KR20110051114A - Method and apparatus for coperation transmitting in a relay network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 릴레이 네트워크에서의 협력 전송장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 릴레이 네트워크에서 중첩 코딩 또는 주파수 홉핑을 이용한 협력 전송장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooperative transmission apparatus and method in a relay network, and more particularly, to a cooperative transmission apparatus and method using overlapping coding or frequency hopping in a relay network.
일반적으로 기지국과 단말이 직접 통신하는 통신 시스템에서 단말기가 셀 외곽 지역 또는 음영 지역과 같이 신호 품질이 열악한 지역에 위치하게 되면 원활한 통신 서비스를 제공하기가 어렵다. In general, in a communication system in which a base station and a terminal directly communicate with each other, it is difficult to provide a smooth communication service when the terminal is located in an area where signal quality is poor, such as a cell outer region or a shadow region.
이 경우, 기지국이 적어도 두 개의 송신 안테나를 갖추고 있으면 추가적인 다이버시티 이득을 제공함으로써 신호 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 다이버시티 이득을 제공하기 위해서는 Alamouti 코딩에 기반한 공간-시간 블록 코드, 공간-주파수 블록 코드, 공간-코드 블록 코드 등이 이용된다.In this case, if the base station has at least two transmit antennas, the signal quality can be improved by providing additional diversity gain. To provide the diversity gain, a space-time block code, a space-frequency block code, a space-code block code, or the like based on Alamouti coding is used.
하지만 하나의 안테나를 갖춘 기지국이 서비스를 제공하는 통신 시스템에서 는 음영 지역 해소를 위하여 추가로 기지국을 설치하는 등의 대가를 지불하여야 한다.However, in a communication system provided by a base station with one antenna, an additional base station must be paid for eliminating the shadow area.
최근에는 상대적으로 낮은 비용으로 커버리지 확장 및 시스템 용량 증대를 얻을 수 있는 릴레이 네트워크에 대한 관심이 늘어나고 있다. 특히, 신호 품질이 열악한 셀 외곽 지역 또는 음영 지역에 릴레이를 배치함으로써 비교적 저렴한 비용으로 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. In recent years, there has been a growing interest in relay networks that can achieve extended coverage and increased system capacity at relatively low cost. In particular, by deploying relays in suburban or shadowed areas with poor signal quality, system performance can be improved at a relatively low cost.
통상적으로 릴레이 네트워크는 서비스 영역의 확장 등을 위해 릴레이 노드 (relay node)를 이용하여 신호를 송신하는 소스 노드 (source node)와 신호를 수신하는 목적 노드 (destination node) 간의 신호를 전달하는 네트워크를 의미한다.In general, a relay network refers to a network that transmits a signal between a source node transmitting a signal and a destination node receiving the signal by using a relay node to expand a service area. do.
예컨대 소스 노드에 의해 전송되는 신호는 목적 노드와 릴레이 노드에 의해 수신된다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 상기 목적 노드로 전송한다.For example, the signal transmitted by the source node is received by the destination node and the relay node. The relay node transmits a signal received from the source node to the destination node.
따라서 상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 전송된 신호와 상기 릴레이 노드로부터 전송된 신호를 수신함으로써, 신호의 수신 확률을 증가 시킬 수 있다.Therefore, the destination node may increase the reception probability of the signal by receiving the signal transmitted from the source node and the signal transmitted from the relay node.
상기 릴레이 네트워크의 가장 대표적인 기술로는 IEEE 802.15.3 기반의 무선 개인 영역 네트워크 (WPAN: Wireless Personal Area Network)에서 사용되는 릴레이 기반 네트워크가 있다.The most representative technology of the relay network is a relay-based network used in a wireless personal area network (WPAN) based on IEEE 802.15.3.
이와 같은 릴레이 네트워크에서는 네트워크의 성능을 증가시키고 채널의 이용 횟수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성이 보장되지 않는 실제 무선 통신 환경에서도 안정적인 성능을 얻기 위한 통신 프로토콜을 마련하는 것이 시급하다고 할 것이다.In such a relay network, it is urgent to provide a communication protocol for increasing network performance and reducing the number of channel usage, as well as obtaining stable performance in a real wireless communication environment where reliability is not guaranteed.
본 발명의 실시 예에서는 릴레이 네트워크에서 최소의 무선 자원을 이용하여 협력 전송을 수행하도록 하는 장치 및 방법을 제안한다.An embodiment of the present invention proposes an apparatus and method for performing cooperative transmission using a minimum radio resource in a relay network.
또한 본 발명의 실시 예에서는 송신기-릴레이 사이의 backhaul 전송에 중첩 코딩 다중화 기법을 이용함으로써 전송 효율을 높이는 협력 전송 방법 및 시스템을 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a cooperative transmission method and system for improving transmission efficiency by using an overlapping coding multiplexing technique for backhaul transmission between transmitter and relay.
또한 본 발명의 실시 예에서는 송신 노드와 릴레이 노드가 협력하여 신호를 전송함에 있어서, 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 backhaul 전송에 사용하는 자원과 협력 전송에 사용하는 자원을 상이하게 할당함으로써 추가적인 다이버시티 이득을 얻는 방법 및 시스템을 제안한다.In addition, in the embodiment of the present invention, when transmitting and cooperatively transmitting signals, additional diversity gain is obtained by differently allocating resources used for backhaul transmission and resources used for cooperative transmission between the transmitting node and the relay node. We propose a method and system for obtaining them.
또한 본 발명의 실시 예에서는 송신 노드와 릴레이 노드가 협력하여 신호를 전송함에 있어서, 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 backhaul 전송에 중첩 코딩 다중화를 사용하고, 송신 노드-릴레이 노드 backhaul 전송에 사용하는 자원과 협력 전송에 사용하는 자원을 상이하게 할당함으로써 전송 효율을 높일 뿐만 아니라 추가적인 다이버시티 이득도 얻는 방법 및 시스템을 제안한다.In addition, in the embodiment of the present invention, when the transmitting node and the relay node cooperate to transmit a signal, overlapping coding multiplexing is used for backhaul transmission between the transmitting node and the relay node, and resources used for transmitting node-relay node backhaul transmission; By allocating different resources for cooperative transmission, we propose a method and system that not only improves transmission efficiency but also obtains additional diversity gain.
본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 네트워크에서 송신 노드의 신호 전송 방법은, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 중첩 전송할 복수의 신호들을 릴레이 노드 및 수신 노드로 전송하는 중첩 전송 과정과, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 릴레이 노드와 협력 전송할 복수의 신호들을 상기 수신 노드로 전송하는 협력 전송 과정을 포함한다.In a relay network according to an embodiment of the present invention, a signal transmission method of a transmitting node includes: an overlapping transmission process of transmitting a plurality of signals to be superimposed to be transmitted to a relay node and a receiving node in at least one time slot among a plurality of time slots; And a cooperative transmission process of transmitting a plurality of signals to the receiving node to cooperatively transmit with the relay node in some or all of the time slots.
본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 네트워크에서 릴레이 노드의 신호 전송 방법은, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 송신 노드로부터 중첩 전송되는 복수의 신호들을 수신하는 수신 과정과, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 송신 노드와 협력 전송할 복수의 신호들을 상기 수신 노드로 전송하는 전송 과정을 포함한다.In a relay network according to an embodiment of the present invention, a method of transmitting a signal of a relay node may include: a receiving process of receiving a plurality of signals superimposed from a transmitting node in at least one time slot among a plurality of time slots, and the plurality of times And transmitting a plurality of signals to the receiving node to cooperatively transmit with the transmitting node in a time slot of some or all of slots.
본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 네트워크에서 수신 노드의 신호 수신방법은, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 송신 노드로부터 전송되는 중첩 신호를 수신하는 과정과, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 송신 노드와 상기 릴레이 노드에 의해 협력 전송된 협력 신호를 수신하는 과정과, 상기 중첩 신호와 상기 협력 신호를 디코딩하는 과정을 포함한다.In a relay network according to an embodiment of the present invention, a method of receiving a signal by a receiving node includes: receiving an overlapping signal transmitted from a transmitting node in at least one time slot among a plurality of time slots; Receiving a cooperative signal cooperatively transmitted by the transmitting node and the relay node in some or all time slots, and decoding the superposed signal and the cooperative signal.
본 발명의 실시 예에 따른 협력 전송을 지원하는 릴레이 네트워크는, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 중첩 전송할 복수의 신호들을 릴레이 노드 및 수신 노드로 전송하고, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 릴레이 노드와 협력 전송할 복수의 신호들을 상기 수신 노 드로 전송하는 송신 노드를 포함한다.The relay network supporting cooperative transmission according to an embodiment of the present invention transmits a plurality of signals to be superimposed to be transmitted in at least one time slot among a plurality of time slots to a relay node and a receiving node, and among the plurality of time slots. And a transmitting node that transmits a plurality of signals to the receiving node to cooperatively transmit with the relay node in some or all of the time slots.
본 발명의 실시 예에 따른 협력 전송을 지원하는 릴레이 네트워크는, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 송신 노드로부터 중첩 전송되는 복수의 신호들을 수신하고, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 송신 노드와 협력 전송할 복수의 신호들을 상기 수신 노드로 전송하는 릴레이 노드를 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a relay network supporting cooperative transmission may receive a plurality of signals superimposed from a transmitting node in at least one time slot among a plurality of time slots, and may include some or And a relay node for transmitting a plurality of signals to the receiving node for cooperative transmission with the transmitting node in all time slots.
본 발명의 실시 예에 따른 협력 전송을 지원하는 릴레이 네트워크는, 복수의 타임 슬롯들 중 적어도 하나의 타임 슬롯에서 송신 노드로부터 전송되는 중첩 신호를 수신하고, 상기 복수의 타임 슬롯들 중 일부 또는 전부의 타임 슬롯에서 상기 송신 노드와 상기 릴레이 노드에 의해 협력 전송된 협력 신호를 수신하며, 상기 중첩 신호와 상기 협력 신호를 디코딩하는 수신 노드를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a relay network supporting cooperative transmission may receive an overlapping signal transmitted from a transmitting node in at least one time slot of a plurality of time slots, and may include a partial or all of the plurality of time slots. And a receiving node that receives the cooperative signal cooperatively transmitted by the transmitting node and the relay node in a time slot, and decodes the overlapping signal and the cooperative signal.
본 발명에서는 릴레이 네트워크에서 중첩코딩 다중화를 이용하여 협력 전송을 수행하도록 함으로써, 하나의 전송 구간에서의 타임 슬롯 수를 감소시키고, 이를 통하여 시스템 용량을 향상시킬 수 있다.In the present invention, by performing cooperative transmission using overlapping multiplexing in a relay network, the number of time slots in one transmission interval can be reduced, thereby improving system capacity.
이를 위해서는 송신기-릴레이 사이의 backhaul 링크 성능이 두 개의 신호를 중첩코딩 전송하는 경우에도 성공적인 수신이 가능하도록 충분히 좋아야 한다. 실질적으로 이러한 조건은 릴레이를 이용한 전송 시스템에서 전송 효율을 향상하기 위해서는 구현이 가능할 것이다. This requires that the backhaul link performance between transmitter and relay be good enough to allow successful reception even when two signals are overcoded. In practice, such a condition may be implemented to improve transmission efficiency in a transmission system using a relay.
또한, 협력 전송을 위해 사용하는 주파수 자원을 이전 타임 슬롯 동안 송신기-릴레이 사이의 backhaul 전송에 사용하는 주파수 자원과 상이한 주파수 자원을 이용하도록 할당하여 전송함으로써 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. In addition, an additional diversity gain may be obtained by allocating and transmitting a frequency resource used for cooperative transmission to use a frequency resource different from the frequency resource used for backhaul transmission between the transmitter and the relay during the previous time slot.
마지막으로 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 backhaul 전송에 중첩 코딩 다중화를 사용하고, 송신 노드-릴레이 노드 backhaul 전송에 사용하는 주파수 자원과 협력 전송에 사용하는 주파수 자원을 상이하게 할당하여 릴레이 전송을 수행함으로써 전송 효율을 높일 뿐만 아니라 추가적인 다이버시티 이득도 얻을 수 있다.Finally, overlap coding multiplexing is used for the backhaul transmission between the transmitting node and the relay node, and relaying is performed by differently allocating the frequency resource used for the transmission node-relay node backhaul transmission and the frequency resource used for the cooperative transmission. In addition to increasing efficiency, additional diversity gains can be obtained.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.On the other hand various other effects will be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention to be described later.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 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.In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 릴레이 네트워크를 보이고 있다.1 illustrates a relay network for applying an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 소스 노드 (source node)는 자신의 정보를 전송한다. 상기 소스 노드로부터 전송된 정보는 목적 노드 (destination node)뿐만 아니라 인접한 릴레이 노드 (relay node)에 의해서도 수신된다.Referring to FIG. 1, a source node transmits its information. The information transmitted from the source node is received not only by the destination node but also by the adjacent relay node.
상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신된 정보를 디코딩하며, 상기 디코딩된 정보를 다시 부호화하여 상기 목적 노드로 전송한다.The relay node decodes the information received from the source node, re-codes the decoded information and transmits the decoded information to the destination node.
상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 수신된 정보와 상기 릴레이 노드로부터 수신된 정보 각각에 대한 디코딩을 수행하고, 상기 디코딩된 정보를 컴바이닝하여 원하는 정보를 획득한다.The destination node performs decoding on each of the information received from the source node and the information received from the relay node, and combines the decoded information to obtain desired information.
상술한 바와 같이 릴레이 네트워크에서는 통상적으로 릴레이를 이용한 협력 전송을 지원한다. 상기 협력 전송은 송신 노드 (S)와 수신 노드(D) 및 릴레이 노드(R)로 구성된 통신 시스템에서 송신 노드가 수신 노드에게 신호 전송을 위하여 릴레이 노드와 협력함으로써, 개선된 통신 환경을 제공할 수 있는 전송 방법이다. 즉, 송신 노드와 수신 노드 사이에 직접 송/수신은 가능하지만 채널 상태가 나빠서 서비스 요구 조건을 만족시키지 못하는 경우 송신 노드와 릴레이 노드의 협력을 통하여 전송률 또는 신호 품질을 향상시킴으로써 요구 조건을 만족시킬 수 있다.As described above, a relay network typically supports cooperative transmission using a relay. The cooperative transmission may provide an improved communication environment by transmitting a node in cooperation with a relay node for signal transmission to a receiving node in a communication system consisting of a transmitting node S, a receiving node D, and a relay node R. That is the transmission method. In other words, if the transmission and reception is possible directly between the transmitting node and the receiving node, but the service condition is not satisfied because the channel condition is bad, the requirement can be satisfied by improving the transmission rate or the signal quality through the cooperation of the transmitting node and the relay node. have.
도 1에서 는 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 채널 이득을 의미하고, 는 릴레이 노드와 수신 노드 사이의 채널 이득을 의미하며, 는 송신 노드와 수신 노드 사이의 채널 이득을 의미한다.In Figure 1 Denotes the channel gain between the transmitting node and the relay node, Denotes the channel gain between the relay node and the receiving node. Denotes a channel gain between a transmitting node and a receiving node.
일반적으로, 고정 릴레이를 사용하는 경우 릴레이 노드는 송신 노드와 우수한 채널 상태를 유지하도록 배치되기 때문에 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 채널 상태는 송신 노드와 수신 노드 사이의 채널 상태에 비하여 우수하다 ().In general, when using a fixed relay, the relay node is arranged to maintain excellent channel state with the transmitting node, so the channel state between the transmitting node and the relay node is superior to the channel state between the transmitting node and the receiving node ( ).
한편 상술한 바와 같은 협력 전송을 지원하기 위한 릴레이 네트워크를 구성하는 릴레이 노드는 적어도 두 개의 통신장치 사이에 신호를 중계하는 통신장치이다. 이러한 통신장치는 릴레이, 단순중계기, 중계 전송 펨토 셀 기지국, 중계전송단말기 등 신호 중계를 수행하는 모든 통신장치를 포함하며, 이하 '릴레이 노드'라고 통칭한다. Meanwhile, a relay node constituting a relay network for supporting cooperative transmission as described above is a communication device for relaying signals between at least two communication devices. Such a communication device includes all communication devices that perform signal relay, such as a relay, a simple repeater, a relay transmission femto cell base station, a relay transmission terminal, and are collectively referred to as a relay node.
앞에서 나열한 릴레이 노드에 포함되는 통신장치에 관해 정리하면 다음과 같다.The communication devices included in the relay node listed above are summarized as follows.
릴레이: 수신한 신호들 중에서 일부 또는 전부를 복호화 및 재부호화 처리하여 중계하며 간단한 무선자원 관리 기능을 수행하는 통신장치.Relay: A communication device that performs a simple radio resource management function by relaying by decoding and re-encoding some or all of received signals.
단순중계기: 수신한 신호들 중에서 일부 또는 전부를 증폭하여 중계하는 통신장치.Simple repeater: A communication device that amplifies and relays some or all of received signals.
중계 전송 펨토 셀 기지국: 펨토 셀 기지국 기능을 수행하면서 동시에 적어도 두 개의 통신 노드 사이에 신호들을 중계하는 기능도 제공하는 통신장치.Relay transmission femto cell base station: A communication device that performs a femto cell base station function and simultaneously provides for relaying signals between at least two communication nodes.
중계전송단말기: 단말기 기능을 수행하면서 동시에 적어도 두 개의 통신장치 사이에 신호들을 중계하는 기능도 제공하는 통신장치.Relay transmission terminal: A communication device that performs a terminal function and also provides a function of relaying signals between at least two communication devices at the same time.
한편 앞에서 살펴본 릴레이 노드는 중계를 수행하는 적어도 두 개의 통신장치와의 송수신 이중화 방식에 따라 반 이중화 방식 릴레이 (HD-RS: half-duplex relay station)와 전이중화 방식 릴레이 (FD-RS: full-duplex relay station)로 분류할 수 있다.On the other hand, the relay node described above is a half-duplex relay station (HD-RS) and a full-duplex relay (FD-RS) according to transmission / reception duplex with at least two communication devices performing relays. relay station).
HD-RS는 적어도 두 개의 통신장치 사이의 중계를 수행함에 있어서 시간분할 방식으로 동작하여 연속된 두 개의 타임 슬롯을 필요로 하는 릴레이 장치이다. 따라서 기지국으로부터 전송된 신호를 단말기에게 중계하는 경우 제1 타임 슬롯으로 기지국으로부터 전송된 신호를 수신한 후, 제2 타임 슬롯으로 수신 신호를 단말기에게 전송한다.The HD-RS is a relay device that requires two consecutive time slots by operating in a time division manner in performing relaying between at least two communication devices. Accordingly, when the signal transmitted from the base station is relayed to the terminal, after receiving the signal transmitted from the base station in the first time slot, the received signal is transmitted to the terminal in the second time slot.
그리고 FD-RS는 적어도 두 개의 통신장치 사이의 중계를 수행함에 있어서 한 개의 무선자원으로 동시에 신호 중계가 가능한 릴레이 장치이다. 따라서 기지국으로부터 전송된 신호를 단말기에게 중계하는 경우 한 개의 무선자원으로 기지국으 로부터 신호를 수신하면서 동시에 단말기에게 신호를 전송한다.In addition, the FD-RS is a relay device capable of simultaneously relaying signals with one radio resource in performing relaying between at least two communication devices. Therefore, when a signal transmitted from a base station is relayed to a terminal, the signal is transmitted to the terminal while receiving a signal from the base station with one radio resource.
이하 후술될 본 발명에 따른 상세한 설명에서는 릴레이 네트워크에서 협력 전송을 위한 다양한 실시 예들에 관해 구체적으로 설명할 것이다. In the following detailed description of the present invention, various embodiments for cooperative transmission in a relay network will be described in detail.
후술될 본 발명의 실시 예들 중 하나의 실시 예는 주파수 홉핑 기술을 이용한 협력 전송 방안을 제안하고, 두 번째 실시 예는 중첩 코딩 다중화 기술을 이용한 협력 전송 방안을 제안한다. One of the embodiments of the present invention to be described below proposes a cooperative transmission scheme using a frequency hopping technique, and a second embodiment proposes a cooperative transmission scheme using an overlapping coding multiplexing technique.
한편 상기 두 번째 실시 예에서는 HD-RS를 기반으로 하는 협력 전송 방안과, FD-RS를 기반으로 하는 협력 전송 방안을 구분하여 설명하도록 한다.Meanwhile, in the second embodiment, a cooperative transmission scheme based on HD-RS and a cooperative transmission scheme based on FD-RS will be described.
그리고 본 발명의 각 실시 예에서는 신호 전송을 위해 사용되는 블록 코드 기법에 따라 그 협력 전송 방안이 세분화될 수 있다. 즉 본 발명의 실시 예들 별로 공간-시간 블록 코드 (STBC; Space-Time Block Code), 공간-주파수 블록 코드 (SFBC; Space-Frequency Block Code), 공간-코드 블록 코드 (SCBC; Space-Code Block Code) 각각을 적용할 경우의 협력 전송을 위한 프로토콜이 새로이 정의될 것이다.In each embodiment of the present invention, the cooperative transmission scheme may be subdivided according to the block code scheme used for signal transmission. That is, according to embodiments of the present invention, a Space-Time Block Code (STBC), a Space-Frequency Block Code (SFBC), and a Space-Code Block Code (SCBC) In each case, a new protocol for cooperative transmission will be defined.
후술될 본 발명의 실시 예들 중 하나의 실시 예에 있어서, 송신 노드가 릴레이 노드와 수신 노드로 제1 신호를 전송하는 제1 타임 슬롯 동안 송신 노드는 제1 신호 전송에 영향을 미치지 않을 정도의 낮은 전력으로 제1 신호에 제2 신호를 중첩 코딩하여 전송한다. In one of the embodiments of the present invention described below, during a first time slot in which a transmitting node transmits a first signal to a relay node and a receiving node, the transmitting node is low enough not to affect the first signal transmission. The second signal is superimposed on the first signal by power and then transmitted.
이때, 수신 노드는 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하며, 릴 레이 노드는 중첩 신호로부터 상대적으로 전력이 큰 제1 신호부터 검출하고 이를 이용하여 상기 중첩 신호로부터 제1 신호를 제거함으로써 제2 신호를 검출한다. 일단 제1 신호와 제2 신호를 공유한 송신 노드와 릴레이 노드는 이어지는 타임 슬롯 동안에 제1 신호와 제2 신호를 공간-시간 블록 코드, 협력 공간-주파수 블록 코드, 공간-코드 블록 코드 중 하나를 이용하여 송신 노드와 릴레이 노드의 상호 협력에 의해 전송한다. In this case, the receiving node receives a first signal having a relatively high signal power, and the relay node detects a first signal having a relatively high power from the overlapping signal and removes the first signal from the overlapping signal by using the first signal. 2 Detect the signal. The transmitting node and the relay node, once sharing the first signal and the second signal, share the first signal and the second signal with one of a space-time block code, a cooperative space-frequency block code, and a space-code block code during a subsequent time slot. In this case, transmission is performed by mutual cooperation between the transmitting node and the relay node.
상기 협력 전송 블록 코드를 이용하여 전송함에 있어서 공간-시간 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 타임 슬롯을 이용하여 협력 전송하며, 공간-주파수 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 주파수 또는 부반송파를 이용하여 협력 전송하고, 공간-코드 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 인접한 코드를 사용하여 협력 전송하게 된다. In the case of using the space-time block code in transmission using the cooperative transmission block code, the cooperative transmission is performed using two consecutive time slots. In the case of using the space-frequency block code, two consecutive frequencies or Cooperative transmission is performed using subcarriers, and when a space-code block code is used, cooperative transmission is performed using two adjacent codes.
이때 수신 노드는 제2 타임 슬롯 또는 제2 타임 슬롯과 이어지는 타임 슬롯 동안 협력 전송에 의해 수신된 블록 코드 신호로부터 블록 코드에 대한 디코딩을 수행하여 제1 신호와 제2 신호 각각에 대한 판정 변수를 유도한다. 그리고 이를 바탕으로 제1 신호와 제2 신호를 검출하거나, 제1 신호의 경우 제1 타임 슬롯 동안 수신한 제1 신호와 결합하여 검출할 수 있다.In this case, the receiving node decodes the block code from the block code signal received by the cooperative transmission during a second time slot or a time slot subsequent to the second time slot to derive a decision variable for each of the first signal and the second signal. do. Based on this, the first signal and the second signal may be detected, or the first signal may be detected by being combined with the first signal received during the first time slot.
후술될 본 발명의 실시 예들 중 다른 하나의 실시 예는 송신 노드가 제1 주파수(또는 부반송파)로 릴레이 노드와 수신 노드로 제1 타임 슬롯 동안 제1 신호와 제2 신호를 전송한다. 이때, 하나의 타임 슬롯 동안 두 개의 신호를 전송함에 있어서 두 개의 연속된 타임 슬롯을 이용하거나, 두 개의 연속된 주파수 또는 부반송파 를 이용하거나 또는 두 개의 인접한 코드를 사용한다. In another embodiment of the present invention to be described below, a transmitting node transmits a first signal and a second signal during a first time slot to a relay node and a receiving node at a first frequency (or subcarrier). In this case, two consecutive time slots, two consecutive frequencies or subcarriers, or two adjacent codes are used to transmit two signals during one time slot.
제1 신호와 제2 신호를 공유한 송신 노드와 릴레이 노드는 이어지는 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 협력하여 제2 주파수 (또는 부반송파)로 제1 신호와 제2 신호를 협력 전송 블록 코드를 이용하여 전송한다. 상기 협력 전송 블록 코드를 이용하여 전송함에 있어서 공간-시간 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 타임 슬롯을 이용하여 협력 전송하며, 공간-주파수 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 주파수 또는 부반송파를 이용하여 협력 전송하고, 공간-코드 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 인접한 코드를 사용하여 협력 전송하게 된다. The transmitting node and the relay node sharing the first signal and the second signal cooperate with the transmitting node and the relay node during the subsequent time slots using the cooperative transmission block code for the first signal and the second signal at a second frequency (or subcarrier). To transmit. In the case of using the space-time block code in transmission using the cooperative transmission block code, the cooperative transmission is performed using two consecutive time slots. In the case of using the space-frequency block code, two consecutive frequencies or Cooperative transmission is performed using subcarriers, and when a space-code block code is used, cooperative transmission is performed using two adjacent codes.
이때 수신 노드는 제1 주파수 (또는 부반송파)를 통하여 송신 노드로부터 전송된 신호와 제2 주파수 (또는 부반송파)를 통하여 협력 전송된 신호를 수신하고, 결합하여 디코딩을 수행함으로써 제1 신호와 제2 신호를 검출한다.In this case, the receiving node receives the signal transmitted from the transmitting node through the first frequency (or subcarrier) and the signal cooperatively transmitted through the second frequency (or subcarrier), and combines and decodes the first signal and the second signal. Detect.
후술될 본 발명의 실시 예들 중 또 다른 실시 예는 송신 노드가 제1 주파수 (또는 부반송파)로 제1 타임 슬롯 동안 릴레이 노드와 수신 노드로 제1 신호를 전송하는 송신 노드는 제1 신호 전송에 영향을 미치지 않을 정도의 낮은 전력으로 제1 신호에 제2 신호를 중첩 코딩하여 전송한다. 이때, 수신 노드는 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 릴레이 노드는 중첩 신호로부터 상대적으로 전력이 큰 제1 신호부터 검출한다. 그리고 상기 검출한 제1 신호를 이용하여 중첩 신호로부터 제1 신호를 제거함으로써 제2 신호를 검출한다. In another embodiment of the present invention to be described below, a transmitting node in which a transmitting node transmits a first signal to a relay node and a receiving node during a first time slot at a first frequency (or subcarrier) affects the first signal transmission. The second signal is superimposed and transmitted on the first signal at a power low enough to prevent the transmission. In this case, the receiving node receives a first signal having a relatively high signal power, and the relay node detects a first signal having a relatively high power from an overlapping signal. The second signal is detected by removing the first signal from the superimposed signal using the detected first signal.
제1 신호와 제2 신호를 공유한 송신 노드와 릴레이 노드는 이어지는 타임 슬롯 동안에 제2 주파수 (또는 부반송파)로 제1 신호와 제2 신호를 공간-시간 블록 코드, 공간-주파수 블록 코드, 공간-코드 블록 코드 중 하나를 이용하여 상호 협력하여 전송한다. The transmitting node and the relay node sharing the first signal and the second signal share the first signal and the second signal at a second frequency (or subcarrier) during the subsequent time slots. Cooperative transmission using one of the code block codes.
상기 협력 전송 블록 코드를 이용하여 전송함에 있어서 공간-시간 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 타임 슬롯을 이용하여 협력 전송하며, 공간-주파수 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 연속된 주파수 또는 부반송파를 이용하여 협력 전송하고, 공간-코드 블록 코드를 사용하는 경우에는 두 개의 인접한 코드를 사용하여 협력 전송하게 된다. In the case of using the space-time block code in transmission using the cooperative transmission block code, the cooperative transmission is performed using two consecutive time slots. In the case of using the space-frequency block code, two consecutive frequencies or Cooperative transmission is performed using subcarriers, and when a space-code block code is used, cooperative transmission is performed using two adjacent codes.
이때 제1 주파수 (또는 부반송파)를 통하여 송신 노드로부터 전송된 신호와 제2 주파수 (또는 부반송파)를 통하여 협력 전송된 신호를 수신하고, 결합하여 디코딩을 수행함으로써 제1 신호와 제2 신호를 검출한다.In this case, the first signal and the second signal are detected by receiving a signal transmitted from the transmitting node through the first frequency (or subcarrier) and a signal cooperatively transmitted through the second frequency (or subcarrier) and combining and performing decoding. .
후술될 본 발명의 실시 예들 중 또 다른 하나의 실시 예는 송신 노드가 릴레이 노드와 협력하여 공간-시간, 공간-주파수, 공간-코드 블록 코드를 이용하여 제1 신호와 제2 신호를 협력하여 전송하는 동안 송신 노드는 주어진 무선 자원을 통하여 현재 전송하는 신호에 영향을 미치지 않은 낮은 전력으로 다음 번 공간-시간, 공간-주파수, 공간-코드 블록 코드 방식으로 전송할 신호를 중첩 코딩하여 릴레이 노드로 미리 전송하는 것을 특징으로 한다. 단, 이 경우 릴레이 노드는 동일한 자원으로 전이중화 동작이 가능해야 한다.In another embodiment of the present invention to be described below, a transmitting node cooperatively transmits a first signal and a second signal by using a space-time, space-frequency, and space-code block code in cooperation with a relay node. During this time, the transmitting node superimposes the signals to be transmitted in the next space-time, space-frequency, and space-code block code method at low power without affecting the signal currently transmitted through a given radio resource and transmits them to the relay node in advance. Characterized in that. In this case, however, the relay node must be capable of full-duplex operation with the same resource.
이하 앞에서 정리한 본 발명의 실시 예들을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention summarized above will be described in more detail.
A. 제1실시 예 (주파수 홉핑)A. First Embodiment (Frequency Hopping)
릴레이 네트워크에서 협력 전송을 위해서는 기본적으로 두 개의 타임 슬롯이 요구된다. 제1 타임 슬롯 동안에 송신 노드는 릴레이 노드에게 신호를 전송하고, 제2 타임 슬롯 동안에 송신 노드와 릴레이 노드는 수신 노드에게 협력 전송한다. 이때, 제1 타임 슬롯 동안에 송신 노드와 수신 노드 사이에 직접 링크가 형성되므로 수신 노드는 송신 노드로부터의 신호를 수신할 수 있다. Two time slots are basically required for cooperative transmission in a relay network. During the first time slot, the transmitting node transmits a signal to the relay node, and during the second time slot, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit to the receiving node. In this case, since a direct link is formed between the transmitting node and the receiving node during the first time slot, the receiving node may receive a signal from the transmitting node.
만약, 시간 선택적 페이딩 채널 환경인 경우 수신 노드가 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 수신한 신호가 서로 다른 페이딩 채널 특성을 경험하는 경우 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 그러나, 일반적으로 통신 환경에서 인접한 타임 슬롯 사이에 페이딩 채널 특성은 거의 변하지 않는다. In the case of a time selective fading channel environment, an additional diversity gain may be obtained when a receiving node experiences different fading channel characteristics between signals received during the first time slot and the second time slot. In general, however, the fading channel characteristics hardly change between adjacent time slots in a communication environment.
하지만 FDM, OFDM 방식 등을 이용하는 통신 시스템에서는 주파수 선택적 페이딩 채널 특성을 이용하여 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안에 페이딩 채널 특성이 서로 다른 상이한 주파수 또는 부반송파를 이용하여 전송함으로써 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 즉, 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안에 송신 노드와 릴레이 노드가 신호를 전송할 주파수 (또는 부반송파)를 홉핑하면, 수신 노드는 동일한 신호를 서로 다른 페이딩 채널 특성을 통하여 수신하므로 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.However, in a communication system using an FDM or OFDM scheme, additional diversity gain can be obtained by using different frequency or subcarriers with different fading channel characteristics during the first time slot and the second time slot using frequency selective fading channel characteristics. Can be. That is, if the transmitting node and the relay node hop a frequency (or subcarrier) to transmit a signal during the first time slot and the second time slot, the receiving node receives the same signal through different fading channel characteristics to obtain diversity gain. Can be.
따라서 본 발명의 제1실시 예에서는 릴레이 네트워크에서 주파수 홉핑을 고려한 협력 전송 방안에 관해 구체적으로 설명한다. 한편 하기에서 설명할 본 발명 의 제1실시 예에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 다양한 블록 코드 방식의 적용 예를 구분하여 설명하도록 한다.Therefore, in the first embodiment of the present invention, a cooperative transmission scheme considering frequency hopping in a relay network will be described in detail. Meanwhile, in the first embodiment of the present invention to be described below, application examples of various block code schemes for obtaining diversity gains will be described separately.
A-1. 공간-시간 블록 코드 (STBC; Space-Time Block Code) 적용A-1. Apply Space-Time Block Code (STBC)
본 발명의 제1실시 예에 STBC를 적용하여 구현하는 경우, 반 이중화 방식을 지원하는 릴레이 네트워크에 적용한 예와 전 이중화 방식을 지원하는 릴레이 네트워크에 적용한 예를 구분하여 설명하도록 한다.In the case of implementing the STBC by applying the first embodiment of the present invention, an example applied to a relay network supporting a half duplication scheme and an example applied to a relay network supporting a full duplication scheme will be described.
먼저 반 이중 방식을 지원하는 릴레이 네트워크에 적용한 예에서 송신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하는 두 개의 타임 슬롯과 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하는 두 개의 타임 슬롯을 통해 두 개의 신호를 수신 노드로 송신한다.In the example of first applying to a half-duplex relay network, a transmitting node uses two time slots using a first frequency (or first subcarrier) and two time slots using a second frequency (or second subcarrier). Two signals are transmitted to the receiving node.
보다 구체적으로, 송신 노드는 네 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 제1 신호를 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 이용하여 할당된 전력으로 전송하며, 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제2 신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 할당된 전력으로 전송한다. 이때 상기 제1신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력과 상기 제2신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수 있다.More specifically, the transmitting node transmits the first signal at the allocated power using the first frequency (or first subcarrier) in the first time slot (first time slot) of the four time slots, and the second time. In a slot (second time slot), a second signal is transmitted at an allocated power using a first frequency (or a first subcarrier). In this case, the power allocated to transmit the first signal using the first frequency (or the first subcarrier) and the power allocated to transmit the second signal using the first frequency (or the first subcarrier) are the same. can do.
그리고 상기 송신 노드는 네 개의 타임 슬롯들 중 세 번째 타임 슬롯 (제3 타임 슬롯)에서 제1 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 할당된 전 력으로 전송하며, 네 번째 타임 슬롯 (제4 타임 슬롯)에서 제2 신호의 복소 켤레 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 할당된 전력으로 전송한다. 이때 상기 제1신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력과 상기 제2신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수 있다.The transmitting node transmits a first signal in a third time slot (third time slot) among four time slots at a power allocated using a second frequency (or second subcarrier), and a fourth time slot. In the fourth time slot, the complex conjugate signal of the second signal is transmitted at a power allocated using the second frequency (or second subcarrier). In this case, the power allocated to transmit the first signal using the second frequency (or the second subcarrier) and the power allocated to transmit the second signal using the second frequency (or the second subcarrier) are the same. can do.
릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제1신호를 수신하고, 제2 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제2신호를 수신한다. The relay node receives a first signal transmitted from the transmitting node using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot, and uses a first frequency (or first subcarrier) in a second time slot. Receive a second signal transmitted from the transmitting node.
그리고 상기 릴레이 노드는 네 개의 타임 슬롯들 중 세 번째 타임 슬롯 (제3 타임 슬롯)에서 제2 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 할당된 전력으로 전송하며, 네 번째 타임 슬롯 (제4 타임 슬롯)에서 제1 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 할당된 전력으로 전송한다. 이때 상기 제2신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력과 상기 제1 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수 있다.The relay node transmits a second signal at an allocated power using a second frequency (or second subcarrier) in a third time slot (third time slot) among four time slots, and a fourth time slot ( A signal obtained by inverting the complex conjugate signal of the first signal in a fourth time slot) is transmitted at a power allocated using a second frequency (or second subcarrier). In this case, the power allocated to transmit the second signal using the second frequency (or second subcarrier) and the power allocated to transmit the first signal using the second frequency (or second subcarrier) are the same. can do.
수신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 수신한 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제3 타임 슬롯과 제4 타임 슬롯에서 수신한 신호를 결합하여 제1신호와 제2신호를 복원한다.The receiving node uses a signal received in the first time slot and the second time slot using the first frequency (or the first subcarrier), and a third time slot and the fourth time slot using the second frequency (or the second subcarrier). The first signal and the second signal are restored by combining the signals received from the.
하기의 <표 1>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 1 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 1>을 참조하면, 송신 노드는 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 사용하여 제1 타임 슬롯에서 신호를 전송하고, 제2 타임 슬롯에서는 신호를 전송한다. 릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하여 전송되는 신호를 수신하며, 제2 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하여 전송되는 신호를 수신한다.Referring to Table 1, a transmitting node uses a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot. Signal in the second time slot Send a signal. The relay node is transmitted using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot. Receive a signal, and are transmitted using a first frequency (or first subcarrier) in a second time slot Receive the signal.
그 후 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하는 제3 타임 슬롯에서 상기 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 신호를 전송한다. 그리고 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하는 제4 타임 슬롯에서 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 신호를 전송한다.Then in the third time slot using the second frequency (or second subcarrier) the transmitting node is Send a signal, and the relay node Send a signal. And in the fourth time slot using the second frequency (or second subcarrier), Send a signal, and the relay node Send a signal.
수신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 제1 타임 슬롯에서 수신한 신호와 제2 타임 슬롯에서 수신한 신호 및 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 제3 타임 슬롯에서 수신한 신호와 제4 타임 슬롯에서 수신한 신호를 결합하여 , 신호를 복원한다.The receiving node receives a signal received in a first time slot through a first frequency (or a first subcarrier), a signal received in a second time slot, and a third time slot through a second frequency (or a second subcarrier). The signal and the signal received in the fourth time slot , Restore the signal.
하기 <표 2>는 제1 타임 슬롯부터 제4 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정리하여 보이고 있다.Table 2 below shows the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node from the first time slot to the fourth time slot.
상기 <표 2>에서 는 제1 주파수(또는 제1 부반송파)에 의해 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제3 타임 슬롯과 제4 타임 슬롯에서 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이며, 는 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제3 타임 슬롯과 제4 타임 슬롯에서 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 상기 <표 2>에서 정의된 수신 노드에 의해 수신된 신호에서 , , , 각각은 제1, 제2, 제3, 제4 타임 슬롯에서 수신 노드에서의 잡음이다.In Table 2 above Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node in a first time slot and a second time slot by a first frequency (or first subcarrier), Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node in a third time slot and a fourth time slot by a second frequency (or second subcarrier), Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node in the third and fourth time slots by the second frequency (or second subcarrier). In the signal received by the receiving node defined in Table 2 above , , , Each is noise at the receiving node in the first, second, third, and fourth time slots.
상기 수신 노드에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)에 의해 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 수신되는 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제3 타임 슬롯과 제4 타임 슬롯에서 수신되는 신호 각각을 , , , 로 정의할 때, 상기, , , 각각은 하기 <수학식 1>과 같이 정의될 수 있다.A signal received in a first time slot and a second time slot by a first frequency (or a first subcarrier) at the receiving node and in a third time slot and a fourth time slot by a second frequency (or a second subcarrier) Each received signal , , , As defined above, , , , Each may be defined as in Equation 1 below.
상기 <수학식 1>으로 정의된 수신 신호들 중 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제4 타임 슬롯에서 수신된 신호인 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 2>로 정의될 수 있다.A signal received in a fourth time slot by a second frequency (or second subcarrier) among the received signals defined by Equation (1). If a complex conjugate (conjugate) to take a vector form can be defined by the following equation (2).
이때, 유효 채널 행렬 은 의 조건을 만족하고, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족하며, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. 여기서, , 는 각각 2ㅧ2, 4ㅧ4 단위 행렬이고, 는 허미션 (Hermitian)을 나타낸다. At this time, the effective channel matrix silver Satisfy the condition of, noise vector silver Satisfies the conditions of the transmission signal Is Satisfies the conditions. here, , Are 2 ㅧ 2, 4 ㅧ 4 unitary matrices, Represents Hermitian.
상기 <수학식 2>로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian) 행렬을 곱하면 하기 <수학식 3>와 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 2 is multiplied by the Hermitian matrix of the effective channel matrix, it can be expressed as Equation 3 below.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 4>과 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 복원할 수 있다.Accordingly, each symbol may be represented as in Equation 4 below, from which the original signal is obtained. , Can be restored.
여기서, 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 5>의 조건을 만족한다.Where the effective noise vector Satisfies the condition of Equation 5 below.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 6>과 같이 송신 SNR에 비하여 배 만큼 증가한다. Therefore, the received SNR of each symbol is compared with the transmitted SNR as shown in Equation 6 below. Increase by twice.
상기 <수학식 6>에 의하면, 릴레이 노드와 수신 노드 간의 채널과 송신 노드와 수신 노드 간의 채널을 변경할 시에 다이버시티 이득이 2에서 3으로 1 증가함을 알 수 있다.According to Equation 6, the diversity gain increases by 1 from 2 to 3 when the channel between the relay node and the receiving node and the channel between the transmitting node and the receiving node are changed.
다음으로 본 발명의 제1 실시 예를 전 이중 방식을 지원하는 릴레이 네트워크에 적용한 예에서 송신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하는 하나의 타임 슬롯과 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하는 두 개의 타임 슬롯을 통해 두 개의 신호를 수신 노드로 송신한다.Next, in the example in which the first embodiment of the present invention is applied to a relay network supporting full duplex, a transmitting node includes one time slot and a second frequency (or second subcarrier) using a first frequency (or first subcarrier). Two signals are sent to the receiving node through two time slots using < RTI ID = 0.0 >
보다 구체적으로, 송신 노드는 세 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 이용하여 제2 신호를 할당 된 전력으로 전송한다. 그리고 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제1 신호를 할당된 전력으로 전송하며, 세 번째 타임 슬롯 (제3 타임 슬롯)에서 제2 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 제2 타임 슬롯에서 제1신호를 전송하기 위해 할당된 전력과 제3 타임 슬롯에서 제2신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.More specifically, the transmitting node transmits the second signal with the allocated power using the first frequency (or the first subcarrier) in the first time slot (first time slot) of the three time slots. And transmits the first signal at the allocated power in the second time slot (second time slot) using the second frequency (or second subcarrier), and transmits the second signal in the third time slot (third time slot). Transmit a complex conjugate signal at the allocated power. In this case, the power allocated to transmit the first signal in the second time slot and the power allocated to transmit the second signal in the third time slot may be the same.
릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제2 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 제2 타임 슬롯에서 앞서 수신한 제2 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하는 동시에, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제1신호를 수신한다.The relay node receives a second signal transmitted from the transmitting node using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot. The relay node transmits a second signal previously received in the second time slot using a second frequency (or a second subcarrier) and simultaneously uses a second frequency (or a second subcarrier) from the transmitting node. Receive the transmitted first signal.
또한 상기 릴레이 노드는 제3 타임 슬롯에서 앞서 수신한 제1 신호의 켤레 신호를 반전한 신호를 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송하는 동시에, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제2신호의 켤레 신호를 수신한다.In addition, the relay node transmits a signal obtained by inverting the conjugate signal of the first signal received in the third time slot using a second frequency (or second subcarrier) and simultaneously transmits a second frequency (or second subcarrier). To receive the conjugate signal of the second signal transmitted from the transmitting node.
상기 릴레이 노드는 상기 제2 타임 슬롯에서 신호를 전송하기 위한 전력과 상기 제3 타임 슬롯에서 신호를 전송하기 위한 전력을 동일하게 할당한다. 하지만 필요에 따라 다른 전력을 할당할 수도 있다.The relay node equally allocates power for transmitting a signal in the second time slot and power for transmitting a signal in the third time slot. However, other power can be allocated as needed.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 신호와 제2 및 제3 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송된 신호를 결합하여 제1신호와 제2신호를 복원한다.A receiving node transmits a signal transmitted from the transmitting node using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot and a second frequency (or second subcarrier) in a second and third time slots. The signals are combined to recover the first signal and the second signal.
하기의 <표 3>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 3 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 3>을 참조하면, 송신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하여 제1 타임 슬롯에서 신호를 전송하며, 이에 대응하여 릴레이 노드는 신호를 수신한.다Referring to Table 3, a transmitting node uses a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot. Sends a signal, and correspondingly, the relay node Receive the signal
다음으로, 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드는 주파수 (또는 부반송파)를 홉핑하여 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 사용하여 신호를 전송하고, 상기 릴레이 노드는 상기 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 사용하여 신호를 전송한다. 이와 동시에 상기 릴레이 노드는 상기 송신 노드에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 전송된 신호를 수신하여 신호를 복원한다.Next, in a second time slot, the transmitting node hops a frequency (or subcarrier) to use a second frequency (or second subcarrier). Transmits a signal, the relay node uses the second frequency (or second subcarrier) Send a signal. At the same time, the relay node receives a signal transmitted by the transmitting node in the second time slot. Restore the signal.
그리고 제3 타임 슬롯에서 상기 송신 노드는 상기 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 사용하여 신호를 전송하고, 상기 릴레이 노드는 상기 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 사용하여 신호를 전송한다. 이와 동시에 상기 릴레이 노드는 상기 송신 노드에 의해 상기 제3 타임 슬롯에서 전송된 신호를 수신하여 신호를 복원한다. 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 신호를 수신하였으므로 제3 타임 슬롯에서 신호를 전송할 수 있다.And in the third time slot, the transmitting node uses the second frequency (or second subcarrier). Transmits a signal, the relay node uses the second frequency (or second subcarrier) Send a signal. At the same time, the relay node receives a signal transmitted by the transmitting node in the third time slot. Restore the signal. The relay node is in the second time slot In the third time slot You can send a signal.
수신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 수신한 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드 및 상기 릴레이 노드로부터 수신한 신호 및 제3 타임 슬롯에서 상기 송신 노드 및 상기 릴레이 노드로부터 수신한 신호를 결합하여 , 신호를 복원한다.A receiving node is a signal received from the transmitting node in a first time slot via a first frequency (or a first subcarrier) and the transmitting node and the relay node in a second time slot via a second frequency (or a second subcarrier). A signal received from the transmitting node and the relay node in a third time slot, , Restore the signal.
하기 <표 4>는 제1 타임 슬롯부터 제3 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정리하여 보이고 있다.Table 4 below shows the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node from the first time slot to the third time slot.
상기 <표 4>에서 는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 제1 타임 슬롯에서 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제2 타임 슬롯과 제3 타임 슬롯에서 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이며, 는 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)에 의해 제2 타임 슬롯과 제3 타임 슬롯에서 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 상기 <표 4>에서 정의된 수신 노드에 의해 수신된 신호에서 , , 각각은 제1, 제2, 제3 타임 슬롯에서 수신 노드에서의 잡음이다.In Table 4 above Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node in a first time slot over a first frequency (or first subcarrier), Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node in a second time slot and a third time slot by a second frequency (or second subcarrier), Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node in the second time slot and the third time slot by the second frequency (or second subcarrier). In the signal received by the receiving node defined in Table 4 above , , Each is noise at the receiving node in the first, second and third time slots.
수신 노드에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 제1 타임 슬롯 동안에 수신한 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 제2 타임 슬롯 및 제3 타임 슬롯 동안에 수신된 신호 각각을 , , 로 정의할 때, 상기 , , 각각은 하기 <수학식 7>과 같이 정의될 수 있다.Receive a signal received during a first time slot at a receiving node through a first frequency (or a first subcarrier) and a signal received during a second time slot and a third time slot via a second frequency (or a second subcarrier), respectively. , , As defined above, , , Each may be defined as in Equation 7 below.
상기 <수학식 7>로 정의된 수신 신호 중 제2 주파수(또는 제2 부반송파)에 의해 제3 타임 슬롯에서 수신된 신호인 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 8>로 정의될 수 있다.A signal received in a third time slot by a second frequency (or second subcarrier) among the received signals defined by Equation (7). If a complex conjugate (conjugate) is taken and expressed in a vector format, it can be defined as Equation (8).
이때, 유효 채널 행렬 은 하기 <수학식 9>의 조건을 만족한다.At this time, the effective channel matrix Satisfies the condition of Equation 9 below.
여기서 잡음 벡터 은 의 조건을 만족하며, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where noise vector silver Satisfies the conditions of the transmission signal Is Satisfies the conditions.
상기 <수학식 8>로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian) 행렬을 곱하면 하기 <수학식 10>와 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 8 is multiplied by the Hermitian matrix of the effective channel matrix, Equation 10 may be represented.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 11>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 복원할 수 있다.Therefore, each symbol can be represented by the following Equation 11, from which the original signal is obtained. , Can be restored.
여기서, 유효 잡음 전력 은 하기 <수학식 12>의 조건을 만족한다.Where the effective noise power Satisfies the condition of Equation 12 below.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 13>와 같이 나타낼 수 있다.Accordingly, the received SNR of each symbol may be expressed as in Equation 13 below.
A-2. 공간-주파수 블록 코드 (SFBC; Space-Frequency Block Code) 적용A-2. Apply Space-Frequency Block Code (SFBC)
본 발명의 제1실시 예에 SFBC를 적용하여 구현하는 경우, 송신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 및 제2 주파수 (또는 부반송파)에 의해 두 개의 신호를 송신하고, 제2 타임 슬롯에서 제3 및 제4 주파수 (또는 부반송파)에 의해 상기 두 개의 신호를 송신한다.When implementing by applying the SFBC to the first embodiment of the present invention, the transmitting node transmits two signals by the first and second frequency (or subcarrier) in the first time slot, and the third in the second time slot And transmit the two signals by a fourth frequency (or subcarrier).
보다 구체적으로, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 제1 신호를 할당 된 전력으로 전송하며, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제2 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 제1신호를 전송하기 위해 할당된 전력과 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제2신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.More specifically, the transmitting node transmits the first signal at the allocated power using the first frequency (or first subcarrier) in the first time slot (first time slot) of the two time slots, and the second frequency (Or the second subcarrier) transmits the second signal at the allocated power. In this case, the power allocated for transmitting the first signal using the first frequency (or the first subcarrier) and the power allocated for transmitting the second signal using the second frequency (or the second subcarrier) may be the same. have.
그리고 상기 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 제1 신호를 할당된 전력으로 전송하며, 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 이용하여 제2 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 제1신호를 전송하기 위해 할당된 전력과 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 이용하여 제2신호의 복소 켤레 신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.The transmitting node transmits a first signal at an allocated power using a third frequency (or a third subcarrier) in a second time slot (second time slot) of two time slots, and a fourth frequency (or And transmits the complex conjugate signal of the second signal at the allocated power using the fourth subcarrier. At this time, the power allocated for transmitting the complex signal of the second signal using the power allocated for transmitting the first signal using the third frequency (or the third subcarrier) and the fourth frequency (or fourth subcarrier). May be the same.
릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제1 신호를 수신하고, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 제2 신호를 수신한다.The relay node receives a first signal transmitted from the transmitting node using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot and transmits from the transmitting node using a second frequency (or second subcarrier). The received second signal.
그리고 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 제2 신호를 할당된 전력으로 전송하며, 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 이용하여 제1 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 상기 제2 신호를 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 전송하기 위해 할당된 전력과 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 이용하여 제1 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.The relay node transmits a second signal at an allocated power using a third frequency (or a third subcarrier) in a second time slot, and complexes the first signal using a fourth frequency (or a fourth subcarrier). Transmit the signal by inverting the conjugate signal with the allocated power. In this case, a signal in which the complex conjugate signal of the first signal is inverted is transmitted by using the allocated power and the fourth frequency (or fourth subcarrier) to transmit the second signal by using a third frequency (or third subcarrier). The power allocated to do may be the same.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 신호와, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 신호를 수신한다. 그리고 상기 수신 노드는 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드와 릴레이 노드로부터 전송된 신호와, 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드와 릴레이 노드로부터 전송된 신호를 수신한다. 상기 수신 노드는 상기 두 개의 타임 슬롯, 즉 제1 및 제2 타임 슬롯에서 제1 내지 제4 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 수신된 신호들을 결합하여 제1신호와 제2신호를 복원한다.A receiving node receives a signal transmitted from the transmitting node using a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot and a signal transmitted from the transmitting node using a second frequency (or a second subcarrier). do. The receiving node transmits a signal transmitted from the transmitting node and the relay node using a third frequency (or a third subcarrier) in a second time slot, and uses the fourth frequency (or a fourth subcarrier) to communicate with the transmitting node. Receive the signal transmitted from the relay node. The receiving node combines the received signals using first to fourth frequencies (or subcarriers) in the two time slots, that is, the first and second time slots, to recover the first signal and the second signal.
하기의 <표 5>는 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 5 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 5>를 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하여 신호를 전송하고, 제2 주파수 (또는 제2부반송파)를 이용하여 신호를 전송한다. 릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하여 전송되는 신호를 수신하며, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하여 전송되는 신호를 수신한다.Referring to Table 5, a transmitting node uses a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot. Transmit a signal and use a second frequency (or second subcarrier) Send a signal. The relay node is transmitted using a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot. Receive a signal, and is transmitted using a second frequency (or second subcarrier) Receive the signal.
상기 송신 노드는 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 사용하여 신호를 전송하고, 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 사용하여 신호를 전송한다. The transmitting node uses a third frequency (or third subcarrier) in a second time slot. Transmit a signal and use a fourth frequency (or fourth subcarrier) Send a signal.
상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 사용하여 신호를 전송하고, 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 사용하여 신호를 전송한다.The relay node uses a third frequency (or third subcarrier) in a second time slot. Transmit a signal and use a fourth frequency (or fourth subcarrier) Send a signal.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 수신한 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 수신한 신호 및 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 통하여 수신한 신호와 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 통하여 수신한 신호를 결합하여 , 신호를 복원한다.The receiving node may receive a signal received through a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot, a signal received through a second frequency (or a second subcarrier), and a third frequency (or third in a second time slot). The signal received through the subcarrier) and the signal received through the fourth frequency (or fourth subcarrier) , Restore the signal.
상기 수신 노드에서 , 신호를 복원하기 위한 구체적을 동작을 설명하면 다음과 같다.At the receiving node , A detailed operation for restoring the signal is as follows.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 및 제2 주파수(또는 부반송파)를 통하여 수신된 신호와 제2 타임 슬롯에서 제3 및 제4 주파수 (또는 부반송파)를 통하여 수신된 신호 , , , 각각은 하기 <수학식 14>와 같이 정의될 수 있다.The receiving node receives signals received on the first and second frequencies (or subcarriers) in the first time slot and signals received on the third and fourth frequencies (or subcarriers) in the second time slot. , , , Each may be defined as in Equation 14 below.
상기 <수학식 14>로 정의된 수신 신호들 중 제2 타임 슬롯에서 제4 주파수 (또는 제4 부반송파)를 통해 수신된 신호인 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 15>로 정의될 수 있다.A signal received through a fourth frequency (or a fourth subcarrier) in a second time slot among the received signals defined by Equation (14). If the complex conjugate (conjugate) to take a vector form can be defined by the following equation (15).
이때, 유효 채널 행렬 은 의 조건을 만족하고, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족하며, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. 여기서, , 는 각각 , 단위 행렬이고, 는 허미션 (Hermitian)을 나타낸다. At this time, the effective channel matrix silver Satisfy the condition of, noise vector silver Satisfies the conditions of the transmission signal Is Satisfies the conditions. here, , Respectively , Is an identity matrix, Represents Hermitian.
상기 <수학식 15>로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian) 행렬을 곱하면 하기 <수학식 16>와 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 15 is multiplied by the Hermitian matrix of the effective channel matrix, it can be expressed as Equation 16 below.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 17>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 복원할 수 있다.Therefore, each symbol can be represented by Equation 17 below, and from this, the original signal , Can be restored.
여기서, 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 18>의 조건을 만족한다.Where the effective noise vector Satisfies the condition of Equation 18 below.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 19>와 같이 송신 SNR에 비하여 배 만큼 증가한다. Therefore, the received SNR of each symbol is compared with the transmitted SNR as shown in Equation 19 below. Increase by twice.
상기 <수학식 19>에 의하면, 릴레이 노드와 수신 노드 간의 채널과 송신 노 드와 수신 노드 간의 채널을 변경할 시에 다이버시티 이득이 2에서 3으로 1 증가함을 알 수 있다.According to Equation 19, the diversity gain increases by 1 from 2 to 3 when the channel between the relay node and the receiving node and the channel between the transmitting node and the receiving node are changed.
A-3. 공간-코드 블록 코드 (SCBC; Space-Code Block Code) 적용A-3. Apply Space-Code Block Code (SCBC)
본 발명의 제1실시 예에 SCBC를 적용하여 구현하는 경우, 두 개의 타임 슬롯 각각에서 고유한 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 두 개의 신호를 전송함에 있어, 각 타임 슬롯에서 전송할 두 개의 신호가 두 개의 확산 코드에 의해 확산한다.In case of implementing the SCBC by applying the first embodiment of the present invention, in transmitting two signals using a unique frequency (or subcarrier) in each of two time slots, two signals to be transmitted in each time slot Are spread by two spreading codes.
보다 구체적으로, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 제1 확산 코드로 확산된 제1 신호와 제2 확산 코드로 확산된 제2 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 제1 확산 코드에 의해 확산된 제1 신호를 전송하기 위해 할당된 전력과 제2 확산 코드에 의해 확산된 제2 신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.More specifically, the transmitting node uses a first frequency (or a first subcarrier) in a first time slot (first time slot) of two time slots to spread a first signal and a second spreading code to a first spreading code. The second signal spread by the code is transmitted at the allocated power. In this case, the power allocated for transmitting the first signal spread by the first spreading code and the power allocated for transmitting the second signal spread by the second spreading code may be the same.
그리고 상기 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제1 확산 코드로 확산된 제1 신호와 제2 확산 코드로 확산된 제2 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력으로 전송한다. 이때 제1 확산 코드에 의해 확산된 제1 신호를 전송하기 위해 할당된 전력과 제2 확산 코드에 의해 확산된 제2 신호의 복소 켤레 신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.The transmitting node uses a second frequency (or second subcarrier) in a second time slot (second time slot) of two time slots to spread the first signal and the second spreading code to the first spreading code. The complex conjugate signal of the spread second signal is transmitted at the allocated power. In this case, the power allocated to transmit the first signal spread by the first spreading code and the power allocated to transmit the complex conjugate signal of the second signal spread by the second spreading code may be the same.
릴레이 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 제1 확산 코드에 의해 확산된 제1 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 제2 신호를 수신한다.The relay node receives the first signal spread by the first spreading code and the second signal spread by the second spreading code using the first frequency (or first subcarrier) in the first time slot.
그리고 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제1 확산 코드에 의해 확산된 제1 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 제2 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호를 전송한다. 이때 제1 확산 코드에 의해 확산된 제1 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 제2 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호를 전송하기 위해 할당된 전력은 동일할 수도 있다.The relay node may perform a complex conjugate signal of the first signal spread by the first spreading code and the second signal spread by the second spreading code using a second frequency (or second subcarrier) in a second time slot. Transmit the inverted signal. In this case, the power allocated to transmit the signal inverted the complex conjugate signal of the first signal spread by the first spreading code and the second signal spread by the second spreading code may be the same.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통해 상기 송신 노드로부터 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와, 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 수신한다. 그리고 상기 수신 노드는 제2 타임 슬롯에서 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 통해 상기 송신 노드와 릴레이 노드로부터 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 수신한다. 상기 수신 노드는 상기 두 개의 타임 슬롯, 즉 제1 및 제2 타임 슬롯에서 제1 및 제2 주파수 (또는 부반송파)를 통해 수신한 제1 밀 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호들을 결합하여 제1신호와 제2신호를 복원한다.The receiving node receives a signal spread by the first spreading code and a signal spread by the second spreading code from the transmitting node on a first frequency (or first subcarrier) in a first time slot. The receiving node receives a signal spread by a first spreading code and a signal spread by a second spreading code from a transmitting node and a relay node through a third frequency (or a third subcarrier) in a second time slot. . The receiving node combines signals spread by a first dense second spreading code received through first and second frequencies (or subcarriers) in the two time slots, namely, first and second time slots. Restore the signal and the second signal.
하기의 <표 6>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 6 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 6>을 참조하면, 송신 노드는 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하는 제1 타임 슬롯에서 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 전송한다. 릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 수신한다.Referring to Table 6, a transmitting node is spread by a first spreading code in a first time slot using a first frequency (or first subcarrier). Spread by the signal and the second spreading code Send a signal. The relay node is spread by a first spreading code in the first time slot. Spread by the signal and the second spreading code Receive the signal.
상기 송신 노드는 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용하는 제2 타임 슬롯에서 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 전송한다. 상기 릴레이 노드는 상기 제2 타임 슬롯에서 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 전송한다.The transmitting node is spread by the first spreading code in a second time slot using a second frequency (or second subcarrier). Spread by the signal and the second spreading code Send a signal. The relay node is spread by a first spreading code in the second time slot. Spread by the signal and the second spreading code Send a signal.
수신 노드는 제1 타임 슬롯에서 송신 노드로부터 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 수신하고, 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드와 릴레이 노드로부터 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 제1 확산 코드에 의해 확산된 신호와 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호를 수신한다. 그리고 상기 제1 및 제2 타임 슬롯을 통해 수신한 신호들을 결합하여 , 신호를 복원한다.The receiving node receives a signal spread by the first spreading code and a signal spread by the second spreading code from a transmitting node in a first time slot via a first frequency (or a first subcarrier), and in a second time slot. A signal spread by a first spreading code and a signal spread by a second spreading code are received from a transmitting node and a relay node through a second frequency (or a second subcarrier). And combine the signals received through the first and second time slots. , Restore the signal.
상기 수신 노드에서 , 신호를 복원하기 위한 구체적을 동작을 설명하면 다음과 같다.At the receiving node , A detailed operation for restoring the signal is as follows.
수신 노드는 제1 주파수(또는 제1 부반송파)를 사용하는 제1 타임 슬롯에서 수신된 신호와 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 사용하는 제2 타임 슬롯에서 수신된 신호 , , , 각각은 하기 <수학식 20>과 같이 정의될 수 있다.The receiving node receives a signal received in a first time slot using a first frequency (or first subcarrier) and a signal received in a second time slot using a second frequency (or second subcarrier). , , , Each may be defined as in Equation 20 below.
상기 <수학식 20>로 정의된 수신 신호들 중 제2 타임 슬롯에서 제2 확산 코드에 의해 확산된 신호인 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 21>로 정의될 수 있다.A signal spread by a second spreading code in a second time slot among the received signals defined by Equation 20 If a complex conjugate (conjugate) is taken and expressed in a vector format, it can be defined by Equation 21 below.
이때, 유효 채널 행렬 은 의 조건을 만족하고, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족하며, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다.At this time, the effective channel matrix silver Satisfy the condition of, noise vector silver Satisfies the conditions of the transmission signal Is Satisfies the conditions.
상기 <수학식 21>로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian) 행렬을 곱하면 하기 <수학식 22>과 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 21 is multiplied by the Hermitian matrix of the effective channel matrix, it can be expressed as Equation 22 below.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 23>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 복원할 수 있다.Therefore, each symbol can be represented by the following Equation 23, from which the original signal is obtained. , Can be restored.
여기서, 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 24>의 조건을 만족한다.Where the effective noise vector Satisfies the following Equation (24).
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 25>와 같이 송신 SNR에 비하여 배 만큼 증가한다. Therefore, the received SNR of each symbol is compared with the transmitted SNR as shown in Equation 25 below. Increase by twice.
상기 <수학식 25>에 의하면, 릴레이 노드와 수신 노드 간의 채널과 송신 노드와 수신 노드 간의 채널을 변경할 시에 다이버시티 이득이 2에서 3으로 1 증가함을 알 수 있다.According to Equation 25, the diversity gain increases by 1 from 2 to 3 when the channel between the relay node and the receiving node and the channel between the transmitting node and the receiving node are changed.
상술한 본 발명의 제1 실시 예에서는 HD-RS를 기반으로 하는 경우 한번의 전송 구간에서 반드시 송신 노드에 의한 네 번의 전송이 요구된다. 이때 한번의 전송 구간은 송신 노드가 다이버시티 이득을 확보하면서 두 개의 신호를 수신 노드로 전달하기 위해 요구되는 최소의 구간을 의미한다.In the above-described first embodiment of the present invention, four transmissions by the transmitting node are required in one transmission period when the HD-RS is based. In this case, one transmission interval means a minimum interval required for the transmitting node to transmit two signals to the receiving node while securing the diversity gain.
다시 말해 본 발명의 제1 실시 예에서 HD-RS를 기반으로 할 때, STBC를 이용하는 경우의 각 전송 구간은 네 개의 타임 슬롯으로 이루어진다. 그리고 SFBC와 SCBC를 이용하는 경우의 각 전송 구간은 두 개의 타임 슬롯으로 이루어지나 각 타임 슬롯에서는 서로 다른 두 개의 주파수 (또는 부반송파) 또는 두 개의 확산 코드 각각에 의해 두 번의 전송이 이루어진다.In other words, when based on HD-RS in the first embodiment of the present invention, each transmission interval in the case of using STBC consists of four time slots. In case of using SFBC and SCBC, each transmission section is composed of two time slots, but in each time slot, two transmissions are performed by two different frequencies (or subcarriers) or two spreading codes.
하지만 본 발명의 제1 실시 예에는 총 네 개의 타임 슬롯을 사용하여 두 개 의 신호를 전송하거나 두 개의 타임 슬롯을 사용하더라도 주파수 (또는 부반송파) 자원 또는 코드 자원을 추가로 요구한다. 따라서 다중 안테나를 이용한 공간-시간 블록 코드 전송 방법에 비하여 두 배의 무선 자원을 필요로 한다.However, the first embodiment of the present invention additionally requires a frequency (or subcarrier) resource or a code resource even if two signals are transmitted using four time slots or two time slots are used. Therefore, it requires twice as much radio resources as the space-time block code transmission method using multiple antennas.
B. 제2실시 예 (중첩 코딩 기법 적용)B. Second Embodiment (Applied Nested Coding Technique)
릴레이 네트워크에서 협력 전송을 수행함에 있어 송신 노드와 릴레이 노드 사이의 전송을 위해 필요한 자원을 절약하기 위한 방안이 마련되어야 한다. 따라서 후술될 본 발명의 실시 예에서는 중첩코딩 다중화 (superposition coding multiplexing: SCM) 기법을 릴레이 네트워크에서의 협력 전송에 적용한다.In performing cooperative transmission in a relay network, a method for saving resources necessary for transmission between a transmitting node and a relay node should be prepared. Therefore, in an embodiment of the present invention to be described later, superposition coding multiplexing (SCM) is applied to cooperative transmission in a relay network.
본 발명의 실시 예에 적용하기 위한 중첩코딩 다중화는 다수의 독립된 신호들을 중첩하여 전송하는 방법으로 송신전력 분할을 통하여 신호들을 계층화하여 전송하는 방법이다. Superimposed coding multiplexing to be applied to an embodiment of the present invention is a method of superimposing multiple independent signals and transmitting them by layering signals through transmission power division.
도 2는 중첩코딩 다중화 기법을 개념적으로 보이고 있다.2 conceptually illustrates an overlap coding multiplexing technique.
도 2를 참조하면, N개의 신호를 전력 분할을 통하여 각각의 신호에 일정 전력을 할당하여 이들을 중첩하여 하나의 무선 자원으로 동시에 전송한다. 여기서, xi는 송신기가 독립적으로 전송해야 할 N개의 신호 중 i번째 신호를 나타내며, ai는 i번째 신호의 송신 전력 조절 계수를 나타낸다. 상기 송신 전력 조절 계수는 송신 전력을 결정하기 위한 값이다. 예컨대 상기 상기 송신 전력 조절 계수를 제곱한 값이 송신 전력이 된다.Referring to FIG. 2, N signals are allocated to a predetermined power to each signal through power division, and the signals are superimposed and transmitted simultaneously as one radio resource. Here, xi represents an i th signal among N signals to be independently transmitted by the transmitter, and ai represents a transmission power control coefficient of the i th signal. The transmission power adjustment factor is a value for determining transmission power. For example, a value obtained by squaring the transmission power adjustment coefficient becomes transmission power.
수신 노드에서는 송신 전력이 가장 큰 신호부터 차례로 검출하며 각각의 신 호를 검출한 후에는 수신 신호에서 이미 검출된 신호 성분들을 제거함으로써 하위 계층, 즉 다음으로 전력이 낮은 신호를 검출할 수 있게 된다. The receiving node detects the signal with the largest transmission power in order, and after detecting each signal, it is possible to detect a lower layer, that is, the next lower power signal, by removing the signal components already detected from the received signal.
이하 본 발명의 실시 예에 따라 통신 시스템에서 중첩코딩 다중화를 이용한 협력 전송 방법을 설명하기로 한다. 후술될 상세한 설명에서는 설명의 편의성을 위하여 본 발명이 제안하는 협력 전송 방법을 표로 정리한다. 표에서 S(transmitting)은 송신 노드가 릴레이 노드와 수신 노드에게 전송하는 신호이고, R(receiving)은 릴레이 노드가 송신 노드로부터 수신하는 신호이다. 그리고 R(transmitting)은 릴레이 노드가 수신 노드에게 전송하는 신호이고, D(receiving)은 수신 노드가 송신 노드와 릴레이 노드로부터 수신하는 신호를 나타낸다. Hereinafter, a cooperative transmission method using overlapping coding multiplexing in a communication system will be described. In the following detailed description, for the convenience of description, the cooperative transmission method proposed by the present invention is summarized in a table. In the table, S (transmitting) is a signal that a transmitting node transmits to a relay node and a receiving node, and R (receiving) is a signal that the relay node receives from a transmitting node. And, R (transmitting) is a signal that the relay node transmits to the receiving node, D (receiving) represents a signal that the receiving node receives from the transmitting node and the relay node.
또한, t1, t2 등은 타임 슬롯 인덱스를 나타내며, 인덱스 숫자가 커질수록 시간이 뒤로 흐름을 의미한다. f1, f2 등은 주파수 (또는 부반송파) 인덱스를 나타내고, c1, c2 등은 확산 코드 인덱스를 나타낸다. , , , 는 송신 전력 조절 계수를 나타내며, , 의 경우 의 조건을 만족한다. 그리고 윗 첨자 *는 복소 켤레 (complex conjugate)를 의미하고, 는 A의 절대값을 나타내며, 는 단위행렬이고, 는 Hermitian을 나타낸다.In addition, t1, t2, etc. represent a time slot index, and as the number of indexes increases, the time passes backward. f1, f2, and the like indicate a frequency (or subcarrier) index, and c1, c2, etc., indicate a spreading code index. , , , Denotes the transmit power adjustment factor, , In the case of Satisfies the conditions. And the superscript * means a complex conjugate, Represents the absolute value of A, Is Unit matrix, Represents Hermitian.
한편 중첩코딩 다중화를 이용한 협력 전송 방법에서 높은 복잡도를 유지할 수 있는 릴레이 노드는 SIC & decoding을 통하여 중첩코딩 다중화된 모든 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 휴대성과 낮은 단가로 인하여 낮은 복잡도가 요구되는 수신 노드는 SIC & decoding 기능을 갖추기 어렵다. 따라서, 수신 노드가 중첩코딩 다중화된 신호를 수신하는 경우 가장 높은 송신전력이 할당된 신호만 검출할 수 있다고 가정한다.Meanwhile, in a cooperative transmission method using overlapping coding multiplexing, a relay node capable of maintaining high complexity may detect all overlapping multiplexed signals through SIC & decoding. However, due to portability and low cost, a receiving node requiring low complexity is difficult to have a SIC & decoding function. Therefore, it is assumed that when the receiving node receives the overlap coded multiplexed signal, it can detect only the signal to which the highest transmission power is allocated.
후술 될 본 발명의 실시 예에서는 중첩 코딩에 의해 전송할 복수의 신호들 중 적어도 하나의 신호를 릴레이 노드와 수신 노드가 수신할 수 있도록 요구되는 최소 전력 이상의 전력에 의해 전송한다. 여기서 상기 릴레이 노드와 상기 수신 노드가 수신할 수 있도록 요구되는 최소 전력은 송신 노드에 의해 전송되는 신호의 최소 송신 전력을 의미한다.In an embodiment of the present invention to be described below, at least one signal among a plurality of signals to be transmitted by overlapping coding is transmitted by power greater than or equal to the minimum power required to be received by the relay node and the receiving node. Herein, the minimum power required for the relay node and the receiving node to receive means a minimum transmit power of a signal transmitted by the transmitting node.
만약 릴레이 네트워크를 구성하는 릴레이 노드가 수신 노드에 비해 채널 환경이 우수하다는 것을 가정할 때, 상기 최소 전력은 송신 노드에서 전송된 신호를 수신 노드가 수신하기 위해 필요한 최소한의 전력이 될 것이다. 이 경우 송신 노드가 최소 전력에 의해 신호를 전송하더라도, 수신 노드에 비해 상대적으로 채널 환경이 우수한 릴레이 노드는 상기 송신 노드에 의해 전송되는 신호를 수신하는 것이 가능할 것이다.If the relay node constituting the relay network assumes that the channel environment is superior to the receiving node, the minimum power will be the minimum power necessary for the receiving node to receive a signal transmitted from the transmitting node. In this case, even if the transmitting node transmits the signal with the minimum power, the relay node having a better channel environment than the receiving node will be able to receive the signal transmitted by the transmitting node.
B-1. 반 이중화 방식B-1. Half redundancy
이하 본 발명의 제2실시 예에 따른 HD-RS 기반의 릴레이 네트워크에서의 협력 전송 방안을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편 하기에서 설명할 본 발명의 제1실시 예에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 다양한 블록 코드 방식의 적 용 예를 구분하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the cooperative transmission scheme in the HD-RS based relay network according to the second embodiment of the present invention will be described in detail. Meanwhile, in the first embodiment of the present invention to be described below, application examples of various block code schemes for obtaining diversity gains will be described separately.
a. 공간-시간 블록 코드 (STBC; Space-Time Block Code) 적용a. Apply Space-Time Block Code (STBC)
본 발명의 제1실시 예에 STBC를 적용하여 구현하는 경우, 송신 노드는 세 개의 타임 슬롯을 통해 두 개의 신호를 수신 노드로 송신한다. When the STBC is applied to the first embodiment of the present invention, the transmitting node transmits two signals to the receiving node through three time slots.
보다 구체적으로, 송신 노드는 세 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯) 동안 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 송신한다. 이때 상기 제1신호와 제2신호의 중첩 전송을 위해 상기 제1신호와 상기 제2신호에 대해 차등적 송신 전력을 할당하는데, 바람직하기로는 제2신호를 송신하기 위해 할당된 전력에 비해 상대적으로 높은 전력을 제1신호를 송신하기 위해 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 상기 제2신호가 상기 제1신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.More specifically, the transmitting node transmits an overlapping signal of the first signal and the second signal during the first time slot (first time slot) of the three time slots. In this case, the differential transmission power is allocated to the first signal and the second signal for overlapping transmission of the first signal and the second signal, preferably, relative to the power allocated to transmit the second signal. High power is allocated for transmitting the first signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the second signal from acting as an interference signal to the first signal.
상기 송신 노드는 상기 세 개의 타임 슬롯 중 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯) 동안 제1신호를 전송한다. 그리고 상기 송신 노드는 상기 세 개의 타임 슬롯 중 세 번째 타임 슬롯 (제3 타임 슬롯) 동안 제2신호를 전송한다. 상기 제3 타임 슬롯에서 전송을 위해 제2신호는 복소 켤레를 취한 후 반전이 이루어진다.The transmitting node transmits a first signal during a second time slot (second time slot) of the three time slots. The transmitting node transmits a second signal during a third time slot (third time slot) of the three time slots. The second signal takes a complex pair and then inverts for transmission in the third time slot.
이때 상기 제1 및 제2신호에 대해서는 상기 송신 노드가 하나의 타임 슬롯에서 하나의 신호를 송신하기 위해 사용하는 전력이 할당된다. 일 예로 상기 제1 또는 제2신호에 대해서는 제1 타임 슬롯에서 제1 및 제2신호를 중첩 전송하기 위해 제1신호에 대해 할당된 전력과 제2신호에 대해 할당된 전력의 합에 해당하는 전력 을 할당할 수 있다.In this case, the first and second signals are allocated power used by the transmitting node to transmit one signal in one time slot. For example, the power corresponding to the sum of the power allocated to the first signal and the power allocated to the second signal for superimposing the first and second signals in the first time slot with respect to the first or second signal. Can be assigned.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1신호와 제2신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1신호와 제2신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1신호를 제거하여 제2신호를 검출한다.The relay node receives a signal in which a first signal and a second signal overlap each other from the transmitting node in the first time slot. The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯 동안 상기 중첩 신호로부터 검출된 제2신호를 전송하며, 제3 타임 슬롯 동안 상기 중첩 신호로부터 검출된 제1신호를 전송한다. 이때 상기 검출된 제1 및 제2신호의 전송을 위해 별도의 전력이 할당된다. 그리고 상기 제3 타임 슬롯에서 전송을 위해 상기 제1신호는 복소 켤레가 취하여진다.The relay node then transmits a second signal detected from the overlapping signal during a second time slot, and transmits a first signal detected from the overlapping signal during a third time slot. In this case, separate power is allocated for transmission of the detected first and second signals. The first signal is then complex conjugated for transmission in the third time slot.
수신 노드는 상술한 바에 의해 세 개의 타임 슬롯을 통해 송신 노드로부터 수신되는 신호와 두 개의 타임 슬롯을 통해 릴레이 노드로부터 수신되는 신호를 이용하여 제1신호와 제2신호를 획득한다.As described above, the receiving node acquires the first signal and the second signal by using the signal received from the transmitting node through three time slots and the signal received from the relay node through two time slots.
하기의 <표 7>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 7 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 7>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯 t1에서 제1신호와 제2신호가 중첩된 형태인 신호를 송신한다. 릴레이 노드는 상기 송신 노드로부터 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 를 검출한다. Referring to <Table 7>, the transmitting node has a form in which the first signal and the second signal overlap in the first time slot t1. Send the signal. The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the superposed signal received from the transmitting node. And second signal Detect.
만약 상기 릴레이 노드가 SIC & decoding을 지원하지 않으면, 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1 신호 을 우선적으로 검출한다 (). 그리고 상기 우선적으로 검출된 제1 신호 을 상기 중첩 신호에서 제거함으로써, 제2 신호 을 검출한다.If the relay node does not support SIC & decoding, the first signal transmitted at high power from the overlapping signal Is detected first ( ). And the first detected first signal. Is removed from the superimposed signal, whereby a second signal Is detected.
제2 타임 슬롯 t2 동안 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 신호를 전송한다. 그리고 제3 타임 슬롯 t3 동안 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 신호를 전송한다. 따라서 송신 노드와 릴레이 노드가 연속된 두 개의 타임 슬롯인 t1과 t2를 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-시간 블록 코드 방식으로 신호 와 를 협력 전송한다. The transmitting node during the second time slot t2 Send a signal, and the relay node Send a signal. And the transmitting node during the third time slot t3 Send a signal, and the relay node Send a signal. Therefore, the transmitting node and the relay node signal the transmitter-relay cooperative space-time block code method using two consecutive time slots, t1 and t2. Wow Cooperative transmission.
수신 노드는 제2 타임 슬롯 t2와 제3 타임 슬롯 t3 동안 수신한 신호를 공간-시간 블록 코드 디코딩을 수행하여 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 한편 상기 검출한 제1 신호의 경우 제1 타임 슬롯 t1에서 수신한 제1 신호와 결합될 수 있다.The receiving node detects the first signal and the second signal by performing space-time block code decoding on the signals received during the second time slot t2 and the third time slot t3. Meanwhile, the detected first signal may be combined with the first signal received in the first time slot t1.
하기 <표 8>은 제1 타임 슬롯부터 제3 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정리하여 보이고 있다. Table 8 below shows the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node from the first time slot to the third time slot.
상기 <표 8>에서 는 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 그리고 상기 채널 특성은 동일한 주파수(또는 부반송파)에서 연속된 제1 타임 슬롯부터 제3 타임 슬롯 동안 변하지 않는다고 가정한다. 이때, 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. 상기 <표 8>에서 정의된 수신 노드에서의 수신 신호에서 , , 각각은 제1, 제2, 제3 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.In Table 8 above Is the channel gain formed between the transmitting node and the receiving node, Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node. In addition, it is assumed that the channel characteristic does not change from the first time slot to the third time slot in succession at the same frequency (or subcarrier). In this case, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it. In the received signal at the receiving node defined in Table 8 above , , Each is noise at the receiving node during the first, second, and third time slots.
상기 수신 노드에서 제1 타임 슬롯 내지 제3 타임 슬롯 각각에서 수신되는 신호들 각각을 , , 로 정의할 때, 상기 , , 각각은 하기 <수학식 26>과 같이 정의될 수 있다.Each of the signals received in each of the first to third time slots is received at the receiving node. , , As defined above, , , Each may be defined as in Equation 26 below.
여기서, 이다. here, to be.
상기 <수학식 26>로 정의된 수신 신호들 중 제3 타임 슬롯 동안 수신된 신호인 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 27>로 정의될 수 있다.A signal received during a third time slot among the received signals defined by Equation 26 If a complex conjugate (conjugate) is taken and expressed in a vector format, it can be defined by Equation 27 below.
이때, 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 28>의 조건을 만족한다. At this time, the effective channel matrix Satisfies the condition of Equation 28 below.
상기 <수학식 27>으로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 29>와 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 27 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, it can be expressed as Equation 29 below.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 30>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Therefore, each symbol can be represented by the following Equation 30, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯 동안 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다고 가정하면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다. 이 경우 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 31>의 조건을 만족한다.If we assume that the power of the interference by the second signal during the first time slot is very small and can be ignored, then the noise vector silver Satisfies the conditions. Effective noise vector in this case Satisfies the condition of Equation 31 below.
따라서, 각 심볼의 수신 신호 대 잡음비 (SNR)은 하기 <수학식 32>로 정리할 수 있다.Therefore, the received signal-to-noise ratio (SNR) of each symbol can be summarized by Equation 32 below.
만약, 송신 노드에서 주파수 홉핑 기술을 사용하여 신호를 전송한다면, 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 예컨대 송신 노드는 추가적인 다이버시티 이득을 얻기 위해 제1 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)와 제2 및 제3 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)를 서로 상이한 자원으로 할당할 수 있다.If the transmitting node transmits a signal using frequency hopping technique, additional diversity gain can be obtained. For example, the transmitting node may allocate frequencies (or subcarriers) in the first time slot and frequencies (or subcarriers) in the second and third time slots to different resources to obtain additional diversity gains.
하기 <표 9>는 제1 타임 슬롯부터 제3 타임 슬롯 동안 주파수 홉핑을 이용하여 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정의하고 있다. Table 9 below defines signals transmitted by the transmitting node and the relay node and signals received by the receiving node using frequency hopping from the first time slot to the third time slot.
상기 <표 9>에서 는 제1 주파수(또는 부반송파)를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 제2 주파수(또는 부반송파)를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이며, 는 제2 주파수(또는 부반송파)를 이용하여 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 이때 동일한 주파수(또는 부반송파)에 의해 신호가 전송되는 연속한 타임 슬롯에서의 채널 특성은 변하지 않는다고 가정한다.In Table 9 above Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node using a first frequency (or subcarrier), Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node using a second frequency (or subcarrier), Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node using the second frequency (or subcarrier). In this case, it is assumed that channel characteristics in consecutive time slots in which signals are transmitted by the same frequency (or subcarrier) do not change.
한편 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. 상기 <표 9>에서 정의된 수신 노드에서 수신한 신호의 정의에서 , , 각각은 제1, 제2, 제3 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.Meanwhile, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it. In the definition of the signal received at the receiving node defined in Table 9 above , , Each is noise at the receiving node during the first, second, and third time slots.
상기 <표 9>에서 정의하고 있는 제1 타임 슬롯 내지 제3 타임 슬롯 각각에서 수신 노드에 의해 수신된 신호 각각을 , , 로 정의하면, 상기 수신 신호 , , 각각은 하기 <수학식 33>로 정의할 수 있다.Each signal received by the receiving node in each of the first to third time slots defined in Table 9 , , If defined as, the received signal , , Each may be defined by Equation 33 below.
여기서, 이다. here, to be.
한편 상기 제3 타임 슬롯 동안 수신된 신호 에 복소 켤레 (conjugate)를 취하여 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 34>와 같다.Meanwhile, the signal received during the third time slot If complex conjugate (conjugate) is taken and expressed in vector format, it is expressed as Equation 34 below.
이때, 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 35>의 조건을 만족한다. At this time, the effective channel matrix Satisfies the condition of Equation 35 below.
상기 <수학식 34>로 정의된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 36>과 같이 나타낼 수 있다.When the received signal defined by Equation 34 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, Equation 36 may be expressed.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
따라서, 각 심볼은 하기 <수학식 37>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Therefore, each symbol may be represented by Equation 37, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯에서 송신 노드에 의해 송신된 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다. 따라서 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 38>의 조건을 만족한다.If, by the second signal transmitted by the transmitting node in the first time slot, interference If the power of is very small and can be ignored, the noise vector silver Satisfies the conditions. Hence effective noise vector Satisfies the condition of Equation 38 below.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 39>로 정의할 수 있으며, 제1 신호는 추가적인 다이버시티 이득을 얻었음을 알 수 있다.Accordingly, the received SNR of each symbol can be defined by Equation 39 below, and it can be seen that the first signal has obtained an additional diversity gain.
한편 상술한 설명에서는 제1 내지 제3 타임 슬롯에서의 신호 전송 및 수신에 대해서만 설명하였으나 그 이후의 타임 슬롯, 일 예로 제4 내지 제6 타임 슬롯에 대해서도 앞에서 설명한 방식에 의해 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-시간 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 또한 수신 노드는 이를 수신하여 공간-시간 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호 과 제4 신호 를 검출한다. 이러한 과정을 반복하여 연속적으로 데이터의 송/수신이 가능하다.Meanwhile, in the above description, only the signal transmission and reception in the first to third time slots have been described. However, the third signal according to the method described above also applies to the subsequent time slots, for example, the fourth to sixth time slots. And fourth signal Co-transmit with a transmitter-relay cooperative space-time block code scheme. The receiving node also receives the third signal through space-time block code decoding. And fourth signal Detect. By repeating this process, data can be transmitted and received continuously.
b. 공간-주파수 블록 코드 (SFBC; Space-Frequency Block Code) 적용b. Apply Space-Frequency Block Code (SFBC)
본 발명의 제2실시 예에 SFBC를 적용하여 구현하는 경우, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯과 두 개의 주파수 자원을 이용하여 두 개의 신호를 수신 노드로 송신한다. In case of implementing the SFBC according to the second embodiment of the present invention, the transmitting node transmits two signals to the receiving node using two time slots and two frequency resources.
보다 구체적으로, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯) 동안 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 제1 내지 제2 주파수 (또는 제1 내지 제2 부반송파) 중 어느 하나의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 송신한다. 이때 상기 제1신호와 제2신호의 중첩 전송을 위해 상기 제1신호와 상기 제2신호에 대해 차등적 송신 전력을 할당하는데, 바람직하기로는 제2신호를 송신하기 위해 할당된 전력에 비해 상대적으로 높은 전력을 제1신호를 송신하기 위해 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 상기 제2신호가 상기 제1신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.More specifically, the transmitting node transmits an overlapping signal of the first signal and the second signal during the first time slot (first time slot) of the two time slots to a first to second frequency (or first to second subcarrier). Transmit using any one of the frequencies (or subcarriers). In this case, the differential transmission power is allocated to the first signal and the second signal for overlapping transmission of the first signal and the second signal, preferably, relative to the power allocated to transmit the second signal. High power is allocated for transmitting the first signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the second signal from acting as an interference signal to the first signal.
상기 송신 노드는 상기 두 개의 타임 슬롯 중 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯) 동안 제1 신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파) 자원을 이용하여 전송하고, 제2 신호를 제2주파수 (또는 제2 부반송파) 자원을 이용하여 전송한다. 상기 제2 주파수 (또는 제1부반송파) 자원을 이용하여 전송할 제2 신호는 복소 켤레를 취한 후 반전이 이루어진다.The transmitting node transmits a first signal using a first frequency (or first subcarrier) resource during a second time slot (second time slot) of the two time slots, and transmits a second signal to a second frequency (or Second subcarrier) resource for transmission. The second signal to be transmitted using the second frequency (or first subcarrier) resource is inverted after taking a complex conjugate.
이때 상기 제1 및 제2 신호에 대해서는 상기 송신 노드가 하나의 타임 슬롯에서 하나의 신호를 송신하기 위해 사용하는 전력이 할당된다. 일 예로 상기 제1 또는 제2신호에 대해서는 제1 타임 슬롯에서 제1 및 제2신호를 중첩 전송하기 위해 제1신호에 대해 할당된 전력과 제2신호에 대해 할당된 전력의 합에 해당하는 전력을 할당할 수 있다.In this case, the first and second signals are allocated power used by the transmitting node to transmit one signal in one time slot. For example, the power corresponding to the sum of the power allocated to the first signal and the power allocated to the second signal for superimposing the first and second signals in the first time slot with respect to the first or second signal. Can be assigned.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1신호와 제2신호가 중첩된 신호를 제1 내지 제2 주파수 (또는 제1 내지 제2 부반송파) 중 어느 하나의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1신호와 제2신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1신호를 제거하여 제2신호를 검출한다.The relay node receives a signal (or subcarrier) of any one of first to second frequencies (or first to second subcarriers) in which the first signal and the second signal overlap with each other from the transmitting node in the first time slot. To receive. The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯 동안 앞서 검출된 제2신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송하며, 앞서 검출된 제1신호를 제2 주파수 (또는 제2부반송파)를 이용하여 전송한다. 이때 상기 검출된 제1 및 제2신호의 전송을 위해 별도의 전력이 할당된다. 그리고 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2부반송파)를 이용하여 전송할 제1신호는 복소 켤레가 취하여진다.Thereafter, the relay node transmits the previously detected second signal using the first frequency (or first subcarrier) during the second time slot, and transmits the previously detected first signal to the second frequency (or second subcarrier). To send. In this case, separate power is allocated for transmission of the detected first and second signals. The first signal to be transmitted using the second frequency (or second subcarrier) in the second time slot is complex conjugated.
수신 노드는 상술한 바에 의해 두 개의 타임 슬롯을 통해 제1 또는 제2 주파수 (또는 제1 또는 제2 부반송파)를 이용하여 송신 노드로부터 수신되는 신호와 하나의 타임 슬롯을 통해 제1 및 제2 주파수 (또는 제1 및 제2 부반송파)를 이용하여 릴레이 노드로부터 수신되는 신호를 이용하여 제1신호와 제2신호를 획득한다.As described above, a receiving node may receive a signal received from a transmitting node using a first or second frequency (or first or second subcarrier) through two time slots, and a first and second frequency through one time slot. (Or first and second subcarriers) to obtain a first signal and a second signal using a signal received from a relay node.
하기의 <표 10>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 10 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 10>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯 동안 제1 주파수(또는 제1 부반송파) 또는 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 이용하여 제1 신호와 제2 신호에 차등적 송신 전력을 할당하여 중첩 신호인 신호를 송신한다.Referring to Table 10, the transmitting node differentially transmits the first signal and the second signal using the first frequency (or first subcarrier) or the second frequency (or second subcarrier) during the first time slot. To allocate power so that the overlap signal Send the signal.
릴레이 노드는 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 각각을 검출한다. 하지만 상기 릴레이 노드가 SIC & decoding이 불가능한 경우, 중첩 신호인 신호로부터 높은 전력에 의해 전송된 제1 신호 를 우선적으로 검출한다 (). 그리고 상기 검출된 제1 신호 를 중첩 신호인 신호에서 제거함으로써, 제2 신호 를 검출한다.The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the received superimposed signal. And second signal Detect each one. However, if the relay node is unable to SIC & decoding, it is an overlapping signal First signal transmitted by high power from the signal Is detected first ( ). And the detected first signal Is a superimposed signal By removing from the signal, the second signal Detect.
제2 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드는 제1 주파수(또는 제1 부반송파)를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. 그리고 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. 따라서 송신 노드와 릴레이 노드가 두 개의 연속된 주파수(또는 부반송파)를 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-주파수 블록 코드 방식으로 신호를 협력 전송한다. During the second time slot, the transmitting node and the relay node use the first frequency (or the first subcarrier). Signal and Transmit each of the signals. And using the second frequency (or second subcarrier) Signal and Transmit each of the signals. Accordingly, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit a signal using a transmitter-relay cooperative space-frequency block code scheme using two consecutive frequencies (or subcarriers).
수신 노드는 제2 타임 슬롯 동안 제1 주파수(또는 제1 부반송파)를 통하여 수신한 신호와 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 통하여 수신한 신호를 공간-주파수 블록 코드 디코딩하여 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 그리고 상기 검출된 제1 신호를 제1 타임 슬롯 동안 수신한 제1 신호와 결합하여 검출한다.The receiving node performs spatial-frequency block code decoding of a signal received through a first frequency (or a first subcarrier) and a signal received through a second frequency (or a second subcarrier) during a second time slot, thereby performing a first signal and a first signal. 2 Detect the signal. The detected first signal is detected by combining with the first signal received during the first time slot.
하기 <표 11>은 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정리하여 보이고 있다. Table 11 shows the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node during the first time slot and the second time slot.
상기 <표 11>에서 는 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 그리고 상기 채널 이득을 결정하는 채널 특성은 연속된 제1 주파수(또는 제1 부반송파)와 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호가 전송되는 제1 및 제2 타임슬롯 동안은 변하지 않음을 가정한다. In Table 11 above Is the channel gain formed between the transmitting node and the receiving node, Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node. The channel characteristic for determining the channel gain does not change during the first and second timeslots in which a signal is transmitted using a continuous first frequency (or first subcarrier) and a second frequency (or second subcarrier). Assume
한편 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. Meanwhile, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it.
상기 <표 11>에서 정의된 수신 노드에서 수신한 신호의 정의에서 은 제1 및 제2 주파수 (또는 제1 및 제2 부반송파) 중 하나의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다. 그리고 은 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이며, 은 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.In the definition of the signal received at the receiving node defined in Table 11 above Is the noise at the receiving node during a first time slot in which a signal is transmitted using one of the first and second frequencies (or first and second subcarriers) (or subcarriers). And Is noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using the first frequency (or first subcarrier), Is noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a second frequency (or second subcarrier).
상기 수신 노드에서의 신호 디코딩에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 주파수(또는 제1 및 제2 부반송파)를 통하여 수신 노드에서 수신된 신호 , , 각각은 하기 <수학식 40>로 정의할 수 있다.Describing the signal decoding at the receiving node in more detail, the signal received at the receiving node through the first and second frequencies (or first and second subcarriers) during the first and second time slots. , , Each may be defined by Equation 40 below.
여기서, 이다. here, to be.
한편 상기 제2 타임 슬롯 동안 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 통하여 수신된 신호를 복소 켤레 (conjugate)를 취하여, 상기 <수학식 40>로 정의된 신호들을 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 41>으로 표현할 수 있다.Meanwhile, a complex conjugate of a signal received through a second frequency (or a second subcarrier) during the second time slot is taken, and the signals defined by Equation 40 are expressed in a vector format. Can be expressed as>.
이때, 상기 <수학식 41> 내의 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 42>의 조건을 만족한다. At this time, the effective channel matrix in Equation 41 Satisfies the following Equation 42.
따라서 상기 <수학식 41>으로 표현된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 43>로 표현된다.Accordingly, when the received signal represented by Equation 41 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, Equation 43 is expressed.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
상기 <수학식 43>의 정의를 고려하면, 각 심볼은 하기 <수학식 44>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Considering the definition of Equation 43, each symbol may be represented by Equation 44, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯 동안 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다.If, by the second signal during the first time slot interference If the power of is very small and can be ignored, the noise vector silver Satisfies the conditions.
따라서 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 45>의 조건을 만족한다.Hence effective noise vector Satisfies the following Equation 45.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 46>로 정의될 수 있다.Therefore, the received SNR of each symbol may be defined by Equation 46 below.
만약, 송신 노드에서 주파수 홉핑 기술을 사용하여 신호를 전송한다면, 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 예컨대 송신 노드는 추가적인 다이버시티 이득을 얻기 위해 제1 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)와 제2 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)를 서로 상이한 자원으로 할당할 수 있다. 즉 제1 타임 슬롯 동안 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하고, 제2 타임 슬롯 동안 제2 및 제3 주파수 (또는 제2 및 제3 부반송파)를 사용할 수 있다.If the transmitting node transmits a signal using frequency hopping technique, additional diversity gain can be obtained. For example, a transmitting node may allocate a frequency (or subcarrier) in a first time slot and a frequency (or subcarrier) in a second time slot to different resources to obtain additional diversity gain. That is, the first frequency (or first subcarrier) may be used during the first time slot, and the second and third frequencies (or second and third subcarriers) may be used during the second time slot.
하기 <표 12>는 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 주파수 홉핑을 이용하 여 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정의하고 있다. Table 12 below defines the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node using frequency hopping during the first time slot and the second time slot.
상기 <표 12>에서 는 제1 타임 슬롯 동안 제1 주파수(또는 제1 부반송파)를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 제2 타임 슬롯 동안 연속된 제2 주파수(또는 제2 부반송파)와 제3 주파수(또는 제3 부반송파)를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이며, 는 제2 타임 슬롯 동안 연속된 제2 주파수(또는 부제2 반송파)와 제3 주파수(또는 제3 부반송파)를 이용하여 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. In Table 12 above Is a channel gain formed between the transmitting node and the receiving node using the first frequency (or first subcarrier) during the first time slot, Is a channel gain formed between a transmitting node and a receiving node using a second frequency (or second subcarrier) and a third frequency (or third subcarrier) consecutive during the second time slot, Is a channel gain formed between the relay node and the receiving node using a second frequency (or sub-second carrier) and a third frequency (or third sub-carrier) that are continuous during the second time slot.
이때 연속된 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 연속된 제1 내지 제3 주파수(또는 제1 내지 제3 부반송파)를 통하여 전송된 신호가 경험하는 채널 특성은 동일함을 가정한다. 하지만 제1 주파수(또는 제1 부반송파)을 제2, 제3 주파수(또는 제2, 제3 부반송파)와 인접하지 않은 주파수 자원으로 설정하면, 제1 타임 슬롯 동안 전송된 신호와 제2 타임 슬롯 동안 전송된 신호가 경험하는 채널 특성은 다를 수 있다. In this case, it is assumed that channel characteristics experienced by a signal transmitted through consecutive first to third frequencies (or first to third subcarriers) during the first and second time slots are the same. However, if the first frequency (or first subcarrier) is set to a frequency resource not adjacent to the second and third frequencies (or second and third subcarriers), the signal transmitted during the first time slot and the second time slot The channel characteristics experienced by the transmitted signal may be different.
한편 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. Meanwhile, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it.
상기 <표 12>에서 정의된 수신 노드에서 수신한 신호의 정의에서 은 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다. 그리고 은 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이며, 은 제3 주파수 (또는 제3 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.In the definition of the signal received at the receiving node defined in Table 12 above Is noise at the receiving node during a first time slot in which a signal is transmitted using the first frequency (or first subcarrier). And Is noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a second frequency (or second subcarrier), Is the noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a third frequency (or third subcarrier).
상기 수신 노드에서의 신호 디코딩에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 타임 슬롯 동안 제1 내지 제3 주파수(또는 제1 내지 제3 부반송파)를 통하여 수신 노드에서 수신된 신호 , , 각각은 하기 <수학식 47>로 정의할 수 있다.Describing the signal decoding at the receiving node in more detail, the signal received at the receiving node through first to third frequencies (or first to third subcarriers) during the first and second time slots. , , Each may be defined by Equation 47 below.
여기서, 이다. here, to be.
한편 상기 제2 타임 슬롯 동안 제3 주파수(또는 제3 부반송파)를 통하여 수신된 신호를 복소 켤레 (conjugate)를 취하여, 상기 <수학식 47>로 정의된 신호들을 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 48>으로 표현할 수 있다.Meanwhile, a complex conjugate of a signal received through a third frequency (or a third subcarrier) during the second time slot is taken, and the signals defined by Equation 47 are represented in a vector format. Can be expressed as>.
이때, 상기 <수학식 48> 내의 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 49>의 조건을 만족한다.At this time, the effective channel matrix in Equation 48 Satisfies the condition of Equation 49 below.
따라서 상기 <수학식 48>로 표현된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 50>로 표현된다.Therefore, when the received signal represented by Equation 48 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, Equation 50 is expressed.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
상기 <수학식 50>의 정의를 고려하면, 각 심볼은 하기 <수학식 51>와 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Considering the definition of Equation 50, each symbol may be represented by Equation 51, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯 동안 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다.If, by the second signal during the first time slot interference If the power of is very small and can be ignored, the noise vector silver Satisfies the conditions.
따라서 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 52>의 조건을 만족한다.Hence effective noise vector Satisfies the following Equation 52.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 53>로 정의할 수 있으며, 제1 신호는 추가적인 다이버시티 이득을 얻었음을 알 수 있다.Accordingly, the received SNR of each symbol can be defined by Equation 53 below, and it can be seen that the first signal has obtained additional diversity gain.
한편 상술한 설명에서는 제1 및 제2 타임 슬롯에서의 신호 전송 및 수신에 대해서만 설명하였으나 그 이후의 타임 슬롯, 일 예로 제3 및 제4 타임 슬롯에 대해서도 앞에서 설명한 방식에 의해 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-주파수 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 또한 수신 노드는 이를 수신하여 공간-주파수 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호 과 제4 신호 를 검출한다. 이러한 과정을 반복하여 연속적으로 데이터의 송/수신이 가능하다.Meanwhile, in the above description, only the signal transmission and reception in the first and second time slots have been described, but the third signal according to the method described above also applies to the subsequent time slots, for example, the third and fourth time slots. And fourth signal Co-transmit with a transmitter-relay cooperative space-frequency block code scheme. In addition, the receiving node receives the third signal through spatial-frequency block code decoding. And fourth signal Detect. By repeating this process, data can be transmitted and received continuously.
c. 공간-코드 블록 코드 (SCBC; Space-Code Block Code) 적용c. Apply Space-Code Block Code (SCBC)
본 발명의 제2실시 예에 SCBC를 적용하여 구현하는 경우, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯과 두 개의 확산 코드를 이용하여 두 개의 신호를 수신 노드로 송신한다.In case of implementing the SCBC by applying the second embodiment of the present invention, the transmitting node transmits two signals to the receiving node by using two time slots and two spreading codes.
보다 구체적으로, 송신 노드는 두 개의 타임 슬롯들 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯) 동안 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 송신한다. 이때 상기 제1신호와 제2신호의 중첩 전송을 위해 상기 제1 신호와 상기 제2신호에 대해 차등적 송신 전력을 할당하는데, 바람직하기로는 제2신호를 송신하기 위해 할당된 전력에 비해 상대적으로 높은 전력을 제1신호를 송신하기 위해 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 상기 제2신호가 상기 제1신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.More specifically, the transmitting node transmits an overlapping signal of the first signal and the second signal using the first or second spreading code during the first time slot (first time slot) of the two time slots. In this case, differential transmission power is allocated to the first signal and the second signal for overlapping transmission of the first signal and the second signal, and preferably, relative to the power allocated for transmitting the second signal. High power is allocated for transmitting the first signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the second signal from acting as an interference signal to the first signal.
상기 송신 노드는 상기 두 개의 타임 슬롯 중 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯) 동안 제1 신호를 제1 확산 코드를 이용하여 전송하고, 제2 신호를 제2 확산 코드를 이용하여 전송한다. 상기 제2 확산 코드를 이용하여 전송할 제2 신호는 복소 켤레를 취한 후 반전이 이루어진다.The transmitting node transmits a first signal using a first spreading code during a second time slot (second time slot) of the two time slots, and transmits a second signal using a second spreading code. The second signal to be transmitted using the second spreading code is complex conjugated and then inverted.
이때 상기 제1 및 제2 신호에 대해서는 상기 송신 노드가 하나의 타임 슬롯에서 하나의 신호를 송신하기 위해 사용하는 전력이 할당된다. 일 예로 상기 제1 또는 제2신호에 대해서는 제1 타임 슬롯에서 제1 및 제2신호를 중첩 전송하기 위해 제1신호에 대해 할당된 전력과 제2신호에 대해 할당된 전력의 합에 해당하는 전력을 할당할 수 있다.In this case, the first and second signals are allocated power used by the transmitting node to transmit one signal in one time slot. For example, the power corresponding to the sum of the power allocated to the first signal and the power allocated to the second signal for superimposing the first and second signals in the first time slot with respect to the first or second signal. Can be assigned.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1신호와 제2신호가 중첩된 신호를 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1신호와 제2신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1신호를 제거하여 제2신호를 검출한다.The relay node receives a signal in which the first signal and the second signal overlap each other from the transmitting node in the first time slot using a first or second spreading code. The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯 동안 앞서 검출된 제2신호를 제1 확산 코드를 이용하여 전송하며, 상기 앞서 검출된 제1신호를 제2 확산 코드를 이 용하여 전송한다. 이때 상기 검출된 제1 및 제2신호의 전송을 위해 별도의 전력이 할당된다. 그리고 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 확산 코드를 이용하여 전송할 제1신호는 복소 켤레가 취하여진다.Thereafter, the relay node transmits the previously detected second signal using the first spreading code during the second time slot, and transmits the previously detected first signal using the second spreading code. In this case, separate power is allocated for transmission of the detected first and second signals. The first signal to be transmitted using the second spreading code in the second time slot is complex conjugated.
수신 노드는 상술한 바에 의해 두 개의 타임 슬롯을 통해 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 송신 노드로부터 수신되는 신호와 하나의 타임 슬롯을 통해 제1 및 제2 확산 코드를 이용하여 릴레이 노드로부터 수신되는 신호를 이용하여 제1신호와 제2신호를 획득한다.The receiving node receives a signal received from the transmitting node using the first or second spreading code over two time slots as described above and from the relay node using the first and second spreading code over one time slot. The first signal and the second signal are obtained using the signal.
하기의 <표 13>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 13 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 13>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯 동안 제1 확산 코드 (또는 제2 확산 코드)를 사용하여 제1 신호와 제2 신호에 차등적 송신 전력을 할당하여 중첩 신호인 신호를 송신한다. Referring to Table 13, the transmitting node allocates differential transmission power to the first signal and the second signal by using the first spreading code (or the second spreading code) during the first time slot, and is a superimposed signal. Send the signal.
릴레이 노드는 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 각각을 검출한다. 하지만 상기 릴레이 노드가 SIC & decoding이 불가능한 경우, 중첩 신호인 신호로부터 높은 전력에 의해 전송된 제1 신호 를 우선적으로 검출한다 그리고 상기 검출된 제1 신호 를 중첩 신호인 신호에서 제거함으로써, 제2 신호 를 검출한다.The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the received superimposed signal. And second signal Detect each one. However, if the relay node is unable to SIC & decoding, it is an overlapping signal First signal transmitted by high power from the signal Preferentially detect And the detected first signal Is a superimposed signal By removing from the signal, the second signal Detect.
제2 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드는 제1 확산 코드를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. 그리고 제2 확산 코드를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. 따라서 송신 노드와 릴레이 노드가 두 개의 확산 코드를 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-코드 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. During the second time slot, the transmitting node and the relay node use the first spreading code. Signal and Transmit each of the signals. And using the second spreading code Signal and Transmit each of the signals. Therefore, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit using a transmitter-relay cooperative space-code block code method using two spreading codes.
수신 노드는 제2 타임 슬롯 동안 제1 확산 코드를 통하여 수신한 신호와 제2 확산 코드를 통하여 수신한 신호를 공간-코드 블록 코드 디코딩하여 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 그리고 상기 검출된 제1 신호를 제1 타임 슬롯 동안 수신한 제1 신호와 결합하여 검출한다.The receiving node detects the first signal and the second signal by space-code block code decoding the signal received through the first spreading code and the signal received through the second spreading code during the second time slot. The detected first signal is detected by combining with the first signal received during the first time slot.
하기 <표 14>는 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정리하여 보이고 있다.Table 14 shows the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node during the first time slot and the second time slot.
상기 <표 14>에서 는 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. 그리고 상기 채널 이득을 결정하는 채널 특성은 연속된 제1 확산 코드와 제2 확산 코드를 이용하여 신호가 전송되는 제1 및 제2 타임 슬롯 동안은 변하지 않음을 가정한다.In Table 14 above Is the channel gain formed between the transmitting node and the receiving node, Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node. In addition, it is assumed that the channel characteristic for determining the channel gain does not change during the first and second time slots through which signals are transmitted using successive first and second spreading codes.
한편 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. Meanwhile, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it.
상기 <표 14>에서 정의된 수신 노드에서 수신한 신호의 정의에서 은 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 신호를 전송하는 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다. 그리고 상기 은 제1 확산 코드를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이며, 은 제2 확산 코드를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.In the definition of the signal received at the receiving node defined in Table 14 above Is the noise at the receiving node during the first time slot for transmitting the signal using the first or second spreading code. And said Is noise at the receiving node during a second time slot of transmitting a signal using the first spreading code, Is the noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a second spreading code.
상기 수신 노드에서의 신호 디코딩에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 확산 코드를 통하여 수신 노드에서 수신된 신호 , , 각각은 하기 <수학식 54>로 정의할 수 있다.Describing the signal decoding at the receiving node in more detail, the signal received at the receiving node through the first and second spreading codes during the first and second time slots. , , Each may be defined by Equation 54 below.
여기서, 이다. here, to be.
한편 상기 제2 타임 슬롯 동안 제2 확산 코드를 이용하여 수신된 신호를 복소 켤레 (conjugate)를 취하여, 상기 <수학식 54>로 정의된 신호들을 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 55>으로 표현할 수 있다.Meanwhile, a complex conjugate of a signal received by using a second spreading code during the second time slot can be represented, and the signals defined by Equation 54 can be represented by Equation 55 below. have.
이때, 상기 <수학식 55> 내의 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 56>의 조건을 만족한다.At this time, the effective channel matrix in Equation 55 Satisfies the condition of Equation 56 below.
따라서 상기 <수학식 55>으로 표현된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 57>로 표현된다.Therefore, when the received signal represented by Equation 55 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, Equation 57 is expressed.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
상기 <수학식 57>의 정의를 고려하면, 각 심볼은 하기 <수학식 58>과 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Considering the definition of Equation 57, each symbol may be represented by Equation 58, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯 동안 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다.If the power of the interference by the second signal during the first time slot is so small that it can be ignored, the noise vector silver Satisfies the conditions.
따라서 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 59>의 조건을 만족한다.Hence effective noise vector Satisfies the condition of Equation 59 below.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 60>로 정의될 수 있다.Therefore, the received SNR of each symbol may be defined by Equation 60 below.
만약, 송신 노드에서 주파수 홉핑 기술을 사용하여 신호를 전송한다면, 추가적인 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 예컨대 송신 노드는 추가적인 다이버시티 이득을 얻기 위해 제1 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)와 제2 타임 슬롯에서의 주파수(또는 부반송파)를 서로 상이한 자원으로 할당할 수 있다. 즉 제1 타임 슬롯 동안 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 사용하고, 제2 타임 슬롯 동안 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 사용할 수 있다.하기 <표 15>는 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯 동안 주파수 홉핑을 이용하여 송신 노드와 릴레이 노드가 전송한 신호와 수신 노드가 수신한 신호를 정의하고 있다.If the transmitting node transmits a signal using frequency hopping technique, additional diversity gain can be obtained. For example, a transmitting node may allocate a frequency (or subcarrier) in a first time slot and a frequency (or subcarrier) in a second time slot to different resources to obtain additional diversity gain. That is, the first frequency (or first subcarrier) may be used during the first time slot, and the second frequency (or second subcarrier) may be used during the second time slot. Frequency hopping is used during two time slots to define the signals transmitted by the transmitting node and the relay node and the signals received by the receiving node.
상기 <표 15>에서 는 제1 타임 슬롯 동안 제1 확산 코드와 제1 주파수를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이고, 는 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 확산 코드와 제2 주파수를 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이며, 는 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 확산 코드와 제2 주파수를 이용하여 릴레이 노드와 수신 노드 사이에 형성된 채널 이득이다. In Table 15 above Is a channel gain formed between the transmitting node and the receiving node using the first spreading code and the first frequency during the first time slot, Is a channel gain formed between the transmitting node and the receiving node using the first and second spreading codes and the second frequency during the second time slot, Is the channel gain formed between the relay node and the receiving node using the first and second spreading codes and the second frequency during the second time slot.
이때 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 확산 코드를 이용하여 전송된 신호가 경험하는 채널 특성은 동일함을 가정한다. 하지만 제1 타임 슬롯 동안 전송된 신호와 제2 타임 슬롯 동안 전송된 신호는 서로 인접하지 않은 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 전송되기 때문에 서로 다른 채널 특성을 경험한다.In this case, it is assumed that the channel characteristics experienced by the signals transmitted using the first and second spreading codes during the second time slot are the same. However, a signal transmitted during a first time slot and a signal transmitted during a second time slot are different channels because they are transmitted through a first frequency (or first subcarrier) and a second frequency (or second subcarrier) that are not adjacent to each other. Experience the characteristics.
한편 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서는 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 신호 전력이 상대적으로 높은 제1 신호를 수신하고, 신호 전력이 상대적으로 낮은 제2 신호는 간섭 로 고려한다. Meanwhile, during the first time slot, the receiving node receives the first signal having a relatively high signal power from the overlapping signal transmitted by the transmitting node, and the second signal having a relatively low signal power interferes with the interference. Consider it.
상기 <표 15>에서 정의된 수신 노드에서 수신한 신호의 정의에서 은 제1 확산 코드와 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제1 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다. 그리고 은 제1 확산 코드와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이며, 은 제2 확산 코드와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호를 전송하는 제2 타임 슬롯 동안 수신 노드에서의 잡음이다.In the definition of the signal received at the receiving node defined in Table 15 above Is the noise at the receiving node during a first time slot in which a signal is transmitted using the first spreading code and the first frequency (or first subcarrier). And Is the noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a first spreading code and a second frequency (or second subcarrier), Is the noise at the receiving node during a second time slot for transmitting a signal using a second spreading code and a second frequency (or second subcarrier).
상기 수신 노드에서의 신호 디코딩에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 타임 슬롯 동안 제1 및 제2 확산 코드와 제1 및 제2 주파수(또는 제1 및 제2 부반송파)를 통하여 수신 노드에서 수신된 신호 , , 각각은 하기 <수학식 61>로 정의할 수 있다.Describing the signal decoding at the receiving node in more detail, the receiving node through the first and second spreading codes and the first and second frequencies (or the first and second subcarriers) during the first and second time slots. Received from , , Each may be defined by Equation 61 below.
여기서, 이다. here, to be.
한편 상기 제2 타임 슬롯 동안 제2 확산 코드를 이용하여 수신된 신호를 복소 켤레 (conjugate)를 취하여, 상기 <수학식 61>으로 정의된 신호들을 벡터 형식으로 나타내면 하기 <수학식 62>로 표현할 수 있다.Meanwhile, a complex conjugate of a signal received by using a second spreading code during the second time slot can be represented, and the signals defined by Equation 61 can be represented by Equation 62 below. have.
이때, 상기 <수학식 62> 내의 유효 채널 행렬 는 하기 <수학식 63>의 조건을 만족한다.At this time, the effective channel matrix in Equation 62 Satisfies the condition of Equation 63 below.
따라서 상기 <수학식 62>로 표현된 수신 신호에 유효 채널 행렬의 허미션 (Hermitian)을 곱하면 하기 <수학식 64>로 표현된다.Accordingly, when the received signal represented by Equation 62 is multiplied by the Hermitian of the effective channel matrix, Equation 64 is expressed.
여기서, 은 의 조건을 만족한다. here, silver Satisfies the conditions.
상기 <수학식 64>의 정의를 고려하면, 각 심볼은 하기 <수학식 65>과 같이 나타낼 수 있고, 이로부터 원신호 , 를 검출할 수 있다.Considering the definition of Equation 64, each symbol may be represented by Equation 65, from which the original signal is obtained. , Can be detected.
여기서, 송신 신호 는 의 조건을 만족한다. Where transmit signal Is Satisfies the conditions.
만약, 제1 타임 슬롯 동안 제2 신호에 의한 간섭 의 전력이 매우 작아 무시할 수 있다면, 잡음 벡터 은 의 조건을 만족한다.If, by the second signal during the first time slot interference If the power of is very small and can be ignored, the noise vector silver Satisfies the conditions.
따라서 유효 잡음 벡터 은 하기 <수학식 66>의 조건을 만족한다.Hence effective noise vector Satisfies the following Equation 66.
따라서, 각 심볼의 수신 SNR은 하기 <수학식 67>로 정의할 수 있으며, 제1 신호는 추가적인 다이버시티 이득을 얻었음을 알 수 있다.Accordingly, the received SNR of each symbol may be defined by Equation 67, and it can be seen that the first signal has obtained additional diversity gain.
한편 상술한 설명에서는 제1 및 제2 타임 슬롯에서의 신호 전송 및 수신에 대해서만 설명하였으나 그 이후의 타임 슬롯, 일 예로 제3 및 제4 타임 슬롯에 대해서도 앞에서 설명한 방식에 의해 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-코드 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 또한 수신 노드는 이를 수 신하여 공간-코드 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호 과 제4 신호 를 검출한다. 이러한 과정을 반복하여 연속적으로 데이터의 송/수신이 가능하다.Meanwhile, in the above description, only the signal transmission and reception in the first and second time slots have been described, but the third signal according to the method described above also applies to the subsequent time slots, for example, the third and fourth time slots. And fourth signal Cooperatively transmit the transmitter-relay cooperative space-code block code scheme. In addition, the receiving node receives the third signal through the space-code block code decoding. And fourth signal Detect. By repeating this process, data can be transmitted and received continuously.
B-2. 전 이중화 방식 기반B-2. Full redundancy based
이하 본 발명의 제2실시 예에 따른 FD-RS 기반의 릴레이 네트워크에서의 협력 전송 방안을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편 하기에서 설명할 본 발명의 제2실시 예에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 다양한 블록 코드 방식의 적용 예를 구분하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a cooperative transmission method in an FD-RS based relay network according to a second embodiment of the present invention will be described in detail. Meanwhile, in the second embodiment of the present invention to be described below, application examples of various block code schemes for obtaining diversity gains will be described separately.
a. 공간-시간 블록 코드 (STBC; Space-Time Block Code) 적용a. Apply Space-Time Block Code (STBC)
본 발명의 제2실시 예에 STBC를 적용하여 구현하는 경우, 최초 전송 시에는 세 개의 타임 슬롯에서 세 개의 중첩 신호를 전송하며, 그 이후의 전송 시에는 두 개의 타임 슬롯에서 두 개의 중첩 신호를 전송한다. 두 번째 전송 시부터 두 개의 타임 슬롯을 통해 두 개의 중첩 신호를 전송할 수 있는 것은 이미 이전 전송 시에 상기 두 개의 신호에 대한 중첩 전송이 이루어졌기 때문이다.When the STBC is applied to the second embodiment of the present invention, three overlapping signals are transmitted in three time slots during the first transmission, and two overlapping signals are transmitted in two time slots after the first transmission. do. The reason why two overlapping signals can be transmitted through two time slots from the second transmission is that the overlapping transmission of the two signals has already been made in the previous transmission.
보다 구체적으로, 송신 노드는 최초 전송 구간에 상응하는 세 개의 타임 슬롯에서 제1 내지 제4 신호를 전송한다. 즉 세 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 최초 전송 시에 전송하고자 하는 두 개의 신호인 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 송신한다. 그리고 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯) 에서 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호를 송신하며, 세 번째 타임 슬롯 (제3 타임 슬롯)에서 제2 신호와 제4 신호의 중첩 신호를 송신한다. More specifically, the transmitting node transmits the first to fourth signals in three time slots corresponding to the initial transmission interval. That is, in the first time slot (first time slot) of the three time slots, the superimposed signal of the first signal and the second signal, which are two signals to be transmitted during the first transmission, is transmitted. In addition, an overlapping signal of the first signal and the third signal is transmitted in the second time slot (second time slot), and an overlapping signal of the second signal and the fourth signal is transmitted in the third time slot (third time slot). .
상기 송시 노드는 최초 전송 구간 이후의 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯에서는 4개 신호의 조합에 의한 두 개의 중첩 신호를 전송한다. The transmitting node transmits two overlapping signals by a combination of four signals in two time slots corresponding to the transmission interval after the initial transmission interval.
일 예로 두 번째 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯 (제4 타임 슬롯)에서 최초 전송 구간에서 중첩 전송된 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호를 송신하며, 두 번째 타임 슬롯 (제5 타임 슬롯)에서 최초 전송 구간에서 중첩 전송된 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호를 송신한다. For example, in the first time slot (fourth time slot) of two time slots corresponding to the second transmission interval, an overlapping signal of a third signal and a fifth signal, which are overlapped and transmitted in the first transmission interval, is transmitted. In the fifth time slot, an overlapping signal of the fourth signal and the sixth signal superimposed in the first transmission period is transmitted.
상기 송신 노드는 상술한 설명에서 중첩 전송이 이루어지는 제1 내지 제5 타임 슬롯에서 중첩 전송할 두 개의 신호들에 대해서는 차등적 송신 전력을 할당한다. 이때 바람직하기로는 두 개의 신호들 중 하나의 신호에 대해서는 다른 하나의 신호에 비해 상대적으로 높은 전력을 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 릴레이 노드로만 전달되기를 원하는 신호가 다른 하나의 신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.The transmitting node allocates differential transmission power to two signals to be superimposed in the first to fifth time slots in which overlapping transmission is performed in the above description. In this case, preferably, one of the two signals is allocated a higher power than the other signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the signal that one wants to transmit to the relay node to act as an interference signal to the other signal.
예컨대 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호가 전송되는 제1 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하고, 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호가 전송되는 제2 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하며, 제2 신호와 제4 신호의 중첩 신호가 전송되는 제3 타임 슬롯에서는 제2 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.For example, in a first time slot in which an overlapping signal of a first signal and a second signal is transmitted, a relatively high power is allocated to the first signal, and in a second time slot in which an overlapping signal of a first signal and a third signal is transmitted. A relatively high power is allocated to the first signal, and a relatively high power is allocated to the second signal in a third time slot in which an overlapping signal of the second signal and the fourth signal is transmitted.
그리고 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호가 전송되는 제4 타임 슬롯에서는 제3 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하고, 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호가 전송되는 제5 타임 슬롯에서는 제4 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.In the fourth time slot in which the overlapping signal of the third signal and the fifth signal is transmitted, a relatively high power is allocated to the third signal, and in the fifth time slot in which the overlapping signal of the fourth signal and the sixth signal is transmitted. Relatively high power is allocated for the fourth signal.
한편 상기 제3 타임 슬롯에서 중첩 전송될 제2 신호와 상기 제5 타임 슬롯에서 중첩 전송될 제4 신호는 복수 켤레된 후 반전되어 전송된다.Meanwhile, the second signal to be superimposed in the third time slot and the fourth signal to be superimposed in the fifth time slot are transmitted after being inverted in plurality.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 신호와 제2 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제2 신호를 검출한다.The relay node receives a signal in which a first signal and a second signal overlap each other from the transmitting node in the first time slot. The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 신호와 제3 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제3 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제3 신호를 검출한다.The relay node then receives a signal in which a first signal and a third signal overlap from the transmitting node in a second time slot. The relay node detects a first signal and a third signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a third signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그리고 상기 릴레이 노드는 전 이중화 방식을 지원함으로, 상기 제1 타임 슬롯에서 검출한 제2 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 전송한다.In addition, the relay node supports a full redundancy scheme, thereby transmitting the second signal detected in the first time slot in the second time slot by the allocated power.
또한 상기 릴레이 노드는 제3 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제2 신호와 제4 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제2 신호와 제4 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제2 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제2 신호를 제거하여 제4 신호를 검출한다.In addition, the relay node receives a signal in which a second signal and a fourth signal overlap from the transmitting node in a third time slot. The relay node detects a second signal and a fourth signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a second signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a fourth signal by removing the detected second signal from the overlapping signal.
그리고 상기 릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯 및 제2 타임 슬롯에서 검출한 제1 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제3 타임 슬롯에서 전송한다.The relay node transmits a complex conjugate signal of the first signal detected in the first time slot and the second time slot in the third time slot by the allocated power.
한편 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간 이후의 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯부터는 이전 전송 구간에서 이미 수신한 신호들을 전송한다. 예컨대 상기 릴레이 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제2와 제3 타임 슬롯에서 제3 신호와 제4 신호를 수신하였다. 따라서 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯인 제4 타임 슬롯에서 상기 제4 신호를 할당된 전력에 의해 전송할 수 있다. 또한 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯 중 두 번째 타임 슬롯인 제5 타임 슬롯에서 상기 제3 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 전송할 수 있다.Meanwhile, the relay node transmits signals already received in the previous transmission interval from the time slot corresponding to the transmission interval after the second transmission interval. For example, the relay node has received the third signal and the fourth signal in the second and third time slots corresponding to the first transmission interval. Accordingly, the relay node may transmit the fourth signal by the allocated power in the fourth time slot, which is the first time slot of the two time slots corresponding to the second transmission interval. In addition, the relay node may transmit a complex conjugate signal of the third signal by the allocated power in a fifth time slot, which is the second time slot of two time slots corresponding to the second transmission interval.
뿐만 아니라 상기 릴레이 노드는 상기 제4 타임 슬롯과 제5 타임 슬롯에서 세 번째 전송 구간에 상응하는 제6 타임 슬롯 및 제7 타임 슬롯에서 전송할 제5 신호와 제6 신호를 수신한다.In addition, the relay node receives a fifth signal and a sixth signal to be transmitted in a sixth time slot and a seventh time slot corresponding to a third transmission interval in the fourth time slot and the fifth time slot.
그 후의 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 상기 릴레이 노드의 동작은 앞서 설명한 두 번째 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 동작과 동일하다.The operation of the relay node performed in the time slot corresponding to the subsequent transmission interval is the same as the operation performed in the time slot corresponding to the second transmission interval described above.
수신 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제1 내지 제3 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 전송된 중첩 신호들과, 제2 및 제3 타임슬롯에서 상기 릴레이 노드로부터 전송된 제1 및 제2신호를 이용하여 상기 송신 노드가 전송하고자 하였던 제1 신호와 제2 신호를 획득한다.The receiving node receives overlapping signals transmitted from the transmitting node in first to third time slots corresponding to the first transmission interval, and first and second signals transmitted from the relay node in second and third timeslots. The first and second signals that the transmitting node intends to transmit are acquired.
하기의 <표 16>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 16 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 16>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 신호와 제2 신호에 차등적 송신 전력을 할당하여 중첩한 신호를 송신한다. 릴레이 노드는 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 각각을 검출한다. 하지만 SIC & decoding이 불가능한 릴레이 노드의 경우에는 중첩 신호 중 높은 전력으로 전송된 제1 신호 를 우선 검출한다 그리고 상기 검출된 제1 신호 를 상기 중첩 신호로부터 제거함으로써, 제2 신호 를 검출한다.Referring to Table 16, the transmitting node allocates and overlaps differential transmission power to the first signal and the second signal in the first time slot. Send the signal. The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the received superimposed signal. And second signal Detect each one. However, in the case of a relay node that is not capable of SIC & decoding, the first signal transmitted at a higher power among overlapping signals First detect And the detected first signal Remove the second signal from the superimposed signal, thereby Detect.
제2 타임 슬롯에서 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 SIC & decoding을 통하여 , 신호를 검출하는 동시에 신호를 전송한다. 그리고 제3 타임 슬롯에서 송신 노드는 신호를 전송하고, 릴레이 노드는 SIC & decoding을 통하여 , 신호를 검출하는 동시에 신호를 전송한다.In the second time slot, the transmitting node is Signal is transmitted, and the relay node uses SIC & decoding , Detect signals Send a signal. And in the third time slot, the transmitting node Signal is transmitted, and the relay node uses SIC & decoding , Detect signals Send a signal.
따라서 송신 노드와 릴레이 노드는 최초 전송 시에는 연속된 세 개의 타임 슬롯을 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-시간 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. Therefore, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit the transmitter-relay cooperative space-time block code using three consecutive time slots during the initial transmission.
한편 수신 노드는 제2 타임 슬롯과 제3 타임 슬롯 동안 수신한 신호를 공간-시간 블록 코드 디코딩하여 제1 신호와 제2 신호를 검출하거나, 제1 신호의 경우 제1 타임 슬롯에서 수신한 제1 신호와 결합하여 검출한다.Meanwhile, the receiving node detects the first signal and the second signal by space-time block code decoding the signals received during the second time slot and the third time slot, or, in the case of the first signal, the first signal received in the first time slot. Detect in combination with the signal.
다음으로, 제4 타임 슬롯과 제5 타임 슬롯에서 송신 노드와 릴레이 노드가 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-시간 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 수신 노드는 이를 수신하여 공간-시간 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호와 제4 신호를 복원한다. Next, in the fourth time slot and the fifth time slot, the transmitting node and the relay node transmit a third signal. And fourth signal Co-transmit with a transmitter-relay cooperative space-time block code scheme. The receiving node receives this and recovers the third and fourth signals through space-time block code decoding.
이때, 릴레이 노드는 협력 전송하는 제3 신호와 제4 신호를 앞서 제2 타임 슬롯과 제3 타임 슬롯에서 송신 노드가 전송한 중첩 신호로부터 수신하였으므로, 송신 노드로부터 별도로 전송 받을 필요가 없다. 따라서 상술한 과정을 반복하여 수행함으로써, 연속적인 데이터 전송이 가능하다.In this case, since the relay node receives the third signal and the fourth signal which are cooperatively transmitted from the overlapping signal transmitted by the transmitting node in the second time slot and the third time slot, the relay node does not need to be separately transmitted from the transmitting node. Therefore, by repeatedly performing the above-described process, continuous data transmission is possible.
b. 공간-주파수 블록 코드 (SFBC; Space-Frequency Block Code) 적용b. Apply Space-Frequency Block Code (SFBC)
본 발명의 제2실시 예에 SFBC를 적용하여 구현하는 경우, 최초 전송 시에는 두 개의 타임 슬롯에서 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 세 개의 중첩 신호를 전송하며, 그 이후의 전송 시에는 하나의 타임 슬롯에서 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 두 개의 중첩 신호를 전송한다. 두 번째 전송 시부터 하나의 타임 슬롯을 통해 두 개의 중첩 신호를 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 전송할 수 있는 것은 이미 이전 전송 시에 상기 두 개의 신호에 대한 중첩 전송이 이루어졌기 때문이다.When the SFBC is applied to the second embodiment of the present invention, three overlapping signals are transmitted by using two frequencies (or subcarriers) in two time slots in the first transmission, and one in subsequent transmissions. In the time slot of the two overlapping signals are transmitted using two frequencies (or subcarriers). From the second transmission, two overlapping signals can be transmitted using two frequencies (or subcarriers) through one time slot because the overlapping transmission of the two signals has already been made in the previous transmission.
보다 구체적으로, 송신 노드는 최초 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯에서 제1 내지 제4 신호를 전송한다. 즉 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 최초 전송 시에 전송하고자 하는 두 개의 신호인 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 제1 또는 제2 주파수 (제1 또는 제2 부반송파)를 이용하여 송신한다. More specifically, the transmitting node transmits the first to fourth signals in two time slots corresponding to the initial transmission interval. That is, a superimposition signal of the first signal and the second signal, which are two signals to be transmitted at the first transmission in the first time slot (first time slot) of the two time slots, is converted into a first or second frequency (first or second). 2 subcarriers).
그리고 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호를 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 이용하여 송신하며, 제2 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호와 제4 신호의 중첩 신호를 제2주파수 (또는 제2부반송파)를 이용하여 송신한다.And a superimposed signal of the first signal and the third signal in a second time slot (second time slot) using a first frequency (or a first subcarrier), and inverting the complex conjugate signal of the second signal. The superimposed signal of the fourth signal is transmitted using the second frequency (or second subcarrier).
상기 송시 노드는 최초 전송 구간 이후의 전송 구간에 상응하는 하나의 타임 슬롯에서는 4개 신호의 조합에 의한 두 개의 중첩 신호를 서로 다른 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 전송한다. The transmitting node transmits two overlapping signals using a combination of four signals using different frequencies (or subcarriers) in one time slot corresponding to the transmission interval after the initial transmission interval.
일 예로 두 번째 전송 구간에 상응하는 제3 타임 슬롯에서 최초 전송 시에 중첩 전송된 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호를 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 송신하며, 최초 전송 시에 중첩 전송된 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호를 제2 주파수 (제2 부반송파)를 이용하여 송신한다.For example, when the first transmission is transmitted in the third time slot corresponding to the second transmission interval, the overlapped signal of the third and fifth signals superimposed and transmitted is transmitted using the first frequency (or the first subcarrier), and the first transmission is performed. The superimposed signal of the fourth signal and the sixth signal superimposed and transmitted is transmitted using the second frequency (second subcarrier).
상기 송신 노드는 제1 내지 제3 타임 슬롯에서 두 개의 주파수 (또는 부반송파) 중 하나의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 중첩 전송할 두 개의 신호들에 대해서는 차등적 송신 전력을 할당한다. 이때 바람직하기로는 두 개의 신호들 중 하나의 신호에 대해서는 다른 하나의 신호에 비해 상대적으로 높은 전력을 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 릴레이 노드로만 전달되기를 원하는 신호가 다른 하나의 신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.The transmitting node allocates differential transmission power for two signals to be superimposed using one frequency (or subcarrier) of two frequencies (or subcarriers) in the first to third time slots. In this case, preferably, one of the two signals is allocated a higher power than the other signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the signal that one wants to transmit to the relay node to act as an interference signal to the other signal.
예컨대 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호가 제1 또는 제2 주파수 (제1 또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송되는 제1 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다. 그리고 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호가 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송되는 제2 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하며, 제2 신호와 제4 신호의 중첩 신호가 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송되는 제2 타임 슬롯에서는 제2 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.For example, in a first time slot in which an overlapping signal of a first signal and a second signal is transmitted using a first or second frequency (first or second subcarrier), a relatively high power is allocated to the first signal. In the second time slot in which the overlapping signal of the first signal and the third signal is transmitted using the first frequency (or the first subcarrier), a relatively high power is allocated to the first signal, and the second signal and the fourth signal are allocated. In a second time slot in which a superimposed signal of signals is transmitted using a second frequency (or second subcarrier), a relatively high power is allocated to the second signal.
그리고 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호가 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송되는 제3 타임 슬롯에서는 제3 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하고, 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호가 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송되는 제3 타임 슬롯에서는 제4 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.In the third time slot in which the overlapping signal of the third signal and the fifth signal is transmitted using the first frequency (or the first subcarrier), a relatively high power is allocated to the third signal, and the fourth signal and the sixth signal are allocated. In a third time slot in which an overlapping signal of signals is transmitted using a second frequency (or second subcarrier), a relatively high power is allocated to the fourth signal.
한편 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 중첩 전송될 제2 신호와 상기 제3 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 중첩 전송될 제4 신호는 복수 켤레된 후 반전되어 전송된다.Meanwhile, a second signal to be superimposed using a second frequency (or a second subcarrier) in the second time slot and a fourth signal to be superimposed using a second frequency (or a second subcarrier) in the third time slot. Is multiplied and then inverted and transmitted.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 또는 제2 주파수 (제1 또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송된 제1 신호와 제2 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제2 신호를 검출한다.The relay node receives a signal in which the first signal and the second signal overlapped with each other are transmitted from the transmitting node in the first time slot using a first or second frequency (first or second subcarrier). The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 주파수 (제1 부반송파)를 이용하여 전송된 제1 신호와 제3 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제3 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제3 신호를 검출한다.Thereafter, the relay node receives a signal in which a first signal and a third signal, which are transmitted by using a first frequency (first subcarrier), are superimposed from the transmitting node in a second time slot. The relay node detects a first signal and a third signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a third signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
또한 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제2 주파수 (제2 부반송파)를 이용하여 전송된 제2 신호와 제4 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제2 신호와 제4 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제2 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제2 신호를 제거하여 제4 신호를 검출한다.In addition, the relay node receives a signal in which a second signal and a fourth signal, which are transmitted by using a second frequency (second subcarrier), are superimposed from the transmitting node in a second time slot. The relay node detects a second signal and a fourth signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a second signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a fourth signal by removing the detected second signal from the overlapping signal.
그리고 상기 릴레이 노드는 전 이중화 방식을 지원함으로, 상기 제1 타임 슬롯에서 검출한 제2 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송한다. 또한 상기 릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 검출한 제1 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송한다.In addition, the relay node supports a full redundancy scheme, and transmits the second signal detected in the first time slot using the first frequency (or the first subcarrier) in the second time slot by the allocated power. In addition, the relay node transmits a complex conjugate signal of the first signal detected in the first time slot using a second frequency (or second subcarrier) in the second time slot by the allocated power.
한편 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간인 제3 타임 슬롯 이후의 타임 슬롯부터는 이전 전송 구간에서 이미 수신한 신호들을 전송한다. 예컨대 상기 릴레이 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제2 타임 슬롯에서 제3 신호와 제4 신호를 수신하였다. 따라서 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간에 상응하는 제3 타임 슬롯에서 서로 다른 주파수 (또는 부반송파)인 제1 및 제2 주파수 (제1 및 제2 부반송파)를 이용하여 상기 제4 신호와 상기 제3 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 전송할 수 있다.Meanwhile, the relay node transmits signals already received in the previous transmission interval from the time slot after the third time slot, which is the second transmission interval. For example, the relay node has received the third signal and the fourth signal in a second time slot corresponding to the first transmission interval. Accordingly, the relay node uses the first signal and the second frequency (first and second subcarriers), which are different frequencies (or subcarriers), in the third time slot corresponding to the second transmission interval. The complex conjugate signal of the signal can be transmitted by the allocated power.
뿐만 아니라 상기 릴레이 노드는 상기 제3 타임 슬롯에서 서로 다른 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 제4 타임 슬롯에서 전송할 제5 신호와 제6 신호를 수신한다.In addition, the relay node receives a fifth signal and a sixth signal to be transmitted in a fourth time slot using two different frequencies (or subcarriers) in the third time slot.
그 후의 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 상기 릴레이 노드의 동작은 앞서 설명한 두 번째 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 동작과 동일하다.The operation of the relay node performed in the time slot corresponding to the subsequent transmission interval is the same as the operation performed in the time slot corresponding to the second transmission interval described above.
수신 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제1 및 제2 타임 슬롯에서 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 중첩 신호들과, 제2 타임슬롯에서 서로 다른 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 상기 릴레이 노드로부터 전송된 제1 및 제2신호를 이용하여 상기 송신 노드가 전송하고자 하였던 제1 신호와 제2 신호를 획득한다.The receiving node uses superimposed signals transmitted from the transmitting node using two frequencies (or subcarriers) in the first and second time slots corresponding to the first transmission interval, and two different frequencies in the second timeslot ( Or a subcarrier) to obtain a first signal and a second signal intended to be transmitted by the transmitting node using the first and second signals transmitted from the relay node.
하기의 <표 17>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 17 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 17>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파) 또는 제2 주파수(또는 제2 부반송파)를 이용하여 제1 신호와 제2 신호에 차등적 송신 전력을 할당하여 중첩한 신호를 송신한다. Referring to Table 17, a transmitting node differentially transmits a first signal and a second signal using a first frequency (or first subcarrier) or a second frequency (or second subcarrier) in a first time slot. Allocating power Send the signal.
릴레이 노드는 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 각각을 검출한다. 하지만 SIC & decoding이 불가능한 릴레이 노드의 경우에는 중첩 신호 중 높은 전력으로 전송된 제1 신호 을 우선 검출한다 그리고 상기 검출된 제1 신호 를 상기 중첩 신호로부터 제거함으로써, 제2 신호를 검출한다.The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the received superimposed signal. And second signal Detect each one. However, in the case of a relay node that is not capable of SIC & decoding, the first signal transmitted at a higher power among overlapping signals Is detected first And the detected first signal Is removed from the overlapping signal to detect the second signal.
제2 타임 슬롯에서 송신 노드와 릴레이 노드는 제1 주파수 (또는 제1부반송파)를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송하고, 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. In the second time slot, the transmitting node and the relay node use the first frequency (or the first subcarrier). Signal and Transmit each of the signals and use a second frequency (or second subcarrier) Signal and Transmit each of the signals.
따라서 송신 노드와 릴레이 노드는 최초 전송 시에는 연속된 두 개의 타임 슬롯과 두 개의 주파수 (또는 부반송파)를 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-주파수 블록 코드 방식으로 협력 전송한다.Therefore, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit the transmitter-relay cooperative space-frequency block code using two consecutive time slots and two frequencies (or subcarriers) during the initial transmission.
상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 신호를 전송함과 동시에 송신 노드로부터 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 이용하여 전송된 중첩 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 전송된 중첩 신호를 수신한다. 그리고 상기 제1 및 제2 주파수 (또는 제1 및 제2 부반송파)를 이용하여 수신한 중첩 신호들로부터 , 신호와 , 신호를 검출한다.The relay node transmits a signal in a second time slot and at the same time an overlapping signal transmitted using a first frequency (or a first subcarrier) and a second frequency (or second subcarrier) from a transmitting node. Receive the signal. And from overlapping signals received using the first and second frequencies (or first and second subcarriers). , Signal and , Detect the signal.
한편 수신 노드는 제2 타임 슬롯에서 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)를 통하여 수신한 신호와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 수신한 신호를 공간-주파수 블록 코드 디코딩하여 제1 신호와 제2 신호를 검출하거나, 제1 신호의 경우 제1 타임 슬롯에서 수신한 제1 신호와 결합하여 검출한다.Meanwhile, the receiving node performs spatial-frequency block code decoding of a signal received through a first frequency (or a first subcarrier) and a signal received through a second frequency (or a second subcarrier) in a second time slot, and performs a first signal and a first signal. The second signal is detected or, in the case of the first signal, is detected in combination with the first signal received in the first time slot.
다음으로, 제3 타임 슬롯에서 송신 노드와 릴레이 노드가 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 이용하여 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-주파수 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 수신 노드는 이를 수신하여 공간-주파수 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호와 제4 신호를 복원한다. Next, in the third time slot, the transmitting node and the relay node use the first frequency (or first subcarrier) and the second frequency (or second subcarrier) to generate a third signal. And fourth signal Co-transmit with a transmitter-relay cooperative space-frequency block code scheme. The receiving node receives this and recovers the third and fourth signals through spatial-frequency block code decoding.
이때, 릴레이 노드는 협력 전송하는 제3 신호와 제4 신호를 앞서 제2 타임 슬롯 동안 송신 노드가 제1 주파수 (또는 제1 부반송파)와 제2 주파수 (또는 제2 부반송파)를 통하여 전송한 중첩 신호로부터 수신하였으므로, 송신 노드로부터 별도로 전송 받을 필요가 없다. 따라서 상술한 과정을 반복하여 수행함으로써, 연속적인 데이터 전송이 가능하다.In this case, the relay node transmits the third signal and the fourth signal which are cooperatively transmitted to each other by the overlapping signal transmitted by the transmitting node through the first frequency (or the first subcarrier) and the second frequency (or the second subcarrier) during the second time slot. Since it is received from, it does not need to be separately transmitted from the transmitting node. Therefore, by repeatedly performing the above-described process, continuous data transmission is possible.
c. 공간-코드 블록 코드 (SCBC; Space-Code Block Code) 적용c. Apply Space-Code Block Code (SCBC)
본 발명의 제2실시 예에 SCBC를 적용하여 구현하는 경우, 최초 전송 시에는 두 개의 타임 슬롯에서 두 개의 확산 코드를 이용하여 세 개의 중첩 신호를 전송하며, 그 이후의 전송 시에는 하나의 타임 슬롯에서 두 개의 확산 코드를 이용하여 두 개의 중첩 신호를 전송한다. 두 번째 전송 시부터 하나의 타임 슬롯을 통해 두 개의 중첩 신호를 두 개의 확산 코드를 이용하여 전송할 수 있는 것은 이미 이전 전송 시에 상기 두 개의 신호에 대한 중첩 전송이 이루어졌기 때문이다.When the SCBC is applied to the second embodiment of the present invention, three overlapping signals are transmitted by using two spreading codes in two time slots in the first transmission, and one time slot in subsequent transmissions. Transmits two overlapping signals using two spreading codes. From the second transmission, two overlapping signals can be transmitted using two spreading codes through one time slot because the overlapping transmission of the two signals has already been made in the previous transmission.
보다 구체적으로, 송신 노드는 최초 전송 구간에 상응하는 두 개의 타임 슬롯에서 제1 내지 제4 신호를 전송한다. 즉 두 개의 타임 슬롯 중 첫 번째 타임 슬롯 (제1 타임 슬롯)에서 최초 전송 시에 전송하고자 하는 두 개의 신호인 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호를 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 송신한다. More specifically, the transmitting node transmits the first to fourth signals in two time slots corresponding to the initial transmission interval. That is, the first signal of the two time slots (first time slot) in the first transmission of the two signals to be transmitted during the first transmission of the overlapping signal of the first signal and the second signal is transmitted using the first or second spreading code do.
그리고 두 번째 타임 슬롯 (제2 타임 슬롯)에서 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호를 제1 확산 코드를 이용하여 송신하며, 제2 신호의 복소 켤레 신호를 반전한 신호와 제4 신호의 중첩 신호를 제2 확산 코드를 이용하여 송신한다.In the second time slot (second time slot), the overlapping signal of the first signal and the third signal is transmitted using the first spreading code, and the overlapping signal and the fourth signal inverting the complex conjugate signal of the second signal are transmitted. The signal is transmitted using a second spreading code.
상기 송시 노드는 최초 전송 구간 이후의 전송 구간에 상응하는 하나의 타임 슬롯에서는 4개 신호의 조합에 의한 두 개의 중첩 신호를 서로 다른 확산 코드를 이용하여 전송한다. The transmitting node transmits two overlapping signals by a combination of four signals in one time slot corresponding to the transmission interval after the initial transmission interval using different spreading codes.
일 예로 두 번째 전송 구간에 상응하는 제3 타임 슬롯에서 최초 전송 시에 중첩 전송된 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호를 제1 확산 코드를 이용하여 송신하며, 최초 전송 시에 중첩 전송된 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호를 제2 확산 코드를 이용하여 송신한다.For example, a third signal transmitted overlapping upon first transmission in a third time slot corresponding to a second transmission interval and a fifth signal overlapping with a first spreading code are transmitted using a first spreading code, and overlapping transmission upon first transmission is performed. The superimposition signal of the 4th signal and the 6th signal is transmitted using a 2nd spreading code.
상기 송신 노드는 제1 내지 제3 타임 슬롯에서 두 개의 확산 코드 중 하나의 확산 코드를 이용하여 중첩 전송할 두 개의 신호들에 대해서는 차등적 송신 전력을 할당한다. 이때 바람직하기로는 두 개의 신호들 중 하나의 신호에 대해서는 다른 하나의 신호에 비해 상대적으로 높은 전력을 할당한다. 이와 같이 전력을 할당하는 이유는 릴레이 노드로만 전달되기를 원하는 신호가 다른 하나의 신호에 간섭 신호로 작용하는 것을 최소화하기 위함이다.The transmitting node allocates differential transmission power to two signals to be superimposed to transmit using one spreading code of two spreading codes in the first to third time slots. In this case, preferably, one of the two signals is allocated a higher power than the other signal. The reason for allocating the power in this way is to minimize the signal that one wants to transmit to the relay node to act as an interference signal to the other signal.
예컨대 제1 신호와 제2 신호의 중첩 신호가 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 전송되는 제1 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다. 그리고 제1 신호와 제3 신호의 중첩 신호가 제1 확산 코드를 이용하여 전송되는 제2 타임 슬롯에서는 제1 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하며, 제2 신호와 제4 신호의 중첩 신호가 제2 확산 코드를 이용하여 전송되는 제2 타임 슬롯에서는 제2 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.For example, in a first time slot in which an overlapping signal of the first signal and the second signal is transmitted using the first or second spreading code, a relatively high power is allocated to the first signal. In the second time slot in which the overlapping signal of the first signal and the third signal is transmitted using the first spreading code, a relatively high power is allocated to the first signal, and the overlapping signal of the second signal and the fourth signal is In the second time slot transmitted using the second spreading code, a relatively high power is allocated to the second signal.
그리고 제3 신호와 제5 신호의 중첩 신호가 제1 확산 코드를 이용하여 전송되는 제3 타임 슬롯에서는 제3 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당하고, 제4 신호와 제6 신호의 중첩 신호가 제2 확산 코드를 이용하여 전송되는 제3 타임 슬롯에서는 제4 신호에 대해 상대적으로 높은 전력을 할당한다.In the third time slot in which the overlapping signal of the third signal and the fifth signal is transmitted using the first spreading code, a relatively high power is allocated to the third signal, and the overlapping signal of the fourth signal and the sixth signal is In the third time slot transmitted using the second spreading code, a relatively high power is allocated to the fourth signal.
한편 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 확산 코드를 이용하여 중첩 전송될 제2 신호와 상기 제3 타임 슬롯에서 제2 확산 코드를 이용하여 중첩 전송될 제4 신호는 복수 켤레된 후 반전되어 전송된다.On the other hand, the second signal to be superimposed using the second spreading code in the second time slot and the fourth signal to be superimposed using the second spreading code in the third time slot are plural paired and then inverted and transmitted.
릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 또는 제2 확산 코드를 이용하여 전송된 제1 신호와 제2 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제2 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제2 신호를 검출한다.The relay node receives a signal in which the first signal and the second signal overlapped by the first or second spreading code are transmitted from the transmitting node in the first time slot. The relay node detects a first signal and a second signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a second signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
그 후 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제1 확산 코드를 이용하여 전송된 제1 신호와 제3 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제1 신호와 제3 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제1 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제1 신호를 제거하여 제3 신호를 검출한다.The relay node then receives a signal in which a first signal and a third signal, which are transmitted using a first spreading code, are superimposed from the transmitting node in a second time slot. The relay node detects a first signal and a third signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a first signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a third signal by removing the detected first signal from the overlapping signal.
또한 상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 상기 송신 노드로부터 제2 확산 코드를 이용하여 전송된 제2 신호와 제4 신호가 중첩된 신호를 수신한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 제2 신호와 제4 신호를 검출한다. 일 예로 상기 릴레이 노드는 상기 중첩 신호로부터 높은 전력으로 전송된 제2 신호를 검출하고, 상기 중첩 신호로부터 상기 검출한 제2 신호를 제거하여 제4 신호를 검출한다.In addition, the relay node receives a signal in which a second signal and a fourth signal, which are transmitted by using a second spreading code, are superimposed from the transmitting node in a second time slot. The relay node detects a second signal and a fourth signal from the overlapping signal. For example, the relay node detects a second signal transmitted at high power from the overlapping signal, and detects a fourth signal by removing the detected second signal from the overlapping signal.
그리고 상기 릴레이 노드는 전 이중화 방식을 지원함으로, 상기 제1 타임 슬롯에서 검출한 제2 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 제1 확산 코드를 이용하여 전송한다. 또한 상기 릴레이 노드는 상기 제1 타임 슬롯에서 검출한 제1 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 상기 제2 타임 슬롯에서 제2 확산 코드를 이용하여 전송한다.In addition, the relay node supports a full redundancy scheme, thereby transmitting the second signal detected in the first time slot using the first spreading code in the second time slot by the allocated power. In addition, the relay node transmits the complex conjugate signal of the first signal detected in the first time slot using the second spreading code in the second time slot by the allocated power.
한편 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간인 제3 타임 슬롯 이후의 타임 슬롯부터는 이전 전송 구간에서 이미 수신한 신호들을 전송한다. 예컨대 상기 릴레이 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제2 타임 슬롯에서 제3 신호와 제4 신호를 수신하였다. 따라서 상기 릴레이 노드는 두 번째 전송 구간에 상응하는 제3 타임 슬롯에서 서로 다른 확산 코드인 제1 및 제2 확산 코드를 이용하여 상기 제4 신호와 상기 제3 신호의 복소 켤레 신호를 할당된 전력에 의해 전송할 수 있다.Meanwhile, the relay node transmits signals already received in the previous transmission interval from the time slot after the third time slot, which is the second transmission interval. For example, the relay node has received the third signal and the fourth signal in a second time slot corresponding to the first transmission interval. Accordingly, the relay node assigns a complex conjugate signal of the fourth signal and the third signal to the allocated power using first and second spreading codes that are different spreading codes in a third time slot corresponding to a second transmission interval. Can be sent by
뿐만 아니라 상기 릴레이 노드는 상기 제3 타임 슬롯에서 서로 다른 두 개의 확산 코드를 이용하여 제4 타임 슬롯에서 전송할 제5 신호와 제6 신호를 수신한다.In addition, the relay node receives a fifth signal and a sixth signal to be transmitted in a fourth time slot using two different spreading codes in the third time slot.
그 후의 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 상기 릴레이 노드의 동작은 앞서 설명한 두 번째 전송 구간에 상응하는 타임 슬롯에서 이루어지는 동작과 동일하다.The operation of the relay node performed in the time slot corresponding to the subsequent transmission interval is the same as the operation performed in the time slot corresponding to the second transmission interval described above.
수신 노드는 첫 번째 전송 구간에 상응하는 제1 및 제2 타임 슬롯에서 두 개의 확산 코드를 이용하여 상기 송신 노드로부터 전송된 중첩 신호들과, 제2 타임 슬롯에서 서로 다른 두 개의 확산 코드를 이용하여 상기 릴레이 노드로부터 전송된 제1 및 제2신호를 이용하여 상기 송신 노드가 전송하고자 하였던 제1 신호와 제2 신호를 획득한다.The receiving node uses overlapping signals transmitted from the transmitting node using two spreading codes in the first and second time slots corresponding to the first transmission interval, and uses two different spreading codes in the second time slot. Using the first and second signals transmitted from the relay node, a first signal and a second signal intended to be transmitted by the transmitting node are obtained.
하기의 <표 18>은 앞에서 살펴본 릴레이 네트워크 내에서 송신 모드와 릴레이 노드 및 수신 노드 상호 간에 송/수신되는 신호를 정의하고 있다.Table 18 below defines a transmission mode and a signal transmitted / received between a relay node and a receiving node in the relay network described above.
상기 <표 18>을 참조하면, 송신 노드는 제1 타임 슬롯에서 제1 확산 코드 또는 제2 확산 코드를 이용하여 제1 신호와 제2 신호에 차등적 송신 전력을 할당하여 중첩한 신호를 송신한다. Referring to Table 18, the transmitting node allocates differential transmission power to the first signal and the second signal by using the first spreading code or the second spreading code in the first time slot, and overlaps them. Send the signal.
릴레이 노드는 수신된 중첩 신호로부터 SIC & decoding을 통하여 제1 신호 과 제2 신호 각각을 검출한다. 하지만 SIC & decoding이 불가능한 릴레이 노드의 경우에는 중첩 신호 중 높은 전력으로 전송된 제1 신호 을 우선 검출한다 그리고 상기 검출된 제1 신호 를 상기 중첩 신호로부터 제거함으로써, 제2 신호 를 검출한다.The relay node receives the first signal through SIC & decoding from the received superimposed signal. And second signal Detect each one. However, in the case of a relay node that is not capable of SIC & decoding, the first signal transmitted at a higher power among overlapping signals Is detected first And the detected first signal Remove the second signal from the superimposed signal, thereby Detect.
제2 타임 슬롯에서 송신 노드와 릴레이 노드는 제1 확산 코드를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송하고, 제2 확산 코드를 이용하여 신호와 신호 각각을 전송한다. In the second time slot, the transmitting node and the relay node use the first spreading code. Signal and Transmit each signal and use a second spreading code Signal and Transmit each of the signals.
따라서 송신 노드와 릴레이 노드는 최초 전송 시에는 연속된 두 개의 타임 슬롯과 두 개의 확산 코드를 이용하여 송신기-릴레이 협력 공간-코드 블록 코드 방식으로 협력 전송한다.Therefore, the transmitting node and the relay node cooperatively transmit the transmitter-relay cooperative space-code block code method by using two consecutive time slots and two spreading codes during the initial transmission.
상기 릴레이 노드는 제2 타임 슬롯에서 신호를 전송함과 동시에 송신 노드로부터 제1 확산 코드를 이용하여 전송된 중첩 신호와 제2 확산 코드를 이용하여 전송된 중첩 신호를 수신한다. 그리고 상기 제1 및 제2 확산 코드를 이용하여 수신한 중첩 신호들로부터 , 신호와 , 신호를 검출한다.The relay node transmits a signal in a second time slot and simultaneously receives an overlapping signal transmitted using a first spreading code and a overlapping signal transmitted using a second spreading code from a transmitting node. And from overlapping signals received using the first and second spreading codes. , Signal and , Detect the signal.
한편 수신 노드는 제2 타임 슬롯에서 제1 확산 코드를 통하여 수신한 신호와 제2 확산 코드를 통하여 수신한 신호를 공간-코드 블록 코드 디코딩하여 제1 신호와 제2 신호를 검출하거나, 제1 신호의 경우 제1 타임 슬롯에서 수신한 제1 신호와 결합하여 검출한다.Meanwhile, the receiving node detects the first signal and the second signal by spatial-code block code decoding the signal received through the first spreading code and the signal received through the second spreading code in the second time slot, or the first signal. In this case, the detection is performed by combining with the first signal received in the first time slot.
다음으로, 제3 타임 슬롯에서 송신 노드와 릴레이 노드가 제1 확산 코드와 제2 확산 코드를 이용하여 제3 신호 과 제4 신호 를 송신기-릴레이 협력 공간-코드 블록 코드 방식으로 협력 전송한다. 수신 노드는 이를 수신하여 공간-코드 블록 코드 디코딩을 통하여 제3 신호와 제4 신호를 복원한다. Next, in the third time slot, the transmitting node and the relay node use the first spreading code and the second spreading code to generate a third signal. And fourth signal Cooperatively transmit the transmitter-relay cooperative space-code block code scheme. The receiving node receives it and recovers the third and fourth signals through space-code block code decoding.
이때, 릴레이 노드는 협력 전송하는 제3 신호와 제4 신호를 앞서 제2 타임 슬롯 동안 송신 노드가 제1 확산 코드와 제2 확산 코드를 통하여 전송한 중첩 신호로부터 수신하였으므로, 송신 노드로부터 별도로 전송 받을 필요가 없다. 따라서 상술한 과정을 반복하여 수행함으로써, 연속적인 데이터 전송이 가능하다.In this case, since the relay node receives the third signal and the fourth signal which are cooperatively transmitted from the overlapping signal transmitted by the transmitting node through the first spreading code and the second spreading code during the second time slot, the relay node may receive a separate signal from the transmitting node. no need. Therefore, by repeatedly performing the above-described process, continuous data transmission is possible.
한편 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.On the other hand, but shown and described with respect to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 릴레이 네트워크를 보이고 있는 도면;1 is a diagram showing a relay network for applying an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시 예에 적용하기 위한 중첩코딩 다중화 기법을 개념적으로 보이고 있는 도면.2 is a diagram conceptually illustrating a superposition coding multiplexing technique for applying to an embodiment of the present invention.
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