KR20120039419A - Apparatus and method for determning transmission power in a relay network and thereof relay network system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 릴레이 네트워크에서 신호를 전송하기 위한 전력을 결정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 릴레이 네트워크를 구성하는 소스 노드 (source node)와 릴레이 노드 (relay node)의 송신 전력을 결정하는 장치 및 방법과 이를 제공하는 릴레이 네트워크 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining power for transmitting signals in a relay network, and more particularly, to an apparatus and method for determining transmission power of a source node and a relay node constituting a relay network. And a relay network system providing the same.
통상적으로 릴레이 네트워크는 서비스 영역의 확장 등을 위해 릴레이 노드를 이용하여 소스 노드와 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 and a destination node by using a relay node to expand a service area.
예컨대 소스 노드에 의해 전송되는 노드 정보는 목적 노드와 릴레이 노드에 의해 수신된다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 상기 목적 노드로 중계한다.For example, node information transmitted by the source node is received by the destination node and the relay node. The relay node relays the 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.
이러한 릴레이 네트워크에서는 내부에서 전력이 제한적으로 사용되는 것이 일반적이다. 즉 릴레이 네트워크 내에는 많은 소스 및 릴레이 노드들이 존재할 수 있는데, 이때 상기 소스 및 릴레이 노드들은 신호 전송을 위해 상기 릴레이 네트워크에서 사용이 허락된 전체 전력을 나누어 이용한다.In such relay networks, it is common to use limited power internally. That is, there may be many source and relay nodes in the relay network, where the source and relay nodes share the total power allowed in the relay network for signal transmission.
이로 인해 상기 릴레이 네트워크를 구성하는 소스 노드와 중계 노드에서 신호를 전송함에 있어, 최적화된 전력을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 Green IT나 ECO 시스템에 위해 릴레이 네트워크의 성능을 보장하면서 신호를 전송하기 위해서는 신호 전송을 위해 사용할 전력을 최소화 및 최적화시키기 위한 방안이 마련되어야 한다.For this reason, it is desirable to use optimized power in transmitting signals from the source node and the relay node constituting the relay network. Therefore, in order to transmit signals while guaranteeing the performance of a relay network for Green IT or ECO systems, a method for minimizing and optimizing power to be used for signal transmission must be prepared.
바람직한 실시 예로써, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크에서 아웃티지 (outage) 확률 성능을 최대화하기 위한 최적의 송신 전력 비율을 결정하는 장치 및 방법과 이를 지원하는 릴레이 네트워크 시스템을 제안한다.As a preferred embodiment, an apparatus and method for determining an optimal transmission power ratio for maximizing outage probability performance in a relay network relaying a signal by a complex relay scheme and a relay network system supporting the same are provided.
또한 바람직한 실시 예로써, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크에서 전송 성능을 유지하면서 신호를 전송하기 위한 전력 사용을 줄이기 위한 장치 및 방법과 이를 지원하는 릴레이 네트워크 시스템을 제안한다.In addition, as a preferred embodiment, an apparatus and method for reducing power usage for transmitting signals while maintaining transmission performance in a relay network relaying signals by a complex relay scheme, and a relay network system supporting the same are proposed.
또한 바람직한 실시 예로써, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크에서 각 노드 별 채널 상황을 고려하여 소스 노드와 릴레이 노드에서의 송신 전력을 결정하는 장치 및 방법과 이를 지원하는 릴레이 네트워크 시스템을 제안한다.In another preferred embodiment, an apparatus and method for determining transmission power at a source node and a relay node in consideration of channel conditions of each node in a relay network relaying signals by a complex relay scheme and a relay network system supporting the same are proposed. do.
또한 바람직한 실시 예로써, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크에서 스펙트럼 밀도 (spectral density)와 잡음 전력 (noise power)을 고려하여 소스 노드와 릴레이 노드 간의 송신 전력 비율을 결정하는 장치 및 방법과 이를 지원하는 릴레이 네트워크 시스템을 제안한다.In another preferred embodiment, an apparatus and method for determining a transmission power ratio between a source node and a relay node in consideration of spectral density and noise power in a relay network relaying signals by a complex relay technique; We propose a relay network system that supports this.
바람직한 실시 예에 따른 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크의 소스 노드 또는 릴레이 노드에서 송신 전력을 결정하는 방법은, 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황을 획득하는 과정과, 스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 송신 전력 비율을 계산하는 과정과, 상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하는 과정과, 상기 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 상기 소스 노드 또는 상기 릴레이 노드의 송신 전력을 결정하는 과정을 포함한다.In a method for determining transmission power at a source node or a relay node of a relay network relaying a signal by a complex relay scheme according to an exemplary embodiment, a first channel situation between the source node and the relay node, and the relay node and the object may be used. Acquiring a second channel situation between nodes; and if the object value calculated based on spectral density and noise power is equal to or greater than a reference value calculated by the acquired first and second channel conditions, the object value and the acquisition. Calculating a transmission power ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node based on the first and second channel conditions, and when the target value is less than the reference value, the transmission power of the source node. Determining a transmission power ratio of the relay node to a preset value, and calculating or determining By Shin-power ratio comprises the step of determining the transmit power of the source node or the relay node.
또한 바람직한 실시 예에 따른, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크의 소스 노드 또는 릴레이 노드에서 송신 전력을 결정하는 장치는, 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황을 획득하는 채널 추정부와, 스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 채널 추정부에 의해 획득한 제1 및 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 송신 전력 비율을 계산하고, 상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하는 송신 전력 비율 결정부와, 상기 송신 비율 결정부에 의해 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 상기 소스 노드 또는 상기 릴레이 노드의 송신 전력을 결정하는 송신 전력 결정부를 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an apparatus for determining transmission power at a source node or a relay node of a relay network relaying a signal by a complex relay scheme may include a first channel situation between the source node and the relay node and the relay node. A channel estimator for acquiring a second channel situation between the target nodes, and a reference value calculated by the first and second channel conditions obtained by the channel estimator from a target value calculated based on spectral density and noise power; In the above case, the transmission power ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node is calculated based on the target value and the obtained first and second channel conditions, and the target value is less than the reference value. A transmission power ratio determination unit that determines the transmission power ratio as a preset value, and the transmission ratio determination unit It comprises by calculation or the determined transmission power ratio of the transmission power determining unit for determining the transmit power of the source node or the relay node.
또한 바람직한 실시 예에 따른, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크 시스템은, 릴레이 네트워크 내의 채널 상황을 기반으로 송신 전력 비율을 획득하고, 상기 획득한 송신 전력 비율에 의해 송신 전력을 결정하는 소스 노드 및 릴레이 노드와, 상기 결정된 송신 전력에 의해 전송되는 신호를 수신하는 목적 노드를 포함하며,In addition, according to a preferred embodiment, a relay network system for relaying a signal by a complex relay scheme, the source for obtaining the transmission power ratio based on the channel conditions in the relay network, and determines the transmission power based on the obtained transmission power ratio A node and a relay node, and a destination node for receiving a signal transmitted by the determined transmission power,
상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드는,The source node and the relay node,
스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 비율인 상기 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하고, 상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 송신 전력 비율을 계산함을 특징으로 한다.If the target value calculated based on the spectral density and the noise power is less than the reference value calculated by the first channel situation between the source node and the relay node and the second channel situation between the relay node and the destination node, the source node. The transmission power ratio, which is a ratio between the transmission power of and the transmission power of the relay node, is determined as a preset value. When the target value is greater than or equal to the reference value, the target value and the acquired first and second channel conditions are determined. The transmission power ratio is calculated based on the above.
제안된 바람직한 실시 예에 따르면, 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크 시스템에서 소스 노드와 릴레이 노드에서 신호를 송신하기 위해 사용되는 송신 전력을 최소화 및 최적화할 수 있다.According to the proposed exemplary embodiment, it is possible to minimize and optimize the transmission power used for transmitting signals at the source node and the relay node in a relay network system relaying signals by a complex relay scheme.
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.
도 1는 릴레이 네트워크에서 디코딩 후 전송 (Decode-and-Forward) 기법에 따른 통신 프로토콜을 보여주고 있는 도면;
도 2는 릴레이 네트워크에서 증폭 후 전송 (Amplify-and-Forward) 기법에 따른 통신 프로토콜을 보여주고 있는 도면;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 네트워크에서 증가분 릴레잉 (incremental relay) 기법에 의한 통신 프로토콜을 보이고 있는 도면;
도 6은 복합 증가분 릴레이 기법을 적용할 시와 증가분 릴레이 기법을 적용할 시의 아웃티지 확률 성능으로 인한 이득을 비교하는 실험 결과를 보이고 있는 도면;
도 7는 협력 릴레이 네트워크에서 협력 릴레이 기법에 의해 수행되는 통신 프로토콜을 보이고 있는 도면;
도 8는 협력 릴레이 네트워크에서 복합 협력 릴레이 기법에 의해 수행되는 통신 프로토콜을 보이고 있는 도면;
도 9은 협력 릴레이 기법에 의한 아웃티지 확률 성능에 비해 복합 협력 릴레이 기법에 의한 아웃티지 확률 성능이 양호하게 나타남을 보이고 있는 실험 결과에 따른 그래프;
도 10은 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 네트워크를 구성하는 소스 노드의 구성을 보이고 있는 도면;
도 11은 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 네트워크를 구성하는 릴레이 노드의 구성을 보이고 있는 도면;
도 12는 바람직한 실시 예에 따라 복합 증가분 릴레이 네트워크에서 소스 노드와 릴레이 노드가 송신 전력을 결정하기 위한 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면.1 illustrates a communication protocol according to a decode-and-forward scheme in a relay network;
2 illustrates a communication protocol according to an Amplify-and-Forward scheme in a relay network;
3 to 5 are diagrams illustrating a communication protocol by an incremental relaying technique in a relay network according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing an experimental result comparing the gains due to the outage probability performance when the complex incremental relay technique is applied and when the incremental relay technique is applied; FIG.
7 illustrates a communication protocol performed by a cooperative relay scheme in a cooperative relay network.
8 illustrates a communication protocol performed by a complex cooperative relay scheme in a cooperative relay network.
9 is a graph according to an experimental result showing that outage probability performance by a complex cooperative relay technique is better than outage probability performance by a cooperative relay technique.
10 is a view showing the configuration of a source node constituting a relay network according to a preferred embodiment;
11 is a view showing the configuration of a relay node constituting a relay network according to an embodiment of the present invention;
12 illustrates a control flow performed by a source node and a relay node to determine transmission power in a complex incremental relay network according to a preferred embodiment.
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.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1는 릴레이 네트워크에서 복호 후 전송 (Decode-and-Forward, 이하 "DF"f라 칭함) 기법에 따른 통신 프로토콜을 보이고 있다.1 illustrates a communication protocol according to a decoding-and-forward (hereinafter, referred to as "DF" f) technique in a relay network.
도 1를 참조하면, 소스 노드로부터 전송된 신호는 목적 노드뿐만 아니라 인접한 릴레이 노드에 의해서도 수신된다. 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 복호하며, 상기 복호된 신호를 다시 부호화하여 상기 목적 노드로 전송한다.Referring to FIG. 1, a signal transmitted from a source node is received by an adjacent relay node as well as a destination node. The relay node decodes the signal received from the source node, recodes the decoded signal, and transmits the decoded signal to the destination node.
상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 수신된 신호와 상기 릴레이 노드로부터 수신된 신호를 복호하고, 상기 복호된 두 개의 신호를 결합 (combining) 하여 원하는 신호를 획득한다.The destination node decodes the signal received from the source node and the signal received from the relay node, and combines the two decoded signals to obtain a desired signal.
도 2는 릴레이 네트워크에서 증폭 후 전송 (Amplify-and-Forward, 이하 "AF"라 칭함) 기법에 따른 통신 프로토콜을 보이고 있다.2 shows a communication protocol according to an Amplify-and-Forward (hereinafter, referred to as "AF") technique in a relay network.
도 2를 참조하면, 소스 노드로부터 전송된 신호는 목적 노드뿐만 아니라 인접한 릴레이 노드에 의해서도 수신된다. 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 그대로 증폭하여 상기 목적 노드로 전송한다. 즉 릴레이 네트워크에서 AF 기법을 지원하는 경우, 릴레이 노드는 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호화를 수행하지 않는다.2, a signal transmitted from a source node is received by an adjacent relay node as well as a destination node. The relay node amplifies the signal received from the source node as it is and transmits it to the destination node. That is, when the relay network supports the AF scheme, the relay node does not decode the signal received from the source node.
상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 수신된 신호와 상기 릴레이 노드로부터 수신된 신호를 복호하고, 상기 복호된 두 개의 신호를 결합하여 원하는 정보를 획득한다.The destination node decodes the signal received from the source node and the signal received from the relay node, and combines the two decoded signals to obtain desired information.
상술한 바와 같이 DF 기법의 경우는 릴레이 노드가 수신된 소스 노드의 정보를 복호 후 다시 부호화하는 기능을 수행하도록 함으로써, 릴레이 노드의 신호 처리에 따른 복잡도가 증가할 뿐만 아니라 잘못된 복호에 의해 오 정보가 전송될 수 있다.As described above, in the case of the DF scheme, the relay node performs a function of decoding and re-encoding the information of the received source node, thereby increasing complexity due to signal processing of the relay node, and incorrect information is caused by incorrect decoding. Can be sent.
반면 AF 기법의 경우에는 릴레이 노드의 기능이 단순하며, 신호를 증폭하여 전송함으로써 향상된 성능을 얻을 수 있다. 하지만 AF 기법의 경우 수신된 잡음 성분이 함께 증폭되어 전송될 수 있다.On the other hand, in the case of the AF technique, the relay node has a simple function, and amplified and transmitted signals can provide improved performance. However, in the AF technique, the received noise components may be amplified and transmitted together.
따라서 릴레이 네트워크에서는 채널 상황이나 릴레이 노드의 성능을 고려하여 DF 기법 또는 AF 기법 중 하나를 선택하여 통신 프로토콜로 사용하는 것이 바람직하다. Therefore, in the relay network, it is preferable to select one of the DF technique and the AF technique in consideration of the channel condition or the performance of the relay node and use it as a communication protocol.
그 외에 릴레이 네트워크에서 다이버시티 이득을 얻기 위한 통신 프로토콜이 제안되었다. 여기서의 다이버시티 이득은 목적 노드에서 소스 노드와 릴레이 노드 각각으로부터 수신한 신호들에 의한 다이버시티 이득 외에 재 전송으로 인해 다이버시티 이득을 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, a communication protocol for obtaining diversity gain in a relay network has been proposed. The diversity gain here is used to include the diversity gain due to retransmission in addition to the diversity gain by the signals received from the source node and the relay node at the destination node.
상기 릴레이 네트워크에서 추가의 다이버시티 이득을 얻기 위해 적용 가능한 통신 프로토콜로는 증가분 릴레이 기법 (Incremental Relay Scheme)과, 협력 릴레이 기법 (Coded Cooperation Relay Scheme) 등이 존재한다. The communication protocols applicable to obtain additional diversity gains in the relay network include an incremental relay scheme, a coded cooperation relay scheme, and the like.
먼저 상기 증가분 릴레이 기법은 추가의 다이버시티 이득을 통해 정보 전달의 성능을 향상시키기 위해 복합 재전송 (HARQ) 기법이 적용된 통신 프로토콜로써, 목적 노드에서 신호를 수신하는데 실패한 경우에만 해당 신호를 릴레이 노드가 상기 목적 노드로 재 전송하는 기술이다. 즉 목적 노드가 소스 노드에 의해 전송된 신호를 직접 수신하는데 성공하였을 경우에는 릴레이 노드가 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 상기 목적 노드로 전달할 필요가 없다.First, the incremental relay scheme is a communication protocol in which a hybrid retransmission (HARQ) scheme is applied to improve the performance of information transmission through additional diversity gain, and the relay node notifies the signal only when the target node fails to receive the signal. It is a technique to retransmit to the destination node. That is, when the destination node succeeds in directly receiving the signal transmitted by the source node, the relay node does not need to transmit the signal received from the source node to the destination node.
따라서 증가분 릴레이 기법을 사용하는 릴레이 네트워크에서는 채널의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 다이버시티 이득 또한 얻을 수 있다.Thus, in relay networks using incremental relay schemes, not only can channel waste be reduced, but also diversity gain can be obtained.
하지만 일반적인 증가분 릴레이 기법은 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황은 고려하고 있지 않았다. 따라서 상기 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황을 고려한 새로운 통신 프로토콜로써, 복합 (Hybrid) 증가분 릴레이 기법이 제안되었다.However, the general incremental relay technique does not consider the channel situation between the source node and the relay node. Therefore, as a new communication protocol considering channel conditions between the source node and the relay node, a hybrid incremental relay scheme has been proposed.
상기 복합 증가분 릴레이 기법은 릴레이 노드가 소스 노드로부터 수신된 신호를 목적 노드로 재 전송할 시, 상기 수신된 신호의 복호 성공 여부에 따라 재 전송으로 AF와 DF을 선택적으로 적용하는 하는 통신 프로토콜이다.The complex incremental relay scheme is a communication protocol for selectively applying AF and DF by retransmission according to whether the received signal is successfully decoded when the relay node retransmits a signal received from a source node to a target node.
다음으로 상기 협력 릴레이 기법은 채널 부호를 이용함에 따른 잉여 정보 (parity)를 추가로 목적 노드에 전달하고, 상기 목적 노드가 최초 수신한 정보와 추가로 수신한 잉여 정보에 의해 원하는 정보를 복호하도록 하는 통신 프로토콜이다. 즉 두 개의 프레임에 걸쳐 각 노드 별 신호를 협력하여 전송하는 통신 프로토콜이다. 일 예로 첫 번째 프레임에서 각 노드 별로 신호를 전송하고, 두 번째 프레임에서 각 노드가 첫 번째 프레임을 통해 수신한 신호 (잉여 정보)를 전송한다.Next, the cooperative relay scheme further delivers surplus information (parity) using the channel code to the target node, and causes the target node to decode the desired information by the initially received information and the additionally received surplus information. Communication protocol. That is, it is a communication protocol for cooperatively transmitting signals for each node over two frames. For example, a signal is transmitted for each node in the first frame, and a signal (surplus information) received by each node in the first frame is transmitted in the second frame.
그리고 일반적인 협력 릴레이 기법에 추가로 채널 상황을 고려하여 잉여 정보를 DF 기법 또는 AF 기법 중 하나를 선택하여 전송하도록 하는 복합 협력 (hybrid coded cooperation) 릴레이 기법이 제안되었다.In addition to the general cooperative relay scheme, a hybrid coded cooperation relay scheme is proposed in which redundant information is selected and transmitted in consideration of channel conditions.
상기 복합 협력 릴레이 기법은 제1노드가 첫 번째 프레임에서는 자신의 신호를 목적 노드와 제2노드 (릴레이 노드)로 전송하고, 두 번째 프레임에서는 상기 제2노드 (릴레이 노드)와의 채널 상황에 대응하여 선택된 송신 신호 (자신이 첫 번째 프레임에서 전송한 신호 또는 상기 제2노드에서 수신한 신호에 따른 잉여 정보)를 선택된 릴레이 기법 (DF 기법 또는 AF 기법)에 의해 전송하는 통신 프로토콜이다.
In the hybrid cooperative relaying scheme, a first node transmits its own signal to a destination node and a second node (relay node) in a first frame, and responds to a channel condition of the second node (relay node) in a second frame. It is a communication protocol for transmitting a selected transmission signal (redundancy information according to a signal transmitted from the first frame or a signal received from the second node) by a selected relay technique (DF technique or AF technique).
후술될 설명에서는 편의를 위해 복합 증가분 릴레이 기법과 복합 협력 릴레이 기법을 통칭하여 '복합 릴레이 기법'이라는 용어를 사용한다. 상기 복합 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크를 '복합 릴레이 네트워크 (Hybrid Relay Network)'라 칭하기로 한다. In the following description, for convenience, the term 'composite relay technique' is collectively referred to as a complex incremental relay technique and a complex cooperative relay technique. A relay network relaying a signal by the hybrid relay scheme will be referred to as a hybrid relay network.
그리고 일반적인 증가분 릴레이 기법을 '증가분 릴레이 기법'이라 표기하고, 일반적인 협력 릴레이 기법을 '협력 릴레이 기법'이라 표기할 것이다. 상기 증가분 릴레이 기법에 의해 신호를 중계하는 릴레이 네트워크를 '증가분 릴레이 네트워크'라 칭하고, 상기 협력 릴레이 기법에 의해 신호를 중계라는 릴레이 네트워크를 '협력 릴레이 네트워크'라 칭한다.
In addition, a general incremental relay technique will be referred to as an 'incremental relay technique', and a general cooperative relay technique will be referred to as a 'cooperative relay technique'. A relay network relaying a signal by the incremental relay technique is called an "incremental relay network", and a relay network relaying a signal by the cooperative relay technique is called a "cooperative relay network".
이하 도 3 내지 도 5에 의해 증가분 릴레이 기법과 복합 릴레이 기법 중 복합 증가분 릴레이 기법에 대해 살펴볼 것이며, 도 7와 도 8에 의해 협력 릴레이 기법과 복합 릴레이 기법 중 복합 협력 릴레이 기법에 대해 살펴볼 것이다.
Hereinafter, a composite increment relay method among an incremental relay method and a composite relay method will be described with reference to FIGS. 3 to 5, and a composite cooperative relay method among a cooperative relay method and a composite relay method will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
도 3 내지 도 5는 증가분 릴레이 네트워크에서 수행되는 통신 프로토콜을 보이고 있다.3 to 5 show communication protocols performed in an incremental relay network.
앞서 정의된 바와 같이 도 3 내지 도 5에 의해 살펴볼 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜은 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황에 대한 고려 여부에 따라 두 가지로 구분할 수 있다. 즉 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황을 고려하지 않는 일반적인 증가분 릴레이 기법과, 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황을 고려하는 복합 증가분 릴레이 기법이 존재한다.As defined above, a communication protocol using an incremental relay scheme to be described with reference to FIGS. 3 to 5 may be classified into two types depending on whether channel conditions between a source node and a relay node are considered. That is, there are general incremental relay schemes that do not consider the channel situation between the source node and the relay node, and complex incremental relay schemes that consider the channel situation between the source node and the relay node.
상기 일반적인 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜은 도 3와 도 4에 의해 수행되며, 상기 복합 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜은 도 3와 도 4에 추가하여 도 5에 의해 수행된다.The communication protocol by the general incremental relay scheme is performed by FIGS. 3 and 4, and the communication protocol by the complex incremental relay scheme is performed by FIG. 5 in addition to FIGS. 3 and 4.
도 3와 도 4를 참조하여 일반적인 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜과 복합 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜에서 공통적으로 적용되는 절차를 설명한다.Referring to Figures 3 and 4 will be described a procedure commonly applied in the communication protocol by the general incremental relay scheme and the communication protocol by the complex incremental relay scheme.
도 3는 증가분 릴레이 네트워크에서 첫 번째 프레임에 소스 노드가 신호를 전송하는 상황을 보이고 있다.3 illustrates a situation in which a source node transmits a signal in a first frame in an incremental relay network.
도 3를 참조하면, 소스 노드에 의해 전송된 신호는 목적 노드와 릴레이 노드에 의해 수신된다. 상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 복호하고, 상기 복호된 결과를 상기 소스 노드로 제공한다. Referring to Figure 3, the signal transmitted by the source node is received by the destination node and the relay node. The destination node decodes the signal received from the source node and provides the decoded result to the source node.
상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호에 실패하거나 성공하는 경우에 한하여 상기 복호 결과를 상기 소스 노드로 제공할 수 있다. 이를 위해서는 미리 설정된 시간 동안 복호 결과가 목적 노드에 의해 제공되지 않을 시, 소스 노드는 상기 목적 노드가 신호를 복호하는데 실패하였거나 성공하였음을 인지하도록 사전에 약속되어야 한다.The destination node may provide the decoding result to the source node only when the decoding of the signal received from the source node fails or succeeds. For this purpose, when the decoding result is not provided by the destination node for a preset time, the source node must be promised in advance to recognize that the destination node has failed or succeeded in decoding the signal.
만약 첫 번째 프레임에서 목적 노드가 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호에 성공할 시, 상기 소스 노드는 릴레이 노드에게 자신이 전송한 신호를 상기 목적 노드로 전달하지 않을 것을 요청한다. 상기 요청은 상기 소스 노드가 상기 릴레이 노드로 릴레이 중단 요청 메시지를 전송하는 것에 해당한다.If the destination node succeeds in decoding the signal received from the source node in the first frame, the source node requests the relay node not to transmit the signal transmitted to the destination node. The request corresponds to the source node sending a relay abort request message to the relay node.
상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 릴레이 중단 요청이 접수되면, 상기 첫 번째 프레임에서 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 상기 목적 노드로 중계하지 않는다. 이 경우 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 폐기할 수 있다.When a relay stop request is received from the source node, the relay node does not relay the signal received from the source node to the destination node in the first frame. In this case, the relay node may discard the signal received from the source node.
도 4는 증가분 릴레이 네트워크에서 두 번째 프레임에 소스 노드의 신호를 중계하는 상황을 보이고 있다. 이때 릴레이 노드가 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호에 성공한 경우를 가정한다.4 illustrates a situation in which a signal of a source node is relayed in a second frame in an incremental relay network. In this case, it is assumed that the relay node succeeds in decoding the signal received from the source node.
도 4를 참조하면, 소스 노드는 목적 노드가 자신의 전송한 신호에 대한 복호에 실패하였음을 인지하면, 릴레이 노드에게 앞서 자신이 전송한 신호를 상기 목적 노드로 전달하여 줄 것을 요청한다. 상기 요청은 상기 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 릴레이 요청이 이루어지거나 미리 약속된 시간이 경과할 때까지 릴레이 중단 요청이 제공되지 않는 경우를 모두 가정할 수 있다.Referring to FIG. 4, when the source node recognizes that the destination node has failed to decode its transmitted signal, the source node requests the relay node to transmit the previously transmitted signal to the destination node. The request may assume that a relay stop request is not provided until a relay request is made from the source node to the relay node or a predetermined time elapses.
그 후 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 이전에 수신한 신호의 복호가 성공적으로 이루어졌는지를 판단한다.The relay node then determines whether the decoding of the signal previously received from the source node was successful.
도 4에서는 릴레이 노드에 의해 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호가 성공적으로 이루어진 경우를 가정하고 있으므로, 상기 릴레이 노드는 DF 기법에 의해 상기 복호에 성공한 신호를 부호화하여 목적 노드로 전달한다.In FIG. 4, since it is assumed that the decoding of the signal received from the source node by the relay node is successful, the relay node encodes the signal that has been successfully decoded by the DF technique and delivers the signal to the destination node.
앞에서도 밝힌 바와 같이 전술한 동작은 일반적인 증가분 릴레이 기법에 따른 통신 프로토콜에 해당한다.As described above, the above operation corresponds to a communication protocol according to a general incremental relay technique.
상기 일반적인 증가분 릴레이 기법은 소스 노드와 목적 노드 간의 채널 특성만을 고려하고 있다. 즉 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 특성은 무시하고 있어, 목적 노드와 릴레이 노드가 동시에 소스 노드에 의해 전송된 신호를 복호하는데 실패한 경우에 대해서는 고려하고 있지 않다.The general incremental relay scheme only considers channel characteristics between a source node and a destination node. In other words, channel characteristics between the source node and the relay node are ignored, and the case where the destination node and the relay node fail to decode the signal transmitted by the source node at the same time is not considered.
다시 말해 일반적인 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜에서는 릴레이 노드가 소스 노드로부터 수신한 신호를 복호하는데 무조건 성공한다는 가정을 전제로 하고 있다.In other words, the communication protocol based on the general incremental relay technique assumes that the relay node unconditionally succeeds in decoding the signal received from the source node.
따라서 후술될 복합 증가분 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜의 추가 절차는 목적 노드와 릴레이 노드가 동시에 소스 노드로부터 전송된 신호의 복호에 실패한 경우를 고려하고 있다.Therefore, the additional procedure of the communication protocol by the complex incremental relay scheme, which will be described later, considers a case where the destination node and the relay node fail to decode a signal transmitted from the source node at the same time.
도 5는 릴레이 노드에서 소스 노드로부터 수신한 신호를 복호하는데 실패했을 경우, 복합 증가분 릴레이 기법에 의해 소스 노드로부터 수신한 신호를 중계하는 통신 프로토콜을 보이고 있다.FIG. 5 illustrates a communication protocol for relaying a signal received from a source node by a complex incremental relay method when a relay node fails to decode a signal received from a source node.
도 5를 참조하면, 소스 노드는 목적 노드가 자신이 전송한 신호의 복호에 실패하였음을 인지하면, 릴레이 노드에게 앞서 자신이 전송한 신호를 상기 목적 노드로 전달하여 줄 것을 요청한다. 이는 상기 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 릴레이 요청이 이루어지거나 미리 약속된 시간이 경과할 때까지 릴레이 중단 요청이 제공되지 않는 경우를 간주한다.Referring to FIG. 5, when the source node recognizes that the decoding of the signal transmitted by the target node has failed, it requests the relay node to transmit the signal previously transmitted by the target node to the target node. This considers a case where a relay stop request is not provided until a relay request is made from the source node to the relay node or a predetermined time elapses.
그 후 상기 릴레이 노드는 이전에 상기 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호가 성공적으로 이루어졌는지를 판단한다. 도 5에서는 소스 노드로부터 수신한 신호를 복호하는데 실패한 경우를 가정하고 있으므로, 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호의 복호에 실패하였음을 인지할 것이다.The relay node then determines whether the decoding of the signal previously received from the source node was successful. Since it is assumed in FIG. 5 that the signal received from the source node has failed, the relay node will recognize that the decoding of the signal received from the source node has failed.
이 경우 상기 릴레이 노드는 AF 기법에 의해 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 목적 노드로 전달한다. 즉 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 증폭하여 상기 목적 노드로 전송한다.In this case, the relay node transmits a signal received from the source node to the destination node by an AF technique. That is, the relay node amplifies the signal received from the source node and transmits it to the destination node.
도 6은 복합 증가분 릴레이 기법을 적용할 시와 증가분 릴레이 기법을 적용할 시의 아웃티지 확률 성능으로 인한 이득을 비교하는 실험 결과를 보이고 있다. 도 6에 의하면, 복합 증가분 릴레이 기법을 적용하는 경우에 증가분 릴레이 기법을 적용하는 경우에 비해 상대적으로 양호한 아웃티지 확률 성능을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 6 shows an experimental result comparing the gains due to the outage probability performance when the complex incremental relay technique is applied and when the incremental relay technique is applied. According to FIG. 6, it can be seen that a relatively good outage probability performance can be obtained when the incremental relay technique is applied when the incremental relay technique is applied.
도 7는 협력 릴레이 네트워크에서 협력 릴레이 기법에 의해 수행되는 통신 프로토콜을 보이고 있다.7 shows a communication protocol performed by a cooperative relay scheme in a cooperative relay network.
앞서 정의된 바와 같이 도 7에 의해 살펴볼 협력 릴레이 기법에 의한 통신 프로토콜은 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황을 고려하여 목적 노드로 전송할 신호를 결정한다.As defined above, the communication protocol based on the cooperative relay scheme to be examined by FIG. 7 determines a signal to be transmitted to the destination node in consideration of the channel condition between the source node and the relay node.
도 7에서는 두 개의 송신 노드에 상응하는 제1사용자와 제2사용자 간의 채널 상황에 따라 4가지의 경우를 가정하고 있다. 이때 상기 제1사용자는 협력 릴레이 네트워크 내에서 소스 노드이면서 상기 제2사용자에 대응한 릴레이 노드의 역할을 수행한다. 그리고 상기 제2사용자는 협력 릴레이 네트워크 내에서 소스 노드이면서 상기 제1사용자에 대응한 릴레이 노드의 역할을 수행한다.In FIG. 7, four cases are assumed according to channel conditions between a first user and a second user corresponding to two transmitting nodes. In this case, the first user serves as a source node in the cooperative relay network and corresponds to the second user. The second user serves as a source node in the cooperative relay network and corresponds to the relay node corresponding to the first user.
따라서 협력 릴레이 기법을 적용할 시, 상기 제1사용자와 상기 제2사용자 각각에서 상대 사용자로부터 수신한 신호에 대한 복호 성동 여부에 따라 크게 4가지의 경우가 발생될 수 있다.Therefore, when applying the cooperative relay scheme, four cases can be generated depending on whether the first user and the second user each decode or decode the signal received from the counterpart user.
첫 번째 경우는 제1 및 제2사용자 모두가 상대 사용자에 의해 전송된 신호를 성공적으로 수신한 경우이며, 두 번째 경우는 제1 및 제2사용자 모두가 상대 사용자에 의해 전송된 신호를 수신하는데 실패한 경우이다. 세 번째 경우는 제1사용자가 제2사용자에 의해 전송된 신호를 수신하는데 실패하였으나 제2사용자가 제1사용자에 의해 전송된 신호를 성공적으로 수신한 경우이다. 마지막으로 네 번째 경우는 상기 세 번째 경우에 반대의 경우로써, 제1사용자가 제2사용자에 의해 전송된 신호를 수신하는데 성공하였으나 제2사용자가 제1사용자에 의해 전송된 신호를 수신하는데 실패한 경우이다.In the first case, both the first and second users successfully receive the signal transmitted by the counterpart user. In the second case, both the first and the second user fail to receive the signal sent by the counterpart user. If it is. The third case is when the first user fails to receive a signal transmitted by the second user, but the second user successfully receives the signal transmitted by the first user. Finally, the fourth case is the reverse of the third case, in which the first user succeeds in receiving a signal transmitted by the second user but the second user fails in receiving a signal transmitted by the first user. to be.
도 7를 참조하면, 제1 및 제2사용자는 첫 번째 프레임에서 상대 사용자와 목적 노드로 자신의 신호를 전송한다. 이로 인해 제1사용자는 제2사용자에 의해 전송된 신호를 수신하여 복호하고, 제2사용자는 제1사용자에 의해 전송된 신호를 수신하여 복호한다.Referring to FIG. 7, the first and second users transmit their signals to the counterpart user and the destination node in the first frame. As a result, the first user receives and decodes the signal transmitted by the second user, and the second user receives and decodes the signal transmitted by the first user.
상기 제1 및 제2사용자에 의한 복호 결과에 의해 앞서 정의된 4가지의 경우 중 하나의 경우가 발생할 것이다.One of the four cases previously defined by the decoding result by the first and second users will occur.
상기 첫 번째 경우처럼 각 사용자가 상대 사용자로부터 수신한 신호를 성공적으로 복호하면, 상기 복호에 성공한 수신 신호 (상대편 정보)의 잉여 정보를 두 번째 프레임에서 전송한다. 상기 첫 번째 경우에 대응한 동작에 따르면, 두 번째 프레임에서 자신의 잉여 정보가 아닌 상대방의 잉여 정보를 전송함으로써 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.As in the first case, when each user successfully decodes the signal received from the counterpart user, the surplus information of the received signal (relative information) that is successfully decoded is transmitted in the second frame. According to the operation corresponding to the first case, the diversity gain can be obtained by transmitting the surplus information of the other party rather than the surplus information of the second frame.
상기 두 번째 경우처럼, 사용자 모두가 상대 사용자로부터 수신한 신호를 복호하는데 실패하면, 두 번째 프레임에서 상대방의 잉여 정보를 보내는 것이 아니라 자신의 잉여 정보를 전송한다. As in the second case, if all of the users fail to decode the signal received from the counterpart user, the second frame transmits its own excess information instead of sending the counterpart extra information.
상기 세 번째와 네 번째 경우처럼, 사용자들 중 일부 사용자가 수신 신호를 복호하는데 성공하였으나 그 외의 사용자가 수신 신호를 복호하는데 실패하였다면, 복호에 성공한 사용자는 복호에 성공한 수신 신호 (상대편 정보)의 잉여정보를 두 번째 프레임에서 전송한다. 그리고 복호에 실패한 사용자는 자신의 잉여 정보를 전송한다.As in the third and fourth cases, if some of the users succeed in decoding the received signal but the other user fails to decode the received signal, the user who succeeded in decoding the surplus of the received signal (relative information) that succeeded in decoding. Send information in the second frame. And the user who failed in decoding transmits his surplus information.
따라서 세 번째 경우, 수신 신호의 복호에 실패한 제1사용자는 두 번째 프레임에서 자신의 잉여 정보를 전송하고, 수신 신호의 복호에 성공한 제2사용자는 두 번째 프레임에서 상대방의 잉여 정보를 전송한다. 그로 인해 결과적으로 제1 및 제2 사용자 모두는 제1사용자의 잉여 정보를 전송한다.Accordingly, in the third case, the first user who fails to decode the received signal transmits its surplus information in the second frame, and the second user who successfully decodes the received signal transmits surplus information of the other party in the second frame. As a result, both the first and second users transmit surplus information of the first user.
그리고 네 번째 경우, 수신 신호의 복호에 성공한 제1사용자는 두 번째 프레임에서 상대방의 잉여 정보를 전송하고, 수신 신호의 복호에 실패한 제2사용자는 두 번째 프레임에서 자신의 잉여 정보를 전송한다. 그로 인해 결과적으로 제1 및 제2 사용자 모두는 제2사용자의 잉여 정보를 전송한다.In the fourth case, the first user who successfully decodes the received signal transmits surplus information of the other party in the second frame, and the second user who fails to decode the received signal transmits its surplus information in the second frame. As a result, both the first and second users transmit surplus information of the second user.
하지만 상술한 협력 릴레이 기법에서는 임의 사용자의 신호만이 복호에 성공하지 못할 확률이 늘어나면, 일방적으로 상기 임의 사용자의 성능이 급격하게 떨어지는 상황이 발생한다. 예컨대 세 번째 경우가 빈번하게 발생하면 제1사용자의 잉여 정보만이 전달되어 제2사용자의 성능이 저하될 수 있으며, 네 번째 경우가 빈번하게 발생하면 제2사용자의 잉여 정보만이 전달되어 제1사용자의 성능이 저하될 수 있다.However, in the above-described cooperative relay technique, when the probability that only a signal of an arbitrary user does not succeed is increased, a situation in which the performance of the arbitrary user decreases unilaterally occurs. For example, if the third case occurs frequently, only the surplus information of the first user may be transmitted, and the performance of the second user may be degraded. If the fourth case occurs frequently, only the surplus information of the second user is delivered and thus the first user is transmitted. User performance may be degraded.
이러한 문제를 보완하기 위한 통신 프로토콜이 복합 협력 릴레이 기법이다. 상기 복합 협력 릴레이 기법은 수신 신호에 대한 복호에 실패하였다고 하여 해당 신호를 전송하지 않는 것이 아니라 전송 기법을 달리한다. 예컨대 복합 협력 릴레이 기법은 수신 신호의 복호에 성공하면 DF 기법에 의해 수신 신호를 전송하고, 수신 신호의 복호에 실패하면 AF 기법에 의해 수신 신호를 전송한다. 이로써 협력 릴레이 기법에서 발생할 수 있는 전송 신호의 불균형으로 인한 성능 저하를 해결 할 수 있다.To cope with this problem, the communication protocol is a complex cooperative relay technique. The complex cooperative relay scheme does not transmit the signal because the decoding of the received signal has failed, and thus the transmission scheme is different. For example, the complex cooperative relay scheme transmits the received signal by the DF technique when the decoding of the received signal is successful, and transmits the received signal by the AF technique when the decoding of the received signal fails. This can solve the performance degradation caused by the imbalance of the transmission signal that can occur in the cooperative relay technique.
도 8는 협력 릴레이 네트워크에서 복합 협력 릴레이 기법에 의해 수행되는 통신 프로토콜을 보이고 있다.8 shows a communication protocol performed by a complex cooperative relay scheme in a cooperative relay network.
도 8를 참조하면, 첫 번째 경우와 같이 모든 사용자가 첫 번째 프레임에서 수신한 신호를 복호하는데 성공하였다면, 모든 사용자는 복호에 성공한 신호를 DF 기법에 의해 전송한다. 예컨대 제1사용자는 제2사용자로부터 수신한 신호를 복호한 후 복호에 성공한 신호를 부호화하여 전송하며, 제2사용자는 제1사용자로부터 수신한 신호를 복호한 후 복호에 성공한 신호를 부호화하여 전송한다.Referring to FIG. 8, if all users succeed in decoding the signal received in the first frame as in the first case, all users transmit a signal that succeeds in decoding by the DF technique. For example, the first user decodes a signal received from the second user and then encodes and transmits a signal that succeeded in decoding. The second user decodes a signal received from the first user and then encodes and transmits a successful signal. .
하지만 두 번째 경우와 같이 모든 사용자가 첫 번째 프레임에서 수신한 신호를 복호하는데 실패하였다면, 모든 사용자는 복호에 실패한 신호, 즉 수신 신호를 AF 기법에 의해 전송한다. 예컨대 제1사용자는 제2사용자로부터 수신한 신호를 증폭하여 전송하며, 제2사용자는 제1사용자로부터 수신한 신호를 증폭하여 전송한다.However, if all users failed to decode the signal received in the first frame as in the second case, all users transmit the signal that failed to decode, that is, the received signal by the AF technique. For example, the first user amplifies and transmits the signal received from the second user, and the second user amplifies and transmits the signal received from the first user.
그리고 세 번째와 네 번째 경우와 같이 수신 신호에 대한 복호에 성공한 사용자와 실패한 사용자가 공존하는 경우, 복호에 성공한 사용자는 해당 신호를 부호화하여 전송하며, 복호에 실패한 사용자는 수신 신호를 증폭하여 전송한다.If the user who successfully decodes the received signal coexists with the user who failed, as in the third and fourth cases, the user who has successfully decoded encodes and transmits the corresponding signal, and the user who fails in decoding amplifies and transmits the received signal. .
도 9은 협력 릴레이 기법에 의한 아웃티지 확률 성능에 비해 복합 협력 릴레이 기법에 의한 아웃티지 확률 성능이 양호하게 나타남을 보이고 있는 실험 결과에 따른 그래프이다.FIG. 9 is a graph according to an experimental result showing that outtage probability performance by a complex cooperative relay technique is better than outage probability performance by a cooperative relay technique.
한편 앞에서 살펴본 복합 릴레이 기법을 위한 통신 프로토콜은 사용자, 즉 송신 노드 (소스 노드, 릴레이 노드) 별로 송신 전력을 동일하게 할당하는 송신 전력 비율을 사용하는 것을 가정하고 있다. 하지만 복합 증가분 릴레이 기법을 사용하는 릴레이 네트워크에서는 송신 노드 별로 동일하거나 유사한 송신 전력을 할당하는 것은 릴레이 네트워크의 성능을 최적화시키는 것이라 할 수 없다.Meanwhile, the communication protocol for the complex relay scheme described above assumes the use of a transmission power ratio that equally allocates transmission power to each user, that is, a transmission node (source node, relay node). However, in a relay network using a complex incremental relay scheme, assigning the same or similar transmit power to each transmitting node is not an optimization of the relay network performance.
따라서 바람직하기로는 복합 증가분 릴레이 기법을 사용하는 릴레이 네트워크의 성능을 최적화할 수 있도록 송신 노드들 간의 송신 전력 비율을 결정하여야 한다. 이때 상기 송신 전력 비율은 복수의 송신 노드들에 의해 사용될 송신 전력의 비율을 의미한다. 일 예로 송신 전력 비율은 소스 노드의 송신 전력과 릴레이 노드의 송신 전력이 비율이 될 수 있다.Therefore, it is desirable to determine the transmission power ratio between transmitting nodes so as to optimize the performance of a relay network using a complex incremental relay technique. In this case, the transmission power ratio means a ratio of transmission power to be used by a plurality of transmission nodes. For example, the transmission power ratio may be a ratio of transmission power of a source node and transmission power of a relay node.
이를 위해 후술 될 바람직한 실시 예에서는 복합 릴레이 기법을 사용하는 릴레이 네트워크와, 상기 릴레이 네트워크 내에서 모든 유저 (신호를 송신하는 노드)들의 송신 전력 합은 상기 릴레이 네트워크에서 사용할 수 있는 전체 전력과 동일하다고 가정한다.To this end, in a preferred embodiment to be described later, it is assumed that the sum of the transmission powers of a relay network using a complex relay scheme and all users (nodes transmitting signals) in the relay network is equal to the total power available in the relay network. do.
또한 바람직한 실시 예에서 송신 전력 비율을 결정하는 소스 노드 또는 릴레이 노드에서는 릴레이 네트워크에서의 현재 채널 상황을 모두 알고 있다고 가정한다. 즉 릴레이 네트워크 내에 존재하는 모든 채널들의 상태 정보 (CSI: Channel State Information)을 기반으로 각 채널의 상황을 측정할 수 있음을 가정한다.In addition, in the preferred embodiment, it is assumed that the source node or the relay node that determines the transmission power ratio knows all the current channel conditions in the relay network. That is, it is assumed that the state of each channel can be measured based on channel state information (CSI) of all channels existing in the relay network.
한편 바람직한 실시 예에서는 상술한 가정 하에서, 현재의 채널 상황 (채널 변화 등)을 기반으로 적어도 2 이상의 유저 (송신 노드)에 대한 최적의 송신 전력 비율을 획득한다. 그리고 상기 획득한 송신 전력 비율을 이용하여 상기 각 유저 (송신 노드)에 대한 송신 전력을 결정함으로써, 상기 각 유저 (송신 노드)가 결정된 송신 전력에 의해 신호를 전송할 수 있도록 한다. Meanwhile, in the preferred embodiment, under the above-described assumption, an optimal transmission power ratio for at least two users (transmission nodes) is obtained based on the current channel situation (channel change, etc.). The transmission power for each user (transmission node) is determined using the obtained transmission power ratio, so that each user (transmission node) can transmit a signal by the determined transmission power.
이로 인해 Green IT나 ECO 시스템 등과 같이 최소한의 전력으로 최대 효과를 얻고자 하는 시스템의 상황에 적합하다 할 것이다.
This makes it suitable for situations where systems like Green IT or ECO systems want to get the most out of minimal power.
이하 제안하고자 하는 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 네트워크에서 복수의 송신 노드들에 대한 송신 전력을 결정하는 장치 및 방법과 이를 지원하는 릴레이 네트워크 시스템에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, an apparatus and method for determining transmission power for a plurality of transmission nodes in a relay network and a relay network system supporting the same will be described in detail.
이를 위해 복합 릴레이 기법을 사용하는 릴레이 네트워크에서 아웃티지 확률 성능을 최대화하기 위한 최적의 송신 전력 비율을 획득하기 위한 구체적인 방안에 대해서도 설명할 것이다.To this end, a detailed method for obtaining an optimal transmit power ratio for maximizing outage probability performance in a relay network using a complex relay scheme will be described.
또한 후술될 바람직한 실시 예에서는 릴레이 네트워크에서의 송신 노드로 하나의 소스 노드와 하나의 릴레이 노드를 대상으로 하여 설명할 것이다. 하지만 그 이상의 송신 노드를 대상으로 하더라도 제안될 바람직한 실시 예가 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.In addition, in a preferred embodiment to be described later will be described with respect to one source node and one relay node as a transmitting node in the relay network. However, it is obvious that the preferred embodiment to be applied may be equally applied even if more transmission nodes are targeted.
도 10은 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 네트워크를 구성하는 소스 노드의 구성을 보이고 있다.10 illustrates a configuration of a source node constituting a relay network according to an exemplary embodiment.
도 10을 참조하면, 수신부(710)는 안테나와 결합되어 무선 망을 통해 전송되는 신호를 수신한다. 그리고 상기 수신된 신호를 디코더(712)로 전달한다. 상기 수신부(710)에서 수행하는 동작은 본 발명과 직접적인 관계가 없음에 따라 그 구체적인 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10, the
상기 디코더(712)는 상기 수신부(710)로부터 제공되는 신호에 대한 복호를 수행한다. 상기 디코더(712)는 상기 신호에 대한 복호 결과를 제어부(720)로 제공하다. 상기 코더(714)는 상기 제어부(720)의 제어에 의해 송신할 신호를 부호화하여 송신부(716)로 출력한다.The
상기 송신부(718)는 상기 제어부(720)의 제어에 의해 상기 코더(714)로부터 출력되는 부호화된 신호를 안테나를 통해 전송한다. 상기 송신부(718)가 상기 부호화된 신호를 전송하기 위해서는 송신 전력의 결정이 필요하다. The
상기 송신 전력의 결정은 채널 추정부(718), 송신 전력 비율 결정부(722) 및 송신 전력 결정부(724)에 의해 이루어진다. 그리고 도 10에서는 상기 송신 전력 비율 결정부(722)와 송신 전력 결정부(724)가 상기 제어부(720) 내에 구비된 경우를 가정하고 있다. 하지만 상기 송신 전력 비율 결정부(722)와 송신 전력 결정부(724)가 다른 구성 내에 존재하지 않고, 독립적으로 구성될 수 있음은 자명하다.The transmission power is determined by the
따라서 후술될 설명에서 송신 전력 비율을 결정하기 위한 구성과 송신 전력을 결정하기 위한 구성이 제어부 내에 존재하는 것과 같이 설명되더라도, 제안된 바람직한 실시 예가 그 것에 한정되어 해석되어서는 안될 것이다.Therefore, in the following description, although the configuration for determining the transmission power ratio and the configuration for determining the transmission power are described as present in the control unit, the proposed preferred embodiment should not be construed as limited thereto.
상기 채널 추정부(718)는 상기 수신부(710)를 통해 수신되는 신호를 기반으로 하여 릴레이 네트워크 내에서 이용되고 있는 채널들의 상황을 추정한다. 상기 채널들의 상황은 수신된 신호에 의해 직접 추정할 수도 있으나 다른 노드로부터 제공되는 제어 정보에 의해 획득하는 것도 가능하다. 특히 바람직한 실시 예를 위해서는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황 및 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 상황은 반드시 획득될 수 있어야 한다. 그 외에 해당 채널 상황을 획득하기 위해 공지된 모든 기술들은 바람직한 실시 예를 위해 차용될 수 있음은 당연하다.The
상기 획득된 채널 상황에 대한 정보는 송신 전력 비율의 결정을 위해 상기 송신 전력 비율 결정부(722)로 전달된다.The obtained channel condition information is transmitted to the transmission power
상기 제어부(720)는 상기 디코더(712)와 상기 코더(714)의 전반적인 동작뿐만 아니라 상기 수신부(710)와 상기 송신부(716)의 동작까지도 제어한다.The
상기 송신 전력 비율 결정부(722)는 상기 채널 추정부(718)에 의해 제공되는 채널 상황에 관한 정보 또는 이미 알고 있는 채널 상황에 관한 정보를 이용하여 자신의 송신 전력과 자신이 전송한 신호를 목적 노드로 중계하는 적어도 하나의 릴레이의 송신 전력 간의 비율 (송신 전력 비율, )을 결정한다.The transmission
상기 송신 전력 비율 ()은 하기 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다.The transmit power ratio ( ) Can be calculated by
여기서 대상 값 K는 로 정의되며, R은 스펙트럼 밀도를 의미하고, 는 잡음 전력을 의미한다. 그리고 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값 (제1채널 상황)이고, 는 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 변화의 측정 값 (제2채널 상황)이다.Where the target value K is R is defined as spectral density, Means noise power. And Is the measured value of the channel change between the source node and the relay node (first channel situation), Is the measured value of the channel change between the relay node and the destination node (second channel condition).
한편 상기 <수학식 1>에서 송신 전력 비율을 결정하기 위해 이용되는 조건 중 하나인 은 K를 기준으로 정리하면, 와 같다. 상기 K를 기준으로 정리된 은 송신 전력 비율을 결정하기 위한 기준 값이 된다. On the other hand, one of the conditions used to determine the transmission power ratio in
즉 상기 대상 값 K가 상기 기준 값 이상인 경우에는 상기 <수학식 1>에서 첫 번째로 정의하고 있는 에 의해 송신 전력 비율을 결정한다. 하지만 상기 대상 값 K가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 <수학식 1>에서 두 번째로 정의하고 있는 미리 결정된 값에 의해 송신 전력 비율을 결정한다. 상기 <수학식 1>에 의하면, 상기 미리 결정된 값은 0.5임을 알 수 있다.That is, when the target value K is greater than or equal to the reference value, the first value defined in
그리고 상기 <수학식 1>은 복합 증가분 릴레이 네트워크에서 전체 네트워크의 전력이 제한적일 때, 실험에 의해 소스 노드와 릴레이 노드 사이의 최적의 송신 전력 비율을 구하기 위해 도출된 것이다. 따라서 상기 <수학식 1>에 의해 소스 노드와 릴레이 노드의 송신 전력을 결정할 경우, 네트워크 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 Green IT나 ECO 시스템 등과 같은 최소의 전력으로 최대의 효과를 올려야 하는 네트워크 상황에 적합한 방안이라 할 수 있다.
상술한 바에 의해 상기 송신 전력 비율 결정부(722)의 동작을 정리하면, 상기 송신 전력 비율 결정부(722)는 스펙트럼 밀도 (R)와 잡음 전력()을 기반으로 대상 값 (K)을 계산한다. 그리고 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화에 대한 측정 값 (제1채널 상황) 과, 릴레이 노드와 소스 노드 간의 채널 변화에 대한 측정 값 (제2채널 상황) 에 의해 기준 값을 계산한다.As described above, when the operation of the transmission power
그 후 상기 송신 전력 비율 결정부(722)는 상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 송신 전력 비율을 계산한다. 그리고 상기 대상 값이 기준 값 미만인 경우, 송신 전력 비율을 미리 설정된 값인 0.5로 결정한다.Thereafter, when the target value is greater than or equal to the reference value, the transmission power
앞에서도 정의된 바와 같이 상기 송신 전력 비율은 소스 노드의 송신 전력과 릴레이 노드의 송신 전력 간의 비율이므로, 송신 전력 비율이 0.5인 경우 소스 노드의 송신 전력은 릴레이 노드의 송신 전력에 비해 2배 정도 높은 전력 값을 가진다.As defined above, since the transmission power ratio is a ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node, when the transmission power ratio is 0.5, the transmission power of the source node is about twice as high as the transmission power of the relay node. Has a power value.
상술한 방안에 의해 서로 다른 채널 변화를 가정할 때, 각 채널 변화에서 획득될 수 있는 송신 전력 비율의 예를 하기 <표 1>에서 보이고 있다.Assuming a different channel change by the above-described scheme, an example of the transmission power ratio that can be obtained in each channel change is shown in Table 1 below.
상기 <표 1>에서 정의하고 있는 는 전체 전송 데이터 중에 첫 번째 프로임에 보내는 정보의 비율을 의미한다.As defined in Table 1 above. Is the ratio of the information sent to the first frame of the total transmission data.
상기 송신 전력 비율 결정부(722)에 의해 결정된 송신 전력 비율은 송신 전력 결정부(724)로 제공된다.The transmission power ratio determined by the transmission power
상기 송신 전력 결정부(724)는 상기 송신 전력 비율 결정부(722)에 의해 제공되는 송신 전력 비율을 기반으로 자신의 송신 전력을 결정한다. 즉 상기 송신 전력 결정부(724)는 상기 송신 전력 비율에 의해 소스 노드의 송신 전력을 결정한다.The transmission
물론 상기 송신 전력 결정부(724)는 상기 송신 전력 비율에 의해 릴레이 노드의 송신 전력을 결정할 수도 있다. 즉 상기 릴레이 노드의 송신 전력이 소스 노드에 의해 결정되고, 상기 결정된 송신 전력이 상기 릴레이 노드로 제공될 수 있다.Of course, the
상기 송신 전력 결정부(724)는 상기 결정된 송신 전력에 의해 상기 송신부(718)의 송신 전력을 제어한다. 따라서 상기 송신부(718)는 상기 결정된 송신 전력에 의해 신호를 송신한다.The transmission
도 11은 바람직한 실시 예에 따른 릴레이 네트워크를 구성하는 릴레이 노드의 구성을 보이고 있다.11 illustrates a configuration of a relay node constituting a relay network according to an exemplary embodiment.
도 11을 참조하면, 수신부(810)는 안테나와 결합되어 무선 망을 통해 전송되는 신호를 수신한다. 그리고 상기 수신된 신호를 디코더(812), 채널 추정부(826), 증폭부(816) 중 적어도 하나의 구성으로 전달한다. 상기 수신부(810)에서 수행하는 동작은 바람직한 실시 예와 직접적인 관계가 없음에 따라 그 구체적인 설명은 생략한다. 단지 상기 수신부(810)는 바람직한 실시 예를 위해 소스 노드에 의해 전송된 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 상기 디코더(812), 증폭부(816) 및 채널 추정부(828) 중 적어도 하나의 구성으로 제공한다.Referring to FIG. 11, the
상기 디코더(812)는 상기 수신부(810)로부터 제공되는 신호에 대한 복호를 수행한다. 상기 디코더(812)는 상기 신호에 대한 복호 결과를 제어부(820)로 제공한다. 그리고 상기 디코더(812)는 상기 신호에 대한 복호에 성공할 시 상기 복호된 신호를 코더(814)로 제공한다.The
상기 코더(814)는 상기 제어부(820)의 제어에 의해 상기 디코더(812)로부터 제공된 복호된 신호를 다시 부호화하여 송신부(818)로 출력한다. 상기 제어부(820)는 상기 소스 노드로부터 릴레이 요청이 있고, 상기 디코더(812)에 의해 상기 수신된 신호의 복호가 성공할 경우에 상기 코더(814)로 상기 복호에 성공한 신호를 부호화할 것을 지시한다.The
상기 증폭부(816)는 상기 제어부(820)의 제어에 의해 상기 수신부(810)로부터 제공되는 신호를 증폭하여 상기 송신부(818)로 출력한다. 상기 제어부(820)는 상기 소스 노드로부터 릴레이 요청이 있고, 상기 디코더(812)에 의해 상기 수신된 신호의 복호에 실패할 경우에 상기 증폭부(816)에게 상기 수신된 신호를 증폭할 것을 지시한다.The
상기 송신부(818)는 상기 제어부(820)의 제어에 의해 상기 코더(814)와 상기 증폭부(816) 중 어느 하나로부터 출력되는 신호를 안테나를 통해 목적 노드로 전송한다. 하지만 상기 송신부(818)에 의해 신호가 상기 목적 노드로 전송되는 것은 상기 소스 노드로부터 릴레이 요청이 수신된 경우로 한정된다. 만약 상기 소스 노드로부터 릴레이 중단 요청이 있는 경우라면, 상기 제어부(820)는 상기 송신부(818)에 의해 신호가 목적 노드로 전송되지 않도록 지시할 것이다.The
상기 제어부(820)는 상기 소스 노드로부터의 릴레이 요청과 릴레이 중단 요청에 의해 수신된 신호를 목적 노드로 전달할지 여부를 결정한다. 즉 상기 소스 노드로부터 해당 신호의 중계가 요청되면, 앞서 상기 소스 노드로부터 수신한 신호가 목적 노드로 전달될 수 있도록 제어한다. 하지만 상기 소스 노드로부터 해당 신호의 중계가 요청되지 않으면, 앞서 상기 소스 노드로부터 수신한 신호가 목적 노드로 전달되지 않도록 제어한다.The
한편 상기 제어부(820)는 상기 소스 노드로부터 해당 신호의 중계가 요청되면, 목적 노드에 의해 해당 신호에 대한 복호가 실패하였음을 간접적으로 인지할 수 있다. 그리고 상기 소스 노드로부터 해당 신호의 중계가 요청되지 않으면, 목적 노드에 의해 해당 신호에 대한 복호가 성공적으로 이루어졌음을 간접적으로 인지할 수 있다.On the other hand, when the relay of the signal is requested from the source node, the
또한 상기 제어부(820)은 상기 디코더(812)에서 수신된 신호에 대한 복호의 성공 여부에 의해 상기 코더(814) 또는 상기 증폭부(816)를 제어한다. 즉 상기 제어부(816)는 상기 디코더(812)에 의해 수신된 신호에 대한 복호에 성공하였다면, 상기 코더(814)가 상기 복호에 성공한 신호를 부호화할 것을 지시한다. 그렇지 않고 상기 디코더(812)에 의해 수신된 신호에 대한 복호에 실패하였다면, 상기 제어부(820)는 상기 증폭부(816)가 상기 수신된 신호를 증폭할 것을 지시한다.In addition, the
상기 송신부(818)는 상기 제어부(820)의 제어에 의해 상기 코더(814)로부터 출력되는 부호화된 신호 또는 상기 증폭부(816)로부터 출력되는 증폭된 신호를 안테나를 통해 전송한다. 상기 송신부(818)가 상기 부호화된 신호를 전송하기 위해서는 송신 전력의 결정이 필요하다. The
상기 송신 전력의 결정은 채널 추정부(826), 송신 전력 비율 결정부(822) 및 송신 전력 결정부(824)에 의해 이루어진다. 그리고 도 11에서는 상기 송신 전력 비율 결정부(822)와 송신 전력 결정부(824)가 상기 제어부(820) 내에 구비된 경우를 가정하고 있다. 하지만 상기 송신 전력 비율 결정부(822)와 송신 전력 결정부(824)가 다른 구성 내에 존재하지 않고, 독립적으로 구성될 수 있음은 자명하다.The transmission power is determined by the
따라서 후술될 설명에서 송신 전력 비율을 결정하기 위한 구성과 송신 전력을 결정하기 위한 구성이 제어부 내에 존재하는 것과 같이 설명되더라도, 제안된 바람직한 실시 예가 그 것에 한정되어 해석되어서는 안될 것이다.Therefore, in the following description, although the configuration for determining the transmission power ratio and the configuration for determining the transmission power are described as present in the control unit, the proposed preferred embodiment should not be construed as limited thereto.
상기 채널 추정부(826)는 상기 수신부(810)를 통해 수신되는 신호를 기반으로 하여 릴레이 네트워크 내에서 이용되고 있는 채널들의 상황을 추정한다. 상기 채널들의 상황은 수신된 신호에 의해 직접 추정할 수도 있으나 다른 노드로부터 제공되는 제어 정보에 의해 획득하는 것도 가능하다. 특히 바람직한 실시 예를 위해서는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황 및 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 상황은 반드시 획득될 수 있어야 한다. 그 외에 해당 채널 상황을 획득하기 위해 공지된 모든 기술들은 바람직한 실시 예를 위해 차용될 수 있음은 당연하다.The
상기 획득된 채널 상황에 대한 정보는 송신 전력 비율의 결정을 위해 상기 송신 전력 비율 결정부(824)로 전달된다.The obtained channel condition information is transmitted to the transmission power
상기 제어부(820)는 상기 디코더(812)와 상기 코더(814) 및 상기 증폭부(816)의 전반적인 동작뿐만 아니라 상기 수신부(810)와 상기 송신부(816)의 동작까지도 제어한다.The
상기 송신 전력 비율 결정부(820)는 상기 채널 추정부(826)에 의해 제공되는 채널 상황에 관한 정보 또는 이미 알고 있는 채널 상황에 관한 정보를 이용하여 송신 전력 비율 ()을 결정한다. 상기 송신 전력 비율 ()은 앞에서 정의된 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다.The transmission power
상기 송신 전력 비율 결정부(822)의 동작을 정리하면, 송신 전력 비율 결정부(822)는 스펙트럼 밀도 (R)와 잡음 전력()을 기반으로 대상 값 (K)을 계산한다. 그리고 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화에 대한 측정 값 (제1채널 상황) 과, 릴레이 노드와 소스 노드 간의 채널 변화에 대한 측정 값 (제2채널 상황) 에 의해 기준 값을 계산한다.When the operation of the transmission power
그 후 상기 송신 전력 비율 결정부(822)는 상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 송신 전력 비율을 계산한다. 그리고 상기 대상 값이 기준 값 미만인 경우, 송신 전력 비율을 미리 설정된 값인 0.5로 결정한다.Thereafter, when the target value is greater than or equal to the reference value, the transmission power
앞에서도 정의된 바와 같이 상기 송신 전력 비율은 소스 노드의 송신 전력과 릴레이 노드의 송신 전력 간의 비율이므로, 송신 전력 비율이 0.5인 경우 소스 노드의 송신 전력은 릴레이 노드의 송신 전력에 비해 2배 정도 높은 전력 값을 가진다.As defined above, since the transmission power ratio is a ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node, when the transmission power ratio is 0.5, the transmission power of the source node is about twice as high as the transmission power of the relay node. Has a power value.
상기 송신 전력 비율 결정부(822)에 의해 결정된 송신 전력 비율은 송신 전력 결정부(824)로 제공된다.The transmission power ratio determined by the transmission power
상기 송신 전력 결정부(824)는 상기 송신 전력 비율 결정부(822)에 의해 제공되는 송신 전력 비율을 기반으로 자신의 송신 전력을 결정한다. 즉 상기 송신 전력 결정부(824)는 상기 송신 전력 비율에 의해 릴레이 노드의 송신 전력을 결정한다.The transmit
물론 상기 송신 전력 결정부(824)는 상기 송신 전력 비율에 의해 소스 노드의 송신 전력을 결정할 수도 있다. 즉 상기 소스 노드의 송신 전력이 릴레이 노드에 의해 결정되고, 상기 결정된 송신 전력이 상기 소스 노드로 제공될 수 있다.Of course, the
상기 송신 전력 결정부(824)는 상기 결정된 송신 전력에 의해 상기 송신부(818)의 송신 전력을 제어한다. 따라서 상기 송신부(818)는 상기 결정된 송신 전력에 의해 상기 코더(814)로부터 출력되는 신호 또는 상기 증폭부(816)에서 출력되는 신호를 송신한다.The transmission
도 12는 바람직한 실시 예에 따라 복합 증가분 릴레이 네트워크에서 소스 노드와 릴레이 노드가 송신 전력을 결정하기 위한 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다.12 illustrates a control flow performed by a source node and a relay node to determine transmission power in a complex incremental relay network according to an exemplary embodiment.
도 12에서 보이고 있는 제어 흐름은 채널 상황을 획득하는 과정과, 송신 전력 비율을 계산 또는 결정하는 과정과, 상기 송신 전력 비율에 의해 송신 전력을 결정하는 과정 및 상기 결정된 송신 전력에 의해 신호를 전송하는 과정을 포함한다.The control flow shown in FIG. 12 includes obtaining a channel condition, calculating or determining a transmission power ratio, determining a transmission power based on the transmission power ratio, and transmitting a signal by the determined transmission power. Process.
상기 채널 상황을 획득하는 과정에서는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황을 획득한다. In the process of acquiring the channel condition, a first channel condition between a source node and a relay node and a second channel condition between the relay node and the destination node are obtained.
상기 송신 전력 비율을 계산하는 과정에서는 스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 송신 전력 비율을 계산한다. In the calculating of the transmission power ratio, when the target value calculated based on the spectral density and the noise power is equal to or larger than the reference value calculated by the obtained first and second channel conditions, the target value and the acquired first value. And calculating a transmission power ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node based on the second channel condition.
상기 송신 전력 비율을 결정하는 과정에서는 상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정한다.In the determining of the transmission power ratio, when the target value is less than the reference value, the transmission power ratio of the source node and the transmission power ratio of the relay node are determined as a preset value.
상기 송신 전력을 결정하는 과정에서는 상기 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 상기 소스 노드 또는 상기 릴레이 노드의 송신 전력을 결정하며, 상기 신호를 송신하는 과정에서는 상기 결정된 송신 전력을 사용하여 신호를 전송한다.In the process of determining the transmission power, the transmission power of the source node or the relay node is determined by the calculated or determined transmission power ratio, and in the process of transmitting the signal, the signal is transmitted using the determined transmission power.
도 12를 참조하면, 송신 노드 (소스 노드 또는 릴레이 노드)는 910단계에서 릴레이 네트워크 내의 채널 상황을 획득한다. 상기 송신 노드는 릴레이 네트워크 내의 채널 상황을 수신된 신호를 기반으로 하여 추정하거나 다른 노드로부터 제공되는 제어 정보에 의해 획득하는 것도 가능하다.Referring to FIG. 12, in
특히 바람직한 실시 예를 위해서는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 상황 (제1채널 상황) 및 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 상황 (제2채널 상황)은 반드시 획득될 수 있어야 한다. 그 외에 해당 채널 상황을 획득하기 위해 공지된 모든 기술들은 바람직한 실시 예를 위해 차용될 수 있음은 당연하다.In a particularly preferred embodiment, the channel condition (first channel condition) between the source node and the relay node and the channel condition (second channel condition) between the relay node and the destination node must be obtained. In addition, it is natural that all known techniques for acquiring the channel situation can be borrowed for the preferred embodiment.
상기 송신 노드는 912단계에서 상기 획득한 채널 상황이 소정의 조건을 만족하는지를 판단한다. 상기 소정의 조건은 가 될 수 있다. 상기 소정의 조건을 K를 기준으로 정리하면, 와 같다. 이때 상기 K는 로 정의된다.In
따라서 상기 소정의 조건은 스펙트럼 밀도 (R)와 잡음 전력()을 기반으로 계산된 대상 값 (K)이 앞서 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 하여 얻을 수 있는 기준 값 보다 크거나 같은 값을 갖는 것이다.Thus, the predetermined condition is the spectral density (R) and the noise power ( Reference value that can be obtained based on the first and second channel conditions obtained previously Have a value greater than or equal to
상기 송신 노드는 상기 912단계에서 소정 조건을 만족한다고 판단하면 914단계로 진행하며, 소정 조건을 만족하지 못한다고 판단하면 916단계로 진행한다.If it is determined in
하지만 상기 소정의 조건으로 가 사용될 수도 있다. 이 경우 상기 소정의 조건을 K를 기준으로 정리하면, 와 같다.But under the above conditions May be used. In this case, if the predetermined condition is summarized based on K, Same as
따라서 상기 소정의 조건은 스펙트럼 밀도 (R)와 잡음 전력()을 기반으로 계산된 대상 값 (K)이 앞서 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 하여 얻을 수 있는 기준 값 보다 작은 값을 갖는 것이다.Thus, the predetermined condition is the spectral density (R) and the noise power ( Reference value that can be obtained based on the first and second channel conditions obtained previously It has a smaller value.
상기와 같이 소정의 조건으로 를 사용할 경우에는 상기 912단계에서의 판단 결과에 따른 동작인 914단계와 916단계가 반대로 수행되어야 한다. 즉 상기 소정 조건을 만족하는 경우에는 916단계에 상응하는 동작이 수행되고, 상기 소정 조건을 만족하지 못하는 경우에는 914단계에 상응하는 동작이 수행된다.On a predetermined condition as above In the case of using,
상기 송신 노드는 상기 914단계로 진행하면, 앞서 획득한 채널 상황을 고려하여 릴레이 노드의 송신 전력 과 소스 노드의 송신 전력 의 비율인 송신 전력 비율 ()을 결정한다. 상기 송신 전력 비율 ()은 앞서 정의한 <수학식 1>에 의해 계산될 수 있다.When the transmitting node proceeds to step 914, the transmission power of the relay node in consideration of the previously obtained channel condition. Transmit power of source and source nodes Transmit power ratio, which is the ratio of Is determined. The transmit power ratio ( ) Can be calculated by
하지만 상기 916단계로 진행하면, 상기 송신 노드는 상기 송신 전력 비율 ()을 미리 설정된 값 (일 예로 0.5)으로 결정한다.However, if the process proceeds to step 916, the transmitting node determines the transmit power ratio ( ) Is determined as a preset value (for example, 0.5).
상기 914단계에 의해 송신 전력 비율이 계산되거나 상기 916단계에서 송신 전력 비율이 결정되면, 상기 송신 노드는 918단계에서 상기 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 송신 전력을 결정한다. 상기 송신 전력은 전체 송신 노드가 사용 가능한 전력에서 상기 송신 전력 비율에 의해 자신에게 부여된 비율만큼의 전력을 송신 전력으로 결정한다. 이때 상기 전체 송신 노드가 사용 가능한 전력은 릴레이 네트워크 내에서 사용될 수 잇는 전체 전력 또는 동일한 목적 노드로 신호를 전송하기 위한 송신 노드에서 사용될 수 있는 전체 전력 또는 하나의 소스 노드와 상기 하나의 소스 노드의 신호를 목적 노드로 중계하는 적어도 하나의 릴레이 노드에서 사용될 수 있는 전체 전력 중 하나로 정의할 수 있다.If the transmission power ratio is calculated in
그리고 도 12에서는 도시되고 있지 않지만 상기 송신 노드는 송신 전력 비율에 의해 상기 송신 노드가 아닌 다른 송신 노드의 송신 전력이 결정될 수도 있다. 이 경우에는 상기 결정된 다른 송신 노드의 송신 전력을 해당 송신 노드로 전달하기 위한 과정이 추가로 요구된다.Although not shown in FIG. 12, the transmission power of the transmission node other than the transmission node may be determined by the transmission power ratio. In this case, a process for transferring the determined transmission power of the other transmission node to the corresponding transmission node is further required.
상기 송신 노드는 신호 전송을 위한 송신 전력이 결정되면, 920단계에서 상기 결정된 송신 전력을 이용하여 신호를 송신한다.
When the transmission power for signal transmission is determined, the transmitting node transmits a signal using the determined transmission power in
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.
예컨대 도 10과 도 11의 설명에서는 릴레이 노드와 소스 노드의 구성을 구분하여 설명하였으나 복합 릴레이 기법으로 복합 협력 릴레이 기법을 적용하는 경우, 도 10과 도 11의 구성이 각 노드 별로 구비될 수 있다. 그 이유로 복합 협력 릴레이 기법의 경우, 각 노드가 소스 노드로서의 동작뿐만 아니라 릴레이 노드로의 동작을 같이 수행하기 때문이다. 하지만 복합 협력 릴레이 기법을 적용하더라도 각 노드에서 송신 전력 비율을 결정하기 위한 구체적인 방안에 있어서는 변경되는 것이 없다.For example, in the description of FIGS. 10 and 11, the configuration of the relay node and the source node has been described separately, but in the case of applying the complex cooperative relay scheme as the complex relay scheme, the configurations of FIGS. 10 and 11 may be provided for each node. This is because in the case of the complex cooperative relay scheme, each node performs an operation as a relay node as well as an operation as a source node. However, even if the complex cooperative relay scheme is applied, there is no change in the specific scheme for determining the transmission power ratio at each node.
Claims (12)
상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황을 획득하는 과정과,
스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 송신 전력 비율을 계산하는 과정과,
상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하는 과정과,
상기 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 상기 소스 노드 또는 상기 릴레이 노드의 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 송신 전력 결정방법.In the method of determining the transmission power at the source node or relay node of the relay network relaying signals by a complex relay technique,
Obtaining a first channel condition between the source node and the relay node and a second channel condition between the relay node and the destination node;
If the target value calculated based on the spectral density and the noise power is equal to or larger than the reference value calculated by the obtained first and second channel conditions, the target value and the acquired first and second channel conditions are used. Calculating a transmit power ratio between a transmit power of a source node and a transmit power of the relay node;
When the target value is less than the reference value, determining a transmission power ratio of the source node and a transmission power ratio of the relay node as a preset value;
And determining transmission power of the source node or the relay node based on the calculated or determined transmission power ratio.
상기 대상 값은 에 의해 계산되고, 상기 기준 값은 에 의해 계산되며,
여기서 R은 스펙트럼 밀도를 의미하고, 는 잡음 전력을 의미하며, 는 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 변화의 측정 값이고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 송신 전력 결정방법.The method of claim 1,
The target value is Calculated by the reference value Is calculated by
Where R means spectral density, Means noise power, Is a measure of the channel change between the relay node and the destination node, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 송신 전력 비율은 에 의해 계산되며,
여기서 K는 상기 대상 값을 의미하고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 송신 전력 결정방법.The method according to claim 1 or 2,
When the target value is greater than or equal to the reference value, the transmission power ratio is Is calculated by
Where K means the target value, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율로 결정할 미리 설정된 값은 0.5임을 특징으로 하는 송신 전력 결정방법.The method of claim 3,
And when the target value is less than the reference value, the predetermined value to be determined as the ratio of the transmit power of the source node and the transmit power of the relay node is 0.5.
상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황을 획득하는 채널 추정부와,
스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 채널 추정부에 의해 획득한 제1 및 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 송신 전력 비율을 계산하고, 상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하는 송신 전력 비율 결정부와,
상기 송신 비율 결정부에 의해 계산 또는 결정된 송신 전력 비율에 의해 상기 소스 노드 또는 상기 릴레이 노드의 송신 전력을 결정하는 송신 전력 결정부를 포함하는 송신 전력 결정장치.An apparatus for determining transmission power at a source node or a relay node of a relay network relaying a signal by a complex relay technique,
A channel estimator for obtaining a first channel condition between the source node and the relay node and a second channel condition between the relay node and the destination node;
When the target value calculated based on the spectral density and the noise power is equal to or larger than a reference value calculated by the first and second channel conditions obtained by the channel estimator, the target value and the acquired first and second channels. Calculate a transmission power ratio between the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node based on the situation, and determine the transmission power ratio to determine the transmission power ratio as a preset value when the target value is less than the reference value. Wealth,
And a transmission power determination unit that determines transmission power of the source node or the relay node based on the transmission power ratio calculated or determined by the transmission ratio determination unit.
상기 대상 값을 에 의해 계산하고, 상기 기준 값을 에 의해 계산하며,
여기서 R은 스펙트럼 밀도를 의미하고, 는 잡음 전력을 의미하며, 는 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 변화의 측정 값이고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 송신 전력 결정장치.The method of claim 5, wherein the transmission power ratio determination unit,
The target value Calculated by the reference value Calculated by
Where R means spectral density, Means noise power, Is a measure of the channel change between the relay node and the destination node, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 송신 전력 비율을 에 의해 계산하며,
여기서 K는 상기 대상 값을 의미하고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 송신 전력 결정장치.The transmission power ratio determination unit according to claim 5 or 6,
If the target value is greater than or equal to the reference value, the transmission power ratio Calculated by
Where K means the target value, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율을 0.5로 결정함을 특징으로 하는 송신 전력 결정장치.The method of claim 7, wherein the transmission power determiner,
And the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node are determined to be 0.5 when the target value is less than the reference value.
릴레이 네트워크 내의 채널 상황을 기반으로 송신 전력 비율을 획득하고, 상기 획득한 송신 전력 비율에 의해 송신 전력을 결정하는 소스 노드 및 릴레이 노드와,
상기 결정된 송신 전력에 의해 전송되는 신호를 수신하는 목적 노드를 포함하며,
상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드는,
스펙트럼 밀도와 잡음 전력을 기반으로 계산된 대상 값이 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드 간의 제1채널 상황 및 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 제2채널 상황에 의해 계산된 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 간의 비율인 상기 송신 전력 비율을 미리 설정된 값으로 결정하고,
상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 대상 값과 상기 획득한 제1 및 제2채널 상황을 기반으로 상기 송신 전력 비율을 계산함을 특징으로 하는 릴레이 네트워크 시스템.In a relay network system for relaying signals by a complex relay scheme,
A source node and a relay node obtaining a transmission power ratio based on a channel condition in the relay network, and determining transmission power by the obtained transmission power ratio;
A destination node for receiving a signal transmitted by the determined transmission power,
The source node and the relay node,
If the target value calculated based on the spectral density and the noise power is less than the reference value calculated by the first channel situation between the source node and the relay node and the second channel situation between the relay node and the destination node, the source node. Determine the transmission power ratio, which is a ratio between the transmission power of and the transmission power of the relay node, to a preset value,
And when the target value is greater than or equal to the reference value, calculating the transmission power ratio based on the target value and the acquired first and second channel conditions.
상기 대상 값을 에 의해 계산하고, 상기 기준 값을 에 의해 계산하며,
여기서 R은 스펙트럼 밀도를 의미하고, 는 잡음 전력을 의미하며, 는 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 변화의 측정 값이고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 릴레이 네트워크 시스템.The method of claim 9, wherein the source node and the relay node,
The target value Calculated by the reference value Calculated by
Where R means spectral density, Means noise power, Is a measure of the channel change between the relay node and the destination node, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 이상인 경우, 상기 송신 전력 비율을 에 의해 계산하며,
여기서 K는 상기 대상 값을 의미하고, 는 소스 노드와 릴레이 노드 간의 채널 변화의 측정 값임을 특징으로 하는 릴레이 네트워크 시스템.The method of claim 9 or 10, wherein the source node and the relay node,
If the target value is greater than or equal to the reference value, the transmission power ratio Calculated by
Where K means the target value, Is a measurement value of a channel change between a source node and a relay node.
상기 대상 값이 상기 기준 값 미만인 경우, 상기 소스 노드의 송신 전력과 상기 릴레이 노드의 송신 전력 비율을 0.5로 결정함을 특징으로 하는 릴레이 네트워크 시스템.The method of claim 11, wherein the source node and the relay node,
And the transmission power of the source node and the transmission power of the relay node are determined to be 0.5 when the target value is less than the reference value.
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