Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
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Performance Analysis of Best Relay Selection in Cooperative Multicast Systems Based on Superposition Transmission

중첩 전송 기반 무선 협력 멀티캐스트 시스템에서 중계 노드 선택 기법에 대한 성능 분석

  • Lee, In-Ho (Department of Electrical, Electronic and Control Engineering, Hankyong National University)
  • Received : 2017.11.16
  • Accepted : 2017.12.07
  • Published : 2018.03.28
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Abstract

In this paper, considering the superposition transmission-based wireless cooperative multicast communication system (ST-CMS) with multiple relays and destinations, we propose a relay selection scheme to improve the data rate of multicast communication. In addition, we adopt the optimal power allocation coefficient for the superposition transmission to maximize the data rate of the proposed relay selection scheme. To propose the relay selection scheme, we derive an approximate expression for the data rate of the ST-CMS, and present the relay selection scheme using only partial channel state information based on the approximate expression. Moreover, we derive an approximate average data rate of the proposed relay selection scheme. Through numerical investigation, comparing the average data rates of the proposed relay selection scheme and the optimal relay selection scheme using full channel state information, we show that the proposed scheme provides extremely similar performance to the optimal scheme in the high signal-to-noise power ratio region.

본 논문에서는 다수의 중계 노드들과 목적지 노드들을 갖는 중첩 전송 기반의 무선 협력 멀티캐스트 통신 시스템을 고려하여, 멀티캐스트 통신의 데이터 전송률을 향상시키기 위한 중계 노드 선택 기법을 제안한다. 또한, 제안하는 중계 노드 선택 기법의 데이터 전송률을 극대화하기 위하여 중첩 전송시 최적의 전력 할당 계수를 이용한다. 중계 노드 선택 기법을 제안하기 위하여 중첩 전송 기반의 무선 협력 멀티캐스트 통신 시스템의 데이터 전송률의 근사식을 유도하고, 그 근사식을 토대로 부분적인 채널 상태 정보만을 이용하는 중계 노드 선택 기법을 제안한다. 또한, 제안하는 중계 노드 선택 기법에 대한 근사적인 평균 데이터 전송률을 유도한다. 수치적 결과에서, 제안하는 중계 노드 선택 기법과 전체 채널 상태 정보를 이용하는 최적의 중계 노드 선택 기법에 대한 평균 데이터 전송률을 비교하여, 높은 신호 대 잡음 전력비의 영역에서 제안하는 중계 노드 선택 기법이 최적의 중계 노드 선택 기법과 매우 유사한 성능을 제공함을 확인한다.

Keywords

References

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