상향 링크 고속 페이딩 채널에서의 중계기 기반 단일 반송파 전송을 위한 분산 주파수 공간 블록 부호화 기법

Distributed SFBC for Relay-Assisted Single Carrier Transmission over Uplink Fast Fading Channels

  • 발행 : 2007.05.25

초록

사용자 단말기는 크기상의 제약 때문에, 다중 송신 안테나를 이용한 공간 다이버시티를 얻는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 단일 반송파 변조 방식 기반의 사용자 단말이 낮은 하드웨어적인 복잡도를 유지하면서, 중계기의 도움을 받아 공간 다이버시티를 얻는 기법을 제안한다. 중계기는 사용자 단말로부터 받은 신호에 주파수 공간 블록 부호화를 수행하여 기지국으로 전송한다. 이때 주파수 공간 블록 부호화는 주파수 영역이 아닌 등가의 시간 영역에서의 신호 처리를 통해 낮은 계산 복잡도로 구현된다. 사용자 단말과 중계기로부터 신호를 수신한 기지국은 다중 경로 페이딩을 고려한 주파수 영역 등화를 수행한다. 제안된 기법은 기존의 시공간 부호화 기반의 중계 방식에 비해 고속 페이딩 채널에서 개선된 성능을 갖는데, 사용자 단말의 이동 속도를 고려한 시뮬레이션을 통해 이를 확인할 수 있었다.

This paper proposes a distributed space-frequency block code (SFBC) for relay-assisted single carrier frequency-domain equalization (SC-FDE). The proposed technique achieves spatial diversity gain over fast fading channels without the complexity of multiple antennas. The mobile equipment of the proposed system has a very simple transmitter structure with constant amplitude transmit sequences, which is desirable especially for uplink communications. In order to obtain spatial diversity, the transmit sequence of relay is efficiently generated in the time domain, which is equivalent to the SFBC. Further, efficient implementation of relay and destination structures is also presented. Extensive simulation results show that the proposed system significantly outperforms the distributed space-time block code (D-STBC) SC-FDE over fast fading channels.

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참고문헌

  1. D. Falconer, S. L. Ariyavisitakul, A. Benyamin-Seeyar, and B. Eidson, 'Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems,' IEEE Commun. Mag., vol. 40, pp. 58-66, Apr. 2002 https://doi.org/10.1109/35.995852
  2. R. Prasad, OFDM for Wireless Communications Systems, Artech House, 2004
  3. S. M. Alamouti, 'A simple transmit diversity technique for wireless communications,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 16, pp. 1451-1458, Oct. 1998 https://doi.org/10.1109/49.730453
  4. D. Agrawal, V. Tarokh, A. Naguib, and N. Seshadri, 'Space-time coded OFDM for high data-rate wireless communication over wideband channels,' in Proc. IEEE Vehic. Tech. Conf., vol. 13, pp. 2232-2236, May 1998 https://doi.org/10.1109/VETEC.1998.686154
  5. N. Al-Dhahir, 'Single-carrier frequency-domain equalization for space time block-coded transmissions over frequency-selective fading channels,' IEEE Commun. Lett, vol. 5, pp. 304-306, July 2001 https://doi.org/10.1109/4234.935750
  6. C. H. Choi, J. B. Lim, and G. H. Im, 'Unique-word-based single carrier system with decision feedback equalization for space-time block coded transmissions,' IEEE Commun. Lett, vol. 11, pp. 28-30, Jan. 2007 https://doi.org/10.1109/LCOMM.2007.060875
  7. J. H. Jang, H. C. Won, and G. H. Im, 'Cyclic prefixed single carrier transmission with SFBC over mobile wireless channels', IEEE Signal Processing Lett., vol. 13, pp. 261-264, May 2006 https://doi.org/10.1109/LSP.2006.870374
  8. G. Bauch, 'Space-time block codes versus space-frequency block codes,' in Proc. IEEE Vehicular Technology Conf., vol. 1, pp. 567-571, Apr. 2003
  9. R. Pabst, B. H. Walke, D. C. Schultz, P. Herhold, H. Yanikomeroglu, S. Mukherjeee, H. Viswanathan, M. Lott, W. Zirwas, M. Dohler, H. Aghvami, D. D. Falconer, and G. P. Fettweis, 'Relay-based deployment concepts for wireless and mobile broadband radio,' IEEE Commun. Mag., vol. 42, pp. 80-89, Sep. 2004 https://doi.org/10.1109/MCOM.2004.1336724
  10. 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
  11. H. Mheidat, M. Uysal, and N. Al-Dhahir, 'Equalization techniques for distributed space-time block codes with amplify-and-forward relaying,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 55 , pp. 1839-1852, May 2007 https://doi.org/10.1109/TSP.2006.889974
  12. R. U. Nabar, H. Boelcskei, and F. W. Kneubhueler, 'Fading relay channels: Perfor mance limits and space-time signal design,' IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 22, pp. 1099-1109, Aug. 2004 https://doi.org/10.1109/JSAC.2004.830922
  13. A. Oppenheim and R. Schafer, Discrete-time Signal Processing, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989