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

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

Capacity of Multiuser Diversity with Cooperative Relaying in Wireless Networks

협동 릴레이와 다중 사용자 다이버시티를 이용하는 무선 통신 네트워크의 용량 분석

  • 정희진 (연세대학교 대학원 전기전자공학과 ACEM Lab) ;
  • 문철 (국립 충주대학교 전기전자정보공학부) ;
  • 서정태 (국립 충주대학교 전기전자정보공학부) ;
  • 유강희 (국립 충주대학교 전기전자정보공학부)
  • Published : 2008.06.30
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Abstract

We consider the use of cooperative diversity in a multiuser wireless data network. This paper provides an analysis of the interaction between cooperative diversity and multiuser diversity on downlink channels. By using approximation of the signal-to-noise ratio (SNR) distribution of each cooperative diversity link by Gamma distribution, an analytic expression is derived for the average throughput of a single-cell wireless system with multiple cooperative diversity links combined with a fair-access scheduler. The proposed analytic approach is verified through comparisons with simulated results and shows that cooperative diversity makes the detrimental impacts on multiuser diversity.

본 논문은 다중 사용자 다이버시티를 운용하는 무선 네트워크에서 협동 다이버시티를 사용할 경우, 하향링크 채널에서 다중사용자 다이버시티와 협동 다이버시티 사이의 상호작용을 분석한다. 협동 다이버시티 링크의 수신 신호 대 잡음비 분포를 감마 분포로 근사한 후, 다수의 협동 다이버시티 링크들이 fair-access 스케줄링 되는 단일 셀에서의 평균 용량을 해석적으로 구한다. 제안하는 해석방법을 시뮬레이션 결과와 비교하여 검증하였으며, 각 링크에서 수신 신호 대 잡음비의 변동을 줄여주는 협동 다이버시티가 다수 링크들의 수신 신호 대 잡음비의 변동성을 이용하는 다중 사용자 다이버시티의 성능을 저하시킴을 용량 분석을 통하여 보여준다.

Keywords

References

  1. A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, "User cooperation diversity - Part I: System description," IEEE Trans. Commun., Vol.51, No.11, 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. Ihf. Theory, Vol.50, No.12, pp. 3062-3080, Dec., 2004 https://doi.org/10.1109/TIT.2004.838089
  3. R. Knopp and P. A. Humblet, "Information capacity and power control in single-cell multiuser communications," in Proc. of International Conference on Communications (ICC), pp.331-335, 1995
  4. P. Bender, P. Black, M. Grob, R. Padovani, N. Sindhushayana, and A. Viterbi, "CDMA/HDR: A bandwidth-efficient high-speed wireless data service for nomadic users," IEEE Communications Magazine, pp.70-77, July 2000
  5. B. M. Hochwald, T. L. Marzetta, and V. Tarokh, "Multiple-antenna channel hardening and its implications for rate feedback and scheduling," IEEE Trans. Inform. Theory, Vol.50, No.9, pp. 1893-1909, Sept., 2004 https://doi.org/10.1109/TIT.2004.833345
  6. C. Mun, M.-W. Lee, J.-G. Yook, H.-K. Park, "Exact capacity analysis of multiuser diversity combined with transmit diversity", Electronics Letters, Vol.40, No.22, pp.1423-1424, Oct., 2004 https://doi.org/10.1049/el:20046149
  7. C. Mun, C.-H. Kang, and H.-K. Park, "Approximation of SNR statistics for MRC diversity systems in arbitrarily correlated Nakagami fading channels, Electronics Letters, Vol.35, No.4, pp.266-267, Feb., 1999 https://doi.org/10.1049/el:19990251
  8. M. O. Hasna and M. S. Alouini, "A performance study of dual-hop transmissions with fixed gain relays," IEEE trans. Wireless Commun., Vol.3, No.6, pp.1963-1986, Nov., 2004 https://doi.org/10.1109/TWC.2004.837470
  9. M. Abramowitz and I. A. Stegun, Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables. New York, NY: Dover Publications, ninth ed., 1970
  10. H. A. David, Order Statistics, 1st ed. New York: Wiley, 1970