WO2011115326A1 - 중계기 네트워크에서의 데이터 교환 및 데이터 교환 제어 방법 - Google Patents

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WO2011115326A1
WO2011115326A1 PCT/KR2010/002844 KR2010002844W WO2011115326A1 WO 2011115326 A1 WO2011115326 A1 WO 2011115326A1 KR 2010002844 W KR2010002844 W KR 2010002844W WO 2011115326 A1 WO2011115326 A1 WO 2011115326A1
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WO
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data
terminal
repeater
transmitting
preset communication
Prior art date
Application number
PCT/KR2010/002844
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English (en)
French (fr)
Inventor
이용훈
장용업
김철순
정의림
Original Assignee
한국과학기술원
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations

Definitions

  • the present invention relates to a method of exchanging data between terminals and a method of controlling data exchange between terminals in a repeater network including at least one repeater and a plurality of terminals connected to the repeater.
  • the signal quality of the user who uses the edge cell is greatly degraded due to the inter-cell interference signal, and even when the user is far from the transmitter, the signal is attenuated and the intensity of the received signal is lowered. There is a problem that only the amount of transmission is available.
  • a user may perform data transmission and reception by a low transmission amount due to signal attenuation when the distance between the terminals exchanging data is far.
  • a repeater for amplifying and transmitting a signal between a base station and a terminal or between terminals has been introduced, and the introduction of the repeater concept is achieved by establishing a frame structure and protocol under technology standards such as IEEE 802.16J. Is in.
  • the relay system used in the conventional cellular system and the ad hoc system is a unidirectional relay method and a bidirectional relay method.
  • the unidirectional relay method will be described with reference to FIG. 1.
  • a first arbitrary terminal in an ad hoc system or an arbitrary base station Ta in a cellular system transmits data to a repeater Tc.
  • the repeater Tc transmits the received data to a second arbitrary terminal in an ad hoc system or to an arbitrary terminal Tb in a cellular system.
  • the second arbitrary terminal in the ad hoc system or any terminal Tb in the cellular system transmits data to the repeater Tc.
  • the repeater Tc transmits data to the first arbitrary terminal in the ad hoc system or to any base station Ta in the cellular system, thereby using a total of four phases. End of data transmission and reception using a repeater between any base station and the terminal in the cellular system or between any two terminals in the ad hoc system.
  • the two-way relay method is superior to the one-way relay method in terms of transmission efficiency using only two faces in total, and will be described with reference to FIG. 2. Is as follows.
  • any base station in a cellular system or first terminal Ta in an ad hoc system and any terminal in a cellular system or a second optional terminal Tb in an ad hoc system at a first phase Data is simultaneously transmitted to this repeater Tc.
  • the repeater Tc transmits the received data to the first arbitrary terminal Ta in the arbitrary base station or ad hoc system and in any terminal or ad hoc system in the cellular system. Transmits to all second arbitrary terminals Tb, and any first base station in any cellular system or ad hoc system in the cellular system and any second terminal in any terminal or ad hoc system in the cellular system.
  • the terminal Tb of the end of data transmission and reception using the repeater by decoding the data after removing the magnetic interference signal representing the data transmitted by the self of the data received from the repeater (Tc).
  • the present invention discloses a method for controlling data transmission and data transmission in a repeater network including two or more terminals connected to at least one repeater under the technical background as described above.
  • An object of the present invention is to extend the data exchange in a repeater network consisting of one repeater and a terminal or one repeater and two terminals, so that the repeater network includes at least one repeater and a plurality of terminals. It is intended to provide a data exchange method and a data exchange control method in which a plurality of terminals exchange data with each other through the repeater.
  • the first data exchange method includes the steps of: (a) transmitting a first data by a first terminal to a repeater and a second terminal by transmitting a second data by a preset communication scheme; (b) transmitting the data received by the repeater, wherein the first terminal decodes second data of the data sent by the repeater, and the second terminal decodes first data of the data sent by the repeater step; (c) the second terminal transmitting the second data and the third terminal transmitting third data to the repeater by the preset communication scheme; (d) sending the data received by the repeater, the second terminal decodes the third data among the data sent by the repeater, and the third terminal sends the second data of the data sent by the repeater Decrypting; (e) the first terminal transmitting the first data and the third terminal transmitting the third data to the repeater by the preset communication scheme; And (f) transmitting the data received by the repeater, wherein the first terminal decodes the third data of the data sent by the repeater, and the third terminal
  • the second data exchange method comprises the steps of (a ') the first terminal to transmit the first data to the repeater based on the preset communication scheme and the first transmission amount allowable value; (b ') transmitting, by the repeater, the first data to the second terminal and the third terminal by the preset communication scheme, and receiving and decoding the second data by the second terminal and the third terminal; (c ') transmitting, by the second terminal, second data to a repeater based on the preset communication scheme and the first transmission rate allowance value; (d ') transmitting, by the repeater, the second data to the first terminal and the third terminal according to the preset communication scheme, and receiving and decoding the first and third terminals; (e ') transmitting, by the third terminal, third data to a repeater based on the preset communication scheme and the first transmission rate tolerance value; And (f ') the repeater transmitting the third data to the first terminal and the second terminal by the preset communication scheme, and receiving and decoding the first terminal and the second
  • the first terminal transmits the first data to the repeater based on the preset communication scheme and the second throughput allowance value, and the preset communication scheme and Transmitting, by the second terminal, the second data to the repeater based on the 3 throughput allowance value;
  • the repeater sends the first data and the second data to the first terminal, the second terminal, and the third terminal, and the first terminal transmits the second data among the data sent by the repeater; Decoding the first terminal, the second terminal to decode the first data among the data sent by the repeater, and the third terminal to decode the data sent by the repeater by a multi-user decoding (MUD) method;
  • MOD multi-user decoding
  • the fourth data exchange method (a '' ') the first terminal based on the fifth data rate allowed value, the second data based on the sixth data rate allowed value, the second terminal Transmitting, by the third terminal, the third data by a preset communication scheme to the repeater based on the seventh transmission rate tolerance value; And (b '' ') the repeater transmits data received by the preset communication scheme to the first terminal, the second terminal, and the third terminal, and the first terminal transmits the data received from the repeater. 2 data and the third data are decoded, and the second terminal decodes the first data and the third data of the data sent by the repeater, and the third terminal is the first of the data sent by the repeater. Decoding the data and the second data; It includes.
  • the fifth data exchange method (a '' '') the first data exchange method, the second data exchange method, the third data exchange method of the plurality of terminals to exchange data through the repeater Calculating a sum transmission amount for each of the exchange method and the fourth data exchange method; And (b '' '') determining a data exchange method for maximizing the calculated total transmission amount, and exchanging data by a plurality of terminals by a preset communication method based on a data exchange method corresponding to the determination result. step; It includes.
  • the data exchange control method comprises the steps of: (a) a terminal connected to the repeater estimates a channel for transmission control, and determines whether the data exchange method currently being used in the channel is suitable based on this; Selecting a data exchange method based on the amount of transmission allowance calculated for each of the plurality of data exchange methods if it is determined in step iv that it is not suitable; And (c) executing, by a terminal connected to the repeater, data exchange between terminals based on the data exchange method selected in the step (v) through the repeater and the transmission rate allowance by a preset communication scheme. It includes.
  • the preset communication scheme may be any one of a time division multiple access (TDMA) scheme and a frequency division multiple access (FDMA) scheme.
  • TDMA time division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the present invention by exchanging data in a repeater network composed of one repeater and one terminal or one repeater and two terminals, data exchange through repeaters is possible in a plurality of terminals, thereby improving performance of the repeater network. And it is effective to secure flexibility and efficiency in future network expansion.
  • the present invention in the data exchange in the repeater network, by providing a data exchange method for determining an efficient data exchange method based on the transmission amount of each data exchange method, it is possible to reduce the performance of the repeater network according to the efficiency and channel conditions It also has the effect of preventing.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a unidirectional relay method in a conventional cellular system or an ad hoc system.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a bidirectional relay method in a conventional cellular system or an ad hoc system.
  • FIG 3 is a view for explaining a data exchange method and a data exchange control method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a first data exchange method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a second data exchange method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a third data exchange method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a fourth data exchange method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a data exchange control method according to the present invention.
  • 9 and 10 are diagrams for explaining the performance comparison between the data exchange method according to the present invention.
  • Ta any base station in a conventional cellular system or a first arbitrary terminal in a conventional ad hoc system
  • Tb any terminal in a conventional cellular system or a second arbitrary terminal in a conventional ad hoc system
  • Tc repeater in conventional cellular system or conventional ad hoc system
  • the present invention provides various data exchange in a relay network in which N terminals are connected to a repeater.
  • the channel between T n and the connected repeater T n + 1 is defined as h n , and it is assumed that the uplink channel and the downlink channel are the same.
  • the present invention is not limited to the above-described assumptions, and for example, the uplink channel and the downlink channel are not the same, or may be applicable to a repeater network in which one or more repeaters exist.
  • FIG. 4 is a view for explaining a first data exchange method according to the present invention.
  • the first data exchange method includes the steps of: (a) transmitting a first data by a first terminal to a repeater and a second terminal by transmitting a second data by a preset communication scheme; (b) transmitting the data received by the repeater, wherein the first terminal decodes second data of the data sent by the repeater, and the second terminal decodes first data of the data sent by the repeater step; (c) the second terminal transmitting the second data and the third terminal transmitting third data to the repeater by the preset communication scheme; (d) sending the data received by the repeater, the second terminal decodes the third data among the data sent by the repeater, and the third terminal sends the second data of the data sent by the repeater Decrypting; (e) the first terminal transmitting the first data and the third terminal transmitting the third data to the repeater by the preset communication scheme; And (f) transmitting the data received by the repeater, wherein the first terminal decodes the third data of the data sent by the repeater, and the third terminal
  • the first data exchange method is based on any one of a predetermined time division multiple access (TDMA) scheme and a frequency division multiple access (FDMA) scheme. Corresponds to the method of exchanging data by using a two-way relay method.
  • TDMA time division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the first terminal T 1 is the first data representing the data held by the first terminal
  • the second terminal T 2 is the second data representing the data held by the second terminal.
  • it transmits the data based on the preset communication method (step (a)).
  • the repeater T 4 has a first terminal T-described first data and second terminals the first terminal to the second data received from T2 T 1 and the second terminal receives from the first Send to T 2 .
  • the first terminal T 1 decodes the second data except for the first data, which is a self-interference signal representing data transmitted from the repeater T 4 to the repeater, and the second terminal.
  • T 2 also decodes first data excluding second data, which is a magnetic interference signal, from the data received from the repeater T 4 (step (b)).
  • the second terminal T 2 is the second data
  • the third terminal T 3 is the preset communication as described above with the repeater T 4 , the third data representing the data held by the third terminal. Transmit based on the scheme (step (c)).
  • the repeater T 4 transmits the received second data and third data to the second terminal T 2 and the third terminal T 3 .
  • the second terminal T 2 decodes the third data except for second data, which is a self-interference signal representing data transmitted from the repeater T 4 to the repeater, and the third terminal.
  • T 3 also decodes second data excluding third data, which is a magnetic interference signal, from the data received from the repeater T 4 (step (d)).
  • the first terminal T 1 is the first data
  • the third terminal T 3 is the preset communication described above with the repeater T 4 as the third data representing the data held by the third terminal. Transmit based on the scheme (step (e)).
  • the repeater T 4 transmits the received first data and third data to the first terminal T 1 and the third terminal T 3 .
  • the first terminal T 1 decodes the third data except for the first data, which is a self-interference signal representing data transmitted from the repeater T 4 to the repeater, and the third terminal.
  • T 3 also decodes first data excluding third data, which is a magnetic interference signal, from among data received from the repeater T 4 (step (f)).
  • the received data of the terminal T i except for the self-interference signal which means data transmitted by the terminal itself.
  • the model y i and the received data model y j of the terminal T j are represented by the following equations.
  • Equation 1 h i is a channel of terminal T i , p i is a transmission power at terminal T i , x i is a transmission data symbol having a variance of 1 at terminal T i , and w i is distributed at terminal T i .
  • r I means amplification gain in the repeater when using the first data exchange method according to the present invention, and the like, wherein p is 4 is the transmit power, w 4 T 4 of the transfer means is a Gaussian white noise distribution, dispersion of the repeater is T 4 1 (White Noise).
  • Equation 2 h j is a channel of the terminal T j , p j is a transmission power in the terminal T j , x j is a transmission data symbol having a variance of 1 in the terminal T j , w j is distributed in the terminal T j This means 1 Gaussian distribution white noise.
  • r I means amplification gain in the repeater when using the first data exchange method according to the present invention, and the like, wherein p is 4 is the transmit power, w 4 T 4 of the transfer means is a Gaussian white noise distribution, dispersion of the repeater is T 4 1 (White Noise).
  • the terminal T i Terminal T by the first data exchange method according to the present invention j
  • the maximum amount r that can be sent to ij I And terminal T j Terminal T by the first data exchange method according to the present invention i on Maximum amount of transmission r ji I Is the same as Equations 3 and 4 below.
  • Equation 3 and Equation 4 based on the maximum transmission amount calculated through Equation 3 and Equation 4 for a pair of N C 2 Note that data exchange can be performed.
  • FIG. 5 is a view for explaining a second data exchange method according to the present invention.
  • a method of exchanging data comprising: (a ') transmitting, by a first terminal, first data to a repeater based on a preset communication scheme and a first transmission amount tolerance value; (b ') transmitting, by the repeater, the first data to the second terminal and the third terminal by the preset communication scheme, and receiving and decoding the second data by the second terminal and the third terminal; (c ') transmitting, by the second terminal, second data to a repeater based on the preset communication scheme and the first transmission rate allowance value; (d ') transmitting, by the repeater, the second data to the first terminal and the third terminal according to the preset communication scheme, and receiving and decoding the first and third terminals; (e ') transmitting, by the third terminal, third data to a repeater based on the preset communication scheme and the first transmission rate tolerance value; And (f ') the repeater transmitting the third data to the first terminal and the second terminal by the preset communication
  • the second data exchange method is based on any one of a predetermined time division multiple access (TDMA) scheme and a frequency division multiple access (FDMA) scheme. Corresponds to the method of exchanging data by using one-way relay.
  • TDMA time division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the first terminal T 1 transmits the first data to the repeater T 4 in a preset communication method based on the first transmission amount allowed value (step (a ')).
  • the repeater T 4 transmits the first data to a second terminal T 2 and a third terminal T 3 , wherein the second terminal T 2 and the third terminal T 3 are received. Decode one data (step (b ')).
  • the second terminal T 2 transmits the second data to the repeater T 4 in a preset communication scheme based on the first transmission amount allowed value (step (c ')).
  • the repeater T 4 transmits the second data to a first terminal T 1 and a third terminal T 3 , wherein the first terminal T 1 and the third terminal T 3 are received. 2 Decode the data ((d ') step).
  • the third terminal T 3 transmits the third data to the repeater T 4 in a preset communication scheme based on the first transmission amount allowed value (step (e ′)).
  • the repeater T 4 transmits the third data to the first terminal T 1 and the second terminal T2, and the first terminal T 1 and the second terminal T 2 receive the third Decode the data ((f ') step).
  • the first throughput allowance (r i II ) is calculated by the following equation, and the first throughput allowance is that any terminal T i is different from any other terminal T by the second data exchange method. It means the maximum amount of data transmission that can be transmitted simultaneously to j and T k .
  • H i , h j , and h k denote channels of arbitrary terminals T i , T j, and T k , respectively, P i denotes transmission power of arbitrary terminal T i , and p 4 denotes transmission power of repeater T 4 .
  • w 4 means Gaussian distribution White Noise with a variance of 1 in repeater T 4 .
  • the second data exchange method according to the present invention is not applicable to the repeater network composed of the three terminals and the repeater, and when there are N terminals and the repeater, any terminal transmits data to the repeater. After that, N-1 terminals other than any terminal that transmits data through the repeater can be expanded by decoding the data. At this time, the maximum amount of transmission that any terminal can send is determined by a function of the minimum channel gain among the channel gains of other links except the link channel gain between the arbitrary terminal and the repeater.
  • FIG. 6 is a view for explaining a third data exchange method according to the present invention.
  • a first terminal transmits first data to a repeater based on a preset communication method and a second transmission allowance value, and the preset communication method and the third transmission amount. Transmitting, by the second terminal, the second data to the repeater based on the allowed value; (b '') the repeater sends the first data and the second data to the first terminal, the second terminal, and the third terminal, and the first terminal transmits the second data among the data sent by the repeater; Decoding the first terminal, the second terminal to decode the first data among the data sent by the repeater, and the third terminal to decode the data sent by the repeater by a multi-user decoding (MUD) method; (c '') transmitting, by the third terminal, third data to the repeater based on the preset communication scheme and the fourth throughput allowance value; And (d '') the repeater transmits the third data to the first terminal and the second terminal according to the preset communication scheme,
  • MOD multi-user decoding
  • the third data exchange method is based on any one of a predetermined time division multiple access (TDMA) scheme and a frequency division multiple access (FDMA) scheme. It corresponds to a method of exchanging data by using a combination of one-way and two-way relays.
  • TDMA time division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the first terminal T 1 transmits the first data to the repeater T 4 according to the preset communication scheme and the second throughput allowance value
  • the second terminal T 2 transmits the above-described preset communication scheme and The second data is transmitted to the repeater T 4 according to the third throughput allowance (step (a '')).
  • the repeater T 4 transmits the received first data and the second data to the first terminal T 1 , the second terminal T 2, and the third terminal T 3 .
  • the first terminal T 1 decodes only the second data except for the first data, which is a magnetic interference signal, among the data received from the repeater T 4
  • the second terminal T 2 receives the data received from the repeater T 4
  • the second terminal T 3 decodes only the second data except for the first data, which is a magnetic interference signal
  • the third terminal T 3 multi-user decodes both the first data and the second data, which are data received from the repeater T 4 .
  • the third terminal T 3 transmits the third data to the repeater T 4 based on a preset communication scheme and a fourth throughput allowance value (step (c '')).
  • the repeater T 4 The first terminal T receives the received third data.
  • One And second terminal T 2 Transmits to the first terminal T
  • One And second terminal T 2 Is The third data received from the repeater is decoded ((d ′′) step).
  • the second throughput allowable value r i III , the third throughput allowable value r j III , and the fourth throughput allowable value r k III correspond to the first terminal T 1 . i , assuming that the second terminal T 2 is an arbitrary terminal T j and the third terminal T 3 is an arbitrary terminal T k , it is calculated by the following equation.
  • Equation 6 and Equation 7 satisfy the following condition: Should correspond to the case, the meanings of the variables and mathematical functions used in Equations 6 to 9 are the same as the above Equations 1 to 5.
  • the third data exchange method it is not limited to the case where there are three terminals and is not applicable.
  • two groups in which two arbitrary terminals are bundled together are bidirectional relay methods. It is possible to exchange data by using.
  • two groups of two arbitrary terminals are used for two-way relay method, and the other one terminal can exchange data by using one-way relay method. It is extensible.
  • FIG. 7 is a view for explaining a fourth data exchange method according to the present invention.
  • a '' ' the first terminal is based on the fifth data allowance value, the first data, the second terminal is based on the sixth data rate allowance, the second data, Transmitting, by the terminal, the third data by a communication scheme preset to the repeater based on the seventh transmission rate tolerance value; And (b '' ') the repeater transmits data received by the preset communication scheme to the first terminal, the second terminal, and the third terminal, and the first terminal transmits the data received from the repeater. 2 data and the third data are decoded, and the second terminal decodes the first data and the third data of the data sent by the repeater, and the third terminal is the first of the data sent by the repeater. Decoding the data and the second data; It includes.
  • the fourth data exchange method is based on any one of a predetermined time division multiple access (TDMA) scheme and a frequency division multiple access (FDMA) scheme. How to exchange.
  • TDMA time division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • the first terminal T 1 receives the first data based on the fifth throughput allowance value
  • the second terminal T 2 receives the second data based on the sixth throughput allowance value
  • the third terminal T 3 On the basis of the seventh transmission rate allowed value, the transmission is transmitted to the repeater T 4 by the preset communication scheme (step (a ''')).
  • the repeater T 4 transmits the received first data, second data, and third data to the first terminal T 1 , the second terminal T 2, and the third terminal T 3 . Accordingly, the first terminal T 1 , the second terminal T 2, and the third terminal T 3 remove the self-interference signal, which is data transmitted to the repeater, by using a multi-user decoding (MUD) method for the rest. Decode (step (b ''')).
  • MOD multi-user decoding
  • the first terminal T 1 is the second data and the third data excluding the first data which is the magnetic interference signal
  • the second terminal T 2 is the first data and the third except the second data which is the magnetic interference signal.
  • the third terminal T 3 decodes the first data and the second data except for the third data, which is a magnetic interference signal, by using a multi-user decoding (MUD) method.
  • MOD multi-user decoding
  • the MUD after removing the self-interference signal from the arbitrary terminal T i
  • the received data model decoded by the Multi-User Decoding method is as follows.
  • r IV means a medium gain of the repeater when using the fourth data exchange method according to the present invention. It can be represented by the following equation.
  • h i , h j , and h k mean channels of arbitrary terminals T i , T j, and T k , respectively
  • P i , P j, and P k represent channels of arbitrary terminals T i , T j, and T k , respectively.
  • the transmit power, p 4 is the transmit power of the repeater T 4
  • w 4 is the Gaussian distribution White Noise with a variance of 1 in the repeater T 4 .
  • the fifth throughput allowable value r i IV , the sixth throughput allowable value r j IV , and the seventh throughput allowable value r k IV may include the first terminal T 1 as an arbitrary terminal T i , Assuming that the second terminal T 2 is an arbitrary terminal T j and the third terminal T 3 is an arbitrary terminal T k , the following equation is calculated.
  • Equations 11 to 13 The meanings of the variables and mathematical functions used in Equations 11 to 13 are the same as Equations 1 to 10 described above, and the fifth throughput allowable value r i IV calculated by Equations 11 to 13, The 6 th allowance value r j IV and the 7 th allowance value r k IV must satisfy the condition expressed by the following equation.
  • the fifth data exchange method is based on the above-described first to fourth data exchange methods, and after calculating the sum transmission amount considering the channel condition between the repeater and each arbitrary terminal, the sum exchange amount is the maximum data exchange method. Corresponds to the method of performing data exchange.
  • a '' '' the first data exchange method, the second data exchange method, and the third data exchange method, wherein the plurality of terminals exchange data through the repeater. And calculating a sum transmission amount for each of the fourth data exchange method. And (b '' '') determining a data exchange method for maximizing the calculated total transmission amount, and exchanging data by a plurality of terminals by a preset communication method based on a data exchange method corresponding to the determination result. step; It includes.
  • the first data exchange method is the same as the first data exchange method according to the present invention described above
  • the second data exchange method is the same as the second data exchange method according to the present invention described above
  • the third data The exchange method is the same as the third data exchange method according to the present invention described above
  • the fourth data exchange method is the same as the fourth data exchange method according to the present invention described above.
  • the sum transmission amount (R I ) for the first data exchange protocol according to the present invention is based on Equations 3 and 4 as follows.
  • N terminals In the process of exchanging data, if N is even, N faces are required, and if N is odd, N + 1 faces are required. In the case of N being even based on Equations 6 to 9, Equations 19 and N are as follows. In case of odd number, the following equation (20) is used.
  • step (a '''') in calculating the total transmission amount for the same fourth data exchange protocol as that of the fourth data exchange method, the following process is performed.
  • an optimization problem of calculating the sum transmission amount (R IV ) for the fourth data exchange method may be expressed by the following equation.
  • the fifth data exchange method according to the present invention has the maximum value of the sum transfer amount calculated by the above equation as its sum transfer amount, and the sum transfer amount of the fifth data exchange method according to the present invention ( R V ) is It is expressed by the following equation.
  • the fifth data exchange method data exchange is performed by any one of the above-described first to fourth data exchange methods having the maximum value of the sum transfer amount, and accordingly the fifth data exchange method according to the present invention.
  • the transmission amount allowance value is calculated by a method of calculating the transmission allowance value in the data exchange method having the maximum value among the sum transmission amounts.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a data exchange control method according to the present invention.
  • the data exchange control method includes the steps of: (a) a terminal connected to the repeater, estimating a channel for transmission control and determining whether a data exchange method currently being used in the channel is suitable; Selecting a data exchange method based on the amount of transmission allowance calculated for each of the plurality of data exchange methods if it is determined in step iv that it is not suitable; And (c) executing, by a terminal connected to the repeater, data exchange between terminals based on the data exchange method selected in the step (v) through the repeater and the transmission rate allowance by a preset communication scheme. It includes.
  • the plurality of data exchange methods include the first to fifth data exchange methods according to the present invention described above.
  • the connected terminal of the repeater uses a pilot and a preamble in estimating a channel for transmission control (S100).
  • the terminal connected to the repeater determines whether the current channel is estimated based on the estimated channel by determining whether the current channel is changed from the previous frame of the frame from which the current channel is estimated. It is determined whether the data exchange method used in the immediately preceding frame is suitable (S110).
  • the terminal connected to the repeater is based on the amount of transmission allowance calculated for each of the plurality of data exchange methods.
  • a suitable data exchange method is determined, and for this purpose, it is determined whether the terminal connected to the repeater is selected based on the calculation of the allowable amount of transmission amount (S130).
  • the plurality of data exchange methods after calculating the transmission allowance value for each of the plurality of data exchange methods (S300), the plurality of data exchange methods based on the transmission allowance value.
  • a suitable data exchange method is selected (S310).
  • the connected terminal of the repeater performs data exchange on the basis of the data exchange method selected in step S310 and the amount of transmission allowance according thereto (S900).
  • the terminal connected to the repeater when the terminal connected to the repeater does not calculate the transmission allowance value, the terminal connected to the repeater transmits an estimated channel to the control server (S500), and the control server allows the transmission amount for the plurality of data exchange methods. After calculating the value, the terminal connected to the repeater receives a suitable data exchange method and a transmission allowance value from the control server (S510).
  • the connected terminal of the repeater performs data exchange on the basis of the data exchange method received from the control server in step S510 and the amount of transmission allowance according thereto (S900).
  • the terminal connected to the repeater is used for the frame frame immediately before the frame in which the current channel is estimated. Maintain a selection for (S700).
  • the connected terminal of the repeater performs data exchange based on the data exchange method used for the immediately preceding frame channel of the frame in which the current channel is estimated (S900).
  • FIG. 9 and 10 are diagrams for explaining the performance comparison between the data exchange method according to the present invention.
  • the fifth data exchange method (Protocol V) according to the present invention has a high sum transmission amount in all the SNR regions, and thus the performance is excellent.
  • the fifth data exchange method (Protocol V) according to the present invention has excellent performance because the sum transmission amount is high in all SNR regions.

Abstract

본 발명은, 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 중계기에 접속된 다수의 단말로 구성된 중계기 네트워크에 있어서 각 단말 간 데이터 교환 방법 및 상기 각 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 다수의 단말에서 중계기를 통한 데이터 교환이 가능함에 따라, 중계기 네트워크의 성능 향상 및 향후 네트워크 확장에 있어서 유연성 및 효율성을 확보하며, 단말 채널 상황에 따른 중계기 네트워크의 성능 저하를 방지하는 효과도 있다.

Description

중계기 네트워크에서의 데이터 교환 및 데이터 교환 제어 방법
본 발명은, 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 중계기에 접속된 다수의 단말로 구성된 중계기 네트워크에 있어서 각 단말 간 데이터 교환 방법 및 상기 각 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래의 셀룰러(Cellular) 시스템은, 셀간 간섭신호에 의해 가장자리 셀을 사용하는 사용자의 신호 품질이 크게 저하되며, 사용자가 송신기와 거리가 먼 경우에도 신호 감쇄를 겪어 수신 신호의 강도가 저하됨에 따라 낮은 전송량만 사용가능한 문제점이 존재한다. 그리고, 종래의 애드혹(Adhoc) 시스템은, 단말 간 데이터 교환이 이루어지는 경우에 데이터를 교환하는 각 단말 간 거리가 먼 경우 신호 감쇄로 인해 사용자는 낮은 전송량에 의해 데이터 송수신을 수행하는 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 기지국 및 단말 간 또는 각 단말 간 신호를 증폭하여 전달하는 중계기가 도입되었으며, 상기 중계기 개념의 도입은 IEEE 802.16J와 같은 기술표준 하에 프레임 구조 및 프로토콜이 정립으로 가시화단계에 있다.
종래의 셀룰러 시스템 및 애드혹 시스템에 있어서 사용되고 있는 중계기를 통한 중계방식은 단방향 중계 방식 및 양방향 중계 방식으로, 먼저 상기 단방향 중계방식에 대해 첨부한 예시도면인 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 페이스(Phase)는 애드혹 시스템에서의 제1 임의의 단말 또는 셀룰러 시스템에서의 임의의 기지국(Ta)이 중계기(Tc)로 데이터를 송신한다.
다음으로, 제2 페이스(Phase)에서 상기 중계기(Tc)는 수신한 데이터를 애드혹 시스템에서의 제2 임의의 단말 또는 셀룰러 시스템에서의 임의의 단말(Tb)로 송신한다.
다음으로, 제3 페이스(Phase)에서는 상기 애드혹 시스템에서의 제2 임의의 단말 또는 셀룰러 시스템에서의 임의의 단말(Tb)이 상기 중계기(Tc)로 데이터를 송신한다.
마지막으로, 제4 페이스(Phase)에서 상기 중계기(Tc)가 상기 애드혹 시스템에서의 제1 임의의 단말 또는 셀룰러 시스템에서의 임의의 기지국(Ta)으로 데이터를 송신함으로써, 총 네 개의 페이스를 이용하여 셀룰러 시스템에서의 임의의 기지국과 단말 간 또는 애드혹 시스템에서 임의의 두 단말 간 중계기를 이용한 데이터 송수신을 종료하게 된다.
전술한 단방향 중계 방식이 총 네 개의 페이스를 이용함과 달리, 상기 쌍방향 중계 방식은 총 두 개의 페이스만을 사용하여 전송효율 측면에서 상기 단방향 중계 방식보다 우수하며, 첨부한 예시도면인 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 페이스(Phase)에서 셀룰러 시스템에서의 임의의 기지국 또는 애드혹 시스템에서의 제1 임의의 단말(Ta) 및 셀룰러 시스템에서의 임의의 단말 또는 애드혹 시스템에서의 제2 임의의 단말(Tb)이 중계기(Tc)로 동시에 데이터를 송신한다.
다음으로, 제2 페이스(Phase)에서 상기 중계기(Tc)는 수신한 데이터를 상기 임의의 기지국 또는 애드혹 시스템에서의 제1 임의의 단말(Ta) 및 셀룰러 시스템에서의 임의의 단말 또는 애드혹 시스템에서의 제2 임의의 단말(Tb) 모두로 송출하며, 상기 셀룰러 시스템에서의 임의의 기지국 또는 애드혹 시스템에서의 제1 임의의 단말(Ta) 및 셀룰러 시스템에서의 임의의 단말 또는 애드혹 시스템에서의 제2 임의의 단말(Tb)은 상기 중계기(Tc)로부터 수신한 데이터 중 자신이 송신한 데이터를 의미하는 자기 간섭 신호를 제거한 후 데이터를 복호화함으로써 중계기를 이용한 데이터 송수신을 종료하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경 하에서, 적어도 하나 이상 중계기에 접속된 둘 이상 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에 있어서 데이터 전송 및 데이터 전송을 제어하는 방법에 대해 이하와 같이 개시한다.
본 발명의 목적은, 종래 하나의 중계기 및 단말 또는 하나의 중계기 및 두 개의 단말로 구성된 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 확장하여, 적어도 하나의 중계기 및 다수의 단말을 포함하여 구성되는 중계기 네트워크에 있어서 상기다수의 단말이 상기 중계기를 통해 상호 데이터를 교환하는 데이터 교환 방법 및 데이터 교환 제어 방법에 대해 제공하고자 함에 있다.
본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법은, (a) 기 설정된 통신방식에 의해 중계기로 제1 단말이 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말이 제2 데이터를 송신하는 단계; (b) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제1 데이터를 복호화하는 단계; (c) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 송신하고, 제3 단말이 제3 데이터를 송신하는 단계; (d) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하는 단계; (e) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터를 송신하고, 상기 제3 단말이 상기 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법은, (a') 제1 단말이 기 설정된 통신방식 및 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제1 데이터를 송신하는 단계; (b') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제2 단말 및 제3 단말로 상기 제1 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (c') 상기 제2 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (d') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제3 단말로 상기 제2 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (e') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법은, (a'') 기 설정된 통신방식 및 제2 전송량 허용값에 기반하여 제1 단말이 중계기로 제1 데이터를 송신하고, 기 설정된 통신방식 및 제3 전송량 허용값에 기반하여 제2 단말이 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (b'') 상기 중계기가 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 제1 단말, 상기 제2 단말 및 제3 단말로 송출하고, 상기 제1 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화하는 단계; (c'') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 상기 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (d'') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말은 각각 상기 제3 데이터를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법은, (a''') 제1 단말이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터, 제2 단말이 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터, 제3 단말이 제7 전송량 허용값에 기반하여 제3 데이터를 중계기로 기 설정된 통신방식에 의해 송신하는 단계; 및 (b''') 상기 중계기가 상기 제1 단말, 제2 단말 및 제3 단말로 기 설정된 통신방식에 의해 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법은, (a'''') 상기 다수의 단말이 상기 중계기를 통해 데이터를 교환하는 방식인 제1 데이터 교환 방법, 제2 데이터 교환 방법, 제3 데이터 교환 방법 및 제4 데이터 교환 방법 각각에 대해 합전송량을 각각 계산하는 단계; 및 (b'''') 상기 계산된 합전송량이 최대가 되는 데이터 교환 방법을 판단하고, 판단결과에 대응되는 데이터 교환 방법에 기반하여 상기 다수의 단말이 기 설정된 통신 방식에 의해 데이터를 교환하는 단계; 를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 데이터 교환 제어 방법은, ㈀ 상기 중계기에 접속된 단말이 전송량 제어를 위해 채널을 추정하고, 이에 기반해 현재 채널에서 사용되고 있는 데이터 교환 방법이 적합한지 여부를 판단하는 단계; ㈁ 상기 ㈀ 단계에서 적합하지 않다고 판단한 경우, 다수의 데이터 교환 방법 각각에 대해 계산된 전송량 허용값에 기반하여 데이터 교환 방법을 선택하는 단계; 및 ㈂ 상기 중계기에 접속된 단말이 상기 중계기를 통해 상기 ㈁ 단계에서 선택된 데이터 교환 방법 및 상기 전송량 허용값에 기반하여 단말 간 데이터 교환을 기 설정된 통신 방식에 의해 실행하는 단계; 를 포함한다.
아울러, 상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래 하나의 중계기 및 단말 또는 하나의 중계기 및 두 개의 단말으로 구성된 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 확장하여, 다수의 단말에서 중계기를 통한 데이터 교환이 가능함에 따라, 중계기 네트워크의 성능 향상 및 향후 네트워크 확장에 있어서 유연성 및 효율성을 확보하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 함에 있어, 데이터 교환방법 별 전송량에 근거하여 효율적인 데이터 교환 방법을 판단하는 데이터 교환 방법을 제공함으로써, 중계기 네트워크의 효율성 및 채널 상황에 따른 성능 저하를 방지하는 효과도 있다.
도 1은 종래의 셀룰러 시스템 또는 애드혹 시스템에서 단방향 중계 방식에 관해 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 셀룰러 시스템 또는 애드혹 시스템에서 양방향 중계 방식에 관해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 교환 방법 및 데이터 교환 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 데이터 교환 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 데이터 교환 방법 간의 성능 비교를 설명하기 위한 도면이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
Ta : 종래의 셀룰러 시스템 내 임의의 기지국 또는 종래의 애드혹 시스템 내 제1 임의의 단말
Tb : 종래의 셀룰러 시스템 내 임의의 단말 또는 종래의 애드혹 시스템 내 제2 임의의 단말
Tc : 종래의 셀룰러 시스템 또는 종래의 애드혹 시스템 내 중계기
T1 : 제1 단말
T2 : 제2 단말
T3 : 제3 단말
T4 : 중계기
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 데이터 교환 방법 및 데이터 교환 제어 방법에 대해 설명하기에 앞서, 본 발명은 도 3에서와 같이 N개의 단말이 중계기에 접속되어 형성되는 중계기 네트워크(Relay Network)에 있어서 다양한 데이터 교환 방법, 상기 데이터 교환 방법에 기반하여 수신된 데이터의 복호화 방식 및 상기 데이터 교환 방법을 제어하는 방법에 대해 개시하며, 임의의 단말 Tn(n=1,...,N)과 상기 임의의 단말 Tn과 접속된 중계기 Tn+1 사이의 채널은 hn으로 정의하고, 상향링크 채널 및 하향링크 채널은 동일하다고 가정한다.
다만, 본 발명은 전술한 바와 같은 가정에 국한되지 아니하며, 예를 들어 상향링크 채널 및 하향링크 채널이 동일하지 아니한 경우 또는 중계기가 하나 이상 존재하는 중계기 네트워크인 경우 등에도 적용가능함에 유의한다.
이하, 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법은, (a) 기 설정된 통신방식에 의해 중계기로 제1 단말이 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말이 제2 데이터를 송신하는 단계; (b) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제1 데이터를 복호화하는 단계; (c) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 송신하고, 제3 단말이 제3 데이터를 송신하는 단계; (d) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하는 단계; (e) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터를 송신하고, 상기 제3 단말이 상기 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함한다.
도 4를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법은, 기 설정된 통신방식인 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나에 기반하여 전술한 양방향 중계 방식을 사용함으로써 데이터를 교환하는 방법에 해당한다.
먼저, 제1 페이스(Phase)에서, 제1 단말 T1은 제1 단말이 보유한 데이터를 의미하는 제1 데이터, 제2 단말 T2는 제2 단말이 보유한 데이터를 의미하는 제2 데이터를 중계기 T4로 전술한 기 설정된 통신방식에 기반해 송신한다((a) 단계).
다음으로, 제2 페이스(Phase)에서, 상기 중계기 T4는 제1 단말 T1으로부터 수신한 제1 데이터 및 제2 단말 T2로부터 수신한 제2 데이터를 상기 제1 단말 T1 및 상기 제2 단말 T2로 송출한다. 그리고, 상기 제1 단말 T1은 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자신이 중계기로 송신한 데이터를 의미하는 자기 간섭 신호인 제1 데이터를 제외하고 상기 제2 데이터를 복호화하며, 상기 제2 단말 T2 역시 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자기 간섭 신호인 제2 데이터를 제외한 제1 데이터를 복호화한다((b) 단계).
다음으로, 제3 페이스(Phase)에서, 제2 단말 T2은 상기 제2 데이터, 제3 단말 T3는 제3 단말이 보유한 데이터를 의미하는 제3 데이터를 중계기 T4로 전술한 기 설정된 통신방식에 기반해 송신한다((c) 단계).
다음으로, 제4 페이스(Phase)에서, 상기 중계기 T4는 수신한 상기 제2 데이터 및 제3 데이터를 상기 제2 단말 T2 및 상기 제3 단말 T3로 송출한다. 그리고, 상기 제2 단말 T2은 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자신이 중계기로 송신한 데이터를 의미하는 자기 간섭 신호인 제2 데이터를 제외하고 상기 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말 T3 역시 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자기 간섭 신호인 제3 데이터를 제외한 제2 데이터를 복호화한다((d) 단계).
다음으로, 제5 페이스(Phase)에서, 제1 단말 T1은 상기 제1 데이터, 제3 단말 T3는 제3 단말이 보유한 데이터를 의미하는 제3 데이터를 중계기 T4로 전술한 기 설정된 통신방식에 기반해 송신한다((e) 단계).
마지막으로, 제6 페이스(Phase)에서, 상기 중계기 T4는 수신한 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 상기 제1 단말 T1 및 상기 제3 단말 T3로 송출한다. 그리고, 상기 제1 단말 T1은 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자신이 중계기로 송신한 데이터를 의미하는 자기 간섭 신호인 제1 데이터를 제외하고 상기 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말 T3 역시 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자기 간섭 신호인 제3 데이터를 제외한 제1 데이터를 복호화한다((f) 단계).
이때, 상기 제1 데이터 교환 방법에 의해 데이터를 교환한 임의의 두 단말을 각각 Ti, Tj라고 정의하였을 때, 단말 자신이 송신한 데이터를 의미하는 자기 간섭 신호를 제외한 단말 Ti의 수신 데이터 모델 yi 및 단말 Tj의 수신 데이터 모델 yj는 하기의 수학식과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2010002844-appb-M000001
상기 수학식 1에서, hi는 단말 Ti의 채널, pi는 단말 Ti에서의 송신 전력, xi는 단말 Ti에서의 분산이 1인 송신 데이터 심볼, wi는 단말 Ti에서 분산이 1인 가우시안 분포 백색 잡음(White Noise)을 의미한다. 그리고, rI는 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법을 사용하는 경우 중계기에서의 증폭이득을 의미하며, 수학식으로 나타내면
Figure PCTKR2010002844-appb-I000001
와 같고, 여기서 p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)를 의미한다.
수학식 2
Figure PCTKR2010002844-appb-M000002
상기 수학식 2에서, hj는 단말 Tj의 채널, pj는 단말 Tj에서의 송신 전력, xj는 단말 Tj에서의 분산이 1인 송신 데이터 심볼, wj는 단말 Tj에서 분산이 1인 가우시안 분포 백색 잡음을 의미한다. 그리고, rI는 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법을 사용하는 경우 중계기에서의 증폭이득을 의미하며, 수학식으로 나타내면
Figure PCTKR2010002844-appb-I000002
와 같고, 여기서 p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)를 의미한다.
또한 이때, 단말 Ti가 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법에 의해 단말 Tj에 송신가능한 최대 전송량 rij I와 단말 Tj가 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법에 의해 단말 Ti에 송신가능한 최대 전송량 rji I는 하기의 수학식 3 및 4와 같다.
수학식 3
Figure PCTKR2010002844-appb-M000003
수학식 4
Figure PCTKR2010002844-appb-M000004
상기 수학식 3 및 상기 수학식 4에서, C(x) = log2(1+x) 를 의미한다. 아울러, 상기 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법에 대해 N개의 단말을 기반으로 적용하는 경우, NC2의 쌍에 대해 상기 수학식 3 및 상기 수학식 4를 통해 계산한 상기 최대 전송량에 기반하여 데이터 교환을 수행할 수 있음에 유의한다.
이하, 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법은, (a') 제1 단말이 기 설정된 통신방식 및 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제1 데이터를 송신하는 단계; (b') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제2 단말 및 제3 단말로 상기 제1 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (c') 상기 제2 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (d') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제3 단말로 상기 제2 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (e') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함한다.
도 5를 참조하여 설명하면, 상기 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법은, 기 설정된 통신방식인 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나에 기반하여 전술한 단방향 중계 방식을 사용함으로써 데이터를 교환하는 방법에 해당한다.
먼저, 제1 페이스에서, 제1 단말 T1은 중계기 T4로 제1 데이터를 제1 전송량 허용값에 기반하여 기 설정된 통신방식으로 송신한다((a') 단계).
다음으로, 제2 페이스에서, 상기 중계기 T4는 제2 단말 T2 및 제3 단말 T3으로 상기 제1 데이터를 송신하며, 상기 제2 단말 T2 및 상기 제3 단말 T3은 수신한 제1 데이터를 복호화한다((b') 단계).
다음으로, 제3 페이스에서, 제2 단말 T2은 중계기 T4로 제2 데이터를 제1 전송량 허용값에 기반하여 기 설정된 통신방식으로 송신한다((c') 단계).
다음으로, 제4 페이스에서, 상기 중계기 T4는 제1 단말 T1 및 제3 단말 T3으로 상기 제2 데이터를 송신하며, 상기 제1 단말 T1 및 상기 제3 단말 T3은 수신한 제2 데이터를 복호화한다((d') 단계).
다음으로, 제5 페이스에서, 제3 단말 T3은 중계기 T4로 제3 데이터를 제1 전송량 허용값에 기반하여 기 설정된 통신방식으로 송신한다((e') 단계).
마지막으로, 제6 페이스에서, 상기 중계기 T4는 제1 단말 T1 및 제2 단말 T2으로 상기 제3 데이터를 송신하며, 상기 제1 단말 T1 및 상기 제2 단말 T2은 수신한 제3 데이터를 복호화한다((f') 단계).
이때, 상기 제1 전송량 허용값(ri Ⅱ)은 하기와 같은 수학식에 의해 계산되며, 상기 제1 전송량 허용값은 임의의 단말 Ti가 상기 제2 데이터 교환 방법에 의해 다른 임의의 단말 Tj 및 Tk에 동시에 전송가능한 최대 데이터 전송량을 의미한다.
수학식 5
Figure PCTKR2010002844-appb-M000005
상기 수학식 5에서, min{a,b}는 a>b인 경우 b, a<b인 경우 a가 됨을 의미하는 수학함수이고, C(x) = log2(1+x) 를 의미하는 수학함수이다. 그리고, hi, hj, hk는 각각 임의의 단말 Ti, Tj 및 Tk의 채널을 의미하며, Pi는 임의의 단말 Ti의 송신 전력, p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)를 의미한다.
덧붙여, 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법은 상기 3개의 단말 및 중계기로 구성된 중계기 네트워크에 한정되어 적용가능한 것이 아니며, N개의 단말 및 중계기가 존재하는 경우, 임의의 단말이 중계기로 데이터를 송신한 후, 중계기를 통해 데이터를 송신한 임의의 단말 외 N-1개의 단말이 데이터를 복호화하는 것을 통해 확장가능하다. 이때, 임의의 단말이 보낼수 있는 전송량의 최대값은, 상기 임의의 단말과 중계기 사이의 링크 채널 이득을 제외한 다른 링크의 채널 이득 중 최소 채널 이득의 함수에 의해 결정된다.
이하, 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법은, (a'') 기 설정된 통신방식 및 제2 전송량 허용값에 기반하여 제1 단말이 중계기로 제1 데이터를 송신하고, 기 설정된 통신방식 및 제3 전송량 허용값에 기반하여 제2 단말이 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (b'') 상기 중계기가 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 제1 단말, 상기 제2 단말 및 제3 단말로 송출하고, 상기 제1 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화하는 단계; (c'') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 상기 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (d'') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말은 각각 상기 제3 데이터를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함한다.
도 6을 참조하여 상세히 설명하면, 상기 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법은, 기 설정된 통신방식인 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나에 기반하여 전술한 단방향 중계 방식 및 양방향 중계 방식을 혼용하여 사용함으로써 데이터를 교환하는 방법에 해당한다.
먼저, 제1 페이스에서, 제1 단말 T1는 기 설정된 통신 방식 및 상기 제2 전송량 허용값에 의해 중계기 T4로 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말 T2는 전술한 기 설정된 통신방식 및 상기 제3 전송량 허용값에 의해 중계기 T4로 제2 데이터를 송신한다((a'') 단계).
다음으로, 제2 페이스에서, 상기 중계기 T4는 수신한 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 상기 제1 단말 T1, 제2 단말 T2 및 제3 단말 T3에 송신한다. 이에 따라, 상기 제1 단말 T1은 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자기 간섭 신호인 제1 데이터를 제외하고 제2 데이터만을 복호화하며, 제2 단말 T2는 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터 중 자기 간섭 신호인 제1 데이터를 제외하고 제2 데이터만을 복호화하며, 제3 단말 T3은 상기 중계기 T4로부터 수신한 데이터인 상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터 모두를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화한다((b'') 단계).
다음으로, 제3 페이스에서, 상기 제3 단말 T3은 기 설정된 통신 방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 중계기 T4로 제3 데이터를 송신한다((c'') 단계).
마지막으로, 제4 페이스에서, 상기 중계기 T4는 수신한 상기 제3 데이터를 상기 제1 단말 T1 및 제2 단말 T2에 송신하며, 상기 제1 단말 T1 및 제2 단말 T2는 상기 중계기로부터 수신한 상기 제3 데이터를 복호화한다((d'') 단계).
이때, 상기 제2 전송량 허용값(ri Ⅲ), 상기 제3 전송량 허용값(rj Ⅲ) 및 상기 제4 전송량 허용값(rk Ⅲ)은, 상기 제1 단말 T1를 임의의 단말 Ti, 상기 제2 단말 T2를 임의의 단말 Tj, 상기 제3 단말 T3을 임의의 단말 Tk로 가정하였을 때, 다음과 같은 수학식에 의해 계산된다.
수학식 6
Figure PCTKR2010002844-appb-M000006
수학식 7
Figure PCTKR2010002844-appb-M000007
수학식 8
Figure PCTKR2010002844-appb-M000008
상기 수학식 6과 상기 수학식 7에 의해 계산되는 상기 제2 전송량 허용값(ri Ⅲ) 및 상기 제3 전송량 허용값(rj Ⅲ)은, 다음과 같은 수학식 9와 같은 조건을 만족하는 경우에 해당되어야 하며, 수학식 6 내지 수학식 9에 사용된 변수 및 수학함수의 의미는 전술한 수학식 1 내지 5와 같다.
수학식 9
Figure PCTKR2010002844-appb-M000009
덧붙여, 상기 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법의 경우, 단말이 3개인 경우에 한정되어 적용가능한 것이 아니며, 예를 들어 단말이 4개인 경우, 임의의 단말을 2개씩 묶은 두 그룹이 양방향 중계방식을 사용하여 데이터를 교환할 수 있으며, 또한 단말이 5개인 경우, 임의의 단말을 2개씩 묶은 두 그룹이 양방향 중계방식을 사용하고, 나머지 1개의 단말은 단방향 중계 방식을 사용해 데이터를 교환할 수 있어 확장가능하다.
이하, 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법은, (a''') 제1 단말이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터, 제2 단말이 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터, 제3 단말이 제7 전송량 허용값에 기반하여 제3 데이터를 중계기로 기 설정된 통신방식에 의해 송신하는 단계; 및 (b''') 상기 중계기가 상기 제1 단말, 제2 단말 및 제3 단말로 기 설정된 통신방식에 의해 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함한다.
도 7을 참조하여 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법은, 기 설정된 통신방식인 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나에 기반하여 데이터를 교환하는 방법이다.
제1 페이스에서, 제1 단말 T1이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터를, 제2 단말 T2가 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터를, 그리고 제3 단말 T3이 제7 전송량 허용값에 기반하여 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기 T4로 송신한다((a''') 단계).
그리고, 제2 페이스에서, 상기 중계기 T4는 수신한 제1 데이터, 제2 데이터 및 제3 데이터를 상기 제1 단말 T1, 제2 단말 T2및 제3 단말 T3로 송출한다. 이에 따라, 상기 제1 단말 T1, 제2 단말 T2및 제3 단말 T3은 자신이 상기 중계기로 송신한 데이터인 자기 간섭 신호를 제거한 후 나머지에 대해 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화한다((b''') 단계).
다시 말해, 상기 제1 단말 T1은 자기 간섭 신호인 제1 데이터를 제외한 제2 데이터 및 제3 데이터를, 상기 제2 단말 T2는 자기 간섭 신호인 제2 데이터를 제외한 제1 데이터 및 제3 데이터를, 상기 제3 단말 T3은 자기 간섭 신호인 제3 데이터를 제외한 제1 데이터 및 제2 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화한다.
이때, 임의의 단말 Ti, Tj, Tk 및 중계기 T4가 존재하는 중계기 네트워크에서 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법을 사용한 경우, 임의의 단말 Ti에서 자기 간섭 신호를 제거한 후 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화한 수신 데이터 모델은 다음의 수학식과 같다.
수학식 10
Figure PCTKR2010002844-appb-M000010
상기 수학식 10에서, rⅣ는 본 발명에 따른 제4 데이터 교환방법을 사용하는 경우 중계기의 중폭 이득을 의미하며,
Figure PCTKR2010002844-appb-I000003
과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다. 그리고, hi, hj, hk는 각각 임의의 단말 Ti, Tj 및 Tk의 채널을 의미하며, Pi, Pj 및 Pk는 임의의 단말 Ti, Tj 및 Tk의 송신 전력, p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)를 의미한다.
또한 이때, 상기 제5 전송량 허용값(ri Ⅳ), 제6 전송량 허용값(rj Ⅳ) 및 제7 전송량 허용값(rk Ⅳ)은 상기 제1 단말 T1를 임의의 단말 Ti, 상기 제2 단말 T2를 임의의 단말 Tj, 상기 제3 단말 T3을 임의의 단말 Tk로 가정하였을 때 다음과 같은 수학식에 의해 계산된다.
수학식 11
Figure PCTKR2010002844-appb-M000011
수학식 12
Figure PCTKR2010002844-appb-M000012
수학식 13
Figure PCTKR2010002844-appb-M000013
상기 수학식 11 내지 13에 사용된 변수 및 수학함수의 의미는 전술한 수학식 1 내지 10과 동일하며, 상기 수학식 11 내지 13에 의해 계산되는 상기 제5 전송량 허용값(ri Ⅳ), 제6 전송량 허용값(rj Ⅳ) 및 제7 전송량 허용값(rk Ⅳ)은 다음의 수학식으로 표현되는 조건을 만족하여야 한다.
수학식 14
Figure PCTKR2010002844-appb-M000014
수학식 15
Figure PCTKR2010002844-appb-M000015
수학식 16
Figure PCTKR2010002844-appb-M000016
상기 제5 전송량 허용값(ri Ⅳ), 제6 전송량 허용값(rj Ⅳ) 및 제7 전송량 허용값(rk Ⅳ)이 상기 수학식 11 내지 16을 만족하는 경우, 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법을 사용하는 모든 단말에서 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 수신한 데이터의 복호화가 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법에 대해 상세히 설명한다. 상기 제5 데이터 교환 방법은, 전술한 제1 내지 제4 데이터 교환 방법에 기반하여, 중계기 및 각 임의의 단말 간 채널 상황을 고려한 합전송량을 계산한 후 상기 합전송량이 최대가 되는 데이터 교환 방법을 이용해 데이터 교환을 수행하는 방식에 해당한다.
본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법은, (a'''') 상기 다수의 단말이 상기 중계기를 통해 데이터를 교환하는 방식인 제1 데이터 교환 방법, 제2 데이터 교환 방법, 제3 데이터 교환 방법 및 제4 데이터 교환 방법 각각에 대해 합전송량을 각각 계산하는 단계; 및 (b'''') 상기 계산된 합전송량이 최대가 되는 데이터 교환 방법을 판단하고, 판단결과에 대응되는 데이터 교환 방법에 기반하여 상기 다수의 단말이 기 설정된 통신 방식에 의해 데이터를 교환하는 단계; 를 포함한다.
이때, 상기 제1 데이터 교환 방법은 전술한 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법과 동일하고, 상기 제2 데이터 교환 방법은 전술한 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법과 동일하고, 상기 제3 데이터 교환 방법은 전술한 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법과 동일하고, 상기 제4 데이터 교환 방법은 전술한 본 발명에 따른 제4 데이터 교환 방법과 동일하다.
또한 이때, 상기 (a'''') 단계에서 상기 제1 데이터 교환 방법에 대해 합전송량(RⅠ)을 계산함에 있어, 전술한 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법의 경우, N개의 단말이 데이터를 교환하는 과정에서 NC2 * 2개의 페이스가 필요하기 때문에, 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 프로토콜에 대한 합전송량(RⅠ)은 전술한 수학식 3과 4에 기반하여 다음과 같은 수학식에 의한다.
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 17
Figure WO-DOC-MATHS-17
또한 이때, 상기 (a'''') 단계에서 상기 제2 데이터 교환 방법에 대해 합전송량(RⅡ)을 계산함에 있어, 전술한 본 발명에 따른 제2 데이터 교환 방법의 경우, N개의 단말이 데이터를 교환하는 과정에서 N * 2개의 페이스가 필요하고 데이터를 송신한 단말을 제외한 N-1개의 단말이 데이터를 복호하기 때문에, 수학식 5에 기반하여 다음과 같은 수학식에 의한다.
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 18
Figure WO-DOC-MATHS-18
또한 이때, 상기 (a'''') 단계에서 상기 제3 데이터 교환 방법에 대해 합전송량(RⅢ)을 계산함에 있어, 전술한 본 발명에 따른 제3 데이터 교환 방법의 경우, N개의 단말이 데이터를 교환하는 과정에서 N이 짝수이면 N 개의 페이스, N이 홀수이면 N+1 개의페이스가 필요하기 때문에, 수학식 6 내지 9에 기반하여 N이 짝수인 경우는 다음의 수학식 19, N이 홀수인 경우는 다음의 수학식 20에 의한다.
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 19
Figure WO-DOC-MATHS-19
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 20
Figure WO-DOC-MATHS-20
또한 이때, 상기 (a'''') 단계에서 상기 제4 데이터 교환 방법과 동일한 제4 데이터 교환 프로토콜에 대해 합전송량을 계산함에 있어 다음과 같은 과정에 의한다. 예를 들어, 단말이 N개인 경우에 상기 제4 데이터 교환 방법에 대한 합전송량(RⅣ)을 계산하는 최적화 문제는 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 21
Figure WO-DOC-MATHS-21
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
상기 수학식 21의 최적화 문제를 푸는 방법은 목적함수 및 제약함수가 모두 Convex이기 때문에 다양한 방안이 사용될 수 있으며, 이를 통해 계산된 최적의 해를
Figure WO-DOC-MATHS-1
라고 정의하면, 상기 제4 데이터 교환 방법에 따른 합전송량(RⅣ)은, N개의 단말이 데이터를 교환하는 과정에서 2개의 페이스가 필요하기 때문에, 다음과 같은 수학식에 의해 계산된다.
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
수학식 22
Figure WO-DOC-MATHS-22
[규칙 제26조에 의한 보정 31.05.2010]　
이에 따라, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법은, 상기와 같은 수학식에 의해 계산된 합전송량 중 최대값을 자신의 합전송량으로 갖게 되며, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법의 합전송량(RV)는
Figure WO-DOC-MATHS-2
와 같은 수학식으로 표현된다.
따라서, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법은, 전술한 제1 내지 제4 데이터 교환 방법 중 합전송량 중 최대값을 갖는 어느 하나에 의해 데이터 교환을 수행하게 되며, 이에 따라 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법에 있어서 전송량 허용값은, 상기 합전송량 중 최대값을 갖는 데이터 교환 방법에서의 전송량 허용값을 계산하는 방식에 의해 계산된다.
이하, 본 발명에 따른 데이터 교환 제어 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 데이터 교환 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 데이터 교환 제어 방법은, ㈀ 상기 중계기에 접속된 단말이 전송량 제어를 위해 채널을 추정하고, 이에 기반해 현재 채널에서 사용되고 있는 데이터 교환 방법이 적합한지 여부를 판단하는 단계; ㈁ 상기 ㈀ 단계에서 적합하지 않다고 판단한 경우, 다수의 데이터 교환 방법 각각에 대해 계산된 전송량 허용값에 기반하여 데이터 교환 방법을 선택하는 단계; 및 ㈂ 상기 중계기에 접속된 단말이 상기 중계기를 통해 상기 ㈁ 단계에서 선택된 데이터 교환 방법 및 상기 전송량 허용값에 기반하여 단말 간 데이터 교환을 기 설정된 통신 방식에 의해 실행하는 단계; 를 포함한다.
이때, 상기 다수의 데이터 교환 방법은, 전술한 본 발명에 따른 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함한다.
도 8을 참조하여 상세히 설명하면, 상기 중계기의 접속된 단말은 전송량 제어를 위해 채널을 추정함에 있어(S100), 파일럿(Pilot) 및 프리앰블(Preamble)을 이용한다.
그리고, 상기 중계기에 접속된 단말은, 상기 추정된 채널에 기반하여, 현재 채널을 추정한 프레임과 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임의 채널 대비 변화 여부에 대해 판단함으로써 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임에 사용된 데이터 교환 방법이 적합한지 여부를 판단한다(S110).
이때, 현재 채널을 추정한 프레임과 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임의 채널 대비 변화가 큰 경우, 상기 중계기에 접속된 단말은 상기 다수의 데이터 교환 방법 각각에 대해 계산된 전송량 허용값에 기반하여 적합한 데이터 교환 방법을 판단하며, 이를 위해 상기 중계기에 접속된 단말에서 전송량 허용값을 계산함에 기반하여 선택하는지 여부를 판단한다(S130).
이에 따라, 상기 중계기에 접속된 단말에서 전송량 허용값을 계산하는 경우, 상기 다수의 데이터 교환 방법 각각에 대해 전송량 허용값을 계산한 후(S300), 전송량 허용값에 기반하여 상기 다수의 데이터 교환 방법 중 적합한 데이터 교환 방법을 선택한다(S310).
그리고, 상기 중계기의 접속된 단말은 상기 S310 단계에서 선택된 데이터 교환 방법 및 이에 따른 전송량 허용값에 기반하여 데이터 교환을 수행한다(S900).
또한, 상기 중계기에 접속된 단말에서 전송량 허용값을 계산하지 않는 경우, 상기 중계기에 접속된 단말은 제어 서버로 추정 채널을 송신하고(S500), 제어 서버에서 상기 다수의 데이터 교환 방법에 대해 전송량 허용값을 계산한 후, 상기 중계기에 접속된 단말이 상기 제어 서버로부터 적합한 데이터 교환 방법 및 이에 따른 전송량 허용값을 수신한다(S510).
그리고, 상기 중계기의 접속된 단말은 S510 단계에서 제어 서버로부터 수신한 데이터 교환 방법 및 이에 따른 전송량 허용값에 기반하여 데이터 교환을 수행한다(S900).
또한 이때, 현재 채널을 추정한 프레임과 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임의 채널 대비 변화가 작은 경우, 상기 중계기에 접속된 단말은 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임 채널에 사용되고 있는 데이터 교환 방법에 대한 선택을 유지한다(S700).
이에 따라, 상기 중계기의 접속된 단말은 현재 채널을 추정한 프레임의 직전 프레임 채널에 사용되고 있는 데이터 교환 방법에 기반하여 데이터 교환을 수행한다(S900).
이하, 본 발명에 따른 데이터 교환 방법의 성능 비교에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 데이터 교환 방법 간의 성능 비교를 설명하기 위한 도면이다.
성능 비교를 위해서, 중계기 T4와 제1 단말 T1, 제2 단말 T2 및 제3 단말 T3로 구성된 중계기 네트워크를 가정하며, 본 발명에 따른 데이터 교환 방법 각각에 대한 계산된 합전송량을 도시하고, 중계기에서 각 단말까지의 하향링크 채널과 각 단말에서 중계기까지의 상향링크 채널은 동일하다고 가정한다.
도 9의 경우 중계기 T4로부터 제1 단말 T1, 제2 단말 T2 및 제3 단말 T3의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)가 0 dB 내지 30 dB로 동일한 경우의 합전송량 비교 그래프이며, 도 10의 경우 중계기 T4로부터 제1 단말 T1의 SNR이 0 dB 내지 30 dB이며, 제2 단말 T2 및 제3 단말 T3의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)가 중계기 T4로부터 제1 단말 T1의 SNR에 비해 10 dB 낮은 경우의 합전송량 비교 그래프이다.
도 9를 참조할 때, 본 발명에 따른 제5 데이터 교환 방법(Protocol Ⅴ)가 모든 SNR 영역에서 합전송량이 높은 값을 가지고 있어 성능이 우수함을 알 수 있으며, 도 10을 참조할 때 역시 본 발명에 따른 제5 데이터 교환방법(Protocol Ⅴ)가 모든 SNR 영역에서 합전송량이 높은 값을 가지고 있어 성능이 우수함을 알 수 있다.
이상으로, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 상기 설명 및 도시대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니다. 아울러 본 발명의 기술적 사상의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 모든 적절한 변경 및 수정이 가해진 발명 및 본 발명의 균등물에 속하는 발명들도 본 발명에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 수행하는 방법에 있어서,
    (a) 기 설정된 통신방식에 의해 중계기로 제1 단말이 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말이 제2 데이터를 송신하는 단계; (b) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제1 데이터를 복호화하는 단계; (c) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 송신하고, 제3 단말이 제3 데이터를 송신하는 단계; (d) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하는 단계; (e) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터를 송신하고, 상기 제3 단말이 상기 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 수행하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 수행하는 방법.
  3. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법에 있어서,
    (a') 제1 단말이 기 설정된 통신방식 및 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제1 데이터를 송신하는 단계; (b') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제2 단말 및 제3 단말로 상기 제1 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (c') 상기 제2 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (d') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제3 단말로 상기 제2 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (e') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전송량 허용값(ri Ⅱ)은, 다음과 같은 수학식에 기반하여 계산되는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000006
    (상기 수학식에서, min{a,b}는 a>b인 경우 b, a<b인 경우 a가 됨을 의미하는 수학함수이고, C(x) = log2(1+x) 를 의미하는 수학함수이다. 그리고, hi, hj, hk는 각각 임의의 단말 Ti, Tj 및 Tk의 채널을 의미하며, Pi는 임의의 단말 Ti의 송신 전력, p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)을 의미한다.)
  6. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법에 있어서,
    (a'') 기 설정된 통신방식 및 제2 전송량 허용값에 기반하여 제1 단말이 중계기로 제1 데이터를 송신하고, 기 설정된 통신방식 및 제3 전송량 허용값에 기반하여 제2 단말이 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계;
    (b'') 상기 중계기가 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 제1 단말, 상기 제2 단말 및 제3 단말로 송출하고, 상기 제1 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화하는 단계;
    (c'') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 상기 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및
    (d'') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말은 각각 상기 제3 데이터를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 전송량 허용값(ri Ⅲ), 상기 제3 전송량 허용값(rj Ⅲ) 및 상기 제4 전송량 허용값(rk Ⅲ)은 다음과 같은 수학식에 기반하여 계산되는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000007
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000008
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000009
    (상기 수학식에서, min{a,b}는 a>b인 경우 b, a<b인 경우 a가 됨을 의미하는 수학함수이고, C(x) = log2(1+x) 를 의미하는 수학함수이다. 그리고, hi, hj, hk는 각각 임의의 단말 Ti, Tj 및 Tk의 채널을 의미하며, Pi는 임의의 단말 Ti의 송신 전력, p4는 중계기 T4의 송신 전력, w4는 중계기 T4에서의 분산이 1인 가우시안 분포 백색잡음(White Noise)을 의미한다. 덧붙여, 상기 ri Ⅲ 및 rj Ⅲ는
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000010
    을 만족한다.)
  9. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법에 있어서,
    (a''') 제1 단말이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터, 제2 단말이 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터, 제3 단말이 제7 전송량 허용값에 기반하여 제3 데이터를 중계기로 기 설정된 통신방식에 의해 송신하는 단계; 및
    (b''') 상기 중계기가 상기 제1 단말, 제2 단말 및 제3 단말로 기 설정된 통신방식에 의해 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제5 전송량 허용값(ri Ⅳ), 제6 전송량 허용값(rj Ⅳ) 및 제7 전송량 허용값(rk Ⅳ)은 다음과 같은 수학식에 기반하여 계산되는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000011
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000012
    Figure PCTKR2010002844-appb-I000013
  12. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 다수의 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법에 있어서,
    (a'''') 상기 다수의 단말이 상기 중계기를 통해 데이터를 교환하는 방식인 제1 데이터 교환 방법, 제2 데이터 교환 방법, 제3 데이터 교환 방법 및 제4 데이터 교환 방법 각각에 대해 합전송량을 각각 계산하는 단계; 및 (b'''') 상기 계산된 합전송량이 최대가 되는 데이터 교환 방법을 판단하고, 판단결과에 대응되는 데이터 교환 방법에 기반하여 상기 다수의 단말이 기 설정된 통신 방식에 의해 데이터를 교환하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 데이터 교환 방법은,
    (a) 기 설정된 통신방식에 의해 중계기로 제1 단말이 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말이 제2 데이터를 송신하는 단계; (b) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제1 데이터를 복호화하는 단계; (c) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 송신하고, 제3 단말이 제3 데이터를 송신하는 단계; (d) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하는 단계; (e) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터를 송신하고, 상기 제3 단말이 상기 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 데이터 교환 방법은,
    (a') 제1 단말이 기 설정된 통신방식 및 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제1 데이터를 송신하는 단계; (b') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제2 단말 및 제3 단말로 상기 제1 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (c') 상기 제2 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (d') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제3 단말로 상기 제2 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (e') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제3 데이터 교환 방법은,
    (a'') 기 설정된 통신방식 및 제2 전송량 허용값에 기반하여 제1 단말이 중계기로 제1 데이터를 송신하고, 기 설정된 통신방식 및 제3 전송량 허용값에 기반하여 제2 단말이 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (b'') 상기 중계기가 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 제1 단말, 상기 제2 단말 및 제3 단말로 송출하고, 상기 제1 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화하는 단계; (c'') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 상기 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (d'') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말은 각각 상기 제3 데이터를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제4 데이터 교환 방법은,
    (a''') 제1 단말이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터, 제2 단말이 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터, 제3 단말이 제7 전송량 허용값에 기반하여 제3 데이터를 중계기로 기 설정된 통신방식에 의해 송신하는 단계; 및 (b''') 상기 중계기가 상기 제1 단말, 제2 단말 및 제3 단말로 기 설정된 통신방식에 의해 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기 설정된 통신방식은, TDMA(Time Division Multiple Access) 방식 및 FDMA(Frequency Division Mutiple Access) 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서의 데이터 교환을 수행하는 방법.
  18. 적어도 하나 이상의 중계기 및 상기 적어도 하나 이상의 중계기에 접속된 단말을 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법에 있어서,
    ㈀ 상기 중계기에 접속된 단말이 전송량 제어를 위해 채널을 추정하고, 이에 기반해 현재 채널에서 사용되고 있는 데이터 교환 방법이 적합한지 여부를 판단하는 단계;
    ㈁ 상기 ㈀ 단계에서 적합하지 않다고 판단한 경우, 다수의 데이터 교환 방법 각각에 대해 계산된 전송량 허용값에 기반하여 데이터 교환 방법을 선택하는 단계; 및
    ㈂ 상기 중계기에 접속된 단말이 상기 중계기를 통해 상기 ㈁ 단계에서 선택된 데이터 교환 방법 및 상기 전송량 허용값에 기반하여 단말 간 데이터 교환을 기 설정된 통신 방식에 의해 실행하는 단계; 를 포함하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 교환 방법은, 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함하되, 상기 제1 데이터 교환 방법은,
    (a) 기 설정된 통신방식에 의해 중계기로 제1 단말이 제1 데이터를 송신하고, 제2 단말이 제2 데이터를 송신하는 단계; (b) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 제1 데이터를 복호화하는 단계; (c) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 송신하고, 제3 단말이 제3 데이터를 송신하는 단계; (d) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하는 단계; (e) 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 중계기로 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터를 송신하고, 상기 제3 단말이 상기 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f) 상기 중계기가 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제3 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 교환 방법은, 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함하되, 상기 제2 데이터 교환 방법은,
    (a') 제1 단말이 기 설정된 통신방식 및 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제1 데이터를 송신하는 단계; (b') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제2 단말 및 제3 단말로 상기 제1 데이터를 송출하고, 상기 제2 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (c') 상기 제2 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (d') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제3 단말로 상기 제2 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제3 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; (e') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 상기 제1 전송량 허용값에 기반하여 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (f') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 상기 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말이 이를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 교환 방법은, 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함하되, 상기 제3 데이터 교환 방법은,
    (a'') 기 설정된 통신방식 및 제2 전송량 허용값에 기반하여 제1 단말이 중계기로 제1 데이터를 송신하고, 기 설정된 통신방식 및 제3 전송량 허용값에 기반하여 제2 단말이 중계기로 제2 데이터를 송신하는 단계; (b'') 상기 중계기가 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 제1 단말, 상기 제2 단말 및 제3 단말로 송출하고, 상기 제1 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터를 MUD(Multi-User Decoding) 방식에 의해 복호화하는 단계; (c'') 상기 제3 단말이 상기 기 설정된 통신방식 및 제4 전송량 허용값에 기반하여 상기 중계기로 제3 데이터를 송신하는 단계; 및 (d'') 상기 중계기가 상기 기 설정된 통신방식에 의해 제1 단말 및 제2 단말로 상기 제3 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말 및 제2 단말은 각각 상기 제3 데이터를 수신하여 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 교환 방법은, 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함하되, 상기 제4 데이터 교환 방법은,
    (a''') 제1 단말이 제5 전송량 허용값에 기반하여 제1 데이터, 제2 단말이 제6 전송량 허용값에 기반하여 제2 데이터, 제3 단말이 제7 전송량 허용값에 기반하여 제3 데이터를 중계기로 기 설정된 통신방식에 의해 송신하는 단계; 및
    (b''') 상기 중계기가 상기 제1 단말, 제2 단말 및 제3 단말로 기 설정된 통신방식에 의해 수신한 데이터를 송출하고, 상기 제1 단말이 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 복호화하고, 상기 제2 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제3 데이터를 복호화하며, 상기 제3 단말은 상기 중계기가 송출한 데이터 중 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 복호화하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 교환 방법은, 제1 데이터 교환 방법 내지 제5 데이터 교환 방법을 포함하되, 상기 제5 데이터 교환 방법은,
    상기 제1 데이터 교환 방법 내지 제4 데이터 교환 방법에 의한 합전송량을 계산하고, 합전송량이 최대가 되는 경우인 데이터 교환 방법을 선택하여 단말간 데이터 교환을 수행하는 것을 특징으로 하는 중계기 네트워크에서 전송량 제어에 기반하여 상기 다수의 단말 간 데이터 교환을 제어하는 방법.
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