This thesis deals with the design and implementation of two cooperative relay-based communication systems. Cooperative relay-based systems are arised by the facts that conventional cellular architecture does not meet the requirement of the very high data rates of fourth-generation (4G) wireless systems. Two different Half-duplex (HD) relaying protocols with two relays are considered in this thesis. Practical scenarios for both protocols in SISO case and SIMO cases are given. Approaches to obtain more diversity are proposed. Detailed operations of each case are described step by step. The performances of both protocols in different cases and in different relay placements are compared based on simulation results.
본 논문에서는 두 개의 협력 중계기가 있는 통신 시스템의 설계에 관한 문제를 다룬다. 중계기 기반 방식은 기존의 셀룰러 구조가 충족시키지 못한 4G 무선 통신 시스템의 높은 요구 데이터율을 극복하기 위한 방안으로 대두되었다. 협력적인 중계기 기반 시스템은 다수의 노드에 동시에 신호를 보내며, 여러 중계기들의 독립적인 채널을 통해, 분산 방식으로 공간 다이버시티를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 HD (Half-duplex) 방식으로 동작하는 중계기 시스템의 두 가지 다른 전송 프로토콜을 고려한다. 첫 번째 프로토콜은 [6]에서 제시되었고, 두 번째 프로토콜은 [7]에서 다루어졌다. 본 논문에서는 모든 노드에 안테나가 하나만 있는 SISO 시스템과 송신 노드에는 안테나가 하나 있고, 중계기와 수신 노드에 각각 안테나가 두 개 존재하는 SIMO 시스템의 경우에서, 두 프로토콜에 대한 실제적인 시나리오를 제안하였다. 각각에 대한 자세한 동작 방식을 단계별로 설명하였으며, 더 많은 다이버시티를 얻기 위한 방안에 대해 제안하였다. 중계기들의 위치에 따른 모의 실험 결과를 보면, SISO 시스템의 경우에서 두 번째 프로토콜이 첫 번째 프로토콜보다 성능이 좋음을 볼 수 있다. 이것은 첫 번째 프로토콜에 존재하는 중계기간 간섭 채널에 의한 영향과 두 번째 프로토콜의 coherent combining으로 얻는 이득에 의함임을 알 수 있다. SIMO 시스템의 경우, 첫 번째 프로토콜에 대한 두 가지 시나리오를 생각할 수 있다. 두 안테나로 다른 종류의 스트림을 보내는 SM (spatial multiplexing) 방식과 공간 다이버시티를 얻기 위한 STBC (space-time block code) 방식을 고려하였다.