KR20110041274A - Ｏｆｄｍ을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍ을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 OFDM을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템은, 직교 주파수 다중 분할 방식(OFDM)에 기반한 신호를 전달하는 송신기, 복수의 그룹으로 그룹핑 되며, 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연시켜 전송하는 복수의 중계기, 그리고 복수의 안테나를 통하여 복수의 중계기로부터 전송되는 신호를 각각 수신하여 원 신호를 추정하는 수신기를 포함한다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 협력 통신 방법에 있어서 다이버시티와 멀티플렉싱 이득을 동시에 얻어 높은 전송율의 신뢰성 있는 통신을 수행할 수 있다. 그리고 이전에 설치된 협력 통신 시스템에 적용가능하고, 중계기의 개수에 영향을 받지 않으며 중계기의 개수에 따라 수신기에서 추가적인 구조변경을 할 필요없이 최적의 통신을 할 수 있다.
OFDM, 하이브리드, 협력 통신, 중계기, 다이버시티

Description

ＯＦＤＭ을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템 및 그 방법{ＨＹＢＲＩＤ ＣＹＣＬＩＣ ＤＥＬＡＹ ＤＩＶＥＲＳＩＴＹ ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＯＲＴＨＯＧＯＮＡＬ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＤＩＶＩＳＩＯＮ ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＴＨＥＲＥＯＦ}
본 발명은 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 직교 주파수 분할 다중 변조(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 방식을 사용하고 저 전력 또는 저비용이 요구되는 ad-hoc 네트워크 또는 메쉬 네트워크와 같은 통신 환경에서의 협력 통신에 관한 것이다.
차세대 무선 시스템 전송 기술인 다중 입출력 시스템 (Multi-Input Mutil-output: MIMO system)은 송수신단에 설치된 여러 개의 안테나를 이용해 대역폭의 증가 없이 전송률을 증대시키고 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 단말의 크기 또는 비용 제한 때문에 대부분의 실제 무선 통신에서는 다중 안테나 지원이 힘들다. 따라서 이를 해결하기 위해서 하나의 안테나를 갖고 있는 단말 간 서로 협동 하여 가상의 다중 입출력 시스템을 만들어 데이터 전송률을 높이고 수신 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 논의 되고 있다.
협동 통신에서는 다양한 다중 입출력(MIMO) 기술을 적용하여 협력 다이버시티(Cooperative Diversity) 또는 멀티플렉싱 이득 또한 얻을 수 있게 된다. 협동 통신에서 높은 처리량과 신뢰성 있는 전송을 위해서는 종래의 다이버시티와 멀티플렉싱 이득을 동시에 얻을 수 있게 하는 하이브리드 시공간 블록 부호 (Hybrid STBC) 전송기법 적용이 가능하다. 하지만 이 기술은 협동 통신 중계기의 개수가 늘어남에 따라 전송률이 감소하고 수신기에서의 구조 변경을 요구하게 되며 복잡한 복호화를 요구한다. 또한 각 중계기에 특정한 직교 시공간 블록 부호 디자인을 요구하므로 중계기가 해당하는 부호기를 장착하고 있지 않으면 이 중계기는 이 기법 적용이 불가능해진다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 OFDM을 이용한 협력 통신 시스템에서 중계기에 특정한 부호기를 장착할 필요가 없으며, 중계기의 수에 관계없이 수신단에서 추가적인 구조 변화 없이 중계기의 수를 임의로 선택할 수 있는 신뢰성 높은 전송을 보장하는 협동통신 기법 및 그 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 OFDM을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템은, 직교 주파수 다중 분할 방식(OFDM)에 기반한 신호를 전달하는 송신기, 복수의 그룹으로 그룹핑 되며, 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연 시켜 전송하는 복수의 중계기, 그리고 복수의 안테나를 통하여 상기 복수의 중계기로부터 전송되는 신호를 각각 수신하여 원 신호를 추정하는 수신기를 포함한다.
상기 복수의 중계기는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연시킬 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00001
여기서,
Figure 112009063285917-PAT00002
는 시간 t일때 l 번째 중계기에서 순환 지연된 신호이고,
Figure 112009063285917-PAT00003
는 각 그룹의 l 번째 중계기의 순환지연 길이이며,
Figure 112009063285917-PAT00004
는 부반송파의 개수를 나타내고 k는 부반송파의 인덱스를 나타낸다.
상기 순환지연 길이는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00005
여기서 L은 각 그룹에 속한 중계기의 개수를 나타낸다.
동일한 그룹에 포함되는 중계기는 다음의 수학식에 나타낸 채널을 통하여 상기 수신기로 신호를 전송할 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00006
여기서 n은 상기 수신기의 안테나 인덱스이다.
상기 복수의 중계기는 다음의 수학식으로 그룹핑 될 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00007
여기서, M은 전체 중계기의 개수를 나타내고,
Figure 112009063285917-PAT00008
과
Figure 112009063285917-PAT00009
은 각 그룹에서 그룹핑된 중계기의 개수를 나타낸다.
상기 송신기 및 중계기는 단일 안테나를 가질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 OFDM을 이용한 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 방법은, 복수의 중계기가 복수의 그룹으로 그룹핑되며, 각 그룹에 포함되는 중계기는 직교 주파수 다중 분할 방식(OFDM)에 기반한 신호를 송신기로부터 수신하는 단계, 상기 각 그룹에 포함되는 중계기는 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연 시키는 단계, 그리고 상기 순환 지연된 신호를 수신기에 구비된 복수의 안테나에 각각 전송하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 협력 통신 방법에 있어서 다이버시티와 멀티플렉싱 이득을 동시에 얻어 높은 전송율의 신뢰성 있는 통신을 수행할 수 있다. 그리고 중계기에 특정한 부호기를 장착할 필요가 없으며, 이전에 설치된 협력 통신 시스템에 적용가능하고, 중계기의 개수에 영향을 받지 않으며 중계기의 개수에 따라 수신기에서 추가적인 구조변경을 할 필요없이 최적의 통신을 할 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM을 이용한 협력 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 OFDM을 이용한 Hybrid CDD 협력 통신 시스템의 예시도이다.
도 1에 도시한 것처럼, OFDM을 이용한 협력 통신 시스템은 데이터를 전송하는 송신기(Source, 도 1에서는 "S"로 표시함), 송신기에서 전송한 신호를 수신하여 제안된 코드로 변조하여 전송하는 복수의 중계기(Relay, 도 1에서는 "R1, R2, … , RM"로 표시함), 그리고 다수의 중계기로부터 전송된 신호를 수신하며 그 수신된 신호로부터 원래의 데이터를 추정하는 수신기 수신기(Destination, 도 1에서는 "D"로 표시함)를 포함한다.
송신기와 중계기는 단일 안테나를 가지고 있으며, 수신기는 멀티플렉싱 이득을 얻기위해 두 개의 안테나를 가지고 있다.
설명의 편의상 협력 통신의 특징을 더 잘 나타내기 위하여 송신기와 수신기와의 직접 경로는 없는 것으로 가정한다.
도 2에서는 설명의 편의상 중계기의 개수를 6으로 가정한다. 중계기의 개수가 6개일 때, 6×2 하이브리드 순환 지연 다이버시티{Hybrid cyclic delay diversity, Hybrid CDD} 협력 통신 시스템은 두 개의 전송 심볼(
Figure 112009063285917-PAT00010
)을 6개의 중계기(R1, R2, R3, R4, R5, R6)를 통하여 전송한다.
본 발명의 실시예에 따르면 중계기들은 두 개의 그룹으로 나뉘게 된다. 따라서, 6개의 중계기 중에서 3개의 중계기(R1, R2, R3)가 제1 그룹에 해당하고, 3개의 중계기(R4, R5, R6)가 제2 그룹에 해당하는 것으로 가정한다.
따라서, 각 그룹은 3개의 중계기를 이용하여 하나의 심볼을 3×1 순환 지연 다이버시티 기법을 이용하여 전송하게 된다.
6개의 중계기에서는 수신한 신호를 다음과 같은 코드 형태로 디자인 된다.
Figure 112009063285917-PAT00011
여기서
Figure 112009063285917-PAT00012
는 각 그룹의 l 번째 중계기의 순환지연 길이를 나타낸다. 가로축은 각각의 중계기가 송신하는 신호를 나타내며, 모든 신호는 동시에 송신된다. 그리고 신호
Figure 112009063285917-PAT00013
는 신호
Figure 112009063285917-PAT00014
의 순환 지연된 신호를 시간 축에서 표현한 것이고 시간 t일때 l 번째 중계기에서 순환 지연된 신호는 아래와 같이 나타낸다.
Figure 112009063285917-PAT00015
여기서
Figure 112009063285917-PAT00016
는 부반송파의 개수를 나타내고 k는 부반송파의 인덱스이다.
수학식 1 및 수학식 2에서 볼 수 있듯이 제1 그룹에 속한 중계기(R1, R2, R3)는 신호
Figure 112009063285917-PAT00017
을 순환 지연시켜 수신기(D)로 전송하고, 제2 그룹에 속한 중계기(R1, R2, R3)는 신호
Figure 112009063285917-PAT00018
를 수신기(D)로 전송한다. 여기서 순환 지연된 각 신호들은 다이버시티 이득을 획득하므로 보다 신뢰성 있는 전송을 할 수 있게 한다.
본 발명에서 순환 지연의 선택은 성능에 많은 영향을 미치게 되는데 최적의 순환 지연 값을 선택하기 위해서는 아래의 식을 따른다.
Figure 112009063285917-PAT00019
여기서 L은 각 그룹에 속한 중계기의 개수를 나타낸다. 그리고 각 그룹내의 첫 번째 신호의 순환 지연 요소
Figure 112009063285917-PAT00020
는 항상 0이다
Figure 112009063285917-PAT00021
.
수신기에서는 두 개의 안테나에서 여섯 개의 중계기로부터 수학식 1과 같이 코딩된 두 개의 신호를 받는다. 그 신호를 주파수 축에서 표현하면 다음과 같다.
Figure 112009063285917-PAT00022
여기서
Figure 112009063285917-PAT00023
은 n번째 안테나가 받는 신호를 나타내며,
Figure 112009063285917-PAT00024
는 i번째 중계기에서 n번째 수신 안테나 사이의 채널의 주파수 응답이다.
Figure 112009063285917-PAT00025
은 평균이 0이고, 분산이
Figure 112009063285917-PAT00026
이며, 원형 대칭성 (Circular symmetric)이 있는 복소 백색 가우시안 잡음(AWGN)이다.
각 그룹에서는 하나의 신호가 3개의 중계기에서 순환 지연된 신호로 수신기에 송신되는데 이 신호들은 수신기에서 반사파처럼 보이게 되고, 채널의 주파수 선택적 특성을 증가시킨다. 이 같은 이유로 동일한 그룹에 포함되는 3개의 중계기에서 보낸 동일한 심볼은 합성된 하나의 채널을 통과하는 것처럼 보이게 되어 다음과 같은 형태로 구할 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00027
여기서 L은 각 그룹에 속한 동일한 심볼을 전송하는 중계기의 개수이고,
Figure 112009063285917-PAT00028
는 전송 파워를 일정하게 유지시키기 위한 표준화(normalization) 요소이며, n은 수신기의 안테나 인덱스이다.
합성된 채널의 증가된 주파수 선택적 특성 때문에 본 발명의 실시예에서는 채널 코딩을 도입함으로써 주파수 다이버시티를 얻게 된다.
수학식 4를 수학식 5에 적용하면 중계기가 송신하는 신호
Figure 112009063285917-PAT00029
의 채널은 각각 다음과 같다.
Figure 112009063285917-PAT00030
Figure 112009063285917-PAT00031
따라서 수학식 4를 다시 쓰면 아래와 같다.
Figure 112009063285917-PAT00032
여기서 위의 식을 다음과 같은 행렬 벡터 표기법으로 변형할 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00033
수학식 8은 2×2 수직 블라스트(Vertical-BLAST(Bell Labs Layered Space Time), 이하 'V-BLSAT'라 칭하기로 한다) 식과 동일하며, 공간분할다중(SDM, spatial division multiple) 방식으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 중계기의 개수가 늘어나더라도 중계기 개수에 관계없이 두 개의 심볼이 두 개의 수신안테나로 동시에 전송되는 2×2 V-BLAST 형태의 수신기 구조를 가진다. 순환 지연 다이버시티 기술은 다중 입력 단일 출력 채널(MISO)을 단일 입력 단일 출력(SISO)의 형태로 변형시키기 때문이다.
본 발명의 실시예에서 신호검출을 하기 위해서 수학식 8에 여러 가지 V-BLAST 복호화 알고리즘을 적용한다. 그 중 잡음이 고려되지 않은 zero-forcing 방식을 예로 들면 수학식 9와 같다.
Figure 112009063285917-PAT00034
본 발명의 실시예에 따르면 도 1에서와 같이 중계기의 개수에 따라 중계기에서 전송할 심볼을 결정한다. 여러 개의 중계기는 그 개수에 따라 두 개의 그룹으로 나누어지고 두 개의 심볼은 각 그룹의 중계기를 거쳐 동시에 송신된다.
본 발명의 실시예에서는 6개의 중계기를 3개씩 2그룹으로 나뉜 것으로 설명하였으나, 복수의 중계기는 수학식 10과 같이
Figure 112009063285917-PAT00035
개의 중계기를 이용하는 그룹 하나와 개의 중계기를 이용하는 또 다른 그룹으로 두 개의 그룹으로 나눌 수 있다.
Figure 112009063285917-PAT00037
여기서 M은 전체 중계기의 개수를 나타낸다. 두 개의 그룹으로 나눠진 중계기의 hybrid CDD 협력 통신 기법 코드 디자인을 일반화하면 아래와 같다.
Figure 112009063285917-PAT00038
실제로 무선 협동 중계 시스템에서 송신기를 도와주는 중계기의 숫자는 고정되어 있지 않고, 시간에 따라 변한다. 협동 통신에 참여하는 중계기의 개수는 전체 시스템 성능에 영향을 미치므로 본 발명은 사용 가능한 중계기의 개수가 증가함에 따라 높은 다이버시티 이득을 얻게 된다. 그러나 중계기의 수가 달라짐에 따른 수신단에서의 추가적인 구조 수정을 필요로 하지 않는다. 또한 수신기에서의 안테나 개수가 증가하면 추가적인 멀티플렉싱 이득을 얻을 수 있으므로 수신기에서의 안테나 개수를 증가함에 따라 데이터 전송률을 더욱 향상 시킬 수 있다.
표 1은 멀티플렉싱과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있는 종래의 협동 전송 기술인 Hybrid STBC 협동 기법과 본 발명인 Hybrid CDD 협동 기법을 간단하게 비교한 것이다.
Figure 112009063285917-PAT00039
먼저 Hybrid STBC 협력 통신 방법은 중계기의 개수가 증가함에 따라 전송률이 낮아지고, 많은 준정적 시간(심볼이 모두 전송될 때까지 채널이 일정하게 유지되는데 필요한 시간, Required quasi stationary time)이 필요하다. 또한 중계기 개수가 달라짐에 따라 수신기의 구조는 변화하게 되고 수신기에서의 복호화 복잡성이 증가하게 된다.
이에 반해 Hybrid CDD 협력 통신 방법은 중계기의 개수가 증가하더라도 전송률이 변하지 한고 요구하는 준정적 시간 또한 짧게 고정되어 있다. 또한 수신기에서의 구조 역시 변하지 않으며 그 복잡성 또한 Hybrid STBC 협력 통신 방법에 비해 간단하다. 수신기에서의 복호화 복잡성은 단순 곱하기 연산(Required number of multiplication)만을 비교하였는데 아래의 수학식 12를 따른다.
Figure 112009063285917-PAT00040
여기서
Figure 112009063285917-PAT00041
은 송신기가 전송한 심볼의 개수이고
Figure 112009063285917-PAT00042
는 준정적 시간이 지난 이후에 수신기가 수신한 총 심볼의 개수이다. 하나의 복소수 곱하기 연산은 4개의 곱셈으로 표현된다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법의 성능 향상에 대하여 설명한다. 도 3 및 도 4는 모의 실험에 대한 결과 그래프로서, 세로축은 비트 에러율이며, 가로축은 신호 송신기-수신기 채널의 신호대 잡음비(SNR)를 나타낸다.
모의실험에서 비 협동 통신과의 공정한 비교를 위해 전체 신호파워와 각각의 중계기 신호 파워의 함은 같게 하였고, 시간 및 주파수 동기와 채널 추정은 완벽하며 각 채널은 서로 독립적이라고 가정하였다. 또한 각각의 중계기에서 수신기까지 이동하는 채널은 독립적이라고 가정하였다.
모의실험에 사용된 요소를 살펴보면, 4위상 편이 변조 기법(QPSK)을 사용하며, FFT 크기는 512이고, 보호구간은 128을 사용하였고, 구속길이가 7이고 전송율이 1/3인 콘볼루션 코드를 사용한다. 8개의 패스를 가지는 레일레이 채널을 통과하며 각각의 중계기들과 송신기는 하나의 안테나를 가지고 있으며 수신기는 2개의 안테나를 가지고 있다. 또한 중계기는 복호 후 전당 (DF) 방식으로 중계한다. 순환 지연 요소는 수학식 3에 따라 그 값이 최적으로 정해진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 시스템에서 중계기 개수에 따른 비트 오류율을 나타내는 그래프이다. 여기서 중계기 개수 증가에 따른 성능 향상 정도를 보다 분명하게 보여주기 위해, 송신기와 중계기 채널 (S - R)의 신호 대 잡음비가 중계기와 수신기 채널 (R - D)의 신호 대 잡음비보다 10dB 높다고 가정한다. 이는 중계기에서 송신기의 신호를 검출하는 과정에서 오류의 확률이 높아지면 시스템의 성능에 상당히 나쁜 영향을 미치므로 중계기 개수가 미치는 영향을 정확히 볼 수 없기 때문이다. 다이버시티 이득은 중계기의 개수에 영향을 받으므로 Hybrid CDD 협동 기법은 사용되는 중계기의 개수가 증가함에 따라 시스템 성능이 상당히 좋아지는 것을 알 수 있다. 그러므로 만약 더 좋은 성능이 요구 된다면 더 많은 중계기를 함으로써 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 4는 중계기의 개수가 여섯 개 일 때, 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 Hybrid STBC 협력 통신 방법과 V-BLAST통신 방법의 비트 오류율을 나타내는 그래프이다. 여기서 송신기와 중계기 채널 (S - R)의 신호 대 잡음비는 중계기와 수신기 채널(R - D)의 신호 대 잡음비와 같다고 가정하였다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 전체 전송율을 동일하게 하기 위해서 Hybrid STBC 협력 통신 방법에서는 9/10의 펑처링된 (punctured) 콘볼루션 코드를 사용한다.
두 개의 Hybrid 기법은 기존의 V-BLAST기법에 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있으므로 V-BLAST 기법 보다 더 좋은 성능을 보이는 것을 알 수 있다. 낮은 SNR에서는 종래 기술인 Hybrid STBC 협동 기법이 조금 더 좋은 성능을 나타내지만, 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법은 SNR값이 높아짐에 따라 Hybrid STBC 협력 통신 방법과의 성능 차이를 좁혀간다.
약 24dB에서는 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법이 Hybrid STBC 협력 통신 방법의 성능을 따라잡게 되고 높은 SNR에서는 Hybrid CDD 협력 통신 방법은 더 좋은 성능을 갖는다.
도 4에 나타난 모의실험 결과에는 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 기본적인 V-BLAST기법에 코딩을 하지 않았을 때의 성능 또한 보여준다. 시공간 순환 지연 다이버시티 기술은 채널코딩을 사용하였을 때 다이버시티 이득을 얻을 수 있으므로, Hybrid CDD 협력 통신 방법 역시 채널 코딩 없이 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다.
이하에서는 도 5를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법의 복잡성 향상에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 종래 기술에 따른 Hybrid STBC 협력 통신 방법의 복잡도를 중계기의 개수에 따라 나타낸 그래프이다. 도 5는 모의 실험에 대한 결과 그래프로서, 세로축은 복잡성을 나타내는 심볼 당 곱하기 연산 수이고, 가로축은 중계기의 개수이다.
모의실험에서 볼 수 있듯이 전송에 사용된 중계기의 개수가 4개와 6개일 때 본 발명인 Hybrid CDD 협동 기법은 종래의 Hybrid STBC 협동 기법과 비교하여 복잡성을 각각 73%와 93%를 줄일 수 있다. 또한, Hybrid STBC 협동 기법은 중계기의 개수가 증가 함에따라 더 복잡한 수신단 구조를 요구하여 심볼 당 곱하기 연산수가 증가하지만 Hybrid CDD 협동 기법은 중계기 개수의 증가에 관계없이 동일한 수신단에서의 복잡성을 가진다. 그러므로 본 발명인 Hybrid CDD 협동 기법은 더 많은 중계기가 사용 될수록 종래의 기법에 비해 더욱 더 그 장점을 발휘하게 된다.
이와 같이 발명의 실시예에 의하면, 협력 통신 방법에 있어서 다이버시티와 멀티플렉싱 이득을 동시에 얻어 높은 전송율의 신뢰성 있는 통신을 수행할 수 있다. 그리고 이전에 설치된 협력 통신 시스템에 적용가능하고, 중계기의 개수에 영향을 받지 않으며 중계기의 개수에 따라 수신기에서 추가적인 구조변경을 할 필요없이 최적의 통신을 할 수 있다.
한편, 상술한 OFDM을 이용한 협력 통신 방법은, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현된다. 예를 들면, 상기의 방법은 컴퓨 터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(ex, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(ex, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(ex, 인터넷을 통한 전송) 등의 저장 매체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드를 내장하는 매체(들)로서 구현되어, 네트워크를 통해 연결된 다수 개의 컴퓨터 시스템들이 분배되어 처리 동작하도록 할 수 있다. 본 발명의 방법이 실현하는 기능적인 프로그램들, 코드들 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 쉽게 추론될 수 있음은 자명하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM을 이용한 협력 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 OFDM을 이용한 Hybrid CDD 협력 통신 시스템의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 시스템에서 중계기 개수에 따른 비트 오류율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 중계기의 개수가 여섯 개 일 때, 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 Hybrid STBC 협력 통신 방법과 V-BLAST통신 방법의 비트 오류율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 Hybrid CDD 협력 통신 방법과 종래 기술에 따른 Hybrid STBC 협력 통신 방법의 복잡도를 중계기의 개수에 따라 나타낸 그래프이다.

Claims (10)

  1. 직교 주파수 다중 분할 방식(OFDM)에 기반한 신호를 전달하는 송신기,
    복수의 그룹으로 그룹핑 되며, 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연시켜 전송하는 복수의 중계기, 그리고
    복수의 안테나를 통하여 상기 복수의 중계기로부터 전송되는 신호를 각각 수신하여 원 신호를 추정하는 수신기를 포함하는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계기는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연시키는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템:
    Figure 112009063285917-PAT00043
    여기서,
    Figure 112009063285917-PAT00044
    는 시간 t일 때 l 번째 중계기에서 순환 지연된 신호이고,
    Figure 112009063285917-PAT00045
    는 각 그룹의 l 번째 중계기의 순환지연 길이이며,
    Figure 112009063285917-PAT00046
    는 부반송파의 개수를 나타내고 k는 부반송파의 인덱스를 나타낸다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 순환지연 길이는 다음의 수학식으로 나타나는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템:
    Figure 112009063285917-PAT00047
    여기서 L은 각 그룹에 속한 중계기의 개수를 나타낸다.
  4. 제3항에 있어서,
    동일한 그룹에 포함되는 중계기는 다음의 수학식에 나타낸 채널을 통하여 상기 수신기로 신호를 전송하는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템:
    Figure 112009063285917-PAT00048
    여기서 n은 상기 수신기의 안테나 인덱스이다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 중계기는 다음의 수학식으로 그룹핑되는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템:
    Figure 112009063285917-PAT00049
    여기서, M은 전체 중계기의 개수를 나타내고,
    Figure 112009063285917-PAT00050
    과
    Figure 112009063285917-PAT00051
    은 각 그룹에서 그룹핑된 중계기의 개수를 나타낸다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신기 및 중계기는 단일 안테나를 가지는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 시스템.
  7. 복수의 중계기가 복수의 그룹으로 그룹핑되며, 각 그룹에 포함되는 중계기는 직교 주파수 다중 분할 방식(OFDM)에 기반한 신호를 송신기로부터 수신하는 단계,
    상기 각 그룹에 포함되는 중계기는 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연 시키는 단계, 그리고
    상기 순환 지연된 신호를 수신기에 구비된 복수의 안테나에 각각 전송하는 단계를 포함하는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 중계기는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 각 그룹에서 수신한 신호를 순환 지연시키는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 방법:
    Figure 112009063285917-PAT00052
    여기서,
    Figure 112009063285917-PAT00053
    는 시간 t일 때 l 번째 중계기에서 순환 지연된 신호이고,
    Figure 112009063285917-PAT00054
    는 각 그룹의 l 번째 중계기의 순환지연 길이이며,
    Figure 112009063285917-PAT00055
    는 부반송파의 개수를 나타내고 k는 부반송파의 인덱스를 나타낸다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 순환지연 길이는 다음의 수학식으로 나타나는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 방법:
    Figure 112009063285917-PAT00056
    여기서 L은 각 그룹에 속한 중계기의 개수를 나타낸다.
  10. 제9항에 있어서,
    동일한 그룹에 포함되는 중계기는 다음의 수학식에 나타낸 채널을 통하여 상기 수신기로 신호를 전송하는 하이브리드 순환 지연 다이버시티 협력 통신 방법:
    Figure 112009063285917-PAT00057
    여기서 n은 상기 수신기의 안테나 인덱스이다.
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