KR101088687B1

KR101088687B1 - Data relay and method in relay network

Info

Publication number: KR101088687B1
Application number: KR1020100087505A
Authority: KR
Inventors: 강충구; 류현석; 이준석
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-09-07

Abstract

본 발명은 릴레이 네트워크에서 네트워크 코딩을 사용하여 데이터를 중계하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 제1노드로부터 수신한 제1 데이터의 크기와 상기 제2노드로부터 수신된 제2 데이터의 크기를 동일한 크기로 일치시키고, 상기 동일한 크기로 일치시킨 제1 데이터와 제2 데이터를 네트워크 코딩하여 하나의 코딩 데이터를 생성한다. 그리고 상기 제1노드와의 채널 품질과 상기 제2노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한 부호화 율 및 변조 차수를 사용하여 상기 생성된 하나의 코딩 데이터를 부호화 및 변조하여 전송한다.The present invention relates to an apparatus and method for relaying data using network coding in a relay network.
To this end, the size of the first data received from the first node and the size of the second data received from the second node have the same size, and the first data and the second data matched with the same size are network-coded. Generate one coded data. The generated coded data is encoded, modulated, and transmitted using a coding rate and a modulation order determined based on the channel quality with the first node and the channel quality with the second node.

Description

APPARATUS AND METHOD FOR RELAYING DATA IN A RELAY NETWORK}

본 발명은 릴레이 네트워크에서의 데이터 중계장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 네트워크 코딩을 사용하여 데이터를 중계하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data relay apparatus and method in a relay network, and more particularly, to an apparatus and method for relaying data using network coding.

일반적으로 기지국과 단말이 직접 통신하는 통신 시스템에서 단말기가 셀 외곽 지역 또는 음영 지역 등과 같이 신호 품질이 열악한 지역에 위치하게 되면 원활한 통신 서비스를 제공하기가 어렵다.In general, in a communication system in which a base station and a terminal directly communicate with each other, it is difficult to provide a smooth communication service when the terminal is located in an area where signal quality is poor, such as a cell outer region or a shaded region.

이 경우, 기지국이 적어도 두 개의 송신 안테나를 갖추고 있으면 추가적인 다이버시티 이득을 제공함으로써 신호 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 다이버시티 이득을 제공하기 위해서는 알라모티 (Alamouti) 코딩에 기반한 공간-시간 블록 코드, 공간-주파수 블록 코드, 공간-코드 블록 코드 등이 이용된다.In this case, if the base station has at least two transmit antennas, the signal quality can be improved by providing additional diversity gain. To provide the diversity gain, a space-time block code, a space-frequency block code, a space-code block code, or the like based on Alamouti coding is used.

하지만 하나의 안테나를 갖춘 기지국이 서비스를 제공하는 통신 시스템에서는 음영 지역 해소를 위하여 추가로 기지국을 설치하는 등의 대가를 지불하여야 한다.However, in a communication system provided by a base station having a single antenna, an additional base station must be paid for eliminating the shadow area.

최근에는 상대적으로 낮은 비용으로 커버리지 확장 및 시스템 용량 증대를 얻을 수 있는 릴레이 네트워크에 대한 관심이 늘어나고 있다. 특히, 신호 품질이 열악한 셀 외곽 지역 또는 음영 지역 등에 릴레이를 배치함으로써 비교적 저렴한 비용으로 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. In recent years, there has been a growing interest in relay networks that can achieve extended coverage and increased system capacity at relatively low cost. In particular, by disposing relays in areas outside of cells or in shaded areas with poor signal quality, system performance can be improved at a relatively low cost.

통상적으로 릴레이 네트워크는 서비스 영역의 확장 등을 위해 릴레이 노드 (relay node)를 이용하여 두 개의 노드들 간의 신호를 양방향으로 중계하는 네트워크를 의미한다. 이때 신호를 송신하는 노드를 소스 노드 (source node)라 하고, 신호를 수신하는 노드를 목적 노드 (destination node)라 한다.In general, a relay network refers to a network that relays signals between two nodes in both directions by using a relay node to expand a service area. At this time, a node that transmits a signal is called a source node, and a node that receives a signal is called a destination node.

예컨대 소스 노드에 의해 전송되는 신호는 목적 노드와 릴레이 노드에 의해 수신된다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 소스 노드로부터 수신한 신호를 상기 목적 노드로 전송한다.For example, the signal transmitted by the source node is received by the destination node and the relay node. The relay node transmits a signal received from the source node to the destination node.

따라서 상기 목적 노드는 상기 소스 노드로부터 전송된 신호와 상기 릴레이 노드로부터 전송된 신호를 수신함으로써, 신호의 수신 확률을 증가 시킬 수 있다.Therefore, the destination node may increase the reception probability of the signal by receiving the signal transmitted from the source node and the signal transmitted from the relay node.

상기 릴레이 네트워크의 가장 대표적인 기술로는 IEEE 802.15.3 기반의 무선 개인 영역 네트워크 (WPAN: Wireless Personal Area Network)에서 사용되는 릴레이 기반 네트워크가 있다.The most representative technology of the relay network is a relay-based network used in a wireless personal area network (WPAN) based on IEEE 802.15.3.

통상적으로 릴레이 노드는 중계 방식에 따라 두 가지로 나누어 진다. 즉 소스 노드에서 전송한 데이터를 릴레이 노드에서 복호하여 목적 노드로 전송하는 DF (Decode-and-Forward) 중계 방식과 복호하지 않고 증폭만 시켜 전송하는 AF (Amplify-and-Forward) 중계 방식이 있다.Typically, relay nodes are divided into two types according to the relay method. In other words, there is a DF (Decode-and-Forward) relay method that decodes data transmitted from a source node to a target node and decodes the data from a relay node to an object node, and amplify-and-forward (AF) relay method transmits only by amplifying the data.

상기 AF 중계 방식을 지원하는 중계기에서 단순히 신호를 증폭시켜 단말에 전송하게 되면 잡음 또한 증폭시킬 수 있다. 따라서 기지국에서 보낸 신호와 단말에서 복호화된 신호의 평균제곱오차 (MSE: mean-square-error)가 커지게 되어 통신의 품질이 떨어지게 된다. In the repeater supporting the AF relay method, if the signal is simply amplified and transmitted to the terminal, the noise may also be amplified. Therefore, the mean-square-error (MSE) between the signal sent from the base station and the signal decoded by the terminal increases, resulting in a decrease in communication quality.

상술한 이유로 통신의 품질이 떨어지는 것을 방지하기 위한 방안으로 상기 DF 중계 방식이 적용될 수 있다. 상기 DF 중계방식은 상기 AF 중계 방식에 비해 상대적으로 지능화된 중계방식이라 할 수 있다.For the above-described reason, the DF relay method may be applied as a method for preventing the quality of communication from decreasing. The DF relay method may be referred to as a more intelligent relay method than the AF relay method.

하지만 상기 DF 중계 방식의 경우, 릴레이 노드는 수신한 신호를 복조 및 복호하고, 상기 복조 및 복호된 신호를 다시 채널 부호화 및 변조하여 전송한다. 따라서 상기 DF 중계 방식을 지원하기 위한 릴레이 노드의 복잡도뿐만 아니라 높은 신호 처리 능력을 요구한다.However, in the case of the DF relay method, the relay node demodulates and decodes the received signal, and performs channel encoding and modulation on the demodulated and decoded signal again. Therefore, not only the complexity of the relay node to support the DF relay scheme but also high signal processing capability is required.

이러한 점을 고려할 때, DF 중계 방식을 릴레이 노드에 구현하기 위한 보다 효율적인 방안 마련이 절실하다고 할 것이다.Considering this point, it is urgent to prepare a more efficient way to implement the DF relay method in the relay node.

본 발명의 실시 예에서는 릴레이 네트워크에서 네트워크 코딩을 사용하여 데이터를 중계할 시에 사용 주파수 대역의 효율성을 높일 수 있는 릴레이 노드 및 데이터 중계 방법을 제안한다.An embodiment of the present invention proposes a relay node and a data relay method capable of increasing the efficiency of a used frequency band when relaying data using network coding in a relay network.

또한 본 발명의 실시 예에서는 비대칭의 양방향 채널 환경에서 네트워크 코딩을 서비스하는 릴레이 노드 및 데이터 중계 방법을 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a relay node and a data relay method for serving network coding in an asymmetric bidirectional channel environment.

또한 본 발명의 실시 예에서는 양방향 통신을 위한 두 개의 소스 노드로부터 수신한 서로 다른 크기의 데이터를 네트워크 코딩을 통해 목적 노드로 전달하는 릴레이 노드 및 데이터 중계 방법을 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a relay node and a data relay method for transferring data of different sizes received from two source nodes for bidirectional communication to a target node through network coding.

또한 본 발명의 실시 예에서는 양방향 통신을 위한 두 개의 소스 노드로부터 수신한 서로 다른 크기의 데이터의 크기를 일치시켜 네트워크 코딩을 수행하는 릴레이 노드 및 데이터 중계 방법을 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a relay node and a data relay method for performing network coding by matching the sizes of different sizes of data received from two source nodes for bidirectional communication.

또한 본 발명의 실시 예에서는 릴레이 노드에 의해 강제로 크기가 맞추어져 네트워크 코딩이 이루어지는 데이터를 수신하는 통신 노드 및 데이터 수신 방법을 제안한다.In addition, an embodiment of the present invention proposes a communication node and a data receiving method for receiving data in which network coding is performed by being forcibly sized by a relay node.

본 발명의 실시 예에서 제안하는 릴레이 네트워크의 릴레이 노드에서 제1노드와 제2노드 간의 양방향 통신을 지원하는 방법은, 상기 제1노드로부터 수신한 제1 데이터의 크기 (

)와 상기 제2노드로부터 수신된 제2 데이터의 크기 (

)를 동일한 크기로 일치시키는 과정과, 상기 동일한 크기로 일치시킨 제1 데이터와 제2 데이터를 네트워크 코딩하여 하나의 코딩 데이터를 생성하는 과정과, 상기 제1노드와의 채널 품질과 상기 제2노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한 부호화 율 및 변조 차수를 사용하여 상기 생성된 하나의 코딩 데이터를 부호화 및 변조하여 상기 제1노드와 상기 제2노드로 전송하는 과정과, 상기 제1데이터 또는 상기 제2데이터 중 크기를 일치시키기고 남은 데이터 (

)를 목적 노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한 부호화 율 및 변조 차수를 사용하여 부호화 및 변조하여 상기 목적 노드로 전송하는 과정을 포함하며,
여기서 상기 남은 데이터 (

)가 상기 제1데이터의 일부인 경우에 상기 목적 노드는 상기 제2노드이며, 상기 남은 데이터 (

)가 상기 제2데이터의 일부인 경우에 상기 목적 노드는 상기 제1노드임을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method for supporting bidirectional communication between a first node and a second node in a relay node of a relay network includes a size of first data received from the first node (

) And the size of the second data received from the second node (

) To the same size, the step of network coding the first data and the second data matched with the same size to generate a single coded data, the channel quality of the first node and the second node Encoding and modulating the generated one piece of coded data by using a coding rate and a modulation order determined based on a channel quality of and transmitting the generated coded data to the first node and the second node; 2 Data remaining after matching size

) Is encoded and modulated using a coding rate and a modulation order determined based on channel quality with a target node, and transmitted to the target node.
Where the remaining data (

) Is part of the first data, the destination node is the second node, and the remaining data (

Is a part of the second data, the destination node is the first node.

또한 본 발명의 실시 예에서 제안하는 릴레이 네트워크에서 제1노드와 제2노드 간의 양방향 통신을 지원하는 릴레이 노드는, 상기 제1노드로부터 수신한 제1 데이터의 크기 (

)와 상기 제2노드로부터 수신된 제2 데이터의 크기 (

)를 동일한 크기로 일치시키는 데이터 크기 조정부와, 상기 동일한 크기로 일치시킨 제1 데이터와 제2 데이터를 네트워크 코딩하여 하나의 코딩 데이터를 생성하는 네트워크 코딩부와, 상기 제1노드와의 채널 품질과 상기 제2노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한 부호화 율 및 변조 차수를 사용하여 상기 생성된 하나의 코딩 데이터를 부호화 및 변조하고, 상기 제1데이터 또는 상기 제2데이터 중 크기를 일치시키고 남은 데이터 (

)를 목적 노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한 부호화 율 및 변조 차수를 사용하여 부호화 및 변조하는 부호화 및 변조부를 포함하며,
상기 부호화 및 변조된 코딩 데이터는 상기 제1노드와 상기 제2노드로 전송되고, 상기 부호화 및 변조된 남은 데이터는 상기 남은 데이터 (

)가 상기 제1데이터의 일부인 경우에 상기 제2노드로 전송되며, 상기 남은 데이터 (

)가 상기 제2데이터의 일부인 경우에 상기 제1노드로 전송됨을 특징으로 한다.In addition, in the relay network proposed in the embodiment of the present invention, a relay node supporting bidirectional communication between a first node and a second node may include a size of first data received from the first node.

) And the size of the second data received from the second node (

), A data size adjusting unit for matching the same size), a network coding unit for generating one coded data by network coding the first data and the second data with the same size, and the channel quality of the first node. Encode and modulate the generated coded data by using a coding rate and a modulation order determined based on channel quality with the second node, and match the size of the first data or the second data, and remaining data (

) Is encoded and modulated using a coding rate and a modulation order determined based on channel quality with a destination node.
The encoded and modulated coded data is transmitted to the first node and the second node, and the remaining data that is encoded and modulated is the remaining data (

) Is part of the first data and is transmitted to the second node, and the remaining data (

) Is transmitted to the first node when the second data is part of the second data.

또한 본 발명의 실시 예에서 제안하는 릴레이 네트워크의 노드에서 릴레이 노드와의 양방향 통신을 수행하는 방법은, 상기 릴레이 노드로 소정 크기를 가지는 데이터를 전송하는 과정과, 상기 전송한 데이터를 임시로 저장하는 과정과, 상기 릴레이 노드로부터 수신한 데이터를 복조 및 복호하는 과정과, 상기 복조 및 복호된 데이터가 네트워크 코딩된 경우, 상기 복조 및 복호된 데이터를 상기 임시로 저장된 데이터에 의해 네트워크 디-코딩하여 소스 노드로부터 전송된 데이터를 획득하는 과정, 및 상기 복조 및 복호된 데이터가 네트워크 코딩되지 않은 경우, 상기 복조 및 복호된 데이터를 상기 획득한 데이터에 결합하여 출력하는 과정을 포함한다.In addition, a method for performing bidirectional communication with a relay node in a node of a relay network proposed by an embodiment of the present invention includes the steps of transmitting data having a predetermined size to the relay node, and temporarily storing the transmitted data. And demodulating and decoding data received from the relay node; and if the demodulated and decoded data are network coded, the demodulated and decoded data are network de-coded by the temporarily stored data and then sourced. Acquiring data transmitted from the node; and outputting the demodulated and decoded data by combining the demodulated and decoded data with the obtained data when the demodulated and decoded data is not network coded.

또한 본 발명의 실시 예에서 제안하는 릴레이 네트워크에서 릴레이 노드와의 양방향 통신을 수행하는 통신 노드는, 상기 릴레이 노드로 전송된 소정 크기를 가지는 데이터를 임시로 저장하는 버퍼와, 상기 릴레이 노드로부터 수신한 데이터를 복조 및 복호하는 복조 및 복호화부와, 상기 복조 및 복호된 데이터가 네트워크 코딩된 경우, 상기 복조 및 복호된 데이터를 상기 임시로 저장된 데이터에 의해 네트워크 디-코딩하여 소스 노드로부터 전송된 데이터를 획득하는 네트워크 디코딩부, 및 상기 복조 및 복호된 데이터가 네트워크 코딩되지 않은 경우, 상기 복조 및 복호된 데이터를 상기 획득한 데이터에 결합하여 출력하는 데이터 재 구성부를 포함한다.In addition, in the relay network proposed in the embodiment of the present invention, a communication node performing bidirectional communication with a relay node may include a buffer for temporarily storing data having a predetermined size transmitted to the relay node, and receiving the data from the relay node. A demodulation and decoding unit for demodulating and decoding data, and when the demodulated and decoded data is network coded, the demodulated and decoded data is network decoded by the temporarily stored data to decode the data transmitted from a source node. And a data reconstruction unit for combining and outputting the demodulated and decoded data to the obtained data when the demodulated and decoded data is not network coded.

본 발명의 실시 예에서 제안하는 릴레이 노드에서의 데이터 중계 방식에 따르면, 네트워크 코딩을 사용하는 릴레이 노드가 목적 노드로 데이터를 전달하기 위한 채널 부호화 율(coding rate)과 복조 성능을 향상시킬 수 있다. 이는 무선 자원을 사용하는 릴레이 네트워크에서 보다 향상된 주파수 대역의 사용 효율을 얻을 수 있도록 한다.According to the data relaying method in the relay node proposed in the embodiment of the present invention, a relay node using network coding can improve channel coding rate and demodulation performance for transmitting data to a target node. This makes it possible to obtain more efficient use of the frequency band in a relay network using radio resources.

한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.On the other hand various other effects will be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention to be described later.

도 1은 릴레이 네트워크에서 일반적으로 수행되는 양방향 중계 동작의 일 예를 개념적으로 보이고 있는 도면;
도 2는 릴레이 네트워크에서 네트워크 코딩 기술을 사용하여 양방향 중계 동작을 수행하는 일 예를 개념적으로 보이고 있는 도면;
도 3은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 릴레이 네트워크의 구성을 보이고 있는 도면;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 지원하는 중계기의 구성을 보이고 있는 도면;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 수행하는 통신 노드의 구성을 보이고 있는 도면;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 릴레이 노드에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 양방향 통신을 위한 데이터를 송/수신하는 통신 노드에서의 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
1 conceptually illustrates an example of a two-way relay operation generally performed in a relay network;
2 conceptually illustrates an example of performing a bidirectional relay operation using a network coding technique in a relay network;
3 is a diagram illustrating a configuration of a relay network for applying an embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a configuration of a repeater supporting bidirectional communication according to an embodiment of the present invention;
5 is a diagram illustrating a configuration of a communication node performing bidirectional communication according to an embodiment of the present invention;
6 is a diagram illustrating a control flow performed by a relay node according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram illustrating a control flow in a communication node transmitting / receiving data for bidirectional communication according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트러뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.

후술 될 본 발명의 실시 예에서는 네트워크 부호화를 사용하여 양방향 중계를 수행할 때, 목적 노드들에서 요구하는 수신신호의 최소 비트 오류 율, 혹은 최소 패킷 오류 율을 만족하도록 중계기 (혹은 릴레이 노드)가 데이터들을 중계하도록 한다. 이때 상기 데이터의 중계는 보다 높은 채널 부호화 율(coding rate)과 변조 차수(modulation order)를 사용할 수 있도록 네트워크 코딩을 수행함으로써, 대역 효율성을 향상시킬 수 있도록 한다. In an embodiment of the present invention to be described later, when performing a bidirectional relay using network encoding, the repeater (or relay node) is configured to satisfy the minimum bit error rate or the minimum packet error rate of the received signal required by the target nodes. Let's relay them. In this case, the data relay can improve bandwidth efficiency by performing network coding to use a higher channel coding rate and a modulation order.

이를 위해 중계기 (혹은 릴레이 노드)는 양방향 통신을 수행하는 두 개의 통신 노드들로부터 수신된 데이터의 크기를 비교하고, 상기 비교에 의해 두 개의 데이터의 크기가 동일하지 않을 시에 상기 두 개의 데이터 크기를 일치시킨 후 네트워크 코딩을 수행한다. To this end, a repeater (or relay node) compares the size of data received from two communication nodes performing bidirectional communication, and compares the two data sizes when the two data sizes are not the same. After matching, network coding is performed.

또한 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 데이터 크기를 일치시키기 위한 방안으로, 크기가 큰 데이터를 기준으로 하는 방안과 크기가 작은 데이터를 기준으로 하는 방안 각각에 대해서도 구체적으로 설명할 것이다.In addition, according to an embodiment of the present invention, as a method for matching two data sizes, a method based on large data and a method based on small data will be described in detail.

그리고 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 설명에서는 데이터, 비트 열, 부호화 비트 열, 변조 심볼 열 등의 용어가 사용될 것이다. 이러한 용어들은 상세한 설명 내에서 암시적으로 정의된 바와 같은 의미로 해석되어야 한다.
In the following description, terms such as data, bit string, encoded bit string, and modulation symbol string will be used. These terms are to be interpreted in the sense as implicitly defined in the detailed description.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

후술될 본 발명의 상세한 설명에서는 릴레이 네트워크에서의 양방향 통신을 위한 중계 동작에 대해 살펴본 후, 이를 위해 구체적인 릴레이 네트워크의 구성 및 동작에 대해 살펴볼 것이다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 릴레이 노드의 구체적인 구성과 동작 및 양방향 통신에 따라 상기 릴레이 노드와 통신을 수행하는 통신노드의 구체적인 구성과 동작에 대해서도 설명한다. 이때 상기 통신노드는 양방향 통신에 따른 소스 노드와 목적 노드로써 동작하는 기지국과 단말이 될 수 있다.
In the following detailed description of the present invention, a relay operation for bidirectional communication in a relay network will be described, and then the configuration and operation of a specific relay network will be described. In addition, the specific configuration and operation of the relay node according to an embodiment of the present invention and the detailed configuration and operation of the communication node for communicating with the relay node according to the bidirectional communication will be described. In this case, the communication node may be a base station and a terminal operating as a source node and a destination node according to bidirectional communication.

A. 양방향 통신을 위한 중계 동작A. Relay operation for bidirectional communication

도 1은 릴레이 네트워크에서 일반적으로 수행되는 양방향 중계 동작의 일 예를 개념적으로 보이고 있다. 도 1에서는 기지국과 단말이 각각 하나씩 존재하는 상황에서 특정 릴레이가 상기 기지국과 단말 양방향으로 데이터를 중계하는 것을 가정하고 있다. 그리고 도 1에서 릴레이 네트워크는 시 분할 다중화 (Time Division Duplexing; TDD) 방식에 의해 양방향 중계를 지원함을 가정하고 있다.1 conceptually illustrates an example of a bidirectional relay operation generally performed in a relay network. In FIG. 1, it is assumed that a specific relay relays data in both directions between the base station and the terminal in the presence of one base station and one terminal. In FIG. 1, it is assumed that a relay network supports bidirectional relay by a time division duplexing (TDD) scheme.

도 1을 참조하면, 첫 번째 전송 단계에서 기지국(BS: Base Station)은 하향 링크(DL: Down Link)를 통해 중계기(RS: Relay Station)로 데이터를 전송한다. 이때 상기 기지국에 의해 전송되는 데이터는 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 부호화 및 변조가 이루어진 상태이다.Referring to FIG. 1, in a first transmission step, a base station (BS) transmits data to a relay station (RS) through a downlink (DL). At this time, the data transmitted by the base station is encoded and modulated by a predetermined channel coding rate and modulation scheme.

상기 중계기는 상기 기지국으로부터 수신한 데이터를 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 복조 및 복호하여 소스 데이터를 획득한다. 이때 소스 데이터는 어떠한 부호화 및 변조가 이루어지지 않은 데이터를 의미한다. 그리고 상기 중계기는 상기 소스 데이터를 다시 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 채널 부호화 및 변조한다. 이때 상기 중계기에서 사용된 소정 채널 부호화 율 및 변조방식은 상기 기지국에서 사용된 채널 부호화 율 및 변조방식과 일치하거나 다를 수도 있다.The repeater demodulates and decodes the data received from the base station by a predetermined channel coding rate and modulation scheme to obtain source data. In this case, the source data refers to data that is not encoded or modulated. The repeater performs channel encoding and modulation on the source data at a predetermined channel coding rate and modulation scheme. In this case, the predetermined channel coding rate and modulation scheme used in the repeater may be the same as or different from the channel coding rate and modulation scheme used in the base station.

그 후 두 번째 전송 단계에서 상기 중계기는 다시 채널 부호화 및 변조된 데이터를 하향 링크를 통해 단말(MS: Mobile Station)로 전달한다.Thereafter, in the second transmission step, the repeater transmits channel encoded and modulated data to the mobile station (MS) through the downlink again.

세 번째 전송 단계에서 단말은 상향 링크(UL: Up Link)를 통해 상기 중계기로 데이터를 전송한다. 이때 상기 단말에 의해 전송되는 데이터는 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 부호화 및 변조가 이루어진 상태이다.In the third transmission step, the terminal transmits data to the repeater through an uplink (UL). At this time, the data transmitted by the terminal is in a state of being encoded and modulated by a predetermined channel coding rate and modulation scheme.

상기 중계기는 상기 단말로부터 수신한 데이터를 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 복조 및 복호하여 소스 데이터를 획득한다. 이때 소스 데이터는 어떠한 부호화 및 변조가 이루어지지 않은 데이터를 의미한다. 그리고 상기 중계기는 상기 소스 데이터를 다시 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 채널 부호화 및 변조한다. 이때 상기 중계기에서 사용된 소정 채널 부호화 율 및 변조방식은 상기 단말에서 사용된 채널 부호화 율 및 변조방식과 일치하거나 다를 수도 있다.The repeater demodulates and decodes the data received from the terminal by a predetermined channel coding rate and modulation scheme to obtain source data. In this case, the source data refers to data that is not encoded or modulated. The repeater performs channel encoding and modulation on the source data at a predetermined channel coding rate and modulation scheme. In this case, the predetermined channel coding rate and modulation scheme used in the repeater may be the same as or different from the channel coding rate and modulation scheme used in the terminal.

그 후 네 번째 전송 단계에서 상기 중계기는 다시 채널 부호화 및 변조된 데이터를 상향 링크를 통해 상기 기지국으로 전달한다.Thereafter, in the fourth transmission step, the repeater transmits channel coded and modulated data to the base station through uplink.

상술한 바와 같이 도 1에서 보이고 있는 예에서는 기지국과 단말 간의 양방향 통신을 위해 전체적으로 4번의 전송 단계가 필요하다. 여기서 양방향 통신은 기지국이 중계기를 거쳐 단말로 하향 링크 데이터를 전송하고, 단말이 중계기를 거쳐 기지국으로 상향 링크 데이터를 전송하는 경우를 의미한다. As described above, in the example shown in FIG. 1, four transmission steps are required for bidirectional communication between the base station and the terminal. Here, bidirectional communication refers to a case in which a base station transmits downlink data to a terminal through a repeater, and a terminal transmits uplink data to the base station through a repeater.

즉, 하향 링크 데이터를 전송할 경우, 기지국이 중계기로 데이터를 전송하는 제1 전송단계 (기지국 → 중계기)와, 중계기가 단말로 데이터를 전송하는 제2 전송단계 (중계기 → 단말)가 필요하다. 그리고 상향 링크 데이터를 전송할 경우, 단말이 중계기로 데이터를 전송하는 제3 전송단계 (단말 → 중계기)와, 중계기가 기지국으로 데이터를 전송하는 제4 전송단계 (중계기 → 기지국) 가 필요하게 된다.That is, when transmitting downlink data, a first transmission step (base station → repeater) in which the base station transmits data to the repeater, and a second transmission step (relay → terminal) in which the repeater transmits data to the terminal are required. In case of transmitting uplink data, a third transmission step (terminal → repeater) in which the terminal transmits data to the repeater, and a fourth transmission step (relay → base station) in which the repeater transmits data to the base station are required.

따라서 릴레이 네트워크에서 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용하기 위해 양방향 통신을 위한 전송 횟수를 줄이는 것이 요구된다. 그 일 예가 릴레이 네트워크에서 네트워크 코딩 기술을 이용하여 양방향 통신을 지원하는 방안이 있을 수 있다.Therefore, in order to more efficiently use the limited frequency resources in the relay network, it is required to reduce the number of transmissions for bidirectional communication. For example, there may be a scheme for supporting bidirectional communication using a network coding technique in a relay network.

도 2는 릴레이 네트워크에서 네트워크 코딩 기술을 사용하여 양방향 중계 동작을 수행하는 일 예를 개념적으로 보이고 있다. 도 2에서는 기지국과 단말이 각각 하나씩 존재하는 상황에서 특정 릴레이가 네트워크 코딩 기술을 사용하여 상기 기지국과 단말 양방향으로 데이터를 중계하는 것을 가정하고 있다. 그리고 도 2에서 릴레이 네트워크는 양방향 중계를 위해 TDD 방식을 사용하고 있음을 가정한다.2 conceptually illustrates an example of performing a bidirectional relay operation using a network coding technique in a relay network. In FIG. 2, it is assumed that a specific relay relays data in both directions between the base station and the terminal using a network coding technique in a state where there is one base station and one terminal. In FIG. 2, it is assumed that a relay network uses a TDD scheme for bidirectional relaying.

도 2를 참조하면, 첫 번째 전송 단계에서 기지국은 하향 링크를 통해 중계기로 데이터를 전송하고, 상기 전송한 데이터를 버퍼에 저장한다. 이때 상기 기지국에 의해 전송되는 데이터는 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 부호화 및 변조가 이루어진 상태이다. 그리고 상기 저장되는 데이터는 부호화 및 변조 이전의 데이터가 될 수도 있다.2, in the first transmission step, the base station transmits data to the repeater through the downlink and stores the transmitted data in a buffer. At this time, the data transmitted by the base station is encoded and modulated by a predetermined channel coding rate and modulation scheme. The stored data may be data before encoding and modulation.

상기 중계기는 상기 기지국으로부터 수신한 데이터를 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 복조 및 복호하여 소스 데이터를 획득한다. 이때 소스 데이터는 어떠한 부호화 및 변조가 이루어지지 않은 데이터를 의미한다.The repeater demodulates and decodes the data received from the base station by a predetermined channel coding rate and modulation scheme to obtain source data. In this case, the source data refers to data that is not encoded or modulated.

그 후 두 번째 전송 단계에서 단말은 상향 링크를 통해 상기 중계기로 데이터를 전송하고, 상기 전송한 데이터를 버퍼에 저장한다. 이때 상기 단말에 의해 전송되는 데이터는 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 부호화 및 변조가 이루어진 상태이다. 그리고 상기 저장되는 데이터는 부호화 및 변조 이전의 데이터가 될 수도 있다.Thereafter, in the second transmission step, the UE transmits data to the repeater through the uplink and stores the transmitted data in a buffer. At this time, the data transmitted by the terminal is in a state of being encoded and modulated by a predetermined channel coding rate and modulation scheme. The stored data may be data before encoding and modulation.

상기 중계기는 상기 단말로부터 수신한 데이터를 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 복조 및 복호하여 소스 데이터를 획득한다. 이때 소스 데이터는 어떠한 부호화 및 변조가 이루어지지 않은 데이터를 의미한다. The repeater demodulates and decodes the data received from the terminal by a predetermined channel coding rate and modulation scheme to obtain source data. In this case, the source data refers to data that is not encoded or modulated.

상기 중계기는 상기 기지국과 상기 단말 각각으로부터 수신하여 복조 및 복호된 소스 데이터에 대한 네트워크 코딩을 수행한다. 이때 상기 네트워크 코딩의 일 예로, 배타적 논리합 연산자 (XOR)를 사용하여 상기 기지국으로부터 수신한 소스 데이터와 상기 단말로부터 수신한 소스 데이터를 결합하여 하나의 데이터를 얻도록 하는 방식이 사용될 수 있다.The repeater performs network coding on demodulated and decoded source data received from each of the base station and the terminal. In this case, as an example of the network coding, a method of combining one source data received from the base station and one source data received from the terminal using an exclusive OR operator may be used.

상기 중계기는 상기 네트워크 코딩에 의해 획득한 하나의 데이터를 다시 소정 채널 부호화 율 및 변조방식에 의해 채널 부호화 및 변조한다. 이때 상기 중계기에서 사용된 소정 채널 부호화 율 및 변조방식은 상기 기지국 또는 상기 단말에서 사용된 채널 부호화 율 및 변조방식과 일치하거나 다를 수도 있다.The repeater performs channel encoding and modulation on one data obtained by the network coding at a predetermined channel coding rate and modulation scheme. In this case, the predetermined channel coding rate and modulation scheme used in the repeater may be the same as or different from the channel coding rate and modulation scheme used in the base station or the terminal.

한편 상기 중계기에 의해 다시 부호화 및 변조가 이루어진 데이터는 세 번째 전송 단계에서 상기 기지국과 상기 단말로 방송된다.Meanwhile, the data encoded and modulated by the repeater is broadcasted to the base station and the terminal in the third transmission step.

상술한 바와 같이 도 2에서 보이고 있는 예에서는 기지국과 단말 간이 양방향 통신을 위해 전체적으로 3번의 전송단계가 필요하다. 여기서 양방향 통신은 기지국이 중계기를 거쳐 단말로 하향 링크 데이터를 전송하고, 단말이 중계기를 거쳐 기지국으로 상향 링크 데이터를 전송하는 경우를 의미한다.As described above, in the example shown in FIG. 2, three transmission steps are required for two-way communication between the base station and the terminal. Here, bidirectional communication refers to a case in which a base station transmits downlink data to a terminal through a repeater, and a terminal transmits uplink data to the base station through a repeater.

즉, 기지국이 중계기로 하향 링크 데이터를 전송하는 제1 전송단계 (기지국 → 중계기)와, 단말이 중계기로 상향 링크 데이터를 전송하는 제2 전송단계 (단말 → 중계기)가 필요하다. 그리고 중계기가 상기 상향 링크 데이터와 상기 하향 링크 데이터에 대한 네트워크 코딩을 수행하여 상기 단말과 상기 기지국으로 방송하는 제3 전송단계가 필요하데 된다.That is, a first transmission step (base station → repeater) in which the base station transmits downlink data to the repeater, and a second transmission step (terminal → repeater) in which the terminal transmits uplink data to the repeater are required. In addition, a third transmission step in which a repeater broadcasts the uplink data and the downlink data to the terminal and the base station by performing network coding is required.

따라서 네트워크 코딩 기법을 적용하는 경우, 중계기에서 상향 링크 데이터와 하향 링크 데이터를 한번의 전송에 의해 단말과 기지국으로 전송할 수 있어 3번의 전송 단계에 의해 양방향 통신이 가능하도록 한다.Therefore, when the network coding scheme is applied, the relay can transmit the uplink data and the downlink data to the terminal and the base station by one transmission, thereby enabling bidirectional communication in three transmission steps.

이로 인해 양방향 통신을 위해 네트워크 코딩 기법을 사용함으로써, 시스템 수율 성능에서 이득을 얻을 수 있다. 그러나 시스템 수율 성능에 있어서의 이득은 양방향 링크가 대칭성을 가질 때 보장 받을 수 있다. 여기서 양방향 링크가 대칭성을 가진다는 것은 상/하향 링크의 품질이 유사하고, 상/하향 링크 데이터의 양이 동일한 것을 의미한다. 즉 기지국과 중계기 사이의 링크 품질과 중계기와 단말 사이의 링크 품질이 유사하고, 기지국에서 단말로 전송하는 데이터의 양과 단말에서 기지국으로 전송하는 데이터의 양이 동일할 때를 의미한다. This can benefit from system yield performance by using network coding techniques for bidirectional communication. However, the gain in system yield performance can be guaranteed when the bidirectional link is symmetrical. Here, the bidirectional link has symmetry means that the quality of the up / down link is similar, and the amount of up / down link data is the same. That is, when the link quality between the base station and the repeater and the link quality between the repeater and the terminal are similar, the amount of data transmitted from the base station to the terminal and the amount of data transmitted from the terminal to the base station are the same.

하지만 일반적으로 통신 시스템에서 양방향 링크가 대칭성을 가지는 채널 환경에 비해 비-대칭성을 가지는 채널 환경이 상대적으로 많이 발생한다. 여기서 비-대칭성은 기지국과 중계기 사이의 링크와 중계기와 단말 사이의 링크 품질(예를 들어, 신호 대 간섭 및 잡음 비: Signal-to-Interference and Noise Ratio (SINR))이 서로 다르고, 하향 링크 데이터의 양과 상향 링크 데이터의 양이 다른 때를 의미한다. However, in general, a relatively non-symmetrical channel environment occurs in a communication system compared to a symmetrical channel environment. Here, non-symmetry means that the link quality between the base station and the repeater and the link quality between the repeater and the terminal (eg, signal-to-interference and noise ratio (SINR)) is different from each other, and downlink data When the amount of and the amount of uplink data is different.

이와 같이 양방향 링크가 비-대칭성을 갖고 상/하향 링크 데이터의 양이 상이한 채널 환경에서는 네트워크 코딩을 사용하더라도 양호한 시스템 수율 이득을 얻기 어려울 수 있다.As such, in a channel environment where the bidirectional link is asymmetrical and the amount of uplink / downlink data is different, it may be difficult to obtain good system yield gains even when using network coding.

한편으로 채널 부호화 기법으로 터보 부호화 기법을 사용할 때, 수신 데이터 블록의 비트 오류 율 및 패킷 오류 율에 있어, 다른 채널 부호화 기법에 비해 높은 채널 부호화 이득을 얻을 수 있다. 따라서 네트워크 코딩된 데이터 블록을 전송하기 위해 사용할 채널 부호화 기법으로 터보 부호화 기법을 고려한다. On the other hand, when the turbo coding method is used as the channel coding method, a higher channel coding gain can be obtained in comparison with other channel coding methods in the bit error rate and the packet error rate of the received data block. Therefore, the turbo coding scheme is considered as a channel coding scheme to be used for transmitting a network coded data block.

참고로 상기 터보 부호화 기법에 의한 채널 부호화 이득은 부호화를 위해 입력되는 데이터 블록의 크기에 따라 조금씩 차이를 보인다. 즉 상기 터보 부호화 기법은 입력되는 데이터 블록의 길이가 길수록 더 높은 채널 부호화 이득을 얻을 수 있다.
For reference, the channel coding gain by the turbo coding technique is slightly different depending on the size of a data block input for coding. That is, in the turbo coding scheme, the longer the length of the input data block, the higher channel coding gain can be obtained.

B. 릴레이 네트워크 구성 및 동작B. Relay network configuration and operation

도 3은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 릴레이 네트워크의 구성을 보이고 있다.3 shows a configuration of a relay network for applying an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기지국(310)은 하향 링크를 통해 소정의 크기 (

)를 가지는 데이터 (

)를 중계기(320)로 전송하고, 단말(330)은 상향 링크를 통해 소정의 크기 (

)를 가지는 데이터 (

)를 상기 중계기(320)로 전송한다. 이때 상기 기지국(310)과 상기 단말(330)는 전송할 데이터를 소정의 부호화 율에 의해 부호화 및 소정의 변조 차수에 상응하는 변조 방식에 의해 변조하여 전송한다. 3, the base station 310 is a predetermined size (through the downlink)

Data with

) Is transmitted to the repeater 320, and the terminal 330 has a predetermined size (

Data with

) Is transmitted to the repeater 320. At this time, the base station 310 and the terminal 330 is modulated by a modulation scheme corresponding to a predetermined modulation rate and coded by a predetermined coding rate and transmitted.

상기 기지국(310)에 의해 전송될 데이터 (

)와 상기 단말(330)에 의해 전송될 데이터 (

)는 부호화 및 변조가 이루어지기 전의 데이터를 의미한다. 따라서 상기 기지국(310)에 의해 전송될 데이터의 크기 (

)와 상기 단말(330)에 의해 전송될 데이터의 크기 (

)는 부호화 및 변조가 이루어지기 전의 데이터 크기가 될 것이다. 상기 데이터의 크기는 일 예로 해당 데이터를 구성하는 비트 수를 의미한다.Data to be transmitted by the base station 310 (

) And data to be transmitted by the terminal 330 (

) Denotes data before encoding and modulation are performed. Therefore, the size of data to be transmitted by the base station 310 (

) And the size of data to be transmitted by the terminal 330 (

) Will be the data size before encoding and modulation. The size of the data means, for example, the number of bits constituting the data.

상기 기지국(310)과 상기 단말(330)은 대상 링크의 품질에 따라 데이터의 전송을 위한 부호화 율과 변조 차수를 조정하는 적응 변조 및 부호화 (AMC: Adaptive Modulation and Coding) 기법을 사용한다. 상기 대상 링크는 기지국(310)과 단말(330) 각각이 데이터를 전송하거나 수신하는 채널에 대응한다.The base station 310 and the terminal 330 use an adaptive modulation and coding (AMC) technique that adjusts a coding rate and a modulation order for data transmission according to the quality of a target link. The target link corresponds to a channel through which each of the base station 310 and the terminal 330 transmits or receives data.

그리고 상기 기지국(310)과 상기 중계기(320) 사이의 상/하향 채널 상황과 상기 중계기(320)와 상기 단말(330) 사이의 상/하향 채널 상황은 서로 독립적으로 변화하므로, 상기 AMC 기법을 사용할 시 양쪽 링크의 채널 상황이 서로 다를 경우도 고려한다. 상기 채널 상황이 서로 다르다는 것은 채널 품질이 다르다는 것과 동일한 의미로 해석될 수 있다. 또한 상기 AMC 기법을 사용하여 데이터를 송신하는 경우에는 링크의 품질, 즉 채널 상황에 따라 최소 오류 율을 만족할 수 있는 채널 부호화 율과 변조 차수를 적용한다.Since the up / down channel situation between the base station 310 and the repeater 320 and the up / down channel situation between the repeater 320 and the terminal 330 change independently of each other, the AMC scheme may be used. In this case, the channel conditions of both links are different. Different channel conditions may be interpreted as having the same meaning as different channel quality. In addition, when data is transmitted using the AMC scheme, a channel coding rate and a modulation order that satisfy a minimum error rate according to link quality, that is, channel conditions, are applied.

따라서 상기 기지국(310)에 의해 전송되는 데이터의 크기 (

)와 상기 단말(330)에 의해 전송되는 데이터의 크기 (

)는 동일하지 않을 수 있다. 상기 부호화 율과 상기 변조 차수에 따라 전송 가능한 데이터의 크기가 상이할 수 있음은 너무도 자명한 사항이므로, 구체적인 설명은 생략한다. 뿐만 아니라 상기 기지국(310)과 상기 단말(330)에서 동일한 부호화 율과 변조 차수에 의해 데이터를 전송하는 경우라 하더라도, 전송하고자 하는 데이터의 크기가 상이할 수도 있다.Therefore, the size of the data transmitted by the base station 310 (

) And the size of data transmitted by the terminal 330 (

) May not be the same. Since the size of the data that can be transmitted may be different according to the coding rate and the modulation order, it is obvious that the detailed description is omitted. In addition, even when the base station 310 and the terminal 330 transmits data at the same coding rate and modulation order, the size of the data to be transmitted may be different.

상기 기지국(310)은 하향 링크를 통해 중계기(320)로 전송한 데이터

을 내부 버퍼에 저장한다. 상기 단말(330)은 상향 링크를 통해 상기 중계기(320)로 전송한 데이터

을 내부 버퍼에 저장한다.The base station 310 transmits data to the repeater 320 through the downlink

Is stored in an internal buffer. The terminal 330 transmits data to the repeater 320 through an uplink

Is stored in an internal buffer.

상기 중계기(320)는 상기 기지국(310)과 상기 단말(330)로부터 수신한 두 개의 데이터 블록 각각에 대한 복조 및 복호화를 수행한다. 그리고 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록의 길이가 동일 (

)한 경우, 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록에 대한 네트워크 코딩을 수행한다. 일 예로 상기 네트워크 코딩은 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록을 비트 단위로 배타적 논리 합 (XOR) 연산하는 것에 해당한다.The repeater 320 performs demodulation and decoding on each of the two data blocks received from the base station 310 and the terminal 330. The lengths of the two demodulated and decoded data blocks are the same (

In this case, network coding is performed on the demodulated and decoded two data blocks. For example, the network coding corresponds to an exclusive logical sum (XOR) operation of the two demodulated and decoded data blocks bit by bit.

하지만 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록의 길이가 상이 (

)한 경우, 상기 중계기(320)는 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록의 크기를 동일하게 맞추어 네트워크 코딩을 수행한다. 이때 네트워크 코딩을 수행할 데이터 블록의 크기를 동일하게 맞추는 방법은 분할 (NaF: Network Coding after Fragmentation)에 의한 방안과 패딩 (NaP: Network Coding after Padding)에 의한 방안으로 구분된다.However, the two demodulated and decoded data blocks have different lengths (

In this case, the repeater 320 performs network coding with the same size of the demodulated and decoded data blocks. At this time, a method of equally matching the size of the data block to be subjected to network coding is divided into a scheme by splitting (NaF: Network Coding after Fragmentation) and a scheme by padding (NaP: Network Coding after Padding).

상기 NaF는 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록들 중 상대적으로 큰 크기를 가지는 데이터 블록을 두 개의 데이터 블록으로 분할한다. 상기 분할된 두 개의 데이터 블록들 중 하나는 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록들 중 상대적으로 작은 크기를 가지는 데이터 블록과 동일한 크기를 가질 것이다. 그리고 상기 분할된 두 개의 데이터 블록들 중 나머지 하나의 데이터 블록은 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록 간의 오차 크기 (

)를 가진다.The NaF divides a data block having a relatively large size among the two demodulated and decoded data blocks into two data blocks. One of the two divided data blocks will have the same size as the data block having a relatively smaller size among the two demodulated and decoded data blocks. The other data block of the divided two data blocks may have an error magnitude between the two demodulated and decoded data blocks.

)

상기 NaP는 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록들 중 상대적으로 작은 크기를 가지는 데이터 블록에 리던던시 (redundancy) 비트를 삽입하여 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록들 중 상대적으로 큰 크기를 가지는 데이터 블록과 동일한 크기를 갖도록 한다. 상기 리던던시 비트는 제로 패딩 (zero padding)에 따른 비트, 데이터 반복 (repetition)에 따른 비트, 및 패리티 비트 (parity bit) 중 적어도 하나가 될 수 있다. 한편 상기 리던던시 (redundancy) 비트의 수는 상기 복조 및 복호된 두 개의 데이터 블록 간의 오차 크기 (

)에 의해 결정된다.The NaP inserts a redundancy bit into a data block having a relatively small size among the two demodulated and decoded data blocks to insert a redundancy bit into the data block having a relatively large size among the two demodulated and decoded data blocks. Have the same size as. The redundancy bit may be at least one of a bit according to zero padding, a bit according to data repetition, and a parity bit. On the other hand, the number of redundancy bits is the magnitude of the error between the two demodulated and decoded data blocks (

Is determined by

상기 중계기(320)는 상기 네트워크 코딩을 통해 획득한 하나의 데이터 블록을 소정 부호화 율에 의해 부호화한 후 소정 변조 차수에 상응하는 변조 방식에 의해 변조하여 방송 (broadcasting)한다. 즉 상기 부호화 및 변조된 데이터 블록을 상/하향 링크를 통해 상기 기지국(110)과 상기 단말(330)로 전송한다.The repeater 320 encodes one data block obtained through the network coding at a predetermined coding rate and then modulates and broadcasts the data block by a modulation scheme corresponding to a predetermined modulation order. That is, the encoded and modulated data block is transmitted to the base station 110 and the terminal 330 through an uplink / downlink.

이때 상기 네트워크 코딩을 통해 획득한 하나의 데이터 블록을 부호화 및 변조하기 위해 사용된 부호화 율과 변조 차수는 두 개의 전송 링크들 중 품질이 상대적으로 열악한 전송 링크에서의 최적 부호화 율 및 변조 차수로 결정된다. 상기 두 개의 전송 링크들은 상기 중계기(320)에서 상기 기지국(310)으로의 상향 링크와, 상기 중계기(320)에서 상기 단말(330)로의 하향 링크를 의미한다.In this case, a coding rate and a modulation order used to encode and modulate one data block obtained through the network coding are determined as an optimal coding rate and a modulation order in a transmission link having a relatively poor quality among two transmission links. . The two transmission links mean an uplink from the repeater 320 to the base station 310 and a downlink from the repeater 320 to the terminal 330.

한편 상기 NaF를 사용한 경우, 상기 중계기(320)는 데이터 분할을 통해 새로이 획득한 데이터 블록을 소정 부호화 율에 의해 부호화한 후 소정 변조 차수에 상응하는 변조 방식에 의해 변조하여 목적 노드로 전송한다. On the other hand, when the NaF is used, the repeater 320 encodes a newly obtained data block by a predetermined coding rate through data division, and then modulates the data block by a modulation scheme corresponding to a predetermined modulation order and transmits the data to the destination node.

여기서의 목적 노드는 새로운 데이터 블록의 획득을 위해 사용된 데이터 블록을 전달받을 노드이다. 예컨대 상기 기지국(310)으로부터 수신한 데이터 블록 (

)의 크기 (

)가 상기 단말(330)로부터 수신한 데이터 블록 (

)의 크기 (

)보다 큰 경우, 상기 데이터 블록

을 전달받을 상기 단말(330)이 목적 노드가 된다.Here, the destination node is a node to receive a data block used for obtaining a new data block. For example, the data block received from the base station 310 (

Size of

Data block () received from the terminal 330

Size of

Greater than), the data block

The terminal 330 to be delivered becomes a destination node.

그리고 상기 데이터 분할을 통해 새로이 획득한 데이터 블록을 부호화 및 변조하기 위해 사용된 부호화 율과 변조 차수는 상기 목적 노드로의 전송 링크에 상응하는 채널 품질을 기반으로 최적 부호화 율 및 변조 차수로 결정된다.The coding rate and modulation order used to encode and modulate the newly acquired data block through the data partitioning are determined as the optimal coding rate and modulation order based on the channel quality corresponding to the transmission link to the destination node.

상기 기지국(310)과 상기 단말(330) 각각은 네트워크 코딩을 사용하여 상기 중계기(320)로부터 방송되는 데이터 블록을 복조 및 복호화한 후 앞서 내부 버퍼에 저장한 데이터와의 네트워크 디코딩을 수행한다. 여기서 상기 네트워크 디코딩은 상기 중계기(320)에 의해 이루어진 네트워크 코딩과 동일한 동작이다. 단지 이해의 편의를 위해 다른 용어로써 구분하였을 뿐이다.Each of the base station 310 and the terminal 330 demodulates and decodes a data block broadcast from the repeater 320 using network coding, and then performs network decoding with data previously stored in an internal buffer. In this case, the network decoding is the same operation as the network coding performed by the repeater 320. It is only divided into other terms for convenience of understanding.

상기 기지국(310)과 상기 단말(330) 각각은 네트워크 디코딩을 통해 상대 노드로부터 방송된 데이터 블록을 획득할 수 있다. 하지만 상기 네트워크 디코딩을 통해 획득된 데이터 블록은 상기 상대 노드에서 전달하기 위한 완전한 데이터 블록이 아닐 수 있다. 이에 대해서는 전술한 중계기(320)가 두 개의 데이터 블록의 크기를 일치시키기 위한 동작에서 구체적으로 설명되었다.Each of the base station 310 and the terminal 330 may obtain a data block broadcast from a counterpart node through network decoding. However, the data block obtained through the network decoding may not be a complete data block for delivery at the counter node. This has been described in detail in the aforementioned operation of the repeater 320 to match the sizes of the two data blocks.

따라서 상기 중계기(320)가 NaP에 의해 데이터 블록의 크기를 맞추었다면, 상기 기지국(310) 또는 상기 단말(330)은 상기 네트워크 디코딩을 통해 획득한 데이터 블록 내의 리던던시 비트들을 제거함으로써, 상대 노드에 의해 전송된 순수한 소스 데이터를 획득한다.Therefore, if the repeater 320 fits the size of the data block by NaP, the base station 310 or the terminal 330 by removing the redundancy bits in the data block obtained through the network decoding, by the counterpart node Obtain the transmitted pure source data.

하지만 상기 중계기(320)가 NaF에 의해 데이터 블록의 크기를 맞추었다면, 상기 기지국(310) 또는 상기 단말(330)은 상기 중계기(320)로부터 데이터 분할에 의해 추가 획득된 데이터 블록을 수신하고, 상기 수신한 데이터 블록에 대한 복조 및 복호화를 수행한다. 그리고 상기 복조 및 복호화된 데이터 블록을 선행한 네트워크 디코딩을 통해 획득한 데이터 블록과 결합함으로써, 상대 노드에 의해 전송된 순수한 소스 데이터를 획득한다. 이때 상기 추가 획득된 데이터 블록의 부호화 및 변조를 위해 사용된 부호화 율과 변조 차수는 상기 네트워크 코딩된 데이터 블록의 부호화 및 변조를 위해 사용된 부호화 율과 변조 차수와 상이할 수도 있다.However, if the repeater 320 fits the size of the data block by NaF, the base station 310 or the terminal 330 receives the data block additionally obtained by data division from the repeater 320, Demodulation and decoding are performed on the received data block. The demodulated and decoded data blocks are combined with the data blocks obtained through the preceding network decoding to obtain pure source data transmitted by the counterpart node. In this case, the coding rate and modulation order used for encoding and modulation of the additionally obtained data block may be different from the coding rate and modulation order used for encoding and modulation of the network coded data block.

따라서 상술한 바와 같이 기지국(310)과 단말(330)에서 NaF 또는 NaP에 의해 중계기(320)로부터 방송 또는 전송되는 데이터 블록을 복원하기 위해서는 상기 중계기(320)가 전송하는 데이터 블록의 타입을 정의하는 식별 정보를 상기 기지국(310)과 상기 단말(330)로 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한 상기 중계기(320)에 의해 전송되는 데이터 블록의 네트워크 코딩 여부에 대한 식별 정보와, 상기 데이터 블록을 위해 사용된 부호화 율 및 변조 차수 (또는 변조 방식)에 대한 정보가 중계기(320)에서 기지국(310) 및 단말(330)로 제공될 수 있다.
Therefore, as described above, in order to restore a data block broadcast or transmitted from the repeater 320 by NaF or NaP in the base station 310 and the terminal 330, the type of data block transmitted by the repeater 320 is defined. It may be desirable to provide identification information to the base station 310 and the terminal 330. In addition, the identification information on whether the data block transmitted by the repeater 320 is network coded, and the information about the coding rate and the modulation order (or modulation method) used for the data block, is transmitted from the repeater 320 to the base station ( 310 and the terminal 330 may be provided.

C. 릴레이 구성 및 동작C. Relay configuration and operation

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 지원하는 중계기의 구성을 보이고 있다.4 illustrates a configuration of a repeater supporting bidirectional communication according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 복조부(410)는 양방향 통신의 대상인 제1노드에 의해 전송된 제1 심볼 열 (

)과 제2노드에 의해 전송된 제2 심볼 열 (

)을 입력으로 하고, 상기 제1 심볼 열 (

)과 상기 제2 심볼 열 (

) 각각에 대한 복조를 수행한다. 상기 복조부(410)가 상기 제1 심볼 열 (

)의 복조를 위해 고려할 변조 방식은 중계기와 제1노드 간의 채널 품질에 상응하며, 상기 제2 심볼 열 (

)의 복조를 위해 고려할 변조 방식은 중계기와 제2노드 간의 채널 품질에 상응한다. 따라서 상기 제1 심볼 열 (

)의 복조를 위한 변조 방식의 차수와 상기 제2 심볼 열 (

)의 복조를 위한 변조 방식의 차수는 서로 상이할 수도 있다.Referring to FIG. 4, the demodulator 410 may include a first symbol string transmitted by a first node that is a target of bidirectional communication.

) And the second symbol string transmitted by the second node (

) As an input, and the first symbol string (

) And the second symbol string (

) Demodulate each one. The demodulator 410 stores the first symbol string (

The modulation scheme to be considered for demodulation of the signal corresponds to the channel quality between the repeater and the first node, and the second symbol string (

The modulation scheme to consider for the demodulation of s corresponds to the channel quality between the repeater and the second node. Therefore, the first symbol string (

Modulation order and demodulation of the second symbol stream

The order of modulation schemes for demodulation may be different.

상기 복조부(410)는 상기 제1 심볼 열 (

)의 복조에 의한 제1 부호화 비트 열 (coded bit stream)

과 상기 제2 심볼 열 (

)의 복조 복조에 의한 제2 부호화 비트 열 (coded bit stream)

을 채널 복호화부(420)로 출력한다.The demodulator 410 stores the first symbol string (

First coded bit stream by demodulation

And the second symbol string (

Second coded bit stream by demodulation demodulation

Is output to the channel decoder 420.

상기 채널 복호화부(420)는 상기 제1 부호화 비트 열 (

)과 상기 제2 부호화 비트 열 (

)을 입력으로 하고, 상기 제1 부호화 비트 열 (

)과 상기 제2 부호화 비트 열 (

) 각각에 대한 복호화를 수행한다. 상기 채널 복호화부(420)가 상기 제1 부호화 비트 열 (

)의 복호화를 위해 고려할 부호화 율은 중계기와 제1노드 간의 채널 품질에 상응하며, 상기 제2 부호화 비트 열 (

)의 복호화를 위해 고려할 부호화 율은 중계기와 제2노드 간의 채널 품질에 상응한다. 따라서 상기 제1 부호화 비트 열 (

)의 복호화를 위한 부호화 율과 상기 제2 부호화 비트 열 ()의 복호화를 위한 부호화 율은 서로 상이할 수도 있다.The channel decoder 420 performs the first coded bit string (

) And the second coded bit stream (

) Is input, and the first coded bit string (

) And the second coded bit stream (

) Decrypt each. The channel decoder 420 transmits the first coded bit string (

The coding rate to be considered for decoding is corresponding to the channel quality between the repeater and the first node, and the second coded bit stream (

The coding rate to be considered for the decoding of the C L corresponds to the channel quality between the repeater and the second node. Therefore, the first coded bit stream (

Coding rate for decoding and the second coded bit stream ( Coding rates for decoding may be different from each other.

상기 채널 복호화부(420)는 상기 제1 부호화 비트 열 (

)의 복호화에 의한 제1 비트 열 (first bit stream)

과 상기 제2 부호화 비트 열 (

)의 복호화에 의한 제2 비트 열 (second bit stream)

을 데이터 크기 조정부(430)로 출력한다.The channel decoder 420 performs the first coded bit string (

First bit stream by decoding

And the second coded bit stream (

Bit stream by decoding

This is output to the data size adjusting unit 430.

상기 데이터 크기 조정부(430)는 상기 제1 비트 열

과 상기 제2 비트 열

을 입력으로 하여 동일한 크기를 가지는 두 개의 비트 열

과

을 출력한다. 그리고 데이터 크기 조정을 위해 사용되는 방식에 따라 추가의 비트 열

이 발생할 수 있다.The data size adjusting unit 430 may be configured to convert the first bit string.

And the second bit string

Two bit strings with the same size

and

Outputs And additional bit strings depending on how they are used to resize the data

This can happen.

상기 데이터 크기 조정부(430)는 상기

의 크기

와 상기

의 크기

가 동일한 경우에는 별도의 데이터 크기 조정을 수행하지 않는다. 즉 상기

와 상기

의 크기

는 동일하며, 상기

와 상기

의 크기

는 동일하다.The data size adjusting unit 430 is

Size

And above

Size

If is the same, no data resizing is performed. Above

And above

Size

Is the same as above

And above

Size

Is the same.

하지만 상기

의 크기

와 상기

의 크기

가 동일하지 않을 경우에는 상기

과

중 하나의 비트 열에 대한 데이터 크기를 조정한다. 본 발명의 실시 예에서는 데이터 크기 조정 방안으로 NaF와 NaP를 제안한다.But remind

Size

And above

Size

If is not the same as above

and

Adjust the data size for one bit string. In an embodiment of the present invention, NaF and NaP are proposed as a method for resizing data.

앞에서도 정의된 바와 같이 상기 NaF는 두 개의 비트 열 중 길이 (즉 크기)가 큰 비트 열을 분할하여 길이 (즉 크기)가 작은 나머지 하나의 비트 열과 동일한 길이 (

)의 비트 열을 획득하는 방안이다. 이 경우 데이터 분할에 의해 다른 하나의 새로운 비트 열을 획득할 수 있다. 상기 새로운 비트 열

의 길이 (즉 크기)는 두 개의 비트 열 간의 길이 차 (

)에 해당한다.As defined earlier, the NaF splits a bit string of the greater length (i.e., the size) of the two bit strings so that it has the same length as the other bit string of the smaller length (i.e. the size).

Is a method of obtaining a bit string. In this case, another new bit string may be obtained by data partitioning. The new bit string

The length (i.e. size) of the difference in length between two bit columns (

Corresponds to).

예컨대

로 가정하면, 비트 열의 길이가 긴

을 분할하여 길이가

인 비트 열

과 길이가

인 비트 열

을 획득한다. 이때 길이가 상대적으로 짧은

에 대해서는 그 크기를 조정하지 않는다. 즉 길이가 상대적으로 짧은

는 그대로

로 출력된다. 상기한 조건의 반대에 해당하는 경우,

에 대한 데이터 분할이 이루어지는 것은 자명하다.for example

If we assume that the length of the bit string is long

Divide the length

Inbit column

And the length

Inbit column

Acquire. Where the length is relatively short

Do not resize it. Shorter length

AS

Is output. If the above conditions are true,

It is obvious that the data partitioning for.

그리고 상기 NaP는 두 개의 비트 열 중 길이, 즉 크기가 작은 비트 열에 리던던시 비트들을 추가하여 길이, 즉 크기가 큰 나머지 하나의 키트 열과 동일한 길이 (

)의 비트 열을 획득하는 방안이다. 이 경우 상기 추가되는 리던던시 비트들의 길이 (즉 크기)는 두 개의 비트 열 간의 길이 차 (

)에 해당한다. 상기 리던던시 비트의 추가는 제로 패딩, 비트 반복, 및 패리티 비트 추가 중 적어도 하나에 의해 이루어질 수 있다.In addition, the NaP adds redundancy bits to the length of the two bit strings, that is, the smaller bit strings, so that the length NaP is equal to the length of the other one kit string.

Is a method of obtaining a bit string. In this case, the length (i.e. size) of the added redundancy bits is the length difference between two strings of bits (

Corresponds to). The addition of the redundancy bits may be made by at least one of zero padding, bit repetition, and parity bit addition.

예컨대

로 가정하면, 비트 열의 길이가 짧은

에

에 해당하는 리던던시 비트들을 추가함으로써, 길이가

인 비트 열

를 출력한다. 이 경우에는 추가의 비트 열이 생성되지는 않는다. 상기한 조건의 반대에 해당하는 경우,

에 대한 데이터 분할이 이루어지는 것은 자명하다.for example

Assume that the bit string is short

on

By adding the redundancy bits corresponding to

Inbit column

. In this case no additional bit strings are generated. If the above conditions are true,

It is obvious that the data partitioning for.

상기 데이터 조정부(430)는 동일한 크기를 가지는 두 개의 비트 열

과

을 네트워크 코딩부(440)로 출력한다. 만약 추가 비트 열

이 발생되었다면, 상기 발생된

을 채널 부호화부(450)로 출력한다.The data adjusting unit 430 has two bit strings having the same size.

and

This is output to the network coding unit 440. If add bit column

If it has occurred, the generated

Is output to the channel encoder 450.

상기 네트워크 코딩부(440)는 두 개의 비트 열

과

에 대한 네트워크 코딩을 수행하여 하나의 비트 열

을 출력한다. 상기 출력되는 하나의 비트 열

은 네트워크 코딩된 비트 열 (Network Coding Bit stream)이다. 그리고 상기 출력되는 하나의 비트 열

은 상기 두 개의 비트 열

과

의 크기와 동일한 크기를 가질 수 있다. 상기 네트워크 코딩의 일 예로는 배타적 논리합 연산이 사용될 수 있다. 상기 배타적 논리합 연산을 통해 두 개의 비트 열을 하나의 비트 열로 출력하는 것은 잘 알려진 기술임에 따라 구체적인 설명은 생략한다.The network coding unit 440 is a two bit string

and

One-bit column by doing network coding for

Outputs One bit string outputted

Is a network coded bit stream. And the output one bit string

Is the two bit strings

and

It may have the same size as. As an example of the network coding, an exclusive OR operation may be used. Since outputting two bit strings as one bit string through the exclusive OR operation is well known, a detailed description thereof will be omitted.

상기 네트워크 코딩부(440)에 의해 출력되는 비트 열

은 상기 채널 부호화부(450)로 제공된다. 이때 상기 비트 열

은 (

) 또는 (

)의 길이를 가질 수 있다. 상기 비트 열

의 길이는 앞에서 설명한 바와 같이 데이터 크기를 조정하는 방식에 의존한다.Bit string output by the network coding unit 440

Is provided to the channel encoder 450. Where the bit string

Is (

) or (

) May have a length. The bit string

The length of s depends on how the data is sized as described above.

상기 채널 부호화부(450)는 상기 네트워크 코딩부(440)로부터 네트워크 코딩된 비트 열

에 대한 채널 부호화를 수행한다. 상기 채널 부호화부(450)는 상기 네트워크 코딩된 비트 열

의 부호화를 위한 부호화 율을 제1 노드와의 링크 품질 또는 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다. 즉 상기 제1 노드와의 링크 품질과 상기 제2 노드와의 링크 품질을 비교하고, 상기 비교 결과에 의해 상대적으로 낮은 링크 품질을 기반으로 상기

의 부호화를 위한 부호화 율을 결정한다. The channel encoder 450 is a network coded bit stream from the network encoder 440.

Perform channel coding on. The channel encoder 450 performs the network coded bit stream.

The coding rate for the coding of the second node is determined in consideration of the link quality with the first node or the link quality with the second node. That is, comparing the link quality with the first node and the link quality with the second node, and based on the relatively low link quality based on the comparison result.

Determine the coding rate for the coding of.

또한 상기 채널 부호화부(450)는 NaF에 의해 데이터 크기가 조정됨에 따라 상기 데이터 크기 조정부(430)로부터 입력되는 추가 비트 열

에 대한 채널 부호화를 수행한다. 상기 채널 부호화부(450)는 추가 비트 열

의 부호화를 위한 부호화 율을 제1 노드와의 링크 품질 또는 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다. 즉 상기 채널 복호화부(420)로부터 출력되는 두 개의 비트 열 중 크기가 큰 비트 열이 전송될 목적 노드와의 링크 품질을 기반으로 상기 추가 비트 열

의 부호화를 위한 부호화 율을 결정한다.In addition, the channel encoder 450 adds an additional bit string input from the data size adjuster 430 as the data size is adjusted by NaF.

Perform channel coding on. The channel encoder 450 adds an additional bit string.

The coding rate for the coding of the second node is determined in consideration of the link quality with the first node or the link quality with the second node. That is, the additional bit string based on the link quality with the destination node to which the larger bit string among the two bit strings output from the channel decoder 420 is to be transmitted.

Determine the coding rate for the coding of.

예컨대 상기 제 1노드로부터 상기 제2 노드로 전달될 비트 열의 크기가 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드로 전달될 비트 열의 크기보다 크다면, 상기 추가 비트 열

의 부호화를 위한 부호화 율은 상기 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다.For example, if the size of the bit string to be transferred from the first node to the second node is larger than the size of the bit string to be transferred from the second node to the first node, the additional bit string.

The coding rate for coding of is determined in consideration of the link quality with the second node.

상기 채널 부호화부(450)는 상기

에 대한 부호화를 통해 생성된 부호화 비트 열 (Coded Bit Stream)

와, 상기

를 변조부(460)로 출력한다.The channel encoder 450

Coded bit stream generated by encoding on

Wow

Coded bit stream generated by encoding on

Is output to the modulator 460.

상기 변조부(460)는 상기 채널 부호화부(450)로부터 제공되는

를 소정 변조 차수에 상응하는 변조방식에 의해 변조하여 변조 심볼 열

를 출력한다. 이때 상기

를 변조하기 위한 소정 변조 차수는 제1 노드와의 링크 품질 또는 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다. 즉 상기 제1 노드와의 링크 품질과 상기 제2 노드와의 링크 품질을 비교하고, 상기 비교 결과에 의해 상대적으로 낮은 링크 품질을 기반으로 상기

를 변조하기 위한 소정 변조 차수를 결정한다.The modulator 460 is provided from the channel encoder 450.

Is modulated by a modulation scheme corresponding to a predetermined modulation order

. At this time

The predetermined modulation order for modulating H is determined in consideration of the link quality with the first node or the link quality with the second node. That is, comparing the link quality with the first node and the link quality with the second node, and based on the relatively low link quality based on the comparison result.

Determine a predetermined modulation order for modulating

또한 상기 변조부(460)는 상기 채널 부호화부(450)로부터 제공되는

를 출력한다. 이때 상기

를 변조하기 위한 소정 변조 차수는 제1 노드와의 링크 품질 또는 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다. 즉 상기 채널 복호화부(420)로부터 출력되는 두 개의 비트 열 중 크기가 큰 비트 열이 전송될 목적 노드와의 링크 품질을 기반으로 상기

의 변조를 위한 변조 차수를 결정한다.In addition, the modulator 460 is provided from the channel encoder 450.

. At this time

The predetermined modulation order for modulating H is determined in consideration of the link quality with the first node or the link quality with the second node. That is, based on the link quality with the destination node to which the larger bit string of the two bit strings output from the channel decoder 420 is to be transmitted.

Determine the modulation order for the modulation of.

예컨대 상기 제 1노드로부터 상기 제2 노드로 전달될 비트 열의 크기가 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드로 전달될 비트 열의 크기보다 크다면, 상기

의 변조를 위한 변조 차수는 상기 제2 노드와의 링크 품질을 고려하여 결정한다.For example, if the size of the bit string to be transferred from the first node to the second node is larger than the size of the bit string to be transferred from the second node to the first node,

The modulation order for modulation of is determined in consideration of the link quality with the second node.

한편 도면 상에서는 보이고 있지 않으나 상기 변조부(460)에 의해 출력되는 변조 심볼 열

은 제1 노드와 제2 노드 모드에게 전달되어야 하므로, 상기 변조 심볼 열

은 방송 (broadcasting)된다. 하지만 상기 변조부(460)에 의해 출력되는 변조 심볼 열

은 목적 노드로만 전송 (unicasting)한다.Although not shown in the drawing, a modulation symbol string output by the modulator 460 is provided.

Must be passed to the first node and the second node mode, so that the modulation symbol sequence

Is broadcasted. However, the modulation symbol string output by the modulator 460

Only unicasts to the destination node.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 릴레이 노드에서 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다. 이때 상기 릴레이 노드는 도 4를 참조하여 살펴본 중계기와 동일한 구성을 가진다.6 shows a control flow performed in a relay node according to an embodiment of the present invention. In this case, the relay node has the same configuration as the repeater described with reference to FIG. 4.

도 6을 참조하면, 릴레이 노드는 610단계에서 양방향 통신이 이루어지고 있는 두 개의 통신 노드들 각각으로부터 변조 심볼 열을 수신한다. 상기 변조 심볼 열은 소정의 변조방식에 의해 변조된 심볼 열을 의미한다. 그리고 상기 두 개의 변조 심볼 열은 서로 다른 시점에서 수신이 이루어질 수 있다. 이는 상기 두 개의 통신 노드들 각각으로부터 변조 심볼 열이 전송되는 시점을 달리하기 때문이거나 무선 링크 상에서의 서로 다른 지연 시간으로 인한 것일 수 있다. 따라서 상기 릴레이 노드는 하나의 통신 노드로부터 변조 심볼 열을 수신한 후 다른 통신 노드로부터 변조 심볼 열이 수신될 때까지 먼저 수신한 변조 심볼 열을 버퍼링할 수 있다.Referring to FIG. 6, in step 610, the relay node receives a modulation symbol sequence from each of two communication nodes for which bidirectional communication is performed. The modulation symbol string means a symbol string modulated by a predetermined modulation scheme. The two modulation symbol streams may be received at different times. This may be due to different timing of transmission of modulation symbol strings from each of the two communication nodes or due to different delay times on the wireless link. Accordingly, the relay node may buffer the modulation symbol sequence received after receiving the modulation symbol sequence from one communication node and receiving the modulation symbol sequence from another communication node.

상기 릴레이 노드는 두 개의 통신 노드 각각으로부터 변조 심볼 열을 수신하면, 612단계에서 상기 수신한 변조 심볼 열 각각에 대한 복조 및 복호화를 수행한다. 즉 상기 릴레이 노드는 해당 통신 노드에서 사용된 변조 차수를 고려하여 상기 수신한 변조 심볼의 복조를 수행한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 복조가 이루어진 두 개의 부호화 비트 열 각각에 대한 채널 복호화를 수행한다. 상기 채널 복호화는 해당 통신 노드에서 이루어진 채널 부호화에 상응하는 동작으로, 해당 통신 노드에서 사용된 부호화 율을 참조하여 수행될 수 있다.When the relay node receives the modulation symbol stream from each of the two communication nodes, the relay node performs demodulation and decoding on each of the received modulation symbol streams in step 612. That is, the relay node demodulates the received modulation symbol in consideration of the modulation order used in the corresponding communication node. The relay node performs channel decoding on each of the two coded bit streams in which the demodulation is performed. The channel decoding is an operation corresponding to channel encoding performed at a corresponding communication node, and may be performed by referring to a coding rate used at the corresponding communication node.

상기 릴레이 노드는 상기 복조 및 복호화에 의해 두 개의 비트 열을 획득하면, 614단계에서 상기 획득한 두 개의 비트 열의 크기, 즉 길이를 일치시키기 위한 크기 조정을 수행한다. 즉 상기 두 개의 통신 노드들로부터 수신한 데이터 크기를 동일한 크기로 일치시키기 위한 동작을 수행한다. 하지만 복조 및 복호화를 통해 획득한 두 개의 비트 열의 길이가 동일하다면, 상기 두 개의 비트 열의 길이를 동일한 길이로 조정하기 위한 동작이 생략될 수 있음은 자명하다.When the relay node acquires two bit strings by the demodulation and decoding, in step 614, the relay node performs size adjustment to match the size, that is, length, of the two bit strings. That is, an operation for matching the data size received from the two communication nodes to the same size is performed. However, if two bit strings obtained through demodulation and decoding have the same length, it is obvious that an operation for adjusting the length of the two bit strings to the same length may be omitted.

본 발명의 실시 예에서는 서로 다른 크기의 데이터를 동일한 크기로 일치시키기 위해 두 가지 방안을 제안하고 있다. 즉 앞에서도 살펴본 바와 같이 본 발명에서는 NaF와 NaP 두 가지 방안 중 한 가지 방안에 의해 서로 다른 크기를 가지는 데이터의 크기를 일치시킨다.In an embodiment of the present invention, two methods are proposed to match data of different sizes with the same size. That is, as described above, in the present invention, one of two methods, NaF and NaP, matches the size of data having different sizes.

상기 NaF와 상기 NaP에 의해 두 개의 서로 다른 크기를 가지는 데이터의 크기를 일치시키기 위한 동작에 대해서는 앞에서 이미 상세히 기술되었다. 하여 상기 NaF와 상기 NaP에 의해 데이터의 크기를 조정하는 것에 대해 간략하게만 설명한다. The operation for matching the size of data having two different sizes by the NaF and the NaP has already been described in detail above. The adjustment of the size of the data by the NaF and the NaP is only briefly described.

상기 릴레이 노드는 상기 NaF를 사용하여 두 개의 비트 열의 길이를 일치시키는 경우, 두 개의 비트 열 중 길이가 긴 비트 열을 두 개의 비트 열로 분할한다. 이때 상기 분할된 두 개의 비트 열 중 하나의 비트 열은 상기 두 개의 비트 열 중 길이가 짧은 비트 열과 동일한 길이를 갖도록 한다. 그리고 상기 분할된 두 개의 비트 열 중 나머지 하나의 비트 열의 길이는 상기 길이가 긴 비트 열에서 상기 길이가 짧은 비트 열의 오차 길이를 갖는다.When the relay node uses the NaF to match the lengths of the two bit strings, the relay node divides the long bit string among the two bit strings into two bit strings. In this case, one bit string of the divided two bit strings has the same length as the short bit string of the two bit strings. The length of the other bit string of the divided two bit strings has an error length of the short bit string in the long bit string.

이를 위해 상기 릴레이 노드는 복조 및 복호화를 통해 제공되는 두 개의 비트 열의 길이를 비교하고, 상기 비교를 통해 상기 두 개의 비트 열 간의 오차 길이를 계산한다. 그리고 상기 두 개의 비트 열 중 길이가 긴 비트 열에서 상기 오차 길이에 해당하는 비트들을 잘라 낸다.To this end, the relay node compares the lengths of the two bit strings provided through demodulation and decoding, and calculates an error length between the two bit strings through the comparison. The bit corresponding to the error length is cut out from the long bit string among the two bit strings.

따라서 상기 NaF를 사용하는 경우, 최종적으로 두 개의 동일한 길이를 가지는 두 개의 비트 열과 크기 조정을 위해 입력된 두 개의 비트 열 간의 오차 길이를 가지는 추가 비트 열로 이루어진 총 3개의 비트 열을 얻을 수 있다.Therefore, when using the NaF, a total of three bit strings consisting of two bit strings having two identical lengths and an additional bit string having an error length between two bit strings inputted for resizing can be obtained.

하지만 상기 릴레이 노드는 상기 NaP를 사용하여 두 개의 비트 열의 길이를 일치시키는 경우, 두 개의 비트 열 중 길이가 짧은 비트 열에 리던던시 비트들을 추가하여 다른 하나의 비트 열과 동일한 길이를 갖도록 한다.However, when the relay node matches the length of two bit strings using the NaP, the relay node adds redundancy bits to the shorter bit string of the two bit strings to have the same length as the other bit string.

이를 위해 상기 릴레이 노드는 복조 및 복호화를 통해 제공되는 두 개의 비트 열의 길이를 비교하고, 상기 비교를 통해 상기 두 개의 비트 열 간의 오차 길이를 계산한다. 그리고 상기 두 개의 비트 열 중 길이가 짧은 비트 열에 상기 오차 길이에 해당하는 리던던시 비트들을 추가한다. 상기 리던던시 비트들의 추가는 제로 패딩, 반복, 및 패리티 비트 추가 중 적어도 하나에 의해 이루어질 수 있다.To this end, the relay node compares the lengths of the two bit strings provided through demodulation and decoding, and calculates an error length between the two bit strings through the comparison. The redundancy bits corresponding to the error length are added to the shorter bit string of the two bit strings. The addition of the redundancy bits may be made by at least one of zero padding, repetition, and parity bit addition.

따라서 상기 NaP를 사용하는 경우, 최종적으로 두 개의 동일한 길이를 가지는 두 개의 비트 열을 얻을 수 있다. 상기 NaP를 사용하는 경우에 얻을 수 있는 비트 열의 길이는 상기 NaF에 의해 얻어진 비트 열의 길이보다 길 길이를 가짐을 알 수 있다.Therefore, when using the NaP, two bit strings having two identical lengths can be obtained. It can be seen that the length of the bit string obtained when using NaP has a length longer than that of the bit string obtained by NaF.

통상적으로 채널 부호화를 위한 대표적인 기법인 터보 코딩의 경우, 입력되는 비트 열의 길이가 길수록 코딩 개인 (coding gain)이 좋게 나타난다. 따라서 상기 NaF에 비해 상기 NaP를 적용할 시에 더 양호한 부호화 성능을 얻을 수 있다.In general, in the case of turbo coding, which is a typical technique for channel coding, the longer the length of the input bit stream, the better the coding gain. Therefore, better coding performance can be obtained when applying NaP as compared to NaF.

상기 릴레이 노드는 동일한 길이를 가지는 두 개의 비트 열을 획득하면, 616단계에서 상기 동일한 길이를 가지는 두 개의 비트 열을 이용한 네트워크 코딩을 수행한다. 상기 네트워크 코딩의 일 예로 두 개의 비트 열을 비트 단위로 XOR 연산을 취함으로써, 하나의 네트워크 코딩된 비트 열을 얻을 수 있다.When the relay node acquires two bit strings having the same length, in step 616, the relay node performs network coding using the two bit strings having the same length. As an example of the network coding, one network coded bit string may be obtained by performing an XOR operation on two bit strings in bit units.

상기 릴레이 노드는 하나의 네트워크 코딩된 비트 열을 획득하면, 618단계에서 상기 네트워크 코딩된 하나의 비트 열에 대한 채널 부호화 및 변조를 수행한다. 이때 상기 채널 부호화를 위한 부호화 율과 상기 변조를 위한 변조 차수는 상기 두 개의 통신 노드들 각각에 대응한 채널 품질들 중 상대적으로 낮은 레벨의 채널 품질을 기반으로 결정한다. 그 이유는 상기 네트워크 코딩된 비트 열은 상기 두 개의 통신 노드 모두에 의해 정상적으로 수신될 수 있어야 하기 때문이다.When the relay node obtains one network coded bit string, the relay node performs channel encoding and modulation on the network coded bit string in step 618. In this case, the coding rate for the channel encoding and the modulation order for the modulation are determined based on the channel quality of a relatively low level among the channel qualities corresponding to each of the two communication nodes. The reason is that the network coded bit string must be able to be normally received by both communication nodes.

한편 앞서 수행된 크기 조정에서 NaF가 사용된 경우, 상기 릴레이 노드는 상기 618단계에서 추가로 획득한 비트 열에 대한 채널 부호화 및 변조를 수행한다. 이때 상기 채널 부호화를 위한 부호화 율과 상기 변조를 위한 변조 차수는 상기 추가 비트 열을 획득한 비트 열을 전달할 목적 노드와의 채널 품질을 기반으로 결정한다. 그 이유는 상기 추가 비트 열은 상기 두 개의 통신 노드들 중 하나의 통신 노드, 즉 목적 노드에게만 전달되면 되기 때문이다.On the other hand, when NaF is used in the above-described scaling, the relay node performs channel encoding and modulation on the bit string additionally obtained in step 618. In this case, the coding rate for the channel encoding and the modulation order for the modulation are determined based on the channel quality with the destination node to which the additional bit string is obtained. The reason is that the additional bit string only needs to be delivered to one of the two communication nodes, that is, the destination node.

상기 릴레이 노드는 620단계에서 상기 네트워크 코딩된 비트 열의 채널 부호화 및 변조를 통해 획득한 변조 심볼 열을 상기 두 개의 통신 노드 모두가 수신할 수 있도록 방송한다. 그리고 상기 릴레이 노드는 상기 620단계에서 상기 추가 비트 열의 채널 부호화 및 변조를 통해 획득한 변조 심볼을 목적 노드만이 수신할 수 있도록 전송한다.In step 620, the relay node broadcasts a modulation symbol string obtained through channel encoding and modulation of the network coded bit string so that both communication nodes can receive it. In operation 620, the relay node transmits a modulation symbol obtained through channel encoding and modulation of the additional bit stream so that only the destination node can receive it.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 지원하기 위해 릴레이 노드는 두 개의 통신 노드로부터 수신한 데이터의 크기를 일치시킨 후 이를 네트워크 코딩하여 상기 두 개의 통신 노드로 방송한다. 그리고 데이터 크기를 일치시키기 위한 방식에 따라 추가로 획득한 비트 열에 대해서는 네트워크 코딩을 수행하지 않고, 목적 노드로만 전송한다.
As described above, in order to support bidirectional communication according to an exemplary embodiment of the present invention, a relay node matches a size of data received from two communication nodes, and then network-codes the broadcast data to the two communication nodes. In addition, according to the method for matching data size, the additionally obtained bit string is transmitted to the destination node without performing network coding.

통신 노드 구성 및 동작Communication node configuration and behavior

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 수행하는 통신 노드의 구성을 보이고 있다.5 illustrates a configuration of a communication node for performing bidirectional communication according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 채널 부호화부(510)는 AMC 기법을 기반으로 전송할 데이터, 즉 비트 열

에 대한 채널 부호화를 수행한다. 상기 채널 부호화부(510)는 상기

의 부호화를 위한 부호화 율을 릴레이 노드 (중계기)와의 링크 품질을 고려하여 결정한다.Referring to FIG. 5, the channel encoder 510 transmits data, that is, a bit string, based on an AMC scheme.

Perform channel coding on. The channel encoder 510 is

The coding rate for coding is determined in consideration of the link quality with the relay node (relay).

상기 전송할 데이터, 즉 비트 열

은 상기 채널 부호화부(510)뿐만 아니라 버퍼(530)로 제공되어 임시로 저장된다. 이는 향후 릴레이 노드에 의해 제공되는 네트워크 코딩된 비트 열로부터 자신이 수신할 비트 열을 추출하기 위해 사용될 것이다.The data to be transmitted, ie a bit string

Is provided to the buffer 530 as well as the channel encoder 510 and temporarily stored. This will be used to extract the bit string that it will receive in the future from the network coded bit string provided by the relay node.

변조부(520)는 상기 채널 부호화부(510)로부터 제공되는

를 출력한다. 이때 상기

를 변조하기 위한 소정 변조 차수는 릴레이 노드 (중계기)와의 링크 품질을 고려하여 결정한다.The modulator 520 is provided from the channel encoder 510.

. At this time

The predetermined modulation order for modulation is determined in consideration of the link quality with the relay node (repeater).

복조부(540)는 상기 릴레이 노드에 의해 전송된 심볼 열 (

)을 입력으로 하고, 상기 심볼 열 (

)에 대한 복조를 수행한다. 상기 복조부(540)가 상기 심볼 열 (

)의 복조를 위해 고려할 변조 차수 (또는 변조 차수)에 관한 정보는 상기 릴레이 노드로부터 제공될 수 있다. 상기 복조부(540)는 상기 심볼 열 (

)에 대한 복조에 의해 획득된 부호화 비트 열 (

)을 채널 복호화부(550)로 출력한다.The demodulator 540 is a symbol string transmitted by the relay node (

) As an input, and the symbol string (

Perform demodulation on The demodulator 540 performs the symbol string (

Information about the modulation order (or modulation order) to consider for demodulation of the < RTI ID = 0.0 >) may be provided from the relay node. The demodulator 540 is a symbol string (

Coded bit string obtained by demodulation

) Is output to the channel decoder 550.

또한 상기 복조부(540)는 상기 릴레이 노드에 의해 추가로 전송된 심볼 열 (

)을 입력으로 하고, 상기 추가 심볼 열 (

)에 대한 복조를 수행한다. 상기 복조부(540)가 상기 추가 심볼 열 (

)의 복조를 위해 고려할 변조 차수 (또는 변조 차수)에 관한 정보는 상기 릴레이 노드로부터 제공될 수 있다. 상기 복조부(540)는 상기 추가 심볼 열 (

)에 대한 복조에 의해 획득된 부호화 비트 열 (

)을 상기 채널 복호화부(550)로 출력한다.In addition, the demodulator 540 is a symbol string additionally transmitted by the relay node (

) As input, and the additional symbol string (

Perform demodulation on The demodulator 540 performs the additional symbol sequence (

Information about the modulation order (or modulation order) to consider for demodulation of the < RTI ID = 0.0 >) may be provided from the relay node. The demodulator 540 performs the additional symbol sequence (

Coded bit string obtained by demodulation

) Is output to the channel decoder 550.

상기 채널 복호화부(550)는 상기 부호화 비트 열 (

)을 입력으로 하고, 상기 부호화 비트 열 (

)에 대한 복호화를 수행한다. 상기 채널 복호화부(550)가 상기 부호화 비트 열 (

)의 복호화를 위해 고려할 부호화 율에 관한 정보는 상기 릴레이 노드로부터 제공될 수 있다. 상기 채널 복호화부(550)는 상기 부호화 비트 열 (

)에 대한 복호화에 의해 획득된 비트 열 (

)을 네트워크 코딩부(560)로 출력한다.The channel decoder 550 performs the encoding bit sequence (

) Is input, and the coded bit string (

) Is decrypted. The channel decoder 550 transmits the encoded bit string (

Information about a coding rate to be considered for decoding may be provided from the relay node. The channel decoder 550 performs the encoding bit sequence (

Bit string obtained by decoding on

) Is output to the network coding unit 560.

상기 채널 복호화부(550)는 상기 추가 부호화 비트 열 (

)이 입력되면, 상기 추가 부호화 비트 열 (

)에 대한 복호화를 수행한다. 상기 채널 복호화부(550)가 상기 추가 부호화 비트 열 (

)에 대한 복호화에 의해 획득된 비트 열 (

)을 데이터 재구성부(570)로 출력한다.The channel decoder 550 performs the additional coded bit sequence (

) Is input, the additional coded bit string (

) Is decrypted. The channel decoder 550 performs the additional coded bit stream (

Bit string obtained by decoding on

) Is output to the data reconstruction unit 570.

상기 네트워크 디코딩부(560)는 상기 채널 복호화부(550)에 의해 제공되는 비트 열 (

)에 대한 네트워크 디코딩을 수행하여 수신하고자 하는 비트 열

을 추출한다. 상기 네트워크 디코딩을 위해서는 배타적 논리합 연산이 사용될 수 있다. 이 경우 상기 네트워크 디코딩부(560)는 상기 채널 복호화부(550)에 의해 제공되는 비트 열 (

)과 상기 버퍼(530)에 저장된 비트 열 (

)을 XOR 연산함으로써 원하는 비트 열

을 얻을 수 있다.The network decoding unit 560 is a bit string provided by the channel decoding unit 550 (

Bit stream that you want to receive by performing network decoding on

Extract An exclusive OR operation may be used for the network decoding. In this case, the network decoding unit 560 is a bit string provided by the channel decoding unit 550 (

) And a bit string (stored in the buffer 530)

Bitwise by XOR operation

Can be obtained.

상기 데이터 재구성부(570)는 상기

또는 상기

와 상기

을 입력으로 하고, 상기

또는 상기

와 상기

을 재구성하여 최종 비트 열

을 출력한다.The data reconstruction unit 570 is

Or above

And above

As the input,

Or above

And above

To reconstruct the final bit string

Outputs

상기 데이터 재구성부(570)는 릴레이 노드에서 데이터 크기를 조정하기 위해 사용되는 방식에 따라 상기 최종 비트 열

을 얻기 위한 데이터 재구성 동작을 달리한다. 따라서 상기 릴레이 노드에서 데이터 크기를 조정하기 위해 사용되는 방식에 관한 정보는 상기 릴레이 노드에 의해 제공될 수 있다.The data reconstruction unit 570 is the last bit string according to the method used to adjust the data size in the relay node

The data reconstruction operation to obtain a different. Thus, information about the method used to adjust the data size at the relay node may be provided by the relay node.

상기 릴레이 노드에서 데이터 크기를 조정하기 위해 사용되는 방식이 NaF인 경우, 상기 데이터 재구성부(570)는 상기

와 상기

를 결합하여 최종 비트 열

을 출력한다. If the method used to adjust the data size in the relay node is NaF, the data reconstruction unit 570

And above

Combine the final bit columns

Outputs

하지만 상기 릴레이 노드에서 데이터 크기를 조정하기 위해 사용되는 방식이 NaP인 경우, 상기 데이터 재구성부(570)는 상기

에서 추가된 리던던시 비트를 제거함으로써, 최종 비트 열

을 출력한다.
However, if the method used to adjust the data size in the relay node is NaP, the data reconstruction unit 570 is

The final bit string by removing the added redundancy bits from

Outputs

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 양방향 통신을 위한 데이터를 송/수신하는 통신 노드에서의 제어 흐름을 보이고 있다. 이때 상기 릴레이 노드는 도 5를 참조하여 살펴본 통신 노드와 동일한 구성을 가진다. 그리고 상기 통신 노드로서 동작하는 기지국과 단말 모두에 대해 도 7에서의 제어 흐름은 동일하게 적용될 수 있다.7 shows a control flow in a communication node transmitting / receiving data for bidirectional communication according to an embodiment of the present invention. In this case, the relay node has the same configuration as the communication node described with reference to FIG. 5. The control flow in FIG. 7 may be equally applied to both the base station and the terminal operating as the communication node.

도 7을 참조하면, 통신 노드는 710단계에서 상대 통신 노드, 즉 목적 노드로 전달할 변조 심볼 열을 릴레이 노드로 송신한다. 상기 변조 심볼 열은 소정의 길이, 즉 크기를 가지는 비트 열을 채널 부호화한 후 변조한 데이터를 의미한다. 이때 채널 부호화를 위한 부호화 율과 변조를 위한 변조 차수는 통상적인 AMC 기법에 의해 정하여 질 수 있다.Referring to FIG. 7, in operation 710, the communication node transmits a modulation symbol string to be transmitted to the counterpart communication node, that is, the target node, to the relay node. The modulation symbol string refers to data that is modulated after channel coding a bit string having a predetermined length, that is, a size. In this case, a coding rate for channel coding and a modulation order for modulation may be determined by a conventional AMC technique.

그 후 상기 통신 노드는 712단계에서 상기 변조 심볼 열의 생성을 위해 사용된 비트 열을 버퍼 등의 기록 매체에 임시로 저장한다. 상기 임시로 저장된 비트 열은 향후 네트워크 디-코딩을 위해 사용될 것이다.Thereafter, in step 712, the communication node temporarily stores a bit string used for generating the modulation symbol string in a recording medium such as a buffer. The temporarily stored bit string will be used for future network de-coding.

상기 통신 노드는 714단계에서 상기 릴레이 노드로부터 변조 심볼 열을 수신하고, 상기 수신한 변조 심볼 열에 대한 복조 및 복호화를 수행한다. 즉 상기 통신 노드는 상기 릴레이 노드에서 사용된 변조 차수를 고려하여 상기 수신한 변조 심볼의 복조를 수행한다. 그리고 상기 통신 노드는 상기 복조가 이루어진 부호화 비트 열에 대한 채널 복호화를 수행한다. 상기 채널 복호화는 상기 릴레이 노드에서 이루어진 채널 부호화에 상응하는 동작으로, 상기 릴레이 노드에서 사용된 부호화 율을 참조하여 수행될 수 있다.In step 714, the communication node receives a modulation symbol sequence from the relay node and performs demodulation and decoding on the received modulation symbol sequence. That is, the communication node demodulates the received modulation symbol in consideration of the modulation order used in the relay node. The communication node performs channel decoding on the demodulated coded bit stream. The channel decoding is an operation corresponding to channel coding performed at the relay node, and may be performed by referring to a coding rate used at the relay node.

상기 변조 심볼 열은 상기 릴레이 노드를 통해 소스 노드, 즉 상대 통신 노드로부터 전달된 데이터에 상응하는 것이다. 그리고 상기 변조 심볼 열의 복조를 위해 고려할 변조 차수 및 상기 채널 부호화를 위해 고려할 부호화 율은 상기 릴레이 노드로부터 별도의 제어 정보로 제공될 수 있다.The modulation symbol string corresponds to data transmitted from a source node, that is, a counterpart communication node, through the relay node. The modulation order to be considered for demodulation of the modulation symbol sequence and the coding rate to be considered for the channel encoding may be provided as separate control information from the relay node.

상기 통신 노드는 수신한 변조 심볼에 대한 복조 및 복호화가 완료되면, 716단계에서 상기 복호화된 비트 열에 대한 네트워크 디-코딩을 수행한다. 상기 통신 노드는 상기 네트워크 디-코딩을 위해 앞서 임시로 저장한 비트 열을 사용한다. 예컨대 상기 네트워크 디-코딩은 상기 복호화된 비트 열과 상기 임시 저장된 비트 열을 비트 단위로 XOR를 취하는 것이 될 수 있다.When demodulation and decoding of the received modulation symbol are completed, the communication node performs network de-coding on the decoded bit stream in step 716. The communication node uses the previously stored bit string for the network de-coding. For example, the network de-coding may be to take an XOR bit by bit of the decoded bit stream and the temporarily stored bit stream.

하지만 상기 복호화된 비트 열이 네트워크 코딩되어 있지 않는 경우, 상기 통신 노드는 상기 716단계에서의 네트워크 디-코딩의 수행을 생략할 수 있다. 일 예로 상기 릴레이 노드에서 데이터 크기를 일치시키기 위해 NaF를 사용하였다면, 상기 통신 노드는 네트워크 코딩이 되지 않은 추가 비트 열을 수신할 수 있다. 이 경우 상기 통신 노드는 상기 추가 비트 열에 대해서는 상기 716단계에서의 네트워크 디-코딩을 생략할 수 있다.However, if the decoded bit string is not network coded, the communication node may skip performing network de-coding in step 716. As an example, if NaF is used to match data sizes in the relay node, the communication node may receive an additional bit string that is not network coded. In this case, the communication node may omit the network de-coding in step 716 for the additional bit string.

이를 위해 상기 릴레이 노드는 변조 심볼 열을 패킷의 형식으로 전송하는 경우, 상기 패킷의 헤더 또는 상기 패킷의 페이로드에 해당 패킷의 타입을 식별하는 정보를 추가할 수 있다. 이때 상기 식별 정보는 릴레이 노드가 패킷 형식으로 전송하는 변조 심볼 열이 NaF에 의해 구성된 것인지 아니면 MaP에 의해 구성된 것인지를 구분하기 위한 정보가 될 수 있다. 다른 예로써 상기 식별 정보는 릴레이 노드가 패킷 형식으로 전송하는 변조 심볼 열이 네트워크 코딩이 이루어진 것인지 아니면 네트워크 코딩이 이루어지지 않은 것인지를 구분하기 위한 정보가 될 수도 있다. 또 다른 예로 상기 식별 정보는 릴레이 노드가 패킷 형식으로 전송하는 변조 심볼 열이 NaF의 사용으로 인한 추가 비트 열인지 아닌지를 직접 표현하는 정보가 될 수 있다.To this end, when the relay node transmits a modulation symbol string in the form of a packet, the relay node may add information identifying the type of the packet to the header of the packet or the payload of the packet. In this case, the identification information may be information for distinguishing whether a modulation symbol string transmitted by the relay node in a packet form is configured by NaF or MaP. As another example, the identification information may be information for distinguishing whether a modulation symbol string transmitted by a relay node in a packet form is network coded or network coded. As another example, the identification information may be information directly indicating whether the modulation symbol string transmitted by the relay node in the packet form is an additional bit string due to the use of NaF.

따라서 상기 통신 노드는 비트 열을 복호화함에 있어 앞서 정의된 식별 정보에 의해 해당 비트 열이 추가 비트 열이 아니라고 판단되면, 상기 716단계에서의 네트워크 디-코딩 동작을 수행하지 않는다.Accordingly, when the communication node determines that the corresponding bit string is not an additional bit string in decoding the bit string, the communication node does not perform the network de-coding operation in step 716.

상기 통신 노드는 상기 714단계에서의 복조 및 복호화 수행이 완료되거나 상기 716단계에서 네트워크 디-코딩이 완료되면, 718단계로 진행하여 수신한 비트 열에 의해 데이터 재구성을 수행한다. When the demodulation and decoding operation is completed in step 714 or the network de-coding is completed in step 716, the communication node proceeds to step 718 and performs data reconstruction based on the received bit string.

만약 상기 릴레이 노드에서 NaF가 사용되었다면, 상기 데이터 재구성은 네트워크 디-코딩을 통해 획득한 비트 열과 상기 네트워크 디-코딩 없이 복호화를 통해 획득한 추가 비트 열을 결합하여 하나의 비트 열을 구성하는 동작에 상응한다. If NaF is used in the relay node, the data reconstruction is performed by combining a bit string obtained through network de-coding with an additional bit string obtained through decoding without the network de-coding. Corresponds.

하지만 상기 릴레이 노드에서 NaP가 사용되었다면, 상기 데이터 재구성은 네트워크 디-코딩을 통해 획득한 비트 열에서 상기 릴레이 노드에 의해 추가된 리던던시 비트를 제거하는 동작에 상응한다. 상기 리던던시 비트는 상기 릴레이 노드가 제로 패딩, 반복, 및 패리티 비트 추가로 인해 삽입된 비트가 될 수 있다.However, if NaP is used at the relay node, the data reconstruction corresponds to removing redundancy bits added by the relay node from the bit string obtained through network de-coding. The redundancy bit may be a bit inserted by the relay node due to zero padding, repetition, and parity bit addition.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 통신을 수행하는 통신 노드는 릴레이 노드로부터 수신한 변조 심볼 열의 타입, 즉 데이터 크기를 일치시키기 위해 NaF와 NaP 중 어떠한 방식이 사용되었는지를 고려하여 수신한 데이터를 재구성한다.
As described above, a communication node performing bidirectional communication according to an embodiment of the present invention receives a type of modulation symbol sequence received from a relay node, that is, whether NaF or NaP is used to match a data size. Reconstruct the data.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the appended claims, but also by the equivalents of the claims.

예컨대 NaP를 통해 네트워크 코딩을 실시하는 경우, NaF를 이용하는 경우에 비해 긴 데이터 블록을 이용하여 채널 부호화를 수행하게 된다. 이 경우에는 채널 부호화를 위해 터보 코딩 기술을 사용하는 것이 보다 나은 채널 부호화 이득을 얻게 된다. For example, when network coding is performed through NaP, channel coding is performed using longer data blocks than when NaF is used. In this case, the use of turbo coding techniques for channel coding results in better channel coding gain.

반대로 NaF를 통해 네트워크 코딩을 실시하는 경우, NaP를 이용하는 경우에 비해 짧은 데이터 블록을 이용하여 채널 부호화를 수행하게 된다. 이 경우에는 채널 부호화를 위해 컨볼루션널 코딩 기술을 사용하는 것이 보다 나은 채널 부호화 이득을 얻게 된다. On the contrary, when network coding is performed through NaF, channel coding is performed using shorter data blocks than when NaP is used. In this case, the use of convolutional coding techniques for channel coding yields better channel coding gains.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 채널 부호화 이득을 위해 채널 상황에 따라 데이터 크기를 조정하기 위한 기법으로 NaF와 NaP를 선택적으로 사용할 수 있다. 이 경우 앞에서 밝힌 바와 같이 릴레이 노드에서 데이터 크기를 조정하기 위해 사용한 기법을 상대 노드가 인식할 수 있도록 하는 식별 정보를 상기 상대 노드로 제공하는 것이 바람직하다.Therefore, in the embodiment of the present invention, NaF and NaP may be selectively used as a technique for adjusting the data size according to channel conditions for channel coding gain. In this case, as described above, it is preferable to provide the counterpart with identification information that allows the counterpart node to recognize the scheme used to adjust the data size in the relay node.

Claims

A method for supporting bidirectional communication between a first node and a second node in a relay node of a relay network,
Matching the size (SIZE_N ₂ ) of the first data received from the first node with the size (SIZE_N ₂ ) of the second data received from the second node to the same size;
Generating one coded data by network coding the first data and the second data matched with the same size; And
The first node and the second node are encoded and modulated using the coding rate and the modulation order determined based on the channel quality with the first node and the channel quality with the second node. Transfer to
Data remaining after matching the size among the first data or the second data (

) Is a part of the second data, the target node is the first node.

The method of claim 1,
Matching to the same size,
Size error between the first data and the second size of data in the large data size of the first data (SIZE_N ₁₎ and the second data size (SIZE_N ₂₎ of (

2) A method of supporting bidirectional communication, in which a process of cutting out data as much as) and matching two data sizes.

The method of claim 1,
Matching to the same size,
Comparing the size of the first data (SIZE_N ₁ ) with the size of the second data (SIZE_N ₂ );
The magnitude of the error between the size (SIZE_N ₁ ) of the first data and the size (SIZE_N ₂ ) of the second data through the comparison

Calculating; And
The calculated error magnitude in the larger data among the first data and the second data (

Bidirectional communication support method comprising the step of truncating as much data.

delete

The method of claim 1,
Matching to the same size,
The magnitude of the error between the size of the first data and the size of the second data for the smaller data of the first data and the second data (

) Matching the size of the two data by at least one of zero padding, repetition, and adding parity bits.

The method of claim 5,
The process of matching the size of the two data,
Comparing the size of the first data (SIZE_N ₁ ) with the size of the second data (SIZE_N ₂ );
The magnitude of the error between the size (SIZE_N ₁ ) of the first data and the size (SIZE_N ₂ ) of the second data through the comparison

Calculating; And
The calculated error magnitude for the smaller data among the first data and the second data (

Matching two data sizes by at least one of zero padding, repetition, and adding a parity bit.

The method according to any one of claims 1, 2, 3, 5 and 6,
The coding rate and the modulation order are determined based on a lower level of channel quality between the channel quality with the first node and the channel quality with the second node.

A relay node supporting bidirectional communication between a first node and a second node in a relay network,
A data size adjusting unit for matching the size of the first data received from the first node (SIZE_N ₁ ) with the size of the second data received from the second node (SIZE_N ₂ ) to the same size;
A network coding unit for generating one coded data by network coding the first data and the second data matched with the same size; And
The generated one coded data is encoded and modulated using a coding rate and a modulation order determined based on the channel quality with the first node and the channel quality with the second node, and the first data or the second is encoded. Match the size among the data and the remaining data (

Is transmitted to the first node when is a part of the second data.

The method of claim 8, wherein the data size adjustment unit,
The size of the first data in the larger data among the first data and the second data (

) And the size of the second data (

Error size between

Relay node by truncating the data as much as) and matching the sizes of the two data.

The method of claim 8, wherein the data size adjustment unit,
The size of the first data SIZE_N ₁ is compared with the size of the second data SIZE_N ₂ , and through the comparison, the size of the first data SIZE_N ₁ and the size of the second data SIZE_N ₂ . Size of error between

Is calculated, and the calculated error magnitude (i) in the larger data among the first data and the second data

Relay node, which truncates data as much as

delete

The method of claim 8, wherein the data size adjustment unit,
The magnitude of the error between the size of the first data and the size of the second data for the smaller data of the first data and the second data (

Relaying the size of the two data by at least one of zero padding, repetition, and adding a parity bit.

Is calculated, and the calculated error magnitude (i) for the smaller data of the first data and the second data

The method according to any one of claims 8, 9, 10, 12 and 13,
The encoding and modulation unit,
And determining a coding rate and a modulation order based on a channel level of a lower level among channel quality with the first node and channel quality with the second node.

In a method for performing bidirectional communication with a relay node in a node of a relay network,
Transmitting data having a predetermined size to the relay node;
Temporarily storing the transmitted data;
Demodulating and decoding data received from the relay node;
When the demodulated and decoded data is network coded, network de-coding the demodulated and decoded data by the temporarily stored data to obtain data transmitted from a source node; And
And if the demodulated and decoded data is not network coded, combining the demodulated and decoded data with the obtained data and outputting the combined data.

16. The method of claim 15,
And receiving identification information on whether network coded data of the demodulated and decoded data, and information on a coding rate and a modulation order for demodulation and decoding are provided from the relay node.

The method of claim 16,
And removing the inserted bits due to zero padding, repetition, and the addition of parity bits in the obtained data.

A communication node for performing bidirectional communication with a relay node in a relay network,
A buffer for temporarily storing data having a predetermined size transmitted to the relay node;
A demodulation and decoding unit for demodulating and decoding data received from the relay node;
A network decoding unit configured to network-decode the demodulated and decoded data by the temporarily stored data to obtain data transmitted from a source node when the demodulated and decoded data are network coded; And
And a data reconstruction unit for combining and demodulating the demodulated and decoded data to the obtained data when the demodulated and decoded data is not network coded.

The method of claim 18,
The network decoding unit and the data reconstruction unit,
And confirming whether network coding of the demodulated and decoded data is performed based on identification information provided from the relay node.

The method of claim 19, wherein the data reconstruction unit,
And removing the inserted bits from the obtained data due to zero padding, repetition, and parity bit addition.