KR20090092911A - 궤환 신호를 이용한 협력 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

궤환 신호를 이용한 협력 통신 방법 및 시스템

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KR20090092911A
KR20090092911A KR1020080018140A KR20080018140A KR20090092911A KR 20090092911 A KR20090092911 A KR 20090092911A KR 1020080018140 A KR1020080018140 A KR 1020080018140A KR 20080018140 A KR20080018140 A KR 20080018140A KR 20090092911 A KR20090092911 A KR 20090092911A
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Abstract

본 발명은 단말기에서 패킷을 기지국으로 전송하는 단계와, 상기 단말기에서 상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계 및 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계를 포함하는 협력 통신 방법을 제공한다.

Description

궤환 신호를 이용한 협력 통신 방법 및 시스템{COOPERATION COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM USING FEEDBACK SINGAL}
본 발명은 궤환 신호를 이용한 협력 통신 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 방식에서 여러 단말기 가운데 기지국과 거리가 먼 단말기가 기지국에 가까운 다른 단말기의 도움을 받아서 효과적으로 패킷을 전송하기 위해 궤환 신호를 이용하는 협력 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-001-02, 과제명: 4세대 이동통신용 적응 무선접속 및 전송기술개발].
일반적으로 협력 통신 기법은 무선 송신자와 수신자가 멀리 떨어져서 신호의 강도가 세지 않을 경우, 중간에 중계기(relay)의 신호를 효과적으로 전송하는 통신 방식이다. 상기 중계기는 송/수신기가 모두 있고, 원 송신자의 신호를 수신하고 이를 다시 전송하여 원 수신자가 비교적은 높은 신호 강도로 받을 수 있는 역할을 수행한다.
이러한 협력 통신 시스템을 설계하기 위해서는 신호의 간섭을 없애기 위한 다중화 기법이 적용되고, 중계 시 전달 신호의 재처리 유무가 중요한 사항이다.
종래 협력 통신 방식들은 반 다중화 기법을 사용하거나 다중화 접속 기법을 이용하여 신호의 간섭을 줄이거나 없애도록 하였다. 상기 종래 반 다중화 기법은 하나의 시간 슬롯을 반으로 나누어 첫 번째 부 슬롯에서는 원 송신기가 전송하고 중계기가 수신하고, 두 번째 부 슬롯에서는 중계기가 전송하고 원 수신기가 수신하며, 이때 원 송신기가 전송하지 않아 간섭을 없앤다. 상기 종래 다중화 접속 기법은 코드 분할 다중화 기법을 사용하여 간섭을 완화할 수 있으며 코드 분할 다중화 기법 이외에 다른 다양한 기법을 사용할 수 있고, 비직교 방식을 이용하여 중계 전송도 가능하다. 상기 중계기는 수신된 신호를 증폭만 해서 다시 전송할 수 있으며, 수신된 신호를 복호하고 부호화해서 전송할 수 있다. 이때 복호가 성공적으로 이루어지면 성능이 보다 좋아질 수 있으나 복호가 성공적으로 이루어지지 않는 경우 중계 전송이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중화 통신 방식에서 여러 단말기 가운데 기지국과 거리가 먼 단말기가 기지국에 가까운 다른 단말기의 도움을 받아서 효과적으로 패킷을 전송하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 상향 링크에서 기지국의 궤환 신호에 따라 단말기와 중계 단말기가 패킷을 재전송 또는 중계하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은 하향 링크에서 단말기의 궤환 신호에 따라 기지국과 중계 단말기가 패킷을 재전송 또는 중계하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 궤환 신호를 이용한 상향 링크 협력 통신 방법은 단말기에서 패킷을 기지국으로 전송하는 단계와, 상기 단말기에서 상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계 및 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 궤환 신호를 이용한 하향 링크 협력 통신 방법은 기지국에서 패킷을 단말기로 전송하는 단계와, 상기 기지국에서 상기 단말기로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계 및 상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 기지국에서 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접한 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 인접 단말기로 재전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 궤환 신호를 이용한 상향 링크 협력 통신 시스템은 패킷을 기지국으로 전송하는 전송부와, 상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 판단부 및 상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 재전송부를 포함한다.
본 발명의 일실시예예 따른 궤환 신호를 이용한 하향 링크 협력 통신 시스템은 패킷을 단말기로 전송하는 전송부와, 상기 단말기로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 판단부 및 상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 재전송부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 직교 주파수 분할 다중화 통신 방식에서 여러 단말기 가운데 기지국과 거리가 먼 단말기가 기지국에 가까운 다른 단말기의 도움을 받아서 효과적으로 패킷을 전송하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상향 링크에서 기지국의 궤환 신호에 따라 단말기와 중계 단말기가 패킷을 재전송 또는 중계하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 하향 링크에서 단말기의 궤환 신호에 따라 기지국과 중계 단말기가 패킷을 재전송 또는 중계하는 협력 통신 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 상향 링크 협력 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상향 링크 협력 통신 방식을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상향 링크 협력 통신 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 하향 링크 협력 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 협력 통신 방식을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 협력 통신 방법의 흐름도를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 400: 기지국
110-1~110-n, 410-1~410-n: 단말기
이하 첨부된 도면들을 참조하여 궤환 신호를 이용한 협력 통신 방법 및 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 상향 링크 협력 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기지국(100)은 최종 통신의 수신기이며, 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)과 거리가 정해진 범위보다 먼 단말기이고, 제2 단말기(110-2)는 기지국(100)과 거리가 가깝고 제1 단말기(110-1)와도 거리가 정해진 범위내의 가까운 인접 단말기로 제1 단말기(110-1)의 신호를 중계(relay)하는 중계 단말기이다. 제2 단말기(110-2)는 중계를 위해 증폭 전송(Amplification forward) 방식을 사용하거나 복호 전송(decoding forward) 방식을 사용할 수 있다. 또한 제2 단말기(110-2)는 제1 단말기(110-1)의 패킷 복호에 성공하면 복호 전송 방식으로 중계하고, 패킷 복호에 실패하면 증폭 전송 방식으로 중계할 수 있다.
기지국(100)은 제1 단말기(110-1) 및 제2 단말기(110-2)에서 전송된 패킷을 혼합하여 복호화한다. 즉, 기지국(100)은 제1 단말기(110-1)로부터 전송된 패킷 및 제2 단말기(110-2)로부터 재전송된 패킷을 혼합하여 복호화할 수 있다. 여기서 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)으로 패킷을 전송하고자 하는 단말기이고, 제2 단말기(110-2)는 제1 단말기(110-1)에서 전송된 패킷 복호가 실패한 경우 제1 단말기(110-1)를 대신하여 상기 패킷을 재전송하는 중계 단말기이다.
기지국(100)은 상기 패킷을 단말기로(110-1~110-n)로 전송하는 전송부 및 단말기(110-1~110-n)로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
한편, 각 단말기(110-1~110-n)는 패킷을 기지국(100)으로 전송하는 전송부와, 전송된 패킷 복호 성공 여부를 판단하는 판단부 및 정해진 범위내에 인접 단말기에서 전송된 패킷에 대한 복호가 실패된 경우, 상기 전송부를 통해 상기 인접 단말기에서 전송되는 패킷을 기지국(100)으로 재전송하는 재전송부를 포함한다. 또한 각 단말기(110-1~110-n)는 상기 재전송부를 통해 기지국(100)에서 전송된 패킷에 대한 복호가 실패된 경우, 기지국(100)에서 전송된 패킷을 상기 인접 단말기(110-1~110-n)로 재전송할 수도 있다.
각 단말기(110-1~110-n)는 기지국(100)과의 통신을 위해 자신의 채널을 할당 받고, 상기 전송부에서 할당된 채널을 통해 자신의 패킷을 기지국(100)으로 전송한다. 기지국(100)은 모든 채널의 신호를 수신할 수 있고, 수신된 패킷이 성공적으로 복호되었는지를 단말기(110-1~110-n)에게 알릴 수 있다. 상기 수신된 패킷이 성공적으로 복호되었는지를 알리기 위한 정보를 전달하는 채널을 궤환 채널(feedback channel)이라 한다. 상기 궤환 채널을 통해 기지국(100)에서 각 단말기(110-1~110-n)로 전송되는 궤환 신호(feedback signal)는 상기 수신된 패킷이 성공적으로 복호되었으면 ACK 신호이고, 상기 수신된 패킷이 성공적으로 복호되지 않고 오류가 있으면 NACK 신호이다. 기지국(100)은 단말기(110-1~110-n)로부터 신호가 전송되었는데 전송된 신호를 복호하지 못하여 아무런 신호를 보내지 않으면, 단말기(110-1~110-n)는 NACK 신호가 전송되었다고 가정한다. 즉, 기지국(100)이 단말기(110-1~110-n)로부터 전송된 신호를 복호 자체를 할 수 없다면, 복호 자체가 불가능하기 때문에 단말기(110-1~110-n)는 NACK 신호가 보내어졌다고 가정한다.
원래 패킷을 기지국(100)으로 전송하고자 하는 단말기(110-1~110-n)는 상기 판단부에서 기지국(100)으로부터 상기 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 기지국(100)으로부터 상기 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단한다.
중계 단말기로 동작하는 단말기(110-1~110-n)는 상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 상기 재전송부에서 복호 전달 방식으로 패킷을 기지국(100)으로 중계하고, 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 기지국(100)으로 중계한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상향 링크 협력 통신 방식을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 채널 1은 제1 단말기(110-1)가 기지국(100)과의 통신을 위해 할당 받은 여러 부반송파 집합으로 이루어진 상향 채널이고, 채널 2는 제2 단말기(110-2)가 기지국(100)과의 통신을 위해 할당 받은 여러 부반송파 집합으로 이루어진 상향 채널이고, 채널 N은 제N 단말기(110-n)가 기지국(100)과의 통신을 위해 할당 받은 여러 부분송파 집합으로 이루어진 상향 채널이다.
단말기들(110-1~110-n)은 각각 기지국과의 통신을 위해 할당된 채널 1~N을 통해 패킷을 기지국(100)으로 전송한다. 기지국(100)은 단말기들(110-1~110-n)로부터 전송되는 패킷의 복호를 성공하면, 상기 ACK 신호를 단말기들(110-1~110-n)로 전송하고, 상기 패킷의 복호가 성공하지 못한 경우 상기 NACK 신호를 단말기들(110-1~110-n)로 전송한다. 상기 ACK 신호는 단말기들(110-1~110-n)로부터 전송된 패킷의 복호가 성공되었음을 나타내고, 상기 NACK 신호는 단말기들(110-1~110-n)로부터 전송된 패킷의 복호가 성공되지 않았음을 나타낸다. 그러므로, 단말기들(110-1~110-n)은 기지국(100)으로부터 궤환 채널을 통해 수신된 궤환 신호가 상기 ACK 신호 또는 상기 NACK 신호인지에 따라 기지국(100)으로 전송한 패킷에 대한 복호 성공 여부를 파악할 수 있다. 즉, 단말기들(110-1~110-n)은 상기 수신된 궤환 신호가 상기 ACK 신호이면, 기지국(100)으로 전송된 패킷의 복호가 성공된 것으로 파악할 수 있다. 또한 단말기들(110-1~110-n)은 상기 수신된 궤환 신호가 상기 NACK 신호인 경우, 기지국(100)으로 전송한 패킷에 대한 복호가 성공되지 못한 것으로 파악할 수 있다.
제2 단말기(110-2)가 중계 단말기로 사용되는 경우 별도의 중계 채널이 필요없이 중계가 필요한 원 단말기인 제1 단말기(110-1)의 채널 1을 이용하여 중계를 함으로써 자신의 전송에 영향을 주지 않고 중계할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상향 링크 협력 통신 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계(S300)에서 상향 링크 협력 통신의 초기 상태로 제1 단말기(110-1)가 패킷을 전송하기 전이므로 전송된 패킷의 개수(P)가 '0'이다(P = 0). 여기서, 편의를 위해 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)에서 먼 거리에 위치하여 협력 통신이 필요한 관심 대상 단말기이고, 제2 단말기(110-2)는 기지국(100)과 제1 단말기(110-1) 사이에 있는 단말기로 가정한다. 제2 단말기(110-2)는 상황에 따라 제1 단말기(110-1)를 제외한 1개 이상의 단말기 집합으로 볼 수 있으며, 고정 중계기로 볼 수도 있다.
단계(S310)에서 제1 단말기(110-1)는 자신의 채널 1을 통해 패킷을 기지국(100)으로 전송한다. 기지국(100)은 제1 단말기(110-1)로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷을 복호하고, 제2 단말기(110-2)도 제1 단말기(110-1)로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷을 복호한다. 이때, 제2 단말기(110-2)는 자신의 채널인 채널 2로 자신이 전송하는 패킷을 전송하므로 아무런 제약없이 자신의 신호 전송과 독립적으로 상기 채널 1의 패킷을 수신할 수 있다. 기지국(100)은 제1 단말기(110-1)로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷이 바르게 수신되어 복호한 경우, ACK 신호를 제1 단말기(110-1)로 전송한다. 또한 기지국(100)은 제1 단말기(110-1)로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷이 바르게 수신되지 않고 복호에 실패한 경우, NACK 신호를 제1 단말기(110-1)로 전송한다.
단계(S320)에서 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)으로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호인지 또는 NACK 신호인지 여부를 판단한다. 즉, 단계(S320)에서 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)으로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호인지 또는 NACK 신호인지 여부에 따라 상기 채널 1을 통해 전송된 패킷에 대한 복호 성공 여부를 판단한다. 일례로 단계(S320)에서 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)으로부터 궤환 신호가 수신되면(ACK 신호), 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 기지국(100)으로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면(NACK 신호), 패킷의 복호 실패로 판단할 수 있다.
상기 궤환 신호가 ACK 신호인 경우, 단계(S330)에서 제1 단말기(110-1)는 기지국(100)으로 전송된 패킷이 성공적으로 복호된 것으로 판단하여 전송된 패킷의 개수(P)를 증가시킨다(P = P + 1). 그리고, 제1 단말기(110-1)는 단계(S310)부터의 동작을 다시 수행한다. 즉, 기지국(100)이 제1 단말기(110-1)로부터 수신된 패킷을 성공적으로 복호한 경우, 제1 단말기(110-1)는 단계(S310)부터의 동작을 수행하여 다음 패킷을 기지국(100)으로 전송할 수 있다.
상기 궤환 신호가 NACK 신호인 경우, 단계(S340)에서 제1 단말기(110-1)는 재전송 횟수(m)를 '1'로 설정한다. 즉, 기지국(100)이 제1 단말기(110-1)로부터 전송된 패킷을 제대로 수신하지 못하여 성공적으로 복호하지 못하면, 제1 단말기(110-1)가 상기 패킷을 재전송하거나 제2 단말기(110-2)가 상기 패킷을 기지국(100)으로 재전송하기 때문에 상기 재전송 횟수(m)를 '1'로 설정한다. 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 중계 단말기인 제2 단말기(110-2)가 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 기지국(100)으로 중계한다.
단계(S350)에서 제2 단말기(110-2)는 상기 패킷을 상기 채널 1을 통해 기지국(100)으로 재전송한다. 즉, 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 중계 단말기인 제2 단말기(110-2)가 상기 패킷을 상기 채널 1을 통해 기지국(100)으로 재전송한다.
제2 단말기(110-2)는 기지국(100)보다 제1 단말기(110-1)와 더 가까운 거리에 있기 때문에 신호 대 잡음비가 높으므로 제1 단말기(110-1)가 패킷을 재전송하는 것보다 제2 단말기(110-2)가 패킷을 재전송하는 것이 보다 더 효율적이다. 따라서, 단계(S350)에서는 제2 단말기(110-2)는 제1 단말기(110-1)로부터 수신된 패킷을 중계하여 기지국(100)으로 재전송한다.
단계(S360)에서 제2 단말기(110-2)는 기지국(100)으로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호 또는 NACK 신호인지 여부를 판단한다.
상기 궤환 신호가 ACK 신호인 경우, 단계(S330)에서 제2 단말기(110-2)는 기지국(100)으로 전송된 패킷 부호화를 성공하였으므로 전송된 패킷의 개수(P)를 증가시킨다(P = P + 1). 즉, 기지국(100)이 제2 단말기(110-2)로부터 수신된 패킷을 성공적으로 복호한 경우, 제2 단말기(110-2)는 다음 패킷을 전송할 수 있다. 상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 상기 중계 단말기인 제2 단말기(110-2)가 복호 전달 방식으로 패킷을 기지국(100)으로 중계한다.
상기 궤환 신호가 NACK 신호인 경우, 단계(S370)에서 제2 단말기(110-2)는 재전송 횟수(m)가 최대 재전송 횟수(M)인지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 최대 재전송 횟수(M)는 통신 시스템과 채널 환경에 따라 최대의 성능을 가질 수 있도록 설계된 파라미터이다.
상기 재전송 횟수(m)가 상기 최대 재전송 횟수(M)가 아닌 경우, 단계(S380)에서 제2 단말기(110-2)는 상기 재전송 횟수(m)를 증가시킨다(m = m + 1). 그리고, 제2 단말기(110-2)는 단계(S350)부터의 동작을 수행하여 패킷을 재전송한다.
또한 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 중계 단말기가 둘 이상인 경우, 둘 이상의 중계 단말기(110-2~110-n)가 상기 패킷을 기지국(100)으로 중계 재전송할 수 있다.
상기 재전송 횟수(m)가 상기 최대 재전송 횟수(M)인 경우, 제1 단말기(110-1)는 단계(S310)부터의 동작을 다시 수행한다. 즉, 제2 단말기(110-2)가 중계 재전송한 패킷이 상기 최대 재전송 횟수(M) 이상 재전송되었을 경우, 제1 단말기(110-1)가 재전송을 시작한다. 이처럼 제2 단말기(110-2)가 여러 번 재전송에 실패한 경우 제2 단말기(110-2)가 수신한 패킷에 오류가 있는 것으로 해석될 수 있기 때문에 제1 단말기(110-1)가 재전송하여 협력 통신을 다시 시작하는 것이 보다 효율적이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 하향 링크 협력 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 기지국(400)은 송신기가 있는 장치이며, 제1 단말기(410-1)는 기지국(400)과의 거리가 정해진 범위보다 먼 단말기 및 최종 수신기가 있는 장치이다. 제2 단말기(410-2)는 기지국(400)과의 거리가 가깝고, 제1 단말기(410-1)와의 거리가 정해진 범위내에 인접한 단말기 또는 고정 중계 단말기로서 기지국(400)에서 제1 단말기(410-1)로 전송하는 하향 신호를 중계하는 역할을 수행한다. 제2 단말기(410-2)는 중계를 위해 증폭 전송(Amplification forward) 방식을 사용하거나 복호 전송(decoding forward) 방식을 사용할 수 있다. 즉, 제2 단말기(410-2)는 제1 단말기(110-1)의 패킷 복호에 성공하면 복호 전송 방식으로 중계하고, 패킷 복호에 실패하면 증폭 전송 방식으로 중계할 수 있다.
제1 단말기(410-1)는 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)와 기지국(400)에서 재전송된 패킷을 혼합하여 복호화한다. 여기서, 기지국(400)은 제1 단말기(410-1)으로 패킷을 전송하고자 하는 단말기이고, 제2 단말기(410-2)는 기지국(400)에서 전송된 패킷 복호가 실패한 경우 기지국(400)을 대신하여 상기 패킷을 재전송하는 재전송부의 역할을 수행하는 중계 단말기이다. 상기 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)는 판단부를 통해 상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 복호 전달 방식으로 패킷을 기지국(400)으로 중계하고, 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 기지국(400)으로 중계한다. 상기 중계 단말기가 둘 이상의 단말기(410-2~410-n)인 경우, 중계 단말기(410-2~410-n)는 기지국(400)의 신호를 중계가 필요한 단말기(410-1)의 채널에 신호를 중계한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 협력 통신 방식을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 채널 1은 제1 단말기(410-1)가 기지국(400)과 통신을 위해 할당 받은 여러 부반송파 집합으로 이루어진 하향 채널이고, 채널 2는 제2 단말기(410-2)가 기지국(400)과 통신을 위해 할당 받은 여러 부반송파 집합으로 이루어진 하향 채널이고, 채널 N는 제N 단말기(410-n)가 기지국(400)과 통신을 위해 할당 받은 여러 부반송파 집합으로 이루어진 하향 채널이다.
각 단말기(410-1~410-n)는 자신의 직교 채널을 할당 받고, 할당된 채널을 통해 기지국(400)으로부터 자신의 하향 패킷을 전송 받는다. 기지국(400)은 모든 채널의 신호를 송신할 수 있고, 단말기(410-1~410-n)는 수신된 패킷이 바르게 복호되었는지 여부를 기지국(400)으로 알릴 수 있다. 여기서, 상기 수신된 패킷이 바르게 복호되었는지 여부를 알리기 위한 정보를 전달하는 채널을 궤환 채널이라 한다. 상기 궤환 채널의 신호는 상기 수신된 패킷이 바르게 복호되었으면 ACK 신호이고, 오류가 있으면 NACK 신호이다. 패킷이 전송되었는데 단말기(410-1~410-n)가 수신된 패킷을 복호하지 못하면 아무런 신호를 보내지 못하므로 기지국(400)은 상기 NACK 신호가 보내졌다고 가정한다. 즉, 단말기(410-1~410-n)가 수신된 패킷에 대한 복호 자체를 할 수 없으면 복호 자체가 불가능하기 때문에 NACK 신호를 기지국(400)으로 전송한 것으로 가정할 수 있다. 이때, 기지국(400)은 상기 궤환 채널을 통해 ACK 신호 또는 NACK 신호를 궤환 신호로 올바르게 수신할 수 있다고 가정한다. 기지국(400)은 상기 판단부를 통해 단말기(410-1~410-n)로부터의 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 단말기(410-1~410-n)로부터의 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단한다.
제2 단말기(410-2)는 중계 단말기로 사용되는 경우, 상기 재전송부를 통해 별도의 중계 채널이 필요없이 중계가 필요한 원 단말기인 제1 단말기(410-1)의 채널 1을 이용하여 중계를 함으로써 자신의 전송에 영향을 주지 않고 중계할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하향 링크 협력 통신 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 단계(S600)에서 하향 링크 협력 통신의 초기 상태로 기지국(400)이 제1 단말기(410-1)로 패킷을 전송하기 전이므로 전송된 패킷의 개수(P)가 '0'이다(P = 0). 여기서, 편의를 위해 제1 단말기(410-1)는 기지국(400)에서 먼 거리에 위치하여 협력 통신이 필요한 단말기이고, 제2 단말기(410-2)는 기지국(400)과 제1 단말기(410-1) 사이에 있는 단말기로 가정한다. 제2 단말기(410-2)는 상황에 따라 제1 단말기(410-1)를 제외한 1개 이상의 단말기 집합으로 볼 수 있으며, 고정 중계 단말기로 볼 수도 있다.
단계(S610)에서 기지국(400)은 채널 1을 통해 패킷을 제1 단말기(410-1)으로 전송한다. 그러면, 제1 단말기(410-1)는 기지국(400)으로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷을 복호하고, 제2 단말기(410-2)도 기지국(400)으로부터 채널 2를 통해 전송되는 패킷을 복호한다. 이때, 제2 단말기(410-2)는 자신의 채널인 채널 2로 자신이 전송하는 패킷을 수신하므로 아무런 제약없이 자신의 신호 전송과 독립적으로 상기 채널 1의 패킷을 중계할 수 있다. 제1 단말기(410-1)는 기지국(400)으로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷이 수신되어 성공적으로 복호된 경우, ACK 신호를 기지국(400)으로 전송한다. 또한 제1 단말기(410)은 기지국(400)으로부터 상기 채널 1을 통해 전송되는 패킷이 정상적으로 수신되지 않고 복호에 실패한 경우, NACK 신호를 기지국(400)으로 전송한다.
단계(S620)에서 기지국(400)은 제1 단말기(410-1)로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호인지 또는 NACK 신호인지 여부를 판단한다. 즉, 단계(S620)에서 기지국(400)은 제1 단말기(410-1)로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호인지 또는 NACK 신호인지 여부에 따라 상기 채널 1을 통해 전송된 패킷에 대한 복호 성공 여부를 판단한다. 일례로 단계(S620)에서 기지국(400)은 제1 단말기(410-1)로부터 궤환 신호가 수신되면(ACK 신호), 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 제1 단말기(410-1)로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면(NACK 신호), 패킷의 복호 실패로 판단할 수 있다.
상기 궤환 신호가 ACK 신호인 경우, 단계(S630)에서 기지국(400)은 제1 단말기(410-1)로 전송된 패킷이 성공적으로 복호되었으므로 전송된 패킷의 개수(P)를 증가시킨다(P = P + 1). 그리고, 기지국(400)은 단계(S610)부터의 동작을 다시 수행한다. 즉, 제1 단말기(410-1)가 기지국(400)로부터 수신된 패킷을 성공적으로 복호한 경우, 기지국(400)은 다음 패킷을 제1 단말기(410-1)로 전송할 수 있다.
상기 궤환 신호가 NACK 신호인 경우, 단계(S640)에서 기지국(400)은 재전송 횟수(m)를 '1'로 설정한다. 즉, 제1 단말기(410-1)가 기지국(400)으로부터 전송된 패킷을 정상적으로 수신하지 못하여 성공적으로 복호되지 못하면, 기지국(400)은 상기 패킷을 제1 기지국(410-1)으로 재전송하거나 제2 기지국(410-2)이 중계 재전송하므로 상기 재전송 횟수(m)를 '1'로 설정한다. 이와 같이, 패킷의 복호 성공 여부에 따라 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)가 상기 패킷을 제1 단말기(410-1)로 재전송할 수 있다.
단계(S650)에서 제2 단말기(410-2)는 패킷을 제1 단말기(410-1)로 재전송한다. 즉, 제2 단말기(410-2)는 기지국(400)보다 제1 단말기(410-1)와 더 가까운 거리에 있기 때문에 신호 대 잡음비가 높으므로 기지국(400)가 상기 패킷을 재전송하는 것보다 제2 단말기(110-2)가 상기 패킷을 재전송하는 것이 보다 더 효율적이다. 따라서, 단계(S650)에서는 제2 단말기(410-2)는 기지국(400)으로부터 수신된 패킷을 중계하여 제1 단말기(410-1)로 재전송한다. 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 단계(S650)에서 상기 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)가 제1 단말기(410-1)의 하향 채널을 이용하여 상기 패킷을 제1 단말기(410-1)로 재전송한다.
단계(S660)에서 제2 단말기(410-2)는 제1 단말기(410-1)로부터 전송된 궤환 신호가 ACK 신호 또는 NACK 신호인지 여부를 판단한다.
상기 궤환 신호가 ACK 신호인 경우, 단계(S630)에서 제2 단말기(410-2)는 제1 단말기(410)로 전송된 패킷이 성공적으로 복호되었으므로 전송된 패킷의 개수(P)를 증가시킨다(P = P + 1). 그리고, 기지국(410)은 단계(S610)부터의 동작을 다시 수행한다. 즉, 제1 단말기(410-1)가 제2 단말기(410-2)로부터 수신된 패킷을 성공적으로 복호한 경우, 기지국(400)은 다음 패킷을 전송할 수 있다.
상기 궤환 신호가 NACK 신호인 경우, 단계(S670)에서 제2 단말기(410-2)는 재전송 횟수(m)가 최대 재전송 횟수(M)인지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 최대 재전송 횟수(M)는 통신 시스템과 채널 환경에 따라 최대의 성능을 가질 수 있도록 설계된 파라미터이다.
상기 재전송 횟수(m)가 상기 최대 재전송 횟수(M)가 아닌 경우, 단계(S680)에서 제2 단말기(410-2)는 상기 재전송 횟수(m)를 증가시킨다(m = m + 1). 그리고, 제2 단말기(410-2)는 단계(S650)부터의 동작을 다시 수행한다. 상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 상기 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)는 복호 전달 방식으로 패킷을 제1 단말기(410-1)로 중계한다. 또한 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 중계 단말기인 제2 단말기(410-2)가 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 제1 단말기(410-1)로 중계할 수 있다.
상기 재전송 횟수(m)가 상기 최대 재전송 횟수(M)인 경우, 기지국(400)은 단계(S610)부터의 동작을 다시 수행한다. 즉, 제2 단말기(410-2)가 중계 재전송한 패킷이 상기 최대 재전송 횟수(M) 이상 재전송되었을 경우, 기지국(400)이 재전송을 시작한다. 이처럼 제2 단말기(410-2)가 여러 번 재전송에 실패한 경우 제2 단말기(410-2)가 수신한 패킷에 오류가 있는 것으로 해석될 수 있기 때문에 기지국(400)이 재전송하여 협력 통신을 다시 시작하는 것이 보다 효율적이다.
따라서, 본 발명은 단말기와 기지국과의 접속 범위를 증대시켜 보다 충실한 전송을 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 협력 통신이 이루어지는 다단말기 다채널 시스템에서 기지국에서 가까운 다른 단말기가 중계기의 역학을 수행하고 다채널 환경에서 각 단말기의 채널을 이용하기 때문에 자연스럽게 간섭이 없는 다중화를 이루어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 단말기에서 패킷을 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 단말기에서 상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단말기에서 상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계는,
    상기 단말기에서 상기 기지국으로부터의 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하는 단계; 또는
    상기 단말기에서 상기 기지국으로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계는,
    상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 단말기에서 상기 인접 단말기의 채널을 이용하여 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 협력 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계는,
    상기 인접 단말기의 패킷에 대한 복호 실패로 판단되면, 상기 단말기에서 정해진 횟수만큼 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 협력 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기에서 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계는,
    상기 인접 단말기의 패킷에 대한 복호 실패로 판단되면, 상기 단말기가 둘 이상인 경우, 상기 둘 이상의 단말기가 상기 인접 단말기의 채널을 통해 상기 패킷을 상기 기지국으로 중계 재전송하는 협력 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    인접 단말기의 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 단말기가 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 단계는,
    상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 상기 단말기가 복호 전달 방식으로 패킷을 상기 기지국으로 중계하는 단계; 또는
    상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 단말기가 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 상기 기지국으로 중계하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  7. 기지국에서 패킷을 단말기로 전송하는 단계;
    상기 기지국에서 상기 단말기로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 기지국에서 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접한 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 인접 단말기로 재전송하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    기지국에서 상기 단말기로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 단계는,
    상기 기지국에서 상기 단말기로부터 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하는 단계; 또는
    상기 기지국에서 상기 단말기로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 기지국에서 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접한 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 단계는,
    상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 기지국에서 상기 중계 단말기를 통해 정해진 횟수만큼 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 협력 통신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 기지국에서 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접한 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 단계는,
    상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 기지국에서 상기 중계 단말기가 둘 이상인 경우, 둘 이상의 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 단말기로 중계 재전송하는 협력 통신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 기지국에서 상기 단말기와 정해진 거리 범위내 인접한 중계 단말기를 통해 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 단계는,
    상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 상기 기지국에서 상기 중계 단말기를 통해 복호 전달 방식으로 패킷을 상기 단말기로 중계하는 단계; 또는
    상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 상기 기지국에서 상기 중계 단말기를 통해 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 상기 단말기로 중계하는 단계
    를 포함하는 협력 통신 방법.
  12. 패킷을 기지국으로 전송하는 전송부;
    상기 기지국으로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 패킷을 상기 기지국으로 재전송하는 재전송부
    를 포함하는 협력 통신 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 기지국으로부터 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 상기 기지국으로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단하는 협력 통신 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 재전송부는,
    상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 복호 전달 방식으로 패킷을 상기 기지국으로 중계하고, 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 상기 기지국으로 중계하는 협력 통신 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기지국은,
    상기 전송된 패킷 및 상기 재전송된 패킷을 혼합하여 복호화하는 협력 통신 시스템.
  16. 패킷을 단말기로 전송하는 전송부;
    상기 단말기로부터의 궤환 신호를 이용하여 전송된 패킷의 복호 성공 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 패킷에 대한 복호 성공 여부에 따라 상기 패킷을 상기 단말기로 재전송하는 재전송부
    를 포함하는 협력 통신 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 단말기로부터 궤환 신호가 수신되면, 패킷의 복호 성공으로 판단하고, 상기 단말기로부터 궤환 신호가 수신되지 않으면, 패킷의 복호 실패로 판단하는 협력 통신 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 재전송부는,
    상기 패킷의 복호 성공으로 판단되면, 복호 전달 방식으로 패킷을 상기 단말기로 중계하고, 상기 패킷의 복호 실패로 판단되면, 증폭 전달 방식으로 상기 패킷을 상기 단말기로 중계하는 협력 통신 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 단말기는,
    상기 전송부에 전송된 패킷과 상기 재전송부에서 재전송된 패킷을 혼합하여 복호화하는 협력 통신 시스템.
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