본 논문에서는 협력통신을 위한 coded cooperation 시스템의 성능 분석을 기술한다. Coded cooperation은 user cooperation과 채널 부호의 결합된 프로토콜로서 기존의 coded cooperation의 연구는 주로 이동통신 환경을 고려한 Rayleigh fading 채널에서 이루어 졌다. 최근에 초고속 근거리 무선전송을 위한 60GHz 대역의 반송파를 이용한 연구가 활발해 지면서 Rician fading 채널 기반의 협력통신 분석에 대한 필요성이 제기되었다. 본 논문에서는 coded cooperation 시스템의 outage probability 성능과 bit error probability의 성능을 Rician fading 채널에서 분석하고 Rayleigh fading 채널에서와 같이 다이버시티 오더 값이 2로 유지됨을 보인다.
본 논문에서는 차량 통신에서 겪을 수 있는 페이딩의 영향을 완화하기위해 협력 통신을 적용하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 방안을 제안하였다. 사용된 중계기는 버스와 같이 고정된 경로를 주행하는 이동 차량으로 설정하였으며 차량을 사용할 경우 전력 제약을 해결할 수 있다. 또한 도심 지역과 유사한 페이딩 환경에서 모의실험을 진행하기 위해 이중 레일리 페이딩 환경을 적용하였다. 따라서 제안된 기법을 일반적인 차량 통신 네트워크에 적용할 경우, 도심에 위치한 이동형 중계기로 인해 다이버시티 이득을 보장받을 수 있으므로 네트워크의 효율성이 증가한다. 마지막으로, 비트 오류율(Bit Error Rate)을 통해 시스템의 성능을 평가한다.
본 논문은 수중 음파 센서 네트워크의 패킷 전송률을 높이고 에너지 소모량을 줄이기 위한 협력 전송 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 각 노드에서 가상 안테나 배열이라고 부르는 분산 안테나들이 같은 패킷들을 전송하고, 수신노드에서는 수신된 패킷들을 결합하여 패킷 손실률을 낮춘다. 따라서 높은 전송 손실, 전파 지연 및 주위 잡음과 같은 수중 채널의 고유 특성을 고려한 채널 특성 기반의 협력 전송 기법은 중계노드들을 통한 높은 다이버시티 이득을 제공하여 수중 음파 센서 네트워크의 신뢰성을 향상시킨다. 또한 송신노드에서 채널 상태, 거리 비용, 각 노드 당 남은 에너지를 고려하여 이웃노드들 중에서 목적지와 중계노드를 선택하는 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과는 OPNET Moduler를 통해 제안된 방법의 평균 에너지 소비, 패킷 전달 비율, 응답 시간 측면에서 비-협력 기법 및 SPF(Shortest Path First) 기법보다 향상된 성능을 보여준다.
본 논문에서는 중계기 선택 기법이 적용된 증분 협력 통신의 단-대-단 성능을 분석한다. 일반적인 협력 통신은 1 phase에 송신단(S)에서 전송하는 신호를 수신단(D)이 한 번 수신하고, 2 phase에 중계기(R)로부터 S에서 전송한 신호를 재 전송받게 된다. 이러한 과정을 통해 D는 다이버시티 이득을 얻음으로써 수신 성능이 향상되지만, 두 번에 걸친 전송은 스펙트럼 효율성을 감소시킨다. 하지만 증분형 중계 기법을 적용한 협력 통신에서 D는 1 phase에 수신한 신호만으로 복호에 성공할 수 있다고 판단되면, 두 번째 전송을 생략함으로써 이러한 단점을 보완할 수 있다. 증분형 중계 기법에서 D는 ACK/NACK 메시지를 전송하는 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 기법을 이용한다. 본 논문에서는 D가 첫 번째 시간 슬롯에 수신한 신호를 복호할 수 있는지를 판단하기 위해 임계 SNR을 이용한 ARQ 기법과 채널 부호화를 이용한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 기법과 같이 두 가지 방법을 고려한 시스템에 참여하는 중계기 배치에 따른 성능을 분석하고, 중계기 배치가 성능에 미치는 영향에 대해 연구한다.
본 논문에서는 사용자와 중계기 간의 채널 환경을 고려하여 동작하는 적응형 양방향 중계기 협력 통신을 제안하며, 오수신 확률을 분석한다. 네트워크 부호화를 이용한 양방향 중계기 통신은 기존의 통신보다 시간 슬롯을 줄여 높은 전송량을 얻을 수 있다. 하지만 기존의 양방향 중계기 통신은 중계기에서 수신 신호를 올바르게 복호한다는 가정을 하며, 만약 사용자와 중계기의 채널 환경이 열악한 경우에는 오류를 발생한다. 본 논문에서 는 사용자 A가 사용자 B와 중계기 R에게 신호를 전송하며, 중계기는 복호 유무에 따라 유동적으로 동작하는 적응형 양방향 중계기 협력 통신을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 적응형 양방향 중계기 협력 통신이 사용자와 중계기의 채널 환경이 열악한 경우 높은 성능을 얻으며, 또한 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 보인다.
UWB(Ultra-Wideband)는 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술로써 주파수 부족 현상을 넘어서서 신규 기술을 도입할 수 있는 획기적인 기술 방식이다. 본 논문에서는 UWB 전송방식 중 하나인 MB-OFDM(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템을 기반으로 열악한 채널 환경을 극복할 수 있도록, 시공간 블록 부호(STBC, Space Time Block Code)와 순환 지연 다이버시티(CDD, Cyclic Delay Diversity)기법이 결합된 STCDD 협력 전송 기법 및 적응적 DF 중계 기술을 제안한다. 제안된 STCDD 협력 전송 기법은 기존의 STBC를 사용하는 수신기에서도 구조 변경 없이 바로 적용 가능하며 기존의 STBC 협력 전송 기법에 비해 향상된 성능을 보인다. 또한, 다중 홉 환경에서 순환 중복 검사를 통해 중계 채널의 상태를 파악하고, 중계 채널의 상태에 따라 적응적으로 DF 중계 기술을 선택함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 논문은 센서 네트워크에서 데이터의 신뢰도를 높이고, 전력 효율적인 프로토콜을 제안한다. 그러기 위하여 최대비 결합(MRC)과 순환 부호를 적용한 협력통신 프로토콜을 제안한다. 하나의 소스노드와 하나의 중계노드는 각각의 시간 슬롯에 목적지로 동일한 데이터를 전송하고, 목적지 노드는 각각의 신호를 수신함으로써 다이버시티 효과를 획득할 수 있다. 제안한 프로토콜은 순환부호를 사용함으로써 3-비트의 오류정정능력을 가지며, 많이 사용되는 콘볼루션 코드에 비하여 복호 시 낮은 복잡도를 가진다. 본 논문의 모의실험 결과를 통하여 BER이 $10^{-2}$일 때, 단일 홉 전송의 경우에 비하여 6dB의 전력을 절약 할 수 있다는 것을 증명하였다.
Mc-OFDM(Multi code-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 스펙트럼 효율이 높은 다중 반송파 전송 방식으로써 고속의 데이터를 전송하기 위한 변복조 기술이다. 하지만, Mc-OFDM 시스템에서 발생하는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)은 시스템의 동작을 비선형적으로 변형시키고, 이는 데이터의 수신율의 저하를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 (N+1)PSK 매핑 방법을 사용하여 PAPR을 '0'으로 감소시키는 방안을 제시하고, 시스템의 성능을 비교한다. 한편, 다중 경로 페이딩 채널에서는 각각의 서브 채널이 받는 페이딩 레벨이 다르고, 그중 몇몇 신호는 심한 페이딩 현상으로 인해 완전히 손상될 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 공간 다이버시티의 획득을 통해 손실되는 서브 채널수를 줄임으로써 전체 시스템의 신뢰성을 향상시키는 협력 통신을 제안한다.
본 논문에서는 우선 랜 환경에서 반복 전송 알고리즘을 적용한 중계기 기반의 분산 시공간 블록 부호(distributed space-time block code: D-STBC) 복호 후 전송(decode-and-forward: DF) 협력 통신 방식을 제안한다. 반복 전송 기법에 의하여 추가적인 전송 다이버시티 이득을 얻을 수 있지만, 기존의 기법에 비해 데이터 전송률이 절반으로 감소하기 때문에 데이터 변조 성상도를 기존 기법의 2배로 사용한다. 또한, 소스 노드와 중계 노드간 전송에만 반복 전송 알고리즘을 적용하여 시스템 복잡도를 줄이고 성능 열화를 최소화했다. 제안한 알고리즘을 HiperLAN/2 레일레이 페이딩 채널에서 시뮬레이션을 통하여 비부호화 비트 오류율 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 다수의 중계기가 존재하는 복호 후 재전송 기반의 협력 통신 시스템에서 부분적인 중계기 선택 기법을 사용 했을 때의 보안 불능 확률을 연구한다. 수신 노드와 도청 노드는 각각 송신 노드와 중계 노드 모두에서 신호를 수신한다고 가정한다. 수신된 두 신호는 MRC 기법을 사용하여 다이버시티 이득을 얻는데 이용된다. 본 논문에서는 다수의 중계기가 존재하는 시스템의 보안 불능 확률 식을 계산하고, 그 식이 타당한지 증명하기 위해서 이론값과 모의실험 결과값을 비교한다. 중계기의 수에 따라 보안 불능 확률이 어떻게 변하는지를 모의실험 결과를 통해 도출한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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