بررسی مقایسه ای روش کدبرداری و ارسال مدیریت شده و روش کدبرداری و ارسال معمول در سیستمهای مخابرات مشارکتی

الموضوعات :

روح اله آقاجانی ¹ , رضا سعادت ² , محمدرضا عارف ³

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد
2 - دانشگاه یزد
3 - دانشگاه صنعتی شریف

تاريخ الإرسال : 20 السبت , رجب, 1436 تاريخ التأكيد : 09 السبت , شوال, 1436 تاريخ الإصدار : 17 الثلاثاء , ذو القعدة, 1436

الکلمات المفتاحية: نرخ خطای سمبل, مخابرات مشارکتی, کدبرداری و ارسال, رله, کانال های محوشونده رایلی,

ملخص المقالة :

در این مقاله نرخ خطای سمبل مدولاسیون M-PSK برای مخابرات مشارکتی با به کارگیری یک رله به صورت مدیریت شده استخراج می‌شود. در روش معمول، رله همواره سیگنال دریافت شده در مرحله اول را کدبرداری کرده و ارسال می‌کند و مقصد به منظور افزایش سیگنال به نویز در گیرنده سیگنال هر دو مرحله را به صورت MRC ترکیب می کند. در روش دیگر رله به صورت مدیریت شده در ارسال سیگنال مشارکت می کند. در این روش اگر مقصد در مرحله اول نتواند از سیگنال منبع کدبرداری کند از رله درخواست ارسال سیگنال کدبرداری شده را خواهد کرد. بنابراین با مدیریت رله علاوه بر کاهش نرخ خطای سمبل می توان متوسط توان مصرفی سیستم را نیز کاهش داد. در این مقاله، ابتدا نرخ خطای سمبل مخابرات مشارکتی با مدولاسیونM-PSK در راهبرد کدبرداری وگسیل در کانال های رایلی به صورت دقیق به دست آمده است. سپس با تقریب نرخ خطای سمبل در سیگنال به نویز های متوسط و بالا ضریب تخصیص توان بهینه به دست آورده شده است. با تخصیص توان به صورت بهینه نرخ خطای سمبل را به حداقل رسانده ایم. در تحلیل ها حداقل نرخ خطای سمبل دو روش مشارکت رله با یکدیگر مقایسه شده اند. به ازاء توان متوسط مصرفی برابر، نرخ خطای سمبل با مدیریت رله کمتر از روش دیگر است.

المصادر:

[1] D. Tse, P. Viswanath, Fundamentals of wireless communication. Cambridge, U.K: Cambridge Univ Press, 2005.

[2] S. Alamouti, "A simple transmit diversity technique for wireless communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.16, No.8, pp.1451-1458, Oct 1998

[3] J.N. Laneman, D.N.C. Tse, W.W. Gregory W., "Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior", IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 50, No. 12, pp. 3062-3080, Dec. 2004.

[4] J.N. Laneman, W. Wornell Gregory, "Distributed space-time-coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless networks" IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 49, No. 10, pp. 2415-2425, Oct. 2003

[5] A.E. Gamal, "Results in Multiple User Channel Capacity,"PhD, Stanford  University, 1978.

[6] E.C. v.-d. Meulen, "Three-terminal communication channels," Adv.Appl.Prob, Vol. 3, p. 34, 1971.

[7] T. Cover, A.E. Gamal, "Capacity theorems for the relay channel", IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 25, No. 5, pp. 572,584, Sep 1979

[8] M.R. Aref, "Information flow in relay networks," PhD, Stanford University, October 1980.

[9] A.E. Gamal, M.R.Aref, "The Capacity of the Semi-Deterministic Relay Channel", IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 28, p. 526, May 1982.

[10] J.N. Laneman, W. Wornell Gregory, D.N.C. Tse,, "An efficient protocol for realizing cooperative diversity in wireless networks," Proceeding of the IEEE/ISIT, Washington, DC, June 2001.

[11] A. Sendonaris, E. Erkip, B. Aazhang, "User cooperation diversity. Part II. Implementation aspects and performance analysis", IEEE Trans on Communications, Vol. 51, No. 11, pp. 1939-1948, Nov. 2003.

[12] A. Sendonaris, E. Erkip, B. Aazhang, "User cooperation diversity. Part I. System description", IEEE Trans on Communications, Vol. 51, No. 11, pp. 1927-1938, Nov. 2003

[13] GAO, Zhenguo, et al., “Outage performance of cognitive DF relay networks with nonidentical Rayleigh fading channels and maximal ratio combining”, AEU-International Journal of Electronics and Communications, Vol. 69, No. 1, pp. 141-150., 2015.‏

[14] H.A. Suraweera, P.J. Smith, N.A. Surobhi, "Exact outage probability of cooperative diversity with opportunistic spectrum access", Proceeding of the IEEE/ICC, pp.79,84, May 2008.

[15] J. Zhang, T.Y. Zhang, J.X. Huang, R.P. Yuan, "Selective decode-and-forward cooperation over Nakagami-m fading channels", Electronics Letters, Vol. 45, No. 15, pp. 786-788, July 2009.

[16] W. Zheng, R. Zhao, X. Wen, D. Su, "Symbol error rate of multi-relay decode-and-forward cooperative communication systems under Nakagami-m fading", Future Networks, Proceeding of the IEEE/ICFN, Vol. 1, No. 1, pp. 58-62, Jan. 2010.

[17] M. Tsai, Y. Lee, "SER and optimal power allocation for DF cooperative communications over Nakagami-m fading channels", Proceeding of the IEEE/VTC, Vol. 1, No. 1, pp. 1251-1255, 11-14 May 2008.

[18] R. Aghajani, R. Saadat, M.R. Aref, "Power allocation and performance analysis for incremental-selective decode-and-forward cooperative communications over nakagami-m fading channels”, IEICE Trans. Commun., Vol. E96-B, No. 6, pp. 1531-1539, July 2013.

[19] R.A. Renani, R. Saadat, M.R. Aref, G. Mirjalily, "SER of M-PSK modulation in incremental-selective decode-and-forward cooperative communications over Rayleigh fading channels", Proceeding of the IEEE/ICACT, pp. 432-437, 2011.

[20] W. Su, et al., "Cooperative communication protocols in wireless networks: Performance analysis and optimum power allocation", Wireless Personal Communications, Vol. 44, pp. 181-217, 2008.

[21] A. Goldsmit, Wireless Communications, 1 ed.: Cambridge University Press., 2005.