KR20130097405A - Method and apparatus for processing a signalin of relay node - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A signal processing method of a relay node and a method thereof are provided to determine the optimal filter information of a relay node in a wireless communication system by considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node. CONSTITUTION: An information acquisition unit (110) obtains channel information from a transmitting node to a relay node, from the relay node to a receiving node and from the transmitting node to the receiving node. An error function setup unit (120) sets up an error function which is expressed by the sum of a first term and a second term. The first term includes a variable which expresses the precoder information of the relay node. The second term does not include the precoder information. A filter information determination unit (130) determines the precoder information so that the error function which is set up has a minimum value. The filter information determination unit determines relay filter information based on the determined precoder information. [Reference numerals] (110) Information acquisition unit; (120) Error function setup unit; (130) Filter information determination unit; (140) Communication unit; (150) Control unit

Description

중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A SIGNALIN OF RELAY NODE}METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A SIGNALIN OF RELAY NODE}

본 발명은 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a signal processing method and apparatus for a relay node, and more particularly, to a signal processing method and apparatus for a wireless communication relay node considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 전파의 음영지역을 해소하기 위하여 중계 노드가 사용된다. 중계 노드는 미약한 전파를 수신하여 증폭한 후, 증폭된 신호를 다시 송신하는 기능을 수행하며 이를 위해 별도의 수신안테나와 송신안테나가 필요하다.In general, a relay node is used to solve the shadow area of radio waves in a wireless communication system. The relay node receives and amplifies the weak radio wave, and then transmits the amplified signal again. A separate receiving antenna and transmitting antenna are required for this purpose.

중계 노드를 사용함으로 인해, 기지국의 커버리지(Coverage) 증대, 전송률(Throughput) 개선 등의 효과가 발생한다. 즉, 시스템은 열악한 채널 환경을 가지는 특정 지역에 중계 노드를 위치시켜 전송률을 향상시키고, 셀 경계 부근에 중계 노드를 위치시켜 기지국의 커버리지 밖에 있는 단말과 기지국이 통신할 수 있도록 서비스할 수 있다.Due to the use of the relay node, an increase in coverage of the base station, an improvement in throughput, and the like occur. That is, the system can improve the transmission rate by placing the relay node in a specific area having a poor channel environment, and can service the terminal and the base station to communicate with the terminal outside the coverage of the base station by placing the relay node near the cell boundary.

상기와 같이 중계 노드는 무선 통신 시스템에서 중요한 역할을 수행하는 바, 중계 노드의 성능을 향상시키는 것이 무선 통신 기술에서 중요한 문제로 대두되었다. 상기 중계 장치의 성능을 향상시키는 것의 예로 최적의 필터를 설계하는 것이 있다.As described above, since the relay node plays an important role in the wireless communication system, improving the performance of the relay node has emerged as an important problem in the wireless communication technology. An example of improving the performance of the relay device is to design an optimal filter.

최근에는 상기 중계 노드의 필터 설계 시, 송신 노드로부터 직접 수신 노드로 전송되는 직접 링크 환경을 고려하여 중계 노드의 최적의 필터를 설계하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, when designing the filter of the relay node, a study has been actively conducted on a method of designing an optimal filter of the relay node in consideration of the direct link environment transmitted directly from the transmitting node to the receiving node.

본 발명의 목적은 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 시스템에서 최적의 중계 노드의 필터 정보를 결정하는 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a signal processing method and apparatus for a relay node for determining filter information of an optimal relay node in a wireless communication system considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node.

본 발명의 목적은 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 시스템에서 낮은 복잡도로서 중계 노드의 필터 정보를 결정하는 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a signal processing method and apparatus of a relay node for determining filter information of a relay node with low complexity in a wireless communication system considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 방법으로서, 송신 노드로부터 중계 노드까지의 채널 정보, 상기 중계 노드에서 수신 노드까지의 채널 정보, 및 상기 송신 노드로부터 상기 수신 노드까지의 채널 정보를 획득하는 단계; 상기 중계 노드의 프리코더 정보를 변수로 포함하는 제1항과 상기 프리코더 정보를 포함하지 않는 제2항의 합으로 나타내어지는 에러 함수를 설정하는 단계-상기 제1항 및 상기 제2항 중 적어도 하나의 항에는 상기 획득된 채널 정보 중 적어도 하나가 포함됨-; 및 상기 설정된 에러 함수가 최소값을 갖도록 상기 프리코더 정보를 결정하고, 상기 결정된 프리코더 정보를 이용하여 중계 필터 정보를 결정하는 단계를 포함하는 중계 노드의 신호 처리 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, as a signal processing method of a wireless communication relay node considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node, the channel information from the transmitting node to the relay node, the relay node Obtaining channel information from the transmitting node to the receiving node, and channel information from the transmitting node to the receiving node; Setting an error function represented by a sum of a first term including precoder information of the relay node and a second term not including the precoder information—at least one of the first term and the second term Term includes at least one of the obtained channel information; And determining the precoder information such that the set error function has a minimum value, and determining the relay filter information by using the determined precoder information.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 장치로서, 송신 노드로부터 중계 노드까지의 채널 정보, 상기 중계 노드에서 수신 노드까지의 채널 정보, 및 상기 송신 노드로부터 상기 수신 노드까지의 채널 정보를 획득하는 정보 획득부; 상기 중계 노드의 프리코더 정보를 변수로 포함하는 제1항과 상기 프리코더 정보를 포함하지 않는 제2항의 합으로 나타내어지는 에러 함수를 설정하는 에러 함수 설정부-상기 제1항 및 상기 제2항 중 적어도 하나의 항에는 상기 획득된 채널 정보 중 적어도 하나가 포함됨-; 상기 설정된 에러 함수가 최소값을 갖도록 상기 프리코더 정보를 결정하고, 상기 결정된 프리코더 정보를 이용하여 중계 필터 정보를 결정하는 필터 정보 결정부; 및 상기 정보 획득부, 상기 에러 함수 설정부, 상기 필터 정보 결정부를 제어하는 제어부를 포함하는 중계 노드의 신호 처리 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a signal processing apparatus of a wireless communication relay node considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node, the channel information from the transmitting node to the relay node, the relay node An information acquiring unit for acquiring channel information from the transmitting node to the receiving node from the transmitting node; An error function setting unit for setting an error function represented by the sum of the first term including the precoder information of the relay node as a variable and the second term not including the precoder information—the first and second terms. At least one term includes at least one of the obtained channel information; A filter information determination unit determining the precoder information such that the set error function has a minimum value, and determining relay filter information using the determined precoder information; And a control unit for controlling the information acquisition unit, the error function setting unit, and the filter information determination unit.

본 발명의 일실시예에 의한 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치는 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려하여 무선 통신 중계 노드의 최적의 필터를 결정할 수 있다.The signal processing method and apparatus of a relay node according to an embodiment of the present invention may determine an optimal filter of a wireless communication relay node in consideration of a direct link environment from a transmitting node to a receiving node.

본 발명의 일실시예에 의한 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치는 낮은 복잡도로서 무선 통신 중계 노드의 최적의 필터를 결정할 수 있다.The signal processing method and apparatus of a relay node according to an embodiment of the present invention can determine an optimal filter of a wireless communication relay node with low complexity.

도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 방법과 다른 신호 처리 방법의 성능을 비교한 도면이다.1 is a diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a signal processing apparatus of a relay node according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a signal processing method of a relay node according to an embodiment of the present invention.
4 to 5 are diagrams comparing the performance of the signal processing method of the relay node and another signal processing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a signal processing method and apparatus of a relay node according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예와 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention and a wireless communication system.

먼저, 도면에 표기된 기호에 대해 설명하고, 본 발명의 일실시예와 관련된 무선 통신 시스템에 대해 좀 더 상세히 설명하도록 하겠다.First, the symbols shown in the drawings will be described, and a wireless communication system related to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

x는 소신 신호(source signal)를 의미하고, Q는 중계 노드의 필터 정보(이하, '중계 필터 정보'라 함)를 의미하고, W는 수신 노드의 필터 정보(이하, '수신 필터 정보'라 함)을 의미한다. 또한, Nt는 송신 노드의 안테나 수를 의미하고, Nr은 중계 노드의 안테나 수를 의미하고, Nd는 수신 노드의 안테나 수를 의미한다. 상기 Nt, Nr, 및 Nd는 2 이상의 자연수일 수 있다. 상기 중계 노드에 복수의 안테나가 구비된 경우, 각 안테나는 서로 독립적일 수 있다. 이와 같은 안테나의 독립성은 송신 노드 및 수신 노드에도 적용될 수 있다.x denotes a source signal, Q denotes filter information of a relay node (hereinafter referred to as 'relay filter information'), and W denotes filter information of a receiver node (hereinafter referred to as 'receive filter information'). Means). In addition, N t means the number of antennas of the transmitting node, N r means the number of antennas of the relay node, N d means the number of antennas of the receiving node. N t , N r , and N d may be two or more natural numbers. When a plurality of antennas are provided in the relay node, each antenna may be independent of each other. Such independence of the antenna can also be applied to the transmitting node and the receiving node.

또한, H는 송신 노드로부터 중계 노드까지의 채널 정보를 의미하고, G는 상기 중계 노드에서 수신 노드까지의 채널 정보를 의미하고, T는 송신 노드로부터 상기 수신 노드까지의 채널 정보를 의미한다.In addition, H means channel information from the transmitting node to the relay node, G means channel information from the relay node to the receiving node, and T means channel information from the transmitting node to the receiving node.

yr은 제1타임 슬롯(First time slot)에 중계 노드가 송신 노드로부터 수신한 신호이고, yd1은 제1타임 슬롯(First time slot)에 수신 노드가 상기 송신 노드로부터 수신한 신호이다. 또한, yd2는 제2타임 슬롯(Second time slot)에 상기 수신 노드가 상기 중계 노드로부터 수신한 신호이다.y r is a signal received by the relay node from the transmitting node in a first time slot, and y d1 is a signal received by the receiving node from the transmitting node in a first time slot. Also, y d2 is a signal received by the receiving node from the relay node in a second time slot.

이하 실시예에서는 x는 벡터이고, 중계 필터 정보(Q), 수신 필터 정보(W)는 매트릭스인 것을 예를 들어 설명하도록 하겠다.In the following embodiment, x is a vector, the relay filter information Q, and the reception filter information W will be described as an example.

도시된 바와 같이, 무선 통신 시스템은 송신 노드, 중계 노드, 수신 노드를 포함할 수 있다. 상기 송신 노드는 소스 신호(source signal)을 생성하여 상기 수신 노드에 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 소스 신호는 중계 노드를 경유하여 상기 수신 노드에 전송될 수도 있고, 상기 수신 노드에 직접 전송될 수도 있다. 상기 소스 신호가 중계 노드를 경유하지 않고, 상기 수신 노드로 직접 전송되는 것을 직접 링크(link)라 한다.As shown, the wireless communication system can include a transmitting node, a relay node, and a receiving node. The transmitting node may generate a source signal and transmit it to the receiving node. In this case, the source signal may be transmitted to the receiving node via a relay node or may be transmitted directly to the receiving node. It is called a direct link that the source signal is transmitted directly to the receiving node without passing through the relay node.

이하에서는 상기와 같이 직접 링크가 고려된 무선 통신 시스템 환경에서 최적의 중계 필터 정보(Q)를 결정하여 신호를 처리하는 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치에 대해 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a signal processing method and apparatus of a wireless communication relay node which processes optimal signals by determining optimal relay filter information Q in a wireless communication system environment in which a direct link is considered as described above will be described.

도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a signal processing apparatus of a relay node according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 중계 노드의 신호 처리 장치(100)는 정보 획득부(110), 에러 함수 설정부(120), 필터 정보 결정부(130), 통신부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 그러나, 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소로 상기 중계 노드의 신호 처리 장치(100)가 구성될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 중계 노드의 신호 처리 장치(100)가 구성될 수 있다.As illustrated, the signal processing apparatus 100 of the relay node may include an information acquisition unit 110, an error function setting unit 120, a filter information determination unit 130, a communication unit 140, and a control unit 150. Can be. However, not all illustrated components are required. The signal processing apparatus 100 of the relay node may be configured with more components than the illustrated components, or the signal processing apparatus 100 of the relay node may be configured with fewer components.

정보 획득부(110)는 최적의 중계 필터 정보(Q) 결정을 위해 각종 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 각종 채널 정보(H, G, T)를 획득할 수 있다.The information acquirer 110 may acquire various types of information for determining the optimal relay filter information Q. FIG. For example, various channel information (H, G, T) can be obtained.

에러 함수 설정부(120)는 최적의 중계 필터 정보(Q)를 closed form으로 산출해 내기 위한 에러 함수를 설정할 수 있다. 상기 에러 함수는 중계 노드의 프리코더(precoder) 정보(이하에서, 'B'로 표현함)를 변수로 포함하는 제1항과 중계 노드의 프리코더(precoder) 정보(B)를 변수로 포함하고 있지 않은 제2항의 합으로 나타내어질 수 있다. The error function setting unit 120 may set an error function for calculating the optimal relay filter information Q in a closed form. The error function does not include precoder information (referred to as 'B') of the relay node as a variable and precoder information (B) of the relay node as variables. May be represented as the sum of claims 2 and 3.

이하에서는 중계 필터 정보(Q)를 closed form으로 산출해 내기 위한 에러 함수를 유도해 내는 방법에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of deriving an error function for calculating the relay filter information Q in a closed form will be described.

상기와 같이 직접 링크가 고려된 무선 통신 시스템 환경에서 수신 노드가 수신한 신호(편의상, yd로 표현함)는 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.In the wireless communication system environment in which the direct link is considered as described above, a signal (represented by y d for convenience) may be expressed by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

한편, 수신 필터 정보(W)가 선형 필터라고 하면, 추정되는 신호 s(송신 노드에서 전송한 것이라고 추정되는 신호)는 다음의 수식으로 나타낼 수 있다.On the other hand, if the reception filter information W is a linear filter, the estimated signal s (signal estimated to be transmitted by the transmitting node) can be represented by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

신호의 에러(벡터 형태임)를 수학식 3과 같이 정의하면, 상기 평균 제곱 에러인 MSE(Mean Squared Error)를 최소화시키는 문제는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.If the error of the signal (in the form of a vector) is defined as in Equation 3, the problem of minimizing the mean squared error (MSE) may be expressed as in Equation 4.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

Tr(trace) 는 어떤 matrix 의 대각 성분(diagonal element)들의 합을 의미하고, 수학식 4는 동시에 전송되는 여러 개의 신호들에 대해서 각 신호의 error의 합을 최소화하는 문제에 해당할 수 있다. 따라서 Tr(Re)는 error의 제곱의 평균에 대응될 수 있다. 여기서 Re는 에러 공분산 매트릭스(error covariance matrix)로, W와 Q의 함수로 표현될 수 있다. Tr (trace) means the sum of the diagonal elements of a matrix, and Equation 4 may correspond to a problem of minimizing the sum of errors of each signal with respect to several signals transmitted simultaneously. Therefore, Tr (Re) may correspond to the mean of the square of the error. Re is an error covariance matrix and can be expressed as a function of W and Q.

또한,

Figure pat00005
에서 부등호 왼쪽 부분은 중계 노드에서 소모되는 파워(Power)를 의미하고, PR은 특정 상수값을 의미한다. 즉, 중계 노드에서의 소비되는 파워는 제한되어 있는 것을 가정하기로 한다. 또한,
Figure pat00006
는 중계 노드에서 각 안테나의 노이즈가 모두 같은 분산(variance)을 가지면서 서로 독립(independent)적임을 의미하며, 상수값을 갖는다. 또한,
Figure pat00007
은 송신 노드의 각 안테나에서 송신되는 신호의 전송 파워를 의미한다. 또한, 상첨자 H는 conjugate transpose를 의미한다. Also,
Figure pat00005
In the left part of the inequality sign, the power consumed by the relay node, and P R means a certain constant value. In other words, it is assumed that the power consumed at the relay node is limited. Also,
Figure pat00006
Denotes that the noise of each antenna in the relay node is independent of each other while having the same variance and has a constant value. Also,
Figure pat00007
Denotes a transmission power of a signal transmitted by each antenna of a transmitting node. In addition, the superscript H means conjugate transpose.

수학식 4에서 중계 필터 정보(Q)를 고정한 상태에서(즉, Q를 상수로 가정하여), 상기 Re는 에러 공분산 매트릭스(error covariance matrix)가 최소값을 갖도록 하는 수신 필터 정보(W)는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.In the state in which the relay filter information Q is fixed (ie, assuming Q as a constant) in Equation 4, Re is the received filter information W such that the error covariance matrix has a minimum value. It can be expressed as 5.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서

Figure pat00009
이고,
Figure pat00010
이다. 그리고 하첨자 nd2는 제2타임 슬롯에 수신 노드로 들어오는 신호에 대한 노이즈를 의미하고, Rnd2는 이 노이즈의 공분산 매트릭스(covariance matrix) 이다. 여기서 상첨자 T는 transpose를 의미한다.here
Figure pat00009
ego,
Figure pat00010
to be. Subscript nd2 denotes noise for a signal coming into a receiving node in a second time slot, and R nd2 is a covariance matrix of the noise. The superscript T here means transpose.

상기 수학식 5를

Figure pat00011
에 대입하면,
Figure pat00012
는 수학식 6으로 표현될 수 있다.Equation 5 above
Figure pat00011
Quot;
Figure pat00012
May be represented by Equation 6.

Figure pat00013
Figure pat00013

수학식 4에서 수신 필터 정보(W)를 고정한 상태에서(즉, W를 상수로 가정하여), 상기 Re는 에러 공분산 매트릭스(error covariance matrix)가 최소값을 갖도록 하는 중계 필터 정보(Q)는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. In the state in which the reception filter information W is fixed in Equation 4 (that is, assuming W as a constant), Re is the relay filter information Q such that an error covariance matrix has a minimum value. It can be represented as 7.

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서 B는 중계 노드의 프리코더(precoder) 정보(매트릭스 형태임)이고 LR는 중계 노드의 수신 코더 정보(매트릭스 형태임)로 수학식 8과 같이 표현될 수 있다. Here, B is precoder information of the relay node (in the form of a matrix) and L R may be represented by Equation 8 as reception coder information of the relay node (in the form of a matrix).

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서 B는 W1, 및 W2라는 미지수가 포함되어 변수로 간주될 있고, LR은 이미 획득된 정보로 이루어져 상수로 간주될 수 있다.Here, B may be regarded as a variable by including unknowns W 1 and W 2 , and L R may be regarded as a constant by using information obtained.

수학식 6, 수학식 7, 및 수학식 8을 이용하면, 공분산 매트릭스(error covariance matrix)를 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.Using Equations 6, 7, and 8, an error covariance matrix can be expressed as Equation 9.

Figure pat00016
Figure pat00016

수학식 9에서 첫 번째 항은 B가 포함되어 있지 않고, 두 번째 항은 B가 포함되어 있다. 따라서 수학식 9를 이용하면, 최적의 중계 필터 정보(Q)를 closed-form으로 유도할 수 있다.In Equation 9, the first term does not include B, and the second term includes B. Therefore, using Equation (9), it is possible to derive the optimal relay filter information (Q) in a closed-form.

에러 함수 결정부(120)는 상기 수학식 9를 에러 함수로 설정할 수 있다.The error function determiner 120 may set Equation 9 as an error function.

필터 정보 결정부(130)는 수학식 9(설정된 에러 함수)를 이용하여 중계 필터 정보(Q)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 필터 정보 결정부(130)는 수학식 9의 에러 함수가 최소값을 가지도록 중계 노드의 프리코더 정보(B)를 결정하고, 결정된 프리코더 정보(B)를 수학식 7에 대입하여 최적의 중계 필터 정보(Q)를 결정할 수 있다.The filter information determiner 130 may determine the relay filter information Q by using Equation 9 (set error function). For example, the filter information determiner 130 determines the precoder information B of the relay node such that the error function of Equation 9 has a minimum value, and substitutes the determined precoder information B into Equation 7. The optimal relay filter information Q can be determined.

통신부(140)는 각종 신호 또는 정보를 송신 노드 또는 수신 노드로 전송하거나 각종 신호 또는 정보를 송신 노드 또는 수신 노드로부터 수신할 수 있다. 통신부(140)는 복수의 안테나를 구비할 수 있다.The communicator 140 may transmit various signals or information to a transmitting node or a receiving node, or may receive various signals or information from a transmitting node or a receiving node. The communication unit 140 may include a plurality of antennas.

제어부(150)는 정보 획득부(110), 에러 함수 설정부(120), 필터 정보 결정부(130), 및 통신부(140)에서 수행하는 전반적인 기능을 제어한다.The controller 150 controls the overall functions performed by the information acquisition unit 110, the error function setting unit 120, the filter information determination unit 130, and the communication unit 140.

도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a signal processing method of a relay node according to an embodiment of the present invention.

정보 획득부(110)는 채널 정보(H, G, T)를 획득할 수 있다(S310). 상기 채널 정보가 획득되기 때문에, 중계 노드는 채널 정보(H, G, T)를 알고 있다. The information obtaining unit 110 may obtain channel information (H, G, T) (S310). Since the channel information is obtained, the relay node knows the channel information (H, G, T).

에러 함수 설정부(120)는 중계 필터 정보(Q)를 closed-form으로 유도할 수 에러 함수를 설정할 수 있다(S320). 예를 들어, 상기 에러 함수는 상기 수학식 9와 같은 형태일 수 있다.The error function setting unit 120 may set an error function capable of deriving the relay filter information Q in a closed form (S320). For example, the error function may be in the form of Equation (9).

필터 정보 결정부(130)는 상기 중계 필터 정보(Q)를 closed-form으로 유도할 수 에러 함수(예:수학식 9)를 이용하여 최적의 중계 필터 정보(Q)를 결정할 수 있다(S330). 예를 들어, 필터 정보 결정부(130)는 수학식 9의 에러 함수가 최소값을 갖도록 B를 결정하고, 결정된 B를 수학식 7에 적용하여 최적의 중계 필터 정보(Q)를 결정할 수 있다.The filter information determiner 130 may determine the optimal relay filter information Q by using an error function (for example, Equation 9) which may induce the relay filter information Q to a closed-form (S330). . For example, the filter information determiner 130 may determine B so that the error function of Equation 9 has a minimum value, and determine the optimal relay filter information Q by applying the determined B to Equation 7.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 중계 노드의 신호 처리 방법과 다른 신호 처리 방법의 성능을 비교한 도면이다.4 to 5 are diagrams comparing the performance of the signal processing method of the relay node and another signal processing method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 MSE (mean squared error)의 CDF(cumulative distributed function)를 나타낸다. 예를 들어 x 축의 MSE 를 0.1 로 보면 MSE 가 0.1 보다 작을 확률은 본 발명의 일실시예에 따는 방식은 70%인 반면에 기존 스킴들은 20~30% 정도에 그치는 것을 확인할 수 있다. MSE는 작을수록 좋으므로 그래프는 왼쪽으로 치우칠수록 우수하다 할 수 있다. 따라서 본 발명의 일실시예에 의한 방식(Proposed)이 기존의 방식보다 성능이 우수하다는 것을 쉽게 확인할 수 있다.4 illustrates a cumulative distributed function (CDF) of mean squared error (MSE). For example, when the MSE of the x-axis is 0.1, the probability that the MSE is less than 0.1 is 70% according to the exemplary embodiment of the present invention, whereas the existing schemes can be confirmed to be about 20 to 30%. The smaller the MSE is, the better the graph is. Therefore, it can be easily confirmed that the method according to an embodiment of the present invention has superior performance than the existing method.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 기법(Proposed)과 기존 기법들의 실제 물리적인 bit error rate의 성능을 나타낸 것이다. 도면에서 확인할 수 있듯이 같은 파워에서 본 발명의 일실시예에 의한 기법이 기존 기법보다 error 확률이 더 낮은 것을 확인할 있다.5 shows the performance of the actual physical bit error rate of the proposed (Proposed) and the existing techniques according to an embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, it can be seen that the technique according to the embodiment of the present invention has a lower error probability than the conventional technique at the same power.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치는 직접 링크 환경을 고려된 무선 통신 시스템 환경에서 중계 노드의 최적의 필터를 결정할 수 있다.As described above, the signal processing method and apparatus of the relay node according to an embodiment of the present invention can determine the optimal filter of the relay node in a wireless communication system environment considering the direct link environment.

또한, closed-form으로 무선 통신 중계 노드의 최적의 필터를 결정할 수 있기에 낮은 복잡도로 우수한 성능을 기대할 수 있다.In addition, because the closed-form can determine the optimal filter of the wireless relay node, excellent performance with low complexity can be expected.

상술한 중계 노드의 신호 처리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The above-described signal processing method of the relay node may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable recording medium. In this case, the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. On the other hand, the program instructions recorded on the recording medium may be those specially designed and configured for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 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. The computer-readable recording medium includes a magnetic recording medium such as a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical medium such as a CD-ROM and a DVD, a magnetic disk such as a floppy disk, A magneto-optical media, and a hardware device specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.The recording medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, or the like.

또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

상기와 같이 설명된 중계 노드의 신호 처리 방법 및 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The signal processing method and apparatus of the relay node described as above may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be modified in whole or in part by way of various modifications. It may alternatively be configured in combination.

100: 중계 노드의 신호 처리 장치
110: 정보 획득부
120: 에러 함수 설정부
130: 필터 정보 결정부
140: 통신부
150: 제어부100: signal processing device of the relay node
110: Information obtaining unit
120: error function setting unit
130: filter information determiner
140:
150:

Claims (10)

송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 방법으로서,
송신 노드로부터 중계 노드까지의 채널 정보, 상기 중계 노드에서 수신 노드까지의 채널 정보, 및 상기 송신 노드로부터 상기 수신 노드까지의 채널 정보를 획득하는 단계;
상기 중계 노드의 프리코더 정보를 변수로 포함하는 제1항과 상기 프리코더 정보를 포함하지 않는 제2항의 합으로 나타내어지는 에러 함수를 설정하는 단계-상기 제1항 및 상기 제2항 중 적어도 하나의 항에는 상기 획득된 채널 정보 중 적어도 하나가 포함됨-; 및
상기 설정된 에러 함수가 최소값을 갖도록 상기 프리코더 정보를 결정하고, 상기 결정된 프리코더 정보를 이용하여 중계 필터 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 방법.A signal processing method of a wireless communication relay node considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node,
Obtaining channel information from a transmitting node to a relay node, channel information from the relay node to a receiving node, and channel information from the transmitting node to the receiving node;
Setting an error function represented by a sum of a first term including precoder information of the relay node and a second term not including the precoder information—at least one of the first term and the second term Term includes at least one of the obtained channel information; And
And determining the precoder information such that the set error function has a minimum value, and determining the relay filter information using the determined precoder information. 제 1 항에 있어서, 상기 에러 함수는
수신 필터 정보 및 중계 필터 정보를 변수로 포함하는 에러 공분산에서, 상기 중계 필터 정보를 상수로 가정하여 상기 에러 공분산이 최소가 되도록 하여 유도된 수신 필터 정보 결정식, 및 상기 수신 필터 정보를 상수로 가정하여 상기 에러 공분산이 최소가 되도록 하여 유도된 중계 필터 정보 결정식을 이용하여 유도된 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 방법.The method of claim 1, wherein the error function
In an error covariance including the received filter information and the relay filter information as variables, the received filter information determination equation derived by assuming that the relay filter information is a constant so that the error covariance is minimized, and the received filter information is assumed to be a constant. Signal processing method of a relay node, characterized in that it is derived by using a relay filter information decision equation derived by minimizing the error covariance. 제 2 항에 있어서, 상기 중계 필터 정보 결정식은
상기 중계 필터 정보가 상기 중계 노드의 프리코더 정보와 상기 중계 노드의 수신 코더 정보의 곱으로 표현되는 식인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 방법.The method of claim 2, wherein the relay filter information determination formula is
And the relay filter information is expressed by a product of precoder information of the relay node and received coder information of the relay node. 제 2 항에 있어서, 상기 에러 공분산은
상기 수신 노드가 상기 송신 노드로부터 수신한 신호, 및 상기 수신 노드가 상기 중계 노드로부터 수신한 신호에 대한 에러의 제곱의 평균인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 방법.The method of claim 2, wherein the error covariance is
The signal processing method of the relay node, characterized in that the receiving node is the average of the square of the error with respect to the signal received from the transmitting node, and the signal received by the receiving node from the relay node. 제 1 항에 있어서, 상기 중계 노드는
복수 개의 안테나를 구비하되, 상기 복수 개의 안테나는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 방법.The method of claim 1, wherein the relay node
And a plurality of antennas, wherein the plurality of antennas are independent of each other. 송신 노드로부터 수신 노드로의 직접 링크 환경을 고려한 무선 통신 중계 노드의 신호 처리 장치로서,
송신 노드로부터 중계 노드까지의 채널 정보, 상기 중계 노드에서 수신 노드까지의 채널 정보, 및 상기 송신 노드로부터 상기 수신 노드까지의 채널 정보를 획득하는 정보 획득부;
상기 중계 노드의 프리코더 정보를 변수로 포함하는 제1항과 상기 프리코더 정보를 포함하지 않는 제2항의 합으로 나타내어지는 에러 함수를 설정하는 에러 함수 설정부-상기 제1항 및 상기 제2항 중 적어도 하나의 항에는 상기 획득된 채널 정보 중 적어도 하나가 포함됨-;
상기 설정된 에러 함수가 최소값을 갖도록 상기 프리코더 정보를 결정하고, 상기 결정된 프리코더 정보를 이용하여 중계 필터 정보를 결정하는 필터 정보 결정부; 및
상기 정보 획득부, 상기 에러 함수 설정부, 상기 필터 정보 결정부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 장치.A signal processing apparatus of a wireless communication relay node considering a direct link environment from a transmitting node to a receiving node,
An information obtaining unit obtaining channel information from a transmitting node to a relay node, channel information from the relay node to a receiving node, and channel information from the transmitting node to the receiving node;
An error function setting unit for setting an error function represented by the sum of the first term including the precoder information of the relay node as a variable and the second term not including the precoder information—the first and second terms. At least one term includes at least one of the obtained channel information;
A filter information determination unit determining the precoder information such that the set error function has a minimum value, and determining relay filter information using the determined precoder information; And
And a control unit for controlling the information acquisition unit, the error function setting unit, and the filter information determination unit. 제 6 항에 있어서, 상기 에러 함수는
수신 필터 정보 및 중계 필터 정보를 변수로 포함하는 에러 공분산에서, 상기 중계 필터 정보를 상수로 가정하여 상기 에러 공분산이 최소가 되도록 하여 유도된 수신 필터 정보 결정식, 및 상기 수신 필터 정보를 상수로 가정하여 상기 에러 공분산이 최소가 되도록 하여 유도된 중계 필터 정보 결정식을 이용하여 유도된 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 장치.7. The method of claim 6, wherein the error function is
In an error covariance including the received filter information and the relay filter information as variables, the received filter information determination equation derived by assuming that the relay filter information is a constant so that the error covariance is minimized, and the received filter information is assumed to be a constant. The signal processing apparatus of the relay node, characterized in that derived by using the relay filter information determination equation derived by minimizing the error covariance. 제 7 항에 있어서, 상기 중계 필터 정보 결정식은
상기 중계 필터 정보가 상기 중계 노드의 프리코더 정보와 상기 중계 노드의 수신 코더 정보의 곱으로 표현되는 식인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 장치.8. The method of claim 7, wherein the relay filter information determination formula is
And the relay filter information is expressed by a product of precoder information of the relay node and received coder information of the relay node. 제 7 항에 있어서, 상기 에러 공분산은
상기 수신 노드가 상기 송신 노드로부터 수신한 신호, 및 상기 수신 노드가 상기 중계 노드로부터 수신한 신호에 대한 에러의 제곱의 평균인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 장치.8. The method of claim 7, wherein the error covariance is
And a signal obtained by the receiving node from the transmitting node and an average of squares of errors with respect to the signal received by the receiving node from the relay node. 제 1 항에 있어서, 상기 중계 노드는
복수 개의 안테나를 구비하되, 상기 복수 개의 안테나는 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 중계 노드의 신호 처리 장치.The method of claim 1, wherein the relay node
And a plurality of antennas, wherein the plurality of antennas are independent of each other.
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