A Low-Complexity Alamouti Space-Time Transmission Scheme for Asynchronous Cooperative Systems

In this paper, we propose a novel low-complexity Alamouti coded orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme for asynchronous cooperative communications. Exploiting the combination of OFDM symbols at the source node and simple operations including sign change and complex product at the relay node, the proposed scheme can achieve cooperative diversity gain without use of time-reversion and shifting operations that the conventional scheme proposed by Li and Xia needs. In addition, by using the cyclic prefix (CP) removal and insertion operations at the relay node, the proposed scheme does not suffer from a considerable degradation of bit-error-rate (BER) performance even though perfect timing synchronization is not achieved at the relay node. From the simulation results, it is demonstrated that the BER performance of the proposed scheme is much superior to that of the conventional scheme in the presence of timing synchronization error at the relay node. It is also shown that the proposed scheme obtains two times higher diversity gain compared with the conventional scheme at the cost of half reduction in transmission efficiency.

비동기 협력 통신 시스템을 위한 저복잡도 Alamouti 시공간 전송 기법

본 논문에서는 비동기 협력 통신 시스템을 위한 주파수 분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 기반의 새로운 저복잡도 Alamouti 시공간 전송 기법을 제안한다. Li와 Xia에 의해 제안된 기존 기법은 목적지 노드에서 Alamouti 부호 구조를 생성하기 위해 릴레이 노드와 목적지 노드에서 추가적인 시간 전환 및 이동 연산을 요구한다. 뿐만 아니라, 릴레이 노드에서 시간 동기화 오류가 발생할 경우 심각한 비트 오류율 (bit error rate: BER) 성능 열화가 초래된다. 제안한 기법은 소스 노드에서의 심볼 조합과 릴레이 노드에서의 간단한 부호 반전 및 허수 곱을 통하여 시간 전환 및 이동 연산을 사용하지 않아도 목적지 노드에서 부 반송파 별로 Alamouti 부호 구조를 생성하여 협력 다이버시티 이득을 획득한다. 또한, 릴레이 노드에서의 순환 전치 추가 연산을 이용하여 기존 기법에서 발생하는 릴레이 노드의 시간 동기화 문제를 해결한다. 모의실험 결과를 통해 제안한 기법은 기존 기법에 비해 데이터 전송률은 절반으로 감소하지만 두 배만큼 증가한 차수가 4인 다이버시티 이득을 얻으며, 릴레이 노드에서 시간 동기화 오류가 존재할 때도 우수한 BER 성능을 획득하는 사실을 확인한다.