الگوریتم پرتودهی جدید برای شبکه‌های همیار با رله دیکد و ارسال چندآنتنه
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
محمد محمدی امیری
1
(دانشگاه تهران)
علی الفت
2
(دانشگاه تهران)
کلید واژه: پرتودهی دایورسیتی رله دیکد و ارسال شبکه همیار,
چکیده مقاله :
در این مقاله یک شبکه همیار که شامل یک منبع، یک رله و یک مقصد می‌باشد، بررسی می‌شود. منبع و مقصد سیستم‌های تک‌آنتنه هستند ولی رله مجهز به یک سیستم N - آنتنه می‌باشد و در حالت دیکد و ارسال (DF) عمل می‌کند. با فرض فاصله زیاد بین منبع و مقصد، از مسیر مسقیم بین آن دو صرف نظر می‌کنیم. رله با استفاده از روش‌های پرتودهی پيشنهادشده سيگنال را به سمت مقصد ارسال می‌كند. اين پرتودهي‌ها با فرض آگاهي رله از دو بیت اطلاعات کوانتیزه‌شده راجع به فاز تمامی لینک‌های بین رله و مقصد انجام مي‌گيرد. یک حد بالا برای احتمال خطای بیت سیستم محاسبه خواهد شد و نشان داده می‌شود که الگوریتم پیشنهادی به مرتبه دایورسیتی کامل دست می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که احتمال خطای بیت الگوریتم پیشنهادی بهتر از چندین الگوریتم شناخته شده است و نیز عملکردی نزدیک به سیستم‌هایی با فرض‌های ایده‌آل دارد.
In this paper, a cooperative network consisting of one source, one relay, and one destination is considered. The source and the destination are both single-antenna systems, while the relay is equipped with N antennas and operates in decode-and-forward (DF) mode. We assume that there is no direct link between the source and the destination. We propose two beamforming methods at the relay to transmit the data to the destination. Beamforming is performed at the relay by the assumption of having two bit quantized information about the phase of all links between the relay and the destination. We derive an upper bound on bit error probability of the system and show that the proposed scheme achieves full diversity order. Simulation results illustrate that performance of the system in terms of bit error probability is better than some well-known scenarios and is close to some scenarios with ideal assumptions.
[1] J. N. Laneman, D. N. C. Tse, and G. W. Wornel, "Cooperative diversity in wireless networks: efficient protocols and outage behavior," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 50, no. 12, pp. 3062-3080, Dec. 2004.
[2] A. Ribeiro, X. Cai, and G. B. Giannakis, "Symbol error probabilities forgeneral cooperative links," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 4, no. 3, pp. 1264-1273, May 2005.
[3] Y. Jing and H. Jafarkhani, "Network beamforming using relays with perfect channel information," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 55, no. 6, pp. 2499-2517, Jun. 2009.
[4] V. Havary-Nassab, S. Shahbazpanahi, A. Grami, and Z. Q. Luo, "Distributed beamforming for relay networks based on second-order statistics of the channel state information," IEEE Trans. Signal Process., vol. 56, no. 9, pp. 4306-4316, Sep. 2008.
[5] Y. W. Liang and R. Schober, "Cooperative amplify-and-forward beamforming with multiple multi-antenna relays," IEEE Trans. Commun., vol. 59, no. 9, pp. 2605-2615, Sep. 2011.
[6] A. Bansal, M. R. Bhatnagar, A. Hjorungnes, and Z. Han, "Low-complexity decoding in DF MIMO relaying system," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 62, no. 3, pp. 1123-1137, Mar. 2013.
[7] T. Q. Duong, H. A. Suraweera, T. A. Tsiftsis, H. Zepernick, and A. Nallanathan, "Keyhole effect in dual-hop MIMO AF relay transmission with space-time block codes," IEEE Trans. Commun., vol. 6, no. 12, pp. 3683-3693, Dec. 2012.
[8] X. Jin, J. S. No, and D. J. Shin, "Relay selection for decode-and-forward cooperative network with multiple antennas," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 10, no. 12, pp. 4068-4079, Dec. 2011.
[9] T. Wang, A. Cano, and G. B. Giannakis, "Smart regenerative relays for link-adaptive cooperative communications," IEEE Trans. Commun., vol. 56, no. 11, pp. 1950-1960, Nov. 2008.
[10] T. Wang, A. Cano, G. B. Giannakis, and J. N. Laneman, "High-performance cooperative demodulation with decode-and-forward relays," IEEE Trans. Commun., vol. 55, no. 7, pp. 1427-1438, Jul. 2007.
[11] 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.
[12] A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, "User cooperation diversity, part II: implementation aspects and performance analysis," IEEE Trans. Commun., vol. 51, no. 11, pp. 1939-1948, Nov. 2003.
[13] F. A. Onat, Y. Fan, H. Yanikomeroglu, and H. V. Poor, "Threshold-based relay selection for detect-and-forward relaying in cooperative wireless networks," EURASIP J. Wireless Commun Netw., vol. 2010, 9 pp., Apr. 2010.
[14] A. Papoulis and S. U. Pillai, Probability, Random Variables and Stochastic Processes, New York: McGraw-Hill, 4th Edition, 2001.