The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Exact BER Expressions for Decode-and-Forward Relaying in Rayleigh Fading Channels

레일레이 페이딩 채널에서 디코팅 후 전달 중계방식에 대한 비트 오차율 분석

  • 이인호 (한양대학교 전자전기제어계측공학과 이동통신망연구실) ;
  • 김동우 ( 한양대학교 전자컴퓨터공학부)
  • Published : 2007.12.31
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Abstract

User cooperation provides high reliability in wireless communication systems by employing relay nodes to transmit the same information. In this paper, a bit error rate (BER) study is presented for decode-and-forward (DF) relaying for user cooperation in independent and identically distributed Rayleigh fading channels. For an arbitrary number of relays, exact and closed-form expressions of the BER are proposed for M-ary PAM (Pulse Amplitude Modulation), QAM (Quadrature Amplitude Modulation) and PSK (Phase Shift Keying), respectively. It is also shown that the analytic results are perfectly matched with the simulated ones.

무선 통신 시스템에서 사용자간 협력방식은 중계노드들이 송신노드로부터 수신한 정보를 전달해 주어 최종 수신신호의 신뢰도를 향상시킨다. 본 논문에서는, 독립적이고 동일하게 분포된 레일레이 페이딩 채널을 고려하여 사용자간 협력을 위한 디코딩 후 전달 중계방식에 대한 비트 오차율의 분석을 수행한다. 변조방식으로는 M-ary PAM (Pulse Amplitude Modulation), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), PSK (Phase Shift Keying) 방식을 이용한다. 따라서, 주어진 중계노드의 수에 대하여 각 변조방식에 대한 비트 오차율 식을 유도한다. 최종적으로, 유도된 비트 오차율 식의 수치적 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 유도된 식을 검증하고, 중계노드의 수에 따른 비트 오차율 성능 변화를 관찰한다.

Keywords

References

  1. A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, 'User cooperation diversity---Part I: System description,' IEEE Trans. Commun., vol. 51, pp. 1927-1938, Nov. 2003 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2003.818096
  2. J. N. Laneman, D. N. C. Tse, and G. W. Wornell, 'Cooperative diversity in wireless networks: efficient protocols and outage behavior,' IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 50, no. 12, pp. 3062-3080, Dec. 2004 https://doi.org/10.1109/TIT.2004.838089
  3. J. N. Laneman and G. W. Wornell, 'Distributed space-time-coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless networks,' IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 49, no. 10, pp. 2415-2425, Oct. 2003
  4. Y. Zhao, R. Adve, and T. J. Lim, 'Outage probability at arbitrary SNR with cooperative diversity,' IEEE Commun. Lett., vol. 9, pp. 700-702, Aug. 2005 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2005.1496587
  5. M. O. Hasna and M.-S. Alouini, 'End-toend performance of transmission systems with relays over Rayleigh-faing channels,' IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 6, pp. 1126-1131, Nov. 2003 https://doi.org/10.1109/TWC.2003.819030
  6. N. C. Beaulieu and J. Hu, 'A closed-form expression for the outage probability of decode-and-forward relaying in dissimilar Rayleigh fading channels,' IEEE Commun. Lett., vol. 10, no. 12, pp. 813-815, Dec. 2006 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2006.061048
  7. K. Cho and D. Yoon, 'On the general BER expression of one- and two-dimensional amplitude modulations,' IEEE Trans. Commun., vol. 50, pp. 1074-1080, July 2002 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2002.800818
  8. M. K. Simon and M.-S. Alouni, Digital Communication over Fading Channels: A Unified Approach to Performance Analysis, Wiley, 2000
  9. S. Chennakeshu and J. B. Anderson, 'Error rates of Rayleigh fading multichannel reception of MPSK signals,' IEEE Trans. Commun., vol. 43, pp. 338-346, Feb./Mar./Apr. 1995 https://doi.org/10.1109/26.380052