계기1(110)에서 상기 제 1 부호/변조부(400)는 상기 도 3의 제 2 복호기(302)에서

를 복호화한 정보를 이용하여 부호 및 변조를 수행한 후 사적 신호

를 출력한다. 이때, 상기

는

% 전력이 할당된다.

상기 제 2 부호/변조부(402)는 상기 도 3의 제 1 복호기(300)에서

를 출력한다. 이때, 상기

는 위상각(phase angle)

만큼 회전되고

% 전력이 할당된다.

상기 중계기1(110)는 위의 두 신호를 더하여 송신신호

을 생성한다. 송신신호

는 하기 <수학식 2>로 표현된다.

마찬가지로 중계기2(120)에서 상기 제 1 부호/변조부(404)는 상기 도 3의 제 2 복호기(306)에서

를 출력한다. 이때, 상기

는

% 전력이 할당된다.

상기 제 2 부호/변조부(406)는 상기 도 3의 제 1 복호기(304)에서

를 출력한다. 이때, 상기

는

% 전력이 할당된다.

상기 중계기2(120)는 위의 두 신호를 더하여 송신신호

을 생성한다. 송신신호

는 하기 <수학식 2>로 표현된다.

,

여기서, 상기 x_r1은 중계기1(110)이 상기 목적지 노드(130)로 송신하는 신호이고, 상기 x_r2은 중계기2(120)가 상기 목적지 노드(130)로 송신하는 신호이고, 상기 α, β는 공통신호(x_c)에 할당된 전력량이고, 상기 P_r1은 사적신호(v)의 전력, 상기 P_c는 공통신호(x_c)의 전력이고, 상기 P_r2는 사적신호(w)의 전력이다. 상기 θ는 채널 h₁과 채널 h₂이 이루는 각이다.

상기 이득조절부(403, 407)는 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파 라미터(α,β,θ)를 채널행렬 H 정보에 기반하여 결정한다. 즉, 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 충분히 크거나 채널행렬의 두 행 벡터가 직교에 가까울 때 사적신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다중화 이득이 발생하도록 하고, 상기 SNR이 아주 낮거나 두 행 벡터가 거의 평행에 가까울 때 공통신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다이버시티 이득이 발생하도록 한다.

여기서, 두 번째 홉에서의 스펙트럼 효율은

bits/sec/Hz로 표현될 수 있는데, 이를 최대화하는 파라미터들은 하기 <수학식 3>에 근거하여 계산할 수 있다.

여기서, 상기 I는 단위행렬이고 상기 H는 채널행렬이고 상기 H⁺는 H의 켤레전치행렬(conjugate transpose matrix), 상기 Q_r는 공분산행렬(covariance matrix)로써 하기 <수학식 4>와 같다. 상기 "det"(determinant)는 행렬식이다.

여기서, 상기 x_r1은 중계기1(110)이 상기 목적지 노드(130)로 송신하는 신호이고, 상기 x_r2은 중계기2(120)가 상기 목적지 노드(130)로 송신하는 신호이고, 상기 P_r1은 사적신호(v)의 전력, 상기 P_c는 공통신호(x_c)의 전력이고, 상기 P_r2는 사적신호(w)의 전력이다. 상기 α, β, θ는 ρ는 상관계수(correlation coefficient)를 구하는 하기 <수학식 6>으로부터 산출된다.

여기서, 상기 ρ는 상관계수이고, 상기 P_r1은 사적 신호(v)의 전력이고, 상기 P_r2은 사적 신호(w)의 전력이고, 상기

는 x_r1 신호와 x_r2 신호의 공분산 연산을 나타낸다. 상기 ρ를 크기와 위상각으로 분리하여 표현하면 하기 <수학식 7>과 같다.

여기서, 상기 h₁는 중계기1(110)과 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, h⁺ ₁는 h₁의 켤레-전치행렬이고, 상기 h₂는 중계기2(120)과 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이다. 협력중계를 수행하는 모든 중계기들(중계기1(110), 중계기2(120))과 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, 상기 H⁺는 H의 켤레-전치행렬이다. 즉, 상기 α, β는 상기 <수학식 6>을 만족하여 상기 <수학식 3>의 주파수 효율을 최대로 하는 값으로 결정되고, 상기 θ는 상기 h⁺ ₁과 상기 h₂이 이루는 각으로 결정된다. 두 중계기에서 각각 위상각(θ)을 회전할 수도 있지만 개념상 한 중계기의 위상각을 고정시키고 다른 중계기에서 위상각을 맞추어도 동일한 효과가 있으므로 본 문서에서는 중계기 1의 위상각을 θ만큼 회전시키는 것으로 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 두 중계기가 모두 복호할 수 있는 공통신호를 도입하여 두 중계기 신호간 상관(correlation)을 최적화함으로써 스펙트럼의 최대값을 얻고자 하는 것이다. 이 방식은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: 이하 "SNR"라 칭함)가 충분히 크거나 채널행렬 H의 두 행 벡터가 직교에 가까울 때 사적신호에 거의 모든 전력을 할당하여 공간적인 멀티플렉싱(spatial-multiplexing)방식 처럼 작동한다. 중계기1(110)을 통해 전송되는 신호와 중계기2(120)를 통해 전송되는 신호가 완전히 다른 데이터를 포함하고 있는 경우이다. 반대로 SNR이 아주 낮거나 H의 두 행 벡터가 거의 평행에 가까울 때는 공통신호에 거의 모든 전력을 할당하여 Rx 빔포밍 스킴(beamforming scheme) 처럼 작동한다. 또한, 두 개의 중계기를 통해서 같은 신호가 전달되므로 페이딩 채널에서의 경로 다이버시티 이득도 얻을 수 있다.

도 5는 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신장치를 도시하고 있다. 본 발명에서 결합 최대우도 검출방식을 이용해 전체 스트림을 한번에 복호할 수도 있지만, 복잡성을 낮추기 위해 판정 피드백 구조를 이용하기로 한다.

채널(h₁, h₂)을 통해 상기 목적지 노드(130)가 수신하는 신호(y_d)는 하기 <수학식 7>과 같이 표현된다.

여기, 상기 y_d는 상기 목적지 노드(130)의 수신신호이고, 상기 h₁은 중계기1(110)과 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, 상기 h₂는 중계기2(120)과 목적지 노드(130) 사이의 채널행렬이고, 상기 x_r1은 중계기1(110)의 송신신호이고, 상기 x_r2은 중계기2(120)의 송신신호이고, 상기 n_d은 목적지 노드(130)의 잡음이다. 상기 h_c는 공통신호(x_c)의 채널행렬이다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신장치는 채널추정부(500), 제 1 검출기(502), 제 1 채널정보 제공부(504), 제 1 복호기(512), 제 2 검출기(506), 제 2 채널정보 제공부(508), 제 2 복호기(514), 제 3 검출기(510), 제 3 복호기(516)를 포함하여 구성된다.

상기 채널추정부(500)는 상기 중계기(110, 120)들이 전송하는 파일롯 신호를 이용하여 채널을 추정한 후, 제 1 검출기(502), 제 1 채널정보 제공부(504), 제 2 검출기(506), 제 2 채널정보 제공부(508), 제 3 검출기(510)로 각각 해당 채널정보를 제공한다. 즉, 상기 제 1 검출기(502), 제 1 채널정보 제공부(504)로 h_c 채널정보를 제공하고, 제 2 검출기(506), 제 2 채널정보 제공부(508)로 h₁ 채널정보를 제공하고, 제 3 검출기(510)로 h₂ 채널정보를 제공한다.

상기 제 1 검출기(502)는 상기 채널추정부(500)로부터 h_c 채널정보를 제공받아 수신신호(y_d)에 대해 최소평균-제곱오차(Minimum Mean Square Error: 이하 "MMSE"라 칭함) 추정하여 공통신호 x_c를 검출한다.

상기 제 1 복호기(512)는 상기 제 1 검출기(502)에 의해 검출된 x_c 신호를 복호화한다.

상기 제 1 채널정보 제공부(504)는 상기 채널추정부(500)로부터 h_c 채널정보를 제공받아 상기 제 1 복호기(512)의 의해 복호화된 x_c 신호에 대해 h_c 채널을 곱한다.

상기 제 2 검출기(506)는 수신신호(y_d)에서 상기 제 1 채널정보 제공부(504)로부터의 신호를 제거한 후, 상기 채널추정부(500)로부터 h₁ 채널정보를 제공받아 MMSE 추정하여 사적 신호

를 검출한다.

상기 제 2 복호기(514)는 상기 제 2 검출기(506)에 의해 검출된

신호를 복호화한다.

상기 제 2 채널정보 제공부(508)는 상기 채널추정부(500)로부터 h₁ 채널정보를 제공받아 상기 제 2 복호기(514)의 의해 복호화된

신호에 대해 h₁ 채널을 곱한다.

상기 제 3 검출기(510)는 수신신호(y_d)에서 상기 제 1 채널정보 제공부(504)로부터의 신호와 상기 제 2 채널정보 제공부(508)로부터의 신호를 제거한 후, 상기 채널추정부(500)로부터 h₂ 채널정보를 제공받아 사적 신호

를 검출한다.

상기 제 3 복호기(516)는 상기 제 3 검출기(510)에 의해 검출된

신호를 복호화한다.

즉, 본 발명은 상기

를 먼저 MMSE 추정하여 복호화한 뒤 수신신호에서 제거하고 사적 신호(

)들을 차례로 복호화하는 방식이다. 수신 빔포밍/심볼검출/복호는 V-BLAST(Vertical Bell Laboratories Layered Space Time) 방식과 같이 기존에 알려진 어떤 방식이든 적용할 수 있으며 통신환경에 따라 성능과 복잡성의 상충관계를 감안하여 선택할 수 있다.

도 6은 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신 순서도를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 소스 노드(100)의 송신장치는 600 단계에서 하향링크의 파일럿 신호를 이용하여 채널추정을 수행한다. 구현에 따라서 상기 송신장치는 중계기로부터 채널정보를 피드백 받아 부호율과 변조방식을 결정할 수도 있다.

이후, 상기 송신장치는 602 단계에서 전송할 데이터가 있는지 확인하여 전송할 데이터가 있을 시, 604 단계로 진행하여 데이터를 3개의 부스트림으로 분리한다.

이후, 상기 송신장치는 606 단계에서 채널추정에 따라 3개의 부스트림을 해 당 전송률로 부호화 및 변조를 수행한다.

이후, 상기 송신장치는 608 단계에서 부호화 및 변조된 신호에 빔포밍 벡터를 곱해서 안테나를 통해 전송한다.

이후, 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

도 7은 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송수신 흐름도를 도시하고 있다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 중계기는 700 단계에서 소스 노드-중계기간 채널추정(G), 중계기-목적지 노드간 채널추정(H)을 수행한다. 구현에 따라서, 상기 중계기는 각각 소스 노드로부터 채널(G)추정 정보와 목적지 노드로부터 채널(H)추정 정보를 각각 피드백 받아 이용할 수 있다.

채널행렬 G와 H를 추정하는데 TDD 기반 통신시스템의 경우 잘 알려진 채널대칭성(channel reciprocity)을 이용할 수 있다. 상향링크의 파일럿 신호를 이용해 하향링크 채널을 추정하고 하향링크의 파일럿 신호를 이용해 상향링크 채널을 추정한다. FDD 기반 통신시스템의 경우 피드백 채널을 통해 G와 H의 추정치를 피드백해야 하는데, 복잡성을 낮추기 위해 채널의 크기와 위상을 양자화해서 피드백할 수 있다. 또는, 미리 AMC 레벨을 정의한 뒤, 수신기가 채널정보에 기반하여 최적의 AMC 레벨을 결정한 뒤 인덱스만을 피드백해주는 방식을 이용할 수 있다.

이후, 상기 중계기는 702 단계에서 채널행렬 G와 H의 정보를 이용해 최적의 (α,β,θ)의 값들을 계산한다.

이후, 상기 중계기는 704 단계에서 최적의 (α,β,θ) 파라미터 값을 이용하여 각 스트림별 전송률을 계산한다. 상기 전송률은 하나의 예로써 샤논용량(Shannon capacity)를 수행하는 채널코딩과 최적의 빔포밍(optimal beamforming)과 전력할당을 가정한 경우의 스펙트럼 효율을 계산할 수 있다. 현실적인 구현을 위해서는 AMC 레벨을 미리 정의한 뒤, 채널정보에 기반하여 최적의 AMC 레벨을 결정하는 방식으로 적용할 수 있다. 상기 전송률은 하기 <수학식 8>로 산출된다.

복호순서가 x_c-> w -> v일 때:

복호순서가 x_c-> v -> w일 때

여기서, 상기 R₁은 중계기1(110)의 전송률이고, 상기 R₂는 중계기2(120)의 전송률이고, 상기 R₃은 중계기1(110)과 중계기2(120)의 공통 전송률이고, 상기

는 중계기1(110)의 다중화 이득 및 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터이고,

는 중계기1(110)의 다중화 이득 및 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터이고, 상기 I는 단위행렬이고 상기 H는 채널행렬이고 상기 H⁺는 H의 켤레전치행렬(conjugate transpose matrix), 상기 Q_r는 두 개의 협력중계 신호에 대한 공분산행렬(covariance matrix)이고 상기 "det"(determinant)는 행렬식임.

이후, 상기 중계기는 706 단계에서 소스 노드로부터 수신한 데이터가 있을 시 상기 708 단계로 진행하여 공통신호와 사적신호를 구분하여 공통신호를 복호화한 후 사적신호를 복호화한다.

이후, 상기 중계기는 710 단계에서 상기 공통신호와 사적신호를 재부호화 및 변조를 수행한다.

이후, 상기 중계기는 712 단계에서 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 적용한 합성신호(v 또는 w)를 전송한다.

이후, 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

도 8은 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신 흐름도 를 도시하고 있다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저 목적지 노드(130)의 수신장치는 800 단계에서 파일럿 신호를 이용하여 채널추정(H)을 수행한다. 구현에 따라서, 상기 중계기로부터 채널추정(H) 정보를 피드백 받아 이용할 수도 있다.

이후, 상기 수신장치는 802 단계에서 중계기로부터 협력중계 신호를 수신한다.

이후, 상기 수신장치는 804 단계에서 공통신호를 복호화한 후, 806 단계로 진행하여 수신한 신호에서 공통신호를 제거한다.

이후, 상기 수신장치는 810 단계에서 수신한 신호에서 공통신호가 제거된 신호에서 사적신호(v)를 복호화하고, 812 단계로 진행하여 수신한 신호에서 공통신호와 사적신호(v)를 제거한다.

이후, 상기 수신장치는 814 단계에서 수신한 신호에서 공통신호와 사적신호(v)가 제거된 신호에서 사적신호(w)를 복호화한다.

이후, 본 발명의 알고리즘을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 각 노드별 송수신 시나리오 예시도,

도 2는 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신장치도,

도 3은 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 수신장치도,

도 4는 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송신장치도,

도 5은 상기 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신장치도,

도 6은 상기 소스 노드(100)와 상기 중계기(110, 120) 사이의 송신 순서도,

도 7은 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 송수신 흐름도 및,

도 8은 중계기(110, 120)와 상기 목적지 노드(130) 사이의 수신 흐름도.

Claims

중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 송신장치에 있어서,

해당 데이터를 N개 스트림으로 분리하는 직병렬변화기와,

상기 N개 스트림에 대한 전송률을 채널추정에 기반하여 결정하는 채널추정부와,

상기 전송률에 따라 상기 N개 스트림을 인코딩과 변조를 수행하는 AMC부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
제 1항에 있어서,

상기 채널추정부는

협력통신을 수행하는 다수의 중계기들이 각각 자신이 복호화할 수 있는 전송률과 상기 다수의 중계기들이 공통으로 복호화할 수 있는 전송률을 결정하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
제 1항에 있어서,

상기 AMC부로부터 출력 신호를 빔포밍 벡터를 곱해 출력하는 빔포빙부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신장치.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 수신장치에 있어서,

사적신호(Private Signal)와 공통신호(Common Siganl)를 포함한 수신신호로부터 상기 공통신호를 복호화하는 제 1 복호기와,

상기 수신신호로부터 상기 공통신호를 제거한 신호로부터 상기 사적신호를 복호화하는 제 2 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 수신장치.
제 4항에 있어서,

상기 사적신호는 협력통신을 수행하는 중계기들 각각이 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호이고, 상기 공통신호는 협력통신을 수행하는 중계기들이 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 수신장치.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 송신장치에 있어서,

복호된 사적신호(Private Signal)와 상기 공통신호(Common Siganl)를 채널추정에 기반하여 재부호화하고 재변조하는 부호/변조부와,

상기 재부호화되어 재변조된 상기 사적신호와 상기 공통신호에 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 적용하여 두 신호를 합성하는 신호 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계송신 장치.
제 6항에 있어서,

상기 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 계산하는 이득조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 중계송신 장치.
제 6항에 있어서,

상기 이득조절부는 상기 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 채널추정 정보 기반으로 산출하되 협력중계 신호들간 상관(Correlation)을 최적화하는 것을 특징으로 하는 중계송신 장치.
제 8항에 있어서,

상기 협력중계를 수행하는 중계기가 2인 경우, 상기 파라미터는 하기 <수학 식 9>로 산출되는 것을 특징으로 하는 중계송신 장치.

여기서, 상기 ρ는 상관계수이고, 상기 P_r1은 제 1 사적신호의 전력이고, 상기 P_r2은 제 2 사적신호의 전력이고, 상기
는 x_r1 중계신호와 x_r2 중계신호의 공분산 연산이고, α, β, θ는 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터로 하기 <수학식 10>에서 위상각과 크기로 분리하여 나타냄.

여기서, 상기 h₁는 제 1중계기와 목적지 노드 사이의 채널행렬이고, h⁺ ₁는 h₁의 켤레-전치행렬이고, 상기 h₂는 제 2 중계기와 목적지 노드 사이의 채널행렬이고,협력중계를 수행하는 모든 중계기들(제 1 중계기, 제 2 중계기)과 목적지 노드 사이의 채널행렬이고, 상기 H⁺는 H의 켤레-전치행렬임.
제 6항에 있어서,

상기 이득조절부는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 충분히 크거나 채널행렬의 두 행 벡터가 직교에 가까울 때 사적신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다중화 이득이 발생하도록 하고, 상기 SNR이 아주 낮거나 두 행 벡터가 거의 평행에 가까울 때 공통신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다이버시티 이득이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 중계송신 장치.
제 6항에 있어서,

상기 사적신호는 협력통신을 수행하는 중계기들 각각이 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호이고, 상기 공통신호는 협력통신을 수행하는 중계기들이 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 중계송신 장치.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 수신장치에 있어서,

다수의 중계기로부터의 협력중계 신호를 수신하여 상기 협력중계 신호로부터 상기 공통신호(Common Siganl)를 해당 채널추정 정보에 기반하여 검출하는 제 1 검출기와,

상기 검출된 공통신호를 복화하는 제 1 복호기와,

상기 복호된 공통신호를 해당 채널행렬과 곱하여 상기 협력중계 신호에서 제거한 신호를 해당 채널추정 정보에 기반하여 사적신호(Private Signal)들을 순차적으로 검출하는 제 N 검출기와,

상기 검출된 사적신호들을 복화하는 N 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신장치.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 송신방법에 있어서,

해당 데이터를 N개 스트림으로 분리하는 과정과,

상기 N개 스트림에 대한 전송률을 채널추정에 기반하여 결정하는 과정과,

상기 전송률에 따라 상기 N개 스트림을 인코딩과 변조를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 13항에 있어서,

상기 채널추정에 기반하여 전송률 결정은

협력통신을 수행하는 다수의 중계기들이 각각 자신이 복호화할 수 있는 전송률과 상기 다수의 중계기들이 공통으로 복호화할 수 있는 전송률로 결정되는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 13항에 있어서,

상기 변조된 출력신호를 빔포밍 벡터를 곱해 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 수신방법에 있어서,

사적신호(Private Signal)와 공통신호(Common Siganl)를 포함한 수신신호로부터 상기 공통신호를 복호화하는 과정과,

상기 수신신호로부터 상기 공통신호를 제거한 신호로부터 상기 사적신호를 복호화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 수신방법.
제 16항에 있어서,

상기 사적신호는 협력통신을 수행하는 중계기들 각각이 복호화할 수 있는 전 송률로 부호 및 변조된 신호이고, 상기 공통신호는 협력통신을 수행하는 중계기들이 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 수신방법.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 중계 송신방법에 있어서,

복호된 사적신호(Private Signal)와 상기 공통신호(Common Siganl)를 채널추정에 기반하여 재부호화하고 재변조하는 과정과,

상기 재부호화되어 재변조된 상기 사적신호와 상기 공통신호에 다중화 이득과 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 적용하여 두 신호를 합성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 18항에 있어서,

상기 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터를 계산하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 송신방법..
제 18항에 있어서,

상기 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터 계산 시 채널추정 정보 기반으로 산출하되 협력중계 신호들간 상관(Correlation)을 최적화하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 20항에 있어서,

상기 협력중계를 수행하는 중계기가 2인 경우, 상기 파라미터는 하기 <수학식 11>로 산출되는 것을 특징으로 하는 송신방법.

여기서, 상기 ρ는 상관계수이고, 상기 P_r1은 제 1 사적신호의 전력이고, 상기 P_r2은 제 2 사적신호의 전력이고, 상기
는 x_r1 중계신호와 x_r2 중계신호의 공분산 연산이고, α, β, θ는 다중화 이득과 상기 다이버시티 이득을 조절하는 파라미터로 하기 <수학식 12>에서 위상각과 크기로 분리하여 나타냄.

여기서, 상기 h₁는 제 1중계기와 목적지 노드 사이의 채널행렬이고, h⁺ ₁는 h₁의 켤레-전치행렬이고, 상기 h₂는 제 2 중계기와 목적지 노드 사이의 채널행렬이고,협력중계를 수행하는 모든 중계기들(제 1 중계기, 제 2 중계기)과 목적지 노드 사이의 채널행렬이고, 상기 H⁺는 H의 켤레-전치행렬임.
제 18항에 있어서,

상기 파라미터는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 충분히 크거나 채널행렬의 두 행 벡터가 직교에 가까울 때 사적신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다중화 이득이 발생하도록 하고, 상기 SNR이 아주 낮거나 두 행 벡터가 거의 평행에 가까울 때 공통신호에 거의 모든 전력을 할당하여 다이버시티 이득이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 송신방법.
제 18항에 있어서,

상기 사적신호는 협력통신을 수행하는 중계기들 각각이 복호화할 수 있는 전 송률로 부호 및 변조된 신호이고, 상기 공통신호는 협력통신을 수행하는 중계기들이 모두 복호화할 수 있는 전송률로 부호 및 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 송신방법.
중계기를 기반으로 하는 다중안테나 무선통신 시스템에서 협력중계를 위한 수신방법에 있어서,

다수의 중계기로부터의 협력중계 신호를 수신하여 상기 협력중계 신호로부터 상기 공통신호(Common Siganl)를 해당 채널추정 정보에 기반하여 검출하는 과정과,

상기 검출된 공통신호를 복화하는 과정과,

상기 복호된 공통신호를 해당 채널행렬과 곱하여 상기 협력중계 신호에서 제거한 신호를 해당 채널추정 정보에 기반하여 사적신호(Private Signal)들을 순차적으로 검출하는 과정과,

상기 검출된 사적신호들을 복화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수신방법.