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KR101512688B1 - 통신 장치 및 중계 장치 - Google Patents

통신 장치 및 중계 장치 Download PDF

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KR101512688B1
KR101512688B1 KR1020090031783A KR20090031783A KR101512688B1 KR 101512688 B1 KR101512688 B1 KR 101512688B1 KR 1020090031783 A KR1020090031783 A KR 1020090031783A KR 20090031783 A KR20090031783 A KR 20090031783A KR 101512688 B1 KR101512688 B1 KR 101512688B1
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signal transmission
node
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삼성전자주식회사
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Abstract

복수의 중계 노드들 중 협업 통신에 참여할 어느 하나의 중계 노드를 선택하고, 상기 선택된 중계 노드를 통해 협업 통신을 수행하는 통신 시스템에서 신호 수신 노드로 활용 가능한 통신 장치와 중계 노드로 활용 가능한 중계 장치가 개시된다.
협업 통신, 중계, 셀룰러, 애드-혹

Description

통신 장치 및 중계 장치{COMMUNICATION DEVICE AND RELAY DEVICE}
통신 장치 및 중계 장치가 개시된다. 협업(cooperative) 통신 시스템에서 수신 노드로 활용 가능한 통신 장치와 중계 노드로 활용 가능한 중계 장치가 개시된다.
최근, 무선 통신 환경에서 음성 서비스를 비롯한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 연구의 일환으로 단말기에 다중 안테나를 설치하여 다이버시티(diversity)이득을 획득하는 방법이 제안되기도 하였다.
하지만, 소형 사용자 단말에서 다이버시티 이득을 획득하기 위해 충분한 간격을 두고 다중 안테나를 설치하는 데에는 한계가 존재한다.
이를 해결하기 위해, 단일 안테나를 갖는 사용자 단말이 다른 사용자 단말들 또는 중계기와 협업(cooperative)을 통해 가상의 다중 안테나를 형성하는 협업 다이버시티 개념이 제안되었다.
따라서, 이러한 협업 통신 환경에서 주파수 효율 등을 향상시킬 수 있는 방 안에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 복수의 신호 전송 노드들로부터 신호들을 수신하는 제1 신호 수신부, 상기 복수의 신호 전송 노드들과 복수의 중계 노드들 사이의 채널들 및 상기 복수의 중계 노드들과 상기 통신 장치 사이의 채널들을 고려하여 상기 복수의 중계 노드들 중 어느 하나의 중계 노드를 선택하는 선택부, 상기 선택된 중계 노드로부터 네트워크 코딩된 신호를 수신하는 제2 신호 수신부 및 상기 제1 신호 수신부가 수신한 신호들 및 상기 제2 신호 수신부가 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 디코딩부를 포함하고, 상기 네트워크 코딩된 신호는 상기 선택된 중계 노드가 상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들을 네트워크 코딩한 신호이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치는 복수의 신호 전송 노드들로부터 신호들을 수신하는 신호 수신부, 상기 신호 수신부가 수신한 신호들을 네트워크 코딩하는 코딩부, 상기 복수의 신호 전송 노드들과 상기 중계 장치 사이의 채널들 및 상기 중계 장치와 신호 수신 노드 사이의 채널을 기초로 타이머를 설정하는 타이머 설정부 및 상기 타이머가 완료되는 경우, 상기 네트워크 코딩된 신호를 브로드캐스팅하는 브로드캐스팅부를 포함하고, 상기 브로드캐스팅부는 상기 타이머가 완료되기 전에 다른 중계 장치로부터 상기 네트워크 코딩된 신호가 수신되면, 상기 네트워크 코딩된 신호의 브로드캐스팅을 수행하지 않는다.
본 발명의 실시예들은 통신 시스템에 존재하는 복수의 중계 노드들 중 어느 하나의 중계 노드를 선택하고, 상기 선택된 중계 노드가 협업 통신에 참여하는 복수의 신호 전송 노드들로부터 전송된 신호들을 수신하여 상기 수신된 신호들에 대해 네트워크 코딩(network coding)을 수행한 후 상기 네트워크 코딩된 신호를 신호 수신 노드로 한번만 전송하도록 함으로써, 협업 통신 시스템의 주파수 효율을 증대시킬 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
일반적인 협업(cooperative) 통신 시스템에서는 신호 전송 노드들이 각각 두 개의 시간 슬롯(time slot)을 이용하여 데이터를 전송하기 때문에 주파수 효율이 반으로 줄어들 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 실시예들은 통신 시스템에 존재하는 복수의 중계 노드들 중 어느 하나의 중계 노드를 선택하고, 상기 선택된 중계 노드가 협업 통신에 참여하는 복수의 신호 전송 노드들로부터 전송된 신호들을 수신하여 상기 수신된 신호들에 대해 네트워크 코딩(network coding)을 수행한 후 상기 네트워크 코딩된 신호를 신호 수신 노드로 한번만 전송하도록 함으로써, 협업 통신 시스템의 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 고정형 중계 노드를 사용하는 셀룰러(cellular) 기반의 통신 시스템이나 애드-혹(ad-hoc) 기반의 통신 시스템에서 활용될 수 있다.
따라서, 이하에서는 도 1을 참조하여 고정형 중계 노드를 사용하는 통신 시스템에서 본 발명이 활용되는 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 고정형 중계 노드를 사용하는 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113), 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 및 신호 수신 노드(130)가 도시되어 있다.
복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 별로 구분되어있는 자원 (주파수, 시간, 공간, 코드 자원 등)을 할당받은 후 신호 수신 노드(130)로 전송할 신호들을 브로드캐스팅(broadcasting)한다.
그리고, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 사이의 채널 상태 및 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널 상태를 바탕으로 어느 하나의 중계 노드가 선택된다.
그리고 나서, 상기 선택된 중계 노드 및 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 수신한다.
이때, 상기 선택된 중계 노드는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 네트워크 코딩한 후 상기 네트워크 코딩된 신호를 신호 수신 노드(130)로 전송한다.
신호 수신 노드(130)는 상기 선택된 중계 노드로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신하여, 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호와 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 기초로 디코딩(decoding)을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출(detecting)한다.
이상, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대한 전반적 개념을 간략히 설명하였다. 본 발명의 실시예들은 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 상기 어느 하나의 중계 노드를 선택하는 주체가 무엇인가에 따라 중앙 집중형 실시예와 분산형 실시예로 나뉠 수 있다.
따라서, 이하에서는 중앙 집중형 실시예와 분산형 실시예를 구분하여 본 발명의 실시예들 좀 더 상세히 설명한다.
<중앙 집중형 실시예>
중앙 집중형 실시예는 신호 수신 노드(130)가 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 상기 어느 하나의 중계 노드를 선택하는 실시예이다.
복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)은 신호 수신 노드(130)로 전송할 신호들을 브로드캐스팅한다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 및 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호들을 수신한다.
여기서, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)의 개수가 NS, 복수의 중계 노드들의 개수가 NR이라고 가정하였을 때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 수신한 신호는 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00001
여기서,
Figure 112009022099511-pat00002
는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 중 i번째 신호 전송 노드가 신호를 전송하였을 때, j번째 중계 노드가 수신한 신호를 의미한다.
그리고,
Figure 112009022099511-pat00003
는 i번째 신호 전송 노드와 j번째 중계 노드 사이의 채널을 의미하고, n은 부가 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN)을 의미한다.
또한,
Figure 112009022099511-pat00004
는 i번째 신호 전송 노드가 전송한 2Q-QAM 심볼을 의미한다.
그리고, 신호 수신 노드(130)가 수신한 신호는 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00005
여기서,
Figure 112009022099511-pat00006
는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 중 i번째 신호 전송 노드가 신호를 전송하였을 때, 신호 수신 노드(130)가 수신한 신호를 의미한다.
그리고,
Figure 112009022099511-pat00007
는 i번째 신호 전송 노드와 신호 수신 노드(130) 사이의 채널을 의미하고, n은 AWGN을 의미한다.
또한,
Figure 112009022099511-pat00008
는 i번째 신호 전송 노드가 전송한 2Q-QAM 심볼을 의미한다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 신호들을 수신하였으면, 수신된 신호들을 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
그리고, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 추정된 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 채널에 대한 등가(equivalent) 채널 정보를 추정한다.
예컨대, 중계 노드 1(121)은 신호 전송 노드 1(111)과 중계 노드 1(121) 사이의 채널,
Figure 112009022099511-pat00009
, 신호 전송 노드 2(112)와 중계 노드 1(121) 사이의 채널,
Figure 112009022099511-pat00010
및 신호 전송 노드 3(113)과 중계 노드 1(121) 사이의 채널,
Figure 112009022099511-pat00011
을 하나의 채널로 가정하여 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
이하에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 상기 등가 채널 정보를 추정하는 과정을 상세히 설명한다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 디코딩된 신호들을 배타적 논리합(XOR)한 후에 상기 XOR된 신호에 대한 비트 에러 레이트(Bit Error Rate: BER)을 측정하여 측정된 BER로부터 등가 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)를 연산함으로써, 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
이와 관련하여, j번째 중계 노드가
Figure 112009022099511-pat00012
,
Figure 112009022099511-pat00013
,
Figure 112009022099511-pat00014
를 수신하였을 때, j번째 중계 노드가
Figure 112009022099511-pat00015
,
Figure 112009022099511-pat00016
,
Figure 112009022099511-pat00017
에 대해 측정한 BER을 각각
Figure 112009022099511-pat00018
,
Figure 112009022099511-pat00019
,
Figure 112009022099511-pat00020
라고 가정하자.
이때, j번째 중계 노드가
Figure 112009022099511-pat00021
,
Figure 112009022099511-pat00022
를 디코딩한 후 상기 디코딩된 신호를 XOR하였을 때 측정되는 BER을
Figure 112009022099511-pat00023
라고 하는 경우,
Figure 112009022099511-pat00024
는 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00025
상기 수학식 3은 다시 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00026
여기서,
Figure 112009022099511-pat00027
를 고려하면,
Figure 112009022099511-pat00028
는 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00029
이와 같은 방법의 BER 연산법을 귀납적으로 일반화하면, j번째 중계 노드가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 디코딩한 후 상기 디코딩된 신호들을 XOR하였을 때의 BER, 즉,
Figure 112009022099511-pat00030
은 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00031
이렇게 획득된 BER은 SNR의 함수인 Q-함수(Q-function)로 표현될 수 있고, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)은 상기 Q-함수의 역함수(inverse Q-function)를 이용하여 j번째 중계 노드에서 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 j번째 중계 노드 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하였을 때에 대한 등가 SNR을 연산할 수 있다.
이와 관련하여, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 BPSK 변조를 통해 신호를 전송한다고 가정하면, j번째 중계 노드가 i번째 신호 전송 노드로부터 수신한 신호
Figure 112009022099511-pat00032
에 대한 BER, 즉,
Figure 112009022099511-pat00033
는 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00034
이때, 상기 수학식 6을 이용하여 j번째 중계 노드가 수신한 신호들이 XOR되었을 때에 대한 BER, 즉,
Figure 112009022099511-pat00035
를 측정할 수 있고, 상기 수학식 7에서 나타낸 Q-함수의 역함수와 상기 수학식 6을 이용하여 등가 SNR을 연산할 수 있다.
이때, 상기 등가 SNR은 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00036
복수의 중계 노드들(121, 122, 123)은 상기 수학식 8로부터 j번째 중계 노드의 등가 SNR, 즉,
Figure 112009022099511-pat00037
을 측정할 수 있고, 상기 등가 SNR로부터 j번째 중계 노드의 등가 채널 이득,
Figure 112009022099511-pat00038
을 획득할 수 있다.
결국, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)은 각 중계 노드가 수신한 신호들을 디코딩하고, XOR한 후 상기 XOR된 신호의 BER을 이용하여 등가 SNR을 측정함으로써, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 상기 등가 채널 정보를 추정하는 동안, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 등가 채널 정보의 추정을 완료하면, 상기 등가 채널 정보를 신호 수신 노드(130)로 전송한다.
이때, 신호 수신 노드(130)는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정하고, 상기 추정된 채널 정보와 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각으로부터 수신한 상기 등가 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 협업 통신에 참여할 어느 하나의 중계 노드를 선택한다.
이때, 신호 수신 노드(130)는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 상기 수학식 8에서 획득할 수 있는 등가 채널 이득,
Figure 112009022099511-pat00039
와, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 이득의 조화 평균(harmonic mean)이 최대인 중계 노드를 상기 어느 하나의 중계 노드로 선택할 수 있다.
또한, 신호 수신 노드(130)는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각에 대해 상기 등가 채널 이득과, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 이득을 비교하여 작은 값을 검출하고, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 상기 작은 값이 최대(max-min)인 중계 노드를 상기 어느 하나의 중계 노드로 선택할 수 있다.
즉, 신호 수신 노드(130)는 상기 등가 채널 정보와, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 최적의 채널 상태를 갖는 중계 노드를 상기 어느 하나의 중계 노드로 선택할 수 있다.
신호 수신 노드(130)는 중계 노드의 선택을 완료하면, 선택된 중계 노드로 중계 노드 선택 정보를 전송한다.
이때, 상기 선택된 중계 노드는 신호 수신 노드(130)로부터 상기 중계 노드 선택 정보를 수신하면, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 수행한다.
이때, 상기 선택된 중계 노드는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 XOR하는 방법으로 상기 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
이하에서는 상기 선택된 중계 노드가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 수행하는 과정을 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
j번째 중계 노드가 선택되었다고 가정할 때, j번째 중계 노드가 i번째 신호 전송 노드로부터 수신한 신호,
Figure 112009022099511-pat00040
는 상기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
이때, j번째 중계 노드가 수신한 신호,
Figure 112009022099511-pat00041
에 대한 정합 필터 출력(matched filter output),
Figure 112009022099511-pat00042
는 하기의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00043
상기 수학식 9로부터 j번째 중계 노드가 i번째 신호 전송 노드로부터 수신한 신호에 대한 로그 우도비(Log Likelihood Ratio: LLR),
Figure 112009022099511-pat00044
는 하기의 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00045
여기서,
Figure 112009022099511-pat00046
는 i번째 신호 전송 노드의 인포메이션 비트(information bit)를 의미하고,
Figure 112009022099511-pat00047
와
Figure 112009022099511-pat00048
은 각각 m번째가 1과 -1인 심 볼로 구성된 모든 가능한 송신 심볼들의 상호 배타 서브셋(mutually exclusive subset)들을 의미한다.
이때,
Figure 112009022099511-pat00049
의 평균(mean)을
Figure 112009022099511-pat00050
라 하고,
Figure 112009022099511-pat00051
의 분산(variance)을
Figure 112009022099511-pat00052
라 하는 경우, 와
Figure 112009022099511-pat00054
는 하기의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00055
상기 선택된 중계 노드는 상기 수학식 10에서 나타낸 바와 같이, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대한 LLR들을 연산한다.
그리고 나서, 상기 선택된 중계 노드는 상기 LLR들을 XOR하여
Figure 112009022099511-pat00056
을 획득한다.
이때, 상기 LLR들이 XOR된
Figure 112009022099511-pat00057
은 하기의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00058
상기 선택된 중계 노드는 상기 수학식 12를 이용하여
Figure 112009022099511-pat00059
을 연산하고,
Figure 112009022099511-pat00060
을 하드 디시전(hard decision)하여
Figure 112009022099511-pat00061
을 획득할 수 있다.
그리고 나서, 상기 선택된 중계 노드는
Figure 112009022099511-pat00062
로부터
Figure 112009022099511-pat00063
을 변조(modulation)한다.
결국, 상기 선택된 중계 노드는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 상기 수학식 9 내지 11을 이용하여 LLR들을 연산하고, 상기 수학식 12를 이용하여 상기 LLR들을 XOR한 후 XOR된 LLR로부터 네트워크 코딩된 신호,
Figure 112009022099511-pat00064
를 획득할 수 있다.
상기 선택된 중계 노드는 상기 수학식 12로부터 네트워크 코딩된 신호,
Figure 112009022099511-pat00065
를 획득하였으면, 상기 네트워크 코딩된 신호,
Figure 112009022099511-pat00066
를 신호 수신 노드(130)로 전송한다.
이때, 신호 수신 노드(130)가 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호를
Figure 112009022099511-pat00067
라 하는 경우,
Figure 112009022099511-pat00068
는 하기의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00069
신호 수신 노드(130)는 상기 선택된 중계 노드로부터
Figure 112009022099511-pat00070
를 수신하고,
Figure 112009022099511-pat00071
와 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들,
Figure 112009022099511-pat00072
를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출한다.
이때, 신호 수신 노드(130)는
Figure 112009022099511-pat00073
와
Figure 112009022099511-pat00074
에 대해 정합 필터링을 수행하여 상기 수학식 10에서 설명한 방법과 유사하게, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들,
Figure 112009022099511-pat00075
에 대한 LLR들과 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호,
Figure 112009022099511-pat00076
에 대한 LLR을 연산할 수 있다.
이때, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들,
Figure 112009022099511-pat00077
에 대한 LLR들을
Figure 112009022099511-pat00078
라 하고, 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호,
Figure 112009022099511-pat00079
에 대한 LLR을
Figure 112009022099511-pat00080
라 하는 경우, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호들을 검출하기 위해,
Figure 112009022099511-pat00081
와
Figure 112009022099511-pat00082
을 이용하여 하기의 수학식 14와 같은 LLR들을 연산할 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00083
일반적으로 A와 B를 XOR한 후 XOR한 결과에 다시 B를 XOR하면, A가 산출되는 것으로 알려져 있다. 즉, (A xor B) xor B=A의 관계가 있는 것으로 알려져 있다.
상기 수학식 14에서
Figure 112009022099511-pat00084
부분을 살펴보면,
Figure 112009022099511-pat00085
와
Figure 112009022099511-pat00086
이 서로 XOR되어 있는 것을 알 수 있다.
다시 말해서, 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한
Figure 112009022099511-pat00087
에 대한 LLR과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 중 i번째 신호 전송 노드를 제외한 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들에 대한 LLR들이 서로 XOR되어 있는 것으로 나타나 있다.
즉, 앞서 살펴본 (A xor B) xor B=A의 관계로 비추어 보아,
Figure 112009022099511-pat00088
와
Figure 112009022099511-pat00089
을 XOR한 결과는 i번째 신호 전송 노드로부터 전송된 신호를 검출하기 위한 LLR로 사용될 수 있다.
따라서, 신호 수신 노드(130)는 i번째 신호 전송 노드로부터 전송된 신호를 검출하기 위해, i번째 신호 전송 노드로부터 수신한 신호에 대한 LLR인
Figure 112009022099511-pat00090
및,
Figure 112009022099511-pat00091
와
Figure 112009022099511-pat00092
을 XOR한 결과의 합을 이용할 수 있다.
즉, 신호 수신 노드(130)는
Figure 112009022099511-pat00093
을 디시전(decision)에 이용하여 복 수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이를 통해, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 높은 검출 확률에 기반하여 검출할 수 있고, 이는 결국 높은 다이버시티(diversity) 이득의 확보를 가능하게 한다.
이상과 같이, 신호 수신 노드(130)가 상기 수학식 14에 기초하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출하는 방법을 "belief propagation에 기반한 message passing algorithm"이라 칭할 수 있다.
이때, 신호 수신 노드(130)는 상기 수학식 14에 기초하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 때, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 상기 선택된 중계 노드 사이의 채널 상태를 고려할 수 있다.
만약, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 상기 선택된 중계 노드 사이의 채널 상태가 좋지 못하다면, 상기 수학식 14의
Figure 112009022099511-pat00094
부분에 대한 신뢰도가 떨어지기 때문에 신호 수신 노드(130)가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출하는데 있어, 그 정확도가 떨어질 수 있다.
따라서, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 상기 선택된 중계 노드 사이의 채널 상태를 고려하여 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호,
Figure 112009022099511-pat00095
가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들 을 검출하는데 미치는 영향을 조절할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 선택된 중계 노드가 상기 수학식 12를 이용하여
Figure 112009022099511-pat00096
를 디코딩할 때, 상기 선택된 중계 노드의 디코딩 에러를 고려하면, 신호 수신 노드(130)가 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호
Figure 112009022099511-pat00097
는 하기의 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00098
여기서,
Figure 112009022099511-pat00099
는 평균이 0(zero mean)이고, 분산이
Figure 112009022099511-pat00100
인 j번째 중계 노드의 디코딩 에러를 의미한다.
신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 선택된 중계 노드 사이의 등가 채널 이득을 고려하여
Figure 112009022099511-pat00101
에 소정의 가중치를 적용함으로써, 상기 수학식 14로부터 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 때,
Figure 112009022099511-pat00102
가 미치는 영향을 조정할 수 있다.
이때, 상기 가중치는 하기의 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00103
만약,
Figure 112009022099511-pat00104
인 경우, 신호 수신 노드(130)는 상기 선택된 중계 노드와 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 등가 채널의 상태가 좋은 것으로 판단하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호를 검출할 때,
Figure 112009022099511-pat00105
의 영향이 커지도록 상기 가중치를 설정할 수 있다.
반면에
Figure 112009022099511-pat00106
인 경우, 신호 수신 노드(130)는 상기 선택된 중계 노드와 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 등가 채널의 상태가 좋지 않은 것으로 판단하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호를 검출할 때,
Figure 112009022099511-pat00107
의 영향이 작아지도록 상기 가중치를 설정할 수 있다.
이때, 신호 수신 노드(130)가
Figure 112009022099511-pat00108
에 상기 수학식 16의 가중치를 적용한 신호는 하기의 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00109
이때, 상기 수학식 17에 나타낸
Figure 112009022099511-pat00110
의 평균과 분산은 하기의 수학식 18로 나타낼 수 있다.
Figure 112009022099511-pat00111
신호 수신 노드(130)는 상기 수학식 18에서 획득한
Figure 112009022099511-pat00112
의 평균과 분산을 이용하여
Figure 112009022099511-pat00113
에 대한 LLR을 연산하고, 상기
Figure 112009022099511-pat00114
에 대한 LLR과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들,
Figure 112009022099511-pat00115
에 대한 LLR들,
Figure 112009022099511-pat00116
을 기초로 상기 수학식 14를 연산하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호들을 검출할 수 있다.
이하에서는 지금까지 설명한 중앙 집중형 실시예의 전반적인 동작 과정을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 집중형 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
단계(210)에서는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 신호 수신 노드(130)로 전송할 신호들을 브로드캐스팅한다.
단계(220)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호를 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
그리고, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 추정한 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 채널에 대한 등가 채널 정보를 추정한다.
단계(230)에서는 신호 수신 노드(130)가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호를 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
단계(240)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 신호 수신 노드(130)로 상기 등가 채널 정보를 전송한다.
단계(250)에서는 신호 수신 노드(130)가 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정하고, 상기 추정한 채널 정보와 상기 등가 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 협업 통신을 수행할 어느 하나의 중계 노드를 선택한다.
단계(260)에서는 신호 수신 노드(130)가 상기 선택된 중계 노드로 중계 노드 선택 정보를 전송한다.
단계(270)에서는 상기 선택된 중계 노드가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 수행한다.
단계(280)에서는 상기 선택된 중계 노드가 신호 수신 노드(130)로 상기 네트워크 코딩된 신호를 전송한다.
단계(290)에서는 신호 수신 노드(130)가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들과 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출한다.
<분산형 실시예>
분산형 실시예는 협업 통신에 참여할 중계 노드를 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 직접 선택하는 실시예이다.
즉, 분산형 실시예는 중계 노드의 선택 방법의 측면에서 중앙 집중형 실시예와 구분되고, 전반적인 동작 과정은 중앙 집중형 실시예의 과정과 동일하다.
복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)은 신호 수신 노드(130)로 전송할 신호들을 브로드캐스팅한다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 및 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 전송된 신호들을 수신한다.
여기서, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)의 개수가 NS, 복수의 중계 노드들의 개수가 NR이라고 가정하였을 때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 수신한 신호는 상기 수학식 1로 나타낼 수 있다.
그리고, 신호 수신 노드(130)가 수신한 신호는 상기 수학식 2로 나타낼 수 있다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 신호들을 수신하였으면, 수신된 신호들을 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 상기 채널 정보를 추정하는 동안, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 수행한다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 XOR하는 방법으로 상기 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 상기 수학식 9 내지 11을 이용하여 LLR들을 연산하고, 상기 수학식 12를 이용하여 상기 LLR들을 XOR한 후 상기 XOR된 LLR로부터 네트워크 코딩된 신호,
Figure 112009022099511-pat00117
를 획득할 수 있다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123)은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 완료하면, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 채널에 대한 등가 채널 정보를 추정한다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 디코딩된 신호들을 XOR한 후에 상기 XOR된 신호에 대한 BER을 측정하여 측정된 BER로부터 등가 SNR을 연산함으로써, 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 수학식 3 내지 8을 이용하여 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 등가 채널 정보의 추정을 완료하면, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
그리고 나서, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 등가 채널 정보와, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 기초로 타이머(timer)를 설정한다.
이때, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 수학식 8에서 획득할 수 있는 등가 채널 이득
Figure 112009022099511-pat00118
와, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 이득의 조화 평균을 연산하고, 상기 조화 평균과 상기 타이머가 서로 반비례하도록 상기 타이머를 설정할 수 있다.
또한, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각은 상기 등가 채널 이득과, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 이득을 비교하여 작은 값을 검출하고, 상기 작은 값과 상기 타이머가 서로 반비례하도록 상기 타이머를 설정할 수 있다.
복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 상기 타이머의 설정을 완료한 경우, 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 상기 타이머가 가장 먼저 완료되는 중계 노드가 상기 네트워크 코딩된 신호를 브로드캐스팅한다.
이때, 상기 타이머가 가장 먼저 완료된 중계 노드 이외의 중계 노드들은 상기 타이머가 가장 먼저 완료된 중계 노드로부터 상기 네트워크 코딩된 신호가 수신 되면, 자신이 네트워크 코딩한 신호를 전송하지 않을 수 있다.
신호 수신 노드(130)는 상기 타이머가 가장 먼저 완료된 중계 노드로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신하면, 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들 및 상기 타이머가 가장 먼저 완료된 중계 노드로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출한다.
이때, 신호 수신 노드(130)는 상기 수학식 13 및 14를 이용하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
또한, 신호 수신 노드(130)는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 상기 타이머가 가장 먼저 완료된 중계 노드 사이의 채널 상태를 고려하여 복수의 중계 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이때, 신호 수신 노드(130)는 상기 수학식 15 내지 18을 이용하여 복수의 중계 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이하에서는 지금까지 설명한 분산형 실시예의 전반적인 동작 과정을 도 3를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 분산형 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
단계(310)에서는 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 신호 수신 노드(130)로 전송할 신호들을 브로드캐스팅한다.
단계(320)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 복수의 신호 전송 노 드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
단계(330)에서는 신호 수신 노드(130)가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들을 기초로 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
단계(340)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들에 대해 네트워크 코딩을 수행한다.
단계(350)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각이 단계(320)에서 추정한 채널 정보를 기초로 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 채널에 대한 등가 채널 정보를 추정한다.
단계(360)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)이 복수의 중계 노드들(121, 122, 123)과 신호 수신 노드(130) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 추정한다.
단계(370)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 각각이 단계(350)에서 추정한 등가 채널 정보와 단계(360)에서 추정한 채널 정보를 기초로 타이머를 설정한다.
단계(380)에서는 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 중 단계(370)에서 설정한 타이머가 가장 먼저 완료되는 중계 노드가 상기 네트워크 코딩된 신호를 브로드 캐스팅한다.
단계(390)에서는 신호 수신 노드(130)가 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)로부터 수신한 신호들과 상기 선택된 중계 노드로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)이 전송한 신호들을 검출한다.
이상, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 중앙 집중형 실시예와 분산형 실시예에 대해 상세히 설명하였다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 중앙 집중형 실시예와 상기 분산형 실시예는 도 1에 도시된 고정형 중계 노드를 사용하는 통신 시스템에서 활용될 수 있을 뿐만 아니라 애드-혹(ad-hoc) 기반의 통신 시스템에서도 활용될 수 있다.
따라서, 이하에서는 도 4를 참조하여 상기 중앙 집중형 실시예와 상기 분산형 실시예가 애드-혹 기반의 통신 시스템에서 활용되는 예를 상세히 설명한다.
<애드-혹 기반의 통신 시스템에서의 응용>
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 애드-혹 기반의 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
시간 슬롯 1(410)에서는 신호 전송 노드 1(451)이 신호(X1)를 신호 수신 노드(460)로 전송한다.
이때, 신호 전송 노드 2(452)와 신호 전송 노드 3(453)은 신호 전송 노드 1(451)이 전송한 신호(X1)을 수신할 수 있다고 가정한다.
시간 슬롯 2(420)에서는 신호 전송 노드 2(452)가 신호(X2)를 신호 수신 노드(460)로 전송한다.
이때, 신호 전송 노드 1(451)과 신호 전송 노드 3(453)은 신호 전송 노드 2(452)가 전송한 신호(X2)을 수신할 수 있다고 가정한다.
시간 슬롯 3(430)에서는 신호 전송 노드 3(453)이 신호(X3)를 신호 수신 노드(460)로 전송한다.
이때, 신호 전송 노드 1(451)과 신호 전송 노드 2(452)는 신호 전송 노드 3(453)이 전송한 신호(X3)을 수신할 수 있다고 가정한다.
시간 슬롯 4(440)에서는 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453) 중에서 중계 노드 역할을 할 어느 하나의 신호 전송 노드가 다른 신호 전송 노드로부터 수신한 신호들과 자신이 전송하는 신호에 대해 네트워크 코딩을 수행한 후, 상기 네트워크 코딩된 신호를 신호 수신 노드(460)로 전송한다.
이때, 상기 어느 하나의 신호 전송 노드는 다른 신호 전송 노드로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩한 신호들을 XOR한 후 상기 XOR된 신호들을 신호 수신 노드(460)로 전송할 수 있다.
이때, 상기 어느 하나의 신호 전송 노드는 앞서 설명한 중앙 집중형 실시예 와 분산형 실시예에서 설명한 방법 중 어느 하나에 따라 선택될 수 있다.
예컨대, 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453) 중 신호 전송 노드 2(452)가 선택되는 경우를 가정하면, 중앙 집중형 실시예에서는 신호 수신 노드(440)에 의해 신호 전송 노드 2(452)가 선택될 수 있다.
또한, 분산형 실시예의 경우, 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453)은 각각 타이머를 설정하고, 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453) 중 상기 타이머가 가장 빨리 완료되는 신호 전송 노드가 중계 노드 역할을 할 수 있다.
신호 수신 노드(440)는 선택된 신호 전송 노드로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신하면, 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453)으로부터 수신한 신호들과 상기 선택된 신호 전송 노드로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 신호 전송 노드 1(451), 신호 전송 노드 2(452) 및 신호 전송 노드 3(453)이 전송한 신호들을 검출한다.
이상, 도 4를 참조하여 애드-혹 기반의 통신 시스템에서 본 발명의 실시예들이 활용되는 예를 설명하였다. 여기서, 본 발명의 실시예들에 대한 구체적인 설명은 이미 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.
<통신 장치>
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 통신 장치(510), 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 및 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)이 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치(510)는 제1 신호 수신부(511), 선택부(512), 제2 신호 수신부(515) 및 디코딩부(516)를 포함한다.
제1 신호 수신부(511)는 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)로부터 신호들을 수신한다.
선택부(512)는 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)과 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 사이의 채널들 및 복수의 중계 노드들(521, 522, 523)과 통신 장치(510) 사이의 채널들을 고려하여 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 중 어느 하나의 중계 노드를 선택한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 선택부(512)는 채널 정보 수신부(513) 및 채널 정보 추정부(514)를 더 포함할 수 있다.
채널 정보 수신부(513)는 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 각각으로부터 등가 채널 정보를 수신한다.
이때, 상기 등가 채널 정보는 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 각각이 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 각각과 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533) 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하여 추정한 채널 정보를 의미한다.
이때, 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 각각은 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)로부터 수신한 신호들을 XOR한 경우에 측정되는 BER을 기초로 하여, 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)에 대한 등가 SNR을 측정하고, 상기 등가 SNR을 기초로 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
채널 정보 추정부(514)는 복수의 중계 노드들(521, 522, 523)과 통신 장치(510) 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정한다.
이때, 선택부(512)는 상기 등가 채널 정보 및 채널 정보 추정부(514)가 추정한 채널 정보에 기초하여 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 중에서 상기 어느 하나의 중계 노드를 선택할 수 있다.
제2 신호 수신부(515)는 상기 선택된 중계 노드로부터 네트워크 코딩된 신호를 수신한다.
만약, 선택부(512)에서 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 중 중계 노드 2(522)가 선택된 경우, 제2 신호 수신부(515)는 중계 노드 2(522)로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신할 수 있다.
이때, 상기 네트워크 코딩된 신호는 상기 선택된 중계 노드가 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)로부터 수신한 신호들을 네트워크 코딩한 신호를 의미한다.
이때, 상기 선택된 중계 노드는 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 XOR하여 상기 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
또한, 상기 선택된 중계 노드는 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)로부터 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들을 연산하고, 상기 LLR들을 XOR하여 상기 XOR된 LLR을 기초로 상기 네트워크 코딩된 신호를 생성할 수 있다.
디코딩부(516)는 제1 신호 수신부(511)가 수신한 신호들 및 제2 신호 수신부(515)가 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)이 전송한 신호들을 검출한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 디코딩부(516)는 제1 신호 수신부(511)가 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들과 제2 신호 수신부(515)가 수신한 신호에 대한 LLR을 연산하고, 제1 신호 수신부(511)가 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들과 제2 신호 수신부(515)가 수신한 신호에 대한 LLR을 기초로 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 디코딩부(516)는 상기 등가 채널 정보를 기초로 제2 신호 수신부(515)가 수신한 신호를 조정하여 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이상, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치(510)의 구조를 설명하였다. 여기서, 통신 장치(510), 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 및 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)은 각각 도 1에 도시된 신호 수신 노드(130), 복수의 중계 노드들(121, 122, 123) 및 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113)과 대응될 수 있으므로, 통신 장치(510), 복수의 중계 노드들(521, 522, 523) 및 복수의 신호 전송 노드들(531, 532, 533)의 동작에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.
<중계 장치>
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 중계 장치(610), 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623) 및 신호 수신 노드(630)가 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치(610)는 신호 수신부(611), 코딩부(612), 타이머 설정부(613) 및 브로드캐스팅부(616)를 포함한다.
신호 수신부(611)는 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)로부터 신호들을 수신한다.
코딩부(612)는 신호 수신부(611)가 수신한 신호들을 네트워크 코딩한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 코딩부(612)는 신호 수신부(611)가 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 XOR하여 상기 네트워크 코딩을 수행할 수 있다.
또한, 코딩부(612)는 신호 수신부(611)가 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들을 연산하고, 상기 LLR들을 XOR하여 상기 XOR된 LLR을 기초로 상기 네트워크 코딩된 신호를 생성할 수 있다.
타이머 설정부(613)는 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)과 중계 장치(610) 사이의 채널들 및 중계 장치(610)와 신호 수신 노드(630) 사이의 채널을 기초로 타이머를 설정한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 타이머 설정부(613)는 제1 채널 정보 추정부(614) 및 제2 채널 정보 추정부(615)를 포함할 수 있다.
제1 채널 정보 추정부(614)는 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)과 중 계 장치(610) 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 하나의 채널에 대한 등가 채널 정보를 추정한다.
이때, 제1 채널 정보 추정부(614)는 신호 수신부(611)가 수신한 신호들을 XOR한 경우에 측정되는 BER을 기초로 하여, 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)에 대한 등가 SNR을 측정하고, 상기 등가 SNR을 기초로 상기 등가 채널 정보를 추정할 수 있다.
제2 채널 정보 추정부(615)는 중계 장치(610)와 신호 수신 노드(630) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 추정한다.
이때, 타이머 설정부(613)는 상기 등가 채널 정보 및 중계 장치(610)와 신호 수신 노드(630) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 기초로 상기 타이머를 설정할 수 있다.
브로드캐스팅부(616)는 상기 타이머가 완료되는 경우, 상기 네트워크 코딩된 신호를 브로드캐스팅한다.
이때, 브로드캐스팅부(616)는 상기 타이머가 완료되기 전에 다른 중계 장치로부터 상기 네트워크 코딩된 신호가 수신되면, 상기 네트워크 코딩된 신호의 브로드캐스팅을 수행하지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 신호 수신 노드(630)는 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)로부터 전송된 신호들을 수신하고, 중계 장치(610)로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신하여 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)로부터 수신한 신호들 및 중계 장치(610)로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이때, 신호 수신 노드(630)는 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)로부터 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들과 중계 장치(610)로부터 수신한 신호에 대한 LLR을 연산하고, 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)로부터 수신한 신호들 각각에 대한 LLR과 중계 장치(610)로부터 수신한 신호에 대한 LLR을 기초로 하여 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 신호 수신 노드(630)는 상기 등가 채널 정보를 기초로 중계 장치(610)로부터 수신한 신호를 조정하여 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623)이 전송한 신호들을 검출할 수 있다.
이상, 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치(610)의 구조를 설명하였다. 여기서, 중계 장치(610), 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623) 및 신호 수신 노드(630)는 각각 도 1에 도시된 복수의 중계 노드들(121, 122, 123), 복수의 신호 전송 노드들(111, 112, 113) 및 신호 수신 노드(130)와 대응될 수 있으므로, 중계 장치(610), 복수의 신호 전송 노드들(621, 622, 623) 및 신호 수신 노드(630)의 동작에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 고정형 중계 노드를 사용하는 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 집중형 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 분산형 실시예를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 애드 혹 기반의 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중계 장치의 구조를 도시한 도면이다.

Claims (17)

  1. 통신 장치에 있어서,
    복수의 신호 전송 노드들로부터 신호들을 수신하는 제1 신호 수신부;
    상기 복수의 신호 전송 노드들과 복수의 중계 노드들 사이의 채널들 및 상기 복수의 중계 노드들과 상기 통신 장치 사이의 채널들을 고려하여 상기 복수의 중계 노드들 중 어느 하나의 중계 노드를 선택하는 선택부;
    상기 선택된 중계 노드로부터 네트워크 코딩된 신호를 수신하는 제2 신호 수신부; 및
    상기 제1 신호 수신부가 수신한 신호들 및 상기 제2 신호 수신부가 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 디코딩부
    를 포함하고,
    상기 네트워크 코딩된 신호는 상기 선택된 중계 노드가 상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들을 네트워크 코딩한 신호이고,
    상기 선택부는
    상기 복수의 중계 노드들 각각으로부터 등가(equivalent) 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신부; 및
    상기 복수의 중계 노드들과 상기 통신 장치 사이의 채널들에 대한 채널 정보를 추정하는 채널 정보 추정부
    를 포함하고,
    상기 등가 채널 정보는 상기 복수의 중계 노드들 각각이 상기 복수의 중계 노드들 각각과 상기 복수의 신호 전송 노드들 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하여 추정한 채널 정보인 통신 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선택부는
    상기 등가 채널 정보 및 상기 추정된 채널 정보에 기초하여 상기 복수의 중계 노드들 중에서 상기 어느 하나의 중계 노드를 선택하는 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 노드들 각각은,
    상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들을 배타적 논리합(XOR)한 경우에 측정되는 비트 에러 레이트(Bit Error Rate: BER)를 기초로 하여, 상기 복수의 신호 전송 노드들에 대한 등가 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)을 측정하고, 상기 등가 SNR을 기초로 상기 등가 채널 정보를 추정하는 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 중계 노드는
    상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 배타적 논리합(XOR)하여 상기 네트워크 코딩을 수행하는 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 중계 노드는
    상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들 각각에 대한 로그 우도비(Log Likelihood Ratio: LLR)들을 연산하고, 상기 LLR들을 배타적 논리합(XOR)하여 상기 XOR된 LLR을 기초로 상기 네트워크 코딩된 신호를 생성하는 통신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디코딩부는
    상기 제1 신호 수신부가 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들과 상기 제2 신호 수신부가 수신한 신호에 대한 LLR을 연산하고, 상기 제1 신호 수신부가 수신한 신호들 각각에 대한 LLR들과 상기 제2 신호 수신부가 수신한 신호에 대한 LLR을 기초로 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디코딩부는
    상기 등가 채널 정보를 기초로 상기 제2 신호 수신부가 수신한 신호를 조정하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 통신 장치.
  9. 중계 장치에 있어서,
    복수의 신호 전송 노드들로부터 신호들을 수신하는 신호 수신부;
    상기 신호 수신부가 수신한 신호들을 네트워크 코딩하는 코딩부;
    상기 복수의 신호 전송 노드들과 상기 중계 장치 사이의 채널들 및 상기 중계 장치와 신호 수신 노드 사이의 채널을 기초로 타이머를 설정하는 타이머 설정부; 및
    상기 타이머가 완료되는 경우, 상기 네트워크 코딩된 신호를 브로드캐스팅하는 브로드캐스팅부
    를 포함하고,
    상기 브로드캐스팅부는 상기 타이머가 완료되기 전에 다른 중계 장치로부터 상기 네트워크 코딩된 신호가 수신되면, 상기 네트워크 코딩된 신호의 브로드캐스팅을 수행하지 않고,
    상기 타이머 설정부는
    상기 복수의 신호 전송 노드들과 상기 중계 장치 사이의 채널들을 하나의 채널로 가정하고, 상기 가정한 하나의 채널에 대한 등가 채널 정보를 추정하는 제1 채널 정보 추정부; 및
    상기 중계 장치와 상기 신호 수신 노드 사이의 채널에 대한 채널 정보를 추정하는 제2 채널 정보 추정부
    를 포함하는 중계 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 타이머 설정부는
    상기 등가 채널 정보 및 상기 중계 장치와 상기 신호 수신 노드 사이의 채널에 대한 채널 정보를 기초로 상기 타이머를 설정하는 중계 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 채널 정보 추정부는
    상기 신호 수신부가 수신한 신호들을 배타적 논리합(XOR)한 경우에 측정되는 비트 에러 레이트(Bit Error Rate: BER)를 기초로 하여, 상기 복수의 신호 전송 노드들에 대한 등가 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)를 측정하고, 상기 등가 SNR을 기초로 상기 등가 채널 정보를 추정하는 중계 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 코딩부는
    상기 신호 수신부가 수신한 신호들을 디코딩하고, 상기 디코딩된 신호들을 배배타적 논리합(XOR)하여 상기 네트워크 코딩을 수행하는 중계 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 코딩부는
    상기 신호 수신부가 수신한 신호들 각각에 대한 로그 우도비(Log Likelihood Ratio: LLR)들을 연산하고, 상기 LLR들을 배타적 논리합(XOR)하여 상기 XOR된 LLR을 기초로 상기 네트워크 코딩된 신호를 생성하는 중계 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 신호 수신 노드는
    상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 전송된 신호들을 수신하고, 상기 중계 장치로부터 상기 네트워크 코딩된 신호를 수신하여 상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들 및 상기 중계 장치로부터 수신한 신호를 기초로 디코딩을 수행하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 중계 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 신호 수신 노드는
    상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들 각각에 대한 로그 우도비(Log Likelihood Ratio: LLR)들과 상기 중계 장치로부터 수신한 신호에 대한 LLR을 연산하고, 상기 복수의 신호 전송 노드들로부터 수신한 신호들 각각에 대한 LLR 과 상기 중계 장치로부터 수신한 신호에 대한 LLR을 기초로 하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 중계 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 신호 수신 노드는
    상기 등가 채널 정보를 기초로 상기 중계 장치로부터 수신한 신호를 조정하여 상기 복수의 신호 전송 노드들이 전송한 신호들을 검출하는 중계 장치.
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