WO2013073720A1 - 다중 단말 릴레이 시스템에서 릴레이 통신 방법 - Google Patents

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WO2013073720A1
WO2013073720A1 PCT/KR2011/008718 KR2011008718W WO2013073720A1 WO 2013073720 A1 WO2013073720 A1 WO 2013073720A1 KR 2011008718 W KR2011008718 W KR 2011008718W WO 2013073720 A1 WO2013073720 A1 WO 2013073720A1
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WO
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relay
signal
channel
source
Prior art date
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PCT/KR2011/008718
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French (fr)
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김동인
오경록
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성균관대학교 산학협력단
김진규
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    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Definitions

  • the disclosed technology relates to a relay communication method in a user equipment (hereinafter referred to as UE) relay system, and more particularly, but without limitation, relates to a method of performing relay communication by selecting an optimal relay among multiple UE relays. .
  • UE user equipment
  • the relay is introduced for the purpose of extending the service area for high speed data transmission and improving the transmission rate at the cell edge.
  • the UE relay refers to a general user equipment that plays a role of a relay.
  • Various communication terminals, including mobile communication terminals, have become widespread, and as the performance of such communication terminals improves, user terminals may perform functions of relays.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a decode-and-forward (DF) transmission model in a multi-terminal relay system.
  • Relay communication may be divided into a first phase (1 st phase) in which a source node transmits a signal and a second phase (2 nd phase) in which a relay node transmits a signal.
  • the source node (S) sends a signal at the same time to the relay node (R i) and a destination node (D).
  • h s, r1 , h s, r2 , h s, rN means a channel between the source node and each relay node
  • h s, d means a channel between the source node and the destination node.
  • the relay node decodes the signal received from the source node and retransmits it to the destination node.
  • h r1, d , h r2, d , h rN, d means a channel between each relay node and a destination node.
  • the destination node recovers the original signal by maximum ratio combining (MRC) the signals received from the source node and the relay node.
  • MRC maximum ratio combining
  • An object of the present disclosure is to provide a method for performing relay communication through an optimal relay node among a plurality of relay nodes.
  • relay nodes provide feedback information to a source node, so that the source node selects an optimal relay node.
  • the disclosed technology provides three transmission techniques for performing communication by selecting an optimal relay node in a wireless cooperative communication environment.
  • relay communication may be performed by selecting a method of maximizing an overall data rate among three transmission techniques.
  • a first aspect of the disclosed technology is a relay communication method in a multiple relay system, wherein a relay node transmits a signal transmitted from a destination node to a source node. Overhearing to determine a Relay-Destination (RD) channel grade; The relay node sending the R-D channel class to the source node; Selecting one of the relay nodes based on RD channel classes received by the source node from a plurality of relay nodes and source-relay (SR) channel information between the source node and the relay nodes; step; And the source node communicating with the destination node through the selected relay node.
  • RD Relay-Destination
  • a second aspect of the disclosed technology to achieve the above technical problem is a receiver for overhearing the signal transmitted by the destination node to the source node; A calculator for calculating a channel gain with the target node from the eavesdropping signal; A rating determiner configured to determine an R-D channel rating according to a section to which the channel gain belongs among channel gain sections divided into a plurality of threshold values; And a transmitter for transmitting the R-D channel class to the source node.
  • a third aspect of the disclosed technology includes: a receiver configured to receive relay-destination (R-D) channel class information from a plurality of relay nodes; A selector configured to select one of the relay nodes based on source-relay (S-R) channel information and the R-D channel class information with the relay nodes; And a transmitter for transmitting data to a target node through the selected relay node.
  • R-D relay-destination
  • S-R source-relay
  • a fourth aspect of the disclosed technology to achieve the above technical problem comprises the steps of selecting a relay node having a good connection state with the first target node and the second target node from the first relay node and the second relay node; Obtaining, by the source node, superimposed coding a signal to be transmitted to the first target node to obtain a first signal, and obtaining a second signal by overlapping the signal to be transmitted to the second target node; And transmitting, by the source node, the first signal and the second signal to the first and second destination nodes through the selected relay node, respectively.
  • a fifth aspect of the disclosed technology includes: selecting each connection from a source node to a first relay node as a first target node, and to a second relay node as a second target node; Obtaining, by the source node, superimposed coding a signal to be transmitted to the first target node to obtain a first signal, and obtaining a second signal by overlapping the signal to be transmitted to the second target node; And transmitting, by the source node, the first signal to the first relay node and the second signal to the second relay node.
  • the relay selected by the source node from the first relay node or the second relay node is an object selected from the first object node or the second object node. Selecting a node as the second relay; Obtaining, by the source node, superimposed coding a signal to be transmitted to the first target node to obtain a first signal, and obtaining a second signal by overlapping the signal to be transmitted to the second target node; And transmitting, by the source node, the first signal and the second signal to the first repeater and the second repeater.
  • a seventh aspect of the disclosed technology compares transmission rates according to three transmission techniques in a cooperative communication environment, and determines a method showing an optimal transmission rate as a transmission method and transmits according to the method. To provide.
  • Embodiments of the disclosed technology may have effects including the following advantages. However, since the embodiments of the disclosed technology are not meant to include all of them, the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereto.
  • the SER performance is improved because communication can be performed by selecting an optimal relay in a multi-terminal relay system.
  • the disclosed technology provides the source node with the channel state information between the relay and the terminal with a small amount of information, and thus does not increase the system load.
  • relay communication may be performed by selecting a method of maximizing an overall data rate among a plurality of transmission techniques in advance.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a decode-and-forward (DF) transmission model in a multi-terminal relay system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a multiple relay system according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of performing relay communication in the multiple relay system of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram for describing in detail the source node 210 and the relay node 220 of FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the performance of the relay communication method of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a signal transmission method according to a first embodiment of three transmission schemes of the disclosed technology.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a signal transmission method according to a second embodiment of three transmission schemes of the disclosed technology.
  • FIG. 8 illustrates a signal transmission method according to a third embodiment of three transmission schemes of the disclosed technology.
  • FIG. 9 illustrates a simulation environment for comparing the effects of the first to third embodiments.
  • FIG. 10 is a graph showing a comparison between the simulation result of FIG. 9 and the transmission rate according to the conventional method.
  • first and second are intended to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • each step may occur differently from the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • a source node 210 for generating a signal a source node 210 for generating a signal
  • a plurality of relay nodes 220 for transmitting a signal generated by the source node to a destination node and a source node are generated and transmitted. It includes a destination node 230 for receiving a signal.
  • the relay nodes 220 may be a Decode-and-Forward (DF) relay that decodes a signal received from the source node 210 and forwards it to the destination node.
  • DF Decode-and-Forward
  • the relay nodes 220 may all have different channel states from the target node 210 according to an environment, the relay nodes 220 select relays having an optimal channel state among the relay nodes 220 to perform relay communication. do.
  • the source node 210 needs to know the channel state of each relay node. However, if all relay nodes 220 feed back specific channel state information to source node 210, the load of the system may be increased. Accordingly, in the present embodiment, the relay nodes 220 feed back channel state information to the source node 210, but transmit the channel state information in a limited length, that is, a length of several bits. In FIG.
  • the relay nodes 220 divide the channel state information into three types, bad (BAD), good (GOOD), and good (BETTER) is provided to the source node 210.
  • the relay nodes 220 may compare their channel state with the thresholds and determine the channel grade as one of 0 (bad, BAD), 1 (good, GOOD), 2 (better, BETTER).
  • Each relay node of FIG. 2 is represented by a dotted line when the channel class is 0, a half dotted line when the channel class is 1, and a solid line when the channel class is 2.
  • K 1 is the number of relay nodes having a channel class of 1, which is 2 in the example of FIG. 1
  • K 2 is the number of relay nodes having a channel class of 2, which is 3 in the example of FIG. 1.
  • the source node 210 may select an optimal relay using the channel grade value fed back from the relay nodes 220. A detailed method of performing relay communication by the source node 210 selecting an optimal relay will be described with reference to FIG. 3.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of performing relay communication in the multiple relay system of FIG. 2.
  • the source node 210 selects a relay node in consideration of the R-D channel gain and the S-R channel gain, and transmits data to the destination node 230 through the selected relay node.
  • step S310 the source node 220 transmits a signal to the surrounding relay nodes 220 and the destination node 230.
  • the destination node 230 transmits an ACK or NACK signal to the source node 220 in response to the signal transmitted from the source node 220.
  • the neighboring relay nodes 220 overhear the ACK / NACK signal transmitted from the destination node 230 to the source node 210 to determine a relay-destination (R-D) channel grade.
  • R-D relay-destination
  • the R-D channel grade may be determined according to the channel gain between each relay node 220 and the destination node 230.
  • An example in which the first relay nodes Relay-1 and 222 determine its own channel class will be described.
  • the first relay node 222 calculates a channel gain between the first relay node 222 and the destination node 230 from the intercepted signal.
  • the relay node 222 determines the RD channel grade according to the section to which the channel gain belongs among the sections divided into the plurality of threshold values.
  • the threshold values may be selected as values that minimize a symbol error rate (SER) according to a signal to noise ratio (SNR).
  • SNR signal to noise ratio
  • Equation 2 the probability of transmission error
  • k 1 is the channel gain
  • k 2 is the channel gain
  • the first term is a probability that a transmission error occurs in a first st phase where source-relay and direct-to-terminal direct transmissions occur.
  • the second term may cause an error in a second nd phase, in which a relay node 220 receiving a signal from a source node 210 transmits a signal to a terminal node 230. Means probability.
  • the channel grade is divided by 3 by using two threshold values, but the channel grade may be subdivided to more accurately reflect the RD channel gain.
  • the more detailed the channel grade the more the RD channel gain can be accurately reflected when selecting a relay.
  • the amount of information fed back to the source node 210 by the relay node 220 increases.
  • the channel grade information may be fed back to the source node 210 in 2-bit.
  • the first relay node 222 compares the calculated channel gain with the thresholds to determine the RD channel grade.
  • the first relay node 222 is a channel gain value smaller than the larger ⁇ th2 than ⁇ value th1, a first RD channel rating is determined as (Good, GOOD).
  • the relay nodes 220 transmit the determined RD channel grade to the source node 210.
  • the source node 210 may relay the nodes 220 based on the RD channel grades received from the plurality of relay nodes 220 and the SR channel information between the source node 210 and the relay nodes 220. Select one of the relay nodes. According to an embodiment, the source node 210 may select one relay node in the following manner.
  • the source node 210 selects a relay node having the highest SR channel state value among relay nodes having the same RD channel class for each RD channel class. That is, among k 1 relay nodes satisfying ⁇ th1 ⁇ ri, d ⁇ th2 , the SR link has the best value, for example, the relay node having the largest channel gain (hereinafter, R a ) and selects the channel.
  • the gain value is called ⁇ a .
  • select ⁇ th2 ⁇ ri, k 2 of the relay nodes from the SR link is the best value, for example, the largest RS channel gain (hereinafter, R b) satisfying the d and the channel gains It is called ⁇ b .
  • the source node 210 selects one relay node based on the RD channel class and the SR channel state value among the selected relay nodes for each RD channel class.
  • the source node 210 may select an optimal relay node by calculating a harmonic mean value of the RD channel state and the SR channel state. For example, as shown in Equation 5, the source node 210 selects a relay node having the largest harmonic mean value by comparing the result of the harmonic averaging of the RD channel gain and the SR channel gain ⁇ i with each other.
  • Equation 6 In the M-ary phase shift keying (M-PSK), the values of A, B, and r are shown in Equation 6.
  • P refers to the total power of the system
  • P 1 means the transmission power from the source node 210 to the relay node 220.
  • Equation 7 shows a result of calculating a harmonic mean for the selected relay nodes R a and R b .
  • a value corresponding to the RD channel gain uses an approximation value according to the RD channel class.
  • the RD channel gain may be determined as the minimum channel gain value of the corresponding RD channel class. That is, if the case of RD channel rating is 1, a ⁇ th1, the RD channel level 2, can be determined in a ⁇ th2.
  • the RD channel gain may be determined by a maximum channel gain value, an average maximum channel gain value, and the like of the corresponding RD channel grade interval.
  • the source node 210 selects the relay node having the largest harmonic mean value as the optimal relay node. do.
  • the source node 210 may transmit a signal to the destination node 230 through the selected relay node 220.
  • the source node 210 may inform the selected relay node 220 of the scheduling information before communicating with the target node 230 (S260) to enable proactive scheduling.
  • the source node communicates with the destination node 230 through the optimal relay node selected in operation S250.
  • FIG. 4 is a block diagram for describing in detail the source node 210 and the relay node 220 of FIG. Referring to FIG. 4, a process in which the source node 210 selects an optimal relay node 220 and transmits data through the selected relay node 220 will be described.
  • the source node 210 includes a receiver 410, a selector 420, and a transmitter 430.
  • the receiver 410 receives R-D channel class information from the plurality of relay nodes 220.
  • the selector 420 selects one of the relay nodes 220 based on the S-R channel information with the relay nodes 220 and the R-D channel class information received by the receiver 410.
  • the selector 420 may include a first selector 422 and a second selector 424.
  • the first selector 422 selects the relay node having the largest S-R channel gain value among the relay nodes having the same R-D channel class for each R-D channel class.
  • the second selector 424 selects a relay node having the largest harmonic mean value of the R-D channel grade value and the S-R channel gain value among the relay nodes selected by the first selector 422.
  • the second selector 424 provides the selected relay node information to the transmitter 430.
  • the transmitter 430 transmits data to the destination node through the selected relay node.
  • the transmitter 430 may provide scheduling information to the selected relay node in advance before transmitting data to the destination node 230.
  • the relay node 220 includes a receiver 440, a calculator 450, a rating determiner 460, and a transmitter 470.
  • the receiver 440 overhears the signal transmitted from the destination node 230 to the source node 210.
  • the calculator 450 calculates a channel gain with the destination node 230 from the intercepted signal.
  • the class determiner 460 determines an R-D channel class according to a section to which the calculated channel gain belongs among channel gain sections divided into a plurality of threshold values.
  • the rating determiner 460 may determine, as threshold values, a value that minimizes a symbol error rate (SER) according to a signal to noise ratio (SNR).
  • the transmitter 470 transmits the determined R-D channel class to the source node 210 so that the source node 210 can select an optimal relay.
  • SER symbol error rate
  • SNR signal to noise ratio
  • FIG. 5 is a graph showing the performance of the relay communication method of FIG. 5 is a graph comparing SER performance when transmitting 1-bit feedback information and transmitting 2-bit feedback information in the DF relay method.
  • the proposed 2-bit feedback shows better performance in both linear and nonlinear environments.
  • the graph of FIG. 4 is a result in a nonlinear environment, and it can be seen that a gain of about 1 dB is obtained compared to the existing 1-bit technique when two relays are used.
  • FIGS. 6 to 8 are diagrams for explaining three transmission schemes to which the relay communication method described in FIG. 3 may be applied in a cooperative communication environment.
  • the transmission scheme of FIGS. 6 to 8 selects an optimal relay when a plurality of relay nodes 220 and at least one destination node 230 exist, so that a signal can be transmitted using an optimal transmission scheme.
  • the transmission schemes described with reference to FIGS. 6 to 8 are transmission schemes based on partial signal transfer schemes, which are relayed by the relay node to the destination node using superposition coding and successive interference cancellation (SIC) techniques. Reduce the size of the signal and use it to reduce the transmission time. Therefore, according to the transmission scheme of FIGS. 6 to 8, it is possible to increase the overall transmission rate by a reduced time.
  • SIC superposition coding and successive interference cancellation
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a signal transmission method according to a first embodiment of three transmission schemes of the disclosed technology.
  • the solid line represents the signal broadcast by the source node 610 in the first st phase
  • the dotted line represents the cooperative transmission through the relay node 620a in the second nd phase.
  • the source node 610 selects an optimal relay node 620a in consideration of a channel state among the plurality of relay nodes 620a and 620b, and selects two objects through the selected relay node 620a.
  • Signals are sent to nodes 630a and 630b.
  • a method of performing cooperative communication in the same manner as in FIG. 6 will be described in detail.
  • the source node 610 selects a relay node having a good channel state with the first target node 630a and the second target node 630b among the first relay node 620a and the second relay node 620b.
  • the source node 610 is the channel quality information (CQI) when the first relay node 620a is connected to the first target node 630a and the second target node 630b.
  • CQI channel quality information
  • the source node 610 selects a relay node is connected to the first destination node 630a and the second destination node 630b when the source node 610 selects the first relay node 620a.
  • the source node 610 selects the second relay node 620b, and calculates the transmission rate when the source node 610 is connected to the first target node 630a and the second target node 630b. Select the relay node with the higher rate.
  • the source node 610 may select the relay node through the same process as steps S310 to S350 of FIG. 3.
  • the destination nodes 630a and 630b respond to the source node (630).
  • the ACK / NACK signal is transmitted.
  • the relay nodes 620a and 620b listen to the signals transmitted by the destination nodes 630a and 630b to determine the R-D channel grades for the respective destination nodes 630a and 630b (S330).
  • the relay nodes 620a and 620b feed back the determined R-D channel grade to the source node 610 (S340).
  • the source node 610 selects an optimal relay node based on the RD channel grade fed back from the relay nodes 620a and 620b and the SD channel information between the source node 610 and the respective destination nodes 630a and 630b. (S350). For example, the source node 610 selects the relay nodes having the largest channel state value (ie, the harmonic mean of the channel gains) for all the destination nodes 630a and 630b, and selects the selected relay nodes. With respect to Equation 5, the relay having the highest average of the channel state values (ie, the harmonic mean of the channel gains) for each destination node can be selected.
  • the source node 610 assumes that the first relay node 620a is selected to proceed with the description.
  • the source node 610 obtains the first signal by superposition coding the signal to be transmitted to the first target node 630a, and superimposes the signal to be transmitted to the second target node 630b.
  • the first signal may be represented as in Equation 9
  • the second signal may be represented as in Equation 10.
  • ⁇ 1 , ⁇ 2 are power split coefficients, and have values of 0 ⁇ 1 ⁇ 0.5, 0 ⁇ 2 ⁇ 0.5, preferably 0 ⁇ 1 ⁇ 0.2, 0 ⁇ 2 ⁇ 0.2.
  • x b, 1 , x b, 2 are basic layer components transmitted directly from the source node 610 to the destination nodes 630a, 630b.
  • x sc, 1 , x sc, 2 are overlapping layer components transmitted through the first relay node 620a.
  • the subscript sc stands for superposed layer
  • the subscript b stands for basic layer.
  • the source node 610 transmits the first signal and the second signal to the first destination node 630a and the second destination node 630b through the first relay node 620a, respectively.
  • the source node 610 transmits the first signal and the second signal using different timeslots.
  • the first relay node 620a superimposes the overlapping layer components x sc, 1 , x sc, 2 of the first signal and the second signal received from the source node 610 again to overlap the first destination node 630a and the first signal. 2 is sent to the destination node 630b.
  • Overlapping coding at the first relay node 620a is performed in consideration of power splitting, which is represented by Equation (11).
  • ⁇ has a value of 0 ⁇ ⁇ ⁇ 1 as the power split coefficient, and preferably has a value of 0.5 ⁇ ⁇ 1.
  • the first target node 630a and the second target node 630b detect overlapping layer components of the first signal and the second signal from the received superimposed coded signal, respectively.
  • Both the first target node 630a and the second target node 630b detect x sc, 2 , and then the first target node 630a performs successive interference cancellation (SIC) to perform x sc. , 1 is detected.
  • SIC successive interference cancellation
  • a basic layer signal component is detected from the first signal and the second signal received from the source node 610. At this time, the basic layer signal is detected by the SIC.
  • the size of the signal transmitted from the relay node to the destination node can be reduced. By using this, it is possible to reduce the transmission time and increase the overall transmission rate by the reduced time.
  • the transmission rate according to the first embodiment is as follows. When the transmission rate according to the first embodiment is expressed by an equation, Equation 12 is obtained.
  • R b, 1 , R b, 2 is the transmission rate of the basic layer transmitted to each destination node (630a, 630b).
  • R sc, 1 and R sc, 2 are data rates of overlapping layers transmitted to respective destination nodes 630a and 630b.
  • R RD, 1 and R RD, 2 are transmission capacities formed between the selected first relay node 620a and each of the destination nodes 630a and 630b.
  • ⁇ is the Signal to Noise Ratio (SNR) at the instant each connection makes, and subscript 1 of ⁇ is the connection between the source node 610 and the selected first relay node 620a, 0. i is the connection between the source node 610 and the i-th destination node, subscript RD of ⁇ , 1 is the connection between the selected first relay node 620a and the first destination node 630a, and subscript RD, 2 is selected. Means a connection between the first relay node 620a and the second target node 630b.
  • ⁇ i and ⁇ are power split coefficients, and the value of ⁇ i is
  • the source node 710 selects an optimal relay node corresponding to each target node in consideration of a channel state of each of the plurality of relay nodes 720a and 720b. That is, in the first embodiment of FIG. 6, if one relay node 620a having an optimal channel state is selected with the first and second destination nodes 630a and 630b, in the second embodiment of FIG. One relay node having an optimal channel state is selected in the relationship with the node 730a, and one relay node having an optimal channel state is selected in the relationship with the second target node 730b. As a method of selecting a relay node, as described in FIG.
  • a method of selecting a relay node having a superior CQI, a method of describing a relay node having a higher transmission rate, or a process such as steps S310 to S350 of FIG. 3 may be performed.
  • a method of selecting a relay node having excellent channel state may be used.
  • the source node 710 may select a relay node having the harmonic mean value of the largest channel gain, respectively, for each of the destination nodes 630a and 630b.
  • the selected relay node is the first relay node 720a and the second relay node 720b, respectively.
  • the source node 710 obtains the first signal by overlapping the signal to be transmitted to the first destination node 730a, and overlaps the signal to be transmitted to the second destination node 730b to obtain the second signal.
  • the first signal is represented by Equation 9
  • the second signal is represented by Equation 10.
  • the source node 710 then transmits a first signal to the first relay node 720a and a second signal to the second relay node 720b. At this time, the source node 710 transmits the first signal and the second signal using different timeslots.
  • the first relay node 720a detects a basic layer component of the received first signal.
  • the second relay node 720b detects a basic layer component of the received second signal. Subsequently, the first relay node 720a detects an overlap layer component of the received first signal.
  • the second relay node 720b detects an overlap layer component of the received second signal. At this time, detection of the overlap layer component is performed by performing SIC at each relay node.
  • the above-described detection of the basic layer component and the overlapping layer component may be preceded by detection of the overlapping layer component by the SIC.
  • the first relay node 720a transmits the overlapping layer component of the detected first signal to the first destination node 730a.
  • the second relay node 720b transmits the overlapping layer component of the detected second signal to the second destination node 730b.
  • each relay node 720a and 720b transmits the detected overlapping layer components to the respective destination nodes 730a and 730b using the same timeslot.
  • the first target node 730a detects the overlapping layer component of the received first signal
  • the second target node 730b detects the overlapping layer component of the received second signal.
  • the overlapped layer component of the first signal and the overlapped layer component of the second signal may affect each other with noise.
  • the above-described second embodiment is a transmission method assuming that the first target node 730a and the second target node 730b are located at a far distance from each other, so that the noise effect is reduced by the path loss.
  • each destination node 730a, 730b can easily detect the overlap layer component sent to it.
  • the first target node 730a detects the basic layer component of the received first signal
  • the second target node 730b detects the basic layer component of the received second signal.
  • the basic layer component is detected by performing SIC.
  • the size of the signal transmitted from the relay node to the destination node can be reduced. By using this, it is possible to reduce the transmission time and increase the overall transmission rate by the reduced time. Meanwhile, the transmission rate according to the second embodiment is described below.
  • the transmission rate R tot, 2 according to the second embodiment may be calculated in the same manner as in Equation 12. However, R b, i , R sc, i , R RD, 1 , R RD, 2 are calculated as follows, unlike the case of the first embodiment.
  • the subscripts 1, i of ⁇ indicate a connection between the source node 710 and the i th relay node, and 0, i means a connection between the source node 710 and the i th destination node.
  • the subscript RD, 11 of ⁇ is a connection between the first relay node 720a and the first destination node 730a
  • RD, 21 is a connection between the second relay node 720b and the first destination node 730a
  • RD, 12 denotes a connection between the first relay node 720a and the second target node 730b
  • RD, 22 denotes a connection between the second relay node 720b and the second target node 730b.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a signal transmission method according to a third embodiment of the disclosed technology.
  • one destination node selected from two destination nodes 830a and 830b serves as a relay and transmits a signal.
  • the source node 810 selects an optimal relay node 820a in consideration of a channel state among the plurality of relay nodes 820a and 820b, and selects an optimal relay node 820a through the selected relay node 820a.
  • the destination node which also acts as a relay, sends a signal to the remaining destination nodes.
  • a method of performing cooperative communication in the same manner as in FIG. 8 will be described in detail.
  • the source node 810 selects one relay node from the first relay node 820a or the second relay node 820b.
  • the selected relay node is referred to as the 'first relay'.
  • the first repeater selects one destination node from the first destination node 830a and the second destination node 830b.
  • One destination node selected from two destination nodes also serves as a relay.
  • the destination node selected as the relay role is referred to as the 'second relay'.
  • the source node 810 selects the first repeater among the plurality of relay nodes 820a and 820b.
  • a method of selecting the first relay a method of selecting a relay node having a superior CQI as described in FIG. 6, a method of describing a relay node having a higher transmission rate, or a process such as steps S310 to S350 of FIG. 3.
  • the source node 810 selects relay nodes having the largest channel state value as shown in Equation 8 for all the target nodes 830a and 830b, and selects each target node as shown in Equation 5 for the selected relay nodes.
  • the relay having the highest average of the calculated channel state values may be selected.
  • the selected relay node is the first relay node 820a.
  • the second repeater may be selected among the destination nodes 830a and 830b in a similar manner to selecting the first repeater. That is, for example, the CQI when the first repeater 820a is connected with the first target node 830a and the CQI when the first repeater 820a is connected with the second target node 830b are compared. Can select the excellent destination node as the second relay. As another example, the data rate is calculated when the first repeater 820a is connected with the first destination node 830a, and the data rate is calculated when the first repeater 820a is connected with the second destination node 830b. Thus, the destination node of the higher rate can be selected as the second relay. As another example, the first relay 820a may select the destination node having the largest channel gain value among the two destination nodes 830a and 830b. Hereinafter, it is assumed that the destination node selected as the second relay is the first destination node 830a.
  • the source node 810 superimposes a signal to be transmitted to the first target node 830a to obtain a first signal, and superimposes a signal to be transmitted to the second target node 830b to perform a second signal.
  • the first signal may be expressed as shown in Equation 9
  • the second signal may be expressed as shown in Equation 9 described above.
  • the source node 810 transmits the first signal and the second signal to the first repeater 820a and the second repeater 830a. At this time, the source node 810 transmits the first signal and the second signal using different timeslots.
  • the first repeater 820a detects a basic layer component from the received first signal and the second signal, and detects an overlapping layer component from the first signal and the second signal.
  • the overlap layer component is detected using the SIC.
  • the first repeater 820a performs power division of the overlapped layer components of the detected first signal and the second signal, and transmits a signal on which the overlapping coding is performed to the second repeater 830a.
  • the second repeater 830a detects a basic layer component of the first signal from the overlap coded signal received from the first repeater 820a, the first signal broadcast from the source node 810, and the second signal. Since the first destination node 830a has been selected as the second relay 820a, a basic layer component of the first signal to be transmitted is detected.
  • the second relay 830a is directed to the second destination node 830b.
  • the second repeater 830a detects the basic layer components of the second signal from the first and second signals broadcast from the source node 810.
  • the basic layer component of the second repeater 830a is detected using SIC.
  • the second relay 830a overlaps the first signal and the second signal from the overlapped coded signal received from the first repeater 820a, the first signal and the second signal broadcast from the source node 810, and Detect layer components.
  • the second repeater 830a detects an overlapping layer component of the first signal, which is a signal transmitted to it, and detects an overlapping layer component of the second signal to be transmitted to the second target node 830b through the SIC.
  • the second repeater 830a transmits the overlapping layer component of the previously detected second signal to the second destination node 830b.
  • the second destination node 830b detects the basic layer component of the second signal by performing SIC on the overlapping layer component of the second signal transmitted from the first repeater 820a.
  • the size of the signal transmitted from the repeater to the destination node can be reduced. By using this, it is possible to reduce the transmission time and increase the overall transmission rate by the reduced time. Meanwhile, the transmission rate according to the third embodiment is described below.
  • the transmission rate according to the third embodiment is expressed by the equation (13).
  • R RD, 1 (1) is a transmission rate when x sc, 1 is transmitted from the first repeater 820a to the second repeater 830a.
  • R RD, 1 (2) is a transmission rate when x sc, 2 is transmitted from the first repeater 820a to the second repeater 830a.
  • R DD, 12 is a transmission capacity formed between the remaining destination nodes 830b not selected as the second repeater in the second repeater 830a.
  • R b, i , R sc, i , R RD, 1 (1) , R RD, 1 (2) , R DD, 12 can be calculated as follows.
  • subscript 1 of ⁇ is the connection between the source node 810 and the first destination node 830a
  • subscript 2 is the connection between the source node 810 and the second destination node 830b
  • subscript RD , 1 is the connection between the first repeater 820a and the first destination node 830a
  • subscript RD, 2 is the connection between the first repeater 820a and the second destination node 830b
  • the subscript DD, 12 is two The connection between the target nodes 830b not selected as the second repeater in the first repeater 830a.
  • FIG. 9 illustrates a simulation environment for comparing the effects of the first to third embodiments.
  • a source node Base, base station
  • a first relay node Relay 1
  • a second relay node Relay 2
  • the first and second target nodes are located in a shadow area.
  • the distance between the source node, the first relay node, and the second relay node is assumed to be a normalized distance 1, and the path loss coefficient is set to 3 to execute the simulation. Since the positions of the first relay node and the second relay node have an arbitrary distribution, the transmission rates according to the first, second and third embodiments described above are calculated according to each situation, and the calculated transmission rates are calculated. It is desirable to determine a method showing the optimal transmission rate by comparing the two methods and to transmit the method according to the method.
  • FIG. 10 is a graph showing a comparison between the simulation result of FIG. 9 and the transmission rate according to the conventional method. Looking at the graph of Figure 10, it can be seen that the transmission rate according to an embodiment of the disclosed technology brings about a gain of about 2dB compared to the conventional method.

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Abstract

개시된 기술은 다중 단말(User Equipment: 이하, UE) 릴레이 시스템에서의 릴레이 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하지만 제한됨 없이는, 다중 UE 릴레이들 중 최적의 릴레이를 선택하여 릴레이 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 다중 릴레이 시스템에서의 릴레이 통신 방법은, 목적 노드(destination node)가 소스 노드(source node)에 전송하는 신호를 릴레이 노드(relay node)가 엿듣기(overhear)하여 R-D(Relay-Destination) 채널 등급을 결정하는 단계; 상기 릴레이 노드가 상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 단계; 상기 소스 노드가 복수의 릴레이 노드들로부터 수신한 R-D 채널 등급들 및 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드들 간의 S-R(Source-Relay) 채널 정보들을 기초로 상기 릴레이 노드들 중 어느 하나의 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 선택된 릴레이 노드를 통하여 상기 목적 노드와 통신하는 단계를 포함한다.

Description

다중 단말 릴레이 시스템에서 릴레이 통신 방법
개시된 기술은 다중 단말(User Equipment: 이하, UE) 릴레이 시스템에서의 릴레이 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하지만 제한됨 없이는, 다중 UE 릴레이들 중 최적의 릴레이를 선택하여 릴레이 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다.
중계기(Relay)는 고속 데이터전송을 위한 서비스 영역의 확장(coverage extension)과 셀 경계 지점(cell-edge)에서의 전송률 향상 등을 목적으로 도입되었다. 기존의 릴레이 통신에서는 모든 채널의 상태를 안다고 가정하였으나 UE 릴레이 환경에서는 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 상태를 미리 소스 노드가 알지 못한다. UE 릴레이는 중계기 역할을 수행하는 일반 사용자 단말(User Equipment)을 말한다. 이동 통신 단말을 비롯한 다양한 통신 단말들이 보급되고, 이러한 통신 단말의 성능이 향상됨에 따라 사용자 단말이 릴레이의 기능을 수행할 수도 있게 되었다.
도 1은 다중 단말 릴레이 시스템에서 DF(Decode-And-Forward) 전송 모델을 설명하는 도면이다. 릴레이 통신은 소스 노드가 신호를 전송하는 제1 단계(1st phase)와 릴레이 노드가 신호를 전송하는 제2 단계(2nd phase)로 구분될 수 있다. 제1 단계에서, 소스 노드(S)는 신호를 릴레이 노드들(Ri)과 목적 노드(D)에 동시에 전송한다. hs,r1, hs,r2, hs,rN은 소스 노드와 각 릴레이 노드 간의 채널을 의미하고, hs,d는 소스 노드와 목적 노드 간의 채널을 의미한다. 제2 단계에서, 릴레이 노드는 소스 노드로부터 수신한 신호를 디코딩 한 후, 이를 목적 노드에게 재전송한다. hr1,d, hr2,d, hrN,d는 각 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널을 의미한다. 목적 노드는 소스 노드와 릴레이 노드로부터 받은 신호를 최대 비율 결합(Maximum Ratio Combining, MRC)하여 원래의 신호를 복구 한다. 이때, 모든 릴레이 노드들이 제2 단계에서 동일한 신호를 목적 노드에 전송할 필요는 없으며, 가장 채널 상태가 좋은 릴레이 노드가 신호를 목적 노드로 전달하는 것이 효율적일 수 있다. 그러나, UE(User Equipment) 릴레이 환경에서 릴레이 노드와 목적 노드 간의 채널 상태를 소스 노드 또는 다른 릴레이 노드들이 알 수 없기 때문에 최적의 릴레이 노드를 선택하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 릴레이 노드들 중 최적의 릴레이 노드를 통하여 릴레이 통신을 수행할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 있다. 개시된 기술에서는 릴레이 노드들이 피드백 정보를 소스 노드에게 제공하여, 소스 노드가 최적의 릴레이 노드를 선택하는 방법을 제안한다.
또한, 개시된 기술에서는, 무선 협력 통신 환경에서, 최적의 릴레이 노드를 선택하여 통신을 수행하는 세가지 전송 기법을 제공한다. 개시된 기술에 따르면 세가지 전송 기법들 중 전체 전송률이 최대화 되는 기법을 선택하여 릴레이 통신을 수행할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제1 측면은 다중 릴레이 시스템에서의 릴레이 통신 방법에 있어서, 목적 노드(destination node)가 소스 노드(source node)에 전송하는 신호를 릴레이 노드(relay node)가 엿듣기(overhear)하여 R-D(Relay-Destination) 채널 등급을 결정하는 단계; 상기 릴레이 노드가 상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 단계; 상기 소스 노드가 복수의 릴레이 노드들로부터 수신한 R-D 채널 등급들 및 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드들 간의 S-R(Source-Relay) 채널 정보들을 기초로 상기 릴레이 노드들 중 어느 하나의 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 선택된 릴레이 노드를 통하여 상기 목적 노드와 통신하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제2 측면은 목적 노드가 소스 노드에 전송하는 신호를 엿듣기(overhear) 하는 수신부; 상기 엿듣기 한 신호로부터 상기 목적 노드와의 채널 이득을 산출하는 산출부; 복수의 임계 값들로 나뉘어진 채널 이득 구간들 중 상기 채널 이득이 속하는 구간에 따라, R-D 채널 등급을 결정하는 등급 결정부; 및 상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 송신부를 포함하는 릴레이 장치를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제3 측면은 복수의 릴레이 노드들로부터 R-D(Relay-Destination) 채널 등급 정보를 수신하는 수신부; 상기 릴레이 노드들과의 S-R(Source-Relay) 채널 정보 및 상기 R-D 채널 등급 정보를 기초로 상기 릴레이 노드들 중 어느 하나를 선택하는 선택부; 및 상기 선택된 릴레이 노드를 통하여 목적 노드에 데이터를 전송하는 송신부를 포함하는 소스 장치를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제4 측면은 소스 노드가 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드 중에서 제1 목적 노드 및 제2 목적 노드와 우수한 연결 상태를 가지는 릴레이 노드를 선택하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 상기 선택된 릴레이 노드를 통해 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드로 각각 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제5 측면은 소스 노드가 제1 릴레이 노드는 제1 목적 노드로, 제2 릴레이 노드는 제2 목적 노드로 각각의 연결을 선택하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 제1 신호는 상기 제1 릴레이 노드로, 상기 제2 신호는 상기 제2 릴레이 노드로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제6 측면은 소스 노드가 제1 릴레이 노드 또는 제2 릴레이 노드 중에서 선택한 중계기(이하 '첫 번째 중계기')는 제1 목적 노드 또는 제2 목적 노드 중에서 선택된 목적 노드를 두 번째 중계기로 선택하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 상기 첫 번째 중계기와 상기 두 번째 중계기로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법을 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제7 측면은 협력 통신 환경에서의 세 가지 전송 기법에 따른 전송률들을 비교하여 최적의 전송률을 보이는 방법을 전송 방법으로 결정하여 그 방법에 따라 전송하는 릴레이 통신 방법을 제공한다.
개시된 기술의 실시 예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시 예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
개시된 기술의 일 실시예에 따르면 다중 단말 릴레이 시스템에서 최적의 릴레이를 선택하여 통신을 수행할 수 있으므로 SER 성능이 향상된다는 장점이 있다. 또한, 개시된 기술에서는 적은 정보량으로 릴레이-단말 간의 채널 상태 정보를 소스 노드에게 제공하므로 시스템 부하를 가중시키지 않는 다는 장점이 있다.
개시된 기술의 다른 일 실시예에 따르면, 전체 시스템의 전송률을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 개시된 기술에서는 복수의 전송 기법들 중 전체 전송률이 최대화 되는 기법을 사전에 선택하여 릴레이 통신을 수행할 수 있다.
도 1은 다중 단말 릴레이 시스템에서 DF(Decode-And-Forward) 전송 모델을 설명하는 도면이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 다중 릴레이 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 다중 릴레이 시스템에서, 릴레이 통신을 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 2의 소스 노드(210) 및 릴레이 노드(220)를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 3의 릴레이 통신 방법의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 6은 개시된 기술의 세 가지 전송 기법 중 제 1 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 개시된 기술의 세 가지 전송 기법 중 제 2 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 개시된 기술의 세 가지 전송 기법 중 제 3 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 제1 내지 제3 실시 예들의 효과들을 비교하기 위한 시뮬레이션 환경을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 시뮬레이션 결과와 종래 방법에 의한 전송률을 비교하여 도시한 그래프이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 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 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 다중 릴레이 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 다중 릴레이 시스템은 신호를 생성하는 소스 노드(source node, 210), 소스 노드가 생성한 신호를 목적 노드에게 전달하는 복수의 릴레이 노드들(relay nodes, 220) 및 소스 노드가 생성하여 전송한 신호를 수신하는 목적 노드(destination node, 230)를 포함한다. 일례로, 릴레이 노드들(220)은 소스 노드(210)로부터 수신한 신호를 복호화(decode) 한 뒤 이를 목적 노드에게 전달하는(forward) DF(Decode-and-Forward) 방식의 릴레이일 수 있으나 릴레이 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 릴레이 노드들(220)은 환경 등에 따라 목적 노드(210)와의 채널 상태가 모두 다를 수 있기 때문에 본 실시 예에서는 릴레이 노드들(220) 중 최적의 채널 상태를 가지는 릴레이를 선택하여 릴레이 통신을 수행하도록 한다. 최적의 릴레이를 선택하기 위해서는 소스 노드(210)가 각 릴레이 노드의 채널 상태를 알 필요가 있다. 그러나, 모든 릴레이 노드들(220)이 구체적인 채널 상태 정보를 소스 노드(210)에게 피드백 하면, 시스템의 부하가 가중될 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 릴레이 노드들(220)이 소스 노드(210)에게 채널 상태 정보를 피드백 하되, 제한된 길이, 즉 수 비트의 길이로 전송하도록 한다. 도 1에서는 릴레이 노드들(220)이 채널 상태 정보를 세가지, 나쁨(BAD), 좋음(GOOD), 더 좋음(BETTER)로 나누어서 소스 노드(210)에게 제공하는 예가 표시되어 있다. 릴레이 노드들(220)은 자신의 채널 상태를 임계 값들과 비교하여 채널 등급을 0(나쁨, BAD), 1(좋음, GOOD), 2(더 좋음, BETTER) 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 도 2의 각 릴레이 노드들은 채널 등급이 0인 경우 점선으로, 채널 등급이 1인 경우 반 점선으로, 채널 등급이 2인 경우 실선으로 표시된다. K1은 채널 등급이 1인 릴레이 노드들의 수로, 도 1의 예에서는 2가 되고, K2는 채널 등급이 2인 릴레이 노드들의 수로, 도 1의 예에서는 3이 된다. 소스 노드(210)는 릴레이 노드들(220)로부터 피드백 받은 채널 등급 값을 이용하여 최적의 릴레이를 선택할 수 있게 된다. 소스 노드(210)가 최적의 릴레이를 선택하여 릴레이 통신을 수행하는 구체적인 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 다중 릴레이 시스템에서, 릴레이 통신을 수행하는 과정을 설명하는 순서도이다. 도 2에서 소스 노드(210)는 R-D 채널 이득 및 S-R 채널 이득을 고려하여 릴레이 노드를 선택하고, 선택된 릴레이 노드를 통하여 목적 노드(230)에 데이터를 전송한다.
우선, S310 단계에서 소스 노드(220)는 주변의 릴레이 노드들(220) 및 목적 노드(230)에게 신호를 전송한다. S320 단계에서 목적 노드(230)는 소스 노드(220)가 전송한 신호에 대한 응답으로 소스 노드(220)에게 ACK 또는 NACK 신호를 전송한다. S330 단계에서, 주변의 릴레이 노드들(220)은 목적 노드(230)가 소스 노드(210)에 전송한 ACK/NACK 신호를 엿듣기(overhear)하여 R-D(Relay-Destination) 채널 등급을 결정한다.
R-D 채널 등급은 각 릴레이 노드(220)와 목적 노드(230) 간의 채널 이득에 따라 결정될 수 있다. 제1 릴레이 노드(Relay-1, 222)가 자신의 채널 등급을 결정하는 경우를 예를 들어 설명한다. 제1 릴레이 노드(222)는 수학식 1과 같이, 엿듣기 한 신호로부터 제1 릴레이 노드(222)와 목적 노드(230) 간의 채널 이득을 산출한다.
수학식 1
Figure PCTKR2011008718-appb-M000001
여기서,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000001
는 제1 릴레이 노드(222)와 목적 노드(230) 간의 채널을 나타내며,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000002
는 제1 릴레이 노드(222)와 목적 노드(230) 간의 채널 이득을 나타낸다.
채널 이득이 산출되면, 릴레이 노드(222)는 복수의 임계 값들로 나뉘어진 구간들 중 채널 이득이 속하는 구간에 따라, R-D 채널 등급을 결정한다. 이때, 일 실시 예에 따라, 임계 값들은, SNR(Signal to Noise Ratio)에 따른 SER(Symbol Error Rate)을 최소로 하는 값들로 선택될 수 있다. 임계 값이 2개인 경우를 예를 들어 임계 값을 선택하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 두 개의 임계 값들을 βth1 및 βth2로 표시 한다. 이때, βth1는 βth2 값 보다 작은 값이다. 임계 값들은 각각의 SNR에서, 다음의 수학식 2에 따라 산출되는 확률 값이 가장 낮아지도록 하는 값으로 선택된다.
수학식 2
Figure PCTKR2011008718-appb-M000002
이때, Pe는 전송 오류가 발생할 확률을 나타내며, k1은 채널 이득이 βth1 값 보다 크고 βth2 보다 작은 릴레이 노드들의 수 이고, k2는 채널 이득이 βth2 보다 큰 릴레이 노드들의 수 이다. 수학식 2에서 첫 번째 항은 소스-릴레이, 소스-단말간 직접 전송이 일어나는 제1 단계(1st phase)에서 전송 오류가 발생할 확률이다. 수학식 2에서 두 번째 항은 소스 노드(210)로부터 신호를 수신한 릴레이 노드(220)가 단말 노드(230)에게 신호를 전송하는 협력 전송 단계인 제2 단계(2nd phase)에서 오류가 발생할 확률을 의미한다. 본 실시예에서는 임계 값을 두 개 사용하여, 채널 등급을 3으로 나누었으나, R-D 채널 이득을 보다 정확히 반영하고자 하는 경우 채널 등급을 세분화할 수 있다. 채널 등급을 세분화할수록 릴레이 선택 시, R-D 채널 이득을 보다 정확히 반영할 수 있다는 장점이 있으나, 릴레이 노드(220)가 소스 노드(210)에게 피드백 하는 정보량이 증가한다는 단점이 있다. 채널 등급을 3으로 나눈 본 실시예에서는 2-bit로 채널 등급 정보를 소스 노드(210)에 피드백 할 수 있다.
임계 값들이 결정되면, 제1 릴레이 노드(222)는 산출된 채널 이득을 임계 값들과 비교하여 R-D 채널 등급을 결정한다. 본 실시예에서, 제1 릴레이 노드(222)는 채널 이득 값이 βth1 값 보다 크고 βth2 보다 작으므로, R-D 채널 등급을 1(좋음, GOOD)로 결정한다. S340 단계에서 릴레이 노드들(220)은 결정된 R-D 채널 등급을 소스 노드(210)에 전송한다.
S350 단계에서 소스 노드(210)는 복수의 릴레이 노드들(220)로부터 수신한 R-D 채널 등급들 및 소스 노드(210)와 릴레이 노드들(220) 간의 S-R 채널 정보들을 기초로 릴레이 노드들(220) 중 어느 하나의 릴레이 노드를 선택한다. 일 실시예에 따라, 소스 노드(210)는 다음과 같은 방법으로 하나의 릴레이 노드를 선택할 수 있다.
우선, 소스 노드(210)는 각 R-D 채널 등급마다, 동일한 R-D 채널 등급을 가지는 릴레이 노드들 중 S-R 채널 상태 값이 가장 높은 릴레이 노드를 선택한다. 즉, βth1 < βri,d < βth2 를 만족하는 k1개의 릴레이 노드들 중에서 S-R 링크가 가장 좋은 값, 예컨대, 채널 이득이 가장 큰 릴레이 노드(이하, Ra)를 선택하고, 그 채널 이득 값을 βa 라고 한다.
수학식 3
Figure PCTKR2011008718-appb-M000003
마찬가지로, βth2 < βri,d를 만족하는 k2개의 릴레이 노드들 중에서 S-R 링크가 가장 좋은 값, 예컨대, 채널 이득이 가장 큰 릴레이 노드(이하, Rb)를 선택하고, 그 채널 이득 값을 βb 라고 한다.
수학식 4
Figure PCTKR2011008718-appb-M000004
이와 같이, 각 R-D 채널 등급마다 릴레이 노드를 하나씩 선택한다. 그러나, 반드시 모든 R-D 채널 등급마다 릴레이 노드를 하나씩 선택해야 하는 것은 아니며, 실시예에 따라 채널 이득이 낮은 일부 채널 등급(예컨대, 등급 0)은 제외하고 릴레이 노드를 선택할 수도 있다. 각 R-D 채널 등급마다 릴레이 노드가 하나씩 선택되면, 소스 노드(210)는 각 R-D 채널 등급마다 선택된 릴레이 노드 중, R-D 채널 등급 및 S-R 채널 상태 값을 기초로 어느 하나의 릴레이 노드를 선택한다. 일 실시 예에 따라, 소스 노드(210)는 R-D 채널 상태와 S-R 채널 상태의 조화 평균 값을 산출하여 최적의 릴레이 노드를 선택할 수 있다. 예컨대, 소스 노드(210)는 수학식 5와 같이 R-D 채널 이득과 S-R 채널 이득을 조화 평균한 결과(βi)를 서로 비교하여 가장 큰 조화 평균 값을 가지는 릴레이 노드를 선택한다.
수학식 5
Figure PCTKR2011008718-appb-M000005
이때,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000003
,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000004
이고, M-PSK(M-ary Phase Shift Keying) 에서 A, B, r의 값은 수학식 6과 같다.
수학식 6
Figure PCTKR2011008718-appb-M000006
Figure PCTKR2011008718-appb-I000005
,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000006
여기서, P는 시스템의 전체 전력을 의미하며, P1은 소스 노드(210)에서 릴레이 노드(220)로의 전송 전력을 의미한다.
수학식 7은 선택된 릴레이 노드 Ra 및 Rb 에 대하여 조화 평균을 산출한 결과를 나타낸다. 이 때, 소스 노드(210)는 각 릴레이 노드의 R-D 채널 등급 정보만 알 뿐 정확한 R-D 채널 이득 값을 알지는 못하므로, R-D 채널 이득에 해당하는 값은 R-D 채널 등급에 따른 근사 값을 사용한다. 일례로, R-D 채널 이득은 해당 R-D 채널 등급의 최소 채널 이득 값으로 결정될 수 있다. 즉, R-D 채널 등급이 1인 경우, βth1 로, R-D 채널 등급이 2인 경우, βth2 로 결정될 수 있다. 다른 일례로, R-D 채널 이득은 해당 R-D 채널 등급 구간의 최대 채널 이득 값, 평균 최대 채널 이득 값 등으로 결정될 수도 있다.
수학식 7
Figure PCTKR2011008718-appb-M000007
Figure PCTKR2011008718-appb-I000007
소스 노드(210)는 각 R-D 채널 등급 마다 선택된 릴레이 노드들에 대하여, S-R 채널 이득과 R-D 채널 이득의 조화평균이 산출되면, 그 중 가장 큰 조화 평균 값을 가지는 릴레이 노드를 최적의 릴레이 노드로 선택한다.
수학식 8
Figure PCTKR2011008718-appb-M000008
최적의 릴레이 노드가 선택되면, 소스 노드(210)는 선택된 릴레이 노드(220)를 통하여 목적 노드(230)로 신호를 전송할 수 있다. 이때, 소스 노드(210)는 선택된 릴레이 노드(220)에게 목적 노드(230)와 통신하기 이전에 스케줄링 정보를 알려주어(S260), 사전 스케줄링(Proactive Scheduling)이 가능하도록 할 수 있다.
S270 단계에서 소스 노드는 S250 단계에서 선택된 최적의 릴레이 노드를 통하여 목적 노드(230)와 통신한다.
도 4는 도 2의 소스 노드(210) 및 릴레이 노드(220)를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다. 도 4를 참조하여 소스 노드(210)가 최적의 릴레이 노드(220)를 선택하고, 선택한 릴레이 노드(220)를 통하여 데이터를 전송하는 과정을 설명한다.
소스 노드(210)는 수신부(410), 선택부(420) 및 송신부(430)를 포함한다. 수신부(410)는 복수의 릴레이 노드들(220)로부터 R-D 채널 등급 정보를 수신한다. 선택부(420)는 릴레이 노드들(220)과의 S-R 채널 정보 및 수신부(410)가 수신한 R-D 채널 등급 정보를 기초로 릴레이 노드들(220) 중 어느 하나를 선택한다. 일 실시예에 따라, 선택부(420)는 제1 선택부(422) 및 제2 선택부(424)를 포함할 수 있다. 제1 선택부(422)는 각 R-D 채널 등급마다, 동일한 R-D 채널 등급을 가지는 릴레이 노드들 중 S-R 채널 이득 값이 가장 큰 릴레이 노드를 선택한다. 제2 선택부(424)는 제1 선택부(422)가 선택한 릴레이 노드들 중 R-D 채널 등급 값 및 S-R 채널 이득 값의 조화 평균 값이 가장 큰 릴레이 노드를 선택한다. 제2 선택부(424)는 선택한 릴레이 노드 정보를 송신부(430)에 제공한다. 송신부(430)는 선택된 릴레이 노드를 통하여 목적 노드에 데이터를 전송한다. 일 실시예에 따른 송신부(430)는 선택된 릴레이 노드에게 목적 노드(230)에 데이터를 전송하기 이전에 스케줄링 정보를 미리 제공할 수 있다.
릴레이 노드(220)는 수신부(440), 산출부(450), 등급 결정부(460) 및 송신부(470)를 포함한다. 수신부(440)는 목적 노드(230)가 소스 노드(210)에 전송하는 신호를 엿듣기(overhear)한다. 산출부(450)는 엿듣기 한 신호로부터 목적 노드(230)와의 채널 이득을 산출한다. 등급 결정부(460)는 복수의 임계 값들로 나뉘어진 채널 이득 구간들 중 산출된 채널 이득이 속하는 구간에 따라, R-D 채널 등급을 결정한다. 이때, 일 실시예에 따라, 등급 결정부(460)는, SNR(Signal to Noise Ratio)에 따른 SER(Symbol Error Rate)을 최소로 하는 값을 임계 값들로 결정 할 수 있다. 송신부(470)는 결정된 R-D 채널 등급을 소스 노드(210)에 전송하여 소스 노드(210)가 최적의 릴레이를 선택할 수 있도록 한다.
도 5는 도 3의 릴레이 통신 방법의 성능을 나타내는 그래프이다. 도 5는 DF 릴레이 방식에서, 1-bit의 피드백 정보를 전송하는 경우와, 2-bit의 피드백 정보를 전송하는 경우의 SER 성능을 비교한 그래프이다. 선형과 비선형의 환경에서 모두 제안한 2-bit 피드백의 경우가 더 우수한 성능을 나타냈다. 도 4의 그래프는 비선형 환경에서의 결과이며, 릴레이가 2개인 경우에 기존의 1-bit 기법에 비해 1dB 정도의 이득을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 협력 통신 환경에서, 도 3에서 설명된 릴레이 통신 방법이 적용될 수 있는 세 가지 전송 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 내지 도 8의 전송 기법은, 복수의 릴레이 노드들(220) 및 적어도 하나의 목적 노드(230)가 존재하는 경우 최적의 릴레이를 선택하여, 최적의 전송 기법으로, 신호를 전송할 수 있도록 한다. 도 6 내지 도 8에서 설명되는 전송 기법은 부분 신호 전달 기법에 기반한 전송 기법으로, 중첩코딩(Superposition Coding)과 직렬 간섭 제거(Successive Interference Cancellation, SIC)기법을 이용하여서 릴레이 노드가 목적 노드로 전달하는 신호의 크기를 줄여주고 이를 이용하여 전송시간을 줄일 수 있도록 한다. 따라서 도 6 내지 도 8의 전송 기법에 따르면, 줄어든 시간만큼 전체 전송률을 높이는 것이 가능하다.
도 6은 개시된 기술의 세 가지 전송 기법 중 제 1 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다. 도 6에서, 실선은 제1 단계(1st phase)에서 소스 노드(610)가 브로드캐스팅 하는 신호를 나타내고, 점선은 제2 단계(2nd phase)에서 릴레이 노드(620a)를 통한 협력전송을 나타낸다. 도 6의 실시예에서, 소스 노드(610)는 복수의 릴레이 노드들(620a, 620b) 중 채널 상태를 고려하여 최적의 릴레이 노드(620a)를 선택하고, 선택된 릴레이 노드(620a)를 통하여 두 목적 노드(630a, 630b)에 신호를 전송한다. 이하, 도 6과 같은 방식으로 협력 통신을 수행하는 방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 소스 노드(610)는 제1 릴레이 노드(620a) 및 제2 릴레이 노드(620b) 중에서 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)와의 채널 상태가 우수한 릴레이 노드를 선택한다. 일 실시예로, 소스 노드(610)는 제1 릴레이 노드(620a)가 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)와 연결되었을 때의 채널 상태정보(Channel Quality Information, 이하 CQI)와 제2 릴레이 노드(620b)가 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)와 연결되었을 때의 CQI를 비교해서 CQI가 우수한 릴레이 노드를 선택한다. 소스 노드(610)가 릴레이 노드를 선택하는 다른 실시예는, 소스 노드(610)가 제1 릴레이 노드(620a)를 선택했을 때 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)와 연결되었을 때의 전송률을 계산하고, 소스 노드(610)가 제2 릴레이 노드(620b)를 선택했을 때 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)와 연결되었을 때의 전송률을 계산하여, 계산된 전송률이 더 높은 쪽의 릴레이 노드를 선택한다. 소스 노드(610)가 릴레이 노드를 선택하는 또 다른 일 실시예로, 도 3의 S310 단계 내지 S350 단계와 같은 과정을 통하여, 소스 노드(610)가 릴레이 노드를 선택할 수 있다. 즉, 소스 노드(610)가 릴레이 노드들(620a, 620b) 및 목적 노드들(630a, 630b)에게 신호를 전송하면(S310), 목적 노드들(630a, 630b)은 이에 대한 응답으로 소스 노드(610)에게 ACK/NACK 신호를 전송한다(S320). 릴레이 노드들(620a,620b)은 목적 노드들(630a, 630b)이 전송한 신호를 엿듣기 하여, 각각의 목적 노드들(630a, 630b)에 대한 R-D 채널 등급을 결정한다(S330). 릴레이 노드들(620a, 620b)은 결정된 R-D 채널 등급을 소스 노드(610)에 피드백 한다(S340). 소스 노드(610)는 릴레이 노드들(620a, 620b)로부터 피드백 받은 R-D 채널 등급 및 소스 노드(610)와 각각의 목적 노드들(630a, 630b) 간의 S-D 채널 정보를 기반으로 최적의 릴레이 노드를 선택한다(S350). 예컨대, 소스 노드(610)는 모든 목적 노드들(630a, 630b)에 대하여 수학식 8과 같이 가장 큰 채널 상태 값(즉, 채널 이득의 조화 평균)을 가지는 릴레이 노드들을 선택하고, 선택된 릴레이 노드들에 대하여 수학식 5와 같이 산출되는 각 목적 노드에 대한 채널 상태 값(즉, 채널 이득의 조화 평균)의 평균이 가장 높은 릴레이를 선택할 수 있다. 이하 소스 노드(610)는 제1 릴레이 노드(620a)를 선택한 것으로 가정하여 설명을 진행하도록 한다.
다음으로, 소스 노드(610)는 제1 목적 노드(630a)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩(Superposition Coding)하여 제1 신호를 얻고, 제2 목적 노드(630b)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는다. 예컨대, 제1 신호는, 수학식 9와 같이 표현되며, 제2 신호는 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
수학식 9
Figure PCTKR2011008718-appb-M000009
수학식 10
Figure PCTKR2011008718-appb-M000010
여기서, α1 , α2 는 전력 분할 계수이며, 0<α1<0.5, 0<α2<0.5 의 값을 가지며, 바람직하게 0<α1<0.2, 0<α2<0.2 의 값을 가진다. xb,1 , xb,2는 소스 노드(610)에서 목적 노드(630a, 630b)로 직접 전송되는 베이직 레이어 성분이다. xsc,1, xsc,2는 제1 릴레이 노드(620a)를 통해 전송되는 중첩 레이어 성분이다. 아래 첨자 sc는 중첩 레이어(Superposed Layer)를 뜻하고, 아래 첨자 b는 베이직 레이어(Basic Layer)를 뜻한다.
이어서, 소스 노드(610)는 제1 신호 및 제2 신호를 제1 릴레이 노드(620a)를 통해 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)로 각각 전송한다. 소스 노드(610)는 제1 신호 및 제2 신호를 서로 다른 타임슬롯을 이용하여 전송한다. 제 1 릴레이 노드(620a)는 소스 노드(610)로부터 전송 받은 제1 신호 및 제2 신호의 중첩 레이어 성분 xsc,1, xsc,2를 다시 중첩 코딩하여 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)로 전송한다. 제1 릴레이 노드(620a)에서의 중첩 코딩은 전력 분할을 고려하여 수행되며 이는 수학식 11과 같이 표현된다.
수학식 11
Figure PCTKR2011008718-appb-M000011
β는 전력분할 계수로서 0≤β≤1 의 값을 가지며, 바람직하게 0.5<β< 1 의 값을 가진다. 이어서, 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)는 각각, 전송 받은 중첩 코딩된 신호부터 제1 신호 및 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 제1 목적 노드(630a) 및 제2 목적 노드(630b)는 모두 xsc,2를 검출하고 이후 제1 목적 노드(630a)는 직렬 간섭 제거(Successive Interference Cancellation, 이하 : SIC)를 수행하여 xsc,1을 검출한다. 이어서, 소스 노드(610)로부터 전송 받은 제1 신호 및 제2 신호로부터 베이직 레이어 신호 성분을 검출한다. 이때, 베이직 레이어 신호는 SIC에 의해 검출한다.
상술한 제1 실시예에 의하면, 릴레이 노드가 목적 노드로 전달하는 신호의 크기를 줄일 수 있다. 이를 이용하여 전송시간을 줄일 수 있으며 줄어든 시간만큼 전체 전송률을 높이는 것이 가능하다. 한편, 제 1 실시예에 따른 전송률은 다음의 설명에 따른다. 제 1 실시예에 따른 전송률을 수식으로 표현하면 수학식 12와 같다.
수학식 12
Figure PCTKR2011008718-appb-M000012
이때, Rb,1, Rb,2는 각각의 목적 노드(630a, 630b)로 전송되는 베이직 레이어의 전송률이다. Rsc,1, Rsc,2는 각각의 목적 노드(630a, 630b)로 전송되는 중첩 레이어의 전송률이다. RRD,1, RRD,2는 선택된 제1 릴레이 노드(620a)와 각각의 목적 노드(630a, 630b) 사이에 형성되는 전송 용량이다. 이는, 보다 상세하게,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000008
,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000009
,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000010
의 수식에 의해 계산된다. 상술한 수식에서, γ는 각 연결들이 만들어내는 순간 신호대비 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)이며, γ의 아래 첨자 1은 소스 노드(610)와 선택된 제1 릴레이 노드(620a) 간의 연결, 0,i는 소스 노드(610)와 제i 목적 노드 간의 연결, γ의 아래 첨자 RD,1은 선택된 제1 릴레이 노드(620a) 와 제1 목적 노드(630a)간의 연결, 아래 첨자 RD,2는 선택된 제1 릴레이 노드(620a)와 제2 목적 노드(630b)간의 연결을 의미한다. αi와 β는 전력 분할 계수며, αi의 값은,
Figure PCTKR2011008718-appb-I000011
이다.
도 7은 개시된 기술의 제 2 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다. 도 7의 실시예에서 소스 노드(710)는 복수의 릴레이 노드들(720a, 720b) 중 각 목적 노드와의 채널 상태를 고려하여, 각 목적 노드에 상응하는 최적의 릴레이 노드를 각각 선택한다. 즉, 도 6의 제1 실시예에서는 제1 및 제2 목적 노드(630a, 630b)와 최적의 채널 상태를 가지는 릴레이 노드를 하나(620a) 선택하였다면, 도7의 제2 실시예에서는 제1 목적 노드(730a)와의 관계에서 최적의 채널 상태를 가지는 릴레이 노드를 하나 선택하고, 제2 목적 노드(730b)와의 관계에서 최적의 채널 상태를 가지는 릴레이 노드를 하나 선택한다. 릴레이 노드를 선택하는 방법으로는, 도 6에서 설명한 바와 같이 우수한 CQI를 가지는 릴레이 노드를 선택하는 방식, 전송률이 더 높은 릴레이 노드를 설명하는 방식, 또는 도 3의 S310 단계 내지 S350 단계와 같은 과정을 통하여 채널 상태가 우수한 릴레이 노드를 선택하는 방식 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 소스 노드(710)는 각각의 목적 노드들(630a, 630b)에 대하여 수학식 8과 같이 가장 큰 채널 이득의 조화 평균 값을 가지는 릴레이 노드를 각각 선택할 수 있다. 이하, 선택된 릴레이 노드는 각각 제1 릴레이 노드(720a) 및 제2 릴레이 노드(720b)라 가정한다.
이어서, 소스 노드(710)는 제1 목적 노드(730a)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 제2 목적 노드(730b)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는다. 일례로, 제1 신호는 상술한 수학식 9와 같이 표현되며, 제2 신호는 상술한 수학식 10과 같이 표현된다. 이어서 소스 노드(710)는 제1 신호를 제1 릴레이 노드(720a)로 전송하고, 제2 신호를 제2 릴레이 노드(720b)로 전송한다. 이때, 소스 노드(710)는 제1 신호 및 제2 신호를 서로 다른 타임슬롯을 이용하여 전송한다.
제1 릴레이 노드(720a)는 전송 받은 제1 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한다. 제2 릴레이 노드(720b)는 전송 받은 제2 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한다. 이어서, 제1 릴레이 노드(720a)는 전송 받은 제1 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 제2 릴레이 노드(720b)는 전송 받은 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 이때, 중첩 레이어 성분의 검출은 각각의 릴레이 노드에서 SIC를 수행하여 검출한다. 상술한 베이직 레이어 성분 및 중첩 레이어 성분의 검출은 실시예에 따라 SIC에 의한 중첩 레이어 성분 검출이 선행될 수 있다.
이어서, 제1 릴레이 노드(720a)는 검출된 제1 신호의 중첩 레이어 성분을 제1 목적 노드(730a)로 전송한다. 제2 릴레이 노드(720b)는 검출된 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 제2 목적 노드(730b)로 전송한다. 이때, 각 릴레이 노드(720a, 720b)는 검출된 중첩 레이어 성분들을 서로 같은 타임슬롯을 이용하여 각각의 목적 노드(730a,730b)로 전송한다. 제1 목적 노드(730a)는 전송 받은 제1 신호의 중첩 레이어 성분을 검출하고, 제2 목적 노드(730b)는 전송 받은 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 일반적으로, 제1 신호의 중첩 레이어 성분과 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 같은 타임슬롯을 이용하여 전송하면 서로에게 잡음으로 영향을 끼칠 수 있다. 그러나, 상술된 제2 실시예는 제1 목적 노드(730a)와 제2 목적 노드(730b)가 서로 먼 거리에 위치하는 경우를 가정한 전송 방법이므로, 경로 손실에 의해 잡음효과가 작아진다. 따라서, 각각의 목적 노드(730a, 730b)는 자신에게 전송된 중첩 레이어 성분을 용이하게 검출할 수 있다. 이어서, 제1 목적 노드(730a)는 전송 받은 제1 신호의 베이직 레이어 성분을 검출하고, 제2 목적 노드(730b)는 전송 받은 제2 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한다. 이때, 베이직 레이어 성분은 SIC를 수행하여 검출한다.
상술한 제2 실시 예에 의하면, 릴레이 노드가 목적 노드로 전달하는 신호의 크기를 줄일 수 있다. 이를 이용하여 전송시간을 줄일 수 있으며 줄어든 시간만큼 전체 전송률을 높이는 것이 가능하다. 한편, 제 2 실시예에 따른 전송률은 다음의 설명에 따른다. 제 2 실시예에 따른 전송률 Rtot,2은 수학식 12와 같은 방식으로 산출될 수 있다. 다만, Rb,i, Rsc,i, RRD,1, RRD,2는 제1 실시예의 경우와 달리, 다음과 같이 계산된다.
Figure PCTKR2011008718-appb-I000012
Figure PCTKR2011008718-appb-I000013
Figure PCTKR2011008718-appb-I000014
Figure PCTKR2011008718-appb-I000015
이때, γ의 아래 첨자 1,i는 소스 노드(710)와 제i 릴레이 노드 간의 연결, 0,i는 소스 노드(710)와 제i 목적 노드 간의 연결을 의미한다. 또한, γ의 아래 첨자 RD,11은 제1 릴레이 노드(720a)와 제1 목적 노드(730a) 간의 연결, RD,21은 제2 릴레이 노드(720b)와 제1 목적 노드(730a) 간의 연결, RD,12은 제1 릴레이 노드(720a)와 제2 목적 노드(730b) 간의 연결, RD,22는 제2 릴레이 노드(720b)와 제2 목적 노드(730b) 간의 연결을 의미한다.
도 8은 개시된 기술의 제 3 실시예에 따른 신호 전송 방법을 나타내는 도면이다. 도 8의 실시 예에서는, 두 개의 목적 노드들(830a, 830b) 중에서 선택된 하나의 목적 노드가 중계기의 역할을 겸하여 신호를 전송한다. 도 8의 실시 예에서, 소스 노드(810)는 복수의 릴레이 노드들(820a, 820b) 중 채널 상태를 고려하여 최적의 릴레이 노드(820a)를 선택하고, 선택된 릴레이 노드(820a)를 통하여 중계기의 역할을 겸하는 목적 노드에 신호를 전송한다. 중계기의 역할을 겸하는 목적 노드는 나머지 목적 노드에 신호를 전송한다. 이하, 도 8과 같은 방식으로 협력 통신을 수행하는 방법을 구체적으로 설명한다.
소스 노드(810)는 제1 릴레이 노드(820a) 또는 제2 릴레이 노드(820b) 중에서 어느 하나의 릴레이 노드를 선택한다. 선택된 릴레이 노드는 '첫 번째 중계기'로 지칭한다. 첫 번째 중계기는 제1 목적 노드(830a)와 제2 목적 노드(830b) 중에서 어느 하나의 목적 노드를 선택한다. 두 개의 목적 노드 중에서 선택된 하나의 목적 노드는 중계기의 역할을 겸한다. 중계기 역할로 선택된 목적 노드는 '두 번째 중계기'로 지칭한다.
소스 노드(810)는 복수의 릴레이 노드(820a, 820b)들 중 첫 번째 중계기를 선택한다. 첫 번째 중계기를 선택하는 방법으로는, 도 6에서 설명한 바와 같이 우수한 CQI를 가지는 릴레이 노드를 선택하는 방식, 전송률이 더 높은 릴레이 노드를 설명하는 방식, 또는 도 3의 S310 단계 내지 S350 단계와 같은 과정을 통하여 채널 상태가 우수한 릴레이 노드를 선택하는 방식 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 소스 노드(810)는 모든 목적 노드들(830a, 830b)에 대하여 수학식 8과 같이 가장 큰 채널 상태 값을 가지는 릴레이 노드들을 선택하고, 선택된 릴레이 노드들에 대하여 수학식 5와 같이 각 목적 노드에 대한 채널 상태 값을 산출하여, 산출된 채널 상태 값의 평균이 가장 높은 릴레이를 선택할 수 있다. 이하, 선택된 릴레이 노드는 제1 릴레이 노드(820a)라 가정한다.
두 번째 중계기는 첫 번째 중계기를 선택하는 방법과 유사한 방법으로 목적 노드들(830a, 830b) 중에서 선택될 수 있다. 즉, 일례로, 첫 번째 중계기(820a)가 제1 목적 노드(830a)와 연결되었을 때의 CQI와 첫 번째 중계기(820a)가 제2 목적 노드(830b)와 연결되었을 때의 CQI를 비교하여 CQI가 우수한 목적 노드를 두 번째 중계기로 선택할 수 있다. 다른 일례로, 첫 번째 중계기(820a)가 제1 목적 노드(830a)와 연결되었을 때의 전송률을 계산하고, 첫 번째 중계기(820a)가 제2 목적 노드(830b)와 연결되었을 때의 전송률을 계산하여, 계산된 전송률이 더 높은 쪽의 목적 노드를 두 번째 중계기로 선택할 수 있다. 또 다른 일례로, 첫 번째 중계기(820a)는 두 목적 노드들(830a, 830b) 중 가장 큰 채널 이득 값을 가지는 목적 노드를 선택할 수 있다. 이하, 두 번째 중계기로 선택된 목적 노드는 제1 목적 노드(830a)라 가정한다.
이어서, 소스 노드(810)는 제1 목적 노드(830a)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 제2 목적 노드(830b)로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는다. 제1 신호는, 상술된 수학식 9와 같이 표현되며, 제2 신호는 상술된 수학식 9와 같이 표현될 수 있다. 소스 노드(810)는 제1 신호와 제2 신호를 첫 번째 중계기(820a)와 두 번째 중계기(830a)로 전송한다. 이때, 소스 노드(810)는 제1 신호 및 제2 신호를 서로 다른 타임슬롯을 이용하여 전송한다. 첫 번째 중계기(820a)는 전송 받은 제1 신호 및 제2 신호로부터 베이직 레이어 성분을 검출하고, 제1 신호 및 제2 신호로부터 중첩 레이어 성분을 검출한다. 이때 중첩 레이어 성분은 SIC를 이용하여 검출한다. 첫 번째 중계기(820a)는 검출된 제1 신호 및 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 전력 분할하고 중첩 코딩을 수행한 신호를 두 번째 중계기(830a)로 전송한다. 두 번째 중계기(830a)는 첫 번째 중계기(820a)로부터 전송 받은 중첩 코딩된 신호, 소스 노드(810)으로부터 브로드캐스팅된 제1 신호 및 제2 신호로부터 제1 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한다. 두 번째 중계기(820a)로 제1 목적 노드(830a)가 선택되었기 때문에 자신에게 전송되어야 하는 제1 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한 것이며, 두 번째 중계기(830a)가 제2 목적 노드(830b)로 선택된 경우에는 두 번째 중계기(830a)는 소스 노드(810)으로부터 브로드캐스팅된 제1 신호 및 제2 신호로부터 제2 신호의 베이직 레이어 성분을 검출하게 된다. 두 번째 중계기에(830a)의 베이직 레이어 성분은 SIC를 이용하여 검출한다. 이어서, 두 번째 중계기(830a)는 첫 번째 중계기(820a)로부터 전송 받은 중첩 코딩된 신호, 소스 노드(810)으로부터 브로드캐스팅된 제1 신호 및 제2 신호로부터, 제1 신호 및 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 두 번째 중계기(830a)는 자신에게 전송된 신호인 제1 신호의 중첩 레이어 성분을 검출하고, SIC를 통하여 제2 목적 노드(830b)로 전송되어야 할 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출한다. 두 번째 중계기(830a)는 앞서 검출된 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 제2 목적 노드(830b)로 전송한다. 제2 목적 노드(830b)는 첫 번째 중계기(820a)로부터 전송된 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 SIC를 수행하여 제2 신호의 베이직 레이어 성분을 검출한다.
상술한 제3 실시예에 의해 중계기가 목적 노드로 전달하는 신호의 크기를 줄일 수 있다. 이를 이용하여 전송시간을 줄일 수 있으며 줄어든 시간만큼 전체 전송률을 높이는 것이 가능하다. 한편, 제 3 실시예에 따른 전송률은 다음의 설명에 따른다. 제 3 실시예에 따른 전송률을 수식으로 표현하면 수학식 13과 같다.
수학식 13
Figure PCTKR2011008718-appb-M000013
이때, RRD,1(1)은 첫 번째 중계기(820a)에서 두 번째 중계기(830a)로 xsc,1을 전송할 때의 전송률이다. RRD,1(2)은 첫 번째 중계기(820a)에서 두 번째 중계기(830a)로 xsc,2를 전송할 때의 전송률이다. RDD,12는 두 번째 중계기(830a)에서 두 번째 중계기로 선택되지 않은 나머지 목적 노드 사이(830b)에 형성되는 전송 용량이다.
이때, Rb,i, Rsc,i, RRD,1(1), RRD,1(2), RDD,12는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2011008718-appb-I000016
Figure PCTKR2011008718-appb-I000017
Figure PCTKR2011008718-appb-I000018
Figure PCTKR2011008718-appb-I000019
Figure PCTKR2011008718-appb-I000020
상술한 수식에서, γ의 아래 첨자 1은 소스 노드(810)와 제1 목적 노드(830a) 간의 연결, 아래 첨자 2는 소스 노드(810)와 제2 목적 노드(830b) 간의 연결, 아래 첨자 RD,1은 첫 번째 중계기(820a)와 제1 목적 노드(830a)간의 연결, 아래 첨자 RD,2는 첫 번째 중계기(820a)와 제2 목적 노드(830b)간의 연결, 아래 첨자 DD,12는 두 번째 중계기(830a)에서 두 번째 중계기로 선택되지 않은 목적 노드 사이(830b)의 연결을 의미한다.
도 9는 제1 내지 제3 실시 예들의 효과들을 비교하기 위한 시뮬레이션 환경을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이 소스 노드(Base, 기지국)와 제1 릴레이 노드(Relay 1) 및 제2 릴레이 노드(Relay 2)가 위치 하고 있으며, 제1 목적 노드 및 제2 목적 노드는 그림자 지역에 임의로 위치하는 상황을 가정하였다. 소스 노드와 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드 사이의 거리는 정규화(normalize)된 거리 1로 가정하였고, 경로 손실계수는 3으로 설정하여 시뮬레이션을 실행한다. 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드의 위치는 임의의 분포를 가지므로, 각각의 상황에 따라 상술한 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3실시예에 따른 전송률을 계산하고, 계산된 전송률들을 비교하여 최적의 전송률을 보이는 방법을 전송 방법으로 결정하여 그 방법에 따라 전송하는 것이 바람직하다.
도 10은 도 9의 시뮬레이션 결과와 종래 방법에 의한 전송률을 비교하여 도시한 그래프이다. 도 10의 그래프를 살펴보면, 개시된 기술의 일 실시예에 따른 전송률이 종래 방법과 대비하여 약 2dB의 이득을 가져오는 것을 확인할 수 있다.
이러한 개시된 기술인 시스템 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 다중 릴레이 시스템에서의 릴레이 통신 방법에 있어서,
    목적 노드(destination node)가 소스 노드(source node)에 전송하는 신호를 릴레이 노드(relay node)가 엿듣기(overhear)하여 R-D(Relay-Destination) 채널 등급을 결정하는 단계;
    상기 릴레이 노드가 상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 단계;
    상기 소스 노드가 복수의 릴레이 노드들로부터 수신한 R-D 채널 등급들 및 상기 소스 노드와 상기 릴레이 노드들 간의 S-R(Source-Relay) 채널 정보들을 기초로 상기 릴레이 노드들 중 어느 하나의 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및
    상기 소스 노드가 상기 선택된 릴레이 노드를 통하여 상기 목적 노드와 통신하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는,
    상기 릴레이 노드가 엿듣기 한 신호로부터 상기 릴레이 노드와 상기 목적 노드 간의 채널 이득을 산출하는 단계; 및
    복수의 임계 값들로 나뉘어진 구간들 중 상기 채널 이득이 속하는 구간에 따라, 상기 R-D 채널 등급을 결정하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 임계 값들은, SNR(Signal to Noise Ratio)에 따른 SER(Symbol Error Rate)을 최소로 하는 값들로 선택되는 릴레이 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 임계 값들은 βth1 및 βth2를 포함하고,
    상기 βth1 및 βth2는 각 SNR에서,
    Figure PCTKR2011008718-appb-I000021
    (이때, Pe는 전송 오류가 발생할 확률, k1은 채널 이득이 βth1 값 보다 크고 βth2 보다 작은 릴레이 노드들의 수, k2는 채널 이득이 βth2 보다 큰 릴레이 노드들의 수, s는 소스 노드, ri는 릴레이 노드들, d는 목적 노드를 의미함)에 따라 산출되는 확률 값이 가장 낮아지도록 하는 값으로 결정되는 릴레이 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 소스 노드가 각 R-D 채널 등급마다, 동일한 R-D 채널 등급을 가지는 릴레이 노드들 중 S-R 채널 상태 값이 가장 높은 릴레이 노드를 선택하는 단계;
    각 R-D 채널 등급마다 선택된 상기 릴레이 노드들 중, 상기 R-D 채널 등급 및 상기 S-R 채널 상태 값을 기초로 어느 하나의 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 소스 노드가 각 R-D 채널 등급마다, 동일한 R-D 채널 등급을 가지는 릴레이 노드들 중 S-R 채널 이득 값이 가장 높은 릴레이 노드를 선택하는 단계;
    각 R-D 채널 등급마다 선택된 상기 릴레이 노드들 중, 상기 R-D 채널 등급 값 및 상기 S-R 채널 이득 값의 조화 평균 값이 가장 큰 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 통신하는 단계는,
    상기 소스 노드가 상기 선택된 릴레이 노드에게 상기 목적 노드와 통신하기 이전에 스케줄링 정보를 알려주는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  8. 목적 노드가 소스 노드에 전송하는 신호를 엿듣기(overhear) 하는 수신부;
    상기 엿듣기 한 신호로부터 상기 목적 노드와의 채널 이득을 산출하는 산출부;
    복수의 임계 값들로 나뉘어진 채널 이득 구간들 중 상기 채널 이득이 속하는 구간에 따라, R-D 채널 등급을 결정하는 등급 결정부; 및
    상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 송신부를 포함하는 릴레이 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 등급 결정부는,
    SNR(Signal to Noise Ratio)에 따른 SER(Symbol Error Rate)을 최소로 하는 값을 상기 임계 값들로 결정하는 릴레이 장치.
  10. 복수의 릴레이 노드들로부터 R-D(Relay-Destination) 채널 등급 정보를 수신하는 수신부;
    상기 릴레이 노드들과의 S-R(Source-Relay) 채널 정보 및 상기 R-D 채널 등급 정보를 기초로 상기 릴레이 노드들 중 어느 하나를 선택하는 선택부; 및
    상기 선택된 릴레이 노드를 통하여 목적 노드에 데이터를 전송하는 송신부를 포함하는 소스 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 선택부는,
    각 R-D 채널 등급마다, 동일한 R-D 채널 등급을 가지는 릴레이 노드들 중 S-R 채널 이득 값이 가장 큰 릴레이 노드를 선택하는 제1 선택부; 및
    상기 제1 선택부에서 선택된 릴레이 노드들 중 상기 R-D 채널 등급 값 및 상기 S-R 채널 이득 값의 조화 평균 값이 가장 큰 릴레이 노드를 선택하는 제2 선택부를 포함하는 소스 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 송신부는,
    상기 선택된 릴레이 노드에게 상기 목적 노드에 데이터를 전송하기 이전에 스케줄링 정보를 미리 알려주는 소스 장치.
  13. 소스 노드가 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드 중에서 제1 목적 노드 및 제2 목적 노드와 우수한 연결 상태를 가지는 릴레이 노드를 선택하는 단계;
    상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및
    상기 소스 노드가 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 상기 선택된 릴레이 노드를 통해 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드로 각각 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 제1 목적 노드 및 제2 목적 노드가 상기 소스 노드에 전송하는 신호를 상기 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드가 엿듣기(overhear)하여 R-D(Relay-Destination) 채널 등급을 결정하는 단계;
    상기 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드가 상기 R-D 채널 등급을 상기 소스 노드에 전송하는 단계;
    상기 소스 노드가 상기 수신한 R-D 채널 등급들 및 상기 소스 노드와 상기 제1 릴레이 노드 및 제2 릴레이 노드들 간의 S-R(Source-Relay) 채널 정보들을 기초로 상기 제1 및 제2 릴레이 노드들 중 어느 하나의 릴레이 노드를 선택하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 소스 노드가 상기 제1 릴레이 노드를 통하여 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드와 연결되었을 때의 채널 상태 정보(Channel Quality Information, 이하 : CQI)와 상기 소스 노드가 상기 제2 릴레이 노드를 통하여 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드와 연결되었을 때의 CQI를 비교하여 상기 CQI가 우수한 쪽의 릴레이 노드를 선택하는 릴레이 통신 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 소스 노드가 상기 제1 릴레이 노드를 통하여 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드와 연결되었을 때의 전송률을 계산하고,
    상기 소스 노드가 상기 제2 릴레이 노드를 통하여 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드와 연결되었을 때의 전송률을 계산하여, 상기 계산된 전송률이 우수한 쪽의 릴레이 노드를 선택하는 릴레이 통신 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 전송률은
    Figure PCTKR2011008718-appb-I000022
    (단, Rb,1, Rb,2는 각각의 목적 노드로 전송되는 베이직 레이어의 전송률이다. Rsc,1, Rsc,2는 각각의 목적 노드로 전송되는 중첩 레이어의 전송률이다. RRD,1, RRD,2는 선택된 릴레이 노드와 각각의 목적 노드 사이에 형성되는 전송 용량이다.)에 의해 계산되는 릴레이 통신 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 전송하는 단계는,
    상기 선택된 릴레이 노드가 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 중첩 레이어 성분들에 대하여 중첩 코딩을 수행하여 상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전송하는 단계는,
    상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드가 상기 선택된 릴레이 노드로부터 전송 받은 중첩 코딩된 신호로부터 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 중첩 레이어 성분을 검출하는 단계; 및
    상기 제1 목적 노드 및 상기 제2 목적 노드가 상기 소스 노드로부터 전송 받은 상기 제1 신호 및 제2 신호로부터 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 베이직 레이어(Basic Layer) 신호 성분을 검출하는 단계를 더 포함하는 릴레이 통신 방법.
  20. 소스 노드가 제1 릴레이 노드는 제1 목적 노드로, 제2 릴레이 노드는 제2 목적 노드로 각각의 연결을 선택하는 단계;
    상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및
    상기 소스 노드가 상기 제1 신호는 상기 제1 릴레이 노드로, 상기 제2 신호는 상기 제2 릴레이 노드로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  21. 소스 노드가 제1 릴레이 노드 또는 제2 릴레이 노드 중에서 선택한 중계기(이하 '첫 번째 중계기')는 제1 목적 노드 또는 제2 목적 노드 중에서 선택된 목적 노드를 두 번째 중계기로 선택하는 단계;
    상기 소스 노드가 상기 제1 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제1 신호를 얻고, 상기 제2 목적 노드로 전송되어야 하는 신호를 중첩 코딩하여 제2 신호를 얻는 단계; 및
    상기 소스 노드가 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 상기 첫 번째 중계기와 상기 두 번째 중계기로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 통신 방법.
  22. 제13항 방법에 의한 전송률과, 제20항 방법에 의한 전송률과, 제21항 방법에 의한 전송률들을 비교하여 최적의 전송률을 보이는 방법을 전송 방법으로 결정하여 그 방법에 따라 전송하는 릴레이 통신 방법.
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