KR-102962009-B1 - Electronic device for performing relay cooperative communication using hybrid amplitude-phase quantization, and method of operation thereof

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Abstract

본 개시에 따른 전자 장치는, 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호 각각의 진폭값을 산출하고, 복수의 상기 진폭값의 상대적 크기에 기초하여 복수의 상기 진폭값을 그룹핑 개수 만큼씩 동일한 그룹으로 그룹핑하고, 상기 그룹 각각에 설정된 진폭 양자값을 확인하고, 확인된 상기 진폭 양자값을 해당 그룹 각각의 상기 진폭값에 대한 양자화 진폭값으로 설정하여 진폭 양자화를 수행하고, 상기 양자화 진폭값을 벡터화하여 양자화 진폭 벡터를 생성하는 프로세서;를 포함할 수 있다.

Inventors

김향란
김창대

Assignees

전북대학교산학협력단

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20250213

Claims (9)

수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호 각각의 진폭값을 산출하고, 복수의 상기 진폭값의 상대적 크기에 기초하여 복수의 상기 진폭값을 그룹핑 개수 만큼씩 동일한 그룹으로 그룹핑하고, 상기 그룹 각각에 설정된 진폭 양자값을 확인하고, 확인된 상기 진폭 양자값을 해당 그룹 각각의 상기 진폭값에 대한 양자화 진폭값으로 설정하여 진폭 양자화를 수행하고, 상기 양자화 진폭값을 벡터화하여 양자화 진폭 벡터를 생성하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 그룹핑된 상기 진폭값의 상대적 크기에 따른 상기 그룹 간의 그룹 순서에 대응하여 상기 그룹에 상기 진폭 양자값을 설정하되, 그룹핑된 상기 진폭값이 작은 그룹일수록 작은 진폭 양자값을 설정하고, 상기 프로세서는, 상기 양자화 진폭 벡터의 전력 제한 조건을 나타내는 하기의 수학식 1을 이용하여 상기 그룹 마다에 설정되는 상기 진폭 양자값을 산출하는, 전자 장치. <수학식 1> 여기서, 은 양자화 진폭 벡터이고, 는 그룹의 진폭값에 대해 설정된 양자화 진폭값이고, 은 전자 장치의 안테나 개수이자 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호의 개수이고, 은 그룹핑 개수이고, 는 그룹핑된 진폭값의 상대적 크기에 따른 그룹의 순서이고, 는 그룹 순서가 인 그룹에 설정된 진폭 양자값이고, 는 그룹의 개수이자 전자 장치의 안테나 개수를 그룹핑 개수로 나눈값의 올림값이다.
제1항에 있어서, 상기 프로세서는, 복수의 상기 진폭값 중에서 크기가 작은 진폭값부터 상기 그룹핑 개수 만큼씩 동일한 그룹으로 그룹핑하는, 전자 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 양자화 진폭 벡터가 전력 제한 조건을 만족하도록 상기 그룹 마다에 설정되는 상기 진폭 양자값을 산출하는, 전자 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 프로세서는, 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호 각각의 위상값에 대해 위상 양자화를 수행하여 양자화 위상 벡터를 생성하고, 상기 양자화 진폭 벡터와 상기 양자화 위상 벡터를 융합하여 송신 신호 벡터를 생성하는, 전자 장치.
프로세서가, 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호 각각의 진폭값을 산출하는 단계; 상기 프로세서가, 복수의 상기 진폭값의 상대적 크기에 기초하여 복수의 상기 진폭값을 그룹핑 개수 만큼씩 동일한 그룹으로 그룹핑하는 단계; 상기 프로세서가, 상기 그룹 각각에 설정된 진폭 양자값을 확인하는 단계; 상기 프로세서가, 확인된 상기 진폭 양자값을 해당 그룹 각각의 상기 진폭값에 대한 양자화 진폭값으로 설정하여 진폭 양자화를 수행하는 단계; 및 상기 프로세서가, 상기 양자화 진폭값을 벡터화하여 양자화 진폭 벡터를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 프로세서가, 그룹핑된 상기 진폭값의 상대적 크기에 따른 상기 그룹 간의 그룹 순서에 대응하여 상기 그룹에 상기 진폭 양자값을 설정하되, 그룹핑된 상기 진폭값이 작은 그룹일수록 작은 진폭 양자값을 설정하는 단계; 및 상기 프로세서가, 상기 양자화 진폭 벡터의 전력 제한 조건을 나타내는 하기의 수학식 2를 이용하여 상기 그룹 마다에 설정되는 상기 진폭 양자값을 산출하는 단계;를 더 포함하는, 전자 장치의 동작 방법. <수학식 2> 여기서, 은 양자화 진폭 벡터이고, 는 그룹의 진폭값에 대해 설정된 양자화 진폭값이고, 은 전자 장치의 안테나 개수이자 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호의 개수이고, 은 그룹핑 개수이고, 는 그룹핑된 진폭값의 상대적 크기에 따른 그룹의 순서이고, 는 그룹 순서가 인 그룹에 설정된 진폭 양자값이고, 는 그룹의 개수이자 전자 장치의 안테나 개수를 그룹핑 개수로 나눈값의 올림값이다.
전자 장치의 프로세서의 의해 실행되어 상기 전자 장치가 제7항의 동작 방법을 수행하도록 하는 적어도 하나의 인스트럭션이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체.
양자화 릴레이 통신 시스템에 있어서, 메시지를 인코딩하여 소스 송신 신호 벡터를 생성 후 송신하는 송신기; 및 제1항, 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 전자 장치;를 포함하고, 상기 전자 장치는 상기 소스 송신 신호 벡터에 상기 송신기와 상기 전자 장치 사이의 링크에 대한 채널 상태 정보와 채널 잡음이 적용된 수신 신호 벡터를 수신하고, 상기 양자화 릴레이 통신 시스템은 상기 전자 장치로부터 송신되는 송신 신호 벡터에 상기 전자 장치와 수신기 사이의 링크에 대한 채널 상태 정보와 채널 잡음이 적용된 목적 수신 신호 벡터를 수신하고, 목적 수신 신호 벡터를 디코딩하여 메시지를 생성하는 수신기;를 더 포함하는, 양자화 릴레이 통신 시스템.

Description

하이브리드 진폭-위상 양자화를 이용하여 양자화 릴레이 통신을 수행하는 전자 장치 및 이의 동작 방법{Electronic device for performing relay cooperative communication using hybrid amplitude-phase quantization, and method of operation thereof } 본 개시는 하이브리드 진폭-위상 양자화를 이용하여 양자화 릴레이 통신을 수행하는 전자 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수신 신호 벡터에 포함된 복수의 개별 수신 신호 각각의 진폭값의 상대적 크기에 따라 진폭 양자화를 수행하여 양자화 진폭 벡터를 생성하고, 복수의 개별 수신 신호 각각의 위상값에 대해 위상 양자화를 수행하여 양자화 위상 벡터를 생성하고, 양자와 진폭 벡터와 양자화 위상 벡터를 융합하여 송신 신호 벡터를 생성함으로써, 통신 성능을 보장하면서 양자화를 수행하는데 소요되는 메모리 부하를 감소시킬 수 있는, 하이브리드 진폭-위상 양자화를 이용하여 양자화 릴레이 통신을 수행하는 전자 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 통신, 네트워크 기술의 발전에 따라 개인 정보, 사용자 정보 등을 서버 등에서 관리할 수 있는 다양한 시스템이 개발되었다. 릴레이 협력 무선 통신 방식은 송신기에서 수신기까지의 통신 과정에서 릴레이를 결합함으로써 다이버시티 이득을 활용하여 통신 신뢰성을 높이는 것을 목적으로 하는 무선 통신 방식이다. 일반적으로 사용되는 두 가지 릴레이 알고리즘으로 복호 후 전달(Decode-Forward, DF) 방식, 증폭 후 전달(Amplify-Forward, AF) 방식이 있으며, 이 중에서 AF 방식이 가장 간단한 것으로 알려져 있지만 두 가지 방식 모두 소스 노드와 릴레이 노드(SR) 사이의 채널 정보를 필요로 한다. 또한, 반이중 시스템에서는 AF 릴레이가 신호를 동시에 수신하고 전송할 수 없으며, 증폭된 수신신호를 메모리에 임시로 저장한 후에 목적지로 전달해야 한다. 개선된 방식으로, 릴레이에서 수신 신호를 양자화하여 저장한 후 다시 전달하는 방식이다. 지금까지 알려진 것으로는 수신된 신호의 위상을 양자화하는 양자화 후 전달(Quantize-Forward, QF) 방식과 증폭된 수신신호의 실수부와 허수부를 양자화하는 증폭-양자화 후 전달(Amplify-Quantize-Forward, AQF) 방식이 있다. AQF 방식은 증폭된 수신신호의 실수부와 허수부의 스케일을 양자화하여 서로 다른 릴레이 안테나의 신호를 정확하게 구별할 수 있고, 충분한 수의 양자화 비트를 사용하면 AF 방식에 수렴하는 통신 성능을 얻을 수 있다. 하지만, AQF방식은 AF와 마찬가지로 SR 링크의 채널 정보를 필요로 하고, 릴레이 노드에서의 전력 조건을 만족시키기 위하여 양자화 스텝크기를 정하는 복잡한 과정이 필요하다. 이와 반대로 QF 방식은 SR링크의 채널정보가 필요하지 않고 릴레이 노드의 전력 조건도 쉽게 만족시킬 수 있어서 자원 제약 시스템에서 실용적인 대안이 될 수 있다. 본 개시의 특정 실시 예의 양상, 특징 및 이점은 첨부된 도면들을 참조하여 후술되는 설명을 통해 보다 명확해질 것이다. 도 1은 양자화 릴레이 통신을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른, 하이브리드 진폭-위상 양자화 과정을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 기술적 사상의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다. 본 개시에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다. 본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 본 개시에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다. 실시 예에 있어서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 한편, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. 이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시에 따른 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 양자화 릴레이 통신 방식은 송신기에서 수신기까지의 통신 과정에서 릴레이를 결합하여 통신 신뢰성을 높이는 것을 목적으로 하는 무선 통신 방식이다. 도 1은 양자화 릴레이 통신을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 양자화 릴레이 통신 시스템은 다중 안테나(MIMO) 환경에서 오토인코더 기반으로 통신을 수행하는 시스템일 수 있다. 오토인코더 모델은 인코더, 디코더 및 채널로 구성되고, 소스 노드(1, Source)가 인코더의 역할을 하고 목적 노드(2, Destination)가 디코더의 역할을 하며, 직접경로인 SD(source-destination) 링크, 소스 노드(1)와 릴레이 노드(100, Relay) 사이의 SR(source-relay) 링크 및 릴레이 노드(100)와 목적 노드(2) 사이의 RD(relay-destination) 링크가 인코더와 디코더 사이의 채널을 구성할 수 있다. 여기서, 본 개시에 따른 하이브리드 진폭-위상 양자화를 이용하여 양자화 릴레이 통신을 수행하는 전자 장치(100)는 양자화 릴레이 통신 시스템에서 릴레이 노드(100)일 수 있고, 송신기(1)는 소스 노드(1)일 수 있으며, 수신기(2)는 목적 노드(2)일 수 있다. 소스 노드(1)는 개의 안테나를 이용하고, 메시지 를 submessage one-hot encoding