KR102396405B1

KR102396405B1 - 공간 주파수 블록 코딩 및 물리적 네트워크 코딩을 이용한 양방향 중계국 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102396405B1
Application number: KR1020150145168A
Authority: KR
Inventors: 박윤옥; 전영일
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2035-10-19
Also published as: KR20160080061A

Abstract

본 발명은 물리적 네트워크 코딩(PNC)을 적용함과 동시에, SFBC 기술을 이용해 사용자 단말들이 동시에 전송하고 동시에 수신하는 2 단계의 양방향 전송 방식을 적용함으로써, 피드백 경로의 획득이 어렵거나, 채널 가역성이 신뢰할 만한 수준으로 성립되지 않아 채널 정보의 획득이 어려운 상황에서도, PNC의 시간적 효율과 SFBC의 다이버시티 이득을 모두 얻을 수 있는, 양방향 중계국 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

공간 주파수 블록 코딩 및 물리적 네트워크 코딩을 이용한 양방향 중계국 시스템 및 방법{Two-way Relay System and Method using Space Frequency Block Coding with Physical Network Coding}

본 발명은 양방향 중계국 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 공간 주파수 블록 코딩 및 물리적 네트워크 코딩을 이용한 양방향 중계국 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래의 중계국 시스템에서, 두 양끝 사용자 단말(U_A, U_B)이 중계국(R)을 이용하여 서로의 정보를 교환하려면, 도 1에 도시된 바와 같이, 총 4번의 데이터 전송 과정이 필요하다.

이러한 4번의 전송 과정의 수를 줄이기 위하여 네트워크 코딩을 이용한 양방향 중계국 시스템이 각광받고 있다. 이 방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 첫 번째 다중접속(MA, multiple access) 과정에서 U_A와 U_B가 각각의 정보를 동시에 중계국(R)에 전송하고, 중계국(R)은 이를 수신하여 네트워크 코딩을 적용한다. 그리고, 두 번째 BC(Broadcast) 과정에서 중계국(R)은 이렇게 네트워크 코딩을 통해 생성된 데이터를 U_A와 U_B에 동시에 전송한다. U_A와 U_B는 수신된 정보에서 각각 자신이 송신한 정보를 제거하여 상대방의 정보를 얻을 수 있다.

이때, 중계국(R)에서 적용하는 네트워크 코딩의 방식은 아날로그 네트워크 코딩(ANC, Analog Network Coding)과 물리적 네트워크 코딩(PNC, Physical Network Coding)이 있다. ANC의 경우 중계국(R)이 양쪽에서 수신된 신호의 전력량을 조절하여 BC 과정에 전송될 네트워크 코딩정보를 생성하는 방식이며, PNC는 중계국(R)이 양쪽에서 수신된 정보를 디코딩하여 배타적 논리합(XOR) 등의 연산을 이용하여 BC 과정에 전송될 네트워크 코딩정보를 생성한다. 그러나, ANC는 사용자 단말들이 자신과 중계국(R) 사이의 채널 정보뿐 아니라, 중계국(R)과 상대 사용자 단말간의 채널 정보도 필요하다는 제약 조건과, 잡음강화 현상이라는 단점을 안고 있다. 반면, PNC에서 사용자 단말들은 자신과 중계국(R) 간의 채널 정보만 알면 되고, 중계국(R)에서 신호를 디코딩하므로 잡음 강화현상이 없다.

이러한 장점을 가진 물리적 네트워크 코딩(PNC)이 적용된 양방향 중계 통신 시스템에서, 두 개의 안테나를 가진 중계국(R)을 고려할 때, 만약 중계국(R)이 자신과 두 사용자 단말 사이의 채널 정보를 채널 가역성(channel reciprocity) 혹은 피드백(feedback) 경로를 통해 획득할 수 있는 경우에는 사용자 단말의 다이버시티 이득을 도출할 수 있는 빔을 형성할 수 있다. 그러나, 피드백 경로의 획득이 어렵거나, 채널 가역성이 신뢰할 만한 수준으로 성립되지 않아 채널 정보의 획득이 어려운 상황에서는 중계국(R)이 의미 있는 빔을 형성할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 물리적 네트워크 코딩(PNC)이 적용된 양방향 중계국 통신 시스템에서, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 등 복수 개의 주파수 부반송파를 이용하는 사용자 단말들 간 신호 전송의 중계 시, 인접한 부반송파 간 채널이 유사하다는 quasi-statistical 성질을 이용하여 공간 주파수 블록 코딩(SFBC, Space Frequency Block Coding)를 적용해, 사용자 단말들과 중계국이 사전에 서로 간의 채널 정보를 알지 못할 때에도, 공간주파수 블록 코딩(SFBC)을 이용하여 사용자 단말이 다이버시티 이득을 도출할 수 있는 빔을 형성할 수 있는, 양방향 중계국 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 양방향 중계국 장치에서 신호 중계 방법은, 복수의 사용자 단말들이 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 신호들을 수신하는 다중접속 단계; 수신된 상기 신호들로부터 상기 복수의 사용자 단말들이 전송한 전송 대상 신호들을 추출하고, 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 상기 전송 대상 신호들을 코드화하는 단계; 및 상기 코드화한 신호들을 상기 복수의 사용자 단말들로 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 브로드캐스트 단계를 포함하고, 상기 코드화한 신호들의 송신으로 상기 복수의 사용자 단말들 간에 해당 전송 대상 신호의 교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 중계 방법은, 상기 복수의 사용자 단말들로부터 상기 전송 대상 신호들을 동시에 수신하고 상기 복수의 사용자 단말들로 상기 코드화한 신호들을 동시에 전송하는, 2 단계의 양방향 전송 방식에 의해 상기 복수의 사용자 단말들간 정보 교환이 완성되도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.

상기 신호 중계 방법은, 상기 다중 주파수 부반송파를 이용하는 공간 주파수 블록 코딩 방식에 따라 다이버시티 이득을 개선함과 동시에 상기 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 시간적 효율성을 개선하기 위한 것을 특징으로 한다.

상기 브로드캐스트 단계는, 제1주파수 대역의 부반송파를 이용해 상기 코드화한 신호들(

과

)을 전송하고 동시에 제2주파수 대역의 부반송파를 이용해

를 전송하는(*는 공액 복소수) 단계를 포함하고, 상기 복수의 사용자 단말들은 각각 상기 브로드캐스트된 신호를 수신하여 단일(unitary) 행렬을 이용해

과

을 획득하고

과

로부터 자기 간섭 제거를 통해 상대방의 전송 대상 신호를 획득하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 양방향 중계국 장치는, 복수의 사용자 단말들이 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 신호들을 수신하는 수신부; 수신된 상기 신호들로부터 상기 복수의 사용자 단말들이 전송한 전송 대상 신호들을 추출하고, 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 상기 전송 대상 신호들을 코드화하는 코딩부; 및 상기 코드화한 신호들을 상기 복수의 사용자 단말들로 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 브로드캐스트하는 송신부를 포함하고, 상기 코드화한 신호들의 송신으로 상기 복수의 사용자 단말들 간에 해당 전송 대상 신호의 교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 양방향 중계국 장치는, 상기 복수의 사용자 단말들로부터 상기 전송 대상 신호들을 동시에 수신하고 상기 복수의 사용자 단말들로 상기 코드화한 신호들을 동시에 전송하는, 2 단계의 양방향 전송 방식에 의해 상기 복수의 사용자 단말들간 정보 교환이 완성되도록 하기 위한 것을 특징으로 한다.

상기 양방향 중계국 장치는, 상기 다중 주파수 부반송파를 이용하는 공간 주파수 블록 코딩 방식에 따라 다이버시티 이득을 개선함과 동시에 상기 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 시간적 효율성을 개선하기 위한 것을 특징으로 한다.

상기 송신부는, 제1주파수 대역의 부반송파를 이용해 상기 코드화한 신호들(

과

)을 전송하고 동시에 제2주파수 대역의 부반송파를 이용해

를 전송하며(*는 공액 복소수), 상기 복수의 사용자 단말들은 각각 상기 브로드캐스트된 신호를 수신하여 단일(unitary) 행렬을 이용해

과

을 획득하고

과

본 발명에 따른 양방향 중계국 시스템 및 방법에 따르면, 기존의 공간 주파수 블록 코딩(SFBC) 기술이 적용된 중계국 시스템에는 단방향만 고려하였으나, 본 발명에서는 물리적 네트워크 코딩(PNC)을 적용함과 동시에, SFBC 기술을 이용해 사용자 단말들이 동시에 전송하고 동시에 수신하는 2 단계의 양방향 전송 방식을 적용함으로써, 피드백 경로의 획득이 어렵거나, 채널 가역성이 신뢰할 만한 수준으로 성립되지 않아 채널 정보의 획득이 어려운 상황에서도, PNC의 시간적 효율과 SFBC의 다이버시티 이득을 모두 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 중계국 시스템에서 두 양끝 사용자 단말이 중계국을 이용하여 서로의 정보를 교환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 일반적인 네트워크 코딩을 이용한 양방향 중계국 시스템에서의 정보 교환 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(또는 장치)(100)을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(100)의 동작 설명을 위하여 도 4의 흐름도가 참조된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(100)은, 2개 이상의 안테나(10, 20), 수신부(110), 코딩부(120), 및 송신부(130)을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 양방향 중계국 시스템(100)의 구성요소들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 여기서, 신호 송수신을 위한 안테나(10, 20)가 2개인 것으로 가정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 OFDM 등의 2이상의 다중 주파수 부반송파 전송을 위하여 더 많은 수의 안테나가 이용될 수 있다.

먼저, 양방향 중계국 시스템(100)의 구성요소들의 기능을 간략히 설명한다.

수신부(110)는 복수의 사용자 단말들(예, 두 사용자 단말들)이 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 신호들을 안테나(10, 20)를 통해 수신한다. 코딩부(120)는, 수신부(110)가 수신한 상기 신호들로부터 상기 복수의 사용자 단말들이 전송한 전송 대상 신호들을 추출하고, 물리적 네트워크 코딩 방식(PNC)에 따라 해당 전송 대상 신호들을 코드화한다. 송신부(130)는 코딩부(120)가 코드화한 신호들을 안테나(10, 20)를 통해 상기 복수의 사용자 단말들로 동시에 다중 주파수 부반송파를 이용해 브로드캐스트한다. 이와 같이 PNC 코드화한 신호들의 송신으로 상기 복수의 사용자 단말들 간에 해당 전송 대상 신호의 교환이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 시스템(100)은, 도 2와 같이, 다중접속(MA, multiple access) 과정과 브로드캐스트(BC, broadcast) 과정에 따라, 두 사용자 단말들(U_A, U_B)간 신호 교환을 중계할 수 있는 양방향 중계국 시스템으로서, 사용자 단말들(U_A, U_B)이 공간 주파수 블록 코딩(SFBC)이 적용된 다중 주파수 부반송파 신호들을 동시에 전송하고, 양방향 중계국 시스템(100)에서 이를 수신하여 물리적 네트워크 코딩(PNC)을 적용해 사용자 단말들(U_A, U_B)로 다중 주파수 부반송파 신호들을 동시에 전송함으로써, 공간 주파수 블록 코딩(SFBC) 방식의 다이버시티 이득, 및 물리적 네트워크 코딩(PNC) 방식에서 상대방 단말의 채널 정보 획득이 불필요한 시간적 효율성을 모두 얻을 수 있도록 하였다.

자세히 기술하면, 먼저, 다중접속(MA) 과정에서, 사용자 단말들(U_A, U_B)은 각각 두 개씩의 신호 (

)를 두 개의 주파수 부반송파를 이용하여 중계국(R)로 동시에 전송하고, 양방향 중계국 시스템(100)의 수신부(110)는 안테나(10, 20)를 통하여 사용자 단말들(U_A, U_B)가 송신하는 신호를 수신한다(도 4의 S110 참조). 즉, 사용자 단말(U_A)은 두 개의 주파수에서 직교하는 전송 대상 신호들

을 전송하고, 사용자 단말(U_B)은 두 개의 주파수에서 직교하는 전송 대상 신호들

을 전송한다. 여기서 f∈{1,2}이다.

이때 사용자 단말들(U_A, U_B)로부터 수신부(110)가 수신하는 제1주파수 대역의 신호(y¹)은 [수학식1]과 같이 벡터로 나타낼 수 있고, 사용자 단말들(U_A, U_B)로부터 수신부(110)가 수신하는 제2주파수 대역의 신호(y²)은 [수학식2]와 같이 벡터로 나타낼 수 있다. 여기서, n¹, n²는 각 주파수 대역에서의 잡음(Noise)이며, h_A, h_B는 사용자 단말들(U_A, U_B) 각각과 중계국 시스템(100) 간의 채널 특성을 나타내는 채널 계수이다.

[수학식1]

[수학식2]

OFDM 등의 이와 같은 다중 주파수 부반송파 전송 방식에서, 부반송파 간에는 직교성이 성립하므로, 이를 이용하여 양방향 중계국 시스템(100)의 코딩부(120)는 이와 같이 수신된 신호들(y¹, y²)을 디코딩하여 사용자 단말들이 전송한 본래의 전송대상 신호들을 분리 추출할 수 있다(도 4의 S120 참조).

코딩부(120)는 추출한 수신 신호들(y¹, y²)을 디코딩하여, 디코딩된 신호들(예,

,

)에 대하여 브로드캐스트(BC) 과정에서 사용자 단말들(U_A, U_B)로 전송할 물리적 네트워크 코딩(PNC) 방식으로 코드화한 신호들

(

과

)을 생성한다(도 4의 S130 참조).

각 주파수 대역에서 수신된 신호들(y¹, y²)을 디코딩하는 방식으로는, ML(Maximum-Likelihood) 검출기(detector) 방식을 포함하는 비선형적 방법과, ZF(Zero-Forcing), MMSE(Minimum Mean Square Error) 필터 방식 등을 포함하는 선형적 방법 등이 이용될 수 있다.

또한, 물리적 네트워크 코딩(PNC) 방식은 XOR 방식, Modulo 방식 등이 이용되며, 사용자 단말들(U_A, U_B)이 각각 전송된 신호에서 코드화한 신호들

(

과

)을 추출하여, 이로부터 자신이 송신한 신호를 제거해 상대방이 송신한 신호를 획득할 수 있도록 디코딩된 신호들을 코드화한다. 예를 들어, U_A가

에서 자신이 송신한 신호(

)를 제거하여(자기간섭 제거) 상대방이 송신한 신호(

)를 얻을 수 있으며, 이와 동시에 U_B 역시

에서

를 제거하여

을 얻을 수 있는 방식으로 설계된 모든 네트워크 코딩 방식이, 물리적 네트워크 코딩(PNC) 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 전송 대상 신호 Q에 대하여 소정의 XOR 처리 신호 P에 의한 (Q XOR P)를 전송하고 수신측에서 (Q XOR P)에 다시 P를 이용해 한번더 XOR를 수행하여 본래의 신호 Q를 추출할 수 있다.

이와 같이 코딩부(120)가 물리적 네트워크 코딩(PNC) 방식으로 코드화한 신호들

을 생성하면, 브로드캐스트(BC) 과정에서 송신부(130)는 서로 다른 각각의 주파수 대역 부반송파를 이용하여

등 관련 신호들을 두 개의 안테나(10, 20)를 통해 사용자 단말들(U_A, U_B)로 동시에 브로드캐스트 전송한다(도 4의 S140 참조). 즉, 두 개의 안테나(10, 20)를 통해 제3주파수 대역의 부반송파를 이용해

과

을 전송하고, 동시에 두 개의 안테나(10, 20)를 통해 제4주파수 대역의 부반송파를 이용해

를 전송한다. *는 공액 복소수(complex conjugate)이다.

이와 같이 브로드캐스트 과정이 이루어지면, 제3주파수 대역에서 사용자 단말들 U_k(k∈{A, B})이 수신하는 신호(y_k ¹)는 [수학식3]과 같이 나타낼 수 있고, 제4주파수 대역에서 사용자 단말들 U_k(k∈{A, B})이 수신하는 신호(y_k ^2')는 [수학식4]와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, n_k ¹, n_k ²는 사용자 단말들(U_A, U_B)에 대한 각 주파수 대역에서의 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 잡음이며, h_(k,1), h_(k,2)는 사용자 단말들(U_A, U_B)과 제1안테나(10) 및 제2안테나(20) 간의 채널 특성을 나타내는 채널 계수이다.

[수학식3]

[수학식4]

이때, [수학식3] (y_k ¹)과 함께 [수학식4]는 공액 복소수를 취하여(y_k ²), 행렬 형식으로 나타내면 하기의 [수학식5]와 같고, 벡터의 형식으로 나타내면 하기의 [수학식6]과 같다.

[수학식5]

[수학식6]

이에 따라, 사용자 단말들(U_k)은 [수학식6]과 같이 수신된 신호 벡터(y_k)에서

과

를 획득하기 위하여, [수학식6]의 신호 벡터(y_k)에

를 곱하는 매치트 필터링(matched-filtering)을 수행한다. 그 결과는 하기의 [수학식 7]과 같다.

[수학식 7]

여기서,

는 단일(unitary) 행렬이므로, 잡음 벡터의 성질을 변화시키지 않고 수신 신호의 신호 대 잡음비가 유지된다. [수학식7]에서 볼 수 있듯이, 신호의 채널이 사라지고 간단한 형태의 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널의 형태가 되었고, 서로 다른 주파수의 신호를 간섭 없이 분리할 수 있으므로, U_k는 각 주파수 대역에서

과

을 간단하게 획득할 수 있게 된다. 이렇게 획득된

과

에서 자기 간섭인

과

를 네트워크 코딩의 성질을 이용하여 제거하면 상대방으로부터 온 정보(상대방이 전송한 전송 대상 신호)를 획득할 수 있다. 이에 따라 U_k 간에 해당 전송 대상 신호의 교환이 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(100)의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(100)은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같은 컴퓨팅 시스템(1000)으로 구현될 수 있다.

컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 기존의 공간 주파수 블록 코딩(SFBC) 기술이 적용된 중계국 시스템에는 단방향만 고려하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 중계국 시스템(100)에서는, 물리적 네트워크 코딩(PNC)을 함께 적용함과 동시에, SFBC 기술을 이용해 두 사용자 단말이 동시에 전송하고 동시에 수신하는 2 단계의 양방향 전송 방식으로 서로 간의 정보 교환이 완성되도록 적용함으로써, 피드백 경로의 획득이 어렵거나 채널 가역성이 신뢰할 만한 수준으로 성립되지 않아 채널 정보의 획득이 어려운 상황에서도, PNC의 시간적 효율과 SFBC의 다이버시티 이득을 모두 얻을 수 있는 효과가 있도록 하였다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

안테나(10, 20)
수신부(110)
코딩부(120)
송신부(130)

Claims

양방향 중계국 장치에서 신호 중계 방법에 있어서,
복수의 사용자 단말들이 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 신호들을 수신하는 단계;
수신된 신호들로부터 상기 복수의 사용자 단말들이 전송한 전송 대상 신호들을 추출하고, 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 상기 전송 대상 신호들을 코드화하는 단계; 및
코드화된 신호들을 상기 복수의 사용자 단말들로 상기 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 단계를 포함하고,
상기 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 단계는,
제3 주파수 대역의 부반송파를 이용해 코드화된 신호인
과
을 전송하고, 동시에 제4 주파수 대역의 부반송파를 이용해
를 전송하고,
상기 송신 신호를 수신한 단말은 수신된 신호 벡터에 매치드 필터링(matched-filtering)을 수행하며, 자기 간섭 신호를 이용하여 상대방의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는,신호 중계 방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 복수의 사용자 단말들로부터 상기 전송 대상 신호들을 동시에 수신하고 상기 복수의 사용자 단말들로 상기 코드화된 신호들을 동시에 전송하는 것을 특징으로 하는, 신호 중계 방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 복수의 사용자 단말들이 송신하는 신호들을 수신하는 단계는,
공간 주파수 블록 코딩이 적용된 상기 전송 대상 신호들이 제1 주파수 대역의 부반송파와 제2 주파수 대역의 부반송파를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는, 신호 중계 방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 코드화하는 단계는,
상기 수신된 신호들을 디코딩하여 상기 전송 대상 신호들을 획득하는 단계; 및
상기 전송 대상 신호들을 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 코딩함으로써 상기 코드화된 신호들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 신호 중계 방법.
청구항 4항에 있어서,
상기 전송 대상 신호들을 획득하는 단계는,
수신된 신호들을 비선형적 방법 또는 선형적 방법을 사용하여 상기 전송 대상 신호들을 획득하는 것을 특징으로 하는, 신호 중계 방법.
청구항 4항에 있어서,
상기 물리적 네트워크 코딩 방식은 XOR 연산에 기초한 코딩 방식 또는 모듈러(modulo) 연산에 기초한 코딩 방식인 것을 특징으로 하는, 신호 중계 방법.
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통신 장치로서,
프로세서(processor);
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 그리고
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 통신 장치가,
복수의 사용자 단말들이 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 신호들을 수신하고;
수신된 신호들로부터 상기 복수의 사용자 단말들이 전송한 전송 대상 신호들을 추출하고, 물리적 네트워크 코딩 방식에 따라 상기 전송 대상 신호들을 코드화하고; 그리고
코드화된 신호들을 상기 복수의 사용자 단말들로 상기 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 것을 야기하도록 동작하며,
상기 다중 주파수 부반송파를 이용해 송신하는 경우, 상기 명령들은, 제3 주파수 대역의 부반송파를 이용해 코드화된 신호인
과
을 전송하고, 동시에 제4 주파수 대역의 부반송파를 이용해
를 전송하며,
상기 송신 신호를 수신한 단말은 수신된 신호 벡터에 매치드 필터링(matched-filtering)을 수행하며, 자기 간섭 신호를 이용하여 상대방의 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 통신 장치.
청구항 8항에 있어서,
상기 복수의 사용자 단말들이 송신하는 신호들을 수신하는 경우, 상기 명령들은,
공간 주파수 블록 코딩이 적용된 상기 전송 대상 신호들이 제1 주파수 대역의 부반송파와 제2 주파수 대역의 부반송파를 통해 수신되는 것을 야기하도록 동작하는, 통신 장치.
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