중계기 기반 시스템에서의 시역전 방법을 적용한 양방향 부호화

A Bi-directional Coding using Time Reversal Mirror in Relay Systems

  • 권양수 (인하대학교 전자공학과 무선이동통신 연구실) ;
  • 유재호 (인하대학교 전자공학과 무선이동통신 연구실) ;
  • 김현수 (인하대학교 전자공학과 무선이동통신 연구실) ;
  • 정재학 (인하대학교 전자공학과 무선이동통신 연구실)
  • 발행 : 2008.12.31

초록

본 논문에서는 중계기 기반의 무선통신시스템에서 기지국과 단말기의 효율적인 데이터 교환을 이루기 위한 시역전 방법을 적용한 양방향 부호화 방법(BTC)을 제안한다. 기존의 중계기를 기반으로 한 데이터 교환 방식은 각국이 데이터 송신을 하는 동안 간섭을 피하기 위해 타 국은 송신을 하지 않는다. 따라서 기지국과 단말기가 데이터를 교환하기 위해서는 총 네 단계의 전송단계가 필요하다. 그러나 제안된 시역전 알고리즘을 적용한 양방향 부호화 방법은 중계기가 데이터를 수신하기 전에 탐침신호를 기지국과 단말기에 송신하고, 이를 이용해 양 국이 중계기에 신호를 동시에 송신할 수 있다. 따라서 두 단계 만에 기지국과 단말기가 데이터 교환을 이룰 수 있어 시스템 용량을 향상 시킬 수 있다. 또한 중계기에 기지국과 단말기 사이의 채널 추정을 위한 추가적인 연산이 필요하지 않으므로 낮은 복잡도로 구현이 가능한 장점이 있다. 전산모의실험을 통해 제안된 방법의 향상된 시스템 용량을 보였다.

In this paper, we propose a bi-directional coding method (BTC) using time reversal mirror for effective data exchange between mobile stations and basestations. In conventional relay systems, while one node transmits data, other nodes should keep silent to avoid interference. Thus, to interchange data between basestations and mobile stations, it needs four stages. However, using the proposed BTC method, a relay station transmits a probe source before data transmission, and using this information, mobile stations and basestations transmit data to the relay station simultaneously. Therefore, since it exchanges data in only two steps, the system achieves improved system capacity. In addition, owing to no need for complex calculation, the relay system can be implemented with low complexity. The simulation results demonstrate that the proposed method achieves enhanced system capacity.

키워드

참고문헌

  1. A. Sendonaris, 'Advanced Techniques for Next-Generation Wireless Systems,' Ph.D Dissertation, Rice University, Aug. 1999
  2. S. W. Peters and R. W. Heath, 'The Future of WiMAX: Multihop Relaying with IEEE 802.16j,' submitted to IEEE Comm. Mag., Jan. 2008
  3. A. Rudolf, N. Cai, S. Li and R. Yeung 'Network Information Flow,' IEEE Trans. on Inf. Theory, Vol.46, pp.1004-1016, Jul 2000
  4. P. Larsson, N. Johansson, and K.-E. Sunell, 'Coded bi-directional relaying,' in Proc. of IEEE 63rd Vehicular Technology Conference (VTC '06), Vol.2, pp.851-855, Melbourne, Australia, May 2006
  5. G. Kramer and S. A. Savari, 'Cut sets and information flow in networks of two-way channels,' in Proc. of IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT '04), Chicago, IL, June 2004
  6. Z. Li and B. Li, 'Network coding in undirected networks,' in Proc. of the 38th Annual Conference on Information Sciences and Systems (CISS '04), Princeton, NJ, March 2004
  7. M. Fink, 'Time reversal of ultrasonic fields. I. Basix principles,' IEEE Trans. on Ultrasonics, Ferroeletrics and Frequency Control, Vol.39, No.5, pp.555-566, Sept. 1992 https://doi.org/10.1109/58.156174
  8. P. Parker, D. Bliss, P. Mitran and V. Tarokh, 'On Bounds and Algorithms for Frequency Synchronization for Collaborative Communications Systems,' submitted to IEEE Trans. on Signal Proc., Apr. 2007
  9. H. Song, W. Hodgkiss, W. Kuperman, M. Stevenson, and T. Akal, 'Improvement of time reversal communications using adaptive channel equalizers,' IEEE Journal of Oceanic Eng., Vol.31, pp.487-496. Apr. 2006 https://doi.org/10.1109/JOE.2006.876139
  10. C. Oestges, J. Hansen, S. Emami S, A. Kim, G. Papanicolaou and A. Paulraj, 'Time Reversal Techniques for Broadband Wireless Communication Systems,' in Proc. of European Microwave Conference (EuMC '04), pp.49-66, Oct. 2004
  11. J. Hansen, D. Baum and A. Paulraj, 'Design approach for a Time Reversal Test Bed for Radio Channels,' in Proc. of the 12th European Signal Processing Conference (EUSIPCO '08), Sept. 2004