디코딩 후 전달방식에서 최적의 중계노드 선택방법에 대한 링크레벨 성능분석

Abstract

본 논문에서는 디코딩 후 전달 시스템을 위한 최적의 중계노드 선택방법을 제안한다. 그 최적의 중계노드 선택방법은 디코딩 후 전달 시스템에서 신호 중계를 위해 사용되는 시간슬롯을 최소화하고 최종 신호 대 잡음비를 최대화한다. 그러나, 중계노드 선택을 위한 시스템의 오버 헤드가 요구된다. 독립적이고 동일한 레일레이 분포를 따르는 채널들을 가정하여, 제안된 최적의 중계노드 선택방법 기반의 디코딩 후 전달방식에 대한 용량 저하 확률과 평균 비트 오차율의 식들을 유도하고, 그 식들의 수치적 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 수식들을 검증한다. 중계노드의 개수가 각각 2, 4, 8이고 오버 헤드에 대한 시간슬롯의 개수가 각각 1, 2, 4일 때, 제안된 방식은 기존의 디코딩 후 전달방식보다 1% 비트 오차율에서 각각 1 ㏈, 2 ㏈, 3 ㏈의 이득이 있고, 1 bps/㎐에 대한 1% 용량 저하 확률에서 각각 0.5 ㏈, 4 ㏈, 12 ㏈의 이득이 있다. In this paper, we propose an optimal relay selection scheme for decode-and-forward relaying systems. The optimal relay selection minimizes the number of time slots used to relay source's signal and maximizes an end-to-end signal-to-noise ratio. However, decode-and-forward relaying systems require additional overhead for the optimal relay selection. Assuming independent and identically distributed Rayleigh fading channels, we provide exact and closed-form expressions for the outage probability of capacity and the bit error rate for decode-and-forward relaying systems with the optimal relay selection. It is shown that the analytic results are perfectly matched with the simulated ones. When the numbers of relay nodes are 2, 4, and 8, and the numbers of time slots for overhead are 1, 2, and 4, respectively, the proposed system achieves 1 ㏈, 2 ㏈, and 3 ㏈ gains at 1% bit error rate, respectively, and 0.5 ㏈, 4 ㏈, and 12 ㏈ gains at 1% outage probability for 1 bps/㎐, respectively, over the conventional decode-and-forward relaying system.