오퍼튜니스틱 협력 중개 시스템에서 시스템 용량을 최대로 하는 릴레이 선택

Abstract

본 논문에서는, 증폭 후 전달(AF: amplify-and-forward)기법을 사용하는 협력형 시스템(cooperative system)에서, 중앙 집중적(centralized)으로 릴레이(relay)를 선택하는 기법과, 분산적(distributed)으로 릴레이를 선택하는 기법에 대한 시스템 용량을 레일레이 채널(Rayleigh fading channel)하에서 비교 및 분석하고, 이를 통하여 시스템 용량(capacity)을 최대화하는 릴레이 선택기법과, 선택된 릴레이 개수를 구한다. 본 논문에서는 시스템 용량을 분석하기 위하여 각 시스템에 대한 수신 SNR의 PDF를 유도한다. 수치 실험을 통하여 릴레이를 사용하는 것이 사용하지 않는 것 보다 좋은 성능을 보이는 환경에서는 중앙 집중적 방식으로 가장 좋은 링크를 갖는 1개의 릴레이를 선택하는 것이 최대 시스템 용량을 가짐을 알 수 있다. 또한, 분산적으로 릴레이를 선택하는 경우에서는 각 파라미터 값들에 따라 시스템 용량을 최대로 하는 릴레이 개수의 선택이 달라짐을 알 수 있으며, 특정 환경하에서 그 값을 적절히 설정함으로써, 최대 성능을 보이는 가장 좋은 릴레이 하나만을 사용하는 중앙 집중적 릴레이 선택기법 성능에 근접함을 볼 수 있다.

In this paper, we consider the average capacity for cooperative systems with relay selection schemes based on centralized and distributed strategies in Rayleigh fading channel, respectively. To obtain the capacity for each scheme, we derive PDFs for received SNRs at the destination. We also investigate an optimal number of selected relays that maximizes the average capacity for each scheme by numerical observation. Numerical results show that the cooperation relaying through centralized strategy with the best one relay has the highest capacity. Moreover, for the distributed strategy, the optimum number of selected relays varies according to the system parameters, and its capacity can approach that capacity of the centralized strategy with the best one relay.