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KR101590267B1 - Cooperative communication method based on OFDM using modified hierarchical modulation and system thereof - Google Patents

Cooperative communication method based on OFDM using modified hierarchical modulation and system thereof Download PDF

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KR101590267B1
KR101590267B1 KR1020140120131A KR20140120131A KR101590267B1 KR 101590267 B1 KR101590267 B1 KR 101590267B1 KR 1020140120131 A KR1020140120131 A KR 1020140120131A KR 20140120131 A KR20140120131 A KR 20140120131A KR 101590267 B1 KR101590267 B1 KR 101590267B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
symbol
qpsk
terminal
base station
qam
Prior art date
Application number
KR1020140120131A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송형규
하동현
김기로
Original Assignee
세종대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/32—Carrier systems characterised by combinations of two or more of the types covered by groups H04L27/02, H04L27/10, H04L27/18 or H04L27/26
    • H04L27/34—Amplitude- and phase-modulated carrier systems, e.g. quadrature-amplitude modulated carrier systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
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Abstract

본 발명은 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 제1 단말이 제2 단말 및 기지국과 협력 통신을 수행하는 OFDM 기반의 협력 통신 방법에 있어서, 상기 제1 단말이 두 개의 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조하는 단계, 및 상기 16-QAM 심볼을 상기 제2 단말 및 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 계층 변조하는 단계는, QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소하여 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조하는 OFDM 기반의 협력 통신 방법을 제공한다.
상기 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 따르면, 성상도 상의 점들의 위치를 변화시킨 수정된 성상도를 가진 계층 변조를 협력 통신 방법에 사용함에 따라 BER 성능을 향상시킬 수 있으며 전송률의 감소 없이 높은 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an OFDM-based cooperative communication method using modified hierarchical modulation and a system thereof. According to the present invention, an OFDM-based cooperative communication method in which a first terminal performs cooperative communication with a second terminal and a base station, the first terminal hierarchically modulates one 16-QAM symbol combining two QPSK symbols And transmitting the 16-QAM symbol to the second terminal and the base station, wherein the step of modulating the hierarchy comprises: determining a distance between the 16-QAM gaming stations adjacent to each other based on the QPSK gaming store, OFDM-based cooperative communication method of hierarchically modulating a modulated hierarchical modulation constellation by reducing a certain distance.
According to the OFDM-based cooperative communication method and system using the modified hierarchical modulation, the BER performance can be improved by using the hierarchical modulation having the modified constellation in which the positions of the points on the constellation are changed in the cooperative communication method And has a merit that a high diversity gain can be obtained without reducing the transmission rate.

Description

수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템{Cooperative communication method based on OFDM using modified hierarchical modulation and system thereof}[0001] The present invention relates to an OFDM-based cooperative communication method using a modified hierarchical modulation,

본 발명은 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 협력 통신 시스템에서 향상된 전송률과 BER(Bit Error Rate) 성능을 제공할 수 있는 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an OFDM-based cooperative communication method and system using modified hierarchical modulation, and more particularly, to a coordinated communication method and system for OFDM based coherent communication using a modified hierarchical modulation capable of providing an improved data rate and BER (Bit Error Rate) OFDM based cooperative communication method and system thereof.

무선 통신 시스템에서 다이버시티 이득을 얻기 위하여 최근 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multi-Input Multi-Output)를 사용한다. MIMO는 무선 통신 시스템에서 신뢰성을 향상시키는 장점이 있지만 다중 안테나를 사용함에 따라 발생하는 비용 증가, 공간적 한계, 하드웨어적 복잡도 등의 문제점이 존재한다.In order to obtain diversity gain in a wireless communication system, MIMO (Multi-Input Multi-Output) using multi-antennas is recently used. Although MIMO has the advantage of improving reliability in a wireless communication system, there are problems such as cost increase, spatial limitations, and hardware complexity caused by using multiple antennas.

무선 통신 시스템에서 다중 안테나를 사용하지 않고 단일 안테나를 사용하여 다이버시티를 얻을 수 있는 협력 통신 기법이 최근에 연구되어 왔다. 협력 통신 기법은 단일 안테나를 가진 단말이 다른 단일 안테나를 가진 단말들을 중계기로 이용하여 MIMO와 같은 가상의 다중 안테나 배열을 형성하는 기법이다. Cooperative communication techniques capable of obtaining diversity using a single antenna without using multiple antennas in a wireless communication system have been studied recently. The cooperative communication scheme is a scheme in which a terminal having a single antenna forms a virtual multiple antenna array such as MIMO using terminals having different single antennas as a repeater.

협력 통신 기법은 가상의 안테나 배열을 형성하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 중계기를 이용하기 때문에 신호를 전송하는 과정에서 딜레이가 발생하게 되고 이러한 딜레이로 인하여 전송률의 감소가 발생하는 단점이 있다. 그 상세한 이유는 다음과 같다. The cooperative communication scheme has an advantage in that a diversity gain can be obtained by forming a virtual antenna array, but a delay occurs in the process of transmitting a signal because a repeater is used, and a drawback that a transmission rate is reduced due to the delay occurs have. The reasons for this are as follows.

일반적인 협력 통신 시스템은 송신기가 전송한 신호가 기지국에 도착하는 동안 두 단계의 전송 시간이 필요하고, 송신기는 가장 채널 상태가 좋은 단말을 자신의 중계기로 선택한다. 첫 번째 전송 시간에서는 송신기가 신호를 브로드캐스팅하고 중계기와 목적지(기지국)가 이를 수신한다. 그리고, 두 번째 전송 시간에서는 송신기가 신호를 전송하지 않으며 중계기는 첫 번째 전송 시간에 수신한 신호를 다시 복조하여 목적지로 전송한다. 목적지는 첫 번째 전송 시간에 수신한 신호와 두 번째 전송 시간에 수신한 신호를 결합하여 신호를 복조한다. In a typical cooperative communication system, a transmission time of two stages is required while a signal transmitted by a transmitter arrives at a base station, and a transmitter selects a terminal having the best channel condition as its own repeater. At the first transmission time, the transmitter broadcasts the signal and the repeater and the destination (base station) receive it. In the second transmission time, the transmitter does not transmit the signal, and the repeater demodulates the received signal in the first transmission time and transmits the signal to the destination. The destination demodulates the signal by combining the signal received at the first transmission time and the signal received at the second transmission time.

협력 통신 시스템에서는 이와 같은 방법으로 목적지에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있지만 신호 전송을 위해 두 번의 전송 시간을 필요로 하므로 전송률이 1/2이라는 단점이 있다.In the cooperative communication system, the diversity gain can be obtained at the destination in this manner, but since the transmission time is required for signal transmission, the transmission rate is 1/2.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2013-0047306호(2013.05.08 공개)에 개시되어 있다.The technique of the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0047306 (published on May 31, 2018).

본 발명은, 전송률의 감소 없이 높은 BER 성능을 얻을 수 있는 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템을 제공하는데 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an OFDM-based cooperative communication method and system using modified hierarchical modulation capable of achieving a high BER performance without reducing a transmission rate.

본 발명은, 제1 단말이 제2 단말 및 기지국과 협력 통신을 수행하는 OFDM 기반의 협력 통신 방법에 있어서, 상기 제1 단말이 두 개의 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조하는 단계, 및 상기 16-QAM 심볼을 상기 제2 단말 및 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 계층 변조하는 단계는, QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소하여 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조하는 OFDM 기반의 협력 통신 방법을 제공한다.The present invention relates to an OFDM-based cooperative communication method in which a first terminal performs cooperative communication with a second terminal and a base station, comprising: hierarchically modulating one 16-QAM symbol combining two QPSK symbols by the first terminal And transmitting the 16-QAM symbol to the second terminal and the base station, wherein the step of modulating the hierarchically modulated 16-QAM symbol comprises: OFDM-based cooperative communication method of hierarchically modulating using a modified constellation of hierarchical modulation is provided.

또한, 상기 수정된 계층 변조의 성상도에서 상기 16-QAM 성상점 간의 거리

Figure 112014086007910-pat00001
는 변수 a에 의해 결정되며, 상기 변수 a는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.Further, in the constellation diagram of the modified hierarchical modulation, the distance between the 16-QAM property points
Figure 112014086007910-pat00001
Is determined by the variable a, and the variable a can be defined by the following equation.

Figure 112014086007910-pat00002
Figure 112014086007910-pat00002

여기서,

Figure 112014086007910-pat00003
는 기존의 계층 변조의 성상도에서 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타낸다.here,
Figure 112014086007910-pat00003
Represents the distance between the 16-QAM gateways in the constellation of the existing hierarchical modulation.

또한, 상기 OFDM 기반의 협력 통신 방법은, 제1 타임 슬롯 동안, 상기 제1 단말이 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 결합한 제1 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하는 단계, 및 제2 타임 슬롯 동안, 상기 제1 단말이 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 결합한 제2 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.The OFDM-based cooperative communication method may further include a step of hierarchically modulating a first symbol combined with a first QPSK symbol and a second QPSK symbol and transmitting the first symbol to the second terminal and the base station during a first time slot And during a second time slot, the first terminal may hierarchically modulate a second symbol combining the second QPSK symbol and the third QPSK symbol and transmit the second symbol to the second terminal and the base station.

여기서, 상기 제1 타임 슬롯에서, 상기 제2 단말은 상기 제1 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 검출하고, 상기 기지국은 상기 제1 심볼을 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼을 검출하며, 상기 제2 타임 슬롯에서, 상기 제2 단말은 상기 제2 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 검출하고 이와 동시에 상기 제1 타임 슬롯에 검출한 제2 QPSK 심볼을 상기 기지국으로 재전송하고, 상기 기지국은 상기 제2 심볼과 상기 재전송받은 제2 QPSK 심볼을 결합한 신호를 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼을 검출할 수 있다.Here, in the first timeslot, the second terminal detects the first QPSK symbol and the second QPSK symbol by demodulating the first symbol in a 16-QAM manner, and the base station transmits the first symbol to a QPSK The second terminal detects the second QPSK symbol and the third QPSK symbol by demodulating the second symbol in a 16-QAM manner, and detects the second QPSK symbol and the third QPSK symbol in the second time slot, At the same time, the base station retransmits the second QPSK symbol detected in the first time slot to the base station, and the base station demodulates the signal obtained by combining the second symbol and the retransmitted second QPSK symbol with the QPSK method, Can be detected.

또한, 상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 상기 기지국이 수신한 신호 Y(1) 및 Y(2)는 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, the signals Y (1) and Y (2) received by the base station in the first and second time slots can be defined by the following equations.

Figure 112014086007910-pat00004
,
Figure 112014086007910-pat00004
,

Figure 112014086007910-pat00005
Figure 112014086007910-pat00005

여기서, X(1,2)는 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼인 X(1) 및 X(2)를 결합한 상기 제1 심볼, X(2,3)은 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼인 X(2) 및 X(3)을 결합한 상기 제2 심볼,

Figure 112014086007910-pat00006
는 상기 제2 단말로부터 재전송받은 제2 QPSK 심볼, H1은 상기 제2 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, H2는 상기 제1 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, ω1 및 ω2는 상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 발생한 노이즈를 의미한다.Where X (1,2) is the first symbol combining the first QPSK symbol and the second QPSK symbol X (1) and X (2), X (2,3) is the second QPSK symbol and The second symbol combining the 3 QPSK symbols X (2) and X (3)
Figure 112014086007910-pat00006
The second QPSK symbol, H 1 is the channel information between the channel information between the second terminal and the base station, H 2 is the first terminal and the base station, ω 1 and ω 2 received re-transmitted from the second terminal is the And noise generated in the first and second time slots.

그리고, 본 발명은, 제1 단말이 제2 단말 및 기지국과 협력 통신을 수행하는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템에 있어서, 상기 제1 단말은, 두 개의 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국에 전송하며, 상기 계층 변조 시에는 QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소하여 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조하는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템을 제공한다.The present invention provides an OFDM-based cooperative communication system in which a first terminal performs cooperative communication with a second terminal and a base station, wherein the first terminal transmits one 16-QAM symbol combining two QPSK symbols Modulated and transmitted to the second terminal and the base station, and during the hierarchical modulation, the distance between the 16-QAM gauss points adjacent to each other based on the QPSK gaussian point is reduced by a certain distance, OFDM-based collaborative communication system for hierarchically modulating the OFDM-based communication system.

본 발명에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 따르면, 성상도 상의 점들의 위치를 변화시킨 수정된 성상도를 가진 계층 변조를 협력 통신 방법에 사용함에 따라 BER 성능을 향상시킬 수 있으며 전송률의 감소 없이 높은 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다.According to the OFDM-based cooperative communication method and system using the modified hierarchical modulation according to the present invention, since the hierarchical modulation having the modified constellation which changes the positions of the points on the constellation is used for the cooperative communication method, And a high diversity gain can be obtained without reducing the transmission rate.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 협력 통신 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 사용되는 수정된 계층 변조의 성상도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 협력 통신 시스템에서 a 값의 변화에 따른 BER 성능을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 협력 통신 시스템에 대한 Throughput 성능을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of an OFDM-based cooperative communication system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows constellations of modified hierarchical modulation used in embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of an OFDM-based cooperative communication method using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a BER performance according to a change of a value in a cooperative communication system using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating throughput performance for a cooperative communication system using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템으로서, 송신 단말이 중계 단말 및 기지국과 협력 통신하는 과정에서 기존의 계층 변조와 다른 성상도를 가지는 수정된 계층 변조를 사용하여 협력 통신을 수행하는 기법을 제공한다. 이러한 본 발명은 기존의 협력 통신보다 높은 전송률을 얻을 수 있으며 이와 동시에 기존의 계층 변조에 비해 높은 BER 특성을 얻을 수 있다.The present invention relates to an OFDM-based cooperative communication method and system using modified hierarchical modulation, in which a transmitting terminal performs coordinated communication with a relay terminal and a base station using modified hierarchical modulation having a constancy different from that of existing hierarchical modulation And provides a technique for performing cooperative communication. The present invention achieves a higher transmission rate than conventional cooperative communication and at the same time provides a higher BER characteristic than the conventional hierarchical modulation.

우선, 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 일반적인 계층 변조 방식에 관하여 설명하면 다음과 같다. First, prior to the detailed description of the present invention, a general hierarchical modulation scheme will be described as follows.

일반적인 QPSK/16-QAM 계층 변조의 경우, 송신기는 연속적인 두 개의 QPSK 심볼을 결합하여 하나의 16-QAM 신호로 전송하는 방식을 사용한다. 송신된 16-QAM 신호가 수신기에 도착하면, 수신기는 상기 16-QAM 신호를 채널 상태에 따라 16-QAM 또는 QPSK 방식으로 복조한다. 만일 채널의 상태가 좋으면 16-QAM을 사용하여 두 QPSK 심볼을 모두 복조하고, 채널의 상태가 나쁘면 QPSK를 사용하여 두 QPSK 심볼 중 첫 번째 QPSK 심볼만을 복조한다.In a general QPSK / 16-QAM hierarchical modulation, the transmitter uses a method of combining two consecutive QPSK symbols into one 16-QAM signal. When the transmitted 16-QAM signal arrives at the receiver, the receiver demodulates the 16-QAM signal in 16-QAM or QPSK manner according to channel conditions. If the state of the channel is good, all of the two QPSK symbols are demodulated using 16-QAM, and if the channel state is bad, only the first QPSK symbol of the two QPSK symbols is demodulated using QPSK.

그 예로서, '00'과 '11'과 같은 두 개의 QPSK 심볼이 결합된 '0011'의 하나의 16-QAM 심볼이 기지국에 전송된 경우, 상기 기지국은 채널의 상태가 좋으면 16-QAM 방식을 사용하여 두 개의 QPSK 심볼인 '00'과 '11'을 모두 복조하지만, 채널의 상태가 좋지 않으면 QPSK 방식을 사용하여 첫 번째 QPSK 심볼 '00' 만을 복조한다.For example, when one 16-QAM symbol of '0011', which is a combination of two QPSK symbols such as '00' and '11', is transmitted to a base station, 00 'and' 11 ', which are two QPSK symbols, are demodulated. If the channel state is not good, only the first QPSK symbol' 00 'is demodulated using the QPSK scheme.

이와 같이 일반적인 계층 변조를 사용하면 채널의 상태에 따라 선택적인 복조가 가능하게 된다. 이러한 선택적인 복조는 전송률을 향상시키는 아이디어를 제공하지만 BER 성능이 감소하는 단점을 가진다. 그 이유는 기지국에 수신된 16-QAM 심볼 '0011'을 QPSK 방식을 사용하여 첫 번째 QPSK 심볼 '00'만을 복조할 때, 남은 두 번째 QPSK 심볼 '11'은 복조 과정에서 첫 번째 QPSK 심볼 '00'에 대해 잡음의 역할을 하기 때문이다.Using this general hierarchical modulation, selective demodulation is possible depending on the state of the channel. This selective demodulation provides the idea of improving the data rate but has a disadvantage in that the BER performance is reduced. The reason for this is that when only the first QPSK symbol '00' is demodulated in the 16-QAM symbol '0011' received by the base station using the QPSK scheme, the remaining QPSK symbol '11' 'Because it plays a role of noise.

성상도 상에서 보면 계층 변조의 16-QAM 신호 '0011'에서 '00'은 성상도 상의 한 사분면의 위치에 대응하고, '11'은 한 사분면에서 4개 점의 위치중 하나의 점의 위치에 대응한다. 기지국에서는 첫 번째 QPSK 심벌 '00'만 복조하기 때문에 두 번째 QPSK 심벌은 간섭 신호로 작용한다.In the constellation diagram, '00' in the 16-QAM signal '0011' of the hierarchical modulation corresponds to the position of one quadrant on the constellation, and '11' corresponds to the position of one of four points in the quadrant do. Since the base station demodulates only the first QPSK symbol '00', the second QPSK symbol acts as an interference signal.

본 실시예의 경우, 기지국에서 QPSK 복조 시에 발생하는 두 번째 QPSK 심볼의 잡음의 역할을 최소화하기 위하여 수정된 계층 변조를 사용한다. 수정된 계층 변조는 성상도 상의 점들의 위치를 변화시켜 기지국에서 잡음에 강하게 만들어 준다. In the case of this embodiment, a modified hierarchical modulation is used to minimize the role of the noise of the second QPSK symbol generated in QPSK demodulation in the base station. Modified hierarchical modulation modifies the location of the points on the constellation to make it stronger at the base station.

즉, 본 발명의 실시예는 기존의 계층 변조 방식에서 BER 성능이 떨어지는 점을 보완하기 위하여 성상도 상의 점들의 위치를 변화시킨 수정된 성상도를 가진 계층 변조를 사용하다. 또한, 이러한 수정된 계층 변조를 협력 통신 방법에 적용시킴에 따라 다이버시티 이득을 증가시키면서 기존의 협력 통신 방법에서의 낮은 전송률 문제를 보완한다.That is, the embodiment of the present invention uses a hierarchical modulation having a modified constellation in which positions of points on constellation are changed in order to compensate for a decrease in BER performance in a conventional hierarchical modulation system. Further, by applying the modified hierarchical modulation to the cooperative communication method, the diversity gain is increased and the low transmission rate problem in the existing cooperative communication method is compensated.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an OFDM-based cooperative communication method and a system thereof using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 기반의 협력 통신 시스템의 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 협력 통신 시스템은 제1 단말(100)(S), 제2 단말(200)(R), 그리고 기지국(300)(D)을 포함한다. 1 is a block diagram of an OFDM-based cooperative communication system according to an embodiment of the present invention. The cooperative communication system according to the embodiment of the present invention includes a first terminal 100 (S), a second terminal 200 (R), and a base station 300 (D).

제1 단말(100)은 신호를 전송하는 단말, 제2 단말(200)은 중계기 역할의 단말, 기지국(300)은 목적지를 나타낸다. 제1 단말(100)과 제2 단말(200) 사이의 채널은 h0, 제2 단말(200)과 기지국(300) 사이의 채널은 h1, 그리고 제1 단말(100)과 기지국(300) 사이의 채널은 h2와 같다.The first terminal 100 represents a terminal for transmitting a signal, the second terminal 200 represents a terminal serving as a repeater, and the base station 300 represents a destination. The channel between the first terminal 100 and the second terminal 200 is h 0 and the channel between the second terminal 200 and the base station 300 is h 1 and the channel between the first terminal 100 and the base station 300 is h 1 , The channel between is equal to h 2 .

제1 단말(100)은 가장 좋은 채널 상태를 갖는 주변 단말을 중계기로 선택하고 이를 기지국(300)에 통보한다고 가정한다. 도 1에서 제1 단말(100)은 제2 단말(200)을 중계기로 사용한다. It is assumed that the first terminal 100 selects a neighboring terminal having the best channel state as a repeater and informs the base station 300 of the neighboring terminal. In FIG. 1, the first terminal 100 uses the second terminal 200 as a repeater.

제1 단말(100)은 제2 단말(200) 및 기지국(300)과 협력 통신을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 제1 단말(100)은 제2 단말(200) 및 기지국(300)에 신호를 전송할 때 계층 변조 방식으로 신호를 전송하는데, 두 개의 연속된 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조한 다음 이를 제2 단말(200) 및 기지국(300)에 전송한다.The first terminal 100 performs cooperative communication with the second terminal 200 and the base station 300. The first terminal 100 transmits a signal in a hierarchical modulation scheme when it transmits a signal to the second terminal 200 and the base station 300. The first terminal 100 transmits a signal with a 16- Modulates the QAM symbol and transmits it to the second terminal 200 and the base station 300.

다만, 본 발명의 실시예에 사용되는 계층 변조의 성상도는 기존과 다른 성상도를 가진다. 수정된 계층 변조의 성상도는 QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소한 형태를 가진다.However, the constellation of the hierarchical modulation used in the embodiment of the present invention has a constellation different from the conventional constellation. The constellation of the modified hierarchical modulation has a form in which the distance between the 16-QAM ghost points adjacent to each other based on the QPSK ghost store is reduced by a certain distance.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조의 개념을 더욱 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 사용되는 수정된 계층 변조의 성상도를 나타낸다. Hereinafter, the concept of modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. Figure 2 shows constellations of modified hierarchical modulation used in embodiments of the present invention.

도 2를 참조하면, 4개의 QPSK 성상점은 각각의 사분면의 중심에 각각 01, 11, 00, 10으로 표현되어 있다. 또한, 각각의 QPSK 성상점을 중심으로 주변에 4개의 16-QAM 성상점이 개별 존재한다.Referring to FIG. 2, the four QPSK cast points are represented by 01, 11, 00, and 10 at the center of each quadrant, respectively. In addition, four 16-QAM constellation points exist around each QPSK property store.

도 2에서

Figure 112014086007910-pat00007
는 기존의 계층 변조의 성상도에서 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타낸다. 즉,
Figure 112014086007910-pat00008
는 기존의 계층 변조 성상도에서 최소의 거리를 갖는 두 16-QAM 성상점 사이의 거리로 정의할 수 있다.2,
Figure 112014086007910-pat00007
Represents the distance between the 16-QAM gateways in the constellation of the existing hierarchical modulation. In other words,
Figure 112014086007910-pat00008
Can be defined as the distance between two 16-QAM gateways having a minimum distance in the conventional hierarchical modulation constellation.

그리고

Figure 112014086007910-pat00009
는 본 실시예에 따른 수정된 계층 변조의 성상도에서 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타낸다. 즉,
Figure 112014086007910-pat00010
는 수정된 계층 변조 성상도에서 최소의 거리를 갖는 두 16-QAM 성상점 사이의 거리로 정의할 수 있다.And
Figure 112014086007910-pat00009
Represents the distance between the 16-QAM property points in the constellation of the modified hierarchical modulation according to the present embodiment. In other words,
Figure 112014086007910-pat00010
Can be defined as the distance between two 16-QAM gauss points with the minimum distance in the modified hierarchical modulation constellation.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 QPSK 성상점을 기준으로 16-QAM 성상점이 위치한 각도(대각선 방향의 각도)는 유지하면서 16-QAM 성상점의 위치를 QPSK 성상점에 좀더 가깝도록 이동시킨 것이다. 이는 QPSK 성상점을 기준으로 16-QAM 성상점들 간의 거리를

Figure 112014086007910-pat00011
에서
Figure 112014086007910-pat00012
로 변경하여 구현 가능하다.As described above, in the embodiment of the present invention, the position of the 16-QAM property store is shifted closer to the QPSK property store while maintaining the angle (diagonal direction angle) at which the 16-QAM constellation point is located based on the QPSK property store. This means that the distance between the 16-QAM gateways based on the QPSK gateways
Figure 112014086007910-pat00011
in
Figure 112014086007910-pat00012
As shown in FIG.

본 발명의 실시예에서는 서로 이웃한(인접한) 두 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타내는 변수

Figure 112014086007910-pat00013
와
Figure 112014086007910-pat00014
를 이용하여 새로운 변수
Figure 112014086007910-pat00015
를 아래 수학식 1과 같이 정의한다.In the embodiment of the present invention, a variable indicating the distance between two neighboring (adjacent) 16-QAM property stores
Figure 112014086007910-pat00013
Wow
Figure 112014086007910-pat00014
The new variable
Figure 112014086007910-pat00015
Is defined as shown in Equation (1) below.

Figure 112014086007910-pat00016
Figure 112014086007910-pat00016

여기서

Figure 112014086007910-pat00017
는 변수
Figure 112014086007910-pat00018
에 의해 결정될 수 있다. 물론,
Figure 112014086007910-pat00019
값이 1일 때는 기존의 기본적인 계층 변조를 의미한다. here
Figure 112014086007910-pat00017
Variable
Figure 112014086007910-pat00018
Lt; / RTI > sure,
Figure 112014086007910-pat00019
When the value is 1, it means the existing basic hierarchical modulation.

본 발명의 실시예의 경우 성상도 상의 점 간 거리를 축소한 것으로서, 수학식 1의 분모가 분자보다 작기 때문에

Figure 112014086007910-pat00020
는 1보다 큰 값을 가지게 된다.
Figure 112014086007910-pat00021
값이 클수록 QPSK 성상점이 16-QAM 성상점에 근접하게 되며, 이에 따라 기지국에서 신호에 대한 잡음의 영향이 최소화되어 BER 성능이 향상될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the point-to-point distance on the constellation is reduced. Since the denominator of Equation 1 is smaller than the numerator
Figure 112014086007910-pat00020
Has a value greater than one.
Figure 112014086007910-pat00021
The larger the value, the closer the QPSK constellation point is to the 16-QAM station, thereby minimizing the influence of noise on the signal at the base station and improving the BER performance.

여기서, 변수

Figure 112014086007910-pat00022
는 채널 상태에 따라 달리 적용될 수도 있다. 예를 들어, 채널 상태가 양호한 경우보다 그렇지 않은 경우
Figure 112014086007910-pat00023
값이 더 크게 조절될 수 있다. 물론 시뮬레이션 등을 통하여 사전에 준비된
Figure 112014086007910-pat00024
값을 하나의 고정된 값으로 사용하여 계층 변조를 수행할 수도 있다.Here,
Figure 112014086007910-pat00022
May be differently applied depending on the channel state. For example, if the channel condition is not better than if it is not
Figure 112014086007910-pat00023
The value can be adjusted to a larger value. Of course, through simulation,
Figure 112014086007910-pat00024
The value may be used as a fixed value to perform hierarchical modulation.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, an OFDM-based cooperative communication method using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법의 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart of an OFDM-based cooperative communication method using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention.

먼저, 첫 번째 전송 시간인 제1 타임 슬롯 동안, 상기 제1 단말(100)은 제1 QPSK 심볼 X(1) 및 제2 QPSK 심볼 X(2)을 결합한 제1 심볼 X(1,2)을 계층 변조하여, 제2 단말(200) 및 기지국(300)으로 전송(브로드캐스팅)한다(S310). 여기서, 제1 단말(100)은 앞서 도 2와 같은 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조를 수행한다.First, during a first time slot, which is the first transmission time, the first MS 100 transmits a first symbol X (1,2) combining a first QPSK symbol X (1) and a second QPSK symbol X (2) Modulated, and transmitted (broadcast) to the second terminal 200 and the base station 300 (S310). Here, the first terminal 100 performs hierarchical modulation using the constellation of the modified hierarchical modulation as shown in FIG.

그러면, 이러한 제1 타임 슬롯에서, 제2 단말(200)은 상기 제1 단말(100)로부터 수신한 제1 심볼 X(1,2)을 16-QAM 방식으로 복조하여, 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 모두 검출한다. 즉, 두 개의 연속적인 QPSK 심볼 X(1), X(2)를 얻는다. Then, in this first time slot, the second terminal 200 demodulates the first symbol X (1,2) received from the first terminal 100 in a 16-QAM manner, and outputs the first QPSK symbol and the second QPSK symbol And detects all the second QPSK symbols. That is, two consecutive QPSK symbols X (1) and X (2) are obtained.

또한, 제1 타임 슬롯에서, 상기 기지국(300)이 수신한 신호 Y(1)은 아래와 같이 표현될 수 있다.Further, in the first time slot, the signal Y (1) received by the base station 300 can be expressed as follows.

Figure 112014086007910-pat00025
Figure 112014086007910-pat00025

여기서, H2는 제1 단말(100)과 기지국(300) 사이의 채널 정보, ω1은 제1 타임 슬롯에 발생한 노이즈를 의미한다. Here, H 2 denotes channel information between the first terminal 100 and the base station 300, and ω 1 denotes noise generated in the first time slot.

이러한 제1 타임 슬롯에서, 상기 기지국(300)은 제1 단말(100)로부터 수신한 제1 심볼 X(1,2)을 QPSK 방식으로 복조하여, 첫 번째 QPSK 심볼인 제1 QPSK 심볼 x(1)만을 검출한다. 본 실시예의 경우, 수정된 계층 변조를 사용하고 있기 때문에, X(1)의 검출 과정에서 X(1) 심볼에 대해 X(2) 심볼이 미치는 간섭의 영향이 줄어든다.In this first time slot, the base station 300 demodulates the first symbol X (1,2) received from the first terminal 100 in a QPSK scheme, and generates a first QPSK symbol x (1 ). In the present embodiment, since the modified hierarchical modulation is used, the influence of the interference of the X (2) symbol on the X (1) symbol in the process of detecting X (1) is reduced.

다음, 두 번째 전송 시간인 제2 타임 슬롯 동안, 상기 제1 단말(100)은 상기 제2 QPSK 심볼 X(2) 및 제3 QPSK 심볼 X(3)을 결합한 제2 심볼 X(2,3)을 계층 변조하여, 제2 단말(200) 및 기지국(300)으로 전송(브로드캐스팅)한다(S320). 이러한 S320 단계 또한 제1 단말(100)은 앞서 도 2와 같은 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조를 수행한다.Then, during a second time slot, which is a second transmission time, the first terminal 100 transmits a second symbol X (2,3) combining the second QPSK symbol X (2) and the third QPSK symbol X (3) And broadcasts it to the second terminal 200 and the base station 300 (S320). In step S320, the first terminal 100 performs hierarchical modulation using the constellation of the modified hierarchical modulation as shown in FIG.

그러면, 이러한 제2 타임 슬롯에서, 상기 제2 단말(200)은 상기 제1 단말(100)로부터 수신한 제2 심볼 X(2,3)을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 모두 검출한다. 이와 동시에 제2 단말(200)은 제1 타임 슬롯에서 검출한 QPSK 심볼 중 두 번째 QPSK 심볼인 제2 QPSK 심볼을 변조하여 기지국(300)으로 재전송한다. 재전송되는 제2 QPSK 심볼은

Figure 112014086007910-pat00026
로 표현되며, 이는 DF(Decode and Forward)된 신호를 의미한다.Then, in this second timeslot, the second terminal 200 demodulates the second symbol X (2, 3) received from the first terminal 100 in a 16-QAM manner and outputs the second QPSK symbol and All the third QPSK symbols are detected. At the same time, the second terminal 200 modulates the second QPSK symbol, which is the second QPSK symbol, among the QPSK symbols detected in the first time slot, and retransmits the second QPSK symbol to the base station 300. [ The second QPSK symbol to be retransmitted is
Figure 112014086007910-pat00026
, Which means a DF (Decode and Forward) signal.

이러한 제2 타임 슬롯에서, 상기 기지국(300)이 수신한 신호 Y(2)는 아래와 같이 표현될 수 있다.In this second timeslot, the signal Y (2) received by the base station 300 may be expressed as:

Figure 112014086007910-pat00027
Figure 112014086007910-pat00027

여기서, H2는 제1 단말(100)과 기지국(300) 사이의 채널 정보, H1은 제2 단말(200)과 기지국(300) 사이의 채널 정보, ω2는 제2 타임 슬롯에 발생한 노이즈를 의미한다. 또한,

Figure 112014086007910-pat00028
는 앞서와 같이 제2 단말(200)로부터 재전송받은 제2 QPSK 심볼을 나타낸다.Here, H 2 is channel information between the first terminal 100 and the base station 300, H 1 is channel information between the second terminal 200 and the base station 300, and ω 2 is noise generated in the second time slot . Also,
Figure 112014086007910-pat00028
Represents a second QPSK symbol retransmitted from the second terminal 200 as described above.

이러한 제2 타임 슬롯에서, 기지국(300)은 제1 단말(100)로부터 수신한 제2 심볼 X(2,3)과 제2 단말(200)로부터 재전송받은 제2 QPSK 심볼

Figure 112014086007910-pat00029
을 결합한 신호를 QPSK 방식으로 복조하여, 두 번째 QPSK 심볼인 제2 QPSK 심볼 X(2)을 검출한다. 여기서, 본 발명의 실시예는 수정된 계층 변조의 신호를 사용하고 있기 때문에, X(2)의 검출 과정에서, X(2) 심볼에 대해 X(3) 심볼이 미치는 간섭의 영향이 줄어든다.In this second time slot, the base station 300 transmits the second symbol X (2, 3) received from the first terminal 100 and the second QPSK symbol
Figure 112014086007910-pat00029
And detects a second QPSK symbol X (2) which is a second QPSK symbol. Here, since the embodiment of the present invention uses the modified hierarchical modulation signal, in the process of detecting X (2), the influence of the interference of X (3) symbols on the X (2) symbol is reduced.

이상과 같은 본 발명의 실시예에서 제1 및 제2 타임 슬롯에서 각 단말에서 기지국으로 전송하는 신호와, 해당 타임 슬롯에서 목적지가 검출하는 신호는 표 1과 같이 요약될 수 있다.The signal transmitted from each terminal to the base station in the first and second time slots and the signal detected by the destination in the corresponding time slot in the embodiment of the present invention as described above can be summarized as shown in Table 1. [

제1 단말(송신기)The first terminal (transmitter) 제2 단말(중계기)The second terminal (repeater) 기지국(목적지)Base station (destination) 제1 타임 슬롯The first time slot X(1,2)X (1, 2) X(1)X (1) 제2 타임 슬롯The second time slot X(2,3)X (2, 3)

Figure 112014086007910-pat00030
Figure 112014086007910-pat00030
X(2)X (2)

기존의 일반적인 협력 통신 시스템의 경우 전송률이 1/2인 데 반하여, 본 발명의 실시예의 경우 개별 타임 슬롯마다 신호를 한 개씩 검출 가능하므로, 전송률은 1을 가진다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 협력 통신 시스템은 기존의 협력 통신 시스템에 비하여 전송률을 향상시킬 수 있다.In the conventional cooperative communication system, the transmission rate is 1/2, whereas in the embodiment of the present invention, since the signals can be detected one by one in each individual time slot, the transmission rate is 1. As described above, the cooperative communication system according to the embodiment of the present invention can improve the transmission rate as compared with the existing cooperative communication system.

본 발명의 실시예에서, 기지국(300)은 QPSK 복조를 사용하기 때문에 X(n,n+1)과 같은 16-QAM 신호를 잡음이 섞인

Figure 112014086007910-pat00031
으로 간략히 나타낼 수 있다.In an embodiment of the present invention, since the base station 300 uses QPSK demodulation, a 16-QAM signal such as X (n, n + 1)
Figure 112014086007910-pat00031
.

따라서 본 발명의 실시예에서 제2 타임 슬롯 이후에 수신한 신호들은 결국 다음의 수학식 4와 같이 정리될 수 있다. Therefore, in the embodiment of the present invention, the signals received after the second time slot can be summarized as the following equation (4).

Figure 112014086007910-pat00032
Figure 112014086007910-pat00032

수학식 4에서 n은 2를 포함하는 2 이상의 정수에 해당된다. In Equation (4), n corresponds to two or more integers including 2.

이상과 같은 본 발명의 실시예는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템이므로 주파수 상에서 One-tap 등화기를 통해 간단히 채널 보상이 가능하다. 또한 목적지에서는

Figure 112014086007910-pat00033
와 같은 수식으로 송신 신호의 검출이 가능할 수 있다.The embodiment of the present invention as described above is an OFDM-based cooperative communication system, so that it is possible to perform channel compensation simply by using a one-tap equalizer in frequency. Also,
Figure 112014086007910-pat00033
It is possible to detect a transmission signal using the same equation as the above.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 협력 통신 시스템에서 a 값의 변화에 따른 BER 성능을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a BER performance according to a change of a value in a cooperative communication system using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention.

이러한 도 4는 기존 시스템과의 비교를 위하여, 기존의 일반적인 QPSK를 사용한 협력 통신 방법(Cooperative_QPSK), 그리고 일반적인 계층 변조(

Figure 112014086007910-pat00034
=1인 경우에 대응)를 적용한 협력 통신 방법(Conventional_HM)의 경우에 대한 BER 성능을 함께 도시하고 있다.FIG. 4 shows a conventional cooperative communication method (Cooperative_QPSK) using general QPSK and a conventional hierarchical modulation
Figure 112014086007910-pat00034
= 1), the BER performance is also shown for the case of the cooperative communication method (Conventional_HM).

본 발명의 실시예는 수정된 계층 변조를 사용한 협력 통신 시스템에 해당된다. 여기서

Figure 112014086007910-pat00035
의 값이 1일 때는 앞서와 같이 기본적인 계층 변조를 의미한다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에서
Figure 112014086007910-pat00036
값이 커질수록 BER 성능이 향상되는 것을 알 수 있다. 이는 목적지에서 QPSK 복조 시에 받는 error의 영향이
Figure 112014086007910-pat00037
값이 커질수록 줄어들기 때문이다. An embodiment of the present invention corresponds to a cooperative communication system using modified hierarchical modulation. here
Figure 112014086007910-pat00035
A value of 1 means a basic hierarchical modulation as described above. Referring to FIG. 4, in this embodiment,
Figure 112014086007910-pat00036
As the value increases, the BER performance improves. This implies that the effect of the error received during QPSK demodulation at the destination
Figure 112014086007910-pat00037
As the value increases, it decreases.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 협력 통신 시스템에 대한 Throughput 성능을 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 방법(

Figure 112014086007910-pat00038
=8)은 기존의 일반적인 QPSK 협력 통신 기법에 비하여 약 2배에 해당하는 Throughput을 얻을 수 있으며, 일반적인 계층 변조(
Figure 112014086007910-pat00039
=1인 경우에 대응)를 적용한 협력 통신에 비해 Throughput 이득을 더욱 향상시킬 수 있다.5 is a diagram illustrating throughput performance for a cooperative communication system using modified hierarchical modulation according to an embodiment of the present invention. The method according to an embodiment of the present invention
Figure 112014086007910-pat00038
= 8) can achieve about twice the throughput compared with the conventional QPSK cooperative communication technique,
Figure 112014086007910-pat00039
= 1), the throughput gain can be further improved as compared with the cooperative communication.

즉, 도 4 및 도 5를 바탕으로, 본 발명의 실시예에 따른 기법은 기존의 기법들에 비해 향상된 BER 성능과 Throughput 성능을 얻는 것을 확인할 수 있다.That is, based on FIG. 4 and FIG. 5, it can be seen that the BER performance and the throughput performance of the embodiment of the present invention are improved as compared with the conventional techniques.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 수정된 계층 변조를 이용한 OFDM 기반의 협력 통신 방법 및 그 시스템에 따르면, 성상도 상의 점들의 위치를 변화시킨 수정된 성상도를 가진 계층 변조를 협력 통신 방법에 사용함에 따라 BER 성능을 향상시킬 수 있으며 전송률의 감소 없이 높은 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 이점이 있다.According to the OFDM-based collaborative communication method and the system using the modified hierarchical modulation according to the present invention, hierarchical modulation having a modified constellation in which the positions of points on the constellation are changed is called a cooperative communication method The BER performance can be improved and a high diversity gain can be obtained without reducing the transmission rate.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.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, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 제1 단말 200: 제2 단말
300: 기지국100: first terminal 200: second terminal
300: base station

Claims (10)

제1 단말이 제2 단말 및 기지국과 협력 통신을 수행하는 OFDM 기반의 협력 통신 방법에 있어서,
상기 제1 단말이 두 개의 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조하는 단계; 및
상기 16-QAM 심볼을 상기 제2 단말 및 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하며,
상기 계층 변조하는 단계는,
QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소하여 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조하며,
상기 제1 단말은,
제1 타임 슬롯 동안, 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 결합한 제1 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하고, 제2 타임 슬롯 동안, 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 결합한 제2 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하며,
상기 제1 타임 슬롯에서,
상기 제2 단말은 상기 제1 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 검출하고, 상기 기지국은 상기 제1 심볼을 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼을 검출하며,
상기 제2 타임 슬롯에서,
상기 제2 단말은 상기 제2 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 검출하고 이와 동시에 상기 제1 타임 슬롯에 검출한 제2 QPSK 심볼을 상기 기지국으로 재전송하고, 상기 기지국은 상기 제2 심볼과 상기 재전송받은 제2 QPSK 심볼을 결합한 신호를 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼을 검출하며,
상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 상기 기지국이 수신한 신호 Y(1) 및 Y(2)는 아래의 수학식으로 정의되는 OFDM 기반의 협력 통신 방법:
Figure 112015086226587-pat00057
,
Figure 112015086226587-pat00058

여기서, X(1,2)는 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼인 X(1) 및 X(2)를 결합한 상기 제1 심볼, X(2,3)은 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼인 X(2) 및 X(3)을 결합한 상기 제2 심볼,
Figure 112015086226587-pat00059
는 상기 제2 단말로부터 재전송받은 제2 QPSK 심볼, H1은 상기 제2 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, H2는 상기 제1 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, ω1 및 ω2는 상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 발생한 노이즈를 의미한다.A cooperative communication method based on OFDM in which a first terminal performs cooperative communication with a second terminal and a base station,
The first terminal hierarchically modulating one 16-QAM symbol combining two QPSK symbols; And
And transmitting the 16-QAM symbol to the second terminal and the base station,
Wherein the step of hierarchically modulating comprises:
The distance between the 16-QAM gateways adjacent to each other based on the QPSK gateways is reduced by a certain distance, and the gateways are hierarchically modulated using the constellation of the modulated hierarchical modulation,
The first terminal,
During a first time slot, a first symbol combining a first QPSK symbol and a second QPSK symbol is hierarchically modulated and transmitted to the second terminal and the base station, and during a second time slot, the second QPSK symbol and the third QPSK symbol Modulates a second symbol combined with symbols and transmits the second symbol to the second terminal and the base station,
In the first timeslot,
The second terminal detects the first QPSK symbol and the second QPSK symbol by demodulating the first symbol in a 16-QAM manner, and the base station demodulates the first symbol in a QPSK scheme to demodulate the first QPSK symbol Detection,
In the second timeslot,
The second terminal detects the second QPSK symbol and the third QPSK symbol by demodulating the second symbol in the 16-QAM manner and at the same time retransmits the second QPSK symbol detected in the first time slot to the base station , The base station detects the second QPSK symbol by demodulating a signal obtained by combining the second symbol and the retransmitted second QPSK symbol with a QPSK scheme,
Wherein the signals Y (1) and Y (2) received by the base station in the first and second time slots are defined by the following formula:
Figure 112015086226587-pat00057
,
Figure 112015086226587-pat00058

Where X (1,2) is the first symbol combining the first QPSK symbol and the second QPSK symbol X (1) and X (2), X (2,3) is the second QPSK symbol and The second symbol combining the 3 QPSK symbols X (2) and X (3)
Figure 112015086226587-pat00059
The second QPSK symbol, H 1 is the channel information between the channel information between the second terminal and the base station, H 2 is the first terminal and the base station, ω 1 and ω 2 received re-transmitted from the second terminal is the And noise generated in the first and second time slots. 청구항 1에 있어서,
상기 수정된 계층 변조의 성상도에서 상기 16-QAM 성상점 간의 거리
Figure 112014086007910-pat00040
는 변수 a에 의해 결정되며, 상기 변수 a는 아래의 수학식으로 정의되는 OFDM 기반의 협력 통신 방법:
Figure 112014086007910-pat00041

여기서,
Figure 112014086007910-pat00042
는 기존의 계층 변조의 성상도에서 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타낸다.The method according to claim 1,
In the constellation diagram of the modified hierarchical modulation, the distance between the 16-QAM property stores
Figure 112014086007910-pat00040
Is determined by a variable a, and the variable a is defined by the following formula: OFDM-based cooperative communication method:
Figure 112014086007910-pat00041

here,
Figure 112014086007910-pat00042
Represents the distance between the 16-QAM gateways in the constellation of the existing hierarchical modulation. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 단말이 제2 단말 및 기지국과 협력 통신을 수행하는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템에 있어서,
상기 제1 단말은,
두 개의 QPSK 심볼을 결합한 하나의 16-QAM 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국에 전송하며,
상기 계층 변조 시에는 QPSK 성상점을 기준으로 서로 인접하여 존재하는 16-QAM 성상점 간의 거리를 임의 거리만큼 축소하여 수정된 계층 변조의 성상도를 사용하여 계층 변조하며,
상기 제1 단말은,
제1 타임 슬롯 동안, 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 결합한 제1 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하고, 제2 타임 슬롯 동안, 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 결합한 제2 심볼을 계층 변조하여 상기 제2 단말 및 상기 기지국으로 전송하며,
상기 제1 타임 슬롯에서,
상기 제2 단말은 상기 제1 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼을 검출하고, 상기 기지국은 상기 제1 심볼을 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제1 QPSK 심볼을 검출하며,
상기 제2 타임 슬롯에서,
상기 제2 단말은 상기 제2 심볼을 16-QAM 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼을 검출하고 이와 동시에 상기 제1 타임 슬롯에 검출한 제2 QPSK 심볼을 상기 기지국으로 재전송하고, 상기 기지국은 상기 제2 심볼과 상기 재전송받은 제2 QPSK 심볼을 결합한 신호를 QPSK 방식으로 복조하여 상기 제2 QPSK 심볼을 검출하며,
상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 상기 기지국이 수신한 신호 Y(1) 및 Y(2)는 아래의 수학식으로 정의되는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템:
Figure 112015086226587-pat00060
,
Figure 112015086226587-pat00061

여기서, X(1,2)는 상기 제1 QPSK 심볼 및 제2 QPSK 심볼인 X(1) 및 X(2)를 결합한 상기 제1 심볼, X(2,3)은 상기 제2 QPSK 심볼 및 제3 QPSK 심볼인 X(2) 및 X(3)을 결합한 상기 제2 심볼,
Figure 112015086226587-pat00062
는 상기 제2 단말로부터 재전송받은 제2 QPSK 심볼, H1은 상기 제2 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, H2는 상기 제1 단말과 상기 기지국 사이의 채널 정보, ω1 및 ω2는 상기 제1 및 제2 타임 슬롯에 발생한 노이즈를 의미한다.An OFDM-based cooperative communication system in which a first terminal performs cooperative communication with a second terminal and a base station,
The first terminal,
Modulates one 16-QAM symbol combining two QPSK symbols and transmits the same to the second terminal and the base station,
In the hierarchical modulation, the distance between the 16-QAM gauss points adjacent to each other based on the QPSK property point is reduced by a certain distance, and the layer modulation is performed using the constellation of the modified layer modulation.
The first terminal,
During a first time slot, a first symbol combining a first QPSK symbol and a second QPSK symbol is hierarchically modulated and transmitted to the second terminal and the base station, and during a second time slot, the second QPSK symbol and the third QPSK symbol Modulates a second symbol combined with symbols and transmits the second symbol to the second terminal and the base station,
In the first timeslot,
The second terminal detects the first QPSK symbol and the second QPSK symbol by demodulating the first symbol in a 16-QAM manner, and the base station demodulates the first symbol in a QPSK scheme to demodulate the first QPSK symbol Detection,
In the second timeslot,
The second terminal detects the second QPSK symbol and the third QPSK symbol by demodulating the second symbol in the 16-QAM manner and at the same time retransmits the second QPSK symbol detected in the first time slot to the base station , The base station detects the second QPSK symbol by demodulating a signal obtained by combining the second symbol and the retransmitted second QPSK symbol with a QPSK scheme,
Wherein the signals Y (1) and Y (2) received by the base station in the first and second timeslots are defined by the following equation:
Figure 112015086226587-pat00060
,
Figure 112015086226587-pat00061

Where X (1,2) is the first symbol combining the first QPSK symbol and the second QPSK symbol X (1) and X (2), X (2,3) is the second QPSK symbol and The second symbol combining the 3 QPSK symbols X (2) and X (3)
Figure 112015086226587-pat00062
The second QPSK symbol, H 1 is the channel information between the channel information between the second terminal and the base station, H 2 is the first terminal and the base station, ω 1 and ω 2 received re-transmitted from the second terminal is the And noise generated in the first and second time slots. 청구항 6에 있어서,
상기 수정된 계층 변조의 성상도에서 상기 16-QAM 성상점 간의 거리
Figure 112014086007910-pat00046
는 변수 a에 의해 결정되며, 상기 변수 a는 아래의 수학식으로 정의되는 OFDM 기반의 협력 통신 시스템:
Figure 112014086007910-pat00047

여기서,
Figure 112014086007910-pat00048
는 기존의 계층 변조의 성상도에서 16-QAM 성상점 간의 거리를 나타낸다.The method of claim 6,
In the constellation diagram of the modified hierarchical modulation, the distance between the 16-QAM property stores
Figure 112014086007910-pat00046
Is determined by the variable a and the variable a is defined by the following equation:
Figure 112014086007910-pat00047

here,
Figure 112014086007910-pat00048
Represents the distance between the 16-QAM gateways in the constellation of the existing hierarchical modulation. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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