Cooperative diversity is a novel technique to improve diversity gains, capacity gains, and energy saving. This technique involves multiple terminals sharing resources in order to build a virtual antenna array in a distributed fashion. In this paper, we propose a multi-user cooperative diversity protocol called Relay-assisted Multiple Access Channel(R-MAC) that allows multiple source terminals to transmit their signals simultaneously and the relay terminal forwards the aggregated signal received from the source terminals to the destination terminal. The proposed protocol converts the distributed antenna channels into an effective MIMO channel by exploiting a relay, increasing both diversity gain and system throughput. We investigate the performance of the proposed protocol in terms of outage probability and diversity-multiplexing tradeoff where we assume block fading channel environment. Our simulation results show that the proposed protocol outperforms direct transmission in the high spectral efficiency regime where the conventional cooperative diversity protocols cannot outperform direct transmission.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권10호
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pp.4738-4758
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2017
Resource allocation plays a crucial role in multiuser multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems to improve overall system performance. While previously proposed resource allocation algorithms are mainly designed from the point of view of the information-theoretic, we formulate the resource allocation problem as an average bit error rate (BER) minimization problem subject to a total power constraint when considering employing realistic MIMO detection techniques. Subsequently, we derive the optimal subcarrier and power allocation algorithms for three types of well-known MIMO detectors, including the maximum likelihood (ML) detector, linear detectors, and successive interference cancellation (SIC) detectors. To reduce the complexity, we also propose a two-step suboptimal algorithm that separates subcarrier and power allocation for each detector. We also analyze the diversity gain of the proposed suboptimal algorithms for various MIMO detectors. Simulation results confirm that the proposed suboptimal algorithm for each detector can achieve a comparable performance with the optimal allocation with a much lower complexity. Moreover, it is shown that the suboptimal algorithms perform better than the conventional algorithms that are known in the literature.
다중 사용자 OFDM 시스템에서 제한된 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 부반송파와 비트의 할당은 중요한 역할을 한다. 하지만 부반송파와 비트의 할당문제는 비선형적 문제로 모든 경우의 수를 계산하여 최적의 값을 얻기에는 사실상 불가능하다. 본 논문에서는 비선형적 문제의 효율적인 자원 활용을 위해서 새로운 유전자 알고리즘을 사용하였다. 논문에서 제안된 알고리즘은 기존의 정형화된 유전자 알고리즘보다 다양한 조합을 참고하여 해를 찾게 된다. 따라서 수치적 시뮬레이션 결과들을 통해서 기존의 알고리즘들과 제안된 알고리즘을 비교해 볼 때, 제안한 알고리즘이 기존의 알고리즘들보다 뛰어난 성능을 보임을 확인하였다.
본 본문에서는 Code division multiple access (CDMA) 사용자와 협대역 사용자가 동일 주파수 대역에 존재하는 곳에서 direct sequence/CDMA (DS/CDMA) 오버레이 시스템에 대해 pseudorandom noise (PN) 코드 획득 성능 상의 안테나 다이버시티의 효과가 분석되고 시뮬레이션 되었다. 시뮬레이션 결과는 안테나 다이버시티가 PN 획득 성능에 매우 효과적임을 보인다. 이 논문의 결과는 DS/CDMA 오버레이 환경에서 동기 구조의 설계에 적용될 수 있다.
본 논문에서는 무선 다중셀 다중 사용자 네트워크에서 전송용량과 도청용량의 차로 정의되는 기밀용량을 증대시키기 위한 단말의 전력조절 기법을 제안한다. 모의실험 결과를 통해 제안 전력조절 기법과 임계값 기반의 스케줄링의 결합이 다중셀 환경에서 기밀 전송률을 상당히 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
Li, Guangping;Blostein, Steven David;Zhang, Guangchi;Feng, Jiuchao
ETRI Journal
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제34권2호
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pp.264-267
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2012
This letter analyzes the performance of a two-hop MIMO multiuser relay network with a fixed gain amplify-and-forward protocol and antenna selection at the transmitter and receiver. A new expression for the cumulative distribution function of the highest instantaneous end-to-end signal-to-noise ratio is derived. Based on the above result, closed-form expressions for outage probability and bit error rate are presented. Also, the diversity order of the system is determined. Finally, computer simulations are compared to the analytical results, and insights and observations are provided.
다중사용자 다중입출력 시스템에서 채널 적응 기술을 사용하면 시스템의 통신용량을 증가시킬 수 있다. 하지만 이를 위해서는 많은 양의 사용자 채널품질 정보가 송신 단에 되돌림 되어야 한다. 다중사용자 다중입출력 시스템으로 기존에 제안된 per user unitary and rate control(PU2RC)는 사전코딩(preceding) 정보와 그때의 채널품질정보가 요구되며, 스케줄링의 효율이 떨어지는 단점이 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 논문에서는 되돌림 정보량 줄이는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 기법은 미리 알려진 사전코딩행렬을 사용하고 사용자의 채널상황에 따라 선택적 되돌림(opportunistic feedback) 방법을 사용한다. 모의실험을 통하여 제안된 기법이 기존의 PU2RC 대비 훨씬 적은양의 되돌림 정보량으로 비슷한 통신용량 성능을 보장함을 보인다.
본 논문은 여러 사용자가 릴레이를 통해 통신 상대방과 데이터를 교환하는 다중 사용자 다중 안테나 양방향 릴레이 시스템을 고려한다. 고려 시스템은 주파수 효율을 높이기 위해 모든 사용자 데이터를 다중 접속 단계와 방송 단계, 두 단계로만 동시에 교환하는 데, 이로 인해 발생하는 자가 간섭과 다중 사용자 간섭을 효과적으로 줄이는 방법이 필요하다. 기존 방식에서는 자가 간섭과 다중 사용자 간섭을 모두 릴레이에서 줄이는 것과는 달리 제안 방식에서는 사용자 노드에 구현 가능한 자가 간섭 소거기를 추가하고 릴레이는 자가 간섭 소거 후의 성능을 고려하여 다중 사용자 간섭을 주로 줄인다. 제안 방식의 성능은 다중접속 단계가 성능을 결정할 때의 심볼 오류율과 획득 가능한 다양성 차수를 통해 분석하고, 다양한 조건 아래 심볼 오류율과 합 전송률을 모의실험으로 얻는다. 성능 평가 결과 제안 방식이 자가 간섭 소거 기능을 분리함으로써 기존 방식보다 복잡도는 증가하지만 심볼 오류율과 합 전송률 성능을 크게 향상시킴을 볼 수 있다.
다중사용자 무선 채널 환경에서 공간분할 다중접속 기법을 사용함으로서 전체 시스템의 전송률을 대폭 증가시킬 수 있다. 송신단에서 정확한 채널정보를 알고 있는 경우, 전송률을 적절하게 조절함으로서 시스템 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 주파수 선택적 페이딩 특성을 갖는 광대역 무선 채널에서는 채널 부호화를 통해 채널 다이버시티를 활용하여 신뢰성이 높은 데이타 전송이 가능하도록 BIC-OFDM 기술을 사용한다. 본 논문에서는 제한된 궤환정보를 이용한 기회적 스케줄링 기법과 결합된 적응 변조 시스템을 제안하고자 한다. 제안된 기법은 주파수 다이버시티와 다중 사용자 다이버티시를 이용하여 링크 성능을 항샹시킬 수 있다. 또한, 적은양의 궤환정보를 위해 모든 부채널 대신 하나의 OFDM심볼을 기준으로 적응 변조 기법을 사용한다. 모의 실험에서는 본 논문에서 제안한 기법이 적절한 계산복잡도를 가지면서도 상당한 링크 성능 향상이 있음을 보여주고자 한다.
고속데이터무선통신시스템을 위한 핵심기술로 각광받고 있는 OFDM은 디지털 오디오 방송(DAB)과 디지털 지상 텔레비전 방송(DVB-T)의 표준 기술로 채택되었다. 최근 활발하게 연구되고 있는 협력 다이버시티 기술을 OFDM에 적용할 경우, 다이버시티 이득과 시스템 용량을 극대화시켜서 차세대 무선통신이 요구하는 높은 데이터 전송률과 신뢰도를 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 OFDM 시스템을 위한 순환 지연을 사용하는 협력 다이버시티 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 다중 중계 단말기를 사용하여 단일 중계단말기를 위한 협력 다이버시티 기법에 비해 비약적인 성능 향상을 제공하고, 다중 중계단말기의 협력에 따른 이득을 극대화시키기 위하여 순환 지연을 적용한다. 모의실험을 통해 제안된 기법이 기존 시스템에 비해 우수한 성능을 제공함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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