한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

중계기 시스템에서 비트 오류율 성능 향상을 위한 중계기 선택 및 전송 모드 결정 방법

A Relay and Transmission Mode Selection Scheme to Enhance the Bit Error Rate Performance in Relay Systems

  • 서종필 (인하대학교 IT 공과대학 전자공학 전자공학과) ;
  • 이명훈 (한국전자통신연구원) ;
  • 이윤주 (한국전자통신연구원) ;
  • 권동승 (한국전자통신연구원) ;
  • 정재학 (인하대학교 IT 공과대학 전자공학 전자공학과)
  • 투고 : 2011.10.27
  • 심사 : 2011.12.02
  • 발행 : 2011.12.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

선택적 협력 공간 다중화 기술은 단일 안테나를 갖는 소스 노드, 다수의 중계기와 다중 안테나를 갖는 도착 노드가 있는 환경에서 공간 다중화 이득과 추가적인 선택적 다이버시티를 동시에 얻을 수 있다. 그러나 이 방법은 특정 중계기에서 전달된 심볼이 경로 손실에 의해 손실될 수 있는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하고 비트 오류율 성능을 향상시키기 위해 전체 중계기 중에서 고정된 수의 중계기를 선택하는 대신 주어진 데이터 전송률 이상의 채널 용량을 갖는 중계기를 기회적으로 선택하고 협력 단계에서 신호를 전달할 때 선택된 중계기와 수신단 사이의 채널을 고려하여 공간 다중화 전송 모드와 공간 다이버시티 전송 모드 중 하나를 결정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 추가적인 공간 다이버시티 이득을 얻음으로써 낮은 SNR 영역에서 약 1.5~2dB의 이득을 얻을 수 있다.

In a cooperative communication system with a source node and multiple relays equipping single antenna and a destination node equipping multiple antennas, the selective cooperative spatial multiplexing scheme can obtain spatial multiplexing gain and additional selection diversity gain. But it can degrade a bit error rate performance because some received symbols forwarded from particular relays may be lost by attenuation due to path-loss. We propose a relay and transmission mode selection scheme which selects minimum number of multiple relays having the channel capacity larger than a given data rate and transmission mode which switches spatial multiplexing and spatial diversity mode in cooperation phase to enhance the bit error rate performance. The proposed scheme achieves 1.5~2dB gain at the low SNR range compared with the conventional scheme by obtaining additional spatial diversity gain.

키워드

참고문헌

  1. A. Sendonaris, E. Erkip and B. Aazhang "User cooperation diversity, Part I: system description," IEEE Trans. on Communications, Vol. 51, No. 11, pp. 1927-1938, Nov. 2003. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2003.818096
  2. A. Sendonaris, E. Erkip and B. Aazhang "User cooperation diversity, Part II: Implementation aspects and performance analysis," IEEE Trans. on Communications, Vol. 51, No. 11, pp. 1939-1948, Nov. 2003. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2003.819238
  3. M. Yu, J. Li and H. Sadjadpour "Amplify-forward and decode-forward: The impact of location and capacity contour," IEEE MILCOM Conf., Oct. 2005.
  4. J. Laneman, D. Tse and G. Wornell, "Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior," IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 50, No. 12, pp. 3062-3080, Dec. 2004. https://doi.org/10.1109/TIT.2004.838089
  5. D. Chen and J. Laneman, "Modulation and demodulation for cooperative diversity in wireless systems," IEEE Trans. on Wireless Communications, Vol. 5, No. 7, pp.1785-1794, Sep. 2007.
  6. A. Bletsas, H. Shin and M. Z. Win, "Cooperative communications with outage-optimal opportunistic relaying," IEEE Trans. on Wireless Communications, Vol. 6, No. 9, pp.3450-3460, Sep. 2007. https://doi.org/10.1109/TWC.2007.06020050
  7. A. Bletsas, A. Khisti, D. Reed and A. Lippman, "A simple cooperative diversity method based on network path selection," IEEE J. Sel. Areas Comm, Vol. 24, No. 3, pp. 659-672, Mar. 2006. https://doi.org/10.1109/JSAC.2005.862417
  8. S.W. Kim, "Cooperative spatial multiplexing in ad hoc networks," IEEE International Conf. Mobile Ad hoc and Wireless Sensor Systems, Nov. 2005.
  9. S. Zhang and V. K. N. Lau, "Multi-relay selection design and analysis for multi-stream cooperative communications," IEEE Trans. on Wireless Communications, Vol.10, No. 4, pp.1082-1089, Apr. 2011. https://doi.org/10.1109/TWC.2011.020111.090520
  10. R.W Heath and J. Paulraj, "Switching between diversity and multiplexing in MIMO systems," IEEE Trans. on Communications, Vol.53, No. 6, pp.1082-1089, Jun. 2005.
  11. R.W Heath and D. J. Love, "Multimode antenna selection for spatial multiplexing systems with linear receivers," IEEE Trans. on Signal Processing, Vol.53, No. 8, pp.1082-1089, Aug. 2005.
  12. V. Tarokh, H. Jafarkhani and A. R. Calderbank, "Space-time block codes from orthogonal designs," IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 45, No. 5, pp. 1456-1467, Jul. 1999. https://doi.org/10.1109/18.771146
  13. S. Alamouti, "A simple transmit diversity technique for wireless communications," IEEE J. Sel. Areas Comm, Vol. 16, No. 8, pp. 1451-1458, Oct. 1998. https://doi.org/10.1109/49.730453
  14. T. Mao and M. Motani, "STBC-VBLAST for MIMO wireless communication systems," IEEE International Conf. Communications, Vol. 4, pp. 2266-2270, Sep. 2005.
  15. W. C. Freitas, F. R. P. Cavalcanti and R. R. Lopes, "Hybrid transceiver schemes for spatial multiplexing and diversity in MIMO systems," Journal of Communication and Information Systems, Vol. 20, No. 3, pp. 63-76, Dec. 2005.
  16. E. N. Onggosanusi, A. G. Dabak and T. M. Schmidl, "High rate space-time coded scheme: performance and improvement in correlated fading channels," Proc. of IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Vol. 1, pp. 194-199, Mar. 2002.