KR20130020102A - 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서의 릴레이와 단말 및 그 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서의 릴레이와 단말 및 그 통신 방법을 제안한다.
특히, Multi-pair Two-way Relay 네트워크에서 송/수신 페어를 기준으로 서로 독립적인 공간 차원을 할당하고, 서로 독립적인 공간 차원에 대한 정보(즉, 사용자 쌍 인덱스)를 단말에게 알려줌으로써 협력(cooperation)에 따른 오버헤드를 최소화하며, 릴레이가 코드북을 이용하여 선택한 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송함으로써 릴레이가 결정한 송신 빔 포밍 벡터를 각 단말로 피드-포워드(feed-forward) 해줘야 하는 오버헤드를 줄일 수 있는 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서의 릴레이와 단말 및 그 통신 방법을 제공할 수 있다.

Description

다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서의 릴레이와 단말 및 그 통신 방법{A RELAY AND A TERMINAL IN A MULTI-PAIR TWO-WAY RELAY NETWORK AND A COMMUNICATON METHOD THEREOF}
아래의 실시예들은 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서의 릴레이와 단말 및 그 통신 방법에 관한 것이다.
지금까지 통신 시스템은 주로 사람과 사람만을 연결하는 수단으로 사용되어 왔다. 때문에 현재 지구상에 존재하는 기기들 중 1% 정도만이 네트워크로 서로 연결되어 사용되고 있다. 하지만, 통신 기술의 발달과 기기 통합에 따른 단일화 추세에 따라 향후 스마트 폰, 센서 기기, 그 밖의 통신 기능을 구비한 다양한 기기들이 거대한 네트워크를 구성할 것이 예상되고 있다.
뿐만 아니라, 많은 통신 단말의 사용자들은 기기 간 직접 연결을 통해 콘텐츠 공유, 동기화, 출력 및 게임 등의 다양한 어플리케이션을 보다 쉽게 활용할 수 있을 것을 기대한다.
결국, 이러한 시장의 변화 욕구에 반응하기 위하여 기존 인프라스트럭쳐(infrastructure)를 이용한 셀룰러 통신을 넘어선 기기 간 직접 연결 (Device-to-Device 통신)을 지원할 수 있는 무선 접속 기술 개발의 중요성이 부각되고 있다.
따라서, 다중 홉을 활용하여 데이터 전송을 수행하는 Device-to-Device (D2D) 통신에 의해 기기 간 직접 연결을 지원할 수 있는, 특히 다중 노드들이 two-way relay를 이루어 보다 효율적으로 통신을 수행할 수 있는 방법이 필요하다.
일 실시예에 따른 릴레이의 통신 방법은 K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 릴레이의 통신 방법에 있어서, 상기 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 단계; 상기 코드북을 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 단계는 상기 아이디마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송할 수 있다.
상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 단계는 상기 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다.
상기 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북을 정의하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따른 단말의 통신 방법은 K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 릴레이로부터 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 단계; 상기 코드북을 이용하여 상기 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악하는 단계; 상기 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 상기 단말의 채널을 추정하는 단계; 및 상기 공간 차원에 대한 정보 및 상기 추정한 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 릴레이로부터 상기 단말이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 아이디에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 릴레이는 K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 릴레이에 있어서, 상기 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 억세스부; 상기 코드북을 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드를 선택하는 선택부; 및 상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 전송부를 포함한다.
상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당하는 아이디 할당부를 더 포함할 수 있다.
상기 전송부는 상기 아이디마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송할 수 있다.
상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 수신 빔 포밍 벡터 결정부를 더 포함할 수 있다.
상기 수신 빔 포밍 벡터 결정부는 상기 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다.
상기 전송부는 상기 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송할 수 있다.
상기 K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따른 단말은 K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 단말에 있어서, 상기 릴레이로부터 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드에 대한 정보를 수신하는 수신부; 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 억세스부; 상기 코드북을 이용하여 상기 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악하는 파악부; 상기 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 상기 단말의 채널을 추정하는 채널 추정부; 및 상기 공간 차원에 대한 정보 및 상기 추정한 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 송신 빔 포밍 벡터 계산부를 포함한다.
상기 수신부는 상기 릴레이로부터 상기 단말이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 아이디에 대한 정보를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, Multi-pair Two-way Relay 네트워크에서 송/수신 페어를 기준으로 서로 독립적인 공간 차원을 할당하고, 서로 독립적인 공간 차원에 대한 정보(즉, 사용자 쌍 인덱스)를 단말에게 알려줌으로써 협력(cooperation)에 따른 오버헤드를 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, Multi-pair Two-way Relay 네트워크에서 릴레이가 코드북을 이용하여 선택한 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송함으로써 릴레이가 결정한 송신 빔 포밍 벡터를 각 단말로 피드-포워드(feed-forward) 해줘야 하는 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 네트워크에서 다중 송/수신 페어들을 그룹핑하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크의 제1 페이즈(phase)에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크의 제2 페이즈에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이 간의 통신을 수행하기 위한 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이의 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말의 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크 환경을 설명하기 위한 도면이다.
다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크는 ‘Multi-pair Two-way Relay’로도 표현할 수 있다. 여기서, Two-way Relay 채널은 두 개의 단말(또는 사용자)가 릴레이를 통하여 서로 간의 데이터를 교환하는 채널을 의미한다. 또한, Multi-pair Two-way Relay 채널은 다중 노드들이 Two-way Relay 채널을 이루고 있는 것을 의미한다.
Multi-pair Two-way Relay 채널에서 전송을 수행하는 가장 간단한 방법은 기존 one-way relay에서도 사용하였던 Decoding ＆ Forward 및 Amplified ＆ Forward 기법들을 사용하는 것이다.
우선, 간단한 비교를 위하여 3쌍의 two-way relay 채널이 겹쳐있는 환경을 가정하자.
이때, 전송 방식을 Half duplex 방식으로 가정할 경우, 단말들 간의 모든 데이터를 교환하기 위해서는 총 12개의 타임 슬롯(time slot)이 필요하다. 이 때, 네트워크의 캐패시티(network capacity) 즉, 네트워크의 전송 용량은 타임 슬롯의 수에 반비례한다. 따라서, 결과적으로 네트워크의 전송 용량은 사용자의 수에 반비례하여 감소됨을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 적절한 간섭 관리 기술을 사용하지 않고 모든 전송 시에 매번 다른 자원(예를 들어, 타임 슬롯(time slot))들을 사용하기 때문이다.
단일 페어(pair)의 Two-way relay에서 네트워크 코딩을 가정할 경우, 타임 슬롯은 반으로 줄어들게 된다. 하지만, 여전히 다른 페어들 간에는 자원을 분할하여 사용하기 때문에 여전히 6 타임 슬롯이 소요 된다. 이와 같은 결과는 상술한 바와 같이 네트워크의 전송 용량이 단말(또는 사용자)의 수에 반비례하게 감소되기 때문이다. 결국, 단말의 수가 급격히 증가할 경우, 네트워크 내의 전송 효율이 감소하여 심각한 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서는 다중 안테나를 가지고 있는 릴레이에서 모든 송/수신 페어들이 자원을 공유하여 사용하도록 함으로써 네트워크의 전송 용량이 단말의 수에 반비례 하지 않도록 한다.
도 1의 네트워크에서 User 1(101), User 2(103), User 3(105), User 4(107), User 5(109) 및 User 6(111)의 총 6개 단말들이 릴레이(120)를 통해 서로 간에 신호를 주고 받는 것을 볼 수 있다. 여기서, User 1(101)은 User 4(107)와 서로 신호(또는 데이터)를 교환하고, User 2(103)은 User 5(109)과 서로 신호를 교환하며, User 3(105)은 User 6(111)와 서로 신호를 교환한다고 하자. 도 1에서 릴레이(120)와 각 단말들 간에 연결된 실선은 신호를 나타내고, 점선을 간섭을 나타낸다.
도 1의 네트워크에서 3 쌍의 단말들이 릴레이(120)를 통하여 서로의 데이터를 동시에 교환할 수 있으므로, 3 쌍의 단말들을 그룹핑하면 총 3 개의 송/수신 페어(pair)가 존재하게 된다. 이때, 송/수신 페어(K)에 포함된 단말 각각의 안테나 수(N)은 3개이고, 릴레이가 포함하는 안테나의 개수(M)은 3 개라고 가정한다.
릴레이는 서로 간에 신호를 교환하는 단말들을 아래의 도 2와 같은 방법으로 그룹핑하여 다중 쌍방향 데이터들을 한꺼번에 교환할 수 있다.
도 2는 도 1의 네트워크에서 다중 송/수신 페어들을 그룹핑하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에서는 도 1과 같이 다수의 송/수신 페어들이 하나의 릴레이를 활용하여 한꺼번에 신호를 교환할 수 있다. 릴레이는 다중 송/수신 페어들을 그룹핑한 후, Multi-pair two-way relay 채널에서 2 타임 슬롯(time slot) 만에 다중 쌍방향 데이터들을 한꺼번에 교환할 수 있다.
도 2에서 서로 다른 노드들 각각은 서로 다른 단말(또는 사용자)을 의미하며, 서로 동일한 무늬를 갖는 노드들은 서로 데이터 또는 신호를 주고 받는 송/수신 페어를 의미한다.
Two-way 릴레이 채널에서 서로 다른 노드들이 서로 간에 교환할 신호들이 있을 때, 릴레이는 제1 페이즈(phase)에서 동시에 두 신호(송신 신호 및 수신 신호)들을 수신할 수 있다. 이때, 제1 페이즈(phase)는 MAC phase일 수 있다. 서로 다른 단말들로부터 동시에 두 신호들을 수신한 릴레이는 이들 신호들을 송신 신호와 그에 대응하는 수신 신호로 그룹핑(Signal grouping)하여 송/수신 페어를 구성할 수 있다.
물리적 계층에서의 네트워크 코딩(Physical-layer network coding)은 현재까지 세 개 이상의 신호가 동시에 들어오는 경우는 개발이 되어 있지 않다. 때문에, Multi-pair Two-way Relay에서도 동일한 공간 차원(dimension)에 두 개 이상의 신호가 들어오지 않도록 유지해 주어야 한다.
다르게 말하면, 3쌍의 Two-way 릴레이 채널이 있다면 릴레이는 적어도 3개의 독립적인 공간 차원(independent dimension)을 필요로 한다.
만약, 3개의 독립적인 공간 차원이 확보된다면, 릴레이는 각 송/수신 페어들이 보내는 신호들을 서로 독립적인 공간 차원에 정렬(align)할 수 있다. 일 실시예에서 릴레이는 각 송/수신 페어들이 전송하는 신호들이 서로 독립적인 공간 차원에 정렬될 수 있도록 한다.
이와 같이 각 송/수신 페어들이 전송하는 서로 다른 신호들을 서로 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 것을 ‘신호 정렬(signal alignment) 기법’이라고 부르기로 한다.
제1 페이즈에서는 각 송/수신 페어들에 대응하는 K 개의 네트워크 코딩 신호가 생성될 수 있다.
또한, 릴레이는 제2 페이즈에서 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 각각의 실효 채널이 동일한 공간 차원에 정렬되도록 그룹핑(Channel grouping)된 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다. 제2 페이즈는 예를 들어, 브로드캐스팅 페이즈(Broadcasting phase)일 수 있다.
제2 페이즈에서 송/수신 페어들 각각으로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬될 수 있으며, 이와 같이 실효 채널들 각각이 서로 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 것을 ‘채널 정렬(channel alignment) 기법’이라고 부르기로 한다.
이때, 어느 하나의 송/수신 페어에 속하는 두 단말들에게 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널(effective channel)은 서로 같은 공간 차원에 정렬될 수 있으며, 서로 같은 공간 차원에 정렬되는 두 단말의 신호들은 하나의 사용자 그룹 즉, 하나의 송/수신 페어로 그룹핑 된다.
상술한 기법들은 다중 송수신 안테나를 가지고 있는 단일 릴레이를 활용하여 다중 송/수신 쌍이 최대한 빠르게 서로의 데이터들을 교환하기 위하여 협력 빔 포밍을 수행하는 데에 적용할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이 및 단말의 통신 방법은 다음과 같은 경우에 적용될 수 있다.
예를 들어, 셀룰러 시스템에서 셀 내의 다중 사용자 쌍들이 기지국을 이용하여 서로 간에 데이터를 교환하고자 하는 경우나 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)에서 다른 사용자 쌍들이 액세스 포인트(Access Point) 및 모바일 릴레이 등을 이용하여 서로 간에 데이터를 교환하고자 하는 경우 등에 적용할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
K 개의 송/수신 페어들과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이의 통신 방법은 다음과 같다. 이때, 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함한다.
릴레이는 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당할 수 있다(301). K 개의 송/수신 페어들에게 할당된 아이디는 이후, 릴레이가 코드북으로부터 선택한 코드워드에 대한 정보를 전송할 때 해당 송/수신 페어를 구별하는 데에 사용될 수 있다.
따라서, 릴레이는 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각에 대한 송신 빔 포밍 벡터를 결정해서 각 단말들에게 알려주지 않더라도, K 개의 송/수신 페어들에게 각각 해당되는 코드워드에 대한 정보만을 알려주면 단말들 각각이 스스로 송신 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다.
릴레이는 코드북(code book)에 억세스 한다(303). 코드북은 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, K 개의 송/수신 페어들로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 한다. 이때, 실효 채널들 각각은 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬된다.
여기서, 네트워크 내에 포함된 단말들 및 릴레이는 동일한 코드북을 가지고 있다고 가정한다. 릴레이는 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북을 새로이 정의하고, 해당 코드북에 대한 정보를 네트워크 내의 각 단말들에게 전달할 수도 있다. 또한, 릴레이는 채널이 바뀔 때마다 단말에게 새로운 코드북을 알려줄 수 있다.
릴레이는 코드북을 이용하여 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드(code word)를 선택한다(305).
릴레이는 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송한다(307).
이때, 코드워드에 대한 정보는 양자화된 인덱스 정보의 형태일 수 있으며, 인덱스 정보는 각 아이디 즉, 각 송/수신 페어들마다에 대하여 할당될 수 있다.
307에서 릴레이는 아이디마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송할 수 있다.
아래의 [표 1]은 코드북의 일 실시예를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure pat00001
상술한 바와 같이 코드북은 송/수신 페어들로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하기 위한 것이다. [표 1]에서 각 인덱스(Index)는 각 송/수신 페어 별 즉, 각 아이디 별로 신호를 정렬시킬 공간 차원 또는 방향을 나타내준다. [표 1]에서 각 인덱스는 서로 독립적인 공간 차원을 나타내는 코드워드를 가리킨다.
예를 들어, 릴레이가 도 1에서 User 1(101) 및 User 4(107)를 포함하는 송/수신 페어에 대하여 아이디 1을 할당하고, User 2(103) 및 User 5(109)에게 아이디 2를 할당했다고 가정하자. 그러면, 릴레이는 미리 저장되어 있던 코드북을 액세스하여 아이디 1에 대한 실효 채널을 인덱스 1에 해당하는 코드워드로 선택하고, 아이디 2에 대한 실효 채널을 인덱스 3에 해당하는 코드워드로 선택하고, 선택된 코드워드를 송/수신 페어들 각각에게 알려줄 수 있다. 이때, 아이디 1에 대한 실효 채널과 아이디 2에 대한 실효 채널은 서로 독립적인 공간 차원을 나타낸다.
K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬될 수 있다.
그 후, 릴레이는 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다(309). 릴레이가 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 방법은 도 5를 통해 상세히 설명한다.
309에서 릴레이는 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다.
릴레이는 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 K 개의 송/수신 페어들 각각으로 전송할 수 있다(311). 여기서 네트워크 코딩은 물리 계층의 네트워크 코딩(physical layer network coding) 및 구조화된 네트워크 코딩(structured network coding) 모두를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
K 개의 송/수신 페어들과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말의 통신 방법은 다음과 같다. 이때, 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함할 수 있다.
단말은 릴레이로부터 아이디에 대한 정보를 수신할 수 있다(401). 이때, 아이디에 대한 정보는 단말이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 것이다. 즉, 도 1에서 User 1(101)에 해당하는 단말이 User 4(107)에 해당하는 단말과 하나의 송/수신 페어를 구성하고, 릴레이가 해당 송/수신 페어에 대하여 아이디 1을 할당했다고 가정하자.
이 경우, User 1(101)에 해당하는 단말은 릴레이로부터 자신이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 아이디(여기서는 아이디 1)에 대한 정보를 수신할 수 있다.
단말은 릴레이로부터 코드워드에 대한 정보를 수신한다(403). 코드워드에 대한 정보는 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 릴레이로의 실효 채널을 나타낸다.
단말은 K 개의 송/수신 페어들로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북에 억세스 한다(405). 실효 채널들 각각은 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬된다.
단말은 코드북을 이용하여 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악한다(407).
코드북 및 코드워드에 대하여는 상술한 [표 1]에 대한 설명을 참조하기로 한다.
단말은 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 단말의 채널을 추정한다(409). 이때, 단말은 파일롯 신호가 수신되는 채널이 무엇인지를 통해 자신의 채널이 어느 것인지를 추정할 수 있다.
단말은 407에서 파악한 공간 차원에 대한 정보 및 409에서 추정된 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산할 수 있다(411).
도 5는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크의 제1 페이즈(phase)에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이 Two-way 릴레이 채널에서는 서로 다른 노드들이 서로 간에 교환할 신호가 있을 경우, 릴레이(520)는 제1 페이즈, 즉 MAC phase에서 동시에 두 신호(송신 신호 및 수신 신호)를 수신할 수 있다.
즉, 릴레이(520)는 단말 1(501)의 송신 신호(S1)와 단말 4(507)의 수신 신호(S4), 단말2(503)의 송신 신호(S2)와 단말 5(509)의 수신 신호(S5) 및 단말 3(505)의 송신 신호(S3)와 단말 6(511)의 수신 신호(S6)를 동시에 수신할 수 있다.
이때, 릴레이(520)가 신호 정렬(signal alignment)을 수행할 수 있는 조건은 아래의 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
Span(
Figure pat00002
Figure pat00003
)=span(
Figure pat00004
Figure pat00005
)
i=1, 2, 3, ... , K, k=i+K
여기서,
Figure pat00006
는 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 i 번째 단말에서 릴레이까지의 채널 행렬을 의미하고,
Figure pat00007
는 i 번째 단말의 송신 빔포밍 벡터를 의미한다.
또한,
Figure pat00008
는 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 k 번째 단말에서 릴레이까지의 채널 행렬을 의미하고,
Figure pat00009
는 k 번째 단말의 송신 빔포밍 벡터를 의미한다.
여기서, span(A)는 해당 매트릭스 A의 열(column) 벡터를 span 하는 공간을 나타낸다. 이때,
Figure pat00010
는 정방 행렬(square matrix)이므로 어떤 방향이든 span 가능하다.
[수학식 1]에 따르면, 1번째 단말(501)에서 릴레이(520)까지의 채널과 1번째 단말의 송신 빔포밍 벡터를 span 한 결과는 4번째 단말(507)에서 릴레이(520)까지의 채널과 4번째 단말의 송신 빔 포밍 벡터를 span한 결과와 동일함을 나타낸다.
즉, 단말 1(501)의 신호와 단말 4(507)의 신호가 서로 동일한 공간 차원에 있음을 의미한다.
이때, [수학식 1]의 의미는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
는 송/수신 페어에 속한 i 번째 또는 k 번째 단말에게 할당되는 독립적인 공간 차원, 즉, i 번째 또는 k 번째 단말의 신호가 정렬되는 독립적인 공간 차원을 의미한다. 또한, i = 1, … , K 이고, k= K+1, … , 2K와 같다.
또한, [수학식 2]는 아래의 [수학식 3]과 같이 정리할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00013
도 1에서 릴레이가 포함하는 안테나의 개수(M)가 3개이고, 송/수신 페어(K)에 포함된 단말 각각의 안테나 개수(N)가 3개이므로 일 실시예에서는 M = N인 상황을 고려한다.
하지만, 릴레이가 포함하는 안테나의 개수(M)와 송/수신 페어(K)에 포함된 단말 각각의 안테나 개수(N)가 반드시 같아야 하는 것은 아니며, 단말 각각의 안테나 개수가 2개이고, 릴레이가 포함하는 안테나의 개수가 3개인 경우 등 다양한 경우에도 상술한 수학식들을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 모든 채널 행렬(H)은 정방 행렬(square matrix)이므로 [수학식 2] 및 [수학식 3]은 어떠한 공간 차원(
Figure pat00014
) 및 어떠한 채널 행렬(H)에도 성립될 수 있다.
즉, 미리 정해둔 임의의 공간 차원(aligned space)(
Figure pat00015
)이 있다면 어떠한 채널에 대하여도 i, 또는 k번째 사용자들의 신호가 제1 페이즈(예를 들어, MAC phase)에서 원하는 공간 차원에 정렬(align)될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서는 이러한 점에 착안하여 아래와 같은 프로토콜을 제안한다.
도 3을 통해 상술한 바와 같이 릴레이는 각 송/수신 페어 별로 인덱스(사용자 쌍 인덱스)(index)를 할당하고, 해당 인덱스를 각 송/수신 페어들에게 전송한다. 물론, 릴레이는 각 송/수신 페어들 각각에 대하여 송/수신 페어 별 아이디 또한 할당할 수 있다.
이때, 인덱스는 아이디 별로 정렬시킬 방향, 즉 독립적인 공간 차원(
Figure pat00016
)을 나타낸다.
그 후, 릴레이 노드는 각 송/수신 페어 별로 미리 정해진 독립적인 공간 차원(
Figure pat00017
~
Figure pat00018
)를 바탕으로 수신 빔 포밍 벡터를 아래와 같은 방법으로 계산할 수 있다.
릴레이는 서로 독립적인 공간 차원에 담겨 있는 K 개의 신호에 대하여 수신 빔 포밍을 수행할 수 있다. 릴레이는 K 개의 신호로부터 감지된 수신 빔 포밍 벡터를 송/수신 페어 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터로 결정할 수 있다.
이때, 릴레이는 아래의 [수학식 4]와 같은 제로 포싱 빔 포밍(zero-forcing beam forming) 방법을 이용하여 서로 독립적인 공간 차원에 속해 있는 K개의 신호들에 대한 수신 빔포밍 벡터(
Figure pat00019
)를 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00020
여기서
Figure pat00021
은 A라는 매트릭스(matrix)의 null space에 해당하는 normalized된 임의의 벡터에 해당한다.
릴레이는 각 단말들의 실효 채널들이 [수학식 4]와 같이 널링(nulling)되도록 수신 빔 포밍 벡터(
Figure pat00022
)를 결정할 수 있다.
이를 통해 릴레이는 각 송/수신 페어마다 서로 독립적인 공간 차원을 완전히 분리하여 two-way relay 채널에서 사용하는 네트워크 코딩 기법을 그대로 사용할 수 있게 된다.
TDD(Time Division Duplex) 환경에서는 미리 추정한, 릴레이로부터 송/수신 페어에 포함된 각 단말로의 채널을 제1 페이즈(MAC phase)의 채널로 활용할 수 있다.
따라서, TDD 환경에서 릴레이는 [수학식 3]과 같이 채널 행렬(H)과 미리 정해진 독립적인 공간 차원(
Figure pat00023
)을 바탕으로 제1 페이즈에서 어떤 송신 빔포밍 벡터를 사용할 지를 분산적으로 결정할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크의 제2 페이즈에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
제1 페이즈를 통해 K 개의 네트워크 코딩 신호가 만들어지게 되므로, 릴레이는 K개의 신호를 송/수신 페어들에게 전송한다. 따라서, 제2 페이즈에서는 제1 페이즈에서 획득한 K개의 네트워크 코딩 신호를 해당 단말들(각 송/수신 페어들에 포함된 해당 단말들)만이 수신할 수 있도록 단말의 수신 빔포밍 벡터를 결정한다. 제2 페이즈는 예를 들어, 브로드캐스팅 페이즈(Broadcasting phase)일 수 있다.
만약, 릴레이의 안테나 개수가 2K 개 이상이 된다면, 릴레이는 2K 개에 해당하는 각각의 단말에게 브로드캐스팅 채널에서 알려진 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 모두 다른 신호를 전송해주면 된다. 이때, 브로드캐스팅 채널에서 알려진 수신 빔포밍 벡터로는 DPC(Distribution of Power Control)나 제로 포싱(Zero-forcing) 등을 일 예로 들 수 있다.
일 실시예와 같이 M(릴레이에 포함된 안테나의 수) = N(단말의 안테나 수) = K(송/수신 페어의 수) = 3인 경우를 가정하면, 단말은 K개의 서로 독립적인 신호를 수신할 수 있다.
이때, 단말은 K 개의 서로 독립적인 신호에 대하여 제로 포싱(Zero-Forcing; ZF), MMSE(Minimum Mean Square Error) 및 ML(Maximum Likelihood) 등과 같은 Single-user MIMO에서 사용하던 기법을 이용하여 자신에 대한 신호를 손쉽게 감지할 수 있다. 단말은 자신이 수신해야 하는 1 개의 신호를 최종적으로 수신 할 수 있다.
즉, 단말은 two-way relay에서 물리 계층 네트워크 코딩(physical-layer network coding)을 사용하는 방법에 따라 자기 간섭(self-interference)을 제거하여 수신하고자 하는 신호를 수신할 수 있다. 상술한 내용은 도 6과 같이 표현될 수 있다.
도 6에서 각 송/수신 페어들(단말 1(601)과 단말 4(607), 단말2(603)과 단말 5(609) 및 단말 3(605)과 단말 6(611))은 릴레이(620)가 결정한 수신 빔 포밍 벡터에 의해 각 송/수신 페어들은 동일한 네트워크 코딩 신호를 수신한다.
이때, 각 송수신 페어들에 포함된 각 단말들이 수신하는 신호는 630과 같이 서로 독립적인 공간 차원에 대한 3개의 신호일 수 있다. 이때, 3개의 신호는 각 송수신 페어에 대한 신호 즉, 송/수신 페어에 속한 단말들 각각에 대한 신호가 결합된 신호이다. 따라서, 단말들 각각은 3 개의 서로 독립적인 신호에 대하여 상술한 제로 포싱(ZF), MMSE 및 ML 등을 적용하여 자신이 수신해야 하는 신호를 분리해 낼 수 있다.
즉, 단말 1(601)은 630으로부터 수신 신호(S4)를 수신하고, 단말 4(607)은 수신 신호(S1), 단말2(603)은 수신 신호(S5), 단말 5(609)은 수신 신호(S2), 단말 3(605)은 수신 신호(S6) 및 단말 6(611)은 수신 신호(S3)를 동시에 수신할 수 있다.
이 후, 각 단말들은 자기-간섭(self-interference)을 제거하여 원하는 신호를 수신할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 다중 송/수신 페어들에 포함된 단말들 및 릴레이 간의 통신을 수행하기 위한 동작을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따른 네트워크는 User 1(701), User 2(702), User 3(703), User 4(704), User 5(705), User 6(706) 및 릴레이(707)를 포함하고, 릴레이(707)은 3개의 안테나를 가진다고 가정한다. 또한, User 1(701)와 User 4(704), User 2(702)와 User 5(705) 및 User 3(703)과 User 6(706)가 서로 신호를 교환하는 사용자 쌍, 즉 송/수신 페어를 구성하는 것을 한다.
각 단말들(User 1(701), User 2(702), User 3(703), User 4(704), User 5(705) 및 User 6(706))로부터 전송 요청을 수신한 릴레이(707)는 각 단말들을 사용자 쌍, 즉 송/수신 페어로 그룹핑 한다. 이때, 릴레이(707)는 각 사용자 쌍에 대한 아이디 또한 결정할 수 있다.
그 후, 릴레이(707)는 각 사용자 쌍에 포함된 단말들에게 사용자 쌍 인덱스를 알려준다.
이때, 사용자 쌍 인덱스는 각 사용자 쌍에 대한 아이디 별로 코드북 등에 의해 미리 정해진 독립적인 공간 차원(
Figure pat00024
) 즉, 각 아이디 별로 신호를 정렬할 방향을 알려준다.
이와 같이 각 단말들을 각 사용자 쌍으로 그룹핑하고, 각 사용자 쌍에 대해 해당 아이디 및 사용자 쌍 인덱스 등을 알려주는 과정을 ‘초기화 과정’이라고 할 수 있다.
도 7에서 User 1(701)와 User 4(704)로부터 전송 요청(Transmission Request)(710)을 받은 릴레이(707)는 User 1(701)와 User 4(704)에 대한 사용자 쌍 인덱스를 결정(715)하고, 결정한 사용자 쌍 인덱스에 대한 정보를 User 1(701)와 User 4(704)에게 알려준다(720).
릴레이(707)는 User 2(702)와 User 5(705) 및 User 3(703)과 User 6(706) 에 대하여도 상술한 710 내지 720에 해당하는 동작을 수행한다(725 내지 750).
도 7에서 710 내지 750의 과정이 초기화 과정에 해당한다.
그 후, 각 단말들(701 내지 706)은 릴레이(707)로부터 파일롯 신호 및 스케줄링 정보를 수신한다(755).
이때, 스케줄링 정보에는 각 사용자 쌍에 대하여 할당된 아이디, 각 사용자 쌍에 대한 코드북의 코드워드 인덱스 정보, 즉 각 사용자 쌍에 대해 미리 정해진 독립적인 공간 차원(
Figure pat00025
)에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
각 단말들(701 내지 706)은 파일롯 신호를 이용하여 자신의 채널을 추정(760)하고, 추정한 채널과 공간 차원에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산한다(765).
각 단말들(701 내지 706)은 계산된 송신 빔 포밍 벡터를 이용하여 릴레이(707)에게 데이터를 전송한다(770).
릴레이(707)는 코드북의 코드워드에 대한 인덱스 정보에 의해 각 사용자 쌍에대하여 미리 정해진 독립적인 공간 차원을 알 수 있다. 이때, 미리 정해진 독립적인 공간 차원은 각 단말들(701 내지 706)의 실효 채널의 방향을 의미한다. 따라서, 릴레이(707)는 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다(775).
릴레이(707)는 각 송/수신 페어들에 대하여 네트워크 코딩된 신호를 생성(780)하고, 각 단말들(701 내지 706)에게 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송한다(785).
각 단말들(701 내지 706)은 릴레이(707)로부터 전송된 네트워크 코딩된 신호를 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식에 의해 수신한다(790).
그 후, 각 단말들(701 내지 706)은 수신한 신호(네트워크 코딩된 신호)에 대하여 자기 간섭을 제거하여 단말들(701 내지 706) 각각이 수신해야 하는 신호를 검출해 낼 수 있다(795).
도 8은 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이(800)의 블록도이다.
K 개의 송/수신 페어들과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 릴레이(800)는 억세스부(803), 선택부(805) 및 전송부(807)를 포함한다. 또한, 릴레이(800)는 수신부(801), 아이디 할당부(809) 및 수신 빔 포밍 벡터 결정부(811)를 더 포함할 수 있다.
수신부(801)는 K 개의 송/수신 페어들이 전송하는 신호들을 수신할 수 있다.
억세스부(803)는 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, K 개의 송/수신 페어들로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북에 억세스 한다.
이때, 실효 채널들 각각은 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬된다.
선택부(805)는 코드북을 이용하여 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드를 선택한다. 이를 통해, K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬될 수 있다.
전송부(807)는 선택부(805)에 의해 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송한다. 또한, 전송부(807)는 아이디 마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송할 수 있다.
전송부(807)는 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송할 수 있다.
아이디 할당부(809)는 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당한다.
수신 빔 포밍 벡터 결정부(811)는 선택부(805)에 의해 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다.
수신 빔 포밍 벡터 결정부(811)는 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 다중 송/수신 페어들과 다수의 안테나를 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말의 블록도이다.
K 개의 송/수신 페어들과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 단말(900)은 수신부(901), 억세스부(903), 파악부(905), 채널 추정부(907) 및 송신 빔 포밍 벡터 계산부(909)를 포함한다. 또한, 단말(900)은 전송부(911)를 더 포함할 수 있다.
수신부(901)는 릴레이로부터, K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드에 대한 정보를 수신한다.
또한, 수신부(901)는 릴레이로부터 단말이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 아이디에 대한 정보를 수신할 수 있다.
억세스부(903)는 K 개의 송/수신 페어들로부터 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북에 억세스 한다. 이때, 실효 채널들 각각은 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬된다.
파악부(905)는 코드북을 이용하여 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악한다.
채널 추정부(907)는 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 단말의 채널을 추정한다.
송신 빔 포밍 벡터 계산부(909)는 공간 차원에 대한 정보 및 추정한 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산한다.
전송부(911)는 송신 빔 포밍 벡터를 이용하여 릴레이에게 신호를 전송할 수 있다. 이때, 릴레이가 수신하는 신호는 도 5의 530과 같이 서로 독립적인 공간 차원에 정렬된 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 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.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
800: 릴레이
801: 수신부
803: 억세스부
805: 선택부
807: 전송부
809: 아이디 할당부
811: 수신 빔 포밍 벡터 결정부

Claims (20)

  1. K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 릴레이의 통신 방법에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 단계;
    상기 코드북을 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 단계
    를 포함하는 릴레이의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이의 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 단계는
    상기 아이디마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 릴레이의 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이의 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 단계는
    상기 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 릴레이의 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이의 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북을 정의하는 단계
    를 더 포함하는 릴레이의 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 디바이스에 대한 디스크립터(descriptor)를 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 무선 디바이스에 대한 디스크립터는
    상기 무선 디바이스의 아이디, 상기 무선 디바이스의 배터리와 관련된 정보, 상기 무선 디바이스의 우선 순위, 상기 무선 디바이스의 송수신 가능 여부, 상기 무선 디바이스의 역할(role), 및 상기 무선 디바이스의 협조성(cooperativeness) 중 적어도 하나를 포함하는 무선 디바이스의 에너지 공유 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬되는 릴레이의 통신 방법.
  10. K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 단말의 통신 방법에 있어서,
    상기 릴레이로부터 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 단계;
    상기 코드북을 이용하여 상기 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악하는 단계;
    상기 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 상기 단말의 채널을 추정하는 단계; 및
    상기 공간 차원에 대한 정보 및 상기 추정한 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 단계
    를 포함하는 단말의 통신 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  12. K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 릴레이에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들이 동시에 신호들을 전송하는 경우, 상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 억세스부;
    상기 코드북을 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드를 선택하는 선택부; 및
    상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 전송부
    를 포함하는 릴레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대응하는 아이디를 할당하는 아이디 할당부
    를 더 포함하는 릴레이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전송부는
    상기 아이디마다에 대하여 서로 다르게 선택된 코드워드에 대한 정보를 해당 송/수신 페어로 전송하는 릴레이.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 선택된 코드워드에 대한 정보를 이용하여 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 대한 수신 빔 포밍 벡터를 결정하는 수신 빔 포밍 벡터 결정부
    를 더 포함하는 릴레이.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수신 빔 포밍 벡터 결정부는
    상기 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각에 대하여 상기 수신 빔 포밍 벡터를 적용한 실효 채널들이 동일함을 전제로, 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각에 포함된 단말들 각각의 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 릴레이.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 전송부는
    상기 K 개의 송/수신 페어들을 위한 네트워크 코딩된 신호들을 동시에 전송하는 릴레이.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 K 개의 송/수신 페어들 중 어느 하나의 송/수신 페어에 포함된 단말들 간의 신호는 서로 동일한 공간 차원에 정렬되는 릴레이.
  19. K 개의 송/수신 페어들-상기 송/수신 페어들에 포함된 단말들 각각은 N개의 안테나들을 포함함-과 M 개의 안테나들을 포함하는 릴레이를 포함하는 네트워크에서 상기 단말에 있어서,
    상기 릴레이로부터 상기 K 개의 송/수신 페어들 각각으로부터 상기 릴레이로의 실효 채널을 나타내는 코드워드에 대한 정보를 수신하는 수신부;
    상기 K 개의 송/수신 페어들로부터 상기 릴레이로의 실효 채널들 각각이 독립적인 공간 차원에 정렬되도록 하는 코드북-상기 실효 채널들 각각은 상기 코드북에 포함된 코드워드들 중 어느 하나에 따라 정렬됨-에 억세스 하는 억세스부;
    상기 코드북을 이용하여 상기 코드워드에 대한 정보에 대응되는 공간 차원에 대한 정보를 파악하는 파악부;
    상기 릴레이로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호를 이용하여 상기 단말의 채널을 추정하는 채널 추정부; 및
    상기 공간 차원에 대한 정보 및 상기 추정한 채널에 대한 정보를 이용하여 송신 빔 포밍 벡터를 계산하는 송신 빔 포밍 벡터 계산부
    를 포함하는 단말.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수신부는
    상기 릴레이로부터 상기 단말이 포함된 송/수신 페어에 대응하여 할당된 아이디에 대한 정보를 수신하는 단말.
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