Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

New Analytical Approach for Dual-hop AF Relay systems over Rayleigh Fading Channels

레일리 페이딩 채널에 대한 이중 홉 증폭 후 전달 릴레이 시스템의 새로운 분석 기법

  • Ko, Kyun-Byoung (Control and Instrumentation Engineering at Chungju National University) ;
  • Seo, Jeong-Tae (Control and Instrumentation Engineering at Chungju National University)
  • 고균병 (충주대학교 제어계측공학과) ;
  • 서정태 (충주대학교 제어계측공학과)
  • Received : 2011.04.21
  • Accepted : 2011.08.17
  • Published : 2011.08.25
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Abstract

In this paper, another analytical approach for dual-hop amplify-and-forward(AF) relay systems is proposed over Rayleigh fading channels. Previous approaches derived the moment generating function(MGF) by using the cumulative distribution function(CDF) or probability density function(PDF) of the received signal-to-noise ratio(SNR) for source-relay-destination(S-R-D) link. Then, the average symbol error rate is expressed based on derived MGFs. In this paper, another new approach is proposed. It means that the MGF is directly derived by utilizing PDFs of both source-relay(S-R) and relay-destination(R-D) links. Additionary, the newly derived MGF is compared and analyzed with previous ones. Furthermore, simulation results are presented to validate the accuracy of proposed analytical expression. Based on this, it is confirmed that the proposed analytical approach can be a another solution for dual-hop AF relay systems.

본 논문에서는 이중 홉 증폭 후 전달(AF: Amplify-and-Forward) 릴레이 시스템에 대한 새로운 성능 분석 기법을 레일리 페이딩 채널에 대하여 제안한다. 기존의 분석 기법들에서는 S-R-D(Source-Relay-Destination) 링크의 수신 신호 대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)에 대한 누적 분포 함수(CDF: Cumulative Distribution Function) 혹은 확률 밀도 함수 (PDF: Probability Density Function)로부터 모멘트 발생 함수(MGF: Moment Generating Function)를 유도한 후 평균 심벌 오류율을 유도된 MGF를 이용하여 표현하였다. 본 논문에서는 기존의 분석과 다른 새로운 접근법을 제안한다. 즉, S-R(Source-Relay) 링크 및 R-D(Relay-Destination) 링크의 PDF들로부터 S-R-D 링크에 대한 MGF를 직접 유도한다. 그리고 새롭게 유도된 MGF을 기존의 연구들에서 제시한 형태와 비교 분석한다. 또한 제안된 성능분석 기법의 정확성은 모의실험을 통하여 검증한다. 이를 통하여 제안된 분석 기법이 이중 홉 증폭 후 전달 릴레이 시스템에 대한 새로운 해를 제시함을 확인한다.

Keywords

References

  1. M. O. Hasna and M. S. Alouini, "End-to-End performance of transmission systems with relays over Rayleigh-fading channels," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 6, pp. 1126-1131, Nov. 2003. https://doi.org/10.1109/TWC.2003.819030
  2. P. A. Anghel and M. Kaveh, "Exact symbol error probability of a cooperative network in a Rayleigh-fading environment," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 3, no. 9, pp. 1416-1421, Sept. 2004. https://doi.org/10.1109/TWC.2004.833431
  3. J. N. Laneman, D.N.C. Tse, and G. W. Wornell, "Cooperative diversity in wireless networks: efficient protocols and outage behavior," IEEE Trans. Inform. Theory., vol. 50, no. 12, pp. 3063-3080, Dec. 2004.
  4. 오은성, 주형식, 한승엽, 홍대식, "릴레이 기반의 OFDMA 시스템에서 전송량 증대를 위한 간략화된 자원 할당 방법," 전자공학회논문지, 제46권, TC편, 제9호, 24-30쪽, 2009년 9월.
  5. A. bletsas, H. Shin, M. Z. Win, and A. Lippman, "A simple cooperative diversity method based on network path selection," IEEE J. of Selected Areas in Commun., vol. 24, no. 3, pp. 659-672, Mar. 2006.
  6. 민현기, 이성은, 홍대식, "증폭 후 전달 릴레이 시스템을 위한 송신 Maximum-Ratio-Combining과 릴레이 선택 다이버시티에 대한 Outage 확률 분석," 전자공학회논문지, 제45권, TC편, 제2호, 13-18쪽, 2008년 2월.
  7. T. Q. Duong and H. J. Zepernick, "On the performance gain of hybrid decode-amplify-forward cooperative communications," EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, vol. 2009, article ID 479463, 10 pages, 2009.
  8. John G. Proakis, Digital Communication. McGraw Hill, 1995.
  9. Marvin K. Simon and Mohamed-Slim Alouini, Digital Communication over Fading Channels, John Wiley & Sons, 2000.
  10. I. S. Gradshteyn and I. M. Ryzhik, Table of Integrals, Series and Products, Academic Press, San Diego, Calif, USA, 7th edition, 2007.
  11. B. Maham and A. Hjorungnes, "Performance analysis of amplify-and-forward opportunistic relaying in Rician fading," IEEE Signal Process. Lett., vol. 16, no. 8, pp. 643-646, Aug. 2009.