Outage Analysis and Optimal Power allocation for Network-coding-based Hybrid AF and DF

Network coding was proposed to increase the achievable throughput of multicast in a network. Recently, combining network coding into user cooperation has attracted research attention. For cooperative transmission schemes with network coding, users combine their own and their partners messages by network coding. In previous works, it was shown that adaptive DF with network coding can achieve diversity gain and additional throughput gain. In this paper, to improve performance of conventional protocols and maximize advantage of using network coding, we propose a new network coding based user cooperation scheme which uses adaptively amplify-and-forward and decode-and-forward according to interuser channel status. We derive outage probability bound of proposed scheme and prove that it has full diversity order in the high SNR regime. Moreover, based on the outage bound, we compute optimal power allocation for the proposed scheme.

네트워크 코딩 기반의 협력통신에서 Hybrid AF and DF 방식의 아웃티지 성능 분석 및 최적 파워 할당 기법

네트워크 코딩은 멀티캐스트 네트워크에서 전송량을 증가시키기 위해 제안된 기법으로 최근에는 다수의 사용자가 성능 향상을 위해서로의 자원을 공유하는 협력통신에 네트워크 코딩을 적용하는 연구가 활발히 진행 중이다. 네트워크 코딩 기반의 협력통신에서 사용자는 자기 자신의 데이터와 다른 사용자의 데이터를 네트워크 코딩 연산을 통해 결합하여 전송한다. 기존의 연구에서는 네트워크 코딩을 기반으로 한 적응형 복호 후 전송(Network-Coding-based Adaptive Decode-and-Forward, NC-ADF) 방식이 다이버시티(diversity) 이득과 추가적인 전송량 증대를 가져올 수 있음을 보였다. 본 논문에서는 기존 프로토콜의 성능 증대와 네트워크 코딩의 이득을 극대화 하기 위해 사용자간 채널의 상태에 따라 증폭 후 전송(Amplify-and-Forward, AF) 방식과 복호 후 전송(Decode-and-Forward, DF) 방식을 적응적으로 적용한 새로운 네트워크 코딩 기반의 협력통신 기법을 제안하였다. 또한 제안한 기법의 아웃티지 확률을 구하고 높은 SNR 영역에서 최대 다이버시티 차수(full diversity order)를 가짐을 보였다. 나아가 추가적인 성능 향상을 위해 본 논문에서 제안된 기법에 의한 아웃티지 확률을 기반으로 최적의 전송 파워 비율을 구하였다.