KR20150015804A - 유휴 자원을 이용한 가상 전 이중 통신을 위한 무선 트랜시버 - Google Patents

유휴 자원을 이용한 가상 전 이중 통신을 위한 무선 트랜시버 Download PDF

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KR20150015804A
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Abstract

유휴 자원을 이용한 가상 전 이중 통신을 위한 무선 트랜시버가 개시된다. 일 실시예에 따른 무선 트랜시버는 업링크 신호를 송신하고, 인접 기기로부터 중계 신호를 수신하며, 업링크 신호에 기초하여 중계 신호로부터 다운링크 신호를 추출할 수 있다.

Description

유휴 자원을 이용한 가상 전 이중 통신을 위한 무선 트랜시버{RADIO TRANSCEIVER FOR VIRTUAL FULL DUPLEX COMMUNICATION USING UNUSED RESOURCE}
아래 실시예들은 무선 통신 기법에 관한 것으로, 양방향으로 무선 통신을 수행하는 무선 트랜시버에 관한 것이다.
무선 트랜시버는 송신기와 수신기를 모두 포함하는 통신 장치이다. 무선 트랜시버 내에서 송신기는 수신기에 근접 결합될 수 있다. 수신기는 근접 결합된 송신기에 의해 송신된 강한 송신 신호로 인하여 수신 동작에 간섭을 받을 수 있다. 이처럼 자기 자신이 송신한 신호로 인하여 간섭을 받는 현상을 자체 간섭(self-interference)이라고 한다.
일반적으로, 무선 트랜시버는 주파수 자원 또는 시간 자원을 분할하고 송신기 및 수신기에 각각 상이한 자원을 할당함으로써, 자체 간섭을 회피할 수 있다.
일 측에 따른 무선 트랜시버는, 기지국으로 업링크 신호를 송신하는 송신부;
인접 기기로부터 상기 업링크 신호 및 상기 기지국으로부터 수신된 다운링크 신호를 포함하는 중계 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 업링크 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 다운링크 신호를 추출하는 추출부를 포함한다.
기지국으로 업링크 신호를 송신하는 송신부; 인접 기기로부터 상기 업링크 신호 및 다운링크 신호를 포함하는 중계 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 업링크 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 다운링크 신호를 추출하는 추출부를 포함한다.
이 때, 상기 수신부는 상기 인접 기기와 설정된 근거리 무선 통신망을 통해 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신할 수 있다.
또한, 상기 송신부에 의해 상기 업링크 신호가 송신되는 자원은 상기 기지국에 의해 상기 다운링크 신호가 송신되는 자원과 동일할 수 있다.
또한, 상기 송신부는 제1 자원을 이용하는 제1 통신 방식을 통하여 상기 업링크 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 상기 수신부는 제2 자원을 이용하는 제2 통신 방식을 통하여 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신하며, 상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식일 수 있다.
또한, 상기 무선 트랜시버는 상기 기지국에 의해 할당된 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기와 공유하는 공유부를 더 포함하고, 상기 송신부는 상기 자원을 이용하여 상기 업링크 신호를 송신하며, 상기 인접 기기는 상기 자원을 이용하여 상기 업링크 신호 및 상기 다운링크 신호가 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 무선 트랜시버는 상기 인접 기기에 대한 정보를 상기 기지국과 공유하는 공유부를 더 포함하고, 상기 기지국은 상기 기지국에 의해 할당된 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기로 알릴 수 있다.
또한, 상기 기지국은 전 이중(full-duplex) 방식의 통신을 지원할 수 있다.
다른 일 측에 따른 무선 트랜시버는 제2 무선 트랜시버와 통신을 위한 자원을 결정하는 결정부; 상기 자원을 이용하여 제1 신호를 송신하는 송신부; 인접 기기로부터 상기 제1 신호 및 제2 신호를 포함하는 중계 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 제1 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 제2 신호를 추출하는 추출부를 포함한다.
이 때, 상기 인접 기기는 상기 제2 무선 트랜시버에 의해 송신된 상기 제2 신호 및 상기 송신부에 의해 송신된 상기 제1 신호가 중첩된 신호를 수신하고, 상기 중첩된 신호에 기초하여 상기 중계 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 트랜시버는 상기 자원과 동일한 자원을 이용하여 상기 제2 신호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 송신부에 의해 이용되는 제1 통신 방식과 다른 제2 통신 방식을 이용하여 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신하고, 상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식일 수 있다.
또한, 상기 무선 트랜시버는 상기 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기와 공유하는 공유부를 더 포함하고, 상기 인접 기기는 상기 자원을 이용하여 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호가 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기 무선 트랜시버는 상기 제2 무선 트랜시버와 링크된 제2 인접 기기에 대한 정보를 획득하는 획득부; 및 상기 제2 인접 기기로 상기 자원에 대한 정보를 공유하는 공유부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 트랜시버와 링크된 제2 인접 기기는 상기 제2 무선 트랜시버에 의해 송신된 상기 제2 신호 및 상기 송신부에 의해 송신된 상기 제1 신호가 중첩된 신호를 상기 제2 무선 트랜시버로 중계할 수 있다.
또 다른 일 측에 따른 중계 장치는 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득하는 획득부; 상기 자원을 이용하여 제1 노드로부터 송신된 제1 신호 및 제2 노드로부터 송신된 제2 신호가 중첩된 신호를 수신하는 수신부; 상기 중첩된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성하는 생성부; 및 상기 중계 신호를 상기 제1 노드로 송신하는 송신부를 포함한다.
이 때, 상기 제1 노드는 상기 제1 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 제2 신호를 추출할 수 있다.
또한, 상기 제1 노드는 상기 자원을 이용하는 제1 통신 방식을 통하여 상기 제1 신호를 송신하고, 상기 제2 노드는 상기 제1 통신 방식을 통하여 상기 제2 신호를 송신하며, 상기 송신부는 상기 자원과 다른 제2 자원을 이용하는 제2 통신 방식을 통하여 상기 중계 신호를 송신하고, 상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식일 수 있다.
또한, 상기 획득부는 상기 제2 노드가 상기 중계 장치의 존재를 인지하는 경우 상기 제2 노드로부터 상기 자원에 대한 정보를 획득하고, 그렇지 않은 경우 상기 제1 노드로부터 상기 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또 다른 일 측에 따른 무선 트랜시버의 동작 방법은 기지국으로 업링크 신호를 송신하는 단계; 인접 기기로부터 상기 업링크 신호 및 다운링크 신호를 포함하는 혼합 신호를 수신하는 단계; 및 상기 업링크 신호에 기초하여 상기 혼합 신호로부터 상기 다운링크 신호를 추출하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측에 따른 무선 트랜시버의 동작 방법은 제2 무선 트랜시버와 통신을 위한 자원을 결정하는 단계; 상기 자원을 이용하여 제1 신호를 송신하는 단계; 인접 기기로부터 상기 제1 신호 및 제2 신호를 포함하는 혼합 신호를 수신하는 단계; 및 상기 제1 신호에 기초하여 상기 혼합 신호로부터 상기 제2 신호를 추출하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 측에 따른 중계 장치의 동작 방법은 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득하는 단계; 상기 자원을 이용하여 제1 노드로부터 송신된 제1 신호 및 제2 노드로부터 송신된 제2 신호가 중첩된 신호를 수신하는 단계; 상기 중첩된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성하는 단계; 및 상기 중계 신호를 상기 제1 노드로 송신하는 단계를 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국과 가상 전 이중(virtual full duplex) 방식으로 통신하는 무선 트랜시버를 나타낸 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른 기지국과 가상 전 이중 방식으로 통신하는 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 애드 혹(ad-hoc) 환경에서 가상 전 이중 방식으로 통신하는 무선 트랜시버를 나타낸 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 애드 혹 환경에서 가상 전 이중 방식으로 통신하는 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신을 위한 중계 장치를 나타낸 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기지국과 가상 전 이중(virtual full duplex) 방식으로 통신하는 무선 트랜시버를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 시스템(100)은 무선 트랜시버(110), 인접 기기(120) 및 기지국(130)을 포함한다.
무선 트랜시버(110)는 업링크 신호(x2)를 송신하고, 기지국(130)은 다운링크 신호(x1)를 송신한다. 기지국(130)은 전 이중(full duplex) 방식의 통신을 지원할 수 있다.
예를 들어, 기지국(130)은 특정 자원을 이용하여 다운링크 신호(x1)를 송신하면서, 동일한 자원을 이용하여 업링크 신호(x2)를 수신할 수 있다. 동일한 자원은 동일한 주파수 및 동일한 시간을 포함할 수 있다. 기지국(130)은 전 이중 방식의 통신을 위하여 에코 소거(echo cancellation) 기법을 이용할 수 있다.
무선 트랜시버(110)는 인접 기기(120)와 연동함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다. 인접 기기(120)는 유휴 자원을 이용하는 일종의 중계 장치로, 예를 들어 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, PDA, 나노 릴레이(nano relay), 터미널, D2D(device to device) 장치 등을 포함할 수 있다. 인접 기기(120)는 무선 트랜시버(110)와 인접한 장소에 위치하여 무선 트랜시버(110)를 위해 중계 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 무선 트랜시버(110)가 특정 자원을 이용하여 업링크 신호(x2)를 송신하는 동안, 인접 기기(120)는 동일한 자원을 이용하여 다운링크 신호(x1)을 수신할 수 있다.
인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)뿐 아니라, 무선 트랜시버(110)에 의해 송신된 업링크 신호(x2)를 함께 수신할 수 있다. 이는 무선 트랜시버(110)가 업링크 신호(x2)를 송신하기 위하여 이용하는 자원과 기지국(130)이 다운링크 신호(x1)를 송신하기 위하여 이용하는 자원이 동일하기 때문이다.
인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)를 모두 포함하는 중계 신호를 무선 트랜시버(110)로 전달할 수 있다. 이 때, 인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)의 송신에 이용되는 자원과 상이한 자원을 이용하여 중계 신호를 무선 트랜시버(110)로 전달한다. 일측에 따르면, 인접 기기(120)는 와이파이(Wi-Fi). 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), WPAN(Wireless Personal Area Network) 등의 근거리 무선 통신망을 통해 무선 트랜시버(110)로 상기 중계 신호를 전송할 수 있다.
무선 트랜시버(110)는 중계 신호로부터 다운링크 신호(x1)를 추출할 수 있다. 무선 트랜시버(110)는 업링크 신호(x2)를 이미 알고 있으므로, 중계 신호에 포함된 업링크 신호(x2)를 제거할 수 있다. 무선 트랜시버(110)는 중계 신호로부터 업링크 신호(x2)를 제거함으로써, 다운링크 신호(x1)를 획득할 수 있다.
무선 트랜시버(110)는 전술한 방식을 통해 인접 기기(120)와 연동함으로써, 다중 홉(multi-hop) 기반 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
보다 구체적으로, 무선 트랜시버(110)는 송신부(111), 수신부(112) 및 추출부(113)를 포함할 수 있다.
송신부(111)는 기지국(130)으로 업링크 신호(x2)를 송신하고, 수신부(112)는 인접 기기(120)로부터 업링크 신호(x2)와 다운링크 신호(x1)를 포함하는 중계 신호를 수신할 수 있다. 추출부(113)는 업링크 신호(x2)에 기초하여 중계 신호로부터 다운링크 신호(x1)를 추출할 수 있다.
인접 기기(120)는 기지국(130)에 의해 송신된 다운링크 신호(x1) 및 송신부(111)에 의해 송신된 업링크 신호(x2)가 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 인접 기기(120)는 중첩된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성할 수 있다.
중계 신호는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)의 함수로서, f(h1x1+h2x2)로 표현될 수 있다. 여기서, h1은 기지국(130)과 인접 기기(120) 사이의 채널 상태이고, h2는 인접 기기(120)와 무선 트랜시버(110) 사이의 채널 상태일 수 있다.
인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)가 송신되는 통신 방식과 상이한 통신 방식을 이용하여, 중계 신호를 중계할 수 있다. 예를 들어, 인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)가 송신되는 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식을 이용하여 무선 트랜시버(110)로 중계 신호를 송신할 수 있다. 인접 기기(120)는 다운링크 신호(x1)와 업링크 신호(x2)를 수신하기 위한 제1 통신 방식 및 중계 신호를 송신하기 위한 제2 통신 방식을 함께 지원할 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 무선 트랜시버(110)는 공유부를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 공유부는 기지국(130)에 의해 할당된 자원에 대한 정보를 인접 기기(120)와 공유할 수 있다. 이 경우, 인접 기기(120)는 공유된 정보에 기초하여 무선 신호를 수신할 자원을 인지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 공유부는 인접 기기(120)에 대한 정보를 기지국(130)과 공유할 수 있다. 이 경우, 기지국(130)은 공유된 정보에 기초하여 인접 기기(120)를 인지할 수 있다. 기지국(130)은 무선 트랜시버(110)와의 통신을 위해 할당된 자원에 대한 정보를 인접 기기(120)로 알릴 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 기지국과 가상 전 이중 방식으로 통신하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 기법은 기지국을 포함하는 셀룰러(cellular) 시스템 또는 액세스 포인트(Access Point, AP)를 포함하는 와이파이(Wi-Fi) 시스템 등 인프라 구조(infra-structure)의 시스템에 적용될 수 있다.
이하, 무선 트랜시버는 이용자의 스마트 폰(210)이고, 인접 기기는 이용자의 랩톱 컴퓨터(220)이며, 스마트 폰(210)은 셀룰러 시스템 내에서 기지국(230)과 통신하는 경우를 가정하자.
기지국(230)은 전 이중 방식의 통신을 지원하고, 스마트 폰(210) 및 랩톱 컴퓨터(220)는 반 이중(half duplex) 방식의 통신을 지원할 수 있다. 기지국(230)은 스마트 폰(210)으로 송신할 다운링크 트래픽을 가지고, 스마트 폰(210)은 기지국(230)으로 송신할 업링크 트래픽을 가질 수 있다.
기지국(230)과 스마트 폰(210) 사이에서 전 이중 방식의 통신을 수행하기 위해서는, 기지국(230)과 스마트 폰(210)이 동시에 동일한 주파수 대역을 이용하여 다운링크 트래픽과 업링크 트래픽을 송신해야 한다.
기지국(230)은 전 이중 방식의 통신을 지원하므로, 다운링크 트래픽을 전송하면서 업링크 트래픽을 수신할 수 있다.
스마트 폰(210)은 반 이중 방식의 통신만을 지원하므로, 이용자가 보유하는 유휴 기기인 랩톱 컴퓨터(220)를 활용하여 가상 전 이중 방식의 통신을 수행할 수 있다.
예를 들어, 기지국(230)이 스마트 폰(210)으로 다운링크 트래픽을 송신하면, 랩톱 컴퓨터(220)가 스마트 폰(210) 대신 하향링크 트래픽을 수신한다. 이와 동시에, 스마트 폰(210)은 기지국(230)으로 업링크 트래픽을 송신할 수 있다.
이 경우, 랩톱 컴퓨터(220)는 기지국(230)에 의해 송신된 다운링크 트래픽과 스마트 폰(210)에 의해 송신된 업링크 트래픽이 섞인 신호를 수신할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(220)는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), WPAN(Wireless Personal Area Network) 등 제3의 자원을 활용하여 수신된 신호를 스마트 폰(210)으로 전달할 수 있다.
스마트 폰(210)은 업링크 신호를 이미 알고 있으므로, 전달 받은 신호로부터 업링크 신호 성분을 제거(cancellation)함으로써, 다운링크 신호를 디코딩할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(220)는 다양한 릴레이 기법들을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 예를 들어, 랩톱 컴퓨터(220)는 AF(amplify-and-forward) 기법, QF(quantize-and-forward) 기법, CF(compute-and-forward) 등을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 랩톱 컴퓨터(220)는 별도의 디코딩이 요구되지 않는 증폭, 압축 등의 릴레이 함수를 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다.
스마트 폰(210)은 업링크 메시지를 송신함과 동시에 제3의 자원을 활용하여 랩톱 컴퓨터(220)로부터 중계된 신호를 수신함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 애드 혹(ad-hoc) 환경에서 가상 전 이중 방식으로 통신하는 무선 트랜시버를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 시스템(300)은 무선 트랜시버(310), 인접 기기(320), 제2 무선 트랜시버(330) 및 제2 인접 기기(340)를 포함한다.
무선 트랜시버(310)는 제1 신호(x1)를 송신하고, 제2 무선 트랜시버(330)는 제2 신호(x2)를 송신한다.
무선 트랜시버(310)는 인접 기기(320)와 연동함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 무선 트랜시버(310)가 특정 자원을 이용하여 제1 신호(x1)를 송신하는 동안, 인접 기기(320)는 동일한 자원을 이용하여 제2 신호(x2)를 수신할 수 있다.
인접 기기(320)는 제2 신호(x2) 뿐 아니라, 무선 트랜시버(310)에 의해 송신된 제1 신호(x1)를 함께 수신할 수 있다. 이는 무선 트랜시버(310)가 제1 신호(x1)를 송신하기 위하여 이용하는 자원과 제2 무선 트랜시버(330)가 제2 신호(x2)를 송신하기 위하여 이용하는 자원이 동일하기 때문이다.
인접 기기(320)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)를 모두 포함하는 중계 신호를 무선 트랜시버(310)로 전달할 수 있다. 이 때, 인접 기기(320)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)의 송신에 이용되는 자원과 상이한 자원을 이용하여 중계 신호를 무선 트랜시버(310)로 전달한다.
무선 트랜시버(310)는 중계 신호로부터 제2 신호(x2)를 추출할 수 있다. 무선 트랜시버(310)는 제1 신호(x1)를 이미 알고 있으므로, 중계 신호에 포함된 제1 신호(x1)를 제거할 수 있다. 무선 트랜시버(310)는 중계 신호로부터 제1 신호(x1)를 제거함으로써, 제2 신호(x2)를 획득할 수 있다.
무선 트랜시버(310)는 전술한 방식을 통해 인접 기기(320)와 연동함으로써, 다중 홉 기반 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
마찬가지로, 제2 무선 트랜시버(330)는 제2 인접 기기(340)와 연동함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제2 무선 트랜시버(330)가 특정 자원을 이용하여 제2 신호(x2)를 송신하는 동안, 제2 인접 기기(340)는 동일한 자원을 이용하여 제1 신호(x1)를 수신할 수 있다.
제2 인접 기기(340)는 제2 신호(x2)뿐 아니라, 제2 무선 트랜시버(330)에 의해 송신된 제1 신호(x1)를 함께 수신할 수 있다. 이는 제2 무선 트랜시버(330)가 제2 신호(x2)를 송신하기 위하여 이용하는 자원과 무선 트랜시버(310)가 제1 신호(x1)를 송신하기 위하여 이용하는 자원이 동일하기 때문이다.
제2 인접 기기(340)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)를 모두 포함하는 중계 신호를 제2 무선 트랜시버(330)로 전달할 수 있다. 이 때, 제2 인접 기기(340)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)의 송신에 이용되는 자원과 상이한 자원을 이용하여 중계 신호를 제2 무선 트랜시버(330)로 전달한다.
제2 무선 트랜시버(330)는 중계 신호로부터 제1 신호(x1)를 추출할 수 있다. 제2 무선 트랜시버(330)는 제2 신호(x2)를 이미 알고 있으므로, 중계 신호에 포함된 제2 신호(x2)를 제거할 수 있다. 제2 무선 트랜시버(330)는 중계 신호로부터 제2 신호(x2)를 제거함으로써, 제1 신호(x1)를 획득할 수 있다.
제2 무선 트랜시버(330)는 전술한 방식을 통해 제2 인접 기기(340)와 연동함으로써, 다중 홉 기반 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가상 전 이중 방식의 통신을 이용함으로써 무선 트랜시버(310)와 제2 무선 트랜시버(330) 사이의 최대 스루풋(maximum throughput)이 2배로 증가할 수 있다.
보다 구체적으로, 무선 트랜시버(310)는 결정부(311), 송신부(312), 수신부(313) 및 추출부(314)를 포함할 수 있다.
결정부(311)는 제2 무선 트랜시버(330)와 통신을 위한 자원을 결정할 수 있다. 예를 들어, 결정부(311)는 가상 전 이중 방식으로 데이터를 통신하기에 앞서, 제2 무선 트랜시버(330)와 애드 혹 통신 혹은 D2D 통신을 개시하는 절차에 따라 데이터 통신을 위한 자원을 결정할 수 있다.
송신부(312)는 결정부(311)에 의해 결정된 자원을 이용하여 제1 신호(x1)를 송신하고, 수신부(313)는 인접 기기(320)로부터 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)를 포함하는 중계 신호를 수신할 수 있다. 추출부(314)는 제1 신호(x1)에 기초하여 중계 신호로부터 제2 신호(x2)를 추출할 수 있다.
인접 기기(320)는 제2 무선 트랜시버(330)에 의해 송신된 제2 신호(x2) 및 송신부(312)에 의해 송신된 제1 신호(x1)가 중첩된 신호를 수신할 수 있다. 인접 기기(320)는 중첩된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성할 수 있다.
중계 신호는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)의 함수로서, f(h1x1+h2x2)로 표현될 수 있다. 여기서, h1은 인접 기기(320)와 무선 트랜시버(310) 사이의 채널 상태이고, h2는 제2 무선 트랜시버(330)와 인접 기기(320) 사이의 채널 상태일 수 있다.
인접 기기(320)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)가 송신되는 통신 방식과 상이한 통신 방식을 이용하여, 중계 신호를 중계할 수 있다. 예를 들어, 인접 기기(320)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)가 송신되는 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식을 이용하여 무선 트랜시버(310)로 중계 신호를 송신할 수 있다. 인접 기기(320)는 제1 신호(x1)와 제2 신호(x2)를 수신하기 위한 제1 통신 방식 및 중계 신호를 송신하기 위한 제2 통신 방식을 함께 지원할 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 일 실시예에 따른 무선 트랜시버(310)는 공유부를 더 포함할 수 있다. 공유부는 결정부(311)에 의해 결정된 자원에 대한 정보를 인접 기기(320)와 공유할 수 있다. 이 경우, 인접 기기(320)는 공유된 정보에 기초하여 무선 신호를 수신할 자원을 인지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 무선 트랜시버(310)는 획득부를 더 포함할 수 있다. 획득부는 제2 무선 트랜시버(330)와 링크된 제2 인접 기기(340)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 무선 트랜시버(310)는 획득된 정보에 기초하여 제2 인접 기기(340)를 인지할 수 있다. 공유부는 결정부(311)에 의해 결정된 자원에 대한 정보를 제2 인접 기기(340)로 알릴 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 애드 혹 환경에서 가상 전 이중 방식으로 통신하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 기법은 D2D 통신 시스템 또는 애드혹(ad-hoc) 통신 시스템에 적용될 수 있다.
이하, 무선 트랜시버는 제1 이용자의 제1 스마트 폰(410)이고, 인접 기기는 제1 이용자의 랩톱 컴퓨터(420)이며, 제2 무선 트랜시버는 제2 이용자의 제2 스마트 폰(430)이고, 제2 인접 기기는 제2 이용자의 스마트 안경(440)인 경우를 가정하여 설명한다.
제1 스마트 폰(410)과 제2 스마트 폰(430)은 D2D 통신 환경 내에서 상호간 통신할 수 있다. 제1 스마트 폰(410)과 제2 스마트 폰(430)은 반 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
제1 스마트 폰(410)은 제2 스마트 폰(430)으로 송신할 제1 트래픽을 가지고, 제2 스마트 폰(430)은 제1 스마트 폰(410)으로 송신할 제2 트래픽을 가질 수 있다.
제1 스마트 폰(410)과 제2 스마트 폰(430) 사이에서 전 이중 방식의 통신을 수행하기 위해서, 제1 스마트 폰(410)과 제2 스마트 폰(430)이 동일한 자원을 이용하여 제1 트래픽과 제2 트래픽을 송신한다.
제1 스마트 폰(410)은 반 이중 방식의 통신만을 지원하므로, 제1 이용자가 보유하는 유휴 기기인 랩톱 컴퓨터(420)를 활용하여 가상 전 이중 방식의 통신을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 스마트 폰(430)이 제1 스마트 폰(410)으로 제2 트래픽을 송신하면, 랩톱 컴퓨터(420)가 제1 스마트 폰(410) 대신 제2 트래픽을 수신한다. 이와 동시에, 제1 스마트 폰(410)은 제2 스마트 폰(430)으로 제1 트래픽을 송신할 수 있다.
이 경우, 랩톱 컴퓨터(420)는 제2 스마트 폰(430)에 의해 송신된 제2 트래픽과 제1 스마트 폰(410)에 의해 송신된 제1 트래픽이 섞인 신호를 수신할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(420)는 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, WPAN 등 제3의 자원을 활용하여 수신된 신호를 제1 스마트 폰(410)으로 전달할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(420)와 스마트 안경(440)은 각자 수신된 신호를 전달할 때, 서로에게 간섭을 주지 않을 수 있다. 예를 들어, 랩톱 컴퓨터(420)는 제1 스마트 폰(410)으로 수신 신호를 전달할 때, 제2 이용자의 유휴 기기인 스마트 안경(440)에게 간섭을 주지 않을 정도로 적은 송신 전력을 이용할 수 있다. 또는, 랩톱 컴퓨터(420)는 스마트 안경(440)과 제3의 자원을 분할하여 사용할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(420)는 다양한 릴레이 기법들을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 예를 들어, 랩톱 컴퓨터(420)는 AF 기법, QF 기법, CF 등을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 랩톱 컴퓨터(420)는 별도의 디코딩이 요구되지 않는 증폭, 압축 등의 릴레이 함수를 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다.
제1 스마트 폰(410)은 제1 신호를 이미 알고 있으므로, 전달 받은 신호로부터 자체 간섭(self-interference)인 제1 신호 성분을 캔슬함으로써, 제2 신호를 디코딩할 수 있다.
제1 스마트 폰(410)은 제1 메시지를 송신함과 동시에 제3의 자원을 활용하여 랩톱 컴퓨터(420)로부터 중계된 신호를 수신함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
제2 스마트 폰(420)은 반 이중 방식의 통신만을 지원하므로, 제2 이용자가 보유하는 유휴 기기인 스마트 안경(440)를 활용하여 가상 전 이중 방식의 통신을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 스마트 폰(410)이 제2 스마트 폰(430)으로 제1 트래픽을 송신하면, 스마트 안경(440)은 제2 스마트 폰(430) 대신 제1 트래픽을 수신한다. 이와 동시에, 제2 스마트 폰(430)은 제1 스마트 폰(410)으로 제2 트래픽을 송신할 수 있다.
이 경우, 스마트 안경(440)은 제1 스마트 폰(410)에 의해 송신된 제1 트래픽과 제2 스마트 폰(430)에 의해 송신된 제2 트래픽이 섞인 신호를 수신할 수 있다.
스마트 안경(440)은 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, WPAN 등 제3의 자원을 활용하여 수신된 신호를 제2 스마트 폰(430)으로 전달할 수 있다.
랩톱 컴퓨터(420)와 스마트 안경(440)은 각자 수신된 신호를 전달할 때, 서로에게 간섭을 주지 않을 수 있다. 예를 들어, 스마트 안경(440)은 제2 스마트 폰(430)으로 수신 신호를 전달할 때, 제1 이용자의 유휴 기기인 랩톱 컴퓨터(420)에게 간섭을 주지 않을 정도로 적은 송신 전력을 이용할 수 있다. 또는, 스마트 안경(440)은 랩톱 컴퓨터(420)와 제3의 자원을 분할하여 사용할 수 있다.
스마트 안경(440)은 다양한 릴레이 기법들을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 예를 들어, 스마트 안경(440)은 AF 기법, QF 기법, CF 등을 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다. 스마트 안경(440)는 별도의 디코딩이 요구되지 않는 증폭, 압축 등의 릴레이 함수를 이용하여 수신된 신호를 중계할 수 있다.
제2 스마트 폰(430)은 제2 신호를 이미 알고 있으므로, 전달 받은 신호로부터 자체 간섭인 제2 신호 성분을 캔슬함으로써, 제1 신호를 디코딩할 수 있다.
제2 스마트 폰(430)은 제2 메시지를 송신함과 동시에 제3의 자원을 활용하여 스마트 안경(440)로부터 중계된 신호를 수신함으로써, 가상 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신을 위한 중계 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 중계 장치(510)는 제2 노드(530)에 의해 송신된 신호를 수신하여 제1 노드(520)로 전달할 수 있다. 중계 장치(510)는 제1 노드 및 제2 노드에 의해 사용되지 않는 유휴 자원을 이용하는 장치로, 예를 들어 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, PDA, 나노 릴레이, 터미널, D2D 장치 등을 포함할 수 있다. 중계 장치(510)는 중계 동작을 하기 앞서, Wi-Fi 개시 프로토콜, Bluetooth 개시 프로토콜, ZigBee 개시 프로토콜, WPAN 개시 프로토콜 등을 통해 제1 노드(520)에 미리 연결될 수 있다.
중계 장치(510)는 획득부(511), 수신부(512), 생성부(513) 및 송신부(514)를 포함할 수 있다.
획득부(511)는 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 획득부(511)는 동작 모드에 따라 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제2 노드(530)가 중계 장치(510)의 존재를 알지 않고도 동작 가능한 투명(transparent) 모드에서, 획득부(511)는 제1 노드(520)로부터 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 반면, 제2 노드(530)가 중계 장치(510)의 존재를 인지하고 동작하는 비투명(non-transparent) 모드에서, 획득부(511)는 제2 노드(520)로부터 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다.
수신부(512)는 획득부(511)에 의해 획득된 자원을 이용하여 제1 노드(520)로부터 송신된 제1 신호(x1) 및 제2 노드(530)으로부터 송신된 제2 신호(x2)가 중첩된 신호를 수신할 수 있다.
생성부(513)는 수신부(512)에 의해 수신된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성할 수 있다. 송신부(514)는 생성부(513)에 의해 생성된 중계 신호를 제1 노드(520)로 송신할 수 있다.
제1 노드(520), 제2 노드(530) 및 중계 장치(510) 각각에는 도 1 내지 도 4를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 일 실시예에 따른 가상 전 이중 방식의 통신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 노드는 반 이중 방식의 통신을 지원하고, 제2 노드는 전 이중 방식의 통신을 지원할 수 있다.
제1 노드는 단계 610에서 제1 신호를 제2 노드로 송신할 수 있다. 이와 동시에, 제2 노드는 단계 630에서 제2 신호를 제1 노드로 송신할 수 있다.
다만, 제1 노드는 반 이중 방식의 통신만을 지원하므로 제2 노드로부터 송신된 제2 신호를 직접 수신할 수 없다. 제1 노드와 링크된 인접 기기는 단계 630에서 제1 노드를 대신하여 제2 신호를 수신할 수 있다. 이와 동시에, 인접 기기는 단계 620에서 제1 노드에 의해 송신된 제1 신호를 함께 수신할 수 있다.
인접 기기는 단계 640에서 제1 신호 및 제2 신호가 중첩된 신호를 이용하여 중계 신호를 생성할 수 있다. 인접 기기는 단계 650에서 중계 신호를 제1 노드로 송신할 수 있다. 제1 노드는 단계 660에서 중계 신호로부터 제2 신호를 추출할 수 있다.
도 6에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 5를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 기지국으로 업링크 신호를 송신하는 송신부;
    인접 기기로부터 상기 업링크 신호 및 상기 기지국으로부터 수신된 다운링크 신호를 포함하는 중계 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 업링크 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 다운링크 신호를 추출하는 추출부
    를 포함하는 무선 트랜시버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 인접 기기와 설정된 근거리 무선 통신망을 통해 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신하는 무선 트랜시버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신부에 의해 상기 업링크 신호가 송신되는 자원은 상기 기지국에 의해 상기 다운링크 신호가 송신되는 자원과 동일한 무선 트랜시버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는 제1 자원을 이용하는 제1 통신 방식을 통하여 상기 업링크 신호를 상기 기지국으로 송신하고,
    상기 수신부는 제2 자원을 이용하는 제2 통신 방식을 통하여 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신하며,
    상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식인 무선 트랜시버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 할당된 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기와 공유하는 공유부
    를 더 포함하고,
    상기 송신부는 상기 자원을 이용하여 상기 업링크 신호를 송신하며, 상기 인접 기기는 상기 자원을 이용하여 상기 업링크 신호 및 상기 다운링크 신호가 중첩된 신호를 수신하는 무선 트랜시버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인접 기기에 대한 정보를 상기 기지국과 공유하는 공유부
    를 더 포함하고,
    상기 기지국은 상기 기지국에 의해 할당된 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기로 알리는 무선 트랜시버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 전 이중(full-duplex) 방식의 통신을 지원하는 무선 트랜시버.
  8. 제2 무선 트랜시버와 통신을 위한 자원을 결정하는 결정부;
    상기 자원을 이용하여 제1 신호를 송신하는 송신부;
    인접 기기로부터 상기 제1 신호 및 제2 신호를 포함하는 중계 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 제1 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 제2 신호를 추출하는 추출부
    를 포함하는 무선 트랜시버.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인접 기기는 상기 제2 무선 트랜시버에 의해 송신된 상기 제2 신호 및 상기 송신부에 의해 송신된 상기 제1 신호가 중첩된 신호를 수신하고, 상기 중첩된 신호에 기초하여 상기 중계 신호를 생성하는 무선 트랜시버.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 무선 트랜시버는 상기 자원과 동일한 자원을 이용하여 상기 제2 신호를 송신하는 무선 트랜시버.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 송신부에 의해 이용되는 제1 통신 방식과 다른 제2 통신 방식을 이용하여 상기 중계 신호를 상기 인접 기기로부터 수신하고,
    상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식인 무선 트랜시버.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 자원에 대한 정보를 상기 인접 기기와 공유하는 공유부
    를 더 포함하고,
    상기 인접 기기는 상기 자원을 이용하여 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호가 중첩된 신호를 수신하는 무선 트랜시버.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 무선 트랜시버와 링크된 제2 인접 기기에 대한 정보를 획득하는 획득부; 및
    상기 제2 인접 기기로 상기 자원에 대한 정보를 공유하는 공유부
    를 더 포함하는 무선 트랜시버.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2 무선 트랜시버와 링크된 제2 인접 기기는 상기 제2 무선 트랜시버에 의해 송신된 상기 제2 신호 및 상기 송신부에 의해 송신된 상기 제1 신호가 중첩된 신호를 상기 제2 무선 트랜시버로 중계하는 무선 트랜시버.
  15. 무선 신호의 수신을 위한 자원에 대한 정보를 획득하는 획득부;
    상기 자원을 이용하여 제1 노드로부터 송신된 제1 신호 및 제2 노드로부터 송신된 제2 신호가 중첩된 신호를 수신하는 수신부;
    상기 중첩된 신호에 기초하여 중계 신호를 생성하는 생성부; 및
    상기 중계 신호를 상기 제1 노드로 송신하는 송신부
    를 포함하는 중계 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 노드는 상기 제1 신호에 기초하여 상기 중계 신호로부터 상기 제2 신호를 추출하는 중계 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 노드는 상기 자원을 이용하는 제1 통신 방식을 통하여 상기 제1 신호를 송신하고,
    상기 제2 노드는 상기 제1 통신 방식을 통하여 상기 제2 신호를 송신하며,
    상기 송신부는 상기 자원과 다른 제2 자원을 이용하는 제2 통신 방식을 통하여 상기 중계 신호를 송신하고,
    상기 제2 통신 방식은 상기 제1 통신 방식보다 약한 송신 전력을 이용하는 통신 방식인 중계 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 획득부는 상기 제2 노드가 상기 중계 장치의 존재를 인지하는 경우 상기 제2 노드로부터 상기 자원에 대한 정보를 획득하고, 그렇지 않은 경우 상기 제1 노드로부터 상기 자원에 대한 정보를 획득하는 중계 장치.
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