KR101582880B1 - METHOD FOR amplifying and forwarding signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중계기에서 신호 증폭 재전송 방법을 제공한다. 상기 신호 증폭 재전송 방법은 중계기가 송신기로부터 신호들을 수신하는 단계와; 상기 수신된 신호들 내에서 상기 송신기의 파일롯 신호를 이용하여 상기 송신기와의 채널을 추정하는 단계와; 상기 수신된 신호들 내에서 상기 파일롯 신호를 제거하는 단계와; 상기 파일롯 신호가 제거된 상기 신호들을 상기 추정된 채널에 따라 증폭하는 단계와; 상기 중계기의 파일롯 신호를 상기 증폭된 신호들에 포함시켜 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention provides a signal amplification retransmission method in a repeater. The signal amplification retransmission method includes: a repeater receiving signals from a transmitter; Estimating a channel with the transmitter using the pilot signal of the transmitter within the received signals; Removing the pilot signal within the received signals; Amplifying the signals from which the pilot signal is removed according to the estimated channel; And transmitting the pilot signal of the repeater in the amplified signals.
Description
본 발명은 신호 중계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal relaying method.
오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 제안되었다. Many wireless communication technologies have been proposed for high-speed mobile communication today.
이와 같이 고속 통신 및 더 많은 통화량을 수용하기 위해 셀들이 반경은 점차 작아지고 있다. 이 경우, 현재의 무선망 설계 방식을 그대로 사용하는 중앙 집중적인 설계는 불가능할 것으로 예상된다. 따라서, 차세대 통신시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국(Base station)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다.In order to accommodate such high-speed communications and higher call volumes, the radius of the cells is gradually decreasing. In this case, a centralized design using the current wireless network design method is expected to be impossible. Therefore, the next generation communication system should be distributedly controlled and constructed, and actively cope with environmental changes such as addition of a new base station.
이를 위해 중계기가 제안되었다.A repeater has been proposed for this purpose.
도 1은 종래의 중계 시스템을 나타낸다.1 shows a conventional relay system.
도 1에 도시된 바와 같이 기지국(20)의 영역에 하나 이상의 단말(11, 12, 13)이 존재한다.As shown in FIG. 1, one or
이때, 상기 하나 이상의 단말(11, 12, 13) 중 특정한 하나 이상의 단말은 중계기(또는 릴레이)로 동작할 수 있다. 상기 중계기로 동작하는 단말은 채널 환경 좋고, 평균적으로 높은 채널 이득을 가진다.At this time, a specific one or more terminals among the one or
즉, 채널 환경이 좋은 단말이 중계기로 동작할 때, 채널 환경이 좋지 않은 다른 단말은 상기 중계기로 동작하는 단말을 통하여 상기 기지국으로 데이터를 송수신할 수 있다. That is, when a terminal having a good channel environment operates as a repeater, another terminal having a poor channel environment can transmit / receive data to / from the base station through a terminal operating as the repeater.
셀룰러 시스템에서의 단말을 중계기로 활용하는 방법은 전송 성능의 향상을 가능하게 한다. 즉, 기지국 커버리지 안에 존재하는 단말에게 보다 안정적으로 기지국과 통신할 수 있도록 중계기 역할을 하는 단말이 데이터 신호를 증폭시켜 각 수신단에 전달함으로써 전송 성능을 향상시킬 수 있다.A method of utilizing a terminal in a cellular system as a repeater enables improvement of transmission performance. That is, a terminal acting as a repeater can amplify a data signal and transmit it to each receiving terminal so that the terminal can communicate with the base station more stably to the terminal existing in the coverage of the base station, thereby improving the transmission performance.
한편, 각 중계기가 신호를 중계하는 기법에는 2가지가 있다. 즉, 증폭재전송(AF: amplify and forward) 기법과 부호화재전송(DF: decode and forward)이 존재한다.On the other hand, there are two techniques in which each repeater relays signals. That is, there are an amplify and forward (AF) scheme and a decode and forward (DF) scheme.
상기 부호화 재전송 기법의 경우 중계기는 송신기로부터 수신한 신호를 복호화(decode) 후, 재 부호화(re-encode) 과정을 거쳐 생성된 메시지 신호를 상기 수신기로 전송하게 된다. 그러나 이와 같은 부호화 재전송 기법의 경우 중계기에서 송신기의 메시지 신호를 복호화 후 재 부호화 하여 전송하므로 잡음에 영향을 덜 받게 되지만, 송신기 메시지 신호의 복호화에 따른 하드웨어 복잡도가 증가하는 단점이 있다.In the case of the encoding retransmission technique, the repeater decodes the signal received from the transmitter, and re-encodes the signal, and transmits the generated message to the receiver. However, in the case of such an encoding retransmission technique, since the message signal of the transmitter is decoded and re-encoded by the repeater, the signal is less affected by the noise, but the hardware complexity increases due to decoding of the transmitter message signal.
상기 증폭 재전송 기법의 경우 상기 중계기는 송신기로부터 수신한 메시지 신호를 일정 크기로 증폭한 후, 재전송하게 된다. 이와 같은 상기 증폭 재전송 기법은 복호화에 따른 신호처리 과정이 없으므로 단순한 하드웨어 구현이 가능하지만 중계기에서 더해진 잡음이 수신기까지 전달되므로 낮은 신호대잡음비(SNR: signal to noise ration) 환경에서의 성능열화가 발생하는 단점이 있다. In the case of the amplification retransmission technique, the repeater amplifies the message signal received from the transmitter to a predetermined size and then retransmits the signal. Since the amplification retransmission technique does not have a signal processing process according to decoding, it is possible to implement a simple hardware. However, since noise added to the repeater is transmitted to the receiver, performance deterioration occurs in a low signal-to-noise ratio (SNR) environment .
이와 같은 증폭 재전송 기법은 상기 부호화재전송(DF)에 비하여 실제 구현상에서 낮은 복잡도와 처리 지연의 장점으로 인해, 최근에는 더 많이 연구되고 있다.Such an amplification retransmission technique has been studied more recently due to the advantages of low complexity and processing delay in actual implementation as compared with the above-mentioned coding retransmission (DF).
그러나, 전술한 증폭 재전송 기법에 의하면, 수신기는 상기 중계기로부터 수신된 신호를 복호하기 위해서는, 자신과 중계기 간의 채널을 추정해야 할 뿐만 아니라, 송신기와 중계기 간의 채널도 알아야 한다.However, according to the above-described amplification retransmission technique, in order to decode the signal received from the repeater, the receiver must not only estimate the channel between itself and the repeater but also know the channel between the transmitter and the repeater.
전술한 종래 기술의 증폭 재전송(AF) 기법에 의할 경우, 수신기가 중계기의 채널 뿐만 아니라 송신기와의 중계기간의 채널도 알아야 하나, 이는 현실적으로는 많은 기술적 어려움이 따른다. In the case of the above-described prior art amplification retransmission (AF) technique, the receiver must know not only the channel of the repeater but also the channel of the relay period with the transmitter, but this is practically a technical difficulty.
이와 같이 송신기와 중계기간의 채널을 수신기가 추정할 수 있도록 하기 위하여, 송신기와 중계기는 각기 부반송파와 파일롯 신호를 사용하는 방안이 제시된바 있다.In order to allow the receiver to estimate the channel of the transmitter and the relay period, the transmitter and the repeater each use a subcarrier and a pilot signal.
그러나, 송신기와 중계기가 각기 부반송파와 파일롯 신호를 사용하는 방안은 채널 관점에서 매우 비효율적이며, 무선 자원의 낭비를 야기시킨다.However, a scheme in which a transmitter and a repeater each use a subcarrier and a pilot signal is very inefficient in terms of a channel and causes a waste of radio resources.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
구체적으로, 본 발명의 목적은 증폭 재전송(AF) 기법에서 수신기가 중계기 간의 채널만을 추정하면 되도록 하는 데에 있다. In particular, it is an object of the present invention to allow a receiver to estimate only the channel between repeaters in an amplification retransmission (AF) technique.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 중계기에서 신호 증폭 재전송 방법을 제공한다. 상기 신호 증폭 재전송 방법은 중계기가 송신기로부터 신호들을 수신하는 단계와; 상기 수신된 신호들 내에서 상기 송신기의 파일롯 신호를 이용하여 상기 송신기와의 채널을 추정하는 단계와; 상기 수신된 신호들 내에서 상기 파일롯 신호를 제거하는 단계와; 상기 파일롯 신호가 제거된 상기 신호들을 상기 추정된 채널에 따라 증폭하는 단계와; 상기 중계기의 파일롯 신호를 상기 증폭된 신호들에 포함시켜 전송하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a signal amplification retransmission method in a repeater. The signal amplification retransmission method includes: a repeater receiving signals from a transmitter; Estimating a channel with the transmitter using the pilot signal of the transmitter within the received signals; Removing the pilot signal within the received signals; Amplifying the signals from which the pilot signal is removed according to the estimated channel; And transmitting the pilot signal of the repeater in the amplified signals.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 중계기를 제공한다. 상기 중계기는 송신기로부터 신호들을 수신하는 수신부와; 상기 수신된 신호들 내에서 상기 송신기의 파일롯 신호를 이용하여 상기 송신기와의 채널을 추정하고, 상기 수신된 신호들 내에서 상기 파일롯 신호를 제거한 후, 상기 파일롯 신호가 제거된 상기 신호들을 상기 추정된 채널에 따라 증폭하고, 상기 중계기의 파일롯 신호를 상기 증폭된 신호들에 포함시키는 프로세서와; 상기 프로세서의 제어에 다라 상기 중계기의 파일롯 신호가 포함된 신호를 전송하는 송신부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a repeater. The repeater comprising: a receiver for receiving signals from a transmitter; Estimating a channel with the transmitter using the pilot signal of the transmitter in the received signals, removing the pilot signal in the received signals, A processor for amplifying the pilot signal of the repeater according to a channel and for incorporating the pilot signal of the repeater into the amplified signals; And a transmitter for transmitting a signal including the pilot signal of the repeater under the control of the processor.
상기 송신기의 파일롯 신호의 위치와 상기 중계기의 파일롯 신호의 위치는 동일할 수 있다. 혹은 상기 송신기의 파일롯 신호의 위치와 상기 중계기의 파일롯 신호의 위치는 서로 다를 수 있다.The position of the pilot signal of the transmitter and the position of the pilot signal of the repeater may be the same. Or the position of the pilot signal of the transmitter and the position of the pilot signal of the repeater may be different from each other.
상기 프로세서는 상기 신호들에서 상기 송신기의 파일롯 신호를 제거한 후, 상기 송신기의 파일롯 신호에 비해 시간상 후속하는 신호를 상기 파일롯 신호의 자리로 이동시킬 수 있다.The processor may remove the pilot signal of the transmitter from the signals and then move a signal that is temporally subsequent to the pilot signal of the transmitter to a position of the pilot signal.
본 발명에 따른 증폭 재전송 방법은 수신기가 중계기 간의 채널만을 추정하도록 하여, 복잡도를 감소시킨다. 또한, 본 발명에 따른 증폭 재전송 방법은 파일롯 신호가 한번만 이용되도록 함으로써, 무선 자원을 효율적으로 활용한다. 또한, 본 발명에 따른 증폭 재전송 방법은 파일롯 신호가 한번만 이용되도록 하면서도, 성능을 열화시키지 않는다.In the amplification retransmission method according to the present invention, a receiver estimates only a channel between repeaters, thereby reducing complexity. In addition, the amplification retransmission method according to the present invention uses the pilot signal only once, thereby effectively utilizing radio resources. In addition, the amplification retransmission method according to the present invention does not deteriorate the performance, while allowing the pilot signal to be used only once.
본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 통신 시스템, 예컨대 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution), IEEE 표준, Ad-Hoc 네트워크에도 적용될 수 있다.The present invention is not limited to this, and can be applied to all communication systems to which the technical idea of the present invention can be applied, for example, 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE), IEEE standard, Ad-Hoc network.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함 할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may be present in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어 야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. The spirit of the present invention should be construed as extending to all modifications, equivalents, and alternatives in addition to the appended drawings.
이하, 단말(Terminal)이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 단말은 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다. Hereinafter, the term 'terminal' is used, but the terminal may be referred to as a user equipment (UE), a mobile equipment (ME), or a mobile station (MS). The terminal may be a portable device such as a cellular phone, a PDA, a smart phone, or a notebook, or may be a portable device such as a PC or a vehicle-mounted device.
도 22
도 2은 MIMO 기반의 시스템에서 증폭 재전송(AF) 기법을 나타낸다.Figure 2 shows an amplification retransmission (AF) scheme in a MIMO-based system.
도 2를 참조하여 알 수 있는 바와 같이. 상기 MIMO 기반의 시스템은 송신기(200)와 중계기(300)과 수신 단말(110)이 나타나 있다.As can be seen with reference to FIG. The MIMO-based system includes a
상기 송신기(200)는 소스(source)로서 약어 S가 도시되어 있고, 상기 중계기(300)은 Relay의 약자로서 R이 도시되어 있고, 상기 수신 단말(110)은 Destination의 약자로서 D가 도시되어 있다.The
상기 송신기(200), 상기 중계기(300), 상기 수신 단말(110)은 각기 Nt, Nr, Nd 개의 안테나를 갖는다. The
상기 송신기(200)와 상기 중계기(300) 간에는 H 채널이 존재하며, 상기 중계기(300)과 상기 수신 단말(110) 간에는 G 채널이 존재한다. 상기 H 채널과 상기 G 채널은 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 기반 하에 flat fading 을 가정할 수 있다. 상기 H 채널과 상기 G 채널의 모든 엘리먼트들은 i.i.d. complex Gaussian random variable 로 모델링 될 수 있다.An H channel exists between the
도 2에 나타난 바와 같이, 상기 송신기(200)와 상기 수신 단말(110) 간의 통신은 하나의 중계기(300)이 중계하며, 각각의 입출력을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.2, communication between the
yD=GQHFx+GQn1+n2 y D = GQHFx + GQn 1 + n 2
yD=WDyD=WDGQHFx+WDGQn1+WDn2 y D = W D y D = W D GQHFx + W D GQn1 + WDn 2
여기서 F는 송신기(200)에서 사용되는 필터이고, Q와 WD는 각각 중계기(300)과 수신 단말(110) 간에서 사용되는 선형 필터(Linear Filter)에 해당한다. 그리고 n1과 n2 는 잡음이다.Where F is the filter used in the
한편, MMSE 최적화 기준에서 최적화된 수신 단말(110)은 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.On the other hand, the receiving
여기서 here
상기 수학식 2에서 볼 수 있듯이 기존의 증폭 재전달 기법의 경우, 수신 단말(110)은 효율적인 채널 GQHF 와 GQ를 모두 알 수 있어야 한다.As shown in Equation (2), in the case of the conventional amplification re-transmission scheme, the receiving
상기 수신 단말(110)에서 위 를 사용했을 경우 error matrix 는 다음과 같이 주어진다. In the receiving
이상과 같이 도 2에 도시된 시스템에서 채널 추정은 도 3에 도시된 모델을 바탕으로 이루어진다.As described above, the channel estimation in the system shown in FIG. 2 is performed based on the model shown in FIG.
도 3은 도 2에 도시된 시스템을 매트릭스 모델로 나타낸다.Figure 3 shows the system shown in Figure 2 as a matrix model.
도 3을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 송신기(200)는 F 필터를 가지는 것으로 볼 수 있고, 상기 중계기(300)는 Q 필터를 가지는 것으로 볼 수 있고, 상기 수신 단말(110)은 WD 필터를 가지는 것으로 볼 수 있다.As can be seen with reference to Figure 3, the
그리고 상기 송신기(200)가 전송한 신호는 H 채널을 겪고, 잡음 n1이 더해져 상기 중계기(300)에 도달한다. 상기 중계기(300)가 전송한 신호는 G 채널을 겪고, 잡음 n2가 더해져 수신 단말(110)에 도달한다.Then, the signal transmitted from the
이때, 상기 수신 단말(110)이 상기 수신된 신호를 복호하기 위해서, 앞서 설명한 바와 같이 종래에는 상기 H 채널 및 상기 G 채널 모두를 상기 수신 단말(110)이 알아야 하였다. At this time, in order to decode the received signal, the receiving
이를 위해서, 상기 송신기(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 자신의 파일롯 을 위한 부반송파 뿐만 아니라, 빈(empty) 부반송파를 전송하면, 상기 중계기(300)이 상기 빈 부반송파의 위치에 자신의 파일롯 신호를 실어서 전송한다. 3, when the
그러면, 상기 수신 단말(110)은 상기 송신기(200)의 파일롯 신호를 통해, 상기 송신기(200)와 상기 중계기(300) 간의 H 채널을 추정한다.Then, the receiving
그러나, 이와 같은 기법은 전술한 바와 같이 무선 자원의 낭비를 초래한다.However, such a technique causes waste of radio resources as described above.
다른 측면으로는, 상기 중계기(300)이 증폭을 할 때, 상기 송신기(200)의 파일롯 신호에서 잡음(Noise) 성분도 증폭시키기 때문에, 상기 수신 단말(110)이 상기 송신기(200)와 상기 중계기 간의 H 채널을 정확하게 아는데 어려움이 있었다.Another aspect of the present invention is that the receiving
이하, 도 4에서는 수신 단말(110)이 G 채널만 추정할 수 있도록 하는 본 발명의 중계 기법을 나타낸다.Hereinafter, FIG. 4 illustrates a relaying method of the present invention in which the receiving
도 4는 본 발명에 따른 시스템을 매트릭스 모델로 나타낸다.Figure 4 shows a system according to the invention in a matrix model.
도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 송신기(200)는 F 필터를 가지는 것으로 볼 수 있고, 상기 중계기(300)은 Q 필터인 LR 필터와 필터를 가지는 것으로 볼 수 있고, 상기 수신 단말(110)은 WD 필터를 가지는 것으로 볼 수 있다.As can be seen with reference to Figure 4, the
그리고 상기 송신기(200)가 전송한 신호는 H 채널을 겪고, 잡음 n1이 더해진 yR 신호로 상기 중계기(300)에 도달한다. 상기 중계기(300)이 전송한 신호는 G 채널을 겪고, 잡음 n2가 더해져 yD 신호로 수신 단말(110)에 도달한다.The signal transmitted from the
여기서 각 채널의 SVD (Singular Value Decomposition) 는 다음과 같이 정의한다.Here, SVD (Singular Value Decomposition) of each channel is defined as follows.
G=UgΩVh H G = U g H h ΩV
상기 송신기, 상기 중계기, 상기 수신 단말 간의 최적 설계(Source-Relay-Destination Joint Optimal Design)는 다음과 같다.Relative-Destination Joint Optimal Design between the transmitter, the relay, and the receiving terminal is as follows.
Convex optimization 이론을 이용하여 Optimal relay filter 는 다음과 같은 형태를 가짐을 증명할 수 있다.Optimal relay filter using Convex optimization theory Can be proved to have the following form.
여기서 B와 LR은 각각 transmit Wiener filter 와 receive Wiener filter (R-WF) 에 해당한다.와 은 Relay power normalizing 상수와 전체 중계기의 전송 파워를 각각 의미한다.Where B and L R correspond to transmit Wiener filter and receive Wiener filter (R-WF), respectively. Wow Denotes the relay power normalizing constant and the transmission power of the entire repeater, respectively.
이 결과를 이용하면 기존의 에러 행렬(error matrix) 는 두 개의 개별적인 에러 행렬(error matrix)의 합으로 나타내어 질 수 있다.Using this result, the existing error matrix (error matrix) Can be expressed as the sum of two separate error matrices.
한편 Problem formulation 은 다음과 같이 주어진다.The problem formulation is given as follows.
여기서 Relay power normalizing 상수 는 Relay precoder 에 포함되어 있다고 가정하므로 이라 두어도 무방하다. 는 다음과 같이 정의될 수 있다.Here, the relay power normalizing constant Relay precoder And therefore, . Can be defined as follows.
실제 상황에서 ( ), 는 identity matrix ()로 근사 될 수 있다.In real situations ( ), Identity matrix ( ). ≪ / RTI >
따라서 problem formulation 은 다음과 같이 교정된다.Therefore, the problem formulation is corrected as follows.
따라서 와 는 다음과 같은 form 을 가진다고 가정할 수 있다.therefore Wow Can be assumed to have the following form.
이를 위 problem 에 대입하고 풀면 아래와 같은 closed form solution 을 얻을 수 있으며 이 솔루션은 high SNR (Signal-to-Noise Ratio) 에서 최적화된 해법이 된다.We can solve this problem by solving and solving the closed form solution as below. This solution is an optimal solution in high signal-to-noise ratio (SNR).
여기서 ri는 의 i번째 대각 엘리먼트를 의미한다. Where r i is Quot; i "
한편, 수신 단말(110)의 수신기는 최적 중계 필터 공식 , 즉 receiver Wiener filter (R-WF) 를 사용하였을 경우, 는 다음과 같이 수정될 수 있다.On the other hand, the receiver of the receiving
앞에서 언급하였듯이, 실제 상황에서 는 identity matrix () 에 근접하기 때문에, 는 다음과 같이 근사될 수 있다.As mentioned before, in real situations Identity matrix ( ), Can be approximated as follows.
위와 같은 를 사용할 경우 의 경우와는 달리 첫 번째 채널 에 대한 정보는 필요로 하지 않는다. Above If you use Unlike the case of the first channel Information is not required.
의 경우 high SNR () 에서 optimal 에 근접하며 Simulation 결과를 통해서 low SNR 영역에서도 최적의 경우에 비하여 성능 열화가 크지 않음을 확인할 수 있다. The high SNR ( ) And it is confirmed that the performance degradation is not large compared with the optimal case in the low SNR region through the simulation result.
한편, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 중계기(300)은 수신되는 부반송파 상에서 상기 송신기(200)의 파일롯을 통해 상기 송신기(200)와의 채널을 추정한다. 그리고, 상기 중계기(300)은 상기 송신기(200)의 파일롯을 제거(펑처링)하고, 상기 추정된 채널에 따라 상기 송신기(200)의 파일롯이 제거된 신호를 증폭하고, 상기 펑처링된 위치에 상기 중계기(300)의 파일롯을 포함시켜, 상기 수신 단말(110)로 전송한다. 이때, 상기 송신기의 파일롯 신호의 위치와 상기 중계기의 파일롯 신호의 위치는 동일할 수 있다. 혹은 상기 송신기의 파일롯 신호의 위치와 상기 중계기의 파일롯 신호의 위치는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 송신기의 파일롯 신호가 3번째 위치한 경우 상기 파일롯 신호가 제거된 3번째 위치에는 다음 번 데이터가 이동(shift)하여 위치한다. 그리고 상기 중계기의 파일롯 신호는 6번째 위치에 포함될 수 있다.4, the
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 중계기(300)에서 본 발명에 따른 증폭 재전송 기법에 의하면, 상기 수신 단말(110)은 상기 중계기(300) 간의 G채널만을 추정하면 되고, 상기 중계기와 상기 송신기간의 H 채널을 추정할 필요가 없다. 또한, 두 개의 파일롯과 부반송를 소모할 필요 없이, 하나의 파일롯 신호와 부반송파만을 사용하기 때문에, 무선 자원의 효율을 증대시킬 수 있다.As described above, in the
도 5는 본 발명의 증폭 재전송 기법을 4QAM 성상화 모델에서의 BER 성능 결과를 나타낸다. 그리고 도 6은 본 발명의 증폭 재전송 기법을 16QAM 성상화 모돌에서의 결과를 나타낸다. 그리고 도 7은 본 발명의 증폭 재전송 기법을 MSE (Mean Squared Error)에 따른 이득으로 나타낸다.FIG. 5 shows the BER performance results in the 4QAM normalization model of the amplification retransmission technique of the present invention. And FIG. 6 shows the results of the 16QAM amplification retransmission technique of the present invention. And FIG. 7 shows the amplification retransmission technique of the present invention as a gain according to MSE (Mean Squared Error).
도 5를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 증폭 재전송 기법(SRD-JB)은 종래의 기법(RD-JM)성능 열화가 없음을 알 수 있다. 또한, 수신 단말(110)이 G 채널만 추정하도록 하는 D-sub 필터를 사용함에도 성능 열화가 없음을 알 수 있다. As can be seen with reference to FIG. 5, the amplification retransmission technique (SRD-JB) according to the present invention does not deteriorate the performance of the conventional technique (RD-JM). Also, it can be seen that there is no performance deterioration even though the receiving
즉, 본 발명이 제안하는 기법은 중계기(300)과 수신 단말(110)이 각각 자신에게 해당되는 채널 정보만 알아도 최적의 성능을 달성할 수 있게 한다.That is, the technique proposed by the present invention enables the
또한 도시된 SRD-JB DisrgN은 수신 단말(110)이 하나의 파일롯 신호를 통해 채널 ()만 아는 경우로써, 의 가정하에 중계기(300)의 잡음(n1)을 무시한 채 검출을 수행한 경우에 해당한다. 또한 SRD-JB DF는 중계기(300)에서 부호화재전송(DF) 방식으로 시뮬레이션한 결과이다. H 채널과 G 채널 각각에 대해서 conventional point-to-point MIMO 방식에서의 joint MMSE (ARITH-BER) 기법을 적용하였다.Also, the illustrated SRD-JB DisrgN indicates that the receiving
도 6을 참조하면, 16 QAM 에서의 결과를 나타내며, 본 발명이 제안한 기법은 변조-레벨(modulation-level)에 관계없음 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, a result of 16 QAM is shown, and the technique proposed by the present invention can be confirmed regardless of the modulation-level.
또한 도 7은 MSE(Mean Squared Error) 에서의 이득을 나타내고 있으며 D-Sub 사용시에도 성능 열화가 거의 없음을 보여준다.Also, FIG. 7 shows the gain in MSE (Mean Squared Error) and shows almost no performance deterioration even when using D-Sub.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들 어, 이동 단말기 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다. The method according to the present invention described so far can be implemented in software, hardware, or a combination thereof. For example, the method according to the present invention may be stored in a storage medium (e.g., mobile terminal internal memory, flash memory, hard disk, etc.) Lt; / RTI > in a software program that may be executed by a processor or other device.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, May be modified, modified, or improved.
도 1은 종래의 중계 시스템을 나타낸다.1 shows a conventional relay system.
도 2는 MIMO 기반의 시스템에서 증폭 재전송(AF) 기법을 나타낸다.Figure 2 shows an amplification retransmission (AF) scheme in a MIMO-based system.
도 3은 도 2에 도시된 시스템을 매트릭스 모델로 나타낸다.Figure 3 shows the system shown in Figure 2 as a matrix model.
도 4는 본 발명에 따른 시스템을 매트릭스 모델로 나타낸다.Figure 4 shows a system according to the invention in a matrix model.
도 5는 본 발명의 증폭 재전송 기법을 4QAM 성상화 모델에서의 BER 성능 결과를 나타낸다. FIG. 5 shows the BER performance results in the 4QAM normalization model of the amplification retransmission technique of the present invention.
도 6은 본 발명의 증폭 재전송 기법을 16QAM 성상화 모돌에서의 결과를 나타낸다. 6 shows the results of the 16QAM amplification retransmission scheme of the present invention in a 16QAM congruential phase.
도 7은 본 발명의 증폭 재전송 기법을 MSE (Mean Squared Error)에 따른 이득으로 나타낸다.FIG. 7 shows the gain retransmission technique of the present invention according to the MSE (Mean Squared Error).
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