KR20220013336A - Realy seelcting system of powerline communication network based on noma and method thereof - Google Patents

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KR20220013336A
KR20220013336A KR1020210096418A KR20210096418A KR20220013336A KR 20220013336 A KR20220013336 A KR 20220013336A KR 1020210096418 A KR1020210096418 A KR 1020210096418A KR 20210096418 A KR20210096418 A KR 20210096418A KR 20220013336 A KR20220013336 A KR 20220013336A
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이경재
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한밭대학교 산학협력단
한밭대학교 산학협력단
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Abstract

The present technology discloses a relay selecting system for a powerline communication network based on non-orthogonal multiple access (NOMA), and a method thereof. According to a specific embodiment, an outage probability (OP) that an achievable data rate is lower than a target rate set based on the quality of service is derived, with respect to a reception signal of a relay node for operating in a DF mode derived from a channel of a powerline communication network, signal attenuation according to the distance between a node and an operating frequency, and white noise, and an optimal relay node is selected as a maximizing solution for the OP. Accordingly, from the point of view of the powerline communication network, a high data transfer rate, high spectral efficiency, better fairness and low transmission power to meet EMC regulations can be ensured, the operation with high spectral efficiency can be realized based on NOMA with a relay node, and robust properties against signal attenuation and noise can be obtained.

Description

협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템 및 방법{REALY SEELCTING SYSTEM OF POWERLINE COMMUNICATION NETWORK BASED ON NOMA AND METHOD THEREOF}The relay selection system and method of DF mode of cooperative multi-connected powerline communication network

본 발명은 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선 통신망에서 전력 도메인의 협력적으로 다중 접속(NOMA: Non-0rthogonal multiple access)된 다수의 릴레이 노드 중 닫힌 형태 OP(Outage Probalility) 성능 추정에 근거하여 디코딩 포워드(DF: Decording-Forward) 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택할 수 있는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for selecting a relay in a DF mode of a cooperative multiple-connected powerline communication network, and more particularly, a plurality of relays with cooperative multiple access (NOMA) of a power domain in a powerline communication network. It relates to a technology for selecting an optimal relay node operating in a decorating-forward (DF) mode based on a closed-form OP (Outage Probability) performance estimation among nodes.

전력선 통신(PLC: Power-line Communication) 시스템은 스마트 그리드 및 IoT(Internet-of-things)은 단일 전력선(SISO)에서 다중 전력선(MIMO) 시스템으로 성장하였다. 또한, PLC 시스템은 시스템 성능을 향상시키기 위한 협력적 통신에서도 구현될 수 있다. The Power-line Communication (PLC) system has grown from a single power line (SISO) to a multiple power line (MIMO) system in the smart grid and Internet-of-things (IoT). In addition, the PLC system can also be implemented in cooperative communication to improve system performance.

그러나, PLC 시스템은 전송 채널의 불량으로 인해 현재 데이터 전송 속도가 낮다. 즉, PLC 데이터 전송 채널은 임펄스 노이즈, 임피던스 불일치(이 때문에 전송 신호 출력이 감소하고, 다중 경로 페이딩을 야기한다.), 주파수 선택적 다중 경로 페이딩, 전자기 호환성(EMC) 요구사항, 고주파수 및 거리 신호 감쇠의 존재로 인해 저하된다.However, the PLC system currently has a low data transmission rate due to a defective transmission channel. In other words, the PLC data transmission channel has impulse noise, impedance mismatch (this reduces the transmission signal output and causes multipath fading), frequency selective multipath fading, electromagnetic compatibility (EMC) requirements, high frequency and distance signal attenuation. is degraded due to the presence of

여기서, 임피던스의 불일치는 다중 경로 페이딩과 전원 케이블의 신호 전력 전송 손실을 야기하여 PLC 망의 신뢰성도가 저하된다. 이에 다른 주파수 사용자(예: 무선 시스템)에 대한 전자파 간섭(EMI)을 최소화하고 전자기 호환성(EMC) 규정을 충족하기 위해 PLC 네트워크의 전송 능력이 제한된다.Here, the impedance mismatch causes multi-path fading and loss of signal power transmission of the power cable, thereby reducing the reliability of the PLC network. This limits the transmission capacity of PLC networks to minimize electromagnetic interference (EMI) to other frequency users (eg wireless systems) and to meet electromagnetic compatibility (EMC) regulations.

그러나 전송 전력이 낮으면 PLC 망의 목적지 노드에서 신호 대 잡음비(SNR)가 낮아지고 이에 PLC 채널, 노이즈 및 신호 전파와 관련된 병목현상은 전력선 통신 시스템의 강력한 성능을 위해 개선될 필요가 있다.However, when the transmission power is low, the signal-to-noise ratio (SNR) is lowered at the destination node of the PLC network, and thus the bottleneck related to the PLC channel, noise, and signal propagation needs to be improved for the robust performance of the powerline communication system.

한편, 협력 다중 접속(NOMA: Non-Orthogonal multiple access)에서는 여러 목적지 노드에게 동일한 시간에, 주파수 및 공간 자원을 사용하여 동시에 제공된다. 전력 도메인 NOMA의 경우, 전력선 소스 노드 S는 사용자 데이터가 전력 레벨이 다르게 멀티플렉싱되는 위치 코딩(SC)을 사용하고, 목적지 노드는 전력선 소스 노드 S의 전송 신호의 전력 차이를 통해 연속 간섭 무효화(SIC)를 사용하여 원하는 데이터를 복구할 수 있다. SIC에서 목적지 노드의 수신 신호는 채널 이득에 따라 디코딩 순서가 정해진다. 즉, 디코딩 프로세스는 연속적으로 수행되고, 이에 목적지 노드가 원하는 데이터를 얻을 때까지 수신된 데이터를 연속 디코딩되며, 따라서, 복합된 수신 데이터에서 전력선 소스 노드의 전송 신호는 획득된다.Meanwhile, in Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA), multiple destination nodes are simultaneously provided at the same time and using frequency and spatial resources. For the power domain NOMA, the powerline source node S uses location coding (SC), where user data is multiplexed to different power levels, and the destination node uses the power difference of the powerline source node S's transmit signal to perform continuous interference cancellation (SIC) can be used to recover the desired data. In SIC, the decoding order of the received signal of the destination node is determined according to the channel gain. That is, the decoding process is performed continuously, whereby the received data is successively decoded until the destination node obtains the desired data, and thus, the transmission signal of the power line source node is obtained in the combined received data.

이에 본 출원인은 적어도 하나의 릴레이 노드가 협력 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템에서 신호대 잡음비가 최소인 DF 모드의 최적 릴레이 노드를 선택함에 따라, 높은 데이터 전송률, 높은 스펙트럼 효율성, 더 나은 공정성 및 낮은 전송 전력을 보장할 수 있고, 높은 스펙트럼 효율로 작동할 수 있으며, 신호 감쇠 및 잡음에 견고한 방안을 제안하고자 한다.Accordingly, the present applicant selects the optimal relay node of the DF mode with the minimum signal-to-noise ratio in a powerline communication system in which at least one relay node is cooperatively multiple access (NOMA). We want to propose a method that can guarantee transmit power, can operate with high spectral efficiency, and is robust against signal attenuation and noise.

한국등록특허 제1287291호(2013.07.11.)Korean Patent No. 1287291 (2013.07.11.)

본 발명의 목적은 적어도 하나의 릴레이 노드가 협력 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템에서 신호대 잡음비가 최소인 DF 모드의 최적 릴레이 노드를 선택함에 따라, 높은 데이터 전송률, 높은 스펙트럼 효율성, 더 나은 공정성 및 낮은 전송 전력을 보장할 수 있고, 높은 스펙트럼 효율로 작동할 수 있으며, 신호 감쇠 및 잡음에 견고한 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 있다. An object of the present invention is to select an optimal relay node in DF mode with a minimum signal-to-noise ratio in a powerline communication system in which at least one relay node is cooperative multiple access (NOMA), so that high data rate, high spectral efficiency, better fairness and An object of the present invention is to provide a relay selection system and method for DF mode of a cooperative multi-connected power line communication network that can ensure low transmission power, can operate with high spectral efficiency, and are robust against signal attenuation and noise.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 이루기 위한 하나의 양태에 의거한 일 실시예의 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템은 소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망에서, 협력 다중 접속(NOMA: Non-0rthogonal multiple access)된 릴레이 노드의 데이터 전송 속도가 목표 속도보다 낮을 확률을 토대로 적어도 하나의 릴레이 노드 중 최적 릴레이 노드를 선택하고 선택된 최적 릴레이 노드를 통해 증폭된 전력선 소스 노드의 전송 신호를 목적지 노드로 전달하는 제어부를 포함하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.The relay selection system of the DF mode of the cooperative multiple-connected powerline network of an embodiment according to an aspect for achieving the above object is a powerline network in which at least one relay node is located between a source node and at least one destination node, Based on the probability that the data transmission rate of the non-orthogonal multiple access (NOMA) relay node is lower than the target speed, an optimal relay node is selected among at least one relay node, and the power line source node amplified through the selected optimal relay node It is characterized in that it is provided to include a control unit for transmitting the transmission signal to the destination node.

바람직하게 소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망에서, 중첩 코딩으로 서로 다른 전력량을 사용하여 사용자 데이터를 멀티플렉싱하여 중첩된 데이터를 전송하는 소스 노드; 상기 소스 노드의 전송 신호를 전달받아 DF모드를 수행하여 수신된 신호를 해독 후, 중첩된 신호를 재구성하여 대상 목적지 로드로 전송하는 릴레이 노드; 상기 사용자 데이터를 복구하는 목적지 노드; 및 협력 다중 접속(NOMA: Non-0thogonal multiple access)된 릴레이 노드의 데이터 전송 속도가 목표 속도보다 낮을 확률을 토대로 적어도 하나의 릴레이 노드 중 최적 릴레이 노드를 선택하고, 선택된 최적 릴레이 노드를 통해 증폭된 소스 노드의 전송 신호를 목적지 노드로 전달하는 제어부;를 포함한다.Preferably, in a power line communication network in which at least one relay node is located between the source node and the at least one destination node, the source node transmits the overlapped data by multiplexing the user data using different amounts of power through overlap coding; a relay node that receives the transmission signal from the source node, performs DF mode, decodes the received signal, reconstructs the superimposed signal, and transmits it to the target destination load; a destination node for recovering the user data; and selects an optimal relay node among at least one relay node based on the probability that the data transmission rate of the non-0thogonal multiple access (NOMA) relay node is lower than the target rate, and the source amplified through the selected optimal relay node and a control unit that transmits the transmission signal of the node to the destination node.

바람직하게 상기 제어부는 상기 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 속도가 서비스 품질 기반으로 설정된 목표 속도보다 낮을 확률 OP(Outage Probability)를 도출하는 도출수단 및 상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하도록 하는 선택수단을 포함한다.Preferably, the control unit includes a probability OP ( Derivation means for deriving Outage Probability) and selection means for selecting an optimal relay node operating in DF mode as a maximizing solution for the probability (OP).

제어부는 각 소스 노드와 릴레이 노드에서의 통신신호에 대한 신호대 잡음비와 각 사용자의 목표 데이터 전송률을 이용하고, 이를 최소화 연산자를 적용하여 목적지 노드와 협력 다중 접속된 릴레이 노드 간의 정전 확률(OP)을 도출한다.The control unit uses the signal-to-noise ratio for the communication signal at each source node and the relay node and the target data rate of each user, and applies the minimization operator to derive the probability of power failure (OP) between the destination node and the cooperatively multi-connected relay node do.

또한 제어부는 중첩된 전송 신호를 기 정해진 증폭 계수에 의거 증폭한 다음 두번째 슬롯에서 증폭 전송 신호를 목적지 노드 N, F로 전달하기 위해 최적의 릴레이 노드를 선택하며, 상기 목적지 노드 N, F는 데이터를 복구하고 원하는 데이터를 감지하기 위해 연속 간섭 무효화(SIC)를 사용하여 원하는 데이터를 복구한다.In addition, the control unit amplifies the overlapped transmission signal based on a predetermined amplification coefficient, and then selects an optimal relay node to deliver the amplified transmission signal to the destination nodes N and F in the second slot, and the destination nodes N and F transmit data. To recover and detect the desired data, successive interference cancellation (SIC) is used to recover the desired data.

다른 실시 양태에 의거, 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 릴레이 선택 방법은 소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망의 제어부에서 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 전송 속도가 서비스 품질 기반의 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하는 단계; 및 상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.According to another embodiment, a relay selection method of a cooperative multi-connected powerline network includes a channel of the powerline network, a distance between a node and an operating frequency in the control unit of the powerline network in which at least one relay node is located between a source node and at least one destination node Deriving a probability (OP) that the achievable data transmission rate is lower than the target rate based on the quality of service with respect to the signal attenuation and the received signal of the relay node derived from white noise; and selecting an optimal relay node operating in a DF mode as a maximizing solution for the probability OP.

일 실시예에 따르면, 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 DF 모드로 동작하는 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 속도가 서비스 품질 기반으로 설정된 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하고 도출된 확률(OP)에 대한 최대화 해로 최적 릴레이 노드를 선택함에 따라, 전력선 통신망의 관점에서 EMC 규정을 충족하는 높은 데이터 전송률, 높은 스펙트럼 효율성, 더 나은 공정성 및 낮은 전송 전력을 보장할 수 있고, 릴레이 노드 협력 다중 접속되어 높은 스펙트럼 효율로 작동할 수 있으며 신호 감쇠 및 잡음에 견고하다.According to one embodiment, for the received signal of the relay node operating in the DF mode derived from the channel of the power line communication network, the signal attenuation according to the distance between the node and the operating frequency, and white noise, the achievable data rate is based on the quality of service. By deriving the probability (OP) that is lower than the set target speed and selecting the optimal relay node as a maximizing solution for the derived probability (OP), high data rate, high spectral efficiency, better It can ensure fairness and low transmission power, and can operate with high spectral efficiency through relay node cooperative multiple access, and is robust against signal attenuation and noise.

도 1은 일 실시예가 적용되는 전력선 통신 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예의 시스템의 각 목적지 노드 별 OP 비교도이다.
도 4는 일 실시예에 의거 시스템의 데이터 속도를 보인 비교도이다.
1 is a diagram showing the configuration of a power line communication system to which an embodiment is applied.
2 and 3 are OP comparison diagrams for each destination node of the system according to an embodiment.
4 is a comparative diagram illustrating a data rate of a system according to an exemplary embodiment.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within the scope without departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiment of the present invention, if it is determined that the description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the description thereof is omitted.

일 실시예에서 적어도 하나의 릴레이 노드는 증폭 및 전달(AF) 또는 디코딩 및 전달(DF) 모드로 배치할 수 있다. AF 릴레이 노드는 소스 메시지의 증폭된 신호를 대상 노드로 전송한다. 반대로, DF 릴레이 노드는 소스 메시지를 해독하고 다시 인코딩된 신호를 대상 노드로 전달한다. 디코딩으로 인해 DF 릴레이 노드는 낮은 신호 대 잡음 비율(SNR)의 AF 릴레이 노드 보다 향상된다. 이에 일 실시 예에 적용되는 적어도 하나의 릴레이 노드는 DF 모드로 동작되는 것을 일 례로 설명한다. In one embodiment at least one relay node can be deployed in amplification and forwarding (AF) or decoding and forwarding (DF) mode. The AF relay node transmits the amplified signal of the source message to the target node. Conversely, the DF relay node decrypts the source message and forwards the re-encoded signal to the destination node. Due to the decoding, the DF relay node is better than the AF relay node with a low signal-to-noise ratio (SNR). Accordingly, the operation of at least one relay node applied to an embodiment in the DF mode will be described as an example.

본 발명의 일실시예에 따른 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템은 소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망에서, 중첩 코딩으로 서로 다른 전력량을 사용하여 사용자 데이터를 멀티플렉싱하여 중첩된 데이터를 전송하는 소스 노드; 상기 소스 노드의 전송 신호를 전달받아 DF모드를 수행하여 수신된 신호를 해독 후, 중첩된 신호를 재구성하여 대상 목적지 로드로 전송하는 릴레이 노드; 상기 사용자 데이터를 복구하는 목적지 노드; 및 협력 다중 접속(NOMA: Non-0thogonal multiple access)된 릴레이 노드의 데이터 전송 속도가 목표 속도보다 낮을 확률을 토대로 적어도 하나의 릴레이 노드 중 최적 릴레이 노드를 선택하고, 선택된 최적 릴레이 노드를 통해 증폭된 소스 노드의 전송 신호를 목적지 노드로 전달하는 제어부;를 포함한다. The relay selection system of the DF mode of the cooperative multi-connected powerline communication network according to an embodiment of the present invention is a powerline communication network in which at least one relay node is located between a source node and at least one destination node. a source node that multiplexes user data using a relay node that receives the transmission signal from the source node, performs DF mode, decodes the received signal, reconstructs the superimposed signal, and transmits it to the target destination load; a destination node for recovering the user data; and selects an optimal relay node among at least one relay node based on the probability that the data transmission rate of the non-0thogonal multiple access (NOMA) relay node is lower than the target rate, and the source amplified through the selected optimal relay node and a control unit that transmits the transmission signal of the node to the destination node.

이러한 제어부는 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 속도가 서비스 품질 기반으로 설정된 목표 속도보다 낮을 확률 OP(Outage Probability)를 도출하는 도출수단 및 상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하도록 하는 선택수단을 포함한다. The control unit determines the probability that the achievable data rate is lower than the target rate set based on the quality of service for the received signal derived from the signal attenuation and white noise according to the distance between the channel of the power line communication network, the node and the operating frequency (Outage Probability) It includes derivation means for deriving , and selection means for selecting an optimal relay node operating in DF mode as a maximizing solution for the probability OP.

이러한 제어부는 제어부는 각 소스 노드와 릴레이 노드에서의 통신신호에 대한 신호대 잡음비와 각 사용자의 목표 데이터 전송률을 이용하고, 이를 최소화 연산자를 적용하여 목적지 노드와 협력 다중 접속된 릴레이 노드 간의 정전 확률(OP)을 도출한다.The control unit uses the signal-to-noise ratio for the communication signal at each source node and the relay node and the target data rate of each user, and applies a minimization operator to it to apply a minimization operator to the power failure probability (OP) between the destination node and the cooperatively multi-connected relay node. ) is derived.

또한 제어부는 중첩된 전송 신호를 기 정해진 증폭 계수에 의거 증폭한 다음 두번째 슬롯에서 증폭 전송 신호를 목적지 노드 N, F로 전달하기 위해 최적의 릴레이 노드를 선택하며, 상기 목적지 노드 N, F는 데이터를 복구하고 원하는 데이터를 감지하기 위해 연속 간섭 무효화(SIC)를 사용하여 원하는 데이터를 복구한다.In addition, the control unit amplifies the overlapped transmission signal based on a predetermined amplification coefficient, and then selects an optimal relay node to deliver the amplified transmission signal to the destination nodes N and F in the second slot, and the destination nodes N and F transmit data. To recover and detect the desired data, successive interference cancellation (SIC) is used to recover the desired data.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 일 실시 예의 전력선 통신망에서 협력 다중 접속에 기초한 DF 모드의 릴레이 선택 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a relay selection system of a DF mode based on cooperative multiple access in a powerline communication network according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예가 적용되는 협력 다중 접속된 전력선 통신 시스템의 구성을 보인 도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 협력 다중 접속(DF NOMA)된 전력선 통신 시스템(이하 DF NOMA 통신 시스템으로 약칭함), 기존의 시분할 다중 접속(TDMA)된 전력선 통신 시스템(이하 TDMA 통신 시스템으로 약칭함), 및 기존의 협력 다중 접속된 전력선 통신 시스템(이하 Direct NOMA 통신 시스템) 각각에 대한 목적지 노드 별 OP 비교 그래프이고, 도 4는 도 1에 도시된 DF NOMA 통신 시스템, 기존의 TDMA 통신 시스템, 및 기존의 Direct NOMA 통신 시스템 각각에 대한 시스템의 처리 성능을 비교한 그래프이다.1 is a diagram showing the configuration of a cooperative multiple-connected powerline communication system to which an embodiment is applied, FIGS. 2 and 3 are the cooperative multiple-access (DF NOMA) powerline communication system shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as DF NOMA communication system) ), the existing time division multiple access (TDMA) powerline communication system (hereinafter abbreviated as TDMA communication system), and the existing cooperative multiple access powerline communication system (hereinafter referred to as the Direct NOMA communication system) for each destination node It is an OP comparison graph, and FIG. 4 is a graph comparing processing performance of the systems for each of the DF NOMA communication system shown in FIG. 1, the conventional TDMA communication system, and the existing Direct NOMA communication system.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 협력 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템은 전력선 소스 노드 S, 및 적어도 하나의 릴레이 노드 R1 ~ RN, 및 적어도 하나의 목적지 노드 N, F를 포함할 수 있다.1 to 4 , a cooperative multiple access (NOMA) powerline communication system according to an embodiment is a powerline source node S , and at least one relay node R 1 to R N, and at least one destination node N, It may contain F.

협력 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템은 바람직한 실시예일 뿐, 필요에 따라 일부 구성 요소가 추가되거나 삭제될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 1에 도시된 협력 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 복수의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되는 형태로 구현될 수도 있음에 유의한다. It goes without saying that the cooperative multiple access (NOMA) powerline communication system is only a preferred embodiment, and some components may be added or deleted as necessary. In addition, each component of the cooperative multiple access (NOMA) powerline communication system shown in FIG. 1 represents functional elements that are functionally separated, and a plurality of components may be implemented in a form that is integrated with each other in an actual physical environment. take note of

여기서, 전력선 소스 노드 S, 및 적어도 하나의 릴레이 노드 R1 ~ RN 및 적어도 하나의 목적지 노드 N, F 간의 상호 통신하는 네트워크를 고려하면, 각 노드는 PLC 시스템으로 구성되고, 각 릴레이 노드 R1 ~ RN 는 DF 모드에서 동작된다고 가정한다.Here, considering a power line source node S , and a network for mutual communication between at least one relay node R 1 to R N and at least one destination node N, F, each node is configured as a PLC system, and each relay node R 1 ~ R N is assumed to operate in DF mode.

그리고 전력선 소스 노드 S는 2개의 시간 슬롯으로 전송되는 NOMA 프로토콜을 적용하여 전송신호를 전달한다. 여기서 전력선 소스 노드 S는 중첩 코딩 시 서로 다른 전력량을 사용하여 두 목적지 노드 N, F를 멀티플렉싱한다. 즉, 첫번째 슬롯에서 생성된 중첩 코딩된 전송신호는 다음 식으로 나타낼 수 있다.And the power line source node S transmits a transmission signal by applying the NOMA protocol transmitted in two time slots. Here, the powerline source node S multiplexes the two destination nodes N and F using different amounts of power during overlap coding. That is, the superposition coded transmission signal generated in the first slot can be expressed by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
,
Figure pat00003
, 그리고
Figure pat00004
는 각각 목적지 노드
Figure pat00005
의 전송신호이고, 목적지 노드
Figure pat00006
의 전송신호이며, 전체 전송 전력이다.here,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
, and
Figure pat00004
are each destination node
Figure pat00005
is the transmission signal of the destination node
Figure pat00006
is the transmission signal of , and is the total transmission power.

그리고, 목적지 노드 F는 목적지 노드 N 보다 더 멀리 떨어져 있기 때문에 목적지 노드 F로 목적지 노드 N 보다 더 많은 전력이 할당된다. 이때 두 목적지 노드 N, F 각각의 전력 a1, a2에 대해 전력 분배는 a1>a2 와 a1+a2=1 를 만족한다. And, since the destination node F is farther away than the destination node N, more power is allocated to the destination node F than the destination node N. In this case, the power distribution for the respective powers a 1 and a 2 of the two destination nodes N and F satisfies a 1 >a 2 and a 1 +a 2 =1.

한편, 전력선 소스 노드 S는 불연속 및 연결된 부하에 의해 발생하는 불규칙적인 효과를 고려한 로그 정규 페이딩에 의해 모델링된다. 모든 PLC 채널 h에 대한 확률 밀도 함수(PDF), 누적분포함수(CDF), 보완누적분포함수(CCDF)는 각각 다음 식 1 내지 3으로 나타낼 수 있다.On the other hand, the power line source node S is modeled by lognormal fading considering the discontinuous and irregular effects caused by the connected load. The probability density function (PDF), cumulative distribution function (CDF), and complementary cumulative distribution function (CCDF) for all PLC channels h can be expressed by the following Equations 1 to 3, respectively.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00007
Figure pat00007

[식 2][Equation 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

[식 3][Equation 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서,

Figure pat00010
Figure pat00011
는 평균과
Figure pat00012
의 분산이고
Figure pat00013
은 스케일링 상수이며
Figure pat00014
은 가우시안
Figure pat00015
함수이다.here,
Figure pat00010
Wow
Figure pat00011
is the average and
Figure pat00012
is the dispersion of
Figure pat00013
is the scaling constant
Figure pat00014
Silver Gaussian
Figure pat00015
It is a function.

그리고, 릴레이 노드와 목적지 노드와 노드와 작동 주파수 사이의 거리에 있어 전력선 소스 노드의 전송신호에 대한 감쇄는 Zimmerman-Dostert 모델로부터 특정할 수 있고, 이러한 전력선 소스 노드의 전송신호의 감쇠는 다음 식 4로 표현될 수 있다.And, the attenuation of the transmission signal of the power line source node in the distance between the relay node and the destination node and the node and the operating frequency can be specified from the Zimmerman-Dostert model. can be expressed as

[식 4][Equation 4]

Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00016
Figure pat00017

여기서,

Figure pat00018
,
Figure pat00019
, 그리고
Figure pat00020
는 각각 거리 (in m), 주파수 (in MHz), 그리고 감쇠계수의 지수이다.
Figure pat00021
, 와
Figure pat00022
은 각각 실험 데이터에서 얻은 감쇠 상수들이다.here,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
, and
Figure pat00020
are the exponents of distance (in m), frequency (in MHz), and damping factor, respectively.
Figure pat00021
, Wow
Figure pat00022
are the attenuation constants obtained from the experimental data, respectively.

또한 전력선 소스 노드 S의 잡음은 비가우스적이며, Bernouli-Gaussian 랜덤 프로세스를 사용하여 모델링되고, 주변 잡음과 임펄스 소음의 합이다. 모든 PLC 노드의 총 잡음은 다음 식 5로 추론될 수 있다.Also, the noise of the power line source node S is non-Gaussian, modeled using a Bernouli-Gaussian random process, and is the sum of the ambient noise and the impulse noise. The total noise of all PLC nodes can be inferred from Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure pat00023
Figure pat00023

여기서

Figure pat00024
는 임펄스 노이즈 확률이고 분산
Figure pat00025
Figure pat00026
은 각각 주변 잡음의 전력과 주변 임펄스 잡음의 전력이다.here
Figure pat00024
is the impulse noise probability and the variance
Figure pat00025
Wow
Figure pat00026
are the power of the ambient noise and the power of the ambient impulse noise, respectively.

이러한 전력선 소스 노드 S의 전송 신호를 전달받은 각 릴레이 노드 R1 ~ RN 는 소스 메시지를 해독하고 다시 인코딩된 신호를 대상 노드로 전달하는 DF 모드를 수행한다. 디코딩으로 인해 DF 릴레이 노드는 낮은 신호 대 잡음 비율(SNR)의 AF 릴레이 노드 보다 향상된다. 일 례로, 릴레이 노드 R1 ~ RN 중첩된 전송 신호를 소스 메시지를 해독하고 다시 인코딩된 신호를 생성하고, 다음 두번째 슬롯에서 전송 신호를 목적지 노드 N, F로 전달하기 위해 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 전송 속도가 서비스 품질 기반의 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하고, 상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하는 제어부(100)를 포함한다.Each relay node R 1 to R N receiving the transmission signal from the power line source node S performs the DF mode in which the source message is decoded and the re-encoded signal is transmitted to the target node. Due to the decoding, the DF relay node is better than the AF relay node with a low signal-to-noise ratio (SNR). For example, relay nodes R 1 to R N are Attenuating the signal according to the distance between the channel, the node and the operating frequency of the power line network to decode the superimposed transmission signal to the source message and generate a re-encoded signal, and to deliver the transmission signal to the destination node N, F in the next second slot; and deriving a probability (OP) that the achievable data transmission rate is lower than the target rate based on the quality of service for the received signal of the relay node derived from white noise, and operating in DF mode as a maximizing solution for the probability (OP) and a control unit 100 for selecting an optimal relay node.

이하 제어부(100)에서 수행되는 최적 릴레이 노드 선택 과정에 대해 설명한다. Hereinafter, an optimal relay node selection process performed by the control unit 100 will be described.

전력선 소스 노드 S가 고정된 데이터 전송 속도로 QoS(서비스 품질) 행렬을 전송할 때 통신 시스템의 달성 가능한 데이터 속도가 QoS 기반 목표 속도보다 낮을 확률인 OP(Outage probability)를 도출한다. OP를 이용하여 전력선 통신 시스템의 성능이 결정된다. 일 례로 전력선 통신 시스템의 가동 중단 상태일 때는 신뢰할 수 있는 통신이 보장되지 아니한다. 즉, OP는 로그 정규 분포의 특성을 이용하여 닫힌 형태의 추정에 근거하여 획득된다. 획득된 OP에 대한 최대화 해로 최적의 릴레이 노드가 선택된다. When the powerline source node S transmits a QoS (quality of service) matrix at a fixed data rate, we derive an outage probability (OP), which is the probability that the achievable data rate of the communication system is lower than the QoS-based target rate. The performance of the powerline communication system is determined using the OP. For example, reliable communication is not guaranteed when the power line communication system is out of operation. That is, OP is obtained based on closed-form estimation using the lognormal distribution characteristic. An optimal relay node is selected as a maximization solution for the obtained OP.

즉, 닫힌 상태라 함은 목적지 노드와 협력 다중 접속된 릴레이 노드 간의 정전 확률(OP)는 각각 다음 식 6 및 식 7과 같이 닫힌 형태로 나타낼 수 있다.That is, the closed state means that the blackout probability (OP) between the destination node and the cooperatively multi-connected relay node can be expressed in a closed form as shown in Equations 6 and 7, respectively.

[식 6][Equation 6]

Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00027
Figure pat00028

[식 7][Equation 7]

Figure pat00029
Figure pat00029

여기서,

Figure pat00030
이고,here,
Figure pat00030
ego,

Figure pat00031
이다.
Figure pat00031
to be.

여기서

Figure pat00032
Figure pat00033
는 각각 소스 노드와 릴레이 노드 각각의 전송 신호 대 잡음비 SNR이다.
Figure pat00034
Figure pat00035
은 각각 사용자
Figure pat00036
Figure pat00037
의 목표 데이터 전송률이다.
Figure pat00038
은 최대화 연산자이다.here
Figure pat00032
Wow
Figure pat00033
is the transmission signal-to-noise ratio SNR of each source node and relay node, respectively.
Figure pat00034
Wow
Figure pat00035
is each user
Figure pat00036
Wow
Figure pat00037
is the target data rate of
Figure pat00038
is the maximization operator.

이에 제어부(100)는 목적지 노드 N, F 와 협력 다중 접속된 릴레이 노드 R1 ~ RN 간의 정전 확률(OP)의 최대화 해를 토대로 전력선 소스 노드 S의 전송신호와 중첩된 전송 신호(소스 메시지)를 해독하고 다시 인코딩된 신호를 포함하는 데이터를 목적지 노드 N, F로 전달하기 위한 DF 모드의 최적 릴레이 노드를 선택하고 선택된 최적 릴레이 노드로 데이터를 전달한다. 이에 DF 모드의 최적 릴레이 노드는 상기 목적지 노드 N, F는 수신된 데이터를 복구한다. 목적지 노드 N, F는 더 많은 전력이 할당되기 때문에 데이터를 직접 복구한다. 먼저 목적지 노드 N, F는 데이터를 복구하고 원하는 데이터를 감지하기 위해 연속 간섭 무효화(SIC)를 사용하여 원하는 데이터를 복구할 수 있다. Accordingly, the control unit 100 overlaps the transmission signal with the transmission signal of the power line source node S based on the maximized solution of the blackout probability (OP) between the destination nodes N and F and the cooperatively multi-connected relay nodes R 1 to R N (source message) , and selects an optimal relay node in DF mode to deliver data including the re-encoded signal to destination nodes N and F, and transmits data to the selected optimal relay node. Accordingly, the optimal relay node of the DF mode restores the received data by the destination nodes N and F. Destination nodes N, F directly recover data because more power is allocated. First, the destination nodes N, F can recover the desired data using successive interference cancellation (SIC) to recover the data and detect the desired data.

이때 협력 다중 접속된 적어도 하나의 릴레이 노드를 포함하는 전력선 통신 시스템에서 전술한 OP를 이용하여 시스템의 처리량을 추정할 수 있다. 이때 상기 시스템의 처리량 τ을 다음 식 7으로 표현될 수 있다.In this case, the throughput of the system may be estimated using the above-described OP in a power line communication system including at least one relay node that is cooperatively multi-connected. In this case, the throughput τ of the system can be expressed by Equation 7 below.

[식 7][Equation 7]

Figure pat00039
Figure pat00039

도 2 및 도 3은 협력 다중 접속된 AF 릴레이 노드를 가지는 전력선 통신 시스템의 각 목적지 노드 F, N의 OP를 보인 도면으로서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 협력 다중 접속(AF NOMA)된 전력선 통신 시스템 (이하 DF NOMA 전력 통신 시스템으로 약칭함), 시분할 다중 접속(TDMA)된 전력선 통신 시스템(이하 TDMA 전력 통신 시스템으로 약침함), 및 다중 접속(NOMA)된 전력선 통신 시스템(이하 direct NOMA 전력 통신 시스템으로 약칭함) 각각에 대한 OP에 대해 DF NOMA 전력 통신 시스템은 TDMA 전력 통신 시스템 및 Direct NOMA 전력 통신 시스템에 비해 닫힌 형태의 OP 성능이 매우 좋다는 것을 알 수 있다. 즉, DF NOMA 전력 통신 시스템은 TDMA 통신 시스템 및 Direct NOMA 전력통신 시스템에 비해 더 나은 성능을 보인다는 것을 확인할 수 있다. 2 and 3 are diagrams showing the OPs of each destination node F and N of a powerline communication system having an AF relay node that is cooperatively multi-connected. Referring to FIGS. 2 and 3, a cooperative multiple-access (AF NOMA) power line Communication system (hereinafter abbreviated as DF NOMA power communication system), time division multiple access (TDMA) power line communication system (hereinafter abbreviated as TDMA power communication system), and multiple access (NOMA) power line communication system (hereinafter direct NOMA power) For the OP for each communication system), it can be seen that the DF NOMA power communication system has very good closed-type OP performance compared to the TDMA power communication system and the Direct NOMA power communication system. That is, it can be confirmed that the DF NOMA power communication system shows better performance than the TDMA communication system and the Direct NOMA power communication system.

이러한 성능 차이는 양호한 페이딩 (

Figure pat00040
dB)과 시나리오와 좋지 않은 페이딩 (
Figure pat00041
dB) 시나리오 모두에서 뚜렷하다. 또한 제안된 DF NOMA 전력선 통신 시스템은 주어진 OP 값을 충족하기 위해 더 적은 전력을 사용한다. TDMA 전력선 통신 시스템과 Direct NOMA 전력선 통신 시스템은
Figure pat00042
dB일 때, OP 값의
Figure pat00043
을 달성하기 위해 3dB와 10dB의 전력을 더 필요로 한다. 따라서 제안된 제안된 DF NOMA 전력선 통신 시스템은 간섭이 감소하므로 다른 주파수 사용자와의 간섭을 개선할 수 있다. 목적지 노드
Figure pat00044
의 OP 성능이 유사함을 알 수 있다.These performance differences show good fading (
Figure pat00040
dB) and scenarios and poor fading (
Figure pat00041
dB) is evident in both scenarios. Also, the proposed DF NOMA powerline communication system uses less power to meet the given OP value. TDMA power line communication system and Direct NOMA power line communication system are
Figure pat00042
In dB, the OP value of
Figure pat00043
3dB and 10dB more power is required to achieve . Therefore, the proposed DF NOMA powerline communication system can improve the interference with other frequency users because the interference is reduced. destination node
Figure pat00044
It can be seen that the OP performance of

도 4는 DF NOMA 전력 통신 시스템, TDMA 전력선 통신 시스템, 및 Direct NOMA 전력선 통신 시스템 각각에 대한 처리 성능을 보인 도면으로서, 도 4를 참조하면, DF NOMA 전력 통신 시스템의 처리량은 OP 값이 감소함에 따라 시스템 처리량이 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 임펄스 소음이 0.01에서 0.2로 증가함에 따라 보다 유용한 데이터가 손상되기 때문에 DF NOMA 전력 통신 시스템, TDMA 전력선 통신 시스템, 및 Direct NOMA 전력선 통신 시스템의 처리량이 저하되나, 제안된 DF NOMA 전력 통신 시스템은 임펄스 소음에 가장 강력함을 확인할 수 있다. 4 is a view showing processing performance for each of the DF NOMA power communication system, the TDMA powerline communication system, and the Direct NOMA powerline communication system. Referring to FIG. 4, the throughput of the DF NOMA power communication system decreases as the OP value decreases. It can be seen that the system throughput is increased. In addition, referring to Fig. 4, the throughput of the DF NOMA power communication system, the TDMA power line communication system, and the Direct NOMA power line communication system is reduced because more useful data is damaged as the impulse noise increases from 0.01 to 0.2, but the proposed It can be confirmed that the DF NOMA power communication system is the most powerful against impulse noise.

일 실시 예의 DF NOMA 전력 통신 시스템은 차세대 PLC 시스템 설계에서 높은 스펙트럼 효율과 높은 데이터 전송 속도를 실현할 수 있고, 전자기 호환성(EMC)의 요구 조건을 만족할 수 있다. The DF NOMA power communication system according to an embodiment may realize high spectral efficiency and high data transmission rate in a next-generation PLC system design, and may satisfy the requirements of electromagnetic compatibility (EMC).

이에 일 실시예에 의거, 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 DF 모드로 동작하는 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 속도가 서비스 품질 기반으로 설정된 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하고 도출된 확률(OP)에 대한 최대화 해로 최적 릴레이 노드를 선택함에 따라, 전력선 통신망의 관점에서 EMC 규정을 충족하는 높은 데이터 전송률, 높은 스펙트럼 효율성, 더 나은 공정성 및 낮은 전송 전력을 보장할 수 있고, 릴레이 노드 협력 다중 접속되어 높은 스펙트럼 효율로 작동할 수 있으며 신호 감쇠 및 잡음에 견고하다. Accordingly, according to an embodiment, for the received signal of the relay node operating in the DF mode derived from the signal attenuation according to the distance between the channel of the power line communication network, the distance between the node and the operating frequency, and white noise, the achievable data rate is based on the quality of service By deriving the probability (OP) that is lower than the target speed set by It can guarantee better fairness and low transmission power, and it can operate with high spectral efficiency due to relay node cooperative multiple access, and is robust against signal attenuation and noise.

다른 실시 태양으로, 협력적 AF NOMA 전력선 통신 시스템의 릴레이 선택 방법은, 소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망의 제어부에서 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 전송 속도가 서비스 품질 기반의 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하는 단계; 및 상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하며, 상기의 협력적 DF NOMA 전력선 통신 방법의 각 단계는 전술한 협력적 다중 접속된 릴레이 노드의 제어부(100)에서 수행되는 기능으로 자세한 원용은 생략한다. In another embodiment, the relay selection method of the cooperative AF NOMA powerline communication system includes a channel of the powerline network in the control unit of the powerline network in which at least one relay node is located between a source node and at least one destination node, between the node and the operating frequency. Deriving a probability (OP) that the achievable data transmission rate is lower than the target rate based on the quality of service for the signal attenuation according to the distance and the received signal of the relay node derived from white noise; and selecting an optimal relay node operating in a DF mode as a maximizing solution for the probability (OP), wherein each step of the cooperative DF NOMA powerline communication method is a control unit of the cooperative multi-connected relay node described above As the function performed in (100), detailed references are omitted.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention.

Claims (5)

소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망에서,
중첩 코딩으로 서로 다른 전력량을 사용하여 사용자 데이터를 멀티플렉싱하여 중첩된 데이터를 전송하는 소스 노드;
상기 소스 노드의 전송 신호를 전달받아 DF모드를 수행하여 수신된 신호를 해독 후, 중첩된 신호를 재구성하여 대상 목적지 로드로 전송하는 릴레이 노드;
상기 사용자 데이터를 복구하는 목적지 노드; 및
협력 다중 접속(NOMA: Non-0thogonal multiple access)된 릴레이 노드의 데이터 전송 속도가 목표 속도보다 낮을 확률을 토대로 적어도 하나의 릴레이 노드 중 최적 릴레이 노드를 선택하고, 선택된 최적 릴레이 노드를 통해 증폭된 소스 노드의 전송 신호를 목적지 노드로 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템.
In a power line communication network in which at least one relay node is located between a source node and at least one destination node,
a source node that multiplexes user data using different amounts of power with overlap coding to transmit the overlapped data;
a relay node that receives the transmission signal from the source node, performs DF mode, decodes the received signal, reconstructs the superimposed signal, and transmits it to the target destination load;
a destination node for recovering the user data; and
Based on the probability that the data transmission rate of the non-0thogonal multiple access (NOMA) relay node is lower than the target speed, an optimal relay node is selected among at least one relay node, and the source node amplified through the selected optimal relay node The relay selection system of the DF mode of the cooperative multi-connected power line communication network, characterized in that it comprises;
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 수신신호에 대해,
달성 가능한 데이터 속도가 서비스 품질 기반으로 설정된 목표 속도보다 낮을 확률 OP(Outage Probability)를 도출하는 도출수단 및
상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하도록 하는 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템.
According to claim 1,
The control unit is
For the received signal derived from the signal attenuation according to the distance between the channel of the power line communication network, the node and the operating frequency, and white noise,
A derivation means for deriving the probability OP (Outage Probability) that the achievable data rate is lower than the target rate set based on the service quality;
and selecting means for selecting an optimal relay node operating in the DF mode as a maximizing solution for the probability (OP).
제1항에 있어서,
상기 제어부는 각 소스 노드와 릴레이 노드에서의 통신신호에 대한 신호대 잡음비와 각 사용자의 목표 데이터 전송률을 이용하고, 이를 최소화 연산자를 적용하여 목적지 노드와 협력 다중 접속된 릴레이 노드 간의 정전 확률(OP)을 도출하는 것을 특징으로 하는 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템.
According to claim 1,
The control unit uses the signal-to-noise ratio for the communication signal at each source node and the relay node and the target data rate of each user, and applies a minimization operator to it to determine the probability of a power outage (OP) between the destination node and the cooperatively multi-connected relay node. A relay selection system in DF mode of a cooperative multiple-connected power line communication network, characterized in that deriving.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 중첩된 전송 신호를 기 정해진 증폭 계수에 의거 증폭한 다음 두번째 슬롯에서 증폭 전송 신호를 목적지 노드 N, F로 전달하기 위해 최적의 릴레이 노드를 선택하며,
상기 목적지 노드 N, F는 데이터를 복구하고 원하는 데이터를 감지하기 위해 연속 간섭 무효화(SIC)를 사용하여 원하는 데이터를 복구하는 것을 특징으로 하는 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 시스템.
According to claim 1,
The control unit amplifies the overlapped transmission signal based on a predetermined amplification coefficient and then selects an optimal relay node to deliver the amplified transmission signal to the destination nodes N and F in the second slot,
wherein the destination nodes N, F recover the desired data using successive interference cancellation (SIC) to recover the data and detect the desired data.
소스 노드와 적어도 하나의 목적지 노드 사이에 적어도 하나의 릴레이 노드가 위치한 전력선 통신망의 제어부에서 전력선 통신망의 채널, 노드와 작동 주파수 간의 거리에 따른 신호 감쇄, 및 백색 잡음으로 도출된 릴레이 노드의 수신신호에 대해, 달성 가능한 데이터 전송 속도가 서비스 품질 기반의 목표 속도보다 낮을 확률(OP)를 도출하는 단계; 및
상기 확률(OP)에 대한 최대화 해로 DF 모드로 동작하는 최적 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 하는 협력 다중 접속된 전력선 통신망의 DF 모드의 릴레이 선택 방법.
In the control unit of the power line communication network in which at least one relay node is located between the source node and at least one destination node, the signal attenuation according to the distance between the channel of the power line communication network, the node and the operating frequency, and the received signal of the relay node derived from white noise deriving a probability (OP) that the achievable data transmission rate is lower than the target rate based on the quality of service; and
and selecting an optimal relay node operating in the DF mode as a maximizing solution for the probability (OP).
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