KR20090026965A - System for cooperative relaying without reducing spectral efficiency - Google Patents

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KR20090026965A
KR20090026965A KR1020070092079A KR20070092079A KR20090026965A KR 20090026965 A KR20090026965 A KR 20090026965A KR 1020070092079 A KR1020070092079 A KR 1020070092079A KR 20070092079 A KR20070092079 A KR 20070092079A KR 20090026965 A KR20090026965 A KR 20090026965A
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공형윤
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울산대학교 산학협력단
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    • H04W88/02Terminal devices
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Abstract

A cooperative relaying system without reducing spectral efficiency is provided to prevent spectral efficiency from being lowered in comparison to a direct transmission method. A source(S) transmits the N-1 information to a relay(R) and a destination(D) during the N-1 frame time. N is an even number larger than 1. The source transmits the N information to the destination during the N frame time after the N-1 frame time. The relay transmits demodulated N-1 information about the N-1 information transmitted from the source during the N-1 frame time to the destination during the N frame time. An operation in which the N information is transmitted from the source to the destination and an operation in which the demodulated N-1 information is transmitted from the relay to the destination are simultaneously performed during the N frame time.

Description

스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템{System for cooperative relaying without reducing spectral efficiency}System for cooperative relaying without reducing spectral efficiency

본 발명은 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소스 및 릴레이가 동시 동작 가능하여 동일시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되지 않는, 개선된 협력적 릴레이 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooperative relay system in which the spectral efficiency is not deteriorated. More specifically, the present invention relates to a cooperative relay system in which the source and the relay can be operated simultaneously. An improved cooperative relay system is provided in which efficiency is not deteriorated.

일반적으로, 송신기와 수신기에 각각 다중의 안테나를 배치하는 구성에 따르면 무선 통신의 공간 다이버시티(Spatial Diversity) 특성의 향상을 꾀할 수 있으며 무선통신 경로 상에서의 페이딩(Fading) 발생을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.In general, according to the configuration in which multiple antennas are arranged in the transmitter and the receiver, the spatial diversity characteristics of the wireless communication can be improved and the fading can be effectively reduced on the wireless communication path. There is this.

그러나, 무선 모바일(Mobile) 단말 통신은 그 물리적인 사이즈와 전력용량의 한계 및 그 이외의 다른 제약 조건들로 인하여 멀티형의 다중 안테나를 지원할 수 없으며, 상술한 다중 안테나가 지원되는 모바일 통신 기술은 아직 개발되고 있지 않고 있다.However, wireless mobile terminal communication cannot support multi-type multiple antennas due to its physical size, power capacity limitations, and other constraints. It is not being developed.

이러한 제약 상의 극복을 위해 협력통신(Cooperative Cimmunications)이라 불리우는 새로운 기술이 제안되고 있는데, 상기 협력통신에 따르면 송신기와 수신기 간의 릴레이를 이용한 선택적 중계방식을 이용하여 상술한 전송 다이버시티의 이득 및 효과를 창출할 수 있으며 싱글 안테나를 갖는 모바일 통신을 허락할 수 있다.In order to overcome this limitation, a new technique called cooperative communication has been proposed, and according to the cooperative communication, a gain and an effect of the above-mentioned transmission diversity are created by using a selective relay method using a relay between a transmitter and a receiver. And allow mobile communication with a single antenna.

이러한 협력통신을 도 1을 참고로 하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.This cooperative communication will be described in more detail with reference to FIG. 1 as follows.

설명에 앞서, 도 1에 나타나 있는 λij는 [λij=(dSD/dij)η]에 의해 정의되는데, dij는 송신측(i)와 수신측(j) 간의 거리이고, i∈{S,R}, j∈{R,D}이며, η는 경로손실 지수에 해당되는 것으로서 보통 1 ~ 7의 범위 내에서 선택될 수 있다. Prior to the description, λ ij shown in FIG. 1 is defined by [λ ij = (d SD / d ij ) η ], where d ij is the distance between the transmitting side i and the receiving side j, i∈ {S, R}, j∈ {R, D}, and η corresponds to the path loss index, and may be generally selected within the range of 1 to 7.

예를 들어, λSR은 송신측인 소스(S:10)와 수신측인 릴레이(R:20) 간의 분산 정도로서 λSR=(dSD/dSR)η로 정의될 수 있으며, 선택되는 η값에 따라 그 값이 변경될 수 있다. For example, λ SR may be defined as λ SR = (d SD / d SR ) η as a degree of dispersion between the source S: 10 on the transmitting side and the relay R: 20 on the receiving side, and the value η selected. The value can be changed accordingly.

이러한 도 1은 소스(S;10)가 릴레이(R;20)의 협력에 의해 목적지(D;30) 측으로 정보를 전송하는 일반적인 이중도약 네트워크 협력통신에 관한 구성도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a general double-hop network cooperative communication in which a source S 10 transmits information to a destination D 30 by cooperation of a relay R 20.

상기 소스(S;10), 목적지(D;30), 릴레이(R;20)는 각각 무선 네트워크상의 송신기, 송신기로부터 정보를 전송받는 수신기, 상기 송신기와 수신기를 중계하여 상기 송신기의 정보를 상기 수신기 측으로 재전송하는 중계기에 해당된다.The source (S; 10), the destination (D; 30), and the relay (R; 20) are each a transmitter on a wireless network, a receiver receiving information from a transmitter, and relaying the transmitter and the receiver to transmit information of the transmitter to the receiver. Corresponds to the repeater retransmitting to the side.

여기서, 협력적인 릴레이(CR; Cooperative Relaying)는 소스(S;10)의 정보를 릴레이(R;20)로 송신하는 제1단계 및 소스(S;10)로부터 받은 정보를 릴레이(R;20) 에서 중계하여 목적지로 재전송하는 제2단계를 포함한다.Here, the cooperative relay (CR) is a first step of transmitting the information of the source (S; 10) to the relay (R; 20) and the relay (R; 20) receiving the information received from the source (S; 10). Relaying and retransmitting to the destination.

더 상세하게는, 먼저 도 1의 (b)와 같은 '제1프레임시간(상기 제1단계) 동안'에는, 상기 소스(S;10)는 전송하고자 하는 신호(a)를 상기 릴레이(R;20)와 목적지(D;30) 측으로 동시 전송하고, 상기 릴레이(R;20)와 목적지(D;30)는 상기 소스(S;10)로부터 전송된 상기 신호(a)를 수신한다.More specifically, first, during the first frame time (the first step) as shown in FIG. 1B, the source S 10 transmits a signal a to be transmitted to the relay R; 20) and the destination (D; 30) at the same time, the relay (R) 20 and the destination (D; 30) receives the signal (a) transmitted from the source (S; 10).

상기 제1프레임시간 이후인 '제2프레임시간 동안(상기 제2단계)'에는, 도 1의 (c)와 같이 상기 릴레이(R;20)는 상기 수신받은 신호(a)를 복조하여 복조된 신호(a')를 상기 목적지(D;30) 측으로 전송하고, 상기 목적지(D;30)는 상기 소스(S;10)로부터 전송받은 신호(a)와 상기 릴레이(R;20)로부터 전송받은 신호(a')를 각각 MRC(Maximum Ratio Combining) 등의 방식으로 결합한 후, 상기 신호(a)를 원 신호로 복원하게 된다.During the second frame time (the second step) after the first frame time, the relay R 20 demodulates and demodulates the received signal a as shown in FIG. The signal (a ') is transmitted to the destination (D; 30), and the destination (D; 30) receives the signal (a) received from the source (S; 10) and the relay (R; 20). After the signals a 'are respectively combined by MRC (Maximum Ratio Combining) or the like, the signal a' is restored to the original signal.

여기서, 제2프레임시간 동안 상기 릴레이(R;20)는, 상기 신호(a)를 상기 목적지(D;30) 측으로 전송하는 여부, 즉 재전송의 여부를 소정 기준에 의해 결정하여 상기 소정 기준에 부합되는 경우에만 상기 복조된 신호(a')를 상기 목적지(D;30) 측으로 선택적으로 재전송할 수 있으며, 이러한 방식은 통상적으로 릴레이의 선택적 전송(중계) 또는 선택적 릴레이(Selective Ralay;SR)로 명명하고 있다.Here, during the second frame time, the relay (R) 20 determines whether to transmit the signal (a) to the destination (D) 30, that is, whether to retransmit by a predetermined criterion to meet the predetermined criterion. Can only selectively retransmit the demodulated signal (a ') to the destination (D) 30 side, which is commonly referred to as selective transmission (relay) or selective relay (SR) of the relay. Doing.

상기 선택적 릴레이(SR)는 간단한 협력 통신 프로토콜 중의 하나로서, 릴레이(R;20)는 소스(S;10)에서 전송된 정보를 복호화하여 전송할지의 여부에 관한 결정을 상술한 바와 같이 독립적으로 수행하게 된다. The selective relay SR is one of the simple cooperative communication protocols, and the relay R 20 independently performs the determination as to whether to decode and transmit the information transmitted from the source S 10 as described above. Done.

따라서, 릴레이(R;20)를 이용한 선택적 중계방식은 물리적인 다중 안테나의 효과를 구현할 수 있는 비교적 간단한 형태의 협력통신 프로토콜 중 하나이다.Accordingly, the selective relay method using the relay R is one of relatively simple cooperative communication protocols that can realize the effects of physical multiple antennas.

즉, 도 1과 같은 협력 통신을 이용하는 경우, 무선 통신 환경에서 송신기와 수신기에 안테나의 물리적인 배치 없이 단일 안테나를 사용하여 송신기와 수신기에 가상의 다중 안테나를 사용하는 것과 같은 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. That is, in the case of using the cooperative communication as shown in FIG. 1, a spatial diversity effect such as using a virtual multiple antenna for the transmitter and the receiver is obtained by using a single antenna without physically disposing the antennas on the transmitter and the receiver in a wireless communication environment. Can be.

그런데, 종래의 협력적 릴레이(CR)에 의하면, 상기 제1단계인 제1프레임시간동안에는 소스(S;10)만 동작하여 릴레이(R;20)로 정보(예를 들어, 제1정보(x1))를 전송하고, 제2단계인 제2프레임시간 동안에는 릴레이(R;20)만 동작하여 수신된 정보(상기 제1신호(x1))를 복조하여 목적지(D;30)로 재전송한다. However, according to the conventional cooperative relay (CR), only the source (S; 10) is operated during the first frame time, which is the first step, to the relay (R) 20 (for example, the first information (x). 1 )), and during the second frame time, which is the second step, only the relay R 20 operates to demodulate the received information (the first signal x 1 ) and retransmit it to the destination D 30. .

물론, 그 다음 전송할 정보에 해당되는 제2신호(x2)의 경우는 상술한 바와 동일한 원리에 따라 제3프레임시간 및 제4프레임시간 동안 전송 및 처리되게 된다.Of course, the second signal x 2 corresponding to the next information to be transmitted is transmitted and processed for the third frame time and the fourth frame time according to the same principle as described above.

한편, 협력적 릴레이 이전의 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT)의 경우는, 릴레이 없이 소스(S;10)와 목적지(D:30)만으로 구성되어, 상기 소스(S;10)는 제1프레임시간 동안 제1정보(x1)를 목적지(D;30)로 전송하고, 다음의 제2프레임시간 동안 제2정보(x2)를 목적지(D;30)로 전송할 수 있다.On the other hand, in the case of the direct transmission (DT) before the cooperative relay, only the source (S; 10) and the destination (D: 30) are configured without the relay, and the source (S; 10) is the first frame. The first information x 1 may be transmitted to the destination D 30 during the time period, and the second information x 2 may be transmitted to the destination D 30 during the next second frame time.

즉, 상기 다이렉트 전송방식(DT)은 두 프레임시간 동안 2개의 신호(예를 들면, 2비트)의 신호의 전송이 가능하다.That is, the direct transmission method DT can transmit two signals (for example, two bits) for two frame times.

이에 비해, 상술한 도 1과 같은 협력적 릴레이(CR) 시스템은, 상기 릴레이(R;20)의 구성을 이용하여 상기 다이렉트 전송방식(DT)에 비해 공간 다이버시티 특성은 향상될 수 있으나, 제1프레임시간 및 제2프레임시간 동안 1개의 신호(예를 들면 1비트)만 전송이 가능하다.On the other hand, in the cooperative relay (CR) system as shown in FIG. 1, the spatial diversity characteristic can be improved compared to the direct transmission method (DT) by using the configuration of the relay (R) 20. Only one signal (for example, 1 bit) can be transmitted during one frame time and the second frame time.

이에 따라, 종래의 도 1과 같은 협력적 릴레이 시스템의 경우, 하나의 프레임시간에 소스(S;10) 혹은 릴레이(R;20) 하나만 동작하므로, 동일 시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되게 되고, 정보 전송 시간이 증가되는 문제가 있다.Accordingly, in the conventional cooperative relay system as shown in FIG. 1, since only one source (S; 10) or one relay (R; 20) operates in one frame time, the existing direct transmission method (DT) is based on the same time. ), The spectrum efficiency is lowered, and the information transmission time is increased.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 소스가 목적지 측으로 정보를 전송하는 동안 릴레이는 이전 단계에서 소스로부터 전송받은 신호에 관한 복조된 신호를 목적지 측으로 전송함에 따라 소스 및 릴레이가 동시 동작하게 되어 동일시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되지 않고 정보 전송 효율을 증가시킬 수 있는 협력적 릴레이 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and while the source transmits information to the destination side, the relay simultaneously operates as the source and relay transmit a demodulated signal related to the signal received from the source in the previous step to the destination side. The purpose of the present invention is to provide a cooperative relay system that can increase information transmission efficiency without deteriorating spectral efficiency in comparison with a direct transmission (DT) based on the same time.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템은, 소스(S), 목적지(D) 및 상기 소스(S)와 목적지(D) 사이를 중계하는 릴레이(R)로 이루어진 협력적 릴레이 시스템에 있어서, 상기 소스(S)는, 제N-1프레임시간(N은 2를 포함한 그 이상의 짝수) 동안 상기 릴레이(R)와 목적지(D) 측으로 제N-1정보를 송신하고, 상기 제N-1프레임시간 이후의 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D) 측으로 제N정보를 송신하고, 상기 릴레이(R)는, 상기 제N프레임시간 동안, 이전 프레임시간인 제N-1프레임시간시 상기 소스(S)로부터 전송받은 상기 제N-1정보에 관한 복조된 제N-1정보를 상기 목적지(D)로 전송함에 따라, 상기 소스(S)로부터 상기 목적지(D) 측으로 상기 제N정보가 전송되는 동작, 및 상기 릴레이(R)로부터 상기 목적지(D) 측으로 상기 복조된 제N-1정보가 전송되는 동작이 상기 제N프레임시간 동안 동시 수행되는 것을 특징으로 한다.In the cooperative relay system in which the spectral efficiency of the present invention for achieving the above object is not deteriorated, a relay (R) for relaying between the source (S), the destination (D) and the source (S) and the destination (D). In the cooperative relay system consisting of the above, the source (S), the N-1 information to the relay (R) and the destination (D) side for the N-th frame time (N is an even number including 2) And N-th information to the destination (D) side for the N-th frame time after the N-th frame time, and the relay (R) is the previous frame time during the N-th frame time. When the demodulated N-th information about the N-th information received from the source S is transmitted to the destination D at the N-1 frame time, the destination D is transmitted from the source S. ) The N-th information is transmitted to the () side, and from the relay (R) to the destination (D) side The operation of transmitting the demodulated N-th information is performed simultaneously for the N-th frame time.

또한, 상기 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D)는, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보와 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 상호 구분하여 원신호로 복구할 수 있다.Further, during the Nth frame time, the destination D may distinguish the Nth information received from the source S and the demodulated N-1 information received from the relay R as an original signal. Can be recovered.

여기서, 상기 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D)는, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 복구하는 경우에는, 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구하고, 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1신호를 복구하는 경우에는 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구하는 것이 바람직하다.Here, during the Nth frame time, when the destination D recovers the Nth information received from the source S, the destination D interferes with the demodulated N-1 information received from the relay R. In case of recovering the demodulated N-th signal received from the relay R and recovering the demodulated N-1 signal received from the relay R, it is determined that the signal is an interference signal. It is desirable to recover individually in the state excluding the interference signal by judging to be.

본 발명에 따른 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템에 따르면, 소스가 목적지 측으로 정보를 전송하는 동안 릴레이는 이전 단계에서 소스로부터 전송받은 신호에 관한 복조된 신호를 목적지 측으로 전송함에 따라, 동일시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT)과 대비해 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되지 않으며, 정보의 전송 및 처리 시간이 단축될 수 있고 협력 통신상에서의 정보 전송 효율이 크게 향상될 수 있다.According to the cooperative relay system in which the spectral efficiency does not decrease according to the present invention, while the source transmits the information to the destination side, the relay transmits the demodulated signal about the signal received from the source in the previous step to the destination side at the same time. In comparison with the conventional direct transmission (DT), the spectrum efficiency does not decrease, information transmission and processing time can be reduced, and information transmission efficiency in cooperative communication can be greatly improved.

또한, 목적지는, 소스로부터 전송받은 정보와 릴레이로부터 전송받은 정보를 상호 구분하여 원신호로 복구함에 따라 각각의 신호 복구가 독립적으로 원활히 이루어질 수 있다.In addition, the destination may independently and smoothly recover each signal by distinguishing the information received from the source and the information received from the relay to recover the original signal.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템의 구성도, 도 3은 도 2의 개념도, 도 4 내지 도 5는 도 2의 구성에 따른 협력적 릴레이 시스템의 성능을 나타내는 그래프이다.2 is a schematic diagram of a cooperative relay system in which spectral efficiency is not deteriorated according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a conceptual diagram of FIG. 2, and FIGS. 4 to 5 are performances of a cooperative relay system according to the configuration of FIG. 2. A graph representing.

본 발명은 소스(S;110), 목적지(D;130) 및 상기 소스(S;110)와 목적지(D;130) 사이를 중계하는 릴레이(R;120)로 이루어진 협력통신(Cooperation Communication) 방식을 이용한 도 2의 협력적 릴레이 상에서, 소스(S;10)와 릴레이(R;20)의 동작이 동시에 가능하도록 하여, 동일시간을 기준으로 기존의 다이렉트 전송방식(DT)에 비하여 스펙트럼 효율이 저하되지 않도록 하는, 개선된 협력적 릴레이 시스템에 관한 것이다.The present invention is a cooperative communication method consisting of a source (S; 110), a destination (D; 130) and a relay (R; 120) relaying between the source (S; 110) and the destination (D; 130). On the cooperative relay of FIG. 2, the operation of the source S 10 and the relay R 20 can be simultaneously performed, and the spectral efficiency is lowered compared to the conventional direct transmission method based on the same time. To an improved cooperative relay system.

즉, 도 2 또는 도 3을 참고하면, 상기 소스(S;110)는, 제N-1프레임시간(N은 2를 포함한 그 이상의 짝수) 동안 상기 릴레이(R;120)와 목적지(D;130) 측으로 제N-1정보를 송신하고, 상기 제N-1프레임시간 이후의 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D;130) 측으로 제N정보를 송신한다.That is, referring to FIG. 2 or FIG. 3, the source S 110 may include the relay R 120 and the destination D 130 during an N-1th frame time (N is an even number including 2). N-th information is transmitted to the N-th side, and N-th information is transmitted to the destination (D) 130 during the N-th frame time after the N-th frame time.

그리고, 상기 릴레이(R;120)는, 상기 제N프레임시간 동안, 이전 프레임시간인 제N-1프레임시간시 상기 소스(S;110)로부터 전송받은 상기 제N-1정보에 관한 복조된 제N-1정보를 상기 목적지(D;130)로 전송한다.In addition, the relay (R) 120 performs demodulation on the N-th information received from the source (S; 110) at the N-th frame time, which is the previous frame time, during the N-th frame time. The N-1 information is transmitted to the destination D 130.

N=2인 경우를 예를 들면, 상기 소스(S;110)는, 제1프레임시간 동안 제1정보(x1)를 릴레이(R;120) 및 목적지(D;130) 측으로 동시 전송하며, 제2프레임시간 동안에는 제2정보(x2)를 목적지(D;130)에만 전송한다.For example, when N = 2, the source S 110 simultaneously transmits the first information x 1 to the relay R 120 and the destination D 130 for the first frame time. During the second frame time, the second information x 2 is transmitted only to the destination D 130.

그리고, 상기 릴레이(R;120)는 상기 제2프레임시간 동안, 이전의 제1프레임시간시 소스(S;110)로부터 전송받은 제1정보(x1)를 복조하여, 복조된 제1정보(x1')를 목적지(D;130)로 전송한다. In addition, the relay R 120 demodulates the first information x 1 received from the source S 110 at a previous first frame time during the second frame time, and demodulates the first information ( x 1 ′) to the destination D 130.

물론, N=4인 경우는 도 2에 개시된 제3프레임구간과 제4프레임구간을 참고로 하여 상술한 바와 동일한 동작을 통해 수행될 수 있다. Of course, the case of N = 4 may be performed through the same operation as described above with reference to the third frame section and the fourth frame section shown in FIG.

이상과 같은 구성에 따르면, 상기 소스(S;110)로부터 상기 목적지(D;130) 측으로 상기 제N정보(N=2인 경우, 제2정보(x2))가 전송되는 동작, 및 상기 릴레이( )로부터 상기 목적지(D;130) 측으로 상기 복조된 제N-1정보(N=2인 경우, 복조된 제1정보(x1'))가 전송되는 동작이, 상기 제N프레임시간(N=2인 경우, 제2프레임시간) 동 안 동시 수행될 수 있다.According to the above configuration, the operation of transmitting the N-th information (when N = 2, the second information (x 2 )) from the source (S; 110) to the destination (D; 130) side, and the relay The demodulated N-th information (if N = 2, the demodulated first information (x 1 ′)) is transmitted from () to the destination (D) 130 side, the N-th frame time (N). If = 2, it may be performed simultaneously during the second frame time.

종래의 다이렉트 통신방식(DT)의 경우는 릴레이의 구성이 없으므로 소스와 목적지 간의 다이렉트 통신이 수행됨에 따라 제1프레임시간 및 제2프레임시간 동안 제1정보 및 제2정보 즉, 2개의 정보가 순차적으로 전송될 수 있다.In the case of the conventional direct communication method (DT), since there is no relay configuration, as the direct communication between the source and the destination is performed, the first information and the second information, that is, the two information are sequentially performed during the first frame time and the second frame time. Can be sent to.

그리고, 상기 다이렉트 통신방식(DT)의 공간 다이버시티 특성을 향상시키기 위해 릴레이를 포함하는 구성을 갖도록 제안된 도 1의 선택적 릴레이 방식의 경우는, 앞서 '배경기술'에서 상술한 바와 같이, 제1프레임시간 및 제2프레임시간 동안 제1정보 즉, 1개의 정보만 전송 가능한 구성을 가지고 있다.In addition, in the case of the selective relay method of FIG. 1 proposed to have a configuration including a relay to improve the spatial diversity characteristic of the direct communication method DT, as described above in the background art, The first information, that is, only one information can be transmitted during the frame time and the second frame time.

그런데, 본 발명의 경우, 상기 다이렉트 통신방식(DT)과 같이 상기 제1프레임시간 및 제2프레임시간 동안에 제1정보 및 제2정보인 2개의 신호의 전송이 가능하므로, 동일 프레임시간을 기준으로 상기 다이렉트 통신방식(DT)과 대비하여 볼 때 스펙트럼 효율이 전혀 저하되지 않는 이점이 있다.However, in the present invention, since the first signal and the second information can be transmitted during the first frame time and the second frame time like the direct communication method DT, two signals, that is, can be transmitted based on the same frame time. Compared with the direct communication method (DT), there is an advantage that the spectrum efficiency is not degraded at all.

참고로, 상기 스펙트럼 효율의 단위로는 b/s/hz(bit per second per hertz)가 사용된다.For reference, b / s / hz (bit per second per hertz) is used as a unit of the spectral efficiency.

즉, 종래에는 도 1과 같이 소스(S;110)가 릴레이(R;120)와 목적지(D;130) 측으로 정보(a)를 전송하는 제1단계 및 상기 릴레이(R;120)가 목적지(D;130) 측으로 상기 정보에 관한 복조된 신호(a')를 전송하는 제2단계가 순차적으로 이루어지고, 상기 정보 전송 이후의 다음 정보 전송시에도 상술한 바와 같은 제1단계 및 제2단계를 포함한 동일한 동작을 반복하게 된다. 이러한 도 1의 경우 상기 다이렉트 통신방식(DT)에 비해 주파수 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.That is, in the related art, as shown in FIG. 1, the first step of transmitting the information a to the relay R 120 and the destination D 130 and the relay R 120 to the destination R as shown in FIG. A second step of sequentially transmitting the demodulated signal a 'relating to the information to the D; 130 side, and the first and second steps as described above are also performed at the next information transmission after the information transmission. The same operation is repeated. In the case of FIG. 1, there is a problem in that the frequency efficiency is significantly lower than that of the direct communication method (DT).

그러나, 본 발명에 따르면, 도 2 또는 도 3과 같이 소스(S;110)와 릴레이(R;120)가 동시 동작 가능함에 따라, 동일시간을 기준으로 상기 다이렉트 통신방식(DT)과 대비하여 볼 때 스펙트럼 효율이 저하되지 않음은 물론이며, 정보의 전송 및 처리 시간이 단축될 수 있고, 결론적으로 협력 통신상에서의 정보 전송 효율이 크게 향상될 수 있다.However, according to the present invention, as the source (S; 110) and the relay (R; 120) can be operated simultaneously as shown in Fig. 2 or 3, compared to the direct communication method (DT) on the basis of the same time. Of course, the spectral efficiency does not decrease, as well as the information transmission and processing time can be shortened, and consequently, the information transmission efficiency in cooperative communication can be greatly improved.

한편, 본 발명의 시스템(100)에 있어서, 상기 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D)는, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보와 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 상호 구분하여 원신호로 복구하는 것이 바람직하다. On the other hand, in the system 100 of the present invention, the destination D during the N-th frame time, the N-th information received from the source (S) and the demodulated N-th received from the relay (R) -1 It is desirable to recover the original signal by dividing the information.

이는, 해당 프레임시간인 상기 제N프레임시간 동안 수신된, '제N정보'와 '복조된 제N-1정보' 간의 간섭이 발생되지 않도록 하여 상기 제N정보 및 제N-1정보 신호에 관한 각각의 복구를 독립적으로 원활히 하기 위함이다.This prevents the interference between the 'N-th information' and the 'demodulated N-1 information' received during the N-th frame time, which is the corresponding frame time, so that the N-th and N-1 information signals This is to facilitate each recovery independently.

더 상세하게는, 상기 목적지(D)는, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 복구하는 경우에는, 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구할 수 있다.More specifically, the destination (D), when recovering the N-th information received from the source (S), the demodulated N-th information received from the relay (R) as an interference signal It can be determined and recovered individually in the state excluding the interference signal.

또한, 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1신호를 복구하는 경우에는 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구하게 된다.In addition, when restoring the demodulated N-1 signal transmitted from the relay R, the N-th information received from the source S is determined to be an interference signal, so that the N-th information received from the relay R may be individually recovered in the state excluding the interference signal. do.

이하에서는 이상과 같은 본 발명의 시스템(100)에 관하여 도 2 또는 도 3 및 수식을 참고로 하여, 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the system 100 of the present invention as described above will be described in more detail with reference to FIG. 2 or FIG. 3 and equations.

설명에 앞서, λij는 [λij=(dSD/dij)η]에 의해 정의된다. 여기서, dij는 송신측(i)와 수신측(j) 간의 거리이고, i∈{S,R}, j∈{R,D}이며, η는 경로손실 지수에 해당되는 것으로서 보통 1 ~ 7의 범위 내에서 선택될 수 있다. Prior to the description, λ ij is defined by [λ ij = (d SD / d ij ) η ]. Here, d ij is the distance between the transmitting side i and the receiving side j, i ∈ {S, R}, j ∈ {R, D}, and η corresponds to the path loss index, usually 1 to 7 It can be selected within the range of.

예를 들어, λSR은 송신측인 소스(S)와 수신측인 릴레이(R) 간의 분산 정도로서 λSR=(dSD/dSR)η로 정의될 수 있으며, 선택되는 η값에 따라 그 값이 변경될 수 있다.For example, λ SR may be defined as λ SR = (d SD / d SR ) η as a degree of dispersion between the source S on the transmitting side and the relay R on the receiving side, and according to the value η selected. This can be changed.

한편, 이하에서 후술되는 수학식에 기재된 i와 j는 각각 i∈{S,R}, j∈{R,D}로서, i 및 j는 송신측(소스 또는 릴레이) 및 수신측(릴레이 또는 목적지)을 각각 나타낸다.On the other hand, i and j described in the following equations are i ∈ {S, R}, j ∈ {R, D}, respectively, i and j are the transmitting side (source or relay) and the receiving side (relay or destination). ) Respectively.

그리고, 본 발명에 있어서 모든 시간적 표현은 이산시간 복소 등가 베이스밴드 모델(discrete-time complex equivalent base-band models)을 이용하며, 또한 소스(S;110)에서 변조된 신호는 1 또는 -1 값을 갖는 BPSK변조된 신호인 것을 고려하여 설명하고자 한다. 이러한 상기 모델 및 변조 방식은 설명의 편의상 채용한 것으로서 반드시 상술한 바로 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술범주 내에서 보다 다양한 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.In the present invention, all temporal representations use discrete-time complex equivalent base-band models, and a signal modulated by the source S 110 may have a value of 1 or -1. It will be described in consideration of having a BPSK modulated signal. Such a model and a modulation method are employed for convenience of description and are not necessarily limited to the above description, and various methods may be applied within the technical scope of the present invention.

이상과 같은 본 발명에 관하여 도 2 또는 도 3을 참고로, 제1프레임시간 및 제2프레임 시간을 대상으로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention as described above will be described in more detail with reference to FIG. 2 or FIG. 3 with respect to the first frame time and the second frame time.

첫번째, 제1프레임시간 동안, 소스(S;110)는 제1정보(x1)를 목적지(D;130)와 릴레이(R;120) 측으로 전송하고 상기 목적지(D;130)와 릴레이(R;120)는 상기 제1정보(x1)를 수신받는다.First, during the first frame time, the source S 110 transmits the first information x 1 to the destination D 130 and the relay R 120, and the destination D 130 and the relay R. 120 receives the first information x 1 .

이때, 상기 릴레이(R;120)와 목적지(D;130)에 수신된 제1정보(x1)에 관한 신호는 각각 아래의 수학식 1 및 수학식 2과 같이 표현 가능하다.In this case, the signal related to the first information (x 1 ) received at the relay (R) 120 and the destination (D) 130 may be expressed as Equation 1 and Equation 2 below.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112007065855943-PAT00001
Figure 112007065855943-PAT00001

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112007065855943-PAT00002
Figure 112007065855943-PAT00002

상기 수학식 1 및 수학식 2에서, yijN은 제N프레임시간 동안 송신측 i에서 전송되어 수신측 j에 수신된 신호, αijN은 제N프레임시간 동안 송신측 i와 수신측 j 간의 경로이득, ES는 소스(S)에서 전송된 신호의 평균송신전력, njN는 제N프레임시간 동안 수신측 j에 첨가되는 노이즈로서 분산이

Figure 112007065855943-PAT00003
인 노이즈를 나타낸다. In Equations 1 and 2, y ijN is a signal transmitted from the transmitting side i for the Nth frame time and received at the receiving side j, and α ijN is a path gain between the transmitting side i and the receiving side j during the Nth frame time. , E S is the variance as the noise source that is the average transmission power, n jN of the signal transmitted from the (S) is added to a reception-side j during a time frame N
Figure 112007065855943-PAT00003
Indicates noise.

여기서, 상기 노이즈란, 백색 가우시안 잡음(AWGN;Added White Gaussian Niose)을 의미할 수 있다.Here, the noise may mean an added white Gaussian Niose (AWGN).

한편, 상기 수학식 2에 개시된 αijN(경로이득)은 페이딩과 깊이 관련되는 부분으로서, 두 경로 간의 페이딩이 적게 발생될수록 경로이득은 크게 나타날 수 있다.On the other hand, α ijN (path gain) disclosed in Equation 2 is a part related to the fading, and the path gain may be larger as the fading between the two paths occurs less.

두번째, 제1프레임시간 이후의 제2프레임시간 동안, 상기 소스(S;110)는 제2정보(x2)를 목적지(D;130) 측으로 전송함과 동시에, 상기 릴레이(R;120)는 이전 프레임시간인 제1프레임시간에서 전송받은 제1정보(x1)에 관한 복조된 제1정보(x1') 신호를 상기 목적지(D;130)로 전송한다.Second, during the second frame time after the first frame time, the source S 110 transmits the second information x 2 to the destination D 130 and at the same time, the relay R 120 The demodulated first information (x 1 ') signal regarding the first information (x 1 ) received in the first frame time, which is the previous frame time, is transmitted to the destination (D) 130.

한편, 상기 릴레이(R;120)는, 상기 제1정보(x1)에 관한 복조된 신호를 목적지(D;130) 측으로 전송하는지의 여부(선택적 릴레이 동작)를 소정 기준에 따라 결정한 후, 상기 소정 기준을 만족하는 경우 상기 수신받은 제1정보(x1)를 복조하여 복조된 신호(x1')를 상기 목적지(D;130) 측으로 전송할 수 있다.On the other hand, the relay (R) 120, after determining whether to transmit a demodulated signal for the first information (x 1 ) to the destination (D; 130) side (selective relay operation) after the predetermined criterion, When a predetermined criterion is satisfied, the received first information x 1 may be demodulated to transmit a demodulated signal x 1 ′ to the destination D 130.

예를 들어, 상기 소정 기준은 BER(비트에러율;Bit Error Rate)일 수 있는데, 아래의 수학식 3과 같이, 릴레이(R;120)에 수신된 제1정보(x1)에 관한 BER값(

Figure 112007065855943-PAT00004
)이 기준값(
Figure 112007065855943-PAT00005
) 이하인 경우, 상기 제1정보(x1)를 아래의 수학식 4와 같이 복조하여 복조된 신호(x1')를 목적지(D;130) 측으로 전송할 수 있다. For example, the predetermined criterion may be a BER (Bit Error Rate). As shown in Equation 3 below, the BER value ( 1 ) related to the first information (x 1 ) received by the relay (R) 120 may be determined.
Figure 112007065855943-PAT00004
) Is the reference value (
Figure 112007065855943-PAT00005
) Or less, the first information x 1 may be demodulated as shown in Equation 4 below to transmit a demodulated signal x 1 ′ to the destination D 130.

이에 반해, 기준값(

Figure 112007065855943-PAT00006
)을 초과하는 경우에는 상술한 동작을 수행하지 않는다. 여기서, 상기 기준값(
Figure 112007065855943-PAT00007
)은 물론 충분히 작은 값을 의미한다.In contrast, the reference value (
Figure 112007065855943-PAT00006
), The above operation is not performed. Here, the reference value (
Figure 112007065855943-PAT00007
) Means, of course, a small enough value.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112007065855943-PAT00008
,
Figure 112007065855943-PAT00009
Figure 112007065855943-PAT00008
,
Figure 112007065855943-PAT00009

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112007065855943-PAT00010
Figure 112007065855943-PAT00010

상기 수학식 4에서 sign(ㆍ)는 시그넘 함수(Signum Function)로서, (ㆍ)값이 0보다 큰 양수인 경우는 1, 0보다 작은 음수인 경우는 -1로 결정하는 함수이고, Re(ㆍ)는 괄호 안의 값 중 실수 파트만을 취하는 것을 의미한다.In Equation (4), sign (·) is a sign function, and if (·) is a positive value greater than 0, it is a function that determines 1, and a negative value less than 0 is -1, and Re (·) Means take only the real part of the values in parentheses.

즉, 소스(S;110)와 릴레이(R;120) 간의 경로이득(αSR1)에 관한 컨쥬게이션(conjugation)값과 상기 수학식 1에 개시된 ySR1값 간의 곱에 관한 실수부분만을 취한 후, 상기 실수부분 값이 음수 또는 양수인지에 따라 상기 수신된 x1신호가 1 또는 -1 값으로 이루어진 x1'신호로 검파되게 된다.That is, after taking only the real part about the product between the conjugation value of the path gain α SR1 between the source S 110 and the relay R 120 and the y SR1 value disclosed in Equation 1 above, Depending on whether the real part value is negative or positive, the received x 1 signal is detected as an x 1 'signal consisting of 1 or -1 values.

한편, 수학식 3의

Figure 112007065855943-PAT00011
에 따르면, 상기
Figure 112007065855943-PAT00012
값(LLR;Log Likelihood Rate)은 수학식 4에 개시된 αSR1 *값과 ySR1(수학식 1)값 간의 곱'에 의해 연산되는 소스(S;110)와 릴레이(R;120) 간의 경로이득의 제곱(|αSR1|2)값 뿐만 아니라, αSR *과 노이즈 성분(nSR) 간의 곱이 모두 고려되게 된다. 참고로 수학식 3의
Figure 112007065855943-PAT00013
는 릴레이(R;120) 측의 노이즈 분산값을 의미할 수 있다.Meanwhile, of Equation 3
Figure 112007065855943-PAT00011
According to the above
Figure 112007065855943-PAT00012
The value LLR (Log Likelihood Rate) is a path gain between the source S 110 and the relay R 120 calculated by the product of the value of α SR1 * and y SR1 (Equation 1) disclosed in Equation 4. In addition to the square (| α SR1 | 2 ) value of, the product between α SR * and the noise component n SR is all considered. For reference, Equation 3
Figure 112007065855943-PAT00013
May mean a noise variance value of the relay (R) 120 side.

따라서, 상기 LLR에 기반한 수학식 3과 같은 선택적 릴레이 동작 의하면, 현재 시스템상의 경로이득과 직접적으로 연관되는 페이딩 요소뿐만 아니라 상기 노이즈 성분까지 모두 고려됨에 따라, 재전송의 성능, 효율 및 신뢰성을 모두 증가시킬 수 있다.Therefore, according to the selective relay operation as shown in Equation 3 based on the LLR, the noise component as well as the fading element directly related to the path gain on the current system are all considered, thereby increasing the performance, efficiency, and reliability of retransmission. Can be.

물론, 상술한 선택적 릴레이 동작은 상기 LLR을 이용한 방법 이외에도 본 발명에서 소개되지 않은 보다 다양한 원리에 의해 수행될 수 있음은 물론이다. Of course, the above-described selective relay operation may be performed by more various principles not introduced in the present invention in addition to the method using the LLR.

한편, 이러한 상기 제2프레임시간 동안 상기 목적지(D;130)에 수신된 신호(ySD2)를 수학적으로 표현하면 아래의 수학식 5와 같다.Meanwhile, when the signal y SD2 received at the destination D 130 during the second frame time is mathematically represented, Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112007065855943-PAT00014
Figure 112007065855943-PAT00014

도 2, 도 3 및 수학식 5과 같이, 제2프레임시간 동안 상기 목적지(D;130)는, 상기 릴레이(R;120)로부터 전송받은 상기 복조된 제1정보(x1')인

Figure 112007065855943-PAT00015
과, 상기 소스(S;110)로부터 전송받은 제2정보(x2)인
Figure 112007065855943-PAT00016
를 함께 수신한다.2, 3, and 5, the destination D 130 during the second frame time is the demodulated first information x 1 ′ received from the relay R 120.
Figure 112007065855943-PAT00015
And second information (x 2 ) received from the source (S; 110).
Figure 112007065855943-PAT00016
Receive together.

여기서,

Figure 112007065855943-PAT00017
이며, 만일 릴레이(R;120)에서 상기 수학식 3의 조건이 만족되지 않는 경우에는, 복조된 제1정보(x1')를 전송하지 않으므로
Figure 112007065855943-PAT00018
이 된다.here,
Figure 112007065855943-PAT00017
If the condition of Equation 3 is not satisfied in the relay R 120, the demodulated first information x 1 ′ is not transmitted.
Figure 112007065855943-PAT00018
Becomes

상술한

Figure 112007065855943-PAT00019
인 경우를 제외하고는, 상기 목적지(D;130)는 수신받은 신호를 수학식 6과 같은 행렬로 재배열하여 표현할 수 있다.(수학식 2 및 수학식 5 참고)Above
Figure 112007065855943-PAT00019
Except, the destination D 130 may rearrange the received signal into a matrix such as Equation 6 (see Equation 2 and Equation 5).

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112007065855943-PAT00020
Figure 112007065855943-PAT00020

상기 목적지(D;130)는 상기 소스(S)로부터 전송받은 제2정보(x2)와 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제1정보(x1')를 상호 구분하여 원신호로 복구하는 것이 바람직하다. 이는 수학식 6과 같이 제1정보(x1)는 제2정보(x2)에 대해 방해신호(interference signal)로 작용하고, 제2정보(x2)는 제1정보(x1)에 대해 방해신호로 작용될 수 있는 이유에서이다.The destination (D) 130 distinguishes the second information (x 2 ) received from the source (S) and the demodulated first information (x 1 ′) received from the relay (R) as an original signal. It is desirable to recover. This is for a first information (x 1) is the second information (x 2) acts as interference signal (interference signal) for, and second information (x 2) has a first information (x 1) as shown in Equation 6 This is why it can act as a jammer.

즉, 상기 목적지(D;130)는 상기 복조된 제1정보(x1')를 이용한 제1정보(x1)의 복구를 위해, 상기 제2정보(x2)를 방해신호 즉, 간섭신호인 것으로 판단하고 그러한 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구할 수 있다.That is, the destination D 130 may interfere with the second information x 2 to recover the first information x 1 using the demodulated first information x 1 ′, that is, the interference signal. It can be judged to be and recover separately from such interference signal.

이러한 경우, 신호대 간섭 잡음 비(Signal to interference plus noise ratio)는 다음과 같은 수학식 7의 x1 복구에 사용될 수 있다.In this case, the signal to interference plus noise ratio may be used for x 1 recovery of Equation 7 as follows.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112007065855943-PAT00021
,
Figure 112007065855943-PAT00022
Figure 112007065855943-PAT00021
,
Figure 112007065855943-PAT00022

여기서,

Figure 112007065855943-PAT00023
는 목적지(D;130)에 의한, 제1정보(x1)의 복구된 신호를 의미하고, c1, c2는 수학식 6의 아랫부분에 표현되어 있다. 또한, IK는 k×k의 단위행렬이고, (ㆍ)는 헤르미트 전치(Hermitian tramspose)를 의미한다.here,
Figure 112007065855943-PAT00023
Denotes a recovered signal of the first information (x 1 ) by the destination (D) 130, and c1 and c2 are represented at the bottom of Equation (6). In addition, I K is a unit matrix of k × k, and (·) means Hermitian tramspose.

한편, 상기 목적지(D;130)는 상기 제2정보(x2)의 복구를 위하여, 상기 복조된 제1정보(x1')를 간섭신호인 것으로 판단하는 경우, 상기 제1정보(x1)에 관한 복구를 먼저 수행한 후, 수학식 8과 같이 수학식 5의

Figure 112007065855943-PAT00024
부분은 제거한 후에 제2정보(x2)를 복구한다. On the other hand, the destination (D; 130) is the second in order to recover information (x 2), when determining the first information (x 1 ') the demodulated to be the interference signal, the first information (x 1 ) Is first performed, and then, as shown in Equation 8,
Figure 112007065855943-PAT00024
After the part is removed, the second information (x 2 ) is recovered.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112007065855943-PAT00025
Figure 112007065855943-PAT00025

여기서,

Figure 112007065855943-PAT00026
는 목적지(D;130)에 의한, 제2정보(x2)의 복구된 신호를 의미한다.here,
Figure 112007065855943-PAT00026
Denotes a recovered signal of the second information (x 2 ) by the destination (D) 130.

sign(ㆍ)는 상술한 바와 같은 시그넘 함수로서, (ㆍ)값이 0보다 큰 양수인 경우는 1, 0보다 작은 음수인 경우는 -1로 결정하며, Re(ㆍ)는 괄호 안의 값 중 실수 파트만을 취하는 것을 의미한다.sign (·) is the signum function as described above. If (·) is a positive number greater than 0, it is determined as 1, and if it is a negative number less than 0, Re (·) is the real part of the values in parentheses. It means taking the bay.

즉, 제2프레임시간에 관한 소스(S;110)와 목적지(D;130) 간의 경로이득(αSD2)의 컨쥬게이션(conjugation)값과 아래의 수학식 9에 개시된 ySR2값 간의 곱에 관한 실수부분만을 취한 후, 상기 실수부분 값이 음수 또는 양수인지에 따라 상기 수신된 x2신호가 1 또는 -1 값으로 이루어진

Figure 112007065855943-PAT00027
신호로 복구한다.That is, a product of a conjugation value of a path gain α SD2 between a source S 110 and a destination D 130 regarding a second frame time and a y SR2 value disclosed in Equation 9 below. After taking only the real part, the received x 2 signal has a value of 1 or -1 depending on whether the value of the real part is negative or positive.
Figure 112007065855943-PAT00027
Restore to the signal.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112007065855943-PAT00028
Figure 112007065855943-PAT00028

즉, 수학식 9는 수학식 5에서

Figure 112007065855943-PAT00029
부분을 제거한 값이다.That is, Equation 9 is expressed by Equation 5
Figure 112007065855943-PAT00029
The value is removed.

한편, 도 2 또는 도 3과 같이, 상기 제2프레임시간 이후의 제3프레임시간 동안에도 물론, 상기 소스(S;110)는 그 다음의 제3정보(x3)를 목적지(D;130)와 릴레이(R;120) 측으로 전송한다. 또한 제4프레임시간 동안에는 상기 소스(S;110)는 제4정보(x4)를 목적지(D;130)에 전송하고, 이때 릴레이(R;120)는 이전 프레임시간인 제3프레임시간에서 전송받은 제3정보(x3)에 관한 복조된 제3정보(x3') 신호를 목적지(D;130)로 전송한다.On the other hand, as shown in Fig. 2 or 3, during the third frame time after the second frame time, the source (S; 110), of course, the next third information (x 3 ) to the destination (D; 130) To the relay (R) 120. In addition, during the fourth frame time, the source S 110 transmits the fourth information x 4 to the destination D 130, and the relay R 120 transmits at the third frame time, which is the previous frame time. The demodulated third information (x 3 ') of the received third information (x 3 ) is transmitted to the destination (D) 130.

이상과 같은 본 발명의 알고리즘은, 목적지(D;130)에 다중(M개)의 안테나를 설치하여 공간 다이버시티(Spatial Diversity)를 향상시킨 경우에도 적용 가능한 데, 여기서 각각의 안테나는 독립적인 경로를 가지며, 이러한 경우 상기 수학식 6은 아래의 수학식 10의 형태로 변형될 수 있다. The algorithm of the present invention as described above is applicable to the case where the spatial diversity is improved by installing multiple (M) antennas at the destination (D) 130, where each antenna is an independent path. In this case, Equation 6 may be modified to the form of Equation 10 below.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112007065855943-PAT00030
Figure 112007065855943-PAT00030

즉, YSDN,m에서 N은 상술한 바와 같은 N번째 프레임시간 단위, m은 1,2,3,...,M개 중의 M번째 안테나를 의미한다. That is, in Y SDN , m, N denotes the N-th frame time unit as described above, and m denotes the M-th antenna among 1,2,3, ..., M.

이때 상기 목적지(D;130)에서 수신된 x1, x2 신호는 다음과 같은 수학식 11에 의해 정의될 수 있다.In this case, x 1 and x 2 signals received at the destination D 130 may be defined by Equation 11 as follows.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112007065855943-PAT00031
Figure 112007065855943-PAT00031

여기서,

Figure 112007065855943-PAT00032
이다.here,
Figure 112007065855943-PAT00032
to be.

이하에서는 이상과 같은 본 발명의 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템(100)의 성능에 관하여 도 4 내지 도 5를 참고로 하여 설명하고자 한다.Hereinafter, the performance of the cooperative relay system 100 in which the spectral efficiency of the present invention is not reduced as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 5.

이를 위해, 본 실험에서는, 소스(S;110), 릴레이(R;120) 및 목적지(D;130)가 상호 일직선상에 위치하며 상기 소스(S;110)와 목적지(D;130) 사이의 거리(dSD)는 '1'이며 상기 경로손실 지수 η는 4인 것으로 가정한다.To this end, in the present experiment, the source (S; 110), the relay (R; 120) and the destination (D; 130) are located in line with each other and between the source (S; 110) and the destination (D; 130) Assume that the distance d SD is '1' and the path loss index η is 4.

경우에 따라 상기 목적지(D;130)는 M개의 다중 안테나를 가질 수 있다.In some cases, the destination D 130 may have M multiple antennas.

또한, 본 발명에 따른 협력적 릴레이 시스템(100)은, 릴레이가 없이 소스와 목적지 간의 직접 통신만을 수행하는 다이렉트 전송방식(Direct Transmission;DT, 이하 DT)과 성능 비교가 수행되었다.In addition, in the cooperative relay system 100 according to the present invention, a performance comparison was performed with a direct transmission (DT) which performs only direct communication between a source and a destination without a relay.

좀 더 공정한 비교를 위해서는, 본 발명의 협력적 릴레이 시스템(100)의 전체 소비에너지가 상기 DT방식의 소비 에너지에 비해 초과하지 않는 것이 바람직하다.For a more fair comparison, it is preferable that the total energy consumption of the cooperative relay system 100 of the present invention does not exceed the energy consumption of the DT method.

따라서, 본 발명의 협력적 릴레이 시스템(100)과 DT 방식 간의 동등한 에너지를 위한 수학식은 아래의 수학식 12와 같다.Therefore, the equation for the equivalent energy between the cooperative relay system 100 and the DT method of the present invention is expressed by Equation 12 below.

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112007065855943-PAT00033
Figure 112007065855943-PAT00033

도 2의 제1프레임구간과 제2프레임구간을 예를 들면, 본 발명의 경우는 도 2와 같이 제1정보(x1) 및 제2정보(x2) 전송을 위한 총 2번의 소스(S;110) 동작 및 복조된 제1정보(x1') 전송을 위한 1번의 릴레이(R;120) 동작이 수행되어 총 2ES+ER의 에너지를 소비하는 데 비하여, DT의 경우는 단지 2번의 소스 동작만이 수행되어 각 프레임 구간당 EDT의 에너지를 소비하는 것에 의해 총 2EDT가 소비된다. For example, in the case of the present invention, the first frame section and the second frame section of FIG. 2 are used as a total of two sources S for transmitting the first information (x 1 ) and the second information (x 2 ) as shown in FIG. 2. 110) and one relay (R; 120) operation for transmitting the demodulated first information (x 1 ′) is performed to consume 2 E S + E R of the total energy, in the case of DT, only 2; Only one source operation is performed to consume a total of 2E DT by consuming energy of E DT per frame period.

여기서, ES+ER은 총 에너지인 2EDT의 에너지로부터 각각의 에너지가 적절히 분배되어 할당되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that E S + E R be allocated to each energy appropriately from the energy of 2E DT which is the total energy.

만약, 제2프레임구간에서, 소스(S;110) 및 릴레이(R;120) 측에서 송신되어 목적지(D:130)로 수신된 신호의 전력이 동일한 경우는, 수학식 13 또는 수학식 14와 같이 정의될 수 있다.If, in the second frame section, the power of the signal transmitted from the source S 110 and the relay R 120 and received at the destination D 130 is the same, Equation 13 or Equation 14 Can be defined as:

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112007065855943-PAT00034
Figure 112007065855943-PAT00034

[수학식 14][Equation 14]

Figure 112007065855943-PAT00035
Figure 112007065855943-PAT00035

λij에 관하여서는 [λij=(dSD/dij)η]인 것으로 앞서 정의한 바 있으므로, 그에 관한 보다 상세한 설명은 생략하고자 한다. Since λ ij has been previously defined as [λ ij = (d SD / d ij ) η ], a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 수학식 12와 수학식 14를 이용하여, 다음의 수학식 15와 같은 에너지 할당이 수행될 수 있다.Here, using Equation 12 and Equation 14, energy allocation as shown in Equation 15 below may be performed.

[수학식 15][Equation 15]

Figure 112007065855943-PAT00036
Figure 112007065855943-PAT00036

이러한 에너지 할당 방식은 바람직한 실시예에 불과하며 보다 다양한 형태로 변경 가능함은 물론이다.This energy allocation scheme is only a preferred embodiment and can be changed in various forms.

한편, 도 2는 상기 릴레이(R;120)와 목적지(D;130)에서의 노이즈 분산 값이

Figure 112007065855943-PAT00037
인 조건에서, 상기 기준값(
Figure 112007065855943-PAT00038
)=10-4, 소스(S;110)와 릴레이(R;120) 간의 거리(=dSR)인 d∈{0.3,0.6,0.9}, 안테나의 갯수 M∈{1.2.3}인 경우, EDT/N0 대 BER 특성을 나타낸다.Meanwhile, FIG. 2 shows that noise variance values at the relay R and the destination D are 130.
Figure 112007065855943-PAT00037
Under conditions of the reference value (
Figure 112007065855943-PAT00038
) = 10 -4 , d∈ {0.3,0.6,0.9}, which is the distance (= d SR ) between the source S; 110 and the relay R; 120, and the number of antennas M∈ {1.2.3}, E DT / N 0 versus BER characteristic.

도 2의 결과를 보면, 본 발명의 릴레이 시스템(100)은 전체 EDT/N0 범위에 대하여 상기 DT(Direct Transmission)의 경우에 비해 항상 1dB 가량의 더 이득이 있는 것으로 파악되며, 이는 도시된 바와 같이 안테나의 갯수와는 무관한 결과이다.Referring to the result of FIG. 2, the relay system 100 of the present invention is always found to have a gain of about 1 dB more than the case of the direct transmission ( DT ) for the entire E DT / N 0 range. As shown, the result is independent of the number of antennas.

종래의 릴레이 시스템의 경우는 낮은 EDT/N0 범위에서는 BER 특성이 DT의 경우에 비해 저조한 경우가 발생되곤 하였으나, 본 발명에 따르면 상술한 바와 같이 전체 EDT/N0 구간 동안 항상 DT보다 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있으며, 이는 스펙트럼 효율을 저하시키지 않는 본 발명의 괄목할만한 효과를 검증하는 것임은 분명하다.In the case of the conventional relay system, in the low E DT / N 0 range, the BER characteristic is often lower than that of the DT. However, according to the present invention, as described above, it is always superior to DT during the entire E DT / N 0 period. It can be seen that the characteristics are exhibited, which clearly demonstrates the remarkable effect of the present invention without lowering the spectral efficiency.

또한, 도 2를 살펴보면, d 값에 의해 BER 성능이 약간씩 변하게 되는데 이는 릴레이(R;120)를 이용한 협력적 통신의 유동적인 조절이 가능함을 의미한다.In addition, referring to Figure 2, the BER performance is slightly changed by the value of d, which means that the flexible control of the cooperative communication using the relay (R) (120) is possible.

한편, 도 3은 상기 d=0.6으로 고정한 상태에서, 기준값(

Figure 112007065855943-PAT00039
)을 10-3,10-4,10-5로 변경한 경우의 EDT/N0 대 BER의 특성을 나타낸다.On the other hand, Figure 3 is a reference value in a fixed state of d = 0.6 (
Figure 112007065855943-PAT00039
E DT / N 0 when) is changed to 10 -3 , 10 -4 , 10 -5 Versus BER.

상술한 기준값(

Figure 112007065855943-PAT00040
)의 변경은 본 발명의 BER 특성에 약간의 차이를 발생시키나, 이러한 도 3의 경우 또한 안테나의 갯수와는 무관하게 항상 DT 통신방식에 비해 우수한 특성을 보이는 것으로 나타났다.The reference value mentioned above
Figure 112007065855943-PAT00040
) Changes slightly the BER characteristics of the present invention, but in the case of FIG. 3, it is also shown that the characteristics are always superior to the DT communication scheme regardless of the number of antennas.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

도 1은 소스가 릴레이의 협력에 의해 목적지 측으로 정보를 전송하는 일반적인 이중도약 네트워크 협력통신의 구성도,1 is a configuration diagram of a general dual-hop network cooperative communication in which a source transmits information to a destination side by cooperation of a relay;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템의 구성도,2 is a block diagram of a cooperative relay system in which spectral efficiency is not degraded according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 개념도,3 is a conceptual diagram of FIG. 2;

도 4 내지 도 5는 도 2의 구성에 따른 협력적 릴레이 시스템의 성능을 나타내는 그래프이다.4 to 5 are graphs showing the performance of the cooperative relay system according to the configuration of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100...스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템100 ... cooperative relay system with no deterioration of spectrum efficiency

110...소스 120...릴레이110.Source 120.Relay

130...목적지130 ... Destination

Claims (3)

소스(S), 목적지(D) 및 상기 소스(S)와 목적지(D) 사이를 중계하는 릴레이(R)로 이루어진 협력적 릴레이 시스템에 있어서,In the cooperative relay system consisting of a source (S), a destination (D) and a relay (R) for relaying between the source (S) and the destination (D), 상기 소스(S)는, 제N-1프레임시간(N은 2를 포함한 그 이상의 짝수) 동안 상기 릴레이(R)와 목적지(D) 측으로 제N-1정보를 송신하고, 상기 제N-1프레임시간 이후의 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D) 측으로 제N정보를 송신하고,The source S transmits the N-th information to the relay R and the destination D for an N-th frame time (N is an even number including 2) and the N-th frame. Transmits N-th information to the destination (D) for an N-th frame time after time; 상기 릴레이(R)는, 상기 제N프레임시간 동안, 이전 프레임시간인 제N-1프레임시간시 상기 소스(S)로부터 전송받은 상기 제N-1정보에 관한 복조된 제N-1정보를 상기 목적지(D)로 전송함에 따라, The relay R may be configured to read the demodulated N-1 information about the N-1 information received from the source S at the N-1th frame time, which is a previous frame time, during the Nth frame time. As you send to the destination (D), 상기 소스(S)로부터 상기 목적지(D) 측으로 상기 제N정보가 전송되는 동작, 및 상기 릴레이(R)로부터 상기 목적지(D) 측으로 상기 복조된 제N-1정보가 전송되는 동작이 상기 제N프레임시간 동안 동시 수행되는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템.The operation of transmitting the N-th information from the source S to the destination D and the operation of transmitting the demodulated N-I information from the relay R to the destination D are performed in the Nth operation. A cooperative relay system in which spectral efficiency is not degraded, which is simultaneously performed during frame time. 제 1항에 있어서, 상기 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D)는,The method of claim 1, wherein the destination (D) during the N-th frame time, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보와 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 상호 구분하여 원신호로 복구하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템.The cooperative relay does not deteriorate the spectral efficiency, characterized in that to recover the original signal by distinguishing the N-th information received from the source S and the demodulated N-1 information received from the relay (R). system. 제 2항에 있어서, 상기 제N프레임시간 동안 상기 목적지(D)는,The method of claim 2, wherein the destination (D) during the N-th frame time, 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 복구하는 경우에는, 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구하고,When recovering the N-th information received from the source S, the demodulated N-th information received from the relay R is determined to be an interference signal, and is individually recovered in a state excluding the interference signal. 상기 릴레이(R)로부터 전송받은 상기 복조된 제N-1신호를 복구하는 경우에는 상기 소스(S)로부터 전송받은 제N정보를 간섭신호인 것으로 판단하여 간섭신호를 제외한 상태에서 개별 복구하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼 효율이 저하되지 않는 협력적 릴레이 시스템.When recovering the demodulated N-th signal transmitted from the relay R, the N-th information received from the source S is determined to be an interference signal, and is individually recovered in a state in which the interference signal is excluded. Cooperative relay system that does not lower spectral efficiency.
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