KR20180078537A - Packet transmission method of relay node through network coding, relay apparatus transmitting packet through network coding, packet reception method of destination node and apparatus receiving network coded packet - Google Patents

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Abstract

According to one aspect of the present invention, disclosed is a method for transmitting a packet through network coding in a relay node. The method of the present invention comprises the steps of: receiving a first packet encoded by channel coding including Luby transform (LT) encoding and low-density parity check (LDPC) encoding from a plurality of source nodes; generating a second packet by performing network coding using an LT matrix on the received first packet; and transmitting the generated second packet to a destination node.

Description

릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법, 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 하는 릴레이 장치, 목적지 노드의 패킷 수신 방법 및 네트워크 코딩된 패킷을 수신하는 장치{PACKET TRANSMISSION METHOD OF RELAY NODE THROUGH NETWORK CODING, RELAY APPARATUS TRANSMITTING PACKET THROUGH NETWORK CODING, PACKET RECEPTION METHOD OF DESTINATION NODE AND APPARATUS RECEIVING NETWORK CODED PACKET}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a packet transmission method using network coding in a relay node, a relay apparatus for transmitting a packet through network coding, a packet receiving method for a destination node, and a device for receiving a network coded packet APPARATUS TRANSMITTING PACKET THROUGH NETWORK CODING, PACKET RECEPTION METHOD OF DESTINATION NODE AND APPARATUS RECEIVING NETWORK CODED PACKET}

본 발명은 네트워크 코딩 방법에 관한 것으로, 보다 상세하세는 복수 개의 소스 노드로부터 패킷을 수신하여 목적지 노드로 전송하는 환경에서 릴레이(relay)에서의 네트워크 코딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network coding method, and more particularly, to a method of network coding in a relay in an environment in which a packet is received from a plurality of source nodes and transmitted to a destination node.

기존 이동통신망에서 데이터를 전송하는 기술은 채널 코딩을 이용하여 단대단 전송 효율을 높이는 방법과 네트워크 코딩을 이용하여 여분 데이터 수를 늘려서 전송 효율을 높이는 방법으로 나눌 수 있다. 채널 코딩을 이용하는 방법은 RaptorQ 방식이 최대 성능을 갖고 있으며 이를 이용한 비디오 전송이 대표적인 예로 활용되고 있다. 그러나 RatorQ 방식은 단대단 채널코딩 방식으로 채널 환경 변화에 약한 단점을 지니고 있다. 네트워크 코딩 방식은 데이터 전송 횟수를 줄는 목적으로 사용하나 최근 여분 데이터 패킷을 많이 생성하여 수신측에서 디코딩 확률을 높이는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 기존 네트워크코딩은 RaptorQ 채널코딩과 호환되지 않아 사용이 어려운 문제가 있다.A technique for transmitting data in existing mobile communication networks can be divided into a method of improving end-to-end transmission efficiency using channel coding and a method of increasing transmission efficiency by increasing the number of redundant data using network coding. The RaptorQ method has the maximum performance and the video transmission using the channel coding is used as a representative example. However, the RatorQ scheme has a drawback that it is vulnerable to changes in the channel environment due to an end-to-end channel coding scheme. The network coding scheme is used for the purpose of reducing the number of data transmissions. However, the network coding scheme is used for generating a large number of extra data packets and increasing the decoding probability at the receiving end. However, existing network coding is incompatible with RaptorQ channel coding, which makes it difficult to use.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 목적은 이동통신망 환경에서 채널코딩과 네트워크코딩을 동시에 할 수 있는 결합코딩이 가능한 릴레이를 추가하여 무선 채널환경이 열악한 환경에서 데이터 전송 성공률을 높일 수 있는 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법을 제공하는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a relay capable of concurrently performing channel coding and network coding in a mobile communication network environment, thereby increasing a data transmission success rate in an environment with a poor radio channel environment And to provide a packet transmission method through network coding at a relay node.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법은 복수 개의 소스 노드로부터 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩으로 인코딩된 제 1 패킷을 수신하는 단계, 상기 수신된 제 1 패킷에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용한 네트워크 코딩을 수행하여 제 2 패킷을 생성하는 단계 및 상기 생성된 제 2 패킷을 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting a packet through network coding in a relay node, the method comprising: receiving a channel including a Luby transform (LT) encoding and a Low Density Parity Check (LDPC) Comprising the steps of: receiving a first packet encoded with a codeword, performing a network coding using an LT matrix on the received first packet to generate a second packet, and transmitting the generated second packet to a destination node And transmitting the data.

상기 릴레이 노드는 상기 릴레이 노드에서 상기 목적지 노드의 최대가용한 대역폭(maximum available bandwidth)을 사용하여 상기 LT 매트릭스를 이용한 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.The relay node may perform network coding using the LT matrix using the maximum available bandwidth of the destination node at the relay node.

상기 릴레이 노드는 LT 매트릭스는 (n1R_n2R) X Nm의 크기를 갖으며, n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하고, n2R은 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하며, Nm은 상기 릴레이 노드에서 상기 목적지 노드 내의 최대 전송되는 수를 의미할 수 있다.The LT matrix has a size of (n 1R - n 2R ) XN m , n 1R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, and n 2R denotes the second Means a number of channel coded packets transmitted from a source node to the relay node, and N m may mean a maximum number of transmissions in the destination node in the relay node.

상기 제 2 패킷은 RSD(Robust Soliton Distribution)에 기반하여 제 1 및 제 2 소스 노드로부터 수신된 d개의 제 1 패킷들 사이의 조합을 임의로 선택함으로써 생성될 수 있다.The second packet may be generated by arbitrarily selecting a combination between d first packets received from the first and second source nodes based on Robust Soliton Distribution (RSD).

상기 제 2 패킷은

Figure pat00001
을 고려하여 생성되되, Ω(x)는 d개의 제 1 패킷들을 선택하는 확률을 의미하고, n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하고, n2R은 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미할 수 있다.The second packet
Figure pat00001
(X) denotes a probability of selecting d first packets, n 1R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, and n 2R May refer to the number of channel coded packets transmitted from the second source node to the relay node.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 하는 릴레이 장치는 복수 개의 소스 노드로부터 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩으로 인코딩된 제 1 패킷을 수신하는 수신부, 상기 수신된 제 1 패킷에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용한 네트워크 코딩을 수행하여 제 2 패킷을 생성하는 네트워크 코딩부 및 상기 생성된 제 2 패킷을 목적지 노드로 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a relay apparatus for performing packet transmission through network coding, the apparatus comprising: a channel coding unit for performing LU (Luby transform) encoding and LDPC (Low Density Parity Check) A network coding unit for performing a network coding using an LT matrix on the received first packet to generate a second packet, and a transmission unit for transmitting the generated second packet to a destination node And a transmission unit for transmitting the data to the mobile station.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 목적지 노드의 패킷 수신 방법은 정보 패킷에 대해 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩을 수행하여 인코딩된 제 1 패킷을 복수 개의 소스 노드로부터 수신하는 단계, 상기 제 1 패킷 중 적어도 일부에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용하여 네트워크 코딩을 수행하여 인코딩된 제 2 패킷을 릴레이 노드로부터 수신하는 단계 및 상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP(Belief-Propagation) 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of receiving a packet at a destination node, the method comprising: performing channel coding including an LT (Luby transform) encoding and an LDPC (Low Density Parity Check) Receiving a first packet from a plurality of source nodes, performing network coding using at least a portion of the first packets using an LT matrix to receive an encoded second packet from a relay node, And LT decoding the received first packet and the received second packet using a BP (Belief-Propagation) algorithm.

상기 패킷 수신 방법은 LT 디코딩을 통해 복원된 패킷들을 인액티베이션 디코딩 알고리즘(inactivation decoding algorithm)의 입력으로 제공하여 인액티베이션 디코딩을 수행함으로써 상기 복수 개의 소스 노드에서 제공하는 정보 패킷을 복원하는 단계를 더 포함할 수 있다.The packet receiving method further includes restoring information packets provided by the plurality of source nodes by performing in-activation decoding by providing packets restored through LT decoding as input to an inactivation decoding algorithm can do.

상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 단계는 상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 LT 디코딩하여 상기 목적지 노드로 전송되는 도중에 손실된 패킷을 추가적으로 복원하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the LT decoding of the received first packet and the received second packet using the BP algorithm comprises LT decoding the received first packet and the received second packet and transmitting the lost first packet and the received second packet, And recovering the packet additionally.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 네트워크 코딩된 패킷을 수신하는 장치는 정보 패킷에 대해 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩을 수행하여 인코딩된 제 1 패킷을 복수 개의 소스 노드로부터 수신하고, 상기 제 1 패킷 중 적어도 일부에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용하여 네트워크 코딩을 수행하여 인코딩된 제 2 패킷을 릴레이 노드로부터 수신하는 수신부 및 상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 디코딩부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for receiving a network coded packet, the apparatus comprising: a channel coding unit configured to perform channel coding including an LBy transform (LT) encoding and an LDPC (Low Density Parity Check) A receiving unit that receives an encoded first packet from a plurality of source nodes and performs network coding using at least a part of the first packets using an LT matrix to receive an encoded second packet from a relay node; And a decoding unit LT decoding the received first packet and the received second packet using a BP algorithm.

본 발명의 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법에 따르면, 멀티소스 노드에서 특정 목적지 노드로 데이터를 전송하는 때, 전송 효율성을 높일 수 있고, 이동통신망의 효율성을 극대화시킴으로써 지연시간에 취약한 멀티미디어 전송에 좋은 효과가 있다. According to the packet transmission method through network coding in the relay node of the present invention, when data is transmitted from a multi-source node to a specific destination node, transmission efficiency can be increased and efficiency of a mobile communication network can be maximized, There is a good effect on transmission.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법이 적용되는 시스템을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적지 노드의 패킷 수신 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 수행하는 릴레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷을 수신하는 수신장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적지 노드의 패킷 수신 방법에 따라 목적지 노드에서 소스 1, 소스 2 및 릴레이 노드에서 각각 받은 패킷을 디코딩한 디코딩 성공확률을 종래 기술과 비교한 그래프이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a system to which a packet transmission method based on network coding in a relay node is applied according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart schematically illustrating a packet transmission method through network coding in a relay node according to an embodiment of the present invention;
3 is a flowchart schematically illustrating a method of receiving a packet at a destination node according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically illustrating a relay apparatus for performing packet transmission through network coding according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically illustrating a receiving apparatus for receiving a packet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph comparing decoding success probabilities obtained by decoding a packet received at a source node 1, a source node 2, and a relay node at a destination node according to a method of receiving a packet at a destination node, according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법이 적용되는 시스템을 나타낸 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 네트워크-채널 코딩 시스템은 소스 노드 S1(110-1), 소스 노드 S2(110-2), 릴레이 R(120) 및 목적지 노드 D(130)를 포함할 수 있다. 1 is a conceptual diagram illustrating a system to which a packet transmission method through network coding in a relay node is applied according to an embodiment of the present invention. 1, a combined network-channel coding system according to an embodiment of the present invention includes a source node S 1 110-1, a source node S 2 110-2, a relay R 120, Node < RTI ID = 0.0 > D 130 < / RTI >

도 1을 참조하면, 소스 노드(110-1, 110-2), 릴레이 노드(120) 및 목적지 노드(130)는 무선 네트워크를 통해 통신하는 기지국 또는 단말일 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), 어드밴스드 기지국(advanced base station; ABS), HR-BS, 사이트 제어기, BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(Access Point, AP) 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의의 다른 타입의 인터페이싱 디바이스를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되진 않는다. Referring to FIG. 1, the source nodes 110-1 and 110-2, the relay node 120, and the destination node 130 may be base stations or terminals that communicate through a wireless network. A base station generally refers to a fixed point in communication with a terminal and includes a base station, a Node-B, an eNode-B, an advanced base station (ABS) But is not limited to, an HR-BS, a site controller, a base transceiver system (BTS), an access point (AP), or any other type of interfacing device capable of operating in a wireless environment.

단말은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 고정 또는 이동 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 셀룰러 전화, 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일, 모바일국, 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistant; PDA), 스마트폰, 랩톱, 넷북, 개인용 컴퓨터, 무선 센서, 소비자 전자기기(CE) 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The terminal may be a mobile station (MS), a user equipment (UE), a user terminal (UT), a wireless terminal, an access terminal (AT), a terminal, a fixed or mobile subscriber unit, A cellular phone, a wireless device, a wireless communication device, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a mobile node, a mobile, a mobile station, a personal digital assistant ), A smart phone, a laptop, a netbook, a personal computer, a wireless sensor, a consumer electronics (CE) or other terminology. Various embodiments of the terminal may be used in various applications such as cellular telephones, smart phones with wireless communication capabilities, personal digital assistants (PDAs) with wireless communication capabilities, wireless modems, portable computers with wireless communication capabilities, Devices, gaming devices with wireless communication capabilities, music storage and playback appliances with wireless communication capabilities, Internet appliances capable of wireless Internet access and browsing, as well as portable units or terminals incorporating combinations of such functions However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따르면, 데이터를 인코딩하여 패킷을 전송하는 인코딩단은 소스 노드(110-1, 110-2) 및 릴레이 노드(120)를 포함하고, 디코딩단은 목적지 노드(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 복수 개의 소스 노드(110-1, 110-2)가 하나의 목적지 노드(130)를 향해 패킷을 전송하는 환경에서 단수 혹은 복수 개의 릴레이 노드(120)가 소스 노드(110-1, 110-2)로부터 적어도 일부의 패킷을 수신하여 네트워크 코딩하여 목적지 노드(130)로 중계하는 환경을 고려한다. According to an embodiment of the present invention, an encoding end that encodes data to transmit a packet includes source nodes 110-1 and 110-2 and a relay node 120, and a decoding end includes a destination node 130 do. In addition, in an embodiment where a plurality of source nodes 110-1 and 110-2 transmit packets toward one destination node 130, one or more relay nodes 120 may be connected to a source node Receives at least a part of the packets from the nodes 110-1 and 110-2, performs network coding, and relays the packets to the destination node 130. [

소스 노드(110-1, 110-2)는 전송하고자 하는 데이터, 즉, 정보 패킷을 채널코딩하여 채널 코딩된 패킷으로 생성하여 릴레이 노드(120) 또는 목적지 노드(130)로 전송한다. 소스 노드(110-1, 110-2)는 기본적으로 RaptorQ 채널 코딩을 통해 채널코딩된 패킷을 생성하여 릴레이 노드(120) 또는 목적지 노드(130)로 전송한다. The source nodes 110-1 and 110-2 channel-code data to be transmitted, that is, information packets, and generate channel-coded packets to be transmitted to the relay node 120 or the destination node 130. [ The source nodes 110-1 and 110-2 basically generate channel-coded packets through RaptorQ channel coding and transmit them to the relay node 120 or the destination node 130. [

기본적으로 RaptorQ 채널코딩은 다음과 같은 전송 성공확률은 갖는다.Basically, RaptorQ channel coding has the following transmission success probability.

Figure pat00002
Figure pat00002

다만, RaptorQ 채널 코딩은 소스 노드(110-1, 110-2)에서 인코딩을 하고, 목적지 노드(130)에서 디코딩을 하면서 복구하는 기능만을 수행한다. 만일 용량이 큰 하나의 데이터를 여러 소스에서 분산해서 데이터를 전송하는 경우, 릴레이 노드(120)에서 네트워크 코딩을 수행할 경우, 성능은 증가하게 된다. 또한, 이때 목적지 노드(130)에서 RaptorQ 디코딩 과정에 디코딩 확률을 높일 수 있도록 릴레이 노드(120)에서 네트워크 코딩을 수행하게 된다면 전체적인 데이터 전송 성공률을 높일 수 있다.However, the RaptorQ channel coding performs encoding only at the source nodes 110-1 and 110-2, and performs decoding only while decoding at the destination node 130. [ If data having a large capacity is distributed over a plurality of sources, performance is increased when network coding is performed in the relay node 120. At this time, if the relay node 120 performs network coding to increase the decoding probability in the RaptorQ decoding process at the destination node 130, the overall data transmission success rate can be increased.

상기 소스 노드(110-1, 110-2)에서 RaptorQ 인코딩된 패킷은 다음의 수학식으로 표현할 수 있다. The RaptorQ encoded packets in the source nodes 110-1 and 110-2 can be expressed by the following equations.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, GLT,i는 LT 인코딩(Luby transform)을 위한 매트릭스(Matrix)를 나타내고, A-1은 LDPC(Low Density Parity Check)을 위한 매트릭스이다. ci는 전송하고자 하는 원본 데이터(도 1에서는 정보 패킷으로 표현됨)를 의미한다. Here, G LT, i represents a matrix for a LT encoding (Luby transform), and A -1 is a matrix for LDPC (Low Density Parity Check). c i denotes original data to be transmitted (represented by an information packet in FIG. 1).

소스 노드(110-1, 110-2)에서 수행되는 RaptorQ 채널코딩은 LDPC 코딩으로 프리-인코딩(pre-encoding)한 후, LT 코딩을 하는 복합형태의 채널코딩이며, 현존하는 채널코딩 기법 중 가장 좋은 성능을 보유하고 있다. The RaptorQ channel coding performed in the source nodes 110-1 and 110-2 is a mixed type channel coding that performs pre-encoding with LDPC coding and LT coding, It has good performance.

다만, 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 S1(110-1)에서 e11, e12, e13, 3개의 채널 코딩된 패킷을 전송하고, 소스 S2(110-2)에서 e21, e22, e23 3개의 채널 코딩된 패킷을 전송하는 경우를 가정한다. 이때, 소스 S1(110-1)에서 전송한 e11, e12과 소스 S2(110-2)에서 전송한 e22, e23이 전송에 실패한 경우, RaptorQ 채널 코딩만으로는 목적지 노드(130)에서 전체 원본 데이터를 복원하는 것이 불가능하다. However, as shown in Fig. 1, in the source S 1 (110-1), e 11 , e 12 , e 13 , It is assumed that three channel coded packets are transmitted, and e 21 , e 22 , e 23 three channel coded packets are transmitted in the source S 2 110 - 2 . At this time, the source S 1 A e 11, e a e 22, e 23, if the failed transmission, channel coding alone RaptorQ destination node 130 in transmission 12 and the source S 2 (110-2) from transmitting (110-1) It is impossible to restore the entire original data.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 릴레이 노드의 네트워크 코딩을 활용하면 목적지 노드(130)에서의 데이터 복원이 가능할 수 있다. At this time, data can be restored at the destination node 130 by utilizing the network coding of the relay node according to the embodiment of the present invention.

릴레이 노드(120)는 소스 노드(110-1)로부터 e11, e13, 2개의 채널코딩된 패킷을 수신하고, 소스 노드(110-2)로부터 e21, e22, 2 개의 채널코딩된 패킷을 수신하여 각각 e31, e32, e33의 3개의 네트워크 코딩된 패킷을 전송할 수 있다. 이때, 릴레이 노드(120)는 목적지 노드(130)에서 소스 노드(110-1, 110-2)로부터 기 수신된 채널코딩된 패킷들과 함께 호환가능하게 디코딩되도록 RaptorQ 코딩에서 채택하고 있는 LT 인코딩 기반의 네트워크 코딩을 수행하는 것이 바람직하다. 더욱이, 이때, 릴레이 노드(120)는 무선 채널 환경에서 손실되는 패킷을 감안하여 여분의 데이터를 추가하여 네트워크 코딩을 수행할 수 있다. The relay node 120 receives e 11 , e 13 , two channel coded packets from the source node 110-1 and receives e 21 , e 22 , two channel coded packets from the source node 110-2 E 31 , e 32 , and e 33 , respectively. At this time, the relay node 120 receives the LT encoding based on the RaptorQ coding to be decoded compatible with the channel coded packets received from the source node 110-1 and 110-2 at the destination node 130 Lt; / RTI > network coding. In addition, at this time, the relay node 120 can perform network coding by adding extra data in consideration of a packet lost in a wireless channel environment.

이렇게 릴레이 노드(120)가 중간에 끼어 네트워크 코딩된 패킷을 추가 전송하게 되면, 목적지 노드(130)는 소스 노드(110-1, 110-2)로부터 수신된 e13, e21 패킷에, 추가적으로 릴레이 노드(120)에서 전송한 e31, e33를(e32는 손실됨) 이용하여 BP(Belief-Propagation) 디코딩을 수행함으로써 손실되었던 e11 및 e22 채널 코딩된 패킷을 복원할 수 있다. 그리고는 복원된 e11 및 e22와 기 수신된 e13, e21를 인액티베이션(inactivation) 디코딩하여 원본 정보 패킷들을 복원할 수 있다. 이러한 결과는 릴레이 노드(120)가 RaptorQ 채널코딩과 호환 가능한 LT 인코딩 기반의 네트워크 코딩을 수행하여 e31, e33를 전송하였기 때문에 가능한 것이다. When the relay node 120 further intermittently transmits a network coded packet, the destination node 130 adds the e 13 , e 21 packet received from the source nodes 110-1 and 110-2 to the relay node 120, (Belief-Propagation) decoding using the e 31 and e 33 transmitted from the node 120 (e 32 is lost), thereby recovering the lost e 11 and e 22 channel coded packets. Then, it can inactivatively decode the recovered e 11 and e 22 and the received e 13 and e 21 to recover the original information packets. This result is possible because the relay node 120 transmits e 31 and e 33 by performing network coding based on LT encoding compatible with Raptor Q channel coding.

릴레이 노드(120)에서의 네트워크 코딩 방법과 목적지 노드(130)에서의 결합코딩 디코딩 방법은 도 2 내지 도 3을 통해 보다 상세히 설명한다.The network coding method at the relay node 120 and the joint coding decoding method at the destination node 130 will be described in more detail with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 2 is a flowchart schematically illustrating a packet transmission method through network coding in a relay node according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 릴레이 노드는 소스 노드로부터 패킷을 수신한다(S210). 이때, 무선 네트워크에서의 손실률 εiR을 고려하면, 소스 노드 1로부터 수신되는 패킷은 n1R=(1-ε1R)N1이고, 소스 노드 2로부터 수신되는 패킷은 n2R=(1-ε2R)N2이다. 여기서, N1은 소스 노드 1에서 전송하는 패킷을 의미하고, N2는 소스 노드 2에서 전송하는 패킷을 의미한다. 이를 보다 단순히 표현하면, 릴레이 노드에서 수신되는 패킷은

Figure pat00004
로 표현할 수 있다. Referring to FIG. 2, the relay node receives a packet from a source node (S210). Considering the loss rate ε iR in the wireless network, the packet received from the source node 1 is n 1R = (1-ε 1R ) N 1 and the packet received from the source node 2 is n 2R = (1-ε 2R ) ≪ / RTI > Here, N 1 denotes a packet transmitted from the source node 1, and N 2 denotes a packet transmitted from the source node 2. To simplify this, packets received at the relay node
Figure pat00004
.

패킷 수신 이후, 릴레이 노드에서 목적지 노드로의 링크의 최대 가용한 대역폭을 활용하기 위해, Nm 네트워크 코딩된 패킷으로 상기 수신된 데이터를 LT 코드를 이용하여 인코딩한다(S220). 이를 다음의 수학식을 이용하여 표현할 수 있다. 여기서, Nm은 릴레이 노드에서 목적지 노드로의 링크에서 최대 전송된 패킷의 수이다. After receiving the packet, in order to utilize the maximum available bandwidth of the link from the relay node to the destination node, the received data is encoded with the Nm network coded packet using the LT code (S220). This can be expressed by the following equation. Where N m is the maximum number of packets transmitted on the link from the relay node to the destination node.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, GLTNC는 사이즈(n1R + n2R) x Nm의 크기를 갖는 네트워크 코딩된 패킷의 LT 생성 매트릭스이다. 이와 같이 네트워크 코딩된 패킷은 다음의 수학식(RSD 참조: Robust Soliton Distribution)에 기반하여 소스들(소스 1 및 소스 2)로부터 d 유입되는 패킷들 사이의 조합을 임의로 선택함으로써 생성될 수 있다. Where G LTNC is the LT generation matrix of network coded packets of size (n 1R + n 2R ) x N m . This network coded packet can be generated by arbitrarily selecting a combination between the packets coming in from the sources (Source 1 and Source 2) based on the following equation (RSD Reference: Robust Soliton Distribution).

[수학식 3] &Quot; (3) "

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, Ω(x)는 d개의 제 1 패킷들을 선택하는 확률을 의미하고, n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하고, n2R은 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미한다. Where n 1R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, n 2R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, Means the number of channel coded packets transmitted from the node to the relay node.

릴레이 노드는 위 과정을 통해 목적지 노드에서 RaptorQ 디코딩이 가능한 패킷으로 네트워크 코딩된 패킷을 생성할 수 있다. 근본적으로 LT 코딩은 채널코딩의 한 종류이지만, 본 발명의 실시예에서는 LT 코딩 매트릭스를 이용한 네트워크 코딩 방식을 통해 목적지 노드에서 RaptorQ 채널 디코딩이 가능하도록 한다. The relay node can generate the network coded packet from the destination node with the RaptorQ decoding enabled packet. Basically, LT coding is a kind of channel coding, but in the embodiment of the present invention, RaptorQ channel decoding is enabled at a destination node through a network coding scheme using LT coding matrix.

릴레이 노드는 상기 과정을 통해 생성된 네트워크 코딩된 패킷들을 목적지 노드로 전송한다(S230). The relay node transmits the network coded packets generated through the process to the destination node (S230).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적지 노드의 패킷 수신 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 3 is a flowchart schematically illustrating a method of receiving a packet at a destination node according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 목적지 노드는 소스 노드 1 및 소스 노드 2로부터 채널 코딩된 패킷을 수신하고, 릴레이 노드로부터 네트워크 코딩된 패킷을 수신한다(S310). 이때 수신되는 패킷은 다음의 수학식과 같이 표현할 수 있다. Referring to FIG. 3, the destination node receives a channel coded packet from the source node 1 and the source node 2, and receives a network coded packet from the relay node (S310). At this time, the received packet can be expressed by the following equation.

[수학식 4] &Quot; (4) "

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서,

Figure pat00008
은 소스1에서 손실 없이 정상적으로 받은 패킷이고,
Figure pat00009
은 소스2에서 손실 없이 정상적으로 받은 패킷이다.
Figure pat00010
은 중간노드에서 손실 없이 받은 LT 인코딩된(네트워크 코딩된) 패킷이다. here,
Figure pat00008
Is a packet normally received from source 1 without loss,
Figure pat00009
Is a packet normally received from source 2 without loss.
Figure pat00010
Is an LT encoded (network coded) packet received without loss at the intermediate node.

목적지 노드는 RaptorQ 디코딩의 첫 단계인 BP 알고리즘을 통해 LT 디코딩을 수행한다(S320). RaptorQ 디코딩은 크게 두 파트로 나뉠 수 있는데, 하나는 BP 디코딩이고, 다른 하나는 인액티베이션 디코딩이다. The destination node performs LT decoding through the BP algorithm, which is the first step of RaptorQ decoding (S320). RaptorQ decoding can be roughly divided into two parts, one is BP decoding and the other is in-activation decoding.

목적지 노드에서의 디코딩에 있어서, RaptorQ의 디코딩 확률은 목적지 노드에서의 채널코딩된 패킷들의 수에 의존한다. 따라서, 두 소스노드들로부터 채널코딩된 패킷들의 복원 확률을 증가키시기 위해 결합 네트워크-채널 디코딩을 수행한다. In decoding at the destination node, the decoding probability of RaptorQ depends on the number of channel coded packets at the destination node. Thus, it performs joint network-channel decoding to increase the probability of recovery of channel coded packets from the two source nodes.

목적지 노드는 먼저, 소스 노드 1, 소스 노드 2로부터 받은 패킷

Figure pat00011
과 중간노드로부터 받은 패킷
Figure pat00012
을 BP 알고리즘을 이용하여
Figure pat00013
으로 디코딩할 수 있다. 이때, lh는 중간노드로부터 추가적으로 복원한 패킷이다. 그리고는, 복원된 채널코딩된 패킷들을 인액티베이션(inactivation) 디코딩 알고리즘의 입력으로 넣어 인액티베이션 디코딩을 수행한다(S330). 인액티베이션 디코딩 수행 결과, 정보 패킷들을 복원할 수 있다. The destination node first receives the packet received from the source node 1, the source node 2
Figure pat00011
And the packet received from the intermediate node
Figure pat00012
Using the BP algorithm
Figure pat00013
Lt; / RTI > In this case, l and h are packets further restored from the intermediate node. Then, in-activation decoding is performed by inputting the reconstructed channel-coded packets as an input of an inactivation decoding algorithm (S330). As a result of the in-activation decoding, information packets can be recovered.

도 1의 실시예에서, 목적지 노드(130)가 (e13│e21│e31,e33)의 4개 패킷을 수신하면, 첫 번째로, 4개 패킷을 기반으로 BP 알고리즘을 수행하여 잃어버린 두 개의 채널-코딩된 패킷을 복원한다. 하나는 소스 노드(110-1)에서 전송된 e11이고, 다른 하나는 소스 노드(110-2)에서 전송된 e22이다. 그리고는 다시 복원된 4개의 채널코딩된 패킷들(e11,e13│e21,e22)를 기반으로 인액티베이션 디코딩을 수행하여 모든 정보 패킷들을 복원할 수 있다. In the embodiment of FIG. 1, when the destination node 130 receives four packets of (e 13 | e 21 | e 31 , e 33 ), first, the BP algorithm is performed based on the four packets, And restores the two channel-coded packets. One is e 11 transmitted from the source node 110 - 1 , and the other is e 22 transmitted from the source node 110 - 2. Then, based on the reconstructed four channel coded packets (e 11 , e 13 e 21 , e 22 ), activation decoding is performed to recover all the information packets.

결론적으로, 릴레이 노드에서 네트워크 코딩된 패킷은 목적지 노드에서 RaptorQ의 프리-디코딩(pre-decoding) 기법 중 BP 디코딩 기법으로 디코딩이 가능하며, 이는 RaptorQ 채널 디코딩에 활용되어 최종 디코딩된 패킷을 생성하게 되어 최종 디코딩단에서의 데이터 복원율을 높일 수 있다.As a result, the network-coded packet at the relay node can be decoded by the BP decoding method among the RaptorQ pre-decoding method at the destination node, which is utilized in RaptorQ channel decoding to generate the final decoded packet The data restoration rate at the final decoding stage can be increased.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 수행하는 릴레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 장치(400)는 수신부(410), 네트워크 코딩부(420) 및 전송부(430)를 포함할 수 있다. 4 is a block diagram schematically illustrating a relay apparatus for performing packet transmission through network coding according to an embodiment of the present invention. 4, the relay apparatus 400 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a receiver 410, a network coding unit 420, and a transmitter 430. Referring to FIG.

수신부(410)는 소스 노드 1 및 소스 노드 2로부터 채널 코딩된 패킷들을 수신한다. The receiving unit 410 receives channel coded packets from the source node 1 and the source node 2.

네트워크 코딩부(420)는 디코딩된 패킷에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용한 네트워크 코딩을 수행하여 네트워크 코딩된 패킷을 생성한다. 이때, 네트워크 코딩부(420)는 릴레이 노드에서 목적지 노드로의 최대가용한 대역폭을 사용하여 상기 LT 매트릭스를 이용한 네트워크 코딩을 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 네트워크 코딩부(420)가 사용하는 LT 생성 매트릭스는 사이즈(n1R + n2R) x Nm의 크기를 갖을 수 있다. The network coding unit 420 performs network coding using an LT matrix on the decoded packet to generate a network coded packet. At this time, the network coding unit 420 preferably performs network coding using the LT matrix using the maximum available bandwidth from the relay node to the destination node. At this time, the LT generation matrix used by the network coding unit 420 may have a size of (n 1R + n 2R ) x N m .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 네트워크 코딩부(420)는 RSD(Robust Soliton Distribution)에 기반하여 소스들(소스 1 및 소스 2)로부터 d 유입되는 패킷들 사이의 조합을 임의로 선택함으로써 네트워크 코딩된 패킷을 생성한다.According to an embodiment of the present invention, the network coding unit 420 may perform a network coded process by arbitrarily selecting a combination between packets incoming from sources (source 1 and source 2) based on Robust Soliton Distribution (RSD) And generates a packet.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 네트워크 코딩부(420)는 n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수 및 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 기반으로 d개의 소스노드로부터 유입된 패킷들을 선택하는 확률을 계산하여 네트워크 코딩을 수행한다.In accordance with another embodiment of the invention, a network coding section 420 n 1R has a first number of channel-coded packet transmitted from the source node to the relay node and a channel to be transmitted from the second source node to the RS coding Based on the number of received packets, calculates the probability of selecting packets coming in from the d source nodes and performs network coding.

전송부(430)는 네트워크 코딩부(420)에서 생성한 패킷들을 목적지 노드로 전송한다.The transmitting unit 430 transmits the packets generated by the network coding unit 420 to the destination node.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷을 수신하는 수신장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신장치(500)는 수신부(510), 제 1 디코딩부(520) 및 제 2 디코딩부(530)를 포함할 수 있다. 5 is a block diagram schematically illustrating a receiving apparatus for receiving a packet according to an embodiment of the present invention. 5, a receiving apparatus 500 according to an embodiment of the present invention may include a receiving unit 510, a first decoding unit 520, and a second decoding unit 530.

도 5를 참조하면, 수신부(510)는 RaptorQ 채널코딩으로 인코딩된 송신 패킷을 복수 개의 소스 노드로부터 수신하고, 복수 개의 소스 노드에서 제공하는 송신 패킷 중 적어도 일부에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용하여 네트워크 코딩함으로써 인코딩된 네트워크 코딩 패킷을 릴레이 노드로부터 수신한다. 5, the receiving unit 510 receives a transmission packet encoded by Raptor Q channel coding from a plurality of source nodes, and transmits an LT matrix to at least a part of transmission packets provided by a plurality of source nodes And receives encoded network coding packets from the relay node by network coding.

제 1 디코딩부(520)는 수신부(510)에서 수신된 송신 패킷 및 네트워크 코딩 패킷을 기반으로 BP 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩을 수행한다. LT 디코딩을 수행함으로써 수신부(510)에서 수신된 패킷 이외에 수신 장치(500)에 도달하는 도중에 손실된 패킷을 추가적으로 복원할 수 있다. The first decoding unit 520 performs LT decoding using the BP algorithm based on the transmission packet and the network coding packet received from the receiver 510. [ LT decoding, it is possible to additionally recover the lost packet while reaching the receiving apparatus 500 in addition to the packet received by the receiving unit 510. [

제 2 디코딩부(530)는 제 1 디코딩부(520)에서 LT 디코딩을 통해 복원된 패킷들을 인액티베이션 디코딩 알고리즘(inactivation decoding algorithm)의 입력으로 제공하여 인액티베이션 디코딩을 수행함으로써 상기 복수 개의 소스 노드에서 제공하는 정보 패킷을 복원할 수 있다. The second decoding unit 530 performs in-activation decoding by providing the input of the inactivation decoding algorithm to the packets reconstructed through the LT decoding in the first decoding unit 520, It is possible to restore the provided information packet.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적지 노드의 패킷 수신 방법에 따라 목적지 노드에서 소스 1, 소스 2 및 릴레이 노드에서 각각 받은 패킷을 디코딩한 디코딩 성공확률을 종래 기술과 비교한 그래프이다.FIG. 6 is a graph comparing decoding success probabilities obtained by decoding a packet received at a source node 1, a source node 2, and a relay node at a destination node according to a method of receiving a packet at a destination node, according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 목적지 노드에서 소스 노드 1, 소스 노드 2, 릴레이 노드에서 각각 받은 패킷을 디코딩하여 디코딩 성공확률을 실험한 결과를 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 코딩 방법을 적용한 결과, 종래 RaptorQ 인코딩을 한 것보다 우수한 결과를 보이고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, a result obtained by decoding a packet received at the source node 1, the source node 2, and the relay node at the destination node, respectively, can be confirmed. As a result of applying the joint coding method according to an embodiment of the present invention, it can be confirmed that the result is superior to the conventional RaptorQ encoding.

이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions as defined by the following claims It will be understood that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (10)

릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법에 있어서,
복수 개의 소스 노드로부터 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩으로 인코딩된 제 1 패킷을 수신하는 단계;
상기 수신된 제 1 패킷에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용한 네트워크 코딩을 수행하여 제 2 패킷을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 제 2 패킷을 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함하는, 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법.
A method for packet transmission through network coding in a relay node,
Receiving a first packet encoded with channel coding including a Luby transform (LT) encoding and a Low Density Parity Check (LDPC) encoding from a plurality of source nodes;
Performing a network coding using an LT matrix on the received first packet to generate a second packet; And
And transmitting the generated second packet to a destination node.
제 1 항에 있어서,
상기 릴레이 노드는 상기 릴레이 노드에서 상기 목적지 노드의 최대가용한 대역폭(maximum available bandwidth)을 사용하여 상기 LT 매트릭스를 이용한 네트워크 코딩을 수행하는, 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the relay node performs network coding using the LT matrix using the maximum available bandwidth of the destination node at the relay node.
제 1 항에 있어서,
상기 릴레이 노드는 LT 매트릭스는 (n1R_n2R) X Nm의 크기를 갖으며, n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하고, n2R은 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하며, Nm은 상기 릴레이 노드에서 상기 목적지 노드 내의 최대 전송되는 수를 의미하는, 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법.
The method according to claim 1,
The LT matrix has a size of (n 1R - n 2R ) XN m , n 1R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, and n 2R denotes the second Coded packets transmitted from a source node to the relay node, and N m denotes a maximum number of transmissions in the destination node in the relay node.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 패킷은 RSD(Robust Soliton Distribution)에 기반하여 제 1 및 제 2 소스 노드로부터 수신된 d개의 제 1 패킷들 사이의 조합을 임의로 선택함으로써 생성되는, 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second packet is generated by randomly selecting a combination between d first packets received from the first and second source nodes based on Robust Soliton Distribution (RSD) Way.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 패킷은
Figure pat00014
을 고려하여 생성되되, Ω(x)는 d개의 제 1 패킷들을 선택하는 확률을 의미하고, n1R은 제 1 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하고, n2R은 제 2 소스 노드에서 상기 릴레이 노드로 전송되는 채널코딩된 패킷의 수를 의미하는, 릴레이 노드에서의 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송 방법.
5. The method of claim 4,
The second packet
Figure pat00014
(X) denotes a probability of selecting d first packets, n 1R denotes the number of channel coded packets transmitted from the first source node to the relay node, and n 2R Means a number of channel coded packets transmitted from the second source node to the relay node.
네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 하는 릴레이 장치에 있어서,
복수 개의 소스 노드로부터 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩으로 인코딩된 제 1 패킷을 수신하는 수신부;
상기 수신된 제 1 패킷에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용한 네트워크 코딩을 수행하여 제 2 패킷을 생성하는 네트워크 코딩부; 및
상기 생성된 제 2 패킷을 목적지 노드로 전송하는 전송부를 포함하는, 네트워크 코딩을 통한 패킷 전송을 하는 릴레이 장치.
A relay apparatus for packet transmission through network coding,
A receiver for receiving a first packet encoded with channel coding including a Luby transform (LT) encoding and a Low Density Parity Check (LDPC) encoding from a plurality of source nodes;
A network coding unit for performing a network coding using an LT matrix on the received first packet to generate a second packet; And
And a transmitter for transmitting the generated second packet to a destination node.
목적지 노드의 패킷 수신 방법에 있어서,
정보 패킷에 대해 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩을 수행하여 인코딩된 제 1 패킷을 복수 개의 소스 노드로부터 수신하는 단계;
상기 제 1 패킷 중 적어도 일부에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용하여 네트워크 코딩을 수행하여 인코딩된 제 2 패킷을 릴레이 노드로부터 수신하는 단계;
상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP(Belief-Propagation) 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 단계를 포함하는, 목적지 노드의 패킷 수신 방법.
A method for receiving a packet at a destination node,
Performing channel coding including an Luby transform (LT) encoding and a Low Density Parity Check (LDPC) encoding on an information packet to receive an encoded first packet from a plurality of source nodes;
Performing network coding using at least a portion of the first packet using an LT matrix to receive an encoded second packet from a relay node;
And LT decoding the received first packet and the received second packet using a BP (Belief-Propagation) algorithm.
제 1 항에 있어서,
LT 디코딩을 통해 복원된 패킷들을 인액티베이션 디코딩 알고리즘(inactivation decoding algorithm)의 입력으로 제공하여 인액티베이션 디코딩을 수행함으로써 상기 복수 개의 소스 노드에서 제공하는 정보 패킷을 복원하는 단계를 더 포함하는, 목적지 노드의 패킷 수신 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising restoring information packets provided by the plurality of source nodes by performing in-activation decoding by providing packets reconstructed through LT decoding as input to an inactivation decoding algorithm, Packet receiving method.
제 1 항에 있어서, 상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 단계는
상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 LT 디코딩하여 상기 목적지 노드로 전송되는 도중에 손실된 패킷을 추가적으로 복원하는 단계를 포함하는, 목적지 노드의 패킷 수신 방법.
2. The method of claim 1, wherein LT decoding the received first packet and the received second packet using a BP algorithm comprises:
And LT decoding the received first packet and the received second packet to further recover lost packets while being transmitted to the destination node.
네트워크 코딩된 패킷을 수신하는 장치에 있어서,
정보 패킷에 대해 LT(Luby transform) 인코딩 및 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩을 포함하는 채널코딩을 수행하여 인코딩된 제 1 패킷을 복수 개의 소스 노드로부터 수신하고, 상기 제 1 패킷 중 적어도 일부에 대해 LT 매트릭스(matrix)를 이용하여 네트워크 코딩을 수행하여 인코딩된 제 2 패킷을 릴레이 노드로부터 수신하는 수신부; 및
상기 수신된 제 1 패킷 및 상기 수신된 제 2 패킷을 BP 알고리즘을 이용하여 LT 디코딩하는 디코딩부를 포함하는, 네트워크 코딩된 패킷을 수신하는 장치.
An apparatus for receiving a network coded packet,
Performing channel coding including an Luby transform (LT) encoding and an LDPC (Low Density Parity Check) encoding for an information packet to receive an encoded first packet from a plurality of source nodes, and for at least a portion of the first packet A receiver for performing network coding using an LT matrix and receiving an encoded second packet from a relay node; And
And a decoding unit for LT decoding the received first packet and the received second packet using a BP algorithm.
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