Cooperative relay networks exploit the spatial diversity gains inherent in multiuser wireless systems without the need of multiple antennas at each node. This is achieved by having the users relay each others messages and thus forming multiple independent transmission paths to the destination. In resource constrained networks, the advantages of cooperation can be further exploited by optimally allocating the energy and bandwidth resources among users based on the available channel state information (CSI) and the residual energy information (REI) at each node. In this thesis, we propose an efficient power allocation scheme to maximize network lifetime in wireless relay networks with capacity constraint.
In most of conventional schemes, only one relay is chosen to help transmit the message. However, total transmission power can be reduced if multiple relays are selected and cooperate to relay the message.
First, the optimal relay subset selection method is proposed in consideration of the CSI and the REI at each node. Second, we allocate the optimal power to selected relay nodes. Finally, we find the optimal number of participating relays to maximize the network lifetime.
협력 중계 네트워크는 각 노드에서 여러 개의 안테나가 없이도 공간 다이버시티 이득을 활용하는 무선 통신 시스템이다. 공간 다이버시티 이득은 각 유저가 다른 유저의 메시지를 중계해주며 목적지까지 다양한 독립 전송 경로를 형성함으로써 얻어진다. 자원이 제한된 네트워크에서는 이용가능한 채널 상태 정보와 남은 에너지 정보를 기반으로 각 노드에 에너지와 대역폭을 최적으로 할당함으로써 이득을 극대화 시킬 수 있다. 본 논문에서는 전송 용량이 제한조건으로 있고, 여러 중계기의 배터리 에너지가 제한되어 있는 무선 중계 네트워크에서 네트워크의 수명을 최대화 시키기 위한 효율적인 전송 전력 할당 기법을 제안한다.
대부분의 기존 기법들은 하나의 중계기만 선택하여 메시지를 중계하도록 한다. 그러나 여러 중계기들이 선택되고 메시지 전송을 돕는다면 총 전송 전력은 줄어들 수 있다.
본 논문에서는 우선 참여하는 중계기의 개수에 따라 채널 상태 정보와 남은 에너지 정보를 고려하여 최적의 중계기 집합을 선택한다. 그리고 선택된 중계기에 대하여 총 전송 전력을 최소화시키도록 전송 전력을 할당한다. 최종적으로 참여하는 중계기 개수에 따른 네트워크의 수명 중 최대값을 갖는 중계기의 개수를 선택하여 전송 전력을 할당하는 기법을 제안한다.
