Multiple-input multiple-output (MIMO) systems assisted by multi-relays with single antenna are considered. Signal transmission consists of two hops. In the first hop, the source node broadcasts the vector symbols to all relays, then all relays forward the received signals multiplied by each power gain to the destination simultaneously. Unlike the case of full cooperation between relays such as single relay with multiple antennas, in our case there is no closed form solution for optimal relay power gain with respect to minimum mean square error (MMSE). Thus we propose an alternative approach in which we use an approximation of the cost function based on rank-one matrix decomposition. As a cost function, we choose the trace of MSE matrix. We give several simulation results to validate that our proposed method obtains a negligible performance loss compared to optimal solution obtained by exhaustive search.
협력네트워크는 중계기를 이용하여 데이터를 전송함으로서 음영지역을 해소하고 가상의 다중입출력 구성을 통해 통신성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 송신기와 중계기 사이에서는 동기변조 방식을 이용하고 중계기와 수신기 사이에서는 차등변조 방식을 이용하는 부분차등변조 방식을 적용한 협력네트워크의 성능을 중계기의 위치에 따라 분석한다. 성능분석은 송신기와 수신기사이의 직접파가 존재하는 시스템과 존재하지 않는 시스템 두 가지를 고려하는데, 직접파는 차등변조 방식을 적용한다. 또한 전체시스템이 차등변조 방식을 이용했을 경우에 중계기 위치에 따른 성능을 부분차등변조 방식과 비교한다. 시스템의 성능은 송신기와 수신기 사이의 심벌오류율을 이용한다.
Wireless Relaying is a promising solutions to overcome the channel impairments and provides high data rate coverage that appear for beyond 3G mobile communications. In this paper we present end to end BER performance of dual hop wireless communication systems equipped with multiple Decode and Forward relays over Rayleigh fading channel with the best relay selection. We compare the BER performance of the best relay with the BER performance of single relay. We select the best relay based on the end to end channel conditions. We further calculate the outage probability of the best relay. It is shown that the outage probability of the best relay is equivalent to the outage probability when all relays take part in the transmission. We apply Orthogonal Space Time Block coding(OSTBC) at the source terminal. Numerical and simulation results are presented to verify our analysis.
중계기를 활용한 다중 입출력 기술이 차세대 광대역 무선 이동 통선의 유력한 후보로 연구되고 있다. 본 논문에서는 AF (amplify-and-forward) 방식 중계기 네트워크에서 SC-FDE (single carrier-frequency domain equalizer)를 위한 MRC (maximum ratio combining) MMSE (minimum mean-square-error) 등화 기법을 제안한다. 송신국과 수신국 간의 전송 신호와, 중계기를 통한 송신국과 수신국 간의 전송 신호를 MRC 방식으로 합쳐 MMSE 등화 기법을 적용하면 다이버시티 이득과 MMSE 등화 이득을 모두 획득하여 SC-FDE 시스템의 수신 성능을 크게 향상시킬 수 있다. AF 방식 중계기 네트워크에서 SC-FDE를 위한 MRC 계수 및 MMSE 등화탭의 수식을 정확히 도출하여 제시하고, 실험 결과를 통해 성능 향상을 확인한다.
MIMO는 시스템의 크기와 비용측면 그리고 하드웨어의 복잡도 증가 등의 단점이 있다. 따라서 협력 전송 기술은 최근에 활발하게 논의 되고 있으며 또한 음영지역의 증가 문제를 해결할 수 있다. 그러나 수신측의 단일 안테나 사용으로 협력 기술은 제한적으로 이용되고 있다. 하지만 베이스스테이션에서는 간단히 다중안테나를 설치할 수 있으므로 협력전송을 통한 다이버시티와 멀티플렉싱을 적용하기가 용이하다. 높은 처리량과 신뢰성을 보장하기 위해 협력 하이브리드 순환 릴레이 다이버시티 전송 방식은 임의의 수만큼 릴레이를 사용할 수 있다. 그리고 제안된 기법은 기존의 다양한 MIMO-OFDM통신 시스템에 적용할 수 있다는 것을 볼 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권3호
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pp.956-970
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2015
In this paper, we study the design of network coding for the generalized transmit scheme in multiple input multiple output Y channel, where K users wish to exchange specified and shared information with each other within two slots. Signal space alignment at each user and the relay is carefully constructed to ensure that the signals from the same user pair are grouped together. The cross-pair interference can be canceled during both multiple accessing channel phase and broadcasting channel phase. The proposed signal processing scheme achieves the degrees of freedom of ${\eta}(K)=K^2$ with fewer user antennas.
In this paper, we consider an amplify-and-forward (AF) full duplex (FD) massive-antenna relay (or base station) aiding communication between K single-antenna source and destination pairs whose transmissions are overheard by one single-antenna eavesdropper. Maximum ratio combining (MRC) and maximum ratio transmission (MRT) processing is employed at the relay. The secrecy performance of the system is then derived with both relay and destination being equipped with low resolution analog-to-digital converters (ADCs). The results show the detrimental effect of the eavesdropper's presence on the sum rate of the system.
선택적 중계 기법은 수신 복잡도가 낮으면서도 선택 다이버시티로 인하여 성능 향상을 도모할 수 있는 협력 통신 시스템의 전송 기법 중 하나이다. 본 논문에서는 이 시스템의 오차 확률을 최소화 할 수 있는 선형 전처리 기술을 다룬다. 전 채널 상태 정보가 모든 단말에서 이용 가능하다는 가정 하에, 수신 신호의 평균 제곱 오차를 최소화하기 위한 송신 및 중계 전처리 필터를 제안한다. 중계 전송을 위한 최적의 송신 및 중계 전처리 필터는 수식적으로 표현하기 어렵고 반복 연산을 요구하므로 이를 단순화한 기법을 적용한다. 게다가, 고정된 신호 대 잡음비의 임계치를 사용하는 기존의 선택적 중계 기법과 달리 직접 경로와 중계 경로에서의 신호 검출 후 최소 신호 대 잡음비를 비교하여 더 큰 값을 갖는 경로를 전송 경로로 선택하는 기법을 소개한다. 모의실험을 통하여 제안한 선택 중계 기법이 기존의 중계 기법 및 선택적 중계 기법보다 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있다.
Asiedu, Derek Kwaku Pobi;Ahiadormey, Roger Kwao;Shin, Suho;Lee, Kyoung-Jae
한국정보기술학회 영문논문지
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제9권1호
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pp.25-37
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2019
Power-line communication (PLC) has influenced smart grid development. In addition, PLC has also been instrumental in current research on internet-of-things (IoT). Due to the implementation of PLC in smart grid and IoT environments, strides have been made in PLC and its combination with the wireless system to form a hybrid communication system. Also, PLC has evolved from a single-input-single-output (SISO) configuration to multiple-input-multiple-output (MIMO) configuration system, and from a point-to-point communication system to cooperative communication systems. In this work, we extend a MIMO wireless two-way amplify-and-forward (AF) cooperative communication system to a hybrid PLC and wireless (PLC/W) system configuration. We then maximize the weighted sum-rate for the hybrid PLC/W by optimizing the precoders at each node within the hybrid PLC/W system. The sum-rate problem was found to be non-convex, therefore, an iterative algorithm is used to find the optimal precoders that locally maximize the system sum-rate. For our simulation results, we compare our proposed hybrid PLC/W configuration to a PLC only and wireless only configuration at each node. Due to an improvement in system diversity, the hybrid PLC/W configuration outperformed the PLC only and wireless only system configurations in all simulation results presented in this paper.
The deployment of an incremental hybrid decode-amplify and forward relaying scheme is a promising and superior solution for cellular networks to meet ever-growing network traffic demands. However, the selection of a suitable relaying protocol based on the signal-to-noise ratio threshold is important in realizing an improved quality of service. In this paper, an incremental hybrid relaying protocol is proposed using polar codes. The proposed protocol achieves a better performance than existing turbo codes in terms of capacity. Simulation results show that the polar codes through an incremental hybrid decode-amplify-and-forward relay can provide a 38% gain when ${\gamma}_{th(1)}$ and ${\gamma}_{th(2)}$ are optimal. Further, the channel capacity is improved to 17.5 b/s/Hz and 23 b/s/Hz for $2{\times}2$ MIMO and $4{\times}4$ MIMO systems, respectively. Monte Carlo simulations are carried out to achieve the optimal solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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