KR20120047648A - Method for transmitting/receiving video signal in two-way relaying system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양방향 릴레이 (two-way relaying, 이하 TWR) 시스템에서 신호 송수신 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 다중 사용자 TWR 환경에서 다중 사용자 간섭을 줄일 수 있는 신호 송수신 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
릴레이(TWR) 시스템은 원천 노드와 목적 노드 사이에 위치한 릴레이 노드가 원천 노드 신호를 증폭하거나 복호화 후, 신호를 재생성하여 목적 노드에 전달함으로써 신호의 신뢰성을 향상시키고 전송 커버리지를 넓혀주기 위해 고안된 시스템이다.Relay (TWR) system is designed to improve the reliability of signal and widen transmission coverage by relay node located between source node and target node, amplifying or decoding source node signal and regenerating the signal to target node. .
이러한 릴레이 시스템을 이용한 신호 전송 방식 중에서 반-이중 (half-duplex) 단방향 릴레이 (one-way relaying, 이하 OWR) 전송방식이 있다. Among the signal transmission methods using such a relay system, there is a half-duplex one-way relay (hereinafter referred to as OWR) transmission method.
이 반-이중 (half-duplex) 단방향 릴레이 (one-way relaying, 이하 OWR) 전송은 목적 노드까지 데이터 전송을 위해 두 시간의 슬롯이 필요하여, 1/2 factor의 주파수 효율 손실이 발생한다.This half-duplex one-way relaying (OWR) transmission requires two time slots for data transmission to the destination node, resulting in a half factor frequency efficiency loss.
이러한 주파수 효율 손실을 줄이기 위해, 양방향 릴레이(TWR) 방식이 제안된바 있다. 이 양방향 릴레이(TWR) 방식은 통신을 원하는 두 노드가 동시에 신호를 전송하고, 릴레이가 수신 신호를 처리한 뒤, 두 노드에 동시에 방송함으로써 단방향 릴레이(OWR)에서 발생하는 주파수 효율 저하를 줄일 수 있다.In order to reduce such frequency efficiency loss, a bidirectional relay (TWR) scheme has been proposed. In this bidirectional relay (TWR) scheme, two nodes wishing to communicate simultaneously transmit a signal, and the relay processes the received signal and broadcasts the signals simultaneously to two nodes, thereby reducing the frequency efficiency degradation caused by the one-way relay (OWR). .
이러한 고주파수 효율을 갖는 TWR 시스템에 대해 종래의 기술들에서는 주로 통신을 원하는 두 노드와 하나 또는 다수의 릴레이 노드로 구성된 시스템에서 두 노드의 전송률의 합을 최대로 하는 방식이 주로 연구되고 있다. 이 경우 두 노드는 수신 신호에 존재하는 자가 간섭(self-interference) 만을 제거하는 데 중점을 두고 있다. In the conventional techniques for the TWR system having such a high frequency efficiency, a method of maximizing the sum of transmission rates of two nodes in a system composed mainly of two nodes and one or a plurality of relay nodes that want to communicate is mainly studied. In this case, the two nodes focus on removing only self-interference present in the received signal.
그러나 최근 통신을 원하는 노드 쌍들이 다수 존재하는 TWR 시스템으로 확장되고 있는 다중 사용자 환경에서는, 자가 간섭(self-interference)뿐만 아니라 다중 사용자 간섭(multiuser interference)도 줄이는 방안을 고려하는 것이 바람직하다.
However, in a multi-user environment in which a number of node pairs that want to communicate in recent years have been extended to a TWR system, it is desirable to consider not only self-interference but also multiuser interference.
본 발명은 릴레이 송수신 처리 행렬을 설계할 때 자가 간섭과 다중사용자 간섭을 함께 줄이는 양방향 릴레이 시스템에서 신호 송수신 방법을 제공하는 것이다.
The present invention provides a signal transmission / reception method in a bidirectional relay system that reduces self-interference and multi-user interference when designing a relay transmission / reception process matrix.
상기와 같은 목적들 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 양방향 릴레이 시스템에서 신호 송수신 방법은, 모든 사용자 노드가 하나 이상의 안테나로 송신 신호를 송신하는 단계와, 상기 릴레이 노드에서 하나 이상의 안테나로 상기 송신 신호를 수신하는 단계와, 상기 릴레이 노드에서 상기 수신된 송신 신호를 릴레이 송수신 처리 행렬로 변환하는 단계와, 상기 릴레이 노드가 상기 송수신 처리 행렬에 따라 변환된 신호를 모든 사용자 노드에 방송하는 단계와, 각 사용자 노드가 상기 방송된 신호를 수신하여, 수신된 방송 신호에서 자가 간섭을 소거하는 단계를 포함한다.
In the bidirectional relay system according to an aspect of the present invention for achieving the above objects, the method for transmitting and receiving a signal, all the user nodes to transmit a transmission signal to one or more antennas, and the transmission signal from the relay node to one or more antennas Receiving a signal; converting the received transmission signal into a relay transmission / reception process matrix at the relay node; broadcasting the signal converted according to the transmission / reception process matrix to all user nodes; Receiving, by the user node, the broadcast signal, and canceling self-interference from the received broadcast signal.
본 발명에 의하면, 자가 간섭(self-interference)뿐만 아니라 다중 사용자 간섭(multiuser interference)을 줄일 수 있다.
According to the present invention, not only self-interference but also multiuser interference can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 양방향 릴레이 (TWR) 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 양방향 릴레이 (TWR) 시스템을 구성하는 사용자 노드와 릴레이 노드의 송수신 장치 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 노드 수가 4인 다중 사용자 양방향 릴레이 (TWR) 시스템에서 8-PSK 변조 심볼을 레일리 페이딩 채널로 전송할 때 종래의 기법과 제안한 기법의 심볼오류율을 비교한 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a multi-user bidirectional relay (TWR) system according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural diagram of a transceiver of a user node and a relay node constituting a multi-user bidirectional relay (TWR) system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph comparing symbol error rates of the conventional scheme and the proposed scheme when transmitting 8-PSK modulation symbols on a Rayleigh fading channel in a multi-user bidirectional relay (TWR) system having 4 user nodes according to an embodiment of the present invention. .
본 발명에서는, 릴레이 송수신 처리 행렬을 설계하는 과정에서 자가 간섭과 다중사용자 간섭을 함께 줄이도록 함으로써 릴레이 복잡도가 높아지고 릴레이 다중 안테나가 제공하는 다양성 차수가 줄어드는 점을 극복할 수 있는 방안이 아래에서 상세히 기술된다. In the present invention, a method for overcoming the increase in relay complexity and reduction in diversity order provided by the relay multi-antenna by reducing both self-interference and multi-user interference in designing a relay transmission / reception process matrix is described in detail below. do.
또한 본 발명에서는 다중 사용자 TWR 시스템에서 심볼 오류율을 줄이기 위한 릴레이 노드에서의 송수신 처리 방법과 각 노드에서의 수신 신호를 처리하는 기법이 아래에서 상세히 기술된다.
In the present invention, a method of transmitting and receiving at a relay node and a method of processing a received signal at each node for reducing symbol error rates in a multi-user TWR system are described in detail below.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 양방향 릴레이(TWR) 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a multi-user bidirectional relay (TWR) system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 양방향 릴레이(TWR) 시스템은 기본적으로 데이터를 교환하는 한 쌍 이상의 사용자 노드(111, 112, 113, 114, 115, 116)와 단일 릴레이 노드(120: R) 구성된다. 여기서, 일반성 상실 없이 서로 데이터를 교환하는 통신 사용자 노드 쌍을 (,)이라 가정한다. 1, a multi-user two-way relay (TWR) system according to an embodiment of the present invention basically one or more pair of user nodes to exchange data (111, 112, 113, 114, 115, 116) and a single relay node 120 (R). Here, a pair of communication user nodes that exchange data with each other without loss of generality ( , Assume that
모든 사용자 노드는 다중접속 단계와 방송 단계 두 단계를 통해 통신 상대방과 데이터를 교환한다. 다중접속 단계에서 모든 사용자는 신호를 릴레이에 전달하고, 릴레이는 수신 신호를 처리하여 방송 단계에서 모든 사용자 노드에게 방송한다. 따라서, 다중사용자 TWR 시스템에서는 각 사용자 노드에서 자기가 보낸 신호에 의한 자가 간섭뿐만 아니라 통신 중인 다른 사용자 노드 쌍이 일으키는 다중사용자 간섭이 존재하게 된다.All user nodes exchange data with communication counterparts in two stages, multiple access and broadcast. In the multiple access stage, all users transmit a signal to the relay, and the relay processes the received signal and broadcasts it to all user nodes in the broadcasting stage. Therefore, in the multi-user TWR system, not only self-interference caused by signals transmitted from each user node, but also multi-user interference caused by other pairs of user nodes in communication exist.
전술한 바와 같은 종래 기술에는 사용자 노드가 부호분할 다중접속 방식으로 신호를 전달하고 사용자 노드마다 전력 제어를 수행함으로써 상술한 다중사용자 간섭을 줄이는 방안이 제안되바 있다. 그러나, 이러한 부호분할 다중접속 방식은 주파수 효율이 낮아지는 단점이 있다. In the prior art as described above, a method for reducing the above-mentioned multi-user interference has been proposed by transmitting a signal through a code division multiple access scheme and performing power control for each user node. However, this code division multiple access scheme has a disadvantage in that frequency efficiency is lowered.
또한 전술한 다른 종래의 기술에서는 릴레이 노드에서 각 사용자 데이터를 모두 복호하고, 사용자 데이터 비트를 XOR 연산 하거나 DPC(dirty-paper coding) 기법으로 선부호화하여 방송 단계에서 전달함으로써 다중사용자 간섭을 줄였다. 그러나, 이 방식은 릴레이에서 모든 사용자 데이터를 비트 수준까지 복원하여야 하므로 릴레이 복잡도가 증가한다. In addition, in the above-described other conventional technology, all user data is decoded in a relay node, and multi-user interference is reduced by XOR operation of user data bits or pre-coding by a DPC (dirty-paper coding) technique to deliver them in a broadcasting step. However, this approach increases relay complexity because all user data must be restored to the bit level in the relay.
릴레이 복잡도를 줄이는 방법으로, 종래의 기술에서는 릴레이가 방송 단계에서 신호를 송신하는 방법으로 수신 신호를 송수신 처리(transceiver processing) 행렬로 선형적으로 변환하여 전송하는 방법을 제안하였다. 그러나, 이러한 방식은 다중사용자 간섭과 각 노드에서의 자가 간섭을 모두 줄이는 기준으로 릴레이 송수신 처리 행렬을 설계함으로써 릴레이 복잡도가 증가하고 다중 안테나 릴레이 노드가 제공하는 다양성 차수를 감소시켜 심볼오류율이 증가하게 된다.
As a method of reducing relay complexity, the prior art has proposed a method of linearly converting a received signal into a transceiver processing matrix and transmitting the signal by a relay transmitting a signal in a broadcasting step. However, this method increases relay complexity and reduces the diversity order provided by the multi-antenna relay node by designing a relay transmit / receive matrix based on reducing both multi-user interference and self-interference at each node, thereby increasing symbol error rate. .
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 다중 사용자 TWR 시스템을 상세히 설명하기로 하며, 이에 앞서, 설명의 편의를 위해, 다양한 변수가 정의된다. 먼저, 사용자 노드의 안테나 수는 로, 릴레이 노드의 안테나 수는 로 한다. In order to solve this problem, the multi-user TWR system of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail. For convenience of description, various variables are defined. First, the number of antennas on your node The number of antennas in the relay node is Shall be.
또한, 사용자 노드를 로 할 때, 사용자 노드 에서 릴레이 노드(120: R)로의 채널 응답을 크기가 ×인 행렬 로 나타낼수 있으며, 여기서,는 사용자 노드 의 i 번째 송신 안테나에서 릴레이 노드(120: R)로의 j번째 수신 안테나로의 채널 응답이다. In addition, user nodes When doing so, the user node Channel response to relay node 120 (R) × Phosphorus matrix Where, Is your node Is the channel response from the i th transmit antenna to the j th receive antenna from the i th transmit antenna to the relay node 120 (R).
따라서, 릴레이 노드(120: R)에서 사용자 노드 로의 채널 응답은 로 나타낼 수 있으며, 여기서 (?) T 는 행렬의 전치(transpose)를 나타낸다. Thus, the user node in the relay node 120 (R) Channel response to Where ( ? ) T represents the transpose of the matrix.
또한, 각 사용자 노드의 송신 전력은 , 릴레이 노드 송신 전력은 로 표기한다. In addition, each user node Transmit power of Relay node transmit power It is written as.
사용자 노드가 통신하고자 하는 상대 노드를 (여기서, k가 짝수이면 k'=k-1이고 k가 홀수이면 k'=k+1임)로 가정할 때, 사용자 노드 가 상대 노드로 전송하는 송신 심볼을 로 한다.User node To communicate with the other node (Where k ' = k -1 if k is even and k ' = k +1 if k is odd). Shall be.
다중접속 단계에서 사용자 노드 는 크기가 ×1 송신 빔형성 벡터 로 송신 심볼 를 전송한다. 그에 따른 릴레이 노드에서 안테나에 수신된 신호를 벡터로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.
User Nodes in the Multiple Access Phase Is the size × 1 transmission beamforming vector Send symbol to Send it. In the relay node, the signal received by the antenna is expressed in vector as shown in
여기서, 은 크기가 ×1인 릴레이 노드에서 수신 안테나의 잡음을 나타내는 잡음 벡터이다.
here, Is the size A noise vector representing the noise of a receiving antenna at a relay node of × 1.
종래에서는 릴레이 노드 수신 신호를 크기가 ×인 송수신 처리 행렬 F로 변환한 신호 를 방송 단계에서 모든 사용자 노드에게 전송한다. 이때 사용자 노드에서의 수신 신호는 아래의 수학식 2와 같다.
In the prior art, the size of the relay node received signal × Signal converted to the transceiving matrix F Is transmitted to all user nodes in the broadcast phase. The user node The received signal in is equal to
여기서, 는 크기가 ×1인 사용자 노드에서의 수신 빔형성 벡터이고, 는 크기가 ×1인 사용자 노드에서 수신 안테나 잡음 벡터이다.
here, Is the size × 1 user node Is the reception beamforming vector at Is the size × 1 user node Is the receive antenna noise vector.
사용자 노드는 수신 심볼에서 상대방 노드의 송신 심볼를 검출한다. 이때, 상기 수학식 2에서 볼 수 있듯이, 사용자 노드의 수신 신호에는 자신이 보낸 송신 심볼 에 의한 자가 간섭과 다른 사용자 노드 쌍의 송신 심볼에 의한 다중사용자 간섭이 함께 존재함을 볼 수 있다.
User node Receive symbol Transmit symbol of the other node in Detect. At this time, as shown in
이때, 송신 빔형성 벡터 와 수신 빔형성 벡터 는 송신 시 채널상태정보유무 및 정보 내용에 따라 균일 (uniform) 빔형성 벡터, 고유 빔형성(eigen beamforming) (여기서, 는 채널 를 로 SVD(singular value decomposition)했을 때 의 최대 고유치에 해당하는 역 벡터, 그리고 안테나 선택 기법에 의해 , 의 오직 한 원소만 1이고 다른 원소는 0인 벡터를 적용할 수 있다.
In this case, the transmission beamforming vector And receive beamforming vectors Uniform beamforming vector depends on channel status information and information content. Eigen beamforming (here, Channel To SVD (singular value decomposition) By the inverse vector corresponding to the maximum eigenvalue of , You can apply a vector whose only element is 1 and the other element is 0.
종래의 기술과 본 발명이 제안하는 기법에 대한 설명이 용이하도록 모든 사용자 노드의 수신 신호를 모아 다중사용자 수신 벡터 로 나타내면 아래의 수학식 3과 같다.Multi-user reception vector by collecting received signals of all user nodes for easy description of the prior art and the technique proposed by the present invention. It is represented by
여기서, 는 모든 사용자 노드 송신 심볼로 구성된 다중사용자 송신 심볼 벡터이고, 는 모든 사용자 노드와 릴레이 노드 사이의 채널 응답 행렬로 구성된 다중사용자 채널 행렬이고, 은 모든 사용자 노든 잡음 벡터로 구성된 다중사용자 잡읍 벡터이고, here, Is a multiuser transmit symbol vector of all user node transmit symbols, Is a multiuser channel matrix consisting of the channel response matrix between all user nodes and relay nodes, Is a multiuser population vector of all user nord noise vectors,
는 모든 사용자 노드의 송신 빔형성 벡터로 구성된 다중사용자 송신 빔형성 행렬이고, 는 모든 사용자 노드의 수신 빔형성 벡터로 구성된 다중사용자 수신 빔형성 행렬이다. 그리고 는 원소가 모두 영인 길이가 인 벡터이다. Is a multi-user transmit beamforming matrix composed of transmit beamforming vectors of all user nodes, Is a multi-user receive beamforming matrix composed of receive beamforming vectors of all user nodes. And Is a zero length element Phosphorus vector.
종래에서는 다중사용자 수신 신호 벡터 로부터 모든 사용자 노드의 상대방 송신 심볼를 나타내는 벡터 를 잘 검출할 수 있도록 릴레이 송수신 처리 행렬 를 설계하였다. 여기서, 는 통신 사용자 노드 쌍 사이의 심볼 교환을 나타내는 크기가 인 블록 대각 행렬로 k 번째 부분 대각 행렬이 2x2 행렬 이다.
Conventionally, multi-user received signal vector A vector representing the far-end transmission symbol of all user nodes from Relay transmission and reception process matrix to detect the Was designed. here, Is a size representing the symbol exchange between a pair of communicating user nodes Block diagonal matrix with k-th partial diagonal matrix being 2x2 matrix to be.
종래에서는 릴레이 송수신 처리 행렬 를 설계하는 기준으로 ZF (zero forcing) 기준 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error)기준을 적용하였는데, ZF 기준으로 얻은 릴레이 송수신 처리 행렬은 아래의 수학식 4에, MMSE 기준으로 얻은 릴레이 송수신 처리 행렬은 아래의 수학식 5와 같다.
In the conventional relay transmission and reception process matrix The ZF (zero forcing) criterion or the minimum mean square error (MMSE) criterion was applied as a design criteria. The relay transmit / receive processing matrix obtained based on ZF is shown in
여기서, 는 무어-판로즈 의사 역행렬 (Moore-Penrose pseudo inverse)이고, 는 를 적용할 때 릴레이 송신 전력 제한 조건을 만족시키는 상수이다.
here, Is the Moore-Penrose pseudo inverse, Is This constant satisfies the relay transmission power constraint when applying.
여기서, 는 행렬의 허미션(Hermitian), 는 conjugate, here, Is the Hermitian of the matrix, Is conjugate,
는 크기가 ×인 항등 행렬, 는 각 사용자 노드의 각 수신 안테나에서의 복소 잡음 분산, 는 k번째 원소가 사용자 노드 에서의 송신 전력으로 구성된 대각 행렬, 그리고 는 적용 시 릴레이 송신 전력 제한 조건을 만족시키는 상수이다.
Is the size × Identity matrix, Is the complex noise variance at each receive antenna at each user node, Is a diagonal matrix whose kth elements are the transmit powers at the user nodes, and Is Constant for satisfying the relay transmission power constraint when applied.
종래 기술로써 상기 수학식 4 또는 상기 수학식 5로 릴레이 송수신 처리 행렬을 적용하면 릴레이 안테나 수가 적어도 2K-1이어야 다중사용자 간섭과 자가 간섭을 제거하여 성능을 제공할 수 있다.
According to the prior art, when the relay transmission / reception processing matrix is applied to
본 발명에서는 릴레이 안테나 수가 2K-2 일 때도 성능을 제공할 수 있도록 자가 간섭 제거와 다중간섭 제거를 분리하는 방식을 제안한다. 즉, 본 발명에서는 릴레이 노드에서 자가 간섭을 고려하지 않는 릴레이 송수신 처리 행렬을 설계하여 적용하고 각 사용자 노드에서 알고 있는 송신 심볼을 이용하여 자가 간섭을 제거한다.
The present invention proposes a scheme for separating self-interference cancellation and multi-interference cancellation to provide performance even when the number of relay antennas is 2 K -2. That is, in the present invention, the relay node transmits and receives a relay transmission / reception process matrix that does not consider self-interference, and removes self-interference by using transmission symbols known to each user node.
본 발명의 일실시예에 따라 사용자 노드 는 아래의 수학식 6에서와 같이 상기 수학식 2의 수신 신호로부터 자가 간섭을 제거한 뒤 상대방 노드의 송신 심볼 를 검출한다. User node according to one embodiment of the present invention Is a transmission symbol of the other node after removing self interference from the received signal of
본 발명에서 사용자 노드에서 자가 간섭 제거를 적용할 때 릴레이 노드가 적용하는 송수신 처리 행렬 는 기존과 비슷하게 아래의 수학식 7과 같은 구조를 적용한다.
In the present invention, the transmission and reception processing matrix applied by the relay node when the self-interference cancellation is applied in the user node. Similarly to the above, the following Equation 7 is applied.
여기서, 는 크기가 인 수신 필터 행렬, 는 크기가 인 송신 필터 행렬, 는 대각에서의 k째 부분행렬이 인 블록 대각 행렬이며, 는 릴레이 전력 제한 을 만족시키는 상수로 다음과 같이 구할 수 있다.here, Is a receive filter matrix of size, Is a transmit filter matrix of size, Is a block diagonal matrix with kth submatrix at diagonal, Relay power limit The constant that satisfies can be obtained as
, ,
여기서, 이고, 는 행렬의 trace를 뜻한다.
here, Is the trace of the matrix.
본 발명이 제안하는 릴레이 노드 처리 행렬 는 사용자 노드가 상기 수학식 3에서와 같이 자가 간섭을 제거하는 것을 고려하여 릴레이 노드에서 자가 간섭을 고려하지 않고 수신 필터 행렬 를 설계하는 것이다. 릴레이 노드에서 수신 필터 적용 시의 출력 벡터 의 k번째 원소에 자가 간섭이 없다는 가정 하에 각 사용자 노드의 수신 신호대잡음비를 최대로 하는 최적 결합 (optimal combining) 수신 필터 행렬 를 적용할 수 있다. 이와 같은 수신 필터 행렬 의 k번째 열은 아래의 수학식 8과 같다 Relay node processing matrix proposed by the present invention Receive filter matrix without considering self-interference at relay node in consideration of user node canceling self-interference as in
여기서, 는 자가 간섭을 제외한 다중사용자 간섭과 배경 잡음의 분산 행렬이다.
here, Is a variance matrix of multi-user interference and background noise excluding self-interference.
한편 송신 필터 행렬 B 는 수신 필터 행렬 출력 이 각각의 목적 사용자 노드에 잘 전달될 수 있도록 아래의 수학식 9의 다중 사용자 수신 신호의 간섭을 줄이도록 설계한다.
On the other hand, the transmit filter matrix B is the output of the receive filter matrix. This is designed to reduce the interference of the multi-user reception signal of Equation 9 below so that each of the target user node can be transmitted well.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에서는 ZF 기준으로 아래의 수학식 10의 송신 필터 행렬을 적용할 수 있고, 또 다른 일실시예에서는 MMSE 기준의 아래의 수학식 11의 송신 필터 행렬을 적용할 수 있다.
In an embodiment of the present invention for achieving the above object, the transmission filter matrix of
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 둘 이상의 사용자 노드와 릴레이 노드로 구성된 양방향 릴레이 (two-way relaying) 시스템에서 사용자 노드와 릴레이 노드의 송수신 장치를 보여주는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for transmitting and receiving a user node and a relay node in a two-way relaying system including two or more user nodes and a relay node according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 릴레이 (two-way relaying) 시스템은 크게 사용자 노드(2100)와 릴레이 노드(2200)로 구성된다.Referring to FIG. 2, a two-way relaying system according to an embodiment of the present invention includes a user node 2100 and a relay node 2200.
먼저, 사용자 노드(2100)는 하나 이상의 안테나(2111, 2112, 2113), 정보 비트에 대응하는 송신 심볼을 출력하는 변조기(2121), 상기 변조기(2121) 출력인 송신 심볼을 상기 안테나(2111,2112,2113)로 대응하는 송신 빔형성기(2122), 상기 송신 빔형성기(2122)의 출력을 다중접속 단계에 상기 안테나로 송신하거나 방송 단계에서 상기 안테나로부터 신호를 수신하는 듀플렉서(duplexer)(2130)와, 상기 안테나로 수신된 신호를 선형 결합하는 수신 빔형성기(2141), 상기 수신 빔형성기(2141)의 출력에서 자가 간섭을 소거하는 자가 간섭 소거기(2142)와, 상기 자가 간섭 소거기(2142)의 출력으로부터 상대방 노드의 송신 심볼을 검출하는 복조기(2143)를 포함한다. First, the user node 2100 may include one or
릴레이 노드(2200)는 하나 이상의 안테나(2211, 2212, 2213), 다중접속 단계에서 상기 안테나(2211, 2212, 2213)에 수신된 신호를 전달받고, 방송 단계에서 상기 안테나(2211, 2212, 2213)로 신호를 전달하는 듀플렉서(2220)와, 상기 다중접속 단계에서 상기 안테나(2211, 2212, 2213)에 수신된 수신 신호를 선형 변환하여 상기 방송 단계에서 송신할 신호를 생성하는 릴레이 송수신 처리기(2230)를 포함한다. The relay node 2200 receives one or
본 발명의 일실시예에 의하면, 도 2의 릴레이 노드(220)에 구비된 릴레이 송수신 처리기(2230)는 전술한 수학식 7을 하드웨어적으로 구현하는 수신 필터 , 데이터 교환기 , 송신 필터 와 신호 증폭기 를 포함할 수 있다. 이때 수신 필터 는 자가 간섭을 제외한 신호대간섭잡음비를 최대로 하는 전술한 수학식 8을 하드웨적으로 구현한 최적 결합기로 구현되고, 송신 필터 는 ZF 방식에 의한 전술한 수학식 9를 하드웨어적으로 구현하는 ZF 송신 필터로 구현되거나 MMSE (Minimum Mean Square Error) 방식에 의한 전술한 수학식 10을 하드웨어적으로 구현하는 MMSE 송신 필터로 구비될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the relay transmission and
또한 본 발명의 일실시예에 의하면, 도 2의 사용자 노드(2100) 내에 구비된 송신 빔형성기(2122)와 수신 빔형성기(2141)는 균일 빔형성을 기반으로 안테나별 가중치가 동일한 장치로 구성될 수 있다. 또한 송신 빔형성기(2122)와 수신 빔형성기(2141)는 사용자 노드(2100)와 릴레이 노드(2200) 사이의 채널 응답에 대한 최대 singular 값을 도출하는 벡터로 가중치를 주는 과정을 수행하며, 하나의 안테나만 가중치가 1이고 나머지 안테나는 가중치가 0인 장치로 구성될 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, the transmit
도 3은 본 발명의 한 일실시예에서 통신 노드 쌍이 K=2인 (즉, 총 사용자 노드 수가 2K=4) TWR 시스템에서 모든 사용자가 8-PSK 방식으로 송신 심볼을 전송할 때 사용자 노드에서의 신호대잡음비 에 따른 심볼오류율을 종래의 기술과 본 발명이 제안하는 기술을 비교하여 보여주는 그래프이다. 3 is in when sending all users transmit symbols to 8-PSK scheme in the exemplary communication nodes in the example pair of K = 2 (that is, a total user number of nodes 2 K = 4) TWR system of the present invention, the user node Signal to noise ratio Is a graph showing a symbol error rate according to a comparison between the conventional technique and the technique proposed by the present invention.
도 3을 참조하면, 모든 사용자 노드의 송신 전력이 로 동일하고 릴레이 송신 전력은 이다. Referring to Figure 3, the transmit power of all user nodes Same as the relay transmit power to be.
도 3에서 'ZF-ZF'와 'MMSE-MMSE'는 종래의 기술에서 전술한 수학식 4의 ZF 기준과 전술한 수학식 5의 MMSE 기준의 릴레이 송수신 처리 행렬을 각각 적용한 방법에 대한 성능이고, 'ZF-OC'와 'MMSE-OC'는 본 발명이 제안하는 기술에서 전술한 수학식 10의 ZF 기준의 송신 필터 행렬과 전술한 수학식 11의 MMSE 기준의 송신 필터 행렬을 적용했을 때의 성능을 각각 나타낸다. In FIG. 3, 'ZF-ZF' and 'MMSE-MMSE' are performances of a method of applying a relay transmission / reception processing matrix of the ZF criterion of
도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 사용자 노드 안테나 수 와 릴레이 안테나 수 의 조합이 ×= 2×4인 경우와 ×= 2×6인 경우 모두 종래의 기술 (‘ZF-ZF'와 `MMSE-MMSE')보다 본 발명이 제안하는 기술 ('ZF-OC'와 'MMSE-OC')의 심볼오류율이 크게 향상된다. 이는 본 발명이 제안하는 기술이 동일한 릴레이 안테나 수에 대해 제공 가능한 다양성 차수가 높기 때문이다. As can be seen from Figure 3, the number of user node antennas And relay antenna number The combination of × = 2 × 4 × In the case of = 2 × 6, the symbol error rate of the technique proposed by the present invention ('ZF-OC' and 'MMSE-OC') is significantly improved compared to the conventional techniques ('ZF-ZF' and 'MMSE-MMSE'). . This is because the technique proposed by the present invention has a high degree of diversity that can be provided for the same number of relay antennas.
Claims (2)
모든 사용자 노드가 하나 이상의 안테나로 송신 신호를 송신하는 단계;
상기 릴레이 노드에서 하나 이상의 안테나로 상기 송신 신호를 수신하는 단계;
상기 릴레이 노드에서 상기 수신된 송신 신호를 릴레이 송수신 처리 행렬로 변환하는 단계;
상기 릴레이 노드가 상기 송수신 처리 행렬에 따라 변환된 신호를 모든 사용자 노드에 방송하는 단계;
각 사용자 노드가 상기 방송된 신호를 수신하여, 수신된 방송 신호에서 자가 간섭을 소거하는 단계
를 포함하는 양방향 릴레이 (two-way relaying) 시스템에서의 신호 송수신 방법신호 송수신 방법.
Signal transmission and reception method in a two-way relaying system consisting of two or more user nodes and relay nodes.
All user nodes transmitting transmit signals to one or more antennas;
Receiving the transmission signal at one or more antennas at the relay node;
Converting the received transmission signal into a relay transmission / reception process matrix at the relay node;
The relay node broadcasting a signal converted according to the transmission / reception processing matrix to all user nodes;
Each user node receiving the broadcast signal and canceling self interference from the received broadcast signal
Signal transmission and reception method in a two-way relay (two-way relaying) system comprising a signal transmission and reception method.
상기 릴레이 송수신 처리 행렬의 수신 필터 행렬은 자가 간섭을 제외한 신호대간섭잡음비를 최대로 하는 최적 결합 행렬이 적용되는 것을 특징으로 하는 양방향 릴레이 (two-way relaying) 시스템에서의 신호 송수신 방법신호 송수신 방법.
The method of claim 1, wherein the relay transmit / receive process matrix includes a transmit filter matrix and a receive filter matrix,
The method of transmitting and receiving a signal in a two-way relaying system, wherein the reception filter matrix of the relay transmission and reception processing matrix is applied with an optimal coupling matrix maximizing signal to interference noise ratio excluding self interference.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100109333A KR101205996B1 (en) | 2010-11-04 | 2010-11-04 | Method for transmitting/receiving video signal in two-way relaying system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101464410B1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-12-11 | 경희대학교 산학협력단 | Method and apparatus of two-way relay communication based on ofdm |
-
2010
- 2010-11-04 KR KR1020100109333A patent/KR101205996B1/en not_active IP Right Cessation
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KR101464410B1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-12-11 | 경희대학교 산학협력단 | Method and apparatus of two-way relay communication based on ofdm |
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