Relaying is regarded as one of the most important strategies in wireless communications to increase throughput and cell coverage.
Because of its practical importance, it has received a great deal of attention not only from the academy but also from the industry.
For the single source-destination relay channel, several relaying schemes are proposed and shown to be optimal for some classes of the channel.
Recently, relay-without-delay channel received attention and it is shown that instantaneous amplify-and-forward relaying can achieve the capacity for some classes of Gaussian relay-without-delay channel.
For the relay networks with multiple source-destination pairs, however, capacity characteristic is relatively less known because of the interference.
In this context, we consider interference relay-without-delay channel and layered interference relay network among relay networks with multiple source-destination pairs.
In the first part, we study the interference relay-without-delay channel.
Using Fano`s inequality and genie-aided outer bounding, we show an outer bound for discrete memoryless interference relay-without-delay channel.
For Gaussian interference relay-without-delay channel, we propose an achievable scheme based on instantaneous amplify-and-forward relaying and show that it achieves capacity for some classes of Gaussian interference relay-without-delay channels. Amplification factors are chosen based on maximal ratio combing.
The second part is on the $K$-user two-hop Gaussian interference relay network.
We show that $K(K-1)+1$ relays are not only enough for canceling interference but they are also enough for achieving $K$ degrees of freedom without symbol extension for almost all channel coefficients drawn from a continuous distribution and independent from each other.
In this achievable scheme, transmitters do not need to know the channel coefficients but only the relays and receivers need to know them since all the interferences are canceled out at the relays and at the destinations.
무선통신상황에서 중계기를 이용한 통신 기법은 데이터 송신 율 향상과 셀 커버리지 증대를 위한 가장 중요한 요소 중 하나이다.
실생활에서의 중요성과 필요성 때문에, 중계기를 이용한 통신 기법은 학계뿐만 아니라 다양한 분야에서 관심을 받아왔다.
송수신 단이 하나인 중계 채널에서는, 다양한 중계 기법이 제안되었으며 몇몇의 채널 조건들에 대해서 최적의 기법이라고 알려져 있다. 또한 최근에는, 중계기의 지연시간이 없는 경우에서의 중계 기법의 연구가 활발히 이루어지고 있으며 특정한 채널조건을 만족시키는 경우 받은 신호를 증폭해서 전송하는 증폭 후 전송 기법으로 캐패시티를 달성 할 수 있음이 알려져 있다. 단일 송수신 단이 있는 중계 채널의 경우에는 다양한 중계 기법과 캐패시티에 관한 연구결과가 있는 것에 반해 여러 개의 송수신 단이 있는 중계 채널의 경우에는 그 중요성에 비해 상대적으로 연구가 되어있지 않다. 따라서, 본 논문에서는 다수의 송수신 단이 있는 중계 네트워크 중 하나인 지연시간이 없는 간섭 중계 채널과 레이어드 간섭 릴레이 네트워크에 대해서 다루고자 한다.
먼저, 우리는 지연시간이 없는 간섭 중계 채널에서 파노의 부등식과 지니를 이용한 아우터 바운딩 기법을 이용하여 일반적인 간섭 중계채널의 아우터 바운드를 보였다. 지연시간이 없는 간섭 중계 채널 중에 하나인 지연시간이 없는 가우시안 간섭 중계 채널에 대해서, 우리는 증폭 후 전송 기법을 이용한 전송 기법을 제안하였으며 제안한 기법이 특정한 채널 조건을 만족하는 채널에 대해 캐패시티를 얻을 수 있음을 보였다. 여기서 증폭 후 전송 기법에 사용되는 증폭 계수는 MRC 기법을 이용하여 구하였다.
두 번째 연구에서 고려한 채널은 $K$명의 사용자가 있는 투 홉 가우시안 간섭 릴레이 네트워크이다. 이러한 채널에서, 우리는 $K(K-1)+1$의 중계기가 단지 간섭을 제거하기에만 충분한 것이 아니라, 연속된 분포를 가지며 서로 독립인 거의 모든 채널 계수들에 대해서 $K$-DoF를 얻기에 충분하다는 사실을 보였다. 여기서 주목할만한 점은, 송신 단은 채널 계수에 대한 정보를 알 필요가 없고 오직 중계기와 수신 단에서만 채널에 대한 정보를 알면 된다는 점인데 이는 간섭 제거가 중계기와 수신 단에서 이루어지기 때문이다.
