KR20130029632A - Communication method and system using dpc - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A communication method using a DPC(Dirty Paper Coding) method and a communication system thereof are provided to remove interference signals by using the DPC method for three channels. CONSTITUTION: A second reception unit(130) communicates with a transmission unit(110) by using a second channel. A third reception unit(140) communicates with the transmission unit by using a third channel. The transmission unit removes an interference signal in a first channel. The transmission unit transmits the signal in which the interference signal is removed to the second reception unit. The transmission unit removes an interference signal between the first and the second channel. The transmission unit transmits the signal in which the interference signal is removed to the third reception unit. [Reference numerals] (120) First receiving end; (130) Second receiving end; (140) Third receiving end

Description

ＤＰＣ를 이용한 통신 방법 및 통신 시스템 {Communication method and system using DPC}Communication method and system using DPC {Communication method and system using DPC}

본 발명은 통신방법 및 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, DPC를 이용한 통신 방법 및 통신 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a communication method and a communication system, and more particularly, to a communication method and a communication system using a DPC.

대역폭을 증가시키지 않으면서 채널 용량

Figure pat00001
을 증가 시킬 수 있기에, 최근 이동 통신 분야에서 높은 정보 전송률 지원을 위한 다중안테나(Multiple Input Multiple Output : MIMO) 기법이 널리 사용되고 있다. 여기에서, 인접 간섭 신호가 문제되는데 이를 없애기 위한 방안 중 하나가 DPC(Dirty Paper Coding)기법이다. 송신단과 수신단 사이의 채널에 잡음 신호 외에 간섭 신호가 존재하는 상황에서 만약 간섭 신호를 미리 송신단이 알고 있다면 수신단이 전혀 이 간섭신호의 영향을 받지 않게 할 수 있는 송수신 기법이 존재함을 밝혀 졌고, 3GPP LTE Release 10에 표준화로 추천되고 있다. Channel capacity without increasing bandwidth
Figure pat00001
Recently, multiple input multiple output (MIMO) techniques have been widely used in the mobile communication field to support high data rates. Here, the adjacent interference signal is a problem, one of the ways to eliminate it is the DPC (Dirty Paper Coding) technique. In the presence of interference signals in addition to noise signals in the channel between the transmitter and the receiver, if the transmitter knows the interference signal in advance, it has been found that there is a transmission / reception scheme that can prevent the receiver from being affected by the interference signal. Recommended for standardization in LTE Release 10.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 3개의 채널에 대해 DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 간섭신호를 제거하여 통신하는 통신방법 및 통신 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a communication method and communication system for communication by removing the interference signal using DPC (Dirty Paper Coding) for three channels have.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 채널, 제2 채널 및 제3 채널을 포함하는 채널 그룹을 이용한 통신 방법은, 송신단이 상기 제1 채널을 이용하여 제1 수신단과 통신하는 단계; 송신단이 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하고 제2 채널을 이용하여 제2 수신단과 통신하는 단계; 및 송신단이 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하고 제3 채널을 이용하여 제3 수신단과 통신하는 단계;를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a communication method using a channel group including a first channel, a second channel and a third channel, the transmitting end using the first channel and the first receiving end Communicating; The transmitting end removing the interference signal with the first channel and communicating with the second receiving end using the second channel; And removing, by the transmitting end, the interference signal between the first channel and the second channel and communicating with the third receiving end using the third channel.

그리고, 상기 제2 수신단과 통신하는 단계는, DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In the communicating with the second receiver, the interference signal with the first channel may be removed using DPC (Dirty Paper Coding).

또한, 상기 제3 수신단과 통신하는 단계는, DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In the communicating with the third receiver, interference signals between the first channel and the second channel may be removed using DPC (Dirty Paper Coding).

그리고, 상기 각 통신 단계에서 제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In addition, interference signals may be removed using a zero-forcing technique in each communication step.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 채널, 제2 채널 및 제3 채널을 포함하는 채널 그룹을 이용한 통신 시스템은, 상기 제1 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제1 수신단; 상기 제2 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제2 수신단; 상기 제3 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제3 수신단; 및 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하여 상기 제2 수신단으로 신호를 송신하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하여 상기 제3 수신단으로 신호를 송신하는 송신단;을 포함한다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a communication system using a channel group including a first channel, a second channel, and a third channel includes: a first receiving end communicating with a transmitting end using the first channel; A second receiving end communicating with the transmitting end using the second channel; A third receiving end communicating with the transmitting end using the third channel; And a transmitter for removing the interference signal with the first channel and transmitting the signal to the second receiver, and for removing the interference signal with the first channel and the second channel and transmitting the signal to the third receiver. Include.

그리고, 상기 송신단은, DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거할 수도 있다. The transmitter may remove the interference signal with the first channel using DPC (Dirty Paper Coding).

또한, 상기 송신단은, DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거할 수도 있다. The transmitter may also remove interference signals between the first channel and the second channel using DPC (Dirty Paper Coding).

그리고, 상기 제1 수신단 내지 제3 수신단은, 제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In addition, the first to third receiving terminals may remove the interference signal by using a zero-forcing technique.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 3개의 채널에 대해 DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 간섭신호를 제거하여 통신하는 통신방법 및 통신 시스템을 제공할 수 있게 되어, 간섭에 영향을 받지 않는 채널 용량을 제공할 수 있게 된다. According to various embodiments of the present disclosure, it is possible to provide a communication method and a communication system in which interference signals are eliminated by using DPC (Dirty Paper Coding) for three channels, thereby providing a channel capacity that is not affected by interference. It can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 채널로 구성된 통신 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신호대 잡음비에 대한 주파수 효율을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 채널로 구성된 통신 방법을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system composed of three channels according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing frequency efficiency for a signal to noise ratio according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram illustrating a communication method consisting of three channels according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

최근 이동통신 분야에서 높은 전송률 지원을 위한 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output : MIMO) 기법이 이용되고 있다. 다중 안테나 기법은 다음과 같이 채널 용량에서 이점이 있다. Recently, a multiple input multiple output (MIMO) technique for high data rate support has been used in the mobile communication field. The multiple antenna technique has the following advantages in channel capacity.

Figure pat00002
Figure pat00002

하지만, 다중 안테나 기법은 인접 채널과의 간섭이 문제가 되고 있으며, 이를 해결하기 위한 방법이 Dirty Paper Coding(DPC) 기법이다. However, in the multi-antenna technique, interference with adjacent channels becomes a problem, and a method for solving this problem is a dirty paper coding (DPC) technique.

Dirty Paper Coding(DPC)은 송신단에서 간섭 신호를 미리 안다면 채널 용량에 영향을 주지 않는다는 1983년 Costa의 “Writing on Dirty Paper”의 정보이론에 기반을 둔 것이다. 이와 같이, DPC를 이용하여 통신을 할 경우, 송신단에서 궤환 간섭신호로 간섭이 없는 채널환경에서와 같은 채널 용량을 얻을 수 있다. 이를 간단한 블록도로 나타내면 아래의 표와 같다. Dirty Paper Coding (DPC) is based on the information theory of Costa's “Writing on Dirty Paper” in 1983, which states that if the transmitter knows the interference signal in advance, it does not affect the channel capacity. As described above, when communicating using the DPC, the same channel capacity can be obtained at the transmitting end as in a channel environment without interference by the feedback interference signal. A simple block diagram is shown in the table below.

Figure pat00003

Figure pat00003

이하에서는, 도 1을 참고하여 3명의 사용자가 이용하는 경우에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 채널로 구성된 통신 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다. Hereinafter, a case in which three users use the system will be described with reference to FIG. 1. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system 100 composed of three channels according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 3명의 사용자가 이용할 경우, 송신단(110)은 3개의 안테나를 이용하여 3개의 채널을 통해 3개의 수신단(120,130,140)과 통신을 하게 된다. 이 때, 제1 채널은 제1 수신단(120)과 통신하기 위해 사용되고, 제2 채널은 제2 수신단(130)과 통신하게 위해 사용되며, 제3 채널은 제3 수신단과 통신하기 위해 사용된다. As shown in FIG. 1, when three users use the transmitter 110, the transmitter 110 communicates with three receivers 120, 130, and 140 through three channels using three antennas. In this case, the first channel is used to communicate with the first receiver 120, the second channel is used to communicate with the second receiver 130, and the third channel is used to communicate with the third receiver.

도 1에 도시된 바와 같이, 송신단(110)은 x1 신호를 신호처리 과정을 거쳐 Y1신호로 처리하고, Y1 신호를 제1 채널을 통해 제1 수신단(120)으로 전송한다. 1, the transmitter 110 transmits the processed signal to the Y 1 x 1 signal through a signal processing procedure, and the Y 1 signal in a first receiver 120 through a first channel.

제1 DPC(Dirty Paper Coding)부(111)는 v1x1 신호를 입력받아 이를 반영하여 x2 신호를 생성하게 된다. 그 후에, 송신단(110)은 x2 신호를 신호처리 과정을 거쳐 Y2신호로 처리하고, Y2 신호를 제2 채널을 통해 제2 수신단(130)으로 전송한다. 따라서, 송신단(110)은 제1 DPC부(111)를 이용하여 제1 채널과의 간섭 신호를 제거한 상태로 제2 채널을 통해 제2 수신단(130)과 통신할 수 있게 된다. The first DPC (Dirty Paper Coding) unit 111 receives the v 1 x 1 signal to generate the x 2 signal by reflecting it. Thereafter, the transmitter 110 transmits the processed signal to a 2 x 2 Y signal through the signal processing process, and the second Y signal to the second receiver 130 over a second channel. Accordingly, the transmitter 110 may communicate with the second receiver 130 through the second channel while removing the interference signal with the first channel by using the first DPC unit 111.

제2 DPC부(112)는 v1x1 및 v2x2 신호를 입력받아 이를 반영하여 x3 신호를 생성하게 된다. 그 후에, 송신단(110)은 x2 신호를 신호처리 과정을 거쳐 Y3신호로 처리하고, Y3 신호를 제3 채널을 통해 제3 수신단(140)으로 전송한다. 따라서, 송신단(110)은 제2 DPC부(112)를 이용하여 제1 채널 및 제2 채널과의 간섭 신호를 제거한 상태로 제3 채널을 통해 제2 수신단(140)과 통신할 수 있게 된다. The second DPC unit 112 receives the v 1 x 1 and v 2 x 2 signals and generates the x 3 signal by reflecting the signals. Thereafter, the transmitter 110 transmits the processed signals to x 2 Y 3 signal via the signal processing procedure, and the three Y signal to the third receiving terminal 140 via the third channel. Accordingly, the transmitter 110 may communicate with the second receiver 140 through the third channel while removing the interference signal between the first channel and the second channel by using the second DPC unit 112.

또한, 간섭 신호 제거 정도를 강화하기 위해, 송신단(110)은 각 채널에 대해 제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In addition, to enhance the degree of interference signal cancellation, the transmitter 110 may remove the interference signal by using a zero-forcing technique for each channel.

이와 같은 과정을 통해, 송신단(110)은 간섭이 없는 상태의 채널 용량을 얻을 수 있게 된다. Through this process, the transmitter 110 can obtain the channel capacity without interference.

이하에서는, 이와 같은 송신단(110)의 신호 처리 및 간섭 신호 제거 과정을 수식으로 증명 및 검토한다. Hereinafter, the signal processing and the interference signal removing process of the transmitter 110 will be demonstrated and examined by a mathematical formula.

채널 H를 다음처럼 LQ분해하고 Gram-Schmidt를 사용하여 표현한다. 채널 H=LQ일때 출력 Y는 다음과 같다. Channel H is LQ resolved as follows and expressed using Gram-Schmidt. The output Y when channel H = LQ is as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기에서,

Figure pat00005
일 때, From here,
Figure pat00005
when,

도 1과 같은 구조를 이용하면, 다음과 같이 표현할 수 있다. Using the structure as shown in Figure 1, it can be expressed as follows.

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

가 된다. .

이와 같은 과정을 증명하는 과정은 아래와 같다. The process of proving this process is as follows.

Figure pat00008

Figure pat00008

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010

Figure pat00010

이하에서는 도 2를 참고하여, 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신호대 잡음비(SNR[dB])에 대한 주파수 효율(bps/Hz)을 나타낸 그래프이다. 도 2에는 그래프가 총 3개가 표시되어 있으며, 아래부터 순차적으로 Y1, Y2, Y3에 관한 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 출력 신호 Y1, Y2, Y3는 각각 인접 채널 간의 간섭이 DPC 및 제로포싱에 의해 제거된 것을 알 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 Y3가 채널 용량이 가장 큰 것을 확인할 수 있다. Hereinafter, a simulation result will be described with reference to FIG. 2. 2 is a graph showing frequency efficiency (bps / Hz) versus signal-to-noise ratio (SNR [dB]) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a total of three graphs are displayed, and the graphs are sequentially related to Y 1 , Y 2 , and Y 3 from below. As shown in FIG. 2, the output signals Y 1 , Y 2 , and Y 3 can be seen that interference between adjacent channels has been removed by DPC and zero forcing, respectively. In addition, as shown in Figure 2 it can be seen that Y 3 has the largest channel capacity.

이하에서는, 도 3을 참고하여 통신 방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 채널로 구성된 통신 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. Hereinafter, a communication method will be described with reference to FIG. 3. 3 is a flowchart provided to explain a communication method composed of three channels according to an embodiment of the present invention.

먼저, 송신단(110)은 입력된 신호를 신호처리하고, 제1 채널을 이용하여 제1 수신단(120)과 통신한다(S310). First, the transmitter 110 processes the input signal and communicates with the first receiver 120 using the first channel (S310).

또한, 송신단(110)은 신호 처리 과정에서 DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하고, 제2 채널을 이용하여 제2 수신단(130)과 통신한다(S320). In addition, the transmitter 110 removes the interference signal with the first channel by using DPC (Dirty Paper Coding) in the signal processing, and communicates with the second receiver 130 by using the second channel (S320).

그리고, 송신단(110)은 신호 처리 과정에서 DPC를 이용하여 제1 채널 및 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하고, 제3 채널을 이용하여 제3 수신단(140)과 통신하게 된다(S330). In addition, the transmitter 110 removes the interference signal between the first channel and the second channel by using the DPC in the signal processing, and communicates with the third receiver 140 by using the third channel (S330).

또한, 송신단(110)은 각 통신 단계의 신호 처리 과정에서 제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거할 수도 있다. In addition, the transmitter 110 may remove the interference signal by using a zero-forcing technique in the signal processing of each communication step.

이와 같은 과정을 통해, 송신단(110)은 간섭에 영향을 받지 않는 채널 용량을 가진 채널을 통해 수신단들(120,130,140)과 통신할 수 있게 된다. Through this process, the transmitter 110 may communicate with the receivers 120, 130, and 140 through a channel having a channel capacity that is not affected by interference.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

100 : 통신 시스템 110 : 송신단
120 : 제1 수신단 130 : 제2 수신단
140 : 제3 수신단100: communication system 110: transmitting end
120: first receiving end 130: second receiving end
140: third receiving end

Claims (8)

제1 채널, 제2 채널 및 제3 채널을 포함하는 채널 그룹을 이용한 통신 방법에 있어서,
송신단이 상기 제1 채널을 이용하여 제1 수신단과 통신하는 단계;
송신단이 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하고 제2 채널을 이용하여 제2 수신단과 통신하는 단계; 및
송신단이 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하고 제3 채널을 이용하여 제3 수신단과 통신하는 단계;를 포함하는 통신 방법. In the communication method using a channel group including a first channel, a second channel and a third channel,
A transmitting end communicating with a first receiving end using the first channel;
The transmitting end removing the interference signal with the first channel and communicating with the second receiving end using the second channel; And
Transmitting by the transmitting end to remove the interference signal between the first channel and the second channel and using a third channel to communicate with a third receiving end. 제1항에 있어서,
상기 제2 수신단과 통신하는 단계는,
DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 방법. The method of claim 1,
Communicating with the second receiving end,
A communication method of removing interference signals with the first channel using DPC (Dirty Paper Coding). 제1항에 있어서,
상기 제3 수신단과 통신하는 단계는,
DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 방법. The method of claim 1,
Communicating with the third receiver,
And removing interference signals between the first channel and the second channel by using DPC (Dirty Paper Coding). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 통신 단계에서 제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 방법. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And removing interference signals by using a zero-forcing technique in each communication step. 제1 채널, 제2 채널 및 제3 채널을 포함하는 채널 그룹을 이용한 통신 시스템에 있어서,
상기 제1 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제1 수신단;
상기 제2 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제2 수신단;
상기 제3 채널을 이용하여 송신단과 통신하는 제3 수신단; 및
상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하여 상기 제2 수신단으로 신호를 송신하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하여 상기 제3 수신단으로 신호를 송신하는 송신단;을 포함하는 통신 시스템.In a communication system using a channel group including a first channel, a second channel and a third channel,
A first receiving end communicating with a transmitting end using the first channel;
A second receiving end communicating with the transmitting end using the second channel;
A third receiving end communicating with the transmitting end using the third channel; And
A transmitter for removing the interference signal with the first channel and transmitting a signal to the second receiver, and transmitting a signal to the third receiver with the interference signal between the first channel and the second channel removed; Communication system. 제5항에 있어서,
상기 송신단은,
DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널과의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템. The method of claim 5,
The transmitting end,
A communication system for eliminating interference signals with the first channel using DPC (Dirty Paper Coding). 제5항에 있어서,
상기 송신단은,
DPC(Dirty Paper Coding)을 이용하여 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널과의 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템. The method of claim 5,
The transmitting end,
A communication system for removing interference signals between the first channel and the second channel using DPC (Dirty Paper Coding). 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 송신단은,
제로포싱(zero-forcing) 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
8. The method according to any one of claims 5 to 7,
The transmitting end,
A communication system for removing interference signals using a zero-forcing technique.
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