Relay Selection Algorithm for Two-way Multiple Relay Channels

In this paper, we propose a new relay selection algorithm for a two-way multiple relay channel. In the two-way multiple relay channel, two users exchange information with each other via multiple relays. The relays use a decode-and-forward or amplify-and-forward protocol, and exploit the combining process of the received packets to reduce the required channel resources. In the multiple relay network, diversity gain is achieved as the number of relays increases, and various schemes are proposed. In this paper, we propose a single best relay selection scheme based on instantaneous channel conditions. First of all, relays obtain the instantaneous channel state information in the handshaking process, and a single best relay is selected in a distributed methods prior to data transmissions. The relay selection metric is proposed so that the end-to-end channel condition is evaluated based on the intantaneous channel state informations. Simulation results show that the proposed relay selection algorithm achieve the increased throughput and diversity order when the number of potential relays is increased.

양방향 다중 중계기 채널에서의 중계기 선택 기법

본 논문에서는 양방향 다중 중계기 채널(two-way multiple relay channel)에서의 중계기 선택 기법을 제안한다. 양방향 다중 중계기 채널에서는 2명의 사용자가 다수의 중계기의 도움을 받아 서로 정보를 주고받는다. 단방향 중계 채널에서와 같이 중계기는 복호화 재전송 프로토콜 또는 증폭 재전송 프로토콜을 기반으로 정보를 중계하며, 정보 전송에 필요한 채널 자원을 줄이기 위해 정보의 결합 과정을 추가로 적용한다. 특히, 중계기가 다수인 환경에서는 정보 전송 경로의 수가 증가함으로 인해 다이버시티 이득이 증가한다는 것이 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 다수의 중계기 중 채널 조건을 바탕으로 가장 좋은 중계기를 선택하는 기법을 제안하고 이를 통해 다이버시티 이득의 향상을 확인한다. 우선, 중계기들은 핸드셰이킹(handshaking) 과정을 이용하여 채널 정보의 크기를 얻고, 이를 바탕으로 데이터의 전송이 이루어지기 전에 분산된 방식으로 최적의 중계기 선택이 이루어진다. 중계기 선택 기준은 각각의 사용자와 중계기 간 일시적 채널 이득을 바탕으로 사용자-사용자 간(end-to-end) 경로 조건의 최대값을 계산하는 메트릭(metric)을 사용한다. 또한, 전송량을 계산하기 위해 자동반복요구(automatic repeat request, ARQ)를 사용한 알고리즘을 제안하고, 이를 통해 전송량을 분석한다. 모의실험을 통해, 제안된 중계기 선택 기법은 사용 가능한 중계기의 수가 증가함에 따라 전송량이 증가함을 보이고, 사용 가능한 중계기의 개수에 해당하는 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 보여준다.