한국정보전자통신기술학회논문지 (The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology)

  • 제11권6호
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  • Pages.638-644
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  • 2018
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  • 2005-081X(pISSN)
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  • 2288-9302(eISSN)
한국정보전자통신기술학회 (Korea Information Electronic Communication Technology)
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데이타 교환 노드의 동시 전송 릴레이 이용을 위한 평균 데이터 전송률 분석

Average Data Rate Analysis for Data Exchanging Nodes via Relay by Concurrent Transmission

  • Kwon, Taehoon (Data Analysis Platform Center, Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI))
  • 투고 : 2018.11.07
  • 심사 : 2018.11.16
  • 발행 : 2018.12.29
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초록

최근 5G에 기술에서는 신호 감쇄와 신호 도달 거리 확장을 위해 사용될 수 있는 릴레이(Relay)를 통한 통신 기술이 주목 받고 있다. 릴레이는 소형 기지국으로 사용이 가능하며, 셀룰러 망으로 지원하기 어려운 환경하에서 통신 기기들이 협력하여 통신하는 자율 네트워크 기법에 사용이 가능하기 때문에, 저전력화와 무선 용량 증대에 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다. 한정된 릴레이 자원을 활용하여 최적의 성능을 달성하기 위해서는 효과적인 릴레이 선택 기법이 필요하다. 특히, 두 개의 노드가 릴레이를 통해 메시지를 교환하는 경우, 릴레이 선택 방법에 따라서, 릴레이의 공간적 위치를 활용하여 간섭을 줄이고, 시스템 전송률을 최대화 할 수 있다. 이를 위해서는 릴레이 선택에 따른 평균 데이터 전송률에 대한 분석이 선행되어야 한다. 본 논문은 두 노드가 릴레이를 이용하여 동시 전송을 통해 메시지를 교환할 경우, 평균 데이터 전송률을 분석한다. 이를 위해 Nakagami-m 페이딩 채널 환경하에서 복호 후 전송(Decode and Forward) 방식으로 동작하는 이중홉(dual-hop) 릴레이의 동시 전송으로 인한 간섭을 고려하여 전체 데이터 전송률을 유도한다. 분석식은 m=1인 Rayleigh 페이딩 채널을 포함하여 다양한 Nakagami-m 페이딩 채널에 대한 전체 데이터 전송률을 보여준다. 유도된 분석은 몬테카를로 모의실험을 통해 정확성을 입증하였으며, 요구되는 데이터 전송률이 높을수록, 자원 효율적인 동시 전송 방식이 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

Relay systems have recently gained attentions because of its capability of cell coverage extension and the power gain as the one of key technologies for 5G. Relays can be exploited for small-cell base stations and the autonomous network, where communication devices communicate with each other cooperatively. Therefore, the relay technology is expected to enable the low power and large capacity communication. In order to maximize the benefits of using a limited number of relays, the efficient relay selection method is required. Especially, when two nodes exchange their data with each other via relay, the relay selection can maximize the average data rate by the spatial location of the relay. For this purpose, the average data rate is analyzed first according to the relay selection. In this paper, we analyzed the average data rate when two nodes exchange their data via dual-hop decode and forward relaying considering the interference by the concurrent transmission under Nakagami-m fading channel. The correctness of the analysis is verified by the Monte Carlo simulation. The results show that the concurrent transmission is superior to the non-concurrent transmission in the high required data rate region rather than in the low required data rate region.

키워드

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그림 1. 릴레이를 이용하여 데이타를 교환하는 두 개의 노드 시스템 Fig. 1. The system model of data exchanging two nodes via relays

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그림 3. 간섭 신호 존재 시 신호 대 잡음비에 따른 평균 데이터 전송률 Fig. 3. The average transmission data rate considering the interfering signal with respect to SNR

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그림 4. 간섭 신호 존재 시 Nakagami-m채널의 m에 따른 평균 데이터 전송률 Fig. 4. The average transmission data rate considering the interfering signal with respect to m of Nakagami-m channel

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그림 5. 목표 전송률에 따른 평균 데이터 전송률 Fig. 5. The average transmission data rate with respect to the required data rate

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그림 2. 릴레이를 이용하는 두 개의 노드의 데이터 교환시 동시 전송 방법 Fig. 2. The concurrent transmission method for data exc hanging two nodes via relays

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