KR20110096684A - 부가 정보의 피드백을 이용하여 통신하는 무선 네트워크 및 상기 무선 네트워크에서 네트워크 코딩을 이용한 통신 방법 - Google Patents

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황찬수
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Abstract

수신기는 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성하고, 상기 송신기로 상기 부가 정보를 피드백한다. 송신기는 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들을 생성하고, 전송한다.

Description

부가 정보의 피드백을 이용하여 통신하는 무선 네트워크 및 상기 무선 네트워크에서 네트워크 코딩을 이용한 통신 방법{WIRELESS NETWORK FOR COMMUNICATING USING FEEDBACK OF SIDE INFORMATION AND COMMUNICAION METHOD OF USING NETWORK CODING IN THE WIRELESS NETWORK}
아래의 실시예들은 무선 네트워크에서 동작하는 통신 장치들에 관한 것이다.
하나의 송신기와 하나의 수신기가 존재하는 네트워크에서, 수신기가 송신기로부터 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하는 경우, 수신기는 송신기로 ACK를 보내며, 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하지 못하는 경우, NACK를 보낸다. 이 때, 수신기는 수신된 패킷 데이터 모두를 폐기할 수 있는데, 이러한 것은 무선 자원을 낭비하는 것일 수 있다. 왜냐 하면, 수신기가 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하지 못하더라도, 그 수신된 패킷 데이터는 전송된 패킷 데이터에 대한 부분적인 정보를 포함하며, 이러한 부분적인 정보는 유용하게 사용될 수 있기 때문이다.
수신기가 수신된 패킷 데이터 모두를 폐기함으로 인해 발생하는 무선 자원의 낭비를 줄이기 위하여, Chase combining 기법과 incremental redundancy 기법이 존재한다. Chase combining 기법에 따르면, 수신기는 이전에 수신된 패킷 데이터와 다시 수신된 패킷 데이터를 결합(combining)함으로써, 이전에 수신된 패킷 데이터를 활용한다. 또한, incremental redundancy 기법에 따르면, 송신기는 NACK에 응답하여 점차적으로 redundancy 비트들을 증가시킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 수신기의 통신 방법은 송신기로부터 송신된 패킷 데이터를 수신하는 단계; 상기 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성하는 단계; 및 상기 송신기로 상기 부가 정보를 피드백하는 단계를 포함한다.
상기 부가 정보를 생성하는 단계는 상기 수신된 패킷 데이터의 비트들 각각에 대한 로그 우도 비(Log Likelihood Ratio: LLR)를 기초로 상기 부가 정보를 생성하는 단계일 수 있다.
상기 부가 정보를 생성하는 단계는 상기 부가 정보를 생성하기 위하여 상기 송신된 패킷 데이터 및 상기 수신된 패킷 데이터 사이의 상호 정보(mutual information), 상기 수신된 패킷 데이터에 대응하는 비트 에러 확률(bit error probability) 또는 상기 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 중 적어도 하나를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부가 정보를 생성하는 단계는 상기 부가 정보를 생성하기 위하여 상기 상호 정보 또는 상기 비트 에러 확률을 평균화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나를 계산하는 단계는 상기 상호 정보를 이용하여 상기 비트 에러 확률을 계산하는 단계일 수 있다.
상기 부가 정보는 상기 수신된 패킷 데이터에 포함된 상기 송신된 패킷 데이터에 대한 정보 또는 상기 수신기가 상기 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하기 위한 상기 수신기의 요구와 관련된 것일 수 있다.
상기 패킷 데이터의 코드 레이트 또는 정제 코드(refinement code) 중 적어도 하나는 상기 부가 정보를 기초로 상기 송신기에 의해 결정될 수 있다.
상기 부가 정보를 피드백하는 단계는 상기 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하였는지 여부 또는 상기 부가 정보에 대응하는 값이 임계값보다 큰지 여부에 의존하여 상기 부가 정보를 피드백하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 통신 방법은 수신기로부터 피드백된 부가 정보-상기 부가 정보는 상기 송신기로부터 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신기에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련됨-를 수신하는 단계; 상기 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들(redundancy bits)을 생성하는 단계; 및 상기 수신기로 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는 시스터매틱 코드들(systematic codes)을 포함하는 정제 코드북을 이용하여 상기 부가 정보에 대응하는 적어도 하나의 코드를 선택하는 단계; 및 상기 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계는 상기 적어도 하나의 코드를 이용하여 코딩된 패킷 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 코딩된 패킷 데이터로부터 상기 추가적인 중복 비트들을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는 복수의 모듈레이션 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS)들에 대한 테이블을 이용하여 상기 부가 정보에 대응하는 MCS를 선택하는 단계; 및 상기 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 선택된 MCS를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부가 정보는 상기 송신된 패킷 데이터 및 상기 수신된 패킷 데이터 사이의 상호 정보(mutual information), 상기 수신된 패킷 데이터에 대응하는 비트 에러 확률(bit error probability) 또는 상기 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계는 상기 패킷 데이터를 송신함이 없이 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계일 수 있다.
적어도 제1 송신기와 제1 수신기의 페어, 제2 송신기와 제2 수신기의 페어 및 네트워크 코딩을 수행하는 중계기를 포함하는 네트워크에서, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기의 통신 방법은 상기 제1 송신기로부터 브로드캐스트된 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 송신기로부터 브로드캐스트된 제2 패킷 데이터를 수신하는 단계; 상기 제1 수신기로부터 피드백된 제1 부가 정보 및 상기 제2 수신기로부터 피드백된 제2 부가 정보를 수신하는 단계; 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 이용하여 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계; 및 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 부가 정보는 상기 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 상기 제1 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보 또는 상기 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제1 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련되고, 상기 제2 부가 정보는 상기 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보 또는 상기 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 것일 수 있다.
상기 중계기의 통신 방법은 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들의 적어도 일부 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들의 적어도 일부에 대해 네트워크 코딩을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계는 상기 네트워크 코딩된 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 기초로 상기 제1 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는 시스터매틱 코드들(systematic codes)을 포함하는 정제 코드북을 이용하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보에 대응하는 적어도 하나의 코드를 선택하는 단계; 및 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 수신기를 위한 통신 장치는 송신기로부터 송신된 패킷 데이터를 수신하는 수신부; 상기 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성하는 생성부; 및 상기 송신기로 상기 부가 정보를 피드백하는 피드백부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 송신기를 위한 통신 장치는 수신기로부터 피드백된 부가 정보-상기 부가 정보는 상기 송신기로부터 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신기에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련됨-를 수신하는 수신부; 상기 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들(redundancy bits)을 생성하는 생성부; 및 상기 수신기로 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수신기가 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하지 못하더라도, 수신기는 수신된 패킷 데이터가 전송된 패킷 데이터에 대해 갖고 있는 정보인 부가 정보를 송신기로 피드백함으로써, 무선 자원의 효율을 높이고, 신호의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 네트워크 코딩을 사용하는 네트워크에 적용됨으로써, 무선 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 첫 번째 PHASE에서 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 5는 두 번째 PHASE에서 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 6은 세 번째 PHASE에서 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크에서 중계기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기의 동작을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신기(110)가 패킷 데이터를 수신기(120)로 전송하기를 원하는 경우, 송신기(110)는 첫 번째 시간에서 패킷 데이터와 최소한의 중복 비트 a를 수신기(120)로 전송한다.
수신기(120)가 성공적으로 수신된 패킷 데이터를 디코딩하는 경우, 수신기(120)는 송신기(110)로 ACK를 전송한다. 다만, 송신기(110) 및 수신기(120) 사이의 무선 채널의 감쇄, 왜곡 등으로 인하여 수신기(120)는 첫 번째 시간에서 수신된 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 실패할 수 있다. 이 때, 수신기(120)가 수신된 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 실패하더라도, 첫 번째 시간에서 수신된 패킷 데이터는 송신기(110)로부터 송신된 패킷 데이터에 대한 부분적인 정보를 포함할 수 있다.
수신기(120)는 첫 번째 시간에서 수신된 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 실패한 경우, 부가 정보(side information)를 생성하고, 송신기(110)로 부가 정보를 피드백한다. 여기서, 부가 정보는 수신된 패킷 데이터에 포함된 송신된 패킷 데이터에 대한 정보와 관련되거나, 수신기(120)가 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하기 위한 수신기(120)의 요구와 관련될 수 있다. 이러한 부가 정보는 수신된 패킷 데이터의 비트들 각각에 대한 로그 우도 비(Log Likelihood Ratio: LLR)를 기초로 계산될 수 있다.
부가 정보는 구체적으로 송신된 패킷 데이터 및 상기 수신된 패킷 데이터 사이의 상호 정보(mutual information), 상기 수신된 패킷 데이터에 대응하는 비트 에러 확률(bit error probability) 또는 상기 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 부가 정보에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
부가 정보가 송신기(110)로 피드백된 경우, 송신기(110)는 부가 정보를 기초로 송신된 패킷 데이터에 대하여 수신기(120)에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보를 파악할 수 있다. 그리고, 송신기(110)는 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들을 결정한다.
도 1을 참조하면, 송신기(110)는 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들을 b, c, d로 결정한다. 이 때, 송신기(110)는 데이터 및 중복 비트 a를 다시 전송하지 않을 수 있고, 추가적인 중복 비트들 b, c, d만을 두 번째 시간에서 수신기(120)로 전송할 수 있다. 이 때, 수신기(120)는 추가적인 중복 비트들 b, c, d만을 이용하여 송신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 반면에, 수신기(120)가 송신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하지 못하는 경우, 수신기(120)는 다시 부가 정보를 피드백한다. 수신기(120)의 디코딩 프로세스에 대해서는 후술한다.
1. 하나의 송신기와 하나의 수신기의 페어에서 , ACK 와 부가 정보의 피드백
(1) 부가 정보
1) 가우시안 채널에서 부가 정보
부가 정보를 생성하는 과정에 대해 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위하여 AWGN 채널(Additive White Gaussian Channel)을 고려한다. 송신기로부터 송신된 데이터 패킷 또는 중복 비트 중 어느 하나의 이산 BPSK 신호를 c, 수신기가 그 c를 y로 수신하였다고 가정한다. 이 때, y=c+n이며, n은 잡음, c는 -1 또는 1 중 어느 하나이다. Posteriori 확률 p(c=1|y)이 p(c=-1|y)보다 큰 경우, 수신기는 송신기로부터 송신된 c가 1인 것으로 결정하며, 그렇지 않으면 c가 -1인 것으로 결정한다.
수신기는 이러한 결정을 위하여 로그 우도 비를 사용할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 c가 1이 되는 확률과 -1이 되는 확률이 가정한다. 이 때, p(c=1)=p(c=-1)=0.5이다. 물론, c가 1이 되는 확률과 -1이 되는 확률이 서로 다른 경우에도 후술하는 원리가 그대로 적용될 수 있다. c가 1이 되는 확률과 -1이 되는 확률이 같은 경우, LLR은 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
LLR(c|y) = log{ p(c=1|y) / p(c=-1|y) }
상기 수학식 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, LLR이 알려진다면, p(c=1|y)과 p(c=-1|y)은 하기 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에 기재된 바와 같이, posteriori 확률들은 LLR을 기초로 계산될 수 있다. 이 때, 이러한 posteriori 확률들은 y가 c에 대해 얼마만큼의 정보를 갖는지를 계산하는 데에 사용될 수 있다. 즉, y와 c 사이의 상호 정보를 I(c;y)라고 한다면, 상호 정보 I(c;y)는 y가 c에 대해 얼마만큼의 정보를 갖고 있는지를 나타낸다.
상호 정보 I(c;y)는 다음과 같은 과정을 통해 계산될 수 있다. 주어진 y에 대해서, 채널 인풋(channel input)에 해당하는 c는 deterministic하지 않는 랜덤 변수(random variable)이다. 예를 들어, p(c=1|y)=1 이거나 p(c=1|y)=0이면, 수신기는 아무런 모호성(ambiguity)없이 무엇이 전송되었는지를 판단할 수 있다. 그러나, p(c=1|y)=p(c=-1|y)=0.5가 되면, 주어진 y에 대해서 수신기는 아무런 추가적인 정보 없이 송신된 심볼에 대하여 판단한다. 다만, 잘 알려진 쉐논(Shannon)의 정보 이론(Information Theory)에 의하면, 송신된 비트(transmitted bit)를 검출하는 경우 존재하는 ambiguity는 하기 수학식 3과 같이 엔트로피[bits]로 결정될 수 있다.
[수학식 3]
그리고, y와 c 사이의 상호 정보 I(c;y) [bits]는 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
이 때, 위에서의 가정인 p(c=1)=p(c=-1)=0.5을 사용하면, 상기 수학식 4는 하기 수학식 5로 표현될 수 있다.
[수학식 5]
결국, I(c;y)은 LLR로부터 계산될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 비트 에러 확률 p(Ei|y)도 LLR로부터 계산될 수 있다. 수신기가 c를 검출(detection)하는 것은 cross-over probability가 p(Ei|y)인 binary symmetric channel에 따라 모델링될 수 있다. 여기서, p(Ei|y)≤0.5라고 가정한다. 주어진 y에 대하여, y가 c에 대해 갖고 있는 정보의 양은 I(c;y)이고, 이 binary symmetric channel의 capacity는 1-H(p(Ei|y))로 주어진다. I(c;y)와 1-H(p(Ei|y))의 값들은 서로 대략적으로 같으므로, 비트 에러 확률 p(Ei|y)은 하기 수학식 6과 같이 LLR을 기초로 계산될 수 있다.
[수학식 6]
여기서
Figure pat00001
의 도메인(domain)은 0 내지 0.5이고, 은 binary entropy function이다. 그리고, 는 의 인버스(inverse)이다.
상술한 논의는 벡터 가우시안(vector Gaussian) 케이스에 대하여도 자연스럽게 일반화될 수 있다. k개의 인풋 bits인 가 길이 n의 codeword인 로 인코딩(encoding)된다고 가정한다. 잡음이 존재하는 channel을 통하여 수신된 코드워드(received codeword)가 라고 가정한다. 벡터 가우시안 케이스도 스칼라 가우시안 케이스와 마찬가지로, 동일한 최적의 검출 규칙을 갖는다. 수신기는 posteriori 확률들 과 을 계산한 뒤,
Figure pat00002
이면 bi=1인 것으로 결정하며, 그렇지 않으면 bi=0라고 결정한다. 결정을 위해 하기 수학식 7과 같은 LLR이 사용될 수 있다.
[수학식 7]
LLR이 주어지면, posteriori 확률들은 하기 수학식 8과 같이 유도될 수 있다.
[수학식 8]
스칼라 가우시안 케이스에서 논의했던 것과 같이, 벡터 가우시안 케이스에서수신기에서 수신된 코드워드 가 에 대하여 갖고 있는 정보의 양인 상호 정보는 하기 수학식 9와 같이 LLR을 기초로 계산될 수 있다.
[수학식 9]
수신기가 c를 검출(detection)하는 것은 cross-over probability가 p(Ei|y)인 binary symmetric channel에 따라 모델링될 수 있다.
또한, 스칼라 가우시안 케이스에서와 같이 벡터 가우시안 케이스에서도 LLR로부터 비트 에러 확률이 계산될 수 있다. 수신기가 bi를 검출(detection)하는 것은 cross-over probability가 p(Ei|y)인 binary symmetric channel(BSC)에 따라 모델링될 수 있다. BSC의 output이 bi에 대해 가지고 있는 정보는 이다. 그리고, 이 BSC의 capacity는
Figure pat00003
이므로, 하기 수학식 10과 같은 approximation이 가능하다.
[수학식 10]
그러므로, 비트 에러 확률은 하기 수학식 11과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 11]
여기서, 의 도메인(domain)은 0 내지 0.5이고, 은 binary entropy function이다. 그리고, 는 의 inverse이다.
2) 페이딩 채널에서 부가 정보
Quasi-static flat fading model이 고려된다. k개의 인풋 bits인 가 길이 n의 codeword인 로 인코딩(encoding)된다고 가정한다. 그리고 Additive Gaussian noise이 존재하는 channel을 통하여 수신된 코드워드(received codeword)가 라고 가정한다. 이 때, 수신된 코드워드는 하기 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 12]
여기서 h는 path-loss, fading과 shadowing을 나타내는 채널 이득(channel gain)이다. 수신기가 채널 이득 h를 하는 경우, 최적의 검출 규칙은 MAP rule일 수 있다. 즉, 수신기는 와 를 계산한 후, 이면, 인 것으로 판단하고, 그렇지 않으면 인 것으로 판단한다. 상술한 바와 마찬가지로, MAP rule에 의해서 결정된 LLR이 최적의 검출 규칙에 사용될 수 있으며, LLR은 하기 수학식 13을 통하여 계산될 수 있다.
[수학식 13]
Figure pat00004

수신기는 LLR을 기초로 수신된 코드워드(received codeword)가 bi에 대해 얼마만큼의 정보를 가지고 있는 지와 관련된 상호 정보를 하기 수학식 14와 같이 계산할 수 있다.
[수학식 14]
또한, 수신기는 LLR을 기초로 비트 에러 확률도 하기 수학식 15를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 15]
위의 방법들은 arbitrary fading channel 케이스와 non-coherent 채널 case에서도 동일한 원리로 일반화될 수 있다.
(2) 부가 정보의 피드백
LLR들을 기초로 bi(i=1, 2,..., k) 각각에 대한 상호 정보 가 계산될 수 있다. 송신기가 이러한 상호 정보를 포함하는 부가 정보를 기초로 최적의 전송 전략을 결정할 수 있도록 수신기는 부가 정보를 송신기로 피드백해야 한다.
이상적으로, 수신기가 송신기로 모든 상호 정보를 (i=1, 2, ..., k)를 피드백할 수 있다. 다만, 이러한 경우, 송신기는 통신의 신뢰도를 보장하기 위하여 얼마만큼의 추가적인 중복 비트들이 필요한지 판단할 수 있다. 그러나, (i=1, 2, ..., k)를 모두 피드백하는 것은 비효율적일 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예는 하기 수학식 16과 같이 상호 정보를 평균화함으로써, 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다.
[수학식 16]
평균화된 상호 정보 가 송신기로 피드백되면, 송신기는 송신된 데이터에대해 수신기가 갖고 있는 정보의 양을 파악할 수 있다. 여기서 이다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 비트 에러 확률을 평균화함으로써, 부가 정보의 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다. 은 code structure와 Signal-to-Noise Ratio (SNR)의 복잡한 비선형 함수(non-linear function)으로 주어진다. 이 때, 수신기는 위에서 논의했던 것처럼 LLR로부터 비트 에러 확률들을 계산하고, 그 비트 에러 확률들을 평균화함 함으로써 평균화된 비트 에러 확률(average bit error probability) 를 하기 수학식 17과 같이 구할 수 있다.
[수학식 17]
상기 수학식 17에서, 채널은 벡터 가우시안 케이스에서의 채널이다. 이러한 수학식 17은 페이딩 채널 케이스에도 쉽게 확장될 수 있다.
수신기가 를 피드백하면, 송신기는 을 기초로 수신기가 가지고 있는 수신된 코드워드에 대한 평균화된 비트 에러 확률을 알 수 있다. 여기서, 이고, 일반적으로 평균화된 비트 에러 확률 은 [0, 0.5]에서 균등 분포(uniformly distributed)되어 있지 않다.
1) 피드백 기법
상술한 바와 같이, 수신기가 송신된 데이터 패킷의 비트들 각각에 대한 LLR을 계산한 경우, 그 LLR을 기초로 과 을 쉽게 계산할 수 있다. 이러한 과 을 계산하는 원리는 채널 모델과 무관하게 적용될 수 있다.
2) 평균화된 상호 정보 를 포함하는 부가 정보의 피드백
평균화된 상호 정보 가 계산된 경우, 수신기는 를 양자화함으로써 을 만들 수 있다. 그리고, 수신기는 에 대응하는 비트들을 송신기로 피드백한다. 다만, 최적의 양자화기(optimal quantizer)는 균등(uniform)하지 않을 수 있다.
왜냐 하면, 가 [0, 1]사이에서 균등(uniform)하지 않을 수 있기 때문이다. 하나의 양자화 포인트를 포인트 '1'이라고 가정하자. 이 포인트 '1'은 수신된 코드워드가 성공적으로 디코딩되거나, 가 타겟 임계값 보다 큰 경우, 수신기로부터 송신기로 피드백된다. 포인트 '1'이 송신기로 피드백된 경우, 송신기는 수신기가 수신된 코드워드 모두를 성공적으로 디코딩한 것으로 간주한다. 다만, 포인트 '1'이 송신기로 피드백되지 않는 경우, 송신기는 수신기의 수신 품질을 향상시키기 위하여 추가적인 중복 비트들을 더 보낸다. 예를 들어, 수신된 코드워드가 성공적으로 디코딩되지 않거나, 가 타겟 임계값 보다 작거나 같은 경우, 수신기는 에 대응하는 비트들을 송신기로 피드백한다. 그리고, 송신기는 에 대응하는 비트들을 기초로 추가적인 중복 비트들을 결정한 후, 그 추가적인 중복 비트들을 더 전송한다.
3) 평균화된 비트 에러 확률 를 포함하는 부가 정보의 피드백
수신기는 을 계산한 후, 그 를 양자화함으로써 을 만든다. 그리고, 수신기는 의 양자화 포인트(quantization point)에 대응하는 비트들을 송신기로 피드백한다. 이 때, 는 균등하지 않으므로, 최적의 양자화기(optimal quantizer)는 균등(uniform)하지 않을 수 있다.
여기서, 하나의 양자화 포인트를 포인트 '0'이라고 가정하자.
이 포인트 '0'은 수신된 코드워드가 성공적으로 디코딩되거나, 가 타겟 임계값 보다 작은 경우, 수신기로부터 송신기로 피드백된다. 포인트 '0'이 송신기로 피드백된 경우, 송신기는 수신기가 수신된 코드워드 모두를 성공적으로 디코딩한 것으로 간주한다. 다만, 포인트 '0'이 송신기로 피드백되지 않는 경우, 송신기는 수신기의 수신 품질을 향상시키기 위하여 추가적인 중복 비트들을 더 보낸다. 예를 들어, 수신된 코드워드가 성공적으로 디코딩되지 않거나, 가 타겟 임계값 보다 크거나 같은 경우, 수신기는 에 대응하는 비트들을 송신기로 피드백한다. 그리고, 송신기는 에 대응하는 비트들을 기초로 추가적인 중복 비트들을 결정한 후, 그 추가적인 중복 비트들을 더 전송한다.
4) 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스를 포함하는 부가 정보의 피드백
수신기에 의해 생성되고, 피드백되는 부가 정보는 (평균화된) 상호 정보 또는 (평균화된) 비트 에러 확률뿐만 아니라 추천되는 정제 코드의 인덱스를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신기는 LLR을 기초로 다양한 MCS 레벨들 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 MCS 레벨과 관련된 정보를 부가 정보로서 피드백할 수 있다. 여기서, 선택된 MCS 레벨과 관련된 정보는 추천되는 정제 코드, 추천되는 변조 방식 또는 부호화 방식 등을 나타낸다. 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.
2. 하나의 송신기와 하나의 수신기의 페어에서 , 재전송 전략( re -transmission strategy )
송신기가 수신기로부터 피드백된 부가 정보를 수신하였다고 가정한다. 송신기는 그 부가 정보를 기초로 에러율(error probability)를 타겟 값보다 낮추기 위하여 얼마만큼의 추가적인 중복 비트들을 더 보내야 하는지 결정해야 한다. 추가적인 중복 비트들에 의해 증가하는 신뢰도는 코드의 구조(structure), 송신기에 알려지지 않는 수신기에서 수신된 코드워드, 채널의 상태 등에 의존하기 때문에, 그 신뢰도를 계산하는 것은 복잡할 수 있다. 그래서, 그 신뢰도를 낮은 복잡도로 계산할 수 있는 방법이 필요하다.
정제 코드들 이 존재하는 연속적 전송 기법(successive transmission scheme)이 사용된다고 가정한다. 여기서, 각각의 은 로 형성된 코드북(codebook)을 정제한다. 또한, 모든 근본이 되는 코드북들은 시스터매틱(systematic)하다.
송신기는 인풋 비트들인 에 해당되는 codeword들을 생성하기 위하여 systematic code 을 이용하여 b를 인코딩함으로써 코드워드 을 생성한다. 또한, 은 systematic code 에 의해 코드워드 로 인코딩된다. 마찬가지로, 는 systematic code 에 의해 코드워드 로 인코딩된다. 결국, cj는 시스터매틱 코드 Cj +1에 의해 cj+1로 인코딩된다.
재전송 전략에 대해 논하기에 앞서서, 평균화된 상호 정보 를 포함하는 부가 정보가 피드백되는 경우, 다음을 가정한다.
- 송신기가 정제 코드북(Refinement codebook)을 사용하는 경우
송신기는 시스터매틱 코드들 을 사용함으로써 얻어지는 평균화된 상호 정보, 비트 오류율(BER) 및 신호 대 잡음비(SNR)에 대한 테이블을 미리 가질 수 있다. 이 테이블은 가상 실험(simulation)을 통해 오프라인에서 쉽게 얻어질 수 있고, 송신기의 메모리에 저장될 수 있다.
- 송신기가 여러 표준들에서 사용되는 여러 Modulation and Coding Scheme (MCS) 레벨들을 포함하는 Adaptive Modulation Coding (AMC) Table을 사용하는 경우
여러 MCS 레벨들 각각은 대응하는 변조 방식, 부호화 방식 및 코드 레이트를 정의한다. 송신기는 MCS 레벨들 각각에 대응하는 서로 다른 코드 레이트에 대하여 가상 실험을 수행함으로써 평균화된 상호 정보, BER 및 SNR에 대한 테이블을 미리 가질 수 있다. 이 테이블은 가상 실험(simulation)을 통해 오프라인에서 쉽게 얻어질 수 있고, 송신기의 메모리에 저장될 수 있다.
송신기가 정제 코드북을 사용하는 경우 및 AMC 테이블을 사용하는 경우 모두에 대하여, 송신기는 수신기에 의해 요구되는 타겟 BER을 알고 있음을 가정한다.
또한, 평균화된 비트 에러 확률 를 포함하는 부가 정보가 피드백되는 경우, 다음을 가정한다.
- 송신기가 정제 코드북(Refinement codebook)을 사용하는 경우
송신기는 시스터매틱 코드들 을 사용함으로써 얻어지는 평균화된 비트 에러 확률, 비트 오류율(BER) 및 신호 대 잡음비(SNR)에 대한 테이블을 미리 가질 수 있다. 이 테이블은 가상 실험(simulation)을 통해 오프라인에서 쉽게 얻어질 수 있고, 송신기의 메모리에 저장될 수 있다.
- 송신기가 여러 표준들에서 사용되는 여러 Modulation and Coding Scheme (MCS) 레벨들을 포함하는 Adaptive Modulation Coding (AMC) Table을 사용하는 경우
여러 MCS 레벨들 각각은 대응하는 변조 방식, 부호화 방식 및 코드 레이트를 정의한다. 송신기는 MCS 레벨들 각각에 대응하는 서로 다른 코드 레이트에 대하여 가상 실험을 수행함으로써 평균화된 비트 에러 확률, BER 및 SNR에 대한 테이블을 미리 가질 수 있다. 이 테이블은 가상 실험(simulation)을 통해 오프라인에서 쉽게 얻어질 수 있고, 송신기의 메모리에 저장될 수 있다.
송신기가 정제 코드북을 사용하는 경우 및 AMC 테이블을 사용하는 경우 모두에 대하여, 송신기는 수신기에 의해 요구되는 타겟 BER을 알고 있음을 가정한다.
1) 전송 알고리즘
(1) 평균화된 상호 정보 를 포함하는 부가 정보를 이용한 재전송 전략
A. 송신기가 정제 코드북을 사용하는 경우
송신기는 초기에 코드워드 을 전송하기 시작한다. 는 수신기에서 으로 수신된다. 그리고, 수신기는 을 계산하고, 부가 정보로서 양자화된 값인 을 피드백한다. 이면, 수신기가 성공적으로 을 디코딩한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 다음과 같은 동작이 수행된다.
첫 번째로, 송신기는 의 approximation을 가지고 있으므로, 의 approximation을 보정하기 위하여 안전 마진(safety margin)을 사용할 수 있다. 즉, 송신기는 두 번째 전송에서의 순시적인 instantaneous 에서 미리 최적화(optimized) 된 안전 마진 을 빼줄 수 있다.
두 번째로, 송신기는 정제 코드워드들 에 대하여 BER, 평균화된 상호 정보 및 SNR을 저장하는 테이블을 사용하여 추가적인 중복 비트들(즉, 두 번째 전송에서 사용되는 최적의 정제 코드워드)을 결정한다. 즉, 송신기는 그 테이블을 이용하여 주어진 와 에 대하여, 정제 코드 Cj에 대응하는 BER이 미리 결정된 타겟 임계값 보다 작아질 수 있도록 하는 j들 중 가장 작은 값인 을 찾을 수 있다.
세 번째로, 모드 정제 코드들이 시스터매틱하므로, 은 의 앞 부분에 나타난다고 가정할 수 있다. 즉, 의 앞 부분은 으로 채워진다. 따라서, 송신기는 의 뒷 부분에 존재하는 비트들(심볼들)을 추가적인 중복 비트들(심볼들)로 결정한다.
송신기가 두 번째 전송에서 을 전송하는 경우(정확하게 말하면, 송신기는 두 번째 전송에서 의 일부인 추가적인 중복 비트들을 보낸다), 수신기에서 수신된 코드워드는 로 표현될 수 있다. 이 때, 다시 은 으로, 은
Figure pat00005
으로 교체되며, 상술한 송신/수신 시나리오가 다시 수행된다. 송신기는 수신기에서의 평균화된 상호 정보에 대한 요구 조건이 만족되거나, 상술한 프로세스가 실패할 때까지 반복적으로 상술한 프로세스를 실행한다.
B. 송신기가 여러 표준들에서 사용되는 여러 Modulation and Coding Scheme (MCS) 레벨들을 포함하는 Adaptive Modulation Coding (AMC) Table을 사용하는 경우
송신기는 AMC table에 있는 여러 MCS 레벨들 중 하나의 MCS 레벨을 정하고, 그 MCS 레벨에서 가장 높은 코드 레이트를 갖는 코드워드 을 전송함으로써, 전송을 시작한다. 는 수신기에서 으로 수신된다. 그리고, 수신기는 을 계산하고, 부가 정보로서 양자화된 값인 을 피드백한다. 이면, 수신기가 성공적으로 을 디코딩한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 다음과 같은 동작이 수행된다.
첫 번째로, 송신기는
Figure pat00006
의 approximation을 가지고 있으므로, 의 approximation을 보정하기 위하여 안전 마진(safety margin)을 사용할 수 있다. 즉, 송신기는 두 번째 전송에서의 순시적인 instantaneous 에서 미리 최적화(optimized) 된 안전 마진 을 빼줄 수 있다.
두 번째로, 송신기는 코드 레이트(code rate)에 대하여 BER, 평균화된 상호 정보 및 SNR을 저장하는 테이블을 사용하여 추가적인 중복 비트들(즉, 두 번째 전송에서 사용되는 최적의 코드 레이트 )을 결정한다. 즉, 송신기는 그 테이블을 이용하여 주어진 와 에 대하여, 코드 레이트 에 대응하는 BER이 미리 결정된 타겟 임계값 보다 작아질 수 있도록 하는 j들 중 가장 작은 값인 을 찾을 수 있다.
세 번째로, 모드 정제 코드들이 시스터매틱하므로, 은 의 앞 부분에 나타난다고 가정할 수 있다. 즉, 의 앞 부분은 으로 채워진다. 따라서, 송신기는 의 뒷 부분에 존재하는 비트들(심볼들)을 추가적인 중복 비트들(심볼들)로 결정한다.
송신기가 두 번째 전송에서 을 전송하는 경우(정확하게 말하면, 송신기는 두 번째 전송에서 의 일부인 추가적인 중복 비트들을 보낸다), 수신기에서 수신된 코드워드는 로 표현될 수 있다. 이 때, 다시 은 으로, 은 으로 교체되며, 상술한 송신/수신 시나리오가 다시 수행된다. 송신기는 수신기에서의 평균화된 상호 정보에 대한 요구 조건이 만족되거나, 상술한 프로세스가 실패할 때까지 반복적으로 상술한 프로세스를 실행한다.
(2) 평균화된 비트 에러 확률 를 포함하는 부가 정보를 이용한 재전송 전략
A. 송신기가 정제 코드북을 사용하는 경우
송신기는 초기에 코드워드 을 전송하기 시작한다. 는 수신기에서 으로 수신된다. 그리고, 수신기는 을 계산하고, 부가 정보로서 양자화된 값인 을 피드백한다. 이면, 수신기가 성공적으로 을 디코딩한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 다음과 같은 동작이 수행된다.
첫 번째로, 송신기는 의 approximation을 가지고 있으므로, 의 approximation을 보정하기 위하여 안전 마진(safety margin)을 사용할 수 있다. 즉, 송신기는 두 번째 전송에서의 순시적인 instantaneous 에서 미리 최적화(optimized)된 안전 마진 을 빼줄 수 있다.
두 번째로, 송신기는 정제 코드워드들 에 대하여 BER, 평균화된 상호 정보 및 SNR을 저장하는 테이블을 사용하여 추가적인 중복 비트들(즉, 두 번째 전송에서 사용되는 최적의 정제 코드워드)을 결정한다. 즉, 송신기는 그 테이블을 이용하여 주어진 와 에 대하여, 정제 코드 Cj에 대응하는 BER이 미리 결정된 타겟 임계값 보다 작아질 수 있도록 하는 j들 중 가장 작은 값인 을 찾을 수 있다.
세 번째로, 모드 정제 코드들이 시스터매틱하므로, 은 의 앞 부분에 나타난다고 가정할 수 있다. 즉, 의 앞 부분은 으로 채워진다. 따라서, 송신기는 의 뒷 부분에 존재하는 비트들(심볼들)을 추가적인 중복 비트들(심볼들)로 결정한다.
송신기가 두 번째 전송에서 을 전송하는 경우(정확하게 말하면, 송신기는 두 번째 전송에서 의 일부인 추가적인 중복 비트들을 보낸다), 수신기에서 수신된 코드워드는 로 표현될 수 있다. 이 때, 다시 은 으로, 은 으로 교체되며, 상술한 송신/수신 시나리오가 다시 수행된다. 송신기는 수신기에서의 평균화된 상호 정보에 대한 요구 조건이 만족되거나, 상술한 프로세스가 실패할 때까지 반복적으로 상술한 프로세스를 실행한다.
B. 송신기가 여러 표준들에서 사용되는 여러 Modulation and Coding Scheme (MCS) 레벨들을 포함하는 Adaptive Modulation Coding (AMC) Table을 사용하는 경우
송신기는 AMC table에 있는 여러 MCS 레벨들 중 하나의 MCS 레벨을 정하고, 그 MCS 레벨에서 가장 높은 코드 레이트를 갖는 코드워드 을 전송함으로써, 전송을 시작한다. 는 수신기에서 으로 수신된다. 그리고, 수신기는 을 계산하고, 부가 정보로서 양자화된 값인 을 피드백한다. 이면, 수신기가 성공적으로
Figure pat00007
을 디코딩한 것으로 간주된다. 그렇지 않으면, 다음과 같은 동작이 수행된다.
첫 번째로, 송신기는 의 approximation을 가지고 있으므로, 의 approximation을 보정하기 위하여 안전 마진(safety margin)을 사용할 수 있다. 즉, 송신기는 두 번째 전송에서의 순시적인 instantaneous 에서 미리 최적화(optimized) 된 안전 마진 을 빼줄 수 있다.
두 번째로, 송신기는 코드 레이트(code rate)에 대하여 BER, 평균화된 상호 정보 및 SNR을 저장하는 테이블을 사용하여 추가적인 중복 비트들(즉, 두 번째 전송에서 사용되는 최적의 코드 레이트 )을 결정한다. 즉, 송신기는 그 테이블을 이용하여 주어진 와 에 대하여, 코드 레이트 에 대응하는 BER이 미리 결정된 타겟 임계값 보다 작아질 수 있도록 하는 j들 중 가장 작은 값인 을 찾을 수 있다.
세 번째로, 모드 정제 코드들이 시스터매틱하므로, 은 의 앞 부분에 나타난다고 가정할 수 있다. 즉, 의 앞 부분은 으로 채워진다. 따라서, 송신기는 의 뒷 부분에 존재하는 비트들(심볼들)을 추가적인 중복 비트들(심볼들)로 결정한다.
송신기가 두 번째 전송에서 을 전송하는 경우(정확하게 말하면, 송신기는 두 번째 전송에서 의 일부인 추가적인 중복 비트들을 보낸다), 수신기에서 수신된 코드워드는 로 표현될 수 있다. 이 때, 다시 은 으로, 은 으로 교체되며, 상술한 송신/수신 시나리오가 다시 수행된다. 송신기는 수신기에서의 평균화된 상호 정보에 대한 요구 조건이 만족되거나, 상술한 프로세스가 실패할 때까지 반복적으로 상술한 프로세스를 실행한다.
상술한 설명은 송신기가 추가적인 중복 비트들을 계산 및 결정하는 경우에 관한 것이다. 추가적인 중복 비트들은 수신기에 의해 계산 또는 결정될 수 있다. 즉, 수신기는 상술한 테이블들을 모두 저장할 수 있고, 그 테이블들을 이용하여 성공적으로 디코딩을 수행하기 위하여 요구되는 추가적인 중복 비트들을 계산 또는 결정할 수 있다. 이러한 경우, 수신기는 평균화된 상호 정보 및 평균화된 비트 에러 확률을 포함하는 부가 정보를 생성하는 것 대신에, 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 또는 AMC 테이블에서 추천되는 코드 레이트의 인덱스 등을 포함하는 부가 정보를 생성할 수 있다. 나아가, 부가 정보는 수신기가 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하기 위한 수신기의 요구와 관련된 어떠한 정보를 포함할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 수신기는 송신기로부터 송신된 패킷 데이터를 수신한다(210).
송신기가 k 개의 인풋 bits인 를 인코딩함으로써 길이 n의 코드워드인 패킷 데이터 를 송신한다고 가정한다. 이 때, 수신기에 의해 수신된 패킷 데이터(길이 n의 코드워드)는
Figure pat00008
으로 표현될 수 있다.
또한, 수신기는 에 대하여 디코딩을 수행하고, 성공적으로 디코딩이 수행되었는지 여부를 판단한다(220). 에 대하여 성공적으로 디코딩을 수행한다고 함은 성공적으로 을 검출하였음을 의미한다.
만약, 수신기가 디코딩에 성공하지 못한다면, 수신기는 송신된 패킷 데이터 에 대하여 수신된 패킷 데이터 가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성한다(230).
수신기가 디코딩에 성공하지 못하더라도, 수신된 패킷 데이터 모두를 폐기하는 것은 비효율적일 수 있다. 또한, 수신기에 의해 수신된 패킷 데이터 가 송신된 패킷 데이터 에 대하여 얼마만큼의 정보를 갖고 있는지에 관한 정보는 송신기에 의해 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 수신기는 송신된 패킷 데이터 에 대하여 수신된 패킷 데이터 가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보를 생성할 수 있다.
수신기는 상술한 바와 같이 수신된 패킷 데이터의 비트들 각각에 대한 로그 우도 비(Log Likelihood Ratio: LLR)를 기초로 부가 정보를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신기는 로그 우도 비를 기초로 상호 정보 또는 평균화된 상호 정보뿐만 아니라 비트 에러 확률 또는 평균화된 비트 에러 확률을 계산할 수 있다. 그리고, 수신기는 상호 정보 또는 평균화된 상호 정보뿐만 아니라 비트 에러 확률 또는 평균화된 비트 에러 확률을 포함하는 부가 정보를 생성할 수 있다.
나아가, 상술한 바와 같이 수신기는 추천되는 정제 코드의 인덱스를 포함하는 부가 정보를 생성할 수도 있다. 즉, 수신기는 로그 우도 비를 기초로 다양한 MCS 레벨들 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 MCS 레벨과 관련된 정보를 부가 정보로서 피드백할 수 있다. 여기서, 선택된 MCS 레벨과 관련된 정보는 추천되는 정제 코드, 추천되는 변조 방식 또는 부호화 방식 등을 나타낸다.
부가 정보가 생성되면, 수신기는 그 부가 정보를 송신기로 피드백한다(240).
이 때, 수신기는 그 부가 정보에 대응하는 값(예를 들어, , 등)과 미리 설정된 임계값을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 부가 정보를 피드백할 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00009
이 임계값보다 크거나, 이 임계값보다 작다면, 수신기는 부가 정보를 피드백하지 않을 수 있다.
송신기는 부가 정보를 기초로 다음 번 코드 레이트, 다음 번 정제 코드 또는 다음 번 MCS 레벨을 결정한 후, 결정된 것을 이용하여 추가적인 중복 비트들을 생성한다. 예를 들어, 수신기가 성공적으로 디코딩을 수행하기 위하여 x 비트의 추가적인 중복 비트들이 필요한 경우, 송신기는 피드백된 부가 정보를 사용함으로써 incremental redundancy 기법보다 신속하게 x 비트의 추가적인 중복 비트들을 생성할 수 있다. 즉, 송신기는 부가 정보를 통하여 수신기에 의해 수신된 패킷 데이터가 송신된 패킷 데이터에 대하여 얼마만큼의 정보를 갖고 있는지를 파악함으로써, 신속하고 효율적으로 추가적인 중복 비트들을 생성할 수 있다.
만약, 수신기가 디코딩에 성공한다면, 수신기는 ACK를 송신기로 전송한다(250). 여기서, 디코딩에 성공하였다고 함은 수신기가 미리 설정된 레벨보다 낮은 BER을 달성하였음을 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 송신기는 수신기에 의해 피드백된 부가 정보를 수신한다(310). 부가 정보에 대해서는 상술하였으므로, 보다 자세한 설명은 생략한다.
또한, 송신기는 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들을 생성한다(320). 즉, 송신기는 부가 정보를 기초로 수신기가 얼마만큼의 추가적인 중복 비트들을 요구하는지를 파악할 수 있으며, 따라서 효율적으로 추가적인 중복 비트들을 생성할 수 있다.
또한, 송신기는 추가적인 중복 비트들을 수신기로 전송한다(330). 송신기가 수신기로부터 ACK를 수신할 때까지 상술한 310 내지 320의 과정이 반복된다.
3. 네트워크 코딩을 수행하는 무선 멀티-홉 메쉬 네트워크에서의 재전송 전략
아래에서는 보다 효율적인 네트워크 코딩 프로토콜을 제공하기 위하여 상술한 부가 정보를 이용한 정책(strategy)을 설명한다.
도 4 내지 도 6 각각은 첫 번째, 두 번째, 세 번째 PHASE에서 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크의 동작을 나타낸다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 송신기 S1은 수신기 R1과 하나의 페어를 구성하며, 송신기 S2는 수신기 R2와 다른 하나의 페어를 구성한다. 그리고, 두 개의 페어들 사이에는 중계기인 T가 포함된다. 설명의 편의를 위하여 T는 S1, S2, R1, R2로 이루어지는 사각형에 중심에 있다고 가정한다.
(1) R1이 S1의 전송 레인지 밖에 존재하고, R2는 S2의 전송 레인지 밖에 존재하며, T는 S1과 S2 모두의 전송 레인지 안에 존재하는 경우
S1, S2, T는 연속적인 재전송(successive re-transmission)을 위해 이진 정제 코드들(binary refinement codes) 을 사용한다고 가정한다. 그리고, S1 및 S2는 T로의 채널 정보를 알고 있으며, 그 채널 정보를 기초로 T가 성공적으로 디코딩을 수행할 수 있도록 정제 코드 을 이용하여 과 를 각각 과 로 인코딩한 후, 그 과 를 전송한다고 가정한다. 이 때, S1, S2의 전송이 끝나면, 그 이후의 과정은 다음과 같다.
- T는 S1과 S2에게 과 를 error 없이 decoding했다고 알려 준다.
- R1은 수신된 에 대한 부가 정보를 T로 보낸다. R1이 를 성공적으로 decoding하기 위하여 에 대응하는 추가적인 중복 비트들을 보내야 한다고 가정한다면, T는 그 부가 정보를 이용하여 에 대응하는 추가적인 중복 비트들을 파악할 수 있다. 여기서 는 정제 코드 를 이용하여 를 정제함으로써 생성된 코드워드이다.
- R2는 수신된 에 대한 부가 정보를 T로 보낸다. R2가 를 성공적으로 decoding하기 위하여 에 대응하는 추가적인 중복 비트들을 보내야 한다고 가정한다면, T는 그 부가 정보를 이용하여 에 대응하는 추가적인 중복 비트들을 파악할 수 있다. 여기서 는 정제 코드 를 이용하여 를 정제함으로써 생성된 코드워드이다.
만약 부가 정보가 사용될 수 없고, T는 단지 algebraic operation만 수행할 수 있다면, R1과 R2 모두 성공적으로 디코딩을 수행하지 못한 경우, T가 할 수 있는 것은 과 의 finite field combination(유한체 결합)을 인코딩함으로써 생성된 것들을 전송하는 것뿐이다. 그러나, 부가 정보가 사용될 수 있다면, T는 다음과 같은 추가적인 중복 비트들과 과 의 XOR addition만 보낼 수 있다.
#추가적인 중복 비트들
에서
Figure pat00010
에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)
에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)
과 의 XOR addition
'(binary + real number) + binary'와 같은 operation이 commutativity를 만족해서, '(binary + real number) + binary'을 '(binary + binary) + real number'와 같게 만드는 방법이 있는 경우를 가정한다면, 과 의 XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들을 보낼 필요는 없다. 다만, 그렇지 않은 경우, XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들이 요구된다.
여기서, T가 R1로의 채널 정보 R2로의 채널 정보를 알고 있어서 보내져야 하는 중복 비트들의 적절한 양을 알고 있다고 가정한다. 만약, 그 양을 모르는 경우, T는 overestimated된 중복 비트들을 보내므로, 필요한 것보다 더 많은 중복 비트들을 보낼 수 있다.
다음으로는 수신기 R1에서의 디코딩 과정을 설명한다.
A. '(binary + real number) + binary'와 같은 operation이 commutativity를 만족해서, '(binary + real number) + binary'을 '(binary + binary) + real number'와 같게 만드는 방법이 있는 경우
R1은 수신된 과 의 XOR addition의 noisy version을 XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트를 이용하여 디코딩을 한다. R1이 을 수신하면, R1은 를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 그리고, R1은 를 이용하여 디코딩된 과 의 XOR addition을 다시 XOR함으로써 을 파악할 수 있다. 그래서, R1은 수신된 과 이미 가지고 있는 수신된 을 이용하여 을 성공적으로 디코딩할 수 있다.
B. XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들이 추가된 경우
R1이 을 수신하면, R1은 를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 그리고, R1은 를 이용하여 수신된 과 의 XOR addition을 다시 XOR함으로써 을 파악할 수 있다.
R2에서의 디코딩 과정은 R1에서의 디코딩 과정과 동일하므로, 생략한다.
(2) R1, R2, T 모두가 S1, S2의 transmission range에 있는 경우
R1, R2, T 모두가 S1, S2의 transmission range에 있는 경우, S1, S2, T는 연속적 전송(successive re-transmission)을 위해 이진 정제 코드들 을 사용한다고 가정한다. 그리고, S1 및 S2는 T로의 채널 정보를 알고 있으며, 그 채널 정보를 기초로 T가 성공적으로 디코딩을 수행할 수 있도록 정제 코드 을 이용하여 과 를 각각 과 로 인코딩한 후, 그 과 를 전송한다고 가정한다. 이 때, S1, S2의 전송이 끝나면, 그 이후의 과정은 다음과 같다.
- T는 S1과 S2에게 과 를 error 없이 decoding했다고 알려 준다.
- R1은 수신된 과 각각에 대한 부가 정보를 T로 보낸다. R1은 S1보다는 S2에 더 가까우므로, S2로부터 수신된 코드워드의 품질이 S1으로부터 수신된 코드워드의 품질보다 좋다. R1이 과 을 성공적으로 디코딩하기 위하여 과 에 해당하는 추가적인 중복 비트들을 보내야 한다고 가정한다. 여기서, 과 는 정제 코드 와 를 이용하여 과 를 정제함으로써 생성된 코드워드들이다.
- R2는 수신된 두 개의 codewords 과 에 대한 부가 정보를 T로 보낸다. R2은 S2보다는 S1에 더 가까우므로, S1로부터 수신된 코드워드의 품질이 S2으로부터 수신된 코드워드의 품질보다 좋다. R1이 과 을 성공적으로 decoding하기 위하여 과 에 해당하는 추가적인 중복 비트들을 보내야 한다고 가정한다. 여기서, 과 는 정제 코드 와 을 이용하여 과
Figure pat00011
를 정제함으로써 생성된 코드워드들이다.
만약 부가 정보가 사용될 수 없고, T는 단지 algebraic operation만 수행할 수 있다면, R1과 R2 모두 성공적으로 디코딩을 수행하지 못한 경우, T가 할 수 있는 것은
Figure pat00012
과 의 finite field combination(유한체 결합)을 인코딩함으로써 생성된 것들을 전송하는 것뿐이다. 그러나, 부가 정보가 사용될 수 있다면, T는 다음과 같은 추가적인 중복 비트들과 과
Figure pat00013
의 XOR addition만 보낼 수 있다.
#추가적인 중복 비트들
에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)
에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)
에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)과 에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)의 XOR addition
'(binary + real number) + binary'와 같은 operation이 commutativity를 만족해서, '(binary + real number) + binary'을 '(binary + binary) + real number'와 같게 만드는 방법이 있는 경우를 가정한다면, XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들(rXOR)을 보낼 필요는 없다. 다만, 그렇지 않은 경우, XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들이 요구된다.
여기서, T가 R1로의 채널 정보 R2로의 채널 정보를 알고 있어서 보내져야 하는 중복 비트들의 적절한 양을 알고 있다고 가정한다. 만약, 그 양을 모르는 경우, T는 overestimated된 중복 비트들을 보내므로, 필요한 것보다 더 많은 중복 비트들을 보낼 수 있다.
다음으로는 수신기 R1에서의 디코딩 과정을 설명한다.
A. '(binary + real number) + binary'와 같은 operation이 commutativity를 만족해서, '(binary + real number) + binary'을 '(binary + binary) + real number'와 같게 만드는 방법이 있는 경우
R1이
Figure pat00014
을 수신하면, R1은 를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 그리고, R1은 를 이용하여 가 무엇인지 계산할 수 있고, 의 remaining symbols들과 상술한 XOR addition을 다시 XOR함으로써,
Figure pat00015
에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)을 알 수 있다. R1은 이미 과 을 가지고 있으므로, 이 세 가지 redundancy들인 ,
Figure pat00016
, 모두를 이용하여 을 성공적으로 decoding 할 수 있다.
B. XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트들이 추가된 경우
R1은 수신된 XOR addition 부분의 noisy version을 XOR addition을 보호하기 위한 중복 비트를 이용하여 디코딩을 한다. R1이 을 수신하면, R1은 를 성공적으로 디코딩할 수 있다. 그리고, R1은 를 이용하여 가 무엇인지 계산할 수 있고, 의 remaining symbols들과 상술한 디코딩된 XOR addition을 다시 XOR함으로써, 에서 에 포함되어 있지 않은 남아 있는 심볼들(remaining symbols)을 알 수 있다. R1은 이미 과 을 가지고 있으므로, 이 세 가지 redundancy들인 , , 모두를 이용하여 을 성공적으로 decoding 할 수 있다.
R2에서의 디코딩 과정은 R1에서의 디코딩 과정과 동일하므로, 생략한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크 코딩을 수행하는 무선 네트워크에서 중계기의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 제1 송신기와 제1 수신기의 페어, 제2 송신기와 제2 수신기의 페어 및 네트워크 코딩을 수행하는 중계기를 포함하는 네트워크에서, 중계기는 제1 송신기로부터 제1 패킷 데이터, 제2 송신기로부터 제2 패킷 데이터를 수신한다(710).
이 때, 제1 수신기는 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 제1 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련되거나, 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제1 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 제1 부가 정보를 생성/피드백한다. 그리고, 제2 수신기는 상기 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보 또는 상기 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 제2 부가 정보를 생성/피드백한다.
또한, 중계기는 상기 제1 수신기로부터 피드백된 제1 부가 정보 및 상기 제2 수신기로부터 피드백된 제2 부가 정보를 수신한다(720).
또한, 중계기는 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 이용하여 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성한다(730).
이 때, 중계기는 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 기초로 상기 제1 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들을 판단할 수 있다.
특히, 중계기는 시스터매틱 코드들(systematic codes)을 포함하는 정제 코드북을 이용하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보에 대응하는 적어도 하나의 코드를 선택할 수 있다. 그리고, 중계기는 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 코드를 사용할 수 있다.
또한, 중계기는 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 중의 일부를 네트워크 코딩한다(740).
또한, 중계기는 추가적인 중복 비트들과 위의 네트워크 코딩된 것들을 함께 전송(브로드캐스트)한다(750).
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 송신기 및 수신기를 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 송신기(810)은 수신부(811), 생성부(812) 및 전송부(813)를 포함하며, 수신기(820)는 수신부(821), 생성부(822) 및 피드백부(823)를 포함한다.
수신부(811)는 수신기(820)로부터 피드백된 부가 정보-상기 부가 정보는 상기 송신기(810)로부터 송신된 패킷 데이터에 대하여 수신기(820)에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련됨-를 수신한다.
또한, 생성부(812)는 상기 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들(redundancy bits)을 생성한다.
또한, 전송부(813)는 수신기(820)로 상기 추가적인 중복 비트들을 전송한다.
수신부(821)는 송신기(810)로부터 송신된 패킷 데이터를 수신한다.
또한, 생성부(822)는 상기 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성한다.
또한, 피드백부(823)는 상기 송신기(810)로 상기 부가 정보를 피드백한다.
송신기(810) 및 수신기(820)에는 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 송신기
120:수신기

Claims (21)

  1. 수신기의 통신 방법에 있어서,
    송신기로부터 송신된 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성하는 단계; 및
    상기 부가 정보를 피드백하는 단계
    를 포함하는 수신기의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부가 정보를 생성하는 단계는
    상기 수신된 패킷 데이터의 비트들 각각에 대한 로그 우도 비(Log Likelihood Ratio: LLR)를 기초로 상기 부가 정보를 생성하는 단계인 수신기의 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부가 정보를 생성하는 단계는
    상기 부가 정보를 생성하기 위하여 상기 송신된 패킷 데이터 및 상기 수신된 패킷 데이터 사이의 상호 정보(mutual information), 상기 수신된 패킷 데이터에 대응하는 비트 에러 확률(bit error probability) 또는 상기 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 중 적어도 하나를 계산하는 단계
    를 포함하는 수신기의 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부가 정보를 생성하는 단계는
    상기 부가 정보를 생성하기 위하여 상기 상호 정보 또는 상기 비트 에러 확률을 평균화하는 단계
    를 더 포함하는 수신기의 통신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나를 계산하는 단계는
    상기 상호 정보를 이용하여 상기 비트 에러 확률을 계산하는 단계인 수신기의 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부가 정보는
    상기 수신된 패킷 데이터에 포함된 상기 송신된 패킷 데이터에 대한 정보 또는 상기 수신기가 상기 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하기 위한 상기 수신기의 요구와 관련된 수신기의 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 데이터의 코드 레이트 또는 정제 코드(refinement code) 중 적어도 하나는 상기 부가 정보를 기초로 상기 송신기에 의해 결정되는 수신기의 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부가 정보를 피드백하는 단계는
    상기 수신된 패킷 데이터를 성공적으로 디코딩하였는지 여부 또는 상기 부가 정보에 대응하는 값이 임계값보다 큰지 여부에 의존하여 상기 부가 정보를 피드백하는 단계인 수신기의 통신 방법.
  9. 송신기의 통신 방법에 있어서,
    수신기로부터 피드백된 부가 정보-상기 부가 정보는 상기 송신기로부터 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신기에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련됨-를 수신하는 단계;
    상기 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들(redundancy bits)을 생성하는 단계; 및
    상기 수신기로 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계
    를 포함하는 송신기의 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는
    시스터매틱 코드들(systematic codes)을 포함하는 정제 코드북을 이용하여 상기 부가 정보에 대응하는 적어도 하나의 코드를 선택하는 단계; 및
    상기 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계
    를 포함하는 송신기의 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계는
    상기 적어도 하나의 코드를 이용하여 코딩된 패킷 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 코딩된 패킷 데이터로부터 상기 추가적인 중복 비트들을 추출하는 단계
    를 포함하는 송신기의 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는
    복수의 모듈레이션 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS)들에 대한 테이블을 이용하여 상기 부가 정보에 대응하는 MCS를 선택하는 단계; 및
    상기 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 선택된 MCS를 사용하는 단계
    를 포함하는 송신기의 통신 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 부가 정보는
    상기 송신된 패킷 데이터 및 상기 수신된 패킷 데이터 사이의 상호 정보(mutual information), 상기 수신된 패킷 데이터에 대응하는 비트 에러 확률(bit error probability) 또는 상기 수신기에 의해 추천되는(recommended) 정제 코드의 인덱스 중 적어도 하나를 포함하는 송신기의 통신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계는
    상기 패킷 데이터를 송신함이 없이 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 단계인 송신기의 통신 방법.
  15. 적어도 제1 송신기와 제1 수신기의 페어, 제2 송신기와 제2 수신기의 페어 및 네트워크 코딩을 수행하는 중계기를 포함하는 네트워크에서, 중계기의 통신 방법에 있어서,
    상기 제1 송신기로부터 브로드캐스트된 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 송신기로부터 브로드캐스트된 제2 패킷 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제1 수신기로부터 피드백된 제1 부가 정보 및 상기 제2 수신기로부터 피드백된 제2 부가 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 이용하여 상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 부가 정보는 상기 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 상기 제1 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보 또는 상기 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제1 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련되고,
    상기 제2 부가 정보는 상기 제1 송신기로부터 송신된 제1 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제1 패킷 데이터가 갖고 있는 정보 또는 상기 제2 송신기로부터 송신된 제2 패킷 데이터에 대하여 상기 제2 수신기에서 수신된 제2 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 중계기의 통신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들의 적어도 일부 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들의 적어도 일부에 대해 네트워크 코딩을 수행하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계는
    상기 네트워크 코딩된 추가적인 중복 비트들을 브로드캐스트하는 단계
    를 포함하는 중계기의 통신 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보를 기초로 상기 제1 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기가 상기 제1 패킷 데이터 및 상기 제2 패킷 데이터를 디코딩하는 데에 요구되는 추가적인 중복 비트들을 판단하는 단계
    를 포함하는 중계기의 통신 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하는 단계는
    시스터매틱 코드들(systematic codes)을 포함하는 정제 코드북을 이용하여 상기 제1 부가 정보 및 상기 제2 부가 정보에 대응하는 적어도 하나의 코드를 선택하는 단계; 및
    상기 제1 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들 및 상기 제2 수신기를 위한 추가적인 중복 비트들을 생성하기 위하여 상기 적어도 하나의 코드를 사용하는 단계
    를 포함하는 중계기의 통신 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  20. 수신기를 위한 통신 장치에 있어서,
    송신기로부터 송신된 패킷 데이터를 수신하는 수신부;
    상기 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련된 부가 정보(side information)를 생성하는 생성부; 및
    상기 송신기로 상기 부가 정보를 피드백하는 피드백부
    를 포함하는 수신기를 위한 통신 장치.
  21. 송신기를 위한 통신 장치에 있어서,
    수신기로부터 피드백된 부가 정보-상기 부가 정보는 상기 송신기로부터 송신된 패킷 데이터에 대하여 상기 수신기에서 수신된 패킷 데이터가 갖고 있는 정보와 관련됨-를 수신하는 수신부;
    상기 부가 정보를 기초로 추가적인 중복 비트들(redundancy bits)을 생성하는 생성부; 및
    상기 수신기로 상기 추가적인 중복 비트들을 전송하는 전송부
    를 포함하는 송신기를 위한 통신 장치.
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