KR20210058654A

KR20210058654A - 무빙 네트워크에서 반복 수신을 수행하는 통신 노드 및 통신 노드의 동작 방법

Info

Publication number: KR20210058654A
Application number: KR1020200131981A
Authority: KR
Inventors: 조대순; 김일규; 정희상
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-05-24

Abstract

무빙 네트워크에서 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신하는 이동체의 동작 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 동작 방법은, 상기 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩하는 단계; 및 상기 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무빙 네트워크에서 반복 수신을 수행하는 통신 노드 및 통신 노드의 동작 방법{COMMUNICATION NODE PERFORMING REPEATED RECEPTION IN MOVING NETWORK AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 무빙 네트워크에서 동작하는 통신 노드 및 통신 노드의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무빙 네트워크에서 반복수신을 수행하는 통신 노드 및 통신 노드의 동작 방법에 관한 것이다.

고속그룹이동 시스템인 무빙 네크워크(Moving Network; MN)는 빔포밍(Beam Forming)과 빔 스위칭(Beam Switching) 을 이용해 기지국 장치와 차량 단말 간 최대 2.4Gbps 전송속도를 제공한다. 무빙 네크워크시스템은 주로 LOS(Line of Sight) 환경에서 동작하도록 설계되었으며, 다중 안테나 송수신을 통해 전송 속도를 높일 수도 있고 수신 성능을 높일 수 있다.

무빙 네트워크 시스템에는 mnRU(MN Radio Unit)에서 전송하는 신호가 수신될 수 있고, 또한 근처 다른 그룹 이동체의 릴레이 안테나를 통해서 전송되는 신호가 수신될 수도 있다. 이 경우 중간에 다른 버스나 다른 물체 등으로 인해 수신 성능이 열화될 수 있고, 이러한 문제에 대한 해법이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무빙 네트워크에서 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신하는 이동체의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 이용하는 이동체 또는 이동체 내 단말 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 무빙 네트워크에서 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신하는 이동체의 동작 방법은, 상기 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩하는 단계; 및 상기 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 전송 장치로부터 수신되는 신호는 제1 코드워드 및 제2 코드워드를 포함할 수 있다.

여기서, 반복 수신 처리는, 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 디코딩한 결과를 이용해 인코딩 및 변조를 수행하여 송신 심볼 데이터를 생성하는 절차, 상기 송신 장치로부터 수신한 신호 및 상기 생성된 송신 심볼 데이터를 이용해, 간섭이 제거된 제2 코드워드를 생성하는 절차, 상기 간섭이 제거된 제2 코드워드에 대한 복조 및 디코딩을 수행하는 절차를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체는, 프로세서(processor); 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리(memory)를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하도록 하는 명령; 상기 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩하도록 하는 명령; 및 상기 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무빙 네트워크 시스템에 다중 안테나 전송을 적용하여 MIMO 송수신할 수 있도록 구성함으로써, 반복수신 알고리즘을 적용할 수 있으며, 그에 따라 수신 성능을 높일 수 있다.

도 1은 무빙 네트워크 시스템 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무빙 네트워크 시스템의 구성요소들을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 스트림 송수신의 실시예들을 나타낸다.
도 4는 이동통신 시스템의 블록 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기에서의 반복 수신 방법의 개념을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 동작 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 네트워크 시스템을 구성하는 통신 노드의 블록 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 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.

제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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.

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.

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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 단말로서 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

도 1은 무빙 네트워크 시스템 환경을 나타낸 도면이다.

도 1를 참조하면, 무빙 네트워크 시스템은 주로 고속의 그룹이동체 이동통신에 초점을 맞추고 있으며, 특히 시내 도로 및 고속도로에서 주행하는 버스를 위한 무선 백홀 시스템으로 설계되어 있다. 무빙 네트워크 시스템은 22GHz 대역의 밀리미터파(millimeter wave)를 사용해 V2I(Vehicle to Infrastructure), V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 수행한다. 이동체(예를 들어, 버스, 기차 다수의 인원을 수송하는 교통 수단 등)에 장착된 단말 장치는 밀리미터파를 이용한 5G 네트워크와의 통신을 통해 이동체 내의 사용자에게 Wi-Fi 서비스를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무빙 네트워크 시스템의 구성요소들을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무빙 네트워크 시스템은 이동체에 장착된 단말 장치(Terminal Equipment; TE)(100), 밀리미터파를 이용해 단말 장치와 통신하는 지상 기지국(RU)(700), 그리고 지상 기지국(700)을 5G 코어 네트워크와 연결시키기 위한 DU(Digital Unit) 및 게이트웨이(GW)를 포함하여 구성될 수 있다.

이동체에 설치된 단말 장치는 기본적으로 이동체가 진행하는 방향의 앞, 그리고 뒤 쪽에 배치된 안테나(110, 120)를 포함한다. 이동체의 앞쪽에 설치된 제1 안테나(110)는 일반적인 데이터 송수신용으로 사용되며, 이동체의 뒤쪽에 설치된 제2 안테나(120)는 릴레이를 위한 용도로 사용될 수 있다.

무빙 네트워크 시스템에 사용되는 밀리미터 주파수 대역은 그 특성 상 특히 LOS 환경에서 잘 동작하도록 설계되어 있다. 무빙 네트워크 시스템은 도로 환경의 특성으로 인하여 버스가 mnRU(moving network Road Unit)와 정상적인 통신이 불가능한 경우 다른 그룹 이동체의 릴레이 기능을 이용할 수 있다. 이 릴레이 기능을 이용하여 mnRU 및 릴레이 안테나와 다중 스트림 송수신을 구현할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 스트림 송수신의 실시예들을 나타낸다.

도 3a 내지 도 3b을 참조하면, 무빙 네트워크 시스템의 다중 스트림 송수신에는 복수의 이동체 내 단말 장치들이 관여하며, 도 3c에 도시된 예에서는 복수의 이동체 단말 및 복수의의 지상 기지국이 관여하고 있다. 도 3a 내지 도 3b의 실시예에서 각 단말 장치는 제1 안테나를 통해 지상 기지국과 통신함과 동시에 제2 안테나를 이용한 릴레이를 통해 다른 이동체 내 단말 장치와 통신할 수 있다. 또한, 도 3c의 실시예에서는 하나의 이동체 단말이 두 지상 기지국과 통신하고 있다.

각 실시예에서 양쪽 안테나에 서로 다른 데이터를 전송할 수도 있고 동일한 데이터를 동시에 전송할 수도 있다. 동일한 데이터를 전송하는 경우 전송 데이터 속도는 단일 스트림(single stream)의 경우와 동일하지만 송신 다이버시티 및 수신 다이버시티 특성을 적용할 수 있다. 서로 다른 데이터를 전송하는 경우 싱글 스트림에 비해 송신 속도를 증가시킬 수 있다.

이와 같은 무빙 네트워크 시스템에서 다중 스트림 송수신 방식을 사용하는 경우, 다른 안테나에 의한 간섭 신호 및 차폐물 등에 의해 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)이 낮아지는 경우, 반대쪽 신호가 입력되는 경우 등 수신 성능이 열화되어 디코딩 성능이 떨어지는 경우가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 경우 수신 성능을 높이기 위한 방법으로 반복 수신 알고리즘 적용 방법을 활용하고자 한다. 통상적으로, 반복 수신 알고리즘을 적용하기 위해서는 멀티 코드워드를 전송해야 가능하다.

3G LTE 시스템 및 LTE advanced 시스템을 비롯하여 최근 이동통신 시스템의 송신단에서 전송되는 데이터는 멀티 코드워드를 지원하는데, 수신단에서 복조 및 디코딩 후에 각 코드워드 별로 간섭을 제거하고 다시 복조(demodulation) 및 디코딩을 수행함으로써 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 4는 이동통신 시스템의 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 이동통신 시스템은 크게 송신단의 인코더(turbo encoder) 및 변조기(예를 들어, rate matcher, scrambler, symbol mapper를 포함)를 포함하여 구성될 수 있으며, 수신단의 복조기(예를 들어, symbol demapper, descrambler를 포함) 및 디코더(예를 들어, lattice decoder)를 포함하여 구성될 수 있다.

일반적인 공간적 멀티플렉싱(Spatial Multiplexing)을 지원하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 송수신 시스템에서 멀티 코드워드를 갖는 경우, 수신단의 성능을 향상시키기 위해 복수 회의 복조 및 디코딩 절차가 수행될 수있다. 즉, 첫 번째 복조 및 디코딩을 수행한 후 다시 한번 간섭을 제거한 후 두번째 복조 및 디코딩 알고리즘이 수행될 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기에서의 반복 수신 방법의 개념을 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 MMSE 검출기(510) 및 디코더(520)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시에에 따른 수신기는 MMSE 검출기(510) 및 디코더(520)를 이용해 병렬 간섭 제거(Parallel Interference Cancellation; PIC) 를 수행할 수 있다.

MMSE 검출기(510)는 심볼 추정치를 이용하여 간섭 제거된 수신 신호에 대한 MMSE 필터링을 수행하는 MIMO 검출기이다. 디매퍼(Demapper)는 MMSE 검출기의 심볼 단위의 출력을 이용하여 비트 단위의 LLR(log-likelihood ratio)을 구한다. 채널 디코더(520)는 MMSE 검출기의 출력 LLR 을 입력으로 받아 LLR의 출력을 생성하는 복호기를 의미한다. 송신 데이터는 2개의 코드워드를 포함하여 구성되어 있는데, 이는 수신단에서 각 코드워드끼리 간섭을 제거하여 수신 성능을 향상시키고자 하는 의도에서 비롯된 것이다.

도 5에 도시된 바와 같은 수신기에 의해 수행되는 반복 수신 방법의 일부로서, 제1 복조 및 디코딩 단계는 검출기가 심볼을 검출하고, 이를 이용하여 LLR 값을 계산하고, 계산된 LLR값을 채널 디코더로 입력시키며 디코더에서는 입력된 LLR 값을 이용하여 디코딩을 수행하는 방식으로 이루어질 수 있다.

제2 복조 및 디코딩 단계에서는, 앞 단에서 수행된 디코딩 결과로 생성된 데이터를 이용하여 원래 송신단에서 수행하는 인코딩, 변조 등의 동작을 수행한다. 이렇게 함으로써, 각 코드워드 별로 간섭이 전혀 없는 송신 심벌 데이터를 생성할 수 있다. 이후, 원래 수신한 입력 값에서 각 코드워드 별로 간섭을 제거하고, 간섭이 제거된 값을 이용하여 반복 수신 알고리즘을 적용한다.

반복 수신 알고리즘을 적용하여 제2 복조 및 디코딩을 수행하는 단계에서의 복조 및 디코딩은 제1 복조 및 디코딩 단계에서와 동일한 복조 및 디코딩이 수행된다. 즉, MMSE 검출기(510)에서 심볼을 검출하고 이를 이용하여 LLR 값을 계산한다. 계산된 LLR값은 채널 디코더로 입력되며, 채널 디코더(520)는 입력된 LLR 값을 이용하여 디코딩을 수행한다. 이러한 방식을 통해 간섭이 제거된 심볼을 이용해 복조 및 디코딩을 수행할 수 있으며, 그에 따른 향상된 성능을 얻을 수 있다.

이하에서는 무빙 네트워크 시스템에 반복 수신 알고리즘을 적용하는 방법을 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 반복 수신 알고리즘을 적용하기 위해서는 멀티 코드워드 송수신이 필요하다. 본 발명에서 멀티 코드워드를 이용한 송수신 방법은 크게 3가지의 실시예를 들어 설명할 수 있다.

멀티 코드워드를 이용한 송수신 방법의 제1 실시예는 도 3a을 통해 설명될 수 있다. 도 3a에 도시된 실시예에서는 BUS#2 가 왼쪽으로 진행하면서 지상 기지국의 안테나 mnRU#1 과 Ant#3 를 통해 통신하고 있는 상황이다. 이 경우 지상 기지국의 안테나 mnRU#1, BUS#1의 안테나인 Ant#2, BUS#2의 안테나인 Ant#3 를 통해서 다중 안테나 송수신 방식을 적용할 수 있다.

멀티 코드워드를 이용한 송수신 방법의 제2 실시예는 도 3b를 통해 설명될 수 있다. 도 3b를 참조하면, BUS#1의 안테나인 Ant#2, BUS#2의 안테나인 Ant#4, BUS#3의 안테나인 Ant#5 를 통해서 다중 안테나 송수신 방식을 적용할 수 있다.

멀티 코드워드를 이용한 송수신 방법의 제3 실시예는 도 3c를 통해 설명될 수 있다. 도 3c를 참조하면, 제1 지상 기지국의 안테나인 mnRU#1, 제2 지상 기지국의 안테나인 mnRU#2, BUS#2의 안테나인 Ant#3를 통해 다중 안테나 송수신 방식을 적용할 수 있다.

이들 실시예들에서 수신기의 각 모뎀에서는 2개의 스트림을 수신하므로 반복 수신 알고리즘을 적용할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 무빙 네트워크 시스템에 적용되는 반복 알고리즘의 구체적인 동작은 아래와 같다.

앞서 실시예들을 통해 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 수신 장치(예를 들어, 도 3a의 bus#2의 단말 장치, 도 3b의 bus#3의 단말 장치, 도 3c의 bus#2의 단말 장치)에서는 1차적으로 복조 및 디코딩된 결과를 이용하여 다시 반복 수신 알고리즘을 수행함으로써 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 반복 수신 알고리즘을 수행할 때는 간섭 제거(Interference Cancellation)를 필수적으로 수행한다.

송신 데이터는 2개의 코드워드로 구성되어 있다. 두 개의 코드워드 중에서 CRC(cyclical redundancy check)가 좋은 코드워드의 디코딩 데이터를 이용해 인코딩하고 심벌을 구성하여 원래 수신된 신호에서 빼주면 간섭이 제거된 다른 코드워드의 신호를 재생성할 수 있다. 간섭 제거 방법에는 연속적인 간섭 제거 (Successive Interference Cancellation)와 병렬 간섭 제거 (Parallel Interference Cancellation) 등이 있다.

첫 번째 단에서 수행하는 검출기의 대표적인 알고리즘이 MMSE 검출기인데 동작 원리 간단하게 설명하면 다음과 같다.

전송된 복소수 값의(complex-valued) 심볼을 x(m)이라고 두면, 서로 독립이고 분산이

이고 평균이 0 인 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따르는 임의의 변수(random variable) w (m)에 대해, 하기 수학식 1과 같은 식이 성립한다.

전송된 심볼에 대한 mean-squared estimation error를 최소화하는 선형 변환(linear transform)

은 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

변환에 대한 필요조건으로 하기 수학식 3과 같은 식이 성립한다.

채널 상태 매트릭스 H는 풀-칼럼 랭크(full-column rank)를 가지므로 MMSE 가중치 매트릭스(weight matrix)

는 하기 수학식 4에 따라 계산할 수 있다.

상기 식을 계산함에 있어 역 연산자(inverse operation)의 피연산자인

은 NumLyr(Number of layers)-dimensional 에르미트 행렬(Hermitian matrix)이므로 변형된 가우시안 소거(modified Gaussian elimination) 에 의해 비교적 쉽게 3개 행렬의 곱

으로 분해할 수 있다. 여기서, L은 같은 차원의 복소수 값의 lower triangular 행렬이고 대각선 성분들(diagonal elements)이 모두 1이고, D는 실수 값의 대각선 행렬(real-valued diagonal matrix)이다. 다음 수식에 따라 한 열(row)씩 순차적으로 분해(decomposition)를 수행할 수 있다. 에르미트 행렬을 위한 LDU 분해는 하기 수학식 5로 계산된다.

MMSE 가중치 매트릭스

는 하기 수학식 6에 따른 연립방정식의 해로 계산할 수 있다.

이라고 두면, 다음 수식에 따라 순차적으로 MMSE 가중치 매트릭스 의 성분들을 산출할 수 있다.

LDU 분해(decomposition)가 주어진 상태에서 후방 대입(back substitution)을 취하면 하기 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.

출력신호는 추산된 심볼과 노이즈 분산(noise variance)의 함수로 하기 수학식 8 및 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.

여기서, 칼럼 벡터(column vector) c는 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.

간섭 제거를 하기 위해서는 먼저 디코딩된 결과를 가지고 인코딩을 수행하고 스크램블링, 레이트 매칭, 심볼 매핑 등의 인코더, 변조기에서 수행하는 일련의 절차를 수행한 후 심볼을 생성한다. 즉, 간섭이 전혀 없는 깨끗한 각 코드워드에 대한 심볼이 생성된다. 다만, 이것은 CRC가 양호하다는 전제 하에 성립될 수 있다. 이 경우, 원래 수신한 신호에서 다른 코드워드에 대해 생성된 깨끗한 신호를 빼면 다른 코드워드의 성분이 없는 순수한 자신의 코드워드에 대한 신호를 생성할 수 있다. 따라서 이 데이터를 가지고 다시 MMSE 검출 및 디코딩을 수행하면 성능 개선을 기대할 수 있다.

간섭 신호 제거는 버퍼에 저장해 둔 수신 신호에서 피드백을 받아 알게 된 간섭신호를 제거하는 방식으로 수행될 수 있다. 간섭을 제거한 후 검출기에서 심볼을 검출하는 알고리즘은 앞 단계에서 수행했던 MMSE 검출기를 다시 적용한다. 이렇게 생성된 심벌과 SNR 값을 이용하여 LLR 을 계산한다. 그리고 이렇게 계산된 LLR 값을 디코더로 입력하고 디코딩을 수행한다. 살펴본 바와 같은 반복 수신 알고리즘을 적용함으로써 수신 성능을 개선할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 동작 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동체는 무빙 네트워크에 포함된 교통 수단 또는 교통 수단에 부착된 단말 장치(terminal equipment)일 수 있다. 또한, 이동체는 지상 기지국과 통신에 사용되는 제1 안테나 및 상기 다른 이동체와의 릴레이 통신에 사용되는 제2 안테나를 포함하는 단말 장치를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이동체는 무빙 네트워크 시스템의 구성요소 중 하나로, 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신할 수 있다.

이동체는 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신한다(S610). 이동체가 신호를 수신하면 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩한다(S620). 이때, 전송 장치로부터 수신되는 신호는 제1 코드워드 및 제2 코드워드를 포함할 수 있다.

이동체는 또한, 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행한다(S630).

여기서, 반복 수신 처리는, 복수의 코드워드 중 제1 코드워드를 디코딩한 결과를 이용해 인코딩 및 변조를 수행하여 송신 심볼 데이터를 생성하는 단계; 상기 송신 장치로부터 수신한 신호 및 상기 생성된 송신 심볼 데이터를 이용해, 간섭이 제거된 제2 코드워드를 생성하는 단계; 상기 간섭이 제거된 제2 코드워드에 대한 복조 및 디코딩을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 네트워크 시스템을 구성하는 통신 노드의 블록 구성도이다.

도 7을 참조하면, 통신 노드(700)는 적어도 하나의 프로세서(710), 메모리(720) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(730)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(700)는 입력 인터페이스 장치(740), 출력 인터페이스 장치(750), 저장 장치(760) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(700)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(770)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(700)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(770)가 아니라, 프로세서(710)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(710)는 메모리(720), 송수신 장치(730), 입력 인터페이스 장치(740), 출력 인터페이스 장치(750) 및 저장 장치(760) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(710)는 메모리(720) 및 저장 장치(760) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(710)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(720) 및 저장 장치(760) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(720)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

통신 노드(700)는 앞서 설명한 이동체 또는 지상 기지국일 수 있다.

통신 노드가 이동체일 경우, 상기 통신 노드는 프로세서; 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하도록 하는 명령; 상기 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩하도록 하는 명령; 및 상기 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

여기서, 통신 노드는 무빙 네트워크에서 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 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.

Claims

무빙 네트워크에서 하나 이상의 지상 기지국(Road Unit) 및 하나 이상의 다른 이동체와 통신하는 이동체의 동작 방법으로서,
상기 하나 이상의 지상 기지국 및 하나 이상의 다른 이동체 내 복수의 송신 장치로부터 전송되는 신호를 수신하는 단계;
상기 수신한 신호로부터 송신 심볼을 검출하고 디코딩하는 단계; 및
상기 디코딩 결과로 생성된 데이터에 대해 간섭 제거를 이용한 반복 수신 처리를 수행하는 단계를 포함하는, 무빙 네트워크에서 이동체의 동작 방법.