KR20230002124A - 협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법 - Google Patents

협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법 Download PDF

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KR20230002124A
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이우용
권형진
김경표
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Abstract

개선된 다이버시티 이득 및 쓰루풋을 제공하는 협력 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법에 관한 기술이 개시된다. 이러한 기술에 따르면 릴레이 노드(relay node)에 대해 빔포밍(beamforming)을 수행하는 단계; 상기 릴레이 노드로 데이터를 전송하는 단계; 목적지 노드(destination node)에 대해 빔포밍을 수행하는 단계; 및 상기 목적지 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 협력 통신 시스템에서 소스 노드(source node)의 데이터 전송 방법이 개시된다.

Description

협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법{METHOD FOR TRSANSMITTING AND RECEIVING DATA IN COOPERATIVE COMMUNICATION SYSTEM, COOPERATIVE COMMUNICATION METHOD}
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 협력 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 시스템에서 다이버시티(diversity) 이득과 쓰루풋(throughput)을 향상시키기 위해 릴레이(relay)를 이용하는 협력 통신 방법에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 60GHz를 이용하는 IEEE 802.11 ad 등에서 협력 통신 방법을 활용하려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 릴레이를 이용한 협력 통신 방법은 소스 노드(source node)와 릴레이 노드(relay node)가 데이터를 목적지 노드(destination node)로 협력 전송함으로써 경로 손실을 줄여 고속 데이터 통신을 가능케 하며, 소스 노드로부터 멀리 떨어진 목적지 노드로도 신호를 전달함으로써 서비스 영역을 확장할 수 있다. 협력 통신 시스템에서 노드간 통신은 소스 노드-릴레이 노드, 릴레이 노드-목적지 노드, 소스 노드-목적지 노드의 직렬적인 무선 링크를 통해 이루어진다.
협력 통신 방법은 크게 증폭 및 포워드(Amplify & Forward) 방식과 디코드 및 포워드(Decode & Forward) 방식으로 구분될 수 있다. 상기 증폭 및 포워드 방식은 릴레이 노드가 소스 노드로부터 전송된 RF 신호를 단순히 증폭하여 목적지 노드로 릴레이 전송하는 방식이다. 디코드 및 포워드 방식은 릴레이 노드가 수신된 신호를 먼저 복조 및 복호(decoding)한 다음 다시 변조 및 부호화(encoding)하여 목적지 노드로 협력 전송하는 방식이다. 또한 협력 통신 방법은 풀 듀플렉스(FD, full duplex) 방식과 해프 듀플렉스(HD, half duplex) 방식으로 구분될 수 있다. 풀 듀플렉스 방식은 릴레이 노드가 소스 노드로부터 신호를 수신하면서 동시에 같은 시간, 같은 주파수로 목적지 노드로 중계하는 방식이다. 해프 듀플렉스 방식은 릴레이 노드가 수신과 송신을 각각 다른 시간 혹은 다른 주파수로 하는 방식이다.
본 발명은 보다 개선된 다이버시티 이득 및 쓰르풋을 제공하는 협력 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 릴레이 노드(relay node)에 대해 빔포밍(beamforming)을 수행하는 단계; 상기 릴레이 노드로 데이터를 전송하는 단계; 목적지 노드(destination node)에 대해 빔포밍을 수행하는 단계; 및 상기 목적지 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 협력 통신 시스템에서 소스 노드(source node)의 데이터 전송 방법을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 협력 통신 시스템에서 릴레이 노드의 데이터 송수신 방법에 있어서, 상기 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신하는 단계; 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행하는 단계; 및 상기 수신된 데이터를 상기 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 노드의 데이터 송수신 방법을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 협력 통신 시스템에서 목적지 노드의 데이터 수신 방법에 있어서, 상기 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신하는 단계; 및 상기 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 릴레이 노드로부터 수신하는 단계를 포함하며, 상기 릴레이 노드는, 상기 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 상기 소스 노드로부터 수신하여 상기 목적지 노드로 전송하는 목적지 노드의 데이터 수신 방법을 제공한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩 및 프리코딩벡터 스위칭 중 적어도 하나 이상에 따른 정보 신호를 생성하는 단계; 및 릴레이 노드 및 목적지 노드에 대해 빔포밍하여 상기 정보 신호를 전송하는 단계를 포함하는 협력 통신 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 타겟노드로 빔포밍하여 데이터를 전송함으로써 협력 통신 시스템에서 보다 개선된 다이버시티 이득 및 쓰르풋이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 계층변조코딩, 네트워크코딩, 분산공간시간코딩 및 프리코딩벡터스위칭 기법 중 적어도 하나 이상에 따라 인코딩된 데이터를 타겟 노드로 빔포밍하여 전송함으로써 협력 통신 시스템에서 보다 개선된 다이버시티 이득 및 쓰르풋이 제공될 수 있다.
도 1은 분산공간시간 코딩(D-STC: Distributed Space Time Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2 및 도 3은 계층변조 코딩(LMC: Layered Modulation and Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 네트워크 코딩(NC: Network Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 소스 노드의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 릴레이 노드의 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 목적지 노드의 데이터 수신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 14는 본 발명의 제7실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 발명의 제8실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면,
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 분산공간시간 코딩(D-STC: Distributed Space Time Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서는 모든 노드들이 동일한 주파수 자원을 사용하며, 동시에 송수신이 불가능한 HD 모드로 동작하는 경우가 일예로서 설명된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단일 소스인 소스 노드(101)는 데이터 전송을 위한 제1타임 슬롯(T1)에서 데이터 신호를 변조하여, 변조된 신호(A1, A2)를 릴레이 노드(103)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(103)는 소스 노드(101)로부터 전송된 신호(A1, A2)에 대해 채널 디코딩을 수행하고, A1 및 A2에 대응되는 정보를 추정, 즉 획득한다.
소스 노드(101)는 제2타임 슬롯(T2)에서 변조된 신호(A1, A2)를 목적지 노드(105)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(103)는 제2타임 슬롯(T2)에서 A1 및 A2로부터 추정된 즉, 디코딩된 신호(-(A2)*, (A1)*)를 목적지 노드(105)로 전송한다. 여기서, *는 conjugation을 의미한다.
목적지 노드(105)는 제2타임 슬롯에서 소스 노드(101) 및 릴레이 노드(103)로부터 수신된 신호에 대해 분산공간시간 코딩 스킴을 이용하여 디코딩하고 A1 및 A2를 생성한다.
도 2 및 도 3은 계층변조 코딩(LMC: Layered Modulation and Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 모든 노드들이 동일한 주파수 자원을 사용하며, 동시에 송수신이 불가능한 HD 모드로 동작하는 경우가 일예로 설명된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 소스 노드(201)는 데이터를 계층변조 코딩하고, 계층변조 코딩된 신호(
Figure pat00001
)를 제1타임 슬롯(T1)에서 릴레이 노드(203) 및 목적지 노드(205)로 전송한다. 릴레이 노드(103)는 소스 노드(101)로부터 수신된 신호에 대해 Layered demapping(QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) demapping for each of A' and A'' 과 채널 디코딩을 수행하여, A' 정보를 추정한 다음 A'' 정보를 추정한다. 그리고 목적지 노드(205)는 소스 노드(201)로부터 수신된 신호에 대해 QPSK demapping과 채널 디코딩을 통해 A' 정보를 추정한다.
제2타임 슬롯(T2)에서 소스 노드(201)는 데이터를 전송하지 않으며, 릴레이 노드(203)는 추정된 정보 중 A'' 정보를 목적지 노드(205)로 전송한다. 목적지 노드(205)는 QPSK demapping과 채널 디코딩을 통해 A'' 정보를 추정함으로써, 소스 노드(201)로부터 전송된 신호(
Figure pat00002
)를 이용할 수 있다.
여기서, 도 3은 계층변조 코딩에 대해 설명하기 위한 도면으로서, 소스 노드(201)가 전송하는 하나의 심볼(A)는 Base Layer와 Enhancement Layer에서 A' 및 A''으로 변조된다. A' 정보는 Base Layer에서 하나의 사분면을 나타내는 정보이며, A'' 정보는 A' 정보가 나타내는 사분면에서 위상을 나타낸다. 그리고 α와 β는 A'및 A'' 각각에 대한 파워를 나타내는 계수로서, α와 β의 제곱 합은 1이 된다.
한편, 도 1 내지 도 2에서 설명한 협력 통신 방법에서 하나 이상의 소스 노드가 데이터를 전송할 수 있으며, 서로 다른 주파수 자원을 이용하여 FD 방식으로 동시에 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 네트워크 코딩(NC: Network Coding)을 이용하는 일반적인 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 네트워크 코딩을 이용하는 협력 통신 방법은 다수의 소스 노드가 데이터를 전송하는 경우에 이용되며, 유선의 네트워크 코딩 기술이 무선 통신에 적용된 예이다.
제1 및 제2소스 노드(401, 402) 각각은 제1주파수 자원(f1)과 제2주파수 자원(f2) 각각을 이용하여 제1타임 슬롯(T1)에서 데이터를 포함하는 정보 신호(A, B)릴레이 노드(403) 및 목적지 노드(405)로 전송한다. 릴레이 노드(403) 및 목적지 노드(405) 각각은 제1주파수 자원(f1)과 제2주파수 자원(f2) 각각에서 채널 디코딩을 통해 A 및 B 각각에 해당하는 이진 정보(a, b)를 추정한다. 그리고 릴레이 노드(403)은 생성된 이진 정보(a, b)를 XOR 연산하고, 연산 정보(C,
Figure pat00003
)를 제2타임 슬롯(T2)에서 목적지 노드(405)로 전송한다.
목적지 노드(405)는 제1타임 슬롯(T1)에서 수신한 데이터로부터 생성된 이진 정보와 릴레이 노드(403)로부터 전송된 연산 정보(C)를 이용하여 데이터(A, B)를 추정한다.
전술된 바와 같이, 협력 통신 시스템에서는 다양한 코딩 및 변조 기법들이 적용되어 데이터 송수신이 이루어진다. 본 발명은 빔포밍을 이용하여 데이터를 전송함으로써 다이버시티 이득 및 쓰루풋을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 소스 노드 및 릴레이 노드가 타겟 노드에 대해 빔포밍을 수행하여 데이터를 전송하고, 타겟 노드 역시 데이터를 송신하는 노드에 대해 빔포밍하여 데이터를 수신한다. 이하, 협력 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 방법에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 7은 협력 통신 시스템에서 소스 노드, 릴레이 노드 및 목적지 노드 각각의 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 소스 노드의 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 소스 노드는 릴레이 노드(relay node)에 대해 빔포밍(beamforming)을 수행(S501)한다. 그리고 소스 노드는 릴레이 노드로 데이터를 전송(S503)한다. 릴레이 노드는 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행(S505)한다. 그리고 소스 노드는 목적지 노드로 데이터를 전송(S507)한다. 여기서, 소스 노드는 릴레이 노드 및 목적지 노드로 동일한 데이터를 전송한다.
빔포밍을 수행하기 위해, 소스 노드는 복수의 빔방향에 대한 인덱스 정보가 포함된, 빔포밍을 위한 트레이닝 시퀀스를 릴레이 노드로 전송한다. 그리고 소스 노드는, 트레이닝 시퀀스를 통해 선택된 방향에 대한 인덱스 정보를 릴레이 노드로부터 수신한다. 이 때, 트레이닝 시퀀스의 길이는 기 설정된 길이(L)일 수 있으며, 소스 노드는 반복적으로 트레이닝 시퀀스를 전송할 수 있다.
즉, 소스 노드는 전방향 또는 반방향(0도~180도 또는 180도~360도)을 커버하는 복수의 빔 방향에 대한 트레이닝 시퀀스를 전송한다. 그리고 릴레이 노드는 트레이닝 시퀀스를 수신하여 빔 방향별로 상관을 취하고, 상관 값이 가장 높은 빔 방향에 대한 인덱스 정보를 소스 노드로 전송한다. 릴레이 노드는 트레이닝 시퀀스의 빔 방향 패턴에 대한 정보를 미리 파악하고 있을 수 있다.
소스 노드는 인덱스 정보를 이용하여 안테나의 빔 방향이 릴레이 노드 방향으로 형성될 수 있도록 안테나 패턴을 형성함으로써 빔포밍을 수행할 수 있다. 또한 릴레이 노드 역시 전술된 방법으로 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행하여 데이터를 전송할 수 있다.
소스 노드 및 릴레이 노드는 HD 방식 또는 FD 방식으로 데이터를 전송할 수 있다. 소스 노드 및 릴레이 노드가 HD 방식으로 데이터를 전송할 경우, 소스 노드는 제1타임 슬롯에서 릴레이 노드로 데이터를 전송하며, 제2타임 슬롯에서 목적지 노드로 데이터를 전송한다. 그리고 릴레이 노드는 소스 노드로부터 수신한 데이터를 제2타임 슬롯에서 목적지 노드로 전송한다. 이 때, 릴레이 노드 역시 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행하여 데이터를 전송할 수 있다.
빔포밍은 제1 및 제2타임 슬롯에서 수행될 수 있으며, 또는 제1 및 제2타임 슬롯 전에 빔포밍이 수행된 후, 제1 및 제2타임 슬롯에서 데이터가 전송될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 릴레이 노드의 데이터 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드는, 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신(S601)한다. 그리고 릴레이 노드는 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행(S603)한다. 그리고 릴레이 노드는 수신된 데이터를 목적지 노드로 전송(S605)한다.
릴레이 노드는 도 5에서 설명된 바와 같이, 목적지 노드로 빔포밍을 위한 트레이닝 시퀀스를 전송하여 빔포밍을 수행할 수 있다. 또한 소스 노드 및 릴레이 노드는 HD 방식 또는 FD 방식으로 데이터를 전송할 수 있다. 소스 노드 및 릴레이 노드가 HD 방식으로 데이터를 전송할 경우, 릴레이 노드는 제1타임 슬롯에서 소스 노드로부터 데이터를 수신하며, 제2타임 슬롯에서 목적지 노드로 데이터를 전송한다.
한편, 릴레이 노드가 소스 노드로부터 수신하는 데이터와 목적지 노드로 전송하는 데이터는 동일한 데이터로서, 릴레이 노드는 수신 데이터에 대해 디코딩 및 인코딩 등의 재처리를 수행할 수 있다.
빔포밍은 제1 및 제2타임 슬롯에서 수행될 수 있으며, 또는 제1 및 제2타임 슬롯 전에 빔포밍이 수행된 후, 제1 및 제2타임 슬롯에서 데이터가 전송될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 통신 시스템에서 목적지 노드의 데이터 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 목적지 노드는, 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신(S701)한다. 그리고 목적지 노드는, 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 릴레이 노드로부터 수신(S703)한다. 여기서, 릴레이 노드는, 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신하여 목적지 노드로 전송한다. 릴레이 노드가 중계하는 데이터와 소스 노드가 목적지 노드로 전송하는 데이터는 동일한 데이터로서, 릴레이 노드는 중계하는 데이터에 대해 디코딩 등의 재처리를 수행할 수 있다.
목적지 노드는 도 5 및 도 6에서 설명된 바와 같이, 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 수신한다. 목적지 노드는 트레이닝 시퀀스를 수신하고 복수의 방향 중 하나의 방향을 선택한다. 이 때, 목적지 노드는 트레이닝 시퀀스에 대해 빔 방향별로 상관을 취하여 하나를 선택할 수 있으며, 선택된 방향에 대한 인덱스 정보를 릴레이 노드 및 소스 노드로 전송한다. 그리고, 목적지 노드 역시 소스 노드 및 릴레이 노드에 대해 빔포밍하여 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 목적지 노드는 안테나의 빔 방향이 릴레이 노드 방향으로 형성될 수 있도록 안테나 패턴을 형성함으로써 빔포밍을 수행할 수 있다.
또한 소스 노드 및 릴레이 노드는 HD 방식 또는 FD 방식으로 데이터를 전송할 수 있으며, 소스 노드 및 릴레이 노드가 HD 방식으로 데이터를 전송할 경우, 목적지 노드는 동일한 타임 슬롯에서 데이터를 수신한다.
빔포밍은 제1 및 제2타임 슬롯에서 수행될 수 있으며, 또는 제1 및 제2타임 슬롯 전에 빔포밍이 수행된 후, 제1 및 제2타임 슬롯에서 데이터가 전송될 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7에서 설명된 데이터 송수신 방법에는 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩, 프리코딩벡터 스위칭 및 네트워크 코딩 중 적어도 하나 이상이 추가로 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩 및 프리코딩벡터 스위칭 중 적어도 하나 이상에 따른 정보 신호를 생성하고, 릴레이 노드 및 목적지 노드에 대해 빔포밍하여 정보 신호를 전송할 수 있다. 또는 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩, 프리코딩벡터 스위칭 및 네트워크 코딩 중 적어도 두 개의 기법이 적용되어 협력 통신이 이루어질 수 있다.
이하에서는 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩 및 프리코딩벡터 스위칭 중 적어도 하나 이상을 이용하여 데이터를 포함하는 정보 신호를 전송하는 방법이 일실시예로서 설명된다. 도 8 내지 도 11에서는 하나의 소스 노드가 데이터를 전송하는 경우가 일실시예로서 설명되며, 도 12 내지 도 17에는 2개의 소스 노드가 데이터를 전송하는 경우가 일실시예로서 설명된다. 한편, 도 8 내지 도 17에서는 R-D 링크 품질로서 QPSK 또는 16QAM이 일실시예로서 설명되나, 변조 방식은 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서는 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 1]과 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●소스 노드와 릴레이 노드는 동일 주파수 자원을 할당 받아 정보를 전송함.
●릴레이 노드는 송수신이 가능하지만 동시 송수신은 불가능함.
●릴레이 노드는 HD 모드로 동작함.
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
●2개의 타임슬롯(T1, T2)을 이용해 정보(데이터)를 전송함.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1타임 슬롯(T1)에서 소스 노드(801)는 QPSK 변조된 베이스밴드(baseband) 전송신호 백터 A(
Figure pat00004
)를 릴레이 노드(803)로 전송한다. 여기서, A1은 예를 들어, 데이터(A)를 구성하는 심볼 중 짝수번째 심볼이며, A2는 홀수번째 심볼을 나타낼 수 있다. 릴레이 노드(803)는 소스 노드(801)로부터 전송된 신호에 대해 QPSK demapping과 채널 디코딩을 수행하여 A를 추정, 즉 생성한다.
그리고 소스 노드(801) 및 릴레이 노드(803)는 A에 대해 분산공간시간코딩 기술인 DPVS-STBC (Distributed and Precoding-Vector-Switched Space Time Block Coding) 또는 DPVS-SFBC (DPVS Space Frequency Block Coding)를 적용하여 제2타임 슬롯(T2)에서 목적지 노드(805)로 전송한다. 목적지 노드(805)는 소스 노드(801) 및 릴레이 노드(803)로부터 수신된 신호에 대해 DPVS-STBC 또는 DPVS-SFBC에 따른 디코딩을 수행하여 A를 추정, 즉 획득한다.
DPVS-STBC (또는 DPVS-SFBC) 기법은 도 1에서 설명된 분산공간시간코딩 에 프리코딩이 추가된 기법으로서, DPVS-STBC (또는 DPVS-SFBC) 기법에 대해 보다 자세히 설명하면, 다음과 같다.
소스 노드(801)는 전송 신호 벡터 A의 엘리먼트를 2개의 그룹(A1, A2)으로 묶고, 각각의 그룹에 대해 2개의 서브캐리어(또는 2개의 심볼)를 이용하여 QPSK 변조 및 프리코딩한다. 소스 노드(801)는 QPSK 변조 및 프리코딩된 신호를 릴레이 노드(803)로 전송한다. 릴레이 노드(803) 역시 소스 노드(801)와 같이 전송 신호 벡터 A를 목적지 노드(805)로 전송한다.
프리코딩은 [수학식 1]과 같이 수행된다. 여기서, W1 과 W2 는 각각 그룹 내 첫 번째와 두 번째 엘리먼트(element)에 대한 프리코딩벡터를 나타낸다.
Figure pat00005
소스 노드(801) 및 릴레이 노드(803)가 전송하는 신호를 이용하여 [수학식 1]을 설명하면 다음과 같다. 소스 노드(801)는 A1 및 A2를 프리코딩하여, 프리코딩된
Figure pat00006
및
Figure pat00007
를 목적지 노드(805)로 전송한다. 릴레이 노드(803) 역시 A1 및 A2를 프리코딩하여, 프리코딩된
Figure pat00008
및
Figure pat00009
를 목적지 노드(805)로 전송한다. 프리코딩 벡터 W1 과 W2는 서로 독립성이 최대한 보장될 수 있는 벡터인 것이 바람직하며, 전송시간에 관계없이 지속적으로 사용될 수 있다.
한편, 그룹 간의 독립적인 채널 특성을 최대한 보장해주기 위해 프리코딩 벡터스위칭 기법이 적용될 수 있다. 이에 프리코딩 벡터스위칭 기법을 이용하는 제1실시예로서, 짝수번째 심볼 그룹(A1)에는 프리코딩 벡터
Figure pat00010
과
Figure pat00011
가 적용되며, 홀수번째 심볼 그룹(A2)에는
Figure pat00012
과
Figure pat00013
가 적용될 수 있다. 짝수번째 심볼 그룹(A1)과 홀수번째 심볼 그룹(A2)에는 상기의 반대 프리코딩 벡터가 적용될 수 있다.
프리코딩 벡터스위칭 기법을 이용하는 제2실시예로서, 그룹을 나타내는 인덱스 K에 [수학식 2]와 같이 프리코딩 벡터 W1 과 W2가 적용될 수 있다. 여기서, N은 데이터 전송을 위한 타임 슬롯의 개수보다 작거나 같고 1 보다 크거나 같은 값이고, Δ는 N보다 작거나 같고 0 보다 크거나 같은 값이다.
Figure pat00014
상기 제1 및 제2실시예를 모두 포함하는 프리코딩 벡터 W1과 W2에 대한 일반화된 식은 [수학식 3]으로 표현될 수 있다. 여기서, x(k)와 y(k)는 두 프리코딩 벡터 W1과 W2간 독립성을 최대한 보장해 주도록 하는 임의의 실수 값을 의미한다.
Figure pat00015
한편, 전술된 바와 같이 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다. 또한 [수학식 1]에서 프리코딩 벡터 W1과 W2이 각각
Figure pat00016
이며,
Figure pat00017
로 수정되는 경우는 프리코딩없이 빔포밍기술이 이용되는 경우를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9에서는 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, 상기 [표 1]과 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
소스 노드(901)는 제1타임 슬롯(T1)에서 계층변조코딩된 베이스밴드 전송 신호 벡터(A)를 릴레이 노드(903) 및 목적지 노드(905)로 전송한다. 계층변조코딩된 베이스밴드 전송 신호 벡터(A)는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다. 여기서, Ab는 Base Layer의 전송신호벡터이고, As는 Enhancement Layer의 전송신호벡터를 나타낸다. α와 β는 도 3에서 설명된 바와 같이, Ab 및 As에 대한 파워를 나타낸다.
Figure pat00018
릴레이 노드(903)는 제1타임 슬롯(T1)에서 전송된 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00019
및
Figure pat00020
각각에 대한 이진 정보 신호 벡터인
Figure pat00021
및
Figure pat00022
를 추정, 즉 생성한다. 그리고 릴레이 노드(903)는
Figure pat00023
및
Figure pat00024
중
Figure pat00025
로부터
Figure pat00026
를 생성한다. 목적지 노드(905)는 제1타임 슬롯(T1)에서 전송된 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00027
를 생성한다.
소스 노드(901)는 제2타임 슬롯(T2)에서
Figure pat00028
를 목적지 노드(905)로 전송하고, 릴레이 노드(903) 또한 제2타임 슬롯(T2)에서
Figure pat00029
를 목적지 노드(905)로 전송한다. 목적지 노드(905)는 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00030
를 생성한다.
이 때, 소스 노드(901), 릴레이 노드(903) 및 목적지 노드(905)는 도 8에서 설명된 프리코딩 벡터 스위칭 기법을 추가로 적용하여 인코딩 및 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이 계층변조코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10에서는 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 2]와 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●소스 노드와 릴레이 노드는 서로 다른 주파수 자원을 할당 받아 정보 전송함.
●릴레이 노드는 송수신이 가능하며, 동시 송수신도 가능함.
●릴레이 노드는 FD 모드로 동작함.
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
도 10에서 설명되는 협력 통신 방법은 도 8에서 설명된 협력 통신 방법과 비교하여, 2개의 주파수 자원을 이용해 데이터를 송수신하는 점에 차이가 있으며, 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법이 적용되는 것은 동일하다.
도시된 바와 같이, 소스 노드(1001)는 제1주파수 자원(f1)에서 QPSK 변조된 베이스밴드 전송신호 백터 A(
Figure pat00031
)를 릴레이 노드(1003) 및 목적지 노드(1005)로 전송한다. 이 때, 소스 노드(801)는 A1 및 A2를 [수학식 1]과 같이 프리코딩하여, 프리코딩된
Figure pat00032
및
Figure pat00033
를 전송한다. 릴레이 노드(1003)는 DPVS-STBC 또는 DPVS-SFBC에 따른 디코딩을 수행하여 A를 추정, 즉 생성한다.
그리고 릴레이 노드(1003)는 A1 및 A2를 [수학식 1]과 같이 프리코딩하여, 제2주파수 자원(f2)에서 프리코딩된
Figure pat00034
및
Figure pat00035
를 목적지 노드(1005)로 전송한다.
목적지 노드(1005)는 제1 및 제2주파수 자원(f1, f2)을 통해 전송된 프리코딩 신호를 수신하고, DPVS-STBC 또는 DPVS-SFBC에 따른 디코딩을 수행하여 A를 추정, 즉 생성한다.
한편, 전술된 바와 같이 분산공간시간코딩 및 프리코딩 벡터스위칭 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다. 즉, 소스 노드(1001)는 제1주파수 자원(f1)에서 릴레이 노드(1003) 및 목적지 노드(1005)로 빔포밍하여 데이터를 전송하고, 릴레이 노드(1003)는 제2주파수 자원(f2)에서 목적지 노드(1005)로 데이터를 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 11에서는 분산공간시간코딩 및 계층변조코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 3]과 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●소스 노드와 릴레이 노드는 동일 주파수 자원을 할당 받아 정보를 전송함.
●릴레이 노드는 송수신이 가능하며, 동시 송수신도 가능함.
●릴레이 노드는 FD 모드로 동작함.
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
●2개 타임 슬롯(T1, T2)을 이용해 정보를 전송함.
도 11에 도시된 바와 같이, 소스 노드(S)는 최초 데이터 전송 시에 계층변조코딩된 베이스밴드 전송 신호 벡터
Figure pat00036
를 릴레이 노드(R) 및 목적지 노드(D)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(R)는 Layered demapping과 채널 디코딩 과정을 통해, A1 및 A2를 추정, 즉 생성한다. 여기서, α 및 β는 도 3에서 정의된 바와 같으며, A의 첨자 중 홀수는 Base Layer의 전송신호벡터를 나타내며, 짝수는 Enhancement Layer의 전송신호벡터를 나타낸다. 그리고 An은 소스 노드(S)가 전송하는 데이터를 구성하는 각각의 엘리먼트를 나타낸다.
이후, 제1타임 슬롯(T1)에서 소스 노드(S)는 계층변조코딩된 베이스밴드 전송 신호 벡터
Figure pat00037
를 릴레이 노드(R) 및 목적지 노드(D)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(R)은 생성된 A1 및 A2를 이용하여,
Figure pat00038
를 생성하고, 목적지 노드(D)로 전송한다. 또한 릴레이 노드(R)는
Figure pat00039
에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩 과정을 수행하여,
Figure pat00040
및
Figure pat00041
를 추정한다.
다음 제2타임 슬롯(T2)에서 소스 노드(S)는
Figure pat00042
를 릴레이 노드(R) 및 목적지 노드(D)로 전송한다. 그리고, 릴레이 노드(R)는 생성된
Figure pat00043
및
Figure pat00044
를 이용하여
Figure pat00045
를 생성하고, 목적지 노드(D)로 전송한다.
다시, 제1타임 슬롯(T1)에서 소스 노드(S)는 계층변조코딩된 베이스밴드 전송 신호 벡터
Figure pat00046
를 릴레이 노드(R) 및 목적지 노드(D)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(R)은 생성된
Figure pat00047
및
Figure pat00048
를 이용하여
Figure pat00049
를 생성하고, 목적지 노드(D)로 전송한다. 또한 릴레이 노드(R)은
Figure pat00050
에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩 과정을 수행하여,
Figure pat00051
및
Figure pat00052
를 추정한다.
다시, 제2타임 슬롯(T2)에서 소스 노드(S)는
Figure pat00053
를 를 릴레이 노드(R) 및 목적지 노드(D)로 전송한다. 그리고, 릴레이 노드(R)는 생성된
Figure pat00054
및
Figure pat00055
를 이용하여
Figure pat00056
를 생성하고, 목적지 노드(D)로 전송한다.
제1 및 제2타임 슬롯(T1, T2)에서의 과정이 반복되며 목적지 노드(D)로 데이터가 전송된다. 결국, 목적지 노드(D) 입장에서는 도 1에서 설명된 분산공간시간코딩된 신호를 신호를 수신하는 결과가 되며, 따라서 목적지 노드(D)는 분산공간시간코딩에 따라 디코딩 및 채널 디코딩을 수행하여 필요한 정보를 생성할 수 있다.
한편, 전술된 바와 같이 분산공간시간코딩 및 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 12에서는 네트워크 코딩 및 계층변조코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 4]와 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●제1 및 제2소스 노드(S1, S2)는 서로 다른 주파수자원 (f1, f2)을 할당 받아 정보를 전송함.
●릴레이 노드(R)는 송수신이 가능하지만 동시 송수신은 불가능함.
●릴레이 노드(R)는 제1 및 제2소스 노드에 할당된 주파수자원 중 하나를 이용해 정보를 전송함.
●릴레이 노드(R)는 HD 모드로 동작
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
●2개 타임 슬롯(T1, T2)을 이용해 정보를 전송함.
도 12에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1201)는 제1타임 슬롯(T1)에서 제1주파수 자원(f1)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00057
를 릴레이 노드(1203) 및 목적지 노드(1205)로 전송한다. 제2소스 노드(1202)는 제1타임 슬롯(T1)에서 제2주파수 자원(f2)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00058
를 릴레이 노드(1203) 및 목적지 노드(1205)로 전송한다.
릴레이 노드(1203)는 제1 및 제2소스 노드(1201, 1202)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00059
및
Figure pat00060
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1205)는 제1 및 제2소스 노드(1201, 1202)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00061
및
Figure pat00062
를 추정한다. 여기서,
Figure pat00063
및
Figure pat00064
는 각각
Figure pat00065
및
Figure pat00066
의 이진 정보 벡터를 나타낸다.
릴레이 노드(1203)는
Figure pat00067
및
Figure pat00068
에 대해 XOR 연산을 수행하고, 연산 정보(C,
Figure pat00069
)의 변조된 신호 벡터를 제2타임 슬롯(T2)에서 목적지 노드(1205)로 전송한다. 목적지 노드(1205)는 릴레이 노드(1203)로부터 전송된 신호 벡터를 이용하여 연산 정보(C)를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1205)는 이미 추정된
Figure pat00070
및
Figure pat00071
를 이용하여 최종적으로
Figure pat00072
및
Figure pat00073
를 생성한다.
한편, 전술된 바와 같이 네트워크 코딩 및 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다. 즉, 제1소스 노드(1201), 제2소스 노드(1202) 및 릴레이 노드(1203)는 타겟 노드로 빔포밍하여 네트워크 코딩 및 계층변조코딩에 따른 신호를 전송한다. 이하 도 13 내지 도 17에서 설명되는 방법에서도 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제6실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 13에서는 계층변조코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 4]와 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다. 다만 도 13에서는 QPSK 변조방식 대신 16QAM 변조방식이 적용된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1301)는 제1타임 슬롯(T1)에서 제1주파수 자원(f1)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00074
를 를 릴레이 노드(1303) 및 목적지 노드(1305)로 전송한다. 제2소스 노드(1302)는 제1타임 슬롯(T1)에서 제2주파수 자원(f2)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00075
를 릴레이 노드(1303) 및 목적지 노드(1305)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(1303)는 제1 및 제2소스 노드(1301, 1302)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00076
및
Figure pat00077
를 추정한다.
릴레이 노드(1303)는 추정된
Figure pat00078
및
Figure pat00079
에 대해 "직렬적으로 연결된 바이너리 결합(Serially concatenated binary combination)"을 수행하여
Figure pat00080
신호를 생성한다. 그리고 릴레이 노드(1303)는
Figure pat00081
신호를 변조하여 변조된 신호 벡터를 제2타임 슬롯(T2)에서 목적지 노드(1305)로 전송한다.
목적지 노드(1305)는 릴레이 노드(1303)의 변조딘 신호 벡터로부터
Figure pat00082
및
Figure pat00083
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1305)는 추정된
Figure pat00084
및
Figure pat00085
를 이용하여, 제1 및 제2타임 슬롯(T1, T2)에서 수신한 신호로부터
Figure pat00086
및
Figure pat00087
에 해당하는 성분을 제거한다. 따라서 목적지 노드(1305)는 QPSK demapping과 채널 디코딩을 통해
Figure pat00088
및
Figure pat00089
를 획득할 수 있으며, 결국
Figure pat00090
및
Figure pat00091
를 모두 획득할 수 있다.
한편, 전술된 바와 같이 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제7실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 14에서는 네트워크 코딩 기법 및 계층변조 코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 5]와 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●제1 및 제2소스 노드(S1, S2)는 서로 다른 주파수자원 (f1, f2)을 할당 받아 정보를 전송함.
●릴레이 노드(R)는 송수신이 가능하며, 동시 송수신도 가능함.
●릴레이 노드(R)는 제1 및 제2소스 노드에 할당된 주파수자원과 다른 주파수 자원(f3)을 이용해 정보를 전송함.
●릴레이 노드(R)는 FD 모드로 동작
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1401)는 제1주파수 자원(f1)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00092
를 릴레이 노드(1403) 및 목적지 노드(1405)로 전송한다. 제2소스 노드(1402)는 제2주파수 자원(f2)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00093
를 릴레이 노드(1403) 및 목적지 노드(1405)로 전송한다.
릴레이 노드(1403)는 제1 및 제2소스 노드(1401, 1402)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00094
및
Figure pat00095
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1405)는 제1 및 제2소스 노드(1401, 1402)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00096
및
Figure pat00097
를 추정한다.
릴레이 노드(1403)는
Figure pat00098
및
Figure pat00099
에 대해 XOR 연산을 수행하고, 연산 정보(C,
Figure pat00100
)의 변조된 신호 벡터를 제3주파수 자원(f1)을 이용하여 목적지 노드(1405)로 전송한다. 목적지 노드(1405)는 릴레이 노드(1403)로부터 전송된 신호 벡터를 이용하여 연산 정보(C)를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1405)는 이미 추정된
Figure pat00101
및
Figure pat00102
를 이용하여 최종적으로
Figure pat00103
및
Figure pat00104
를 생성한다.
한편, 전술된 바와 같이 네트워크 코딩 및 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 제8실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 15에서는 계층변조코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, 상기 [표 5]와 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다. 다만 도 15에서는 QPSK 변조방식 대신 16QAM 변조방식이 적용된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1501)는 제1주파수 자원(f1)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00105
를 릴레이 노드(1503) 및 목적지 노드(1505)로 전송한다. 제2소스 노드(1502)는 제2주파수 자원(f2)을 이용하여 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00106
를 릴레이 노드(1503) 및 목적지 노드(1505)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(1503)는 제1 및 제2소스 노드(1501, 1502)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00107
및
Figure pat00108
를 추정한다.
릴레이 노드(1503)는 추정된
Figure pat00109
및
Figure pat00110
에 대해 "직렬적으로 연결된 바이너리 결합(Serially concatenated binary combination)"을 수행하여
Figure pat00111
신호를 생성한다. 그리고 릴레이 노드(1503)는
Figure pat00112
신호를 변조하고, 변조된 신호 벡터를 제3주파수 자원(f3)을 이용하여 목적지 노드(1505)로 전송한다.
목적지 노드(1505)는 릴레이 노드(1503)의 변조된 신호 벡터로부터
Figure pat00113
및
Figure pat00114
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1505)는 추정된
Figure pat00115
및
Figure pat00116
를 이용하여, 제1및 제2주파수 자원(f1, f2)을 통해 수신된 신호로부터
Figure pat00117
및
Figure pat00118
에 해당하는 성분을 제거한다. 따라서 목적지 노드(1505)는 QPSK demapping과 채널 디코딩을 통해
Figure pat00119
및
Figure pat00120
를 획득할 수 있으며, 결국
Figure pat00121
및
Figure pat00122
를 모두 획득할 수 있다.
한편, 전술된 바와 같이 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 16에서는 네트워크 코딩 기법 및 계층변조 코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, [표 6]과 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다.
●제1 및 제2소스 노드(S1, S2) 및 릴레이 노드(R)는 동일한 주파수자원을 할당 받아 정보를 전송함.
●릴레이 노드(R)는 송수신이 가능하며, 동시 송수신은 불가능함.
●릴레이 노드(R)는 HD 모드로 동작
●R-D 링크 품질로서 QPSK 변조방식이 가능함.
●각 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 채용하며, 다중 안테나를 채용할 경우 각각의 안테나를 통해 동일한 정보를 전송함.
●3개 타임 슬롯(T1, T2, T3)을 이용해 정보를 전송함.
도 16에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1601)는 제1타임 슬롯(T1)에서 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00123
를 릴레이 노드(1603) 및 목적지 노드(1605)로 전송한다. 제2소스 노드(1602)는 제1타임 슬롯(T1)에서 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00124
를 릴레이 노드(1603) 및 목적지 노드(1605)로 전송한다.
릴레이 노드(1603)는 제1 및 제2소스 노드(1601, 1602)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00125
및
Figure pat00126
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1605)는 제1 및 제2소스 노드(1601, 1602)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00127
및
Figure pat00128
를 추정한다.
릴레이 노드(1603)는
Figure pat00129
및
Figure pat00130
에 대해 XOR 연산을 수행하고, 연산 정보(C,
Figure pat00131
)의 변조된 신호 벡터를 제3타임 슬롯(T3)에서 목적지 노드(1605)로 전송한다. 목적지 노드(1605)는 릴레이 노드(1603)로부터 전송된 신호 벡터를 이용하여 연산 정보(C)를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1605)는 이미 추정된
Figure pat00132
및
Figure pat00133
를 이용하여 최종적으로
Figure pat00134
및
Figure pat00135
를 생성한다.
한편, 전술된 바와 같이 네트워크 코딩 및 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 협력 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 17에서는 계층변조 코딩 기법이 적용되는 협력 통신 방법으로서, 상기 [표 6]과 같은 환경에서의 협력 통신 방법이 일실시예로서 설명된다. 다만 도 15에서는 QPSK 변조방식 대신 16QAM 변조방식이 적용된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제1소스 노드(1701)는 제1타임 슬롯(T1)에서 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00136
를 릴레이 노드(1703) 및 목적지 노드(1705)로 전송한다. 제2소스 노드(1702)는 제2타임 슬롯(T2)에서 계층변조코딩된 베이스밴드 정보신호벡터
Figure pat00137
를 릴레이 노드(1703) 및 목적지 노드(1705)로 전송한다. 그리고 릴레이 노드(1703)는 제1 및 제2소스 노드(1701, 1702)로부터 전송된 데이터 신호에 대해 Layered demapping과 채널 디코딩을 수행하여,
Figure pat00138
및
Figure pat00139
를 추정한다.
릴레이 노드(1703)는 추정된
Figure pat00140
및
Figure pat00141
에 대해 "직렬적으로 연결된 바이너리 결합(Serially concatenated binary combination)"을 수행하여
Figure pat00142
신호를 생성한다. 그리고 릴레이 노드(1703)는
Figure pat00143
신호를 변조하여 변조된 신호 벡터를 제3타임 슬롯(T3)에서 목적지 노드(1705)로 전송한다.
목적지 노드(1705)는 릴레이 노드(1703)의 변조딘 신호 벡터로부터
Figure pat00144
및
Figure pat00145
를 추정한다. 그리고 목적지 노드(1705)는 추정된
Figure pat00146
및
Figure pat00147
를 이용하여, 제1 및 제2타임 슬롯(T1, T2)에서 수신한 신호로부터
Figure pat00148
및
Figure pat00149
에 해당하는 성분을 제거한다. 따라서 목적지 노드(1705)는 QPSK demapping과 채널 디코딩을 통해
Figure pat00150
및
Figure pat00151
를 획득할 수 있으며, 결국
Figure pat00152
및
Figure pat00153
를 모두 획득할 수 있다.
한편, 전술된 바와 같이 계층변조코딩 기법과 함께 빔포밍 기술이 함께 이용될 수 있다. 또한 도 5 내지 도 17에서는 목적지 노드가 하나인 경우가 일실시예로서 설명되었으나, 본 발명에 따른 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법은 복수의 목적지 노드에 대해서도 적용될 수 있다.
이상은 본 발명이 프로세스적 관점에 의해 설명되었으나, 본 발명에 따른 협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법을 구성하는 각 단계는 장치적인 관점에 의해 용이하게 파악될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법에 포함된 단계는 본 발명의 원리에 따라 협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 협력 통신 장치에 포함된 구성 요소로 이해될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 협력 통신 시스템의 소스 노드는 릴레이 노드(relay node)에 대해 빔포밍(beamforming)을 수행하는 제1빔포밍부; 상기 릴레이 노드로 데이터를 전송하는 제1전송부; 목적지 노드(destination node)에 대해 빔포밍을 수행하는 제2빔포밍부; 및 상기 목적지 노드로 상기 데이터를 전송하는 제2전송부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 협력 통신 시스템의 릴레이 노드는, 상기 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신하는 수신부, 목적지 노드에 대해 빔포밍을 수행하는 빔포밍부 및 상기 수신된 데이터를 상기 목적지 노드로 전송하는 전송부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 협력 통신 시스템의 목적지 노드는, 상기 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 소스 노드로부터 수신하는 제1수신부 및 상기 목적지 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 릴레이 노드로부터 수신하는 제2수신부를 포함하며, 상기 릴레이 노드는, 상기 릴레이 노드에 대해 빔포밍된 데이터를 상기 소스 노드로부터 수신하여 상기 목적지 노드로 전송한다.
또한 본 발명에 따르는 협력 통신 장치는 분산공간시간 코딩, 계층변조 코딩 및 프리코딩벡터 스위칭 중 적어도 하나 이상에 따른 정보 신호를 생성하는 생성부; 및 릴레이 노드 및 목적지 노드에 대해 빔포밍하여 상기 정보 신호를 전송하는 전송부를 포함한다. 여기서, 협력 통신 장치는 전술된 소스 노드일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 협력 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 협력 통신 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체(CD, DVD와 같은 유형적 매체뿐만 아니라 반송파와 같은 무형적 매체)를 포함한다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 통신 노드의 데이터 전송 방법에 있어서,
    제1 자원에 기초하여 제1 송신 장치로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    제2 자원에 기초하여 상기 제1 송신 장치와 상이한 제2 송신 장치로부터 상기 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 자원 및 상기 제2 자원은 동일 시간 또는 주파수에 관련되고,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 상기 데이터를 송신하는 다중 안테나를 가지고,
    상기 통신 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 포함하는,
    데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 동일 채널에 기반하여 상기 데이터를 전송하는,
    데이터 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 풀 듀플렉스(FD, full duplex)에 기반하여 상기 통신 노드로 상기 데이터를 송신하는,
    데이터 전송 방법.
  4. 통신 노드의 데이터 전송 방법에 있어서,
    제1 자원에 기초하여 제1 송신 장치로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    제2 자원에 기초하여 상기 제1 송신 장치와 상이한 제2 송신 장치로부터 상기 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 자원 및 상기 제2 자원은 상이한 시간 또는 주파수이고,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 상기 데이터를 송신하는 다중 안테나를 가지고,
    상기 통신 노드는 단일 안테나 또는 다중 안테나를 포함하는,
    데이터 전송 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 독립된 채널에 기초하여 상기 데이터를 송신하는,
    데이터 전송 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 송신 장치 및 상기 제2 송신 장치는 해프 듀플렉스(HD, half duplex)에 기초하여 상기 통신 노드로 상기 데이터를 송신하는,
    데이터 전송 방법.
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