This thesis addresses the joint linear transmit and receive ??lter design problem in two-
way amplify and forward (AF) relaying systems where multiple antennas are equipped at
the two terminal nodes and the relay. Two-way AF relaying systems enable exchange of
information from each terminal in two-hops while four-hops are required in one-way relaying systems. To improve the performance of this system, we design the linear precoder of relay, precoders and decoders of both terminals which minimize sum of mean square error (SMSE) under the assumption that perfect knowledge of channel state information (CSI) is given at all nodes. To facilitate the analysis, we ??rst set the canonical form of relay precoder by applying generalized singular value decomposition (GSVD). Diagonalizing mean square error (MSE) matrices leads to power allocation probelm in the relay precoder which minimize the upper bound of SMSE. We obtain the solution through water ??lling technique and quartic equation. The simulation results show that the proposed scheme can improve the performance in the sense of the bit error rate (BER) and the sum capacity compared with conventional schemes such as AF-zero forcing (ZF), AF-minimum mean square error (MMSE) and iterative method based joint precoder and decoder scheme.
본 논문에서는 MIMO 기반의 양방향 AF중계기시스템에서의 효과적인 선형 송수신기필터 설계방법을 제시하였다. 양방향 AF중계기는 각 단말기가 정보를 주고 받는데 2-hop의 시간을 필요로하며 4-hop이 필요한 단방향 중계기보다 spectral 이득을 얻을 수 있다. 이러한 시스템의 성능을 개선시키기 위해, 본 논문에서는 체널 정보를 완벽히 알고 있다는 가정아래서 각 단말에서의 MSE의 합을 최소화시키는 중계기에서의 선형 precoder와 각 단말기에서의 선형 decoder를
유기적으로 설계한다. GSVD를 기반으로하여 중계기에서의 precoder 형태를 제안하였다. 제안된 중계기 precoder를 사용할때 SMSE를 최소화하는 각각 node의 decoder는 MMSE 형태의 decoder로 구성할 수 있다. 이러한 precdoer 및 decoder를 사용할 때의 SMSE의 함수는 중계기 precoder matrix에 관한 함수가 된다. SMSE를 최소화하는 중계기에서의 precoder 설계 문제는 MSE 행렬을 대각화시킴으로써 SMSE의 상한을 최소화 시키는 중계기에서의 power 할당 문제로 치환된다. 이 문제의 해는 water-filling 이론에 기반한 4차방정식의 근이 된다. 시뮬레이션 결과를 통해 본 논문에 제시한 방법을 이용하면 BER 관점에서 기존의 방법 들에 비하여 우수한 성능을 이끌어 낼 수 있음을 보였다.
