In this thesis, a relay selection issue is studied to improve data rate performance under signaling overhead and delay constrained system in the multi-user environment. The proposed relay selection scheme, which is based on analytic hierarchy process(AHP), adopts signal-to-noise ratio(SNR), delay, switching, and number of connection to relay node as a selection criteria. The first key idea of AHP algorithm is to establish the pairwise comparison matrix from alternative vector of each criterion. The second one is to get an eigenvector from the pairwise comparison matrix. In this thesis, the special form of eigenvector is proposed and proved analytically. From the proposed eigenvector, the computational complexity is obviously reduced. Target system performance is examined under different weighting parameter values to the above attributes. A work shows that the target performance is flexibly investigated by weighing different values. Therefore, average data rate can be maximized adaptively corresponding to the number of relay node in various system environments. The proposed relay selection scheme entirely realizes the feature of opportunistic relay selection scheme by totally weighing SNR criterion. Simulation results reveal the benefits of the proposed scheme over conventional opportunistic relay selection scheme and threshold-based relay switching selection scheme. The performance of our scheme is verified in terms of average data rate and the distribution of data rate.
릴레이 기술은 다음 세대의 주요 통신 기술로써 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 릴레이 기술은 릴레이 선택, 전력 분배, 네트워크 코딩 등의 여러 가지 이슈들이 존재한다. 이 중 단일 릴레이 선택 기법에서는 기회주의적으로 최상의 채널을 가지는 릴레이를 선택함으로써, 릴레이 시스템의 성능이 최대화 되도록 하는 기법이 가장 보편화 되어있고 이 이슈에 대한 연구의 근간이 된다. 하지만 표준 문서에 정의된 릴레이 타입은 버퍼를 포함하기도 하고 채널 코딩을 하기도 한다. 이와 같은 진화 된 릴레이 기지국에서는 필연적으로 여러 요인으로부터 딜레이가 발생하게 된다. 이에 대한 기존 연구는 릴레이가 스위치 할 때 발생하는 지연 시간을 발생 가능한 딜레이로 설정하여 이와 같은 영향을 감소시키기 위해 임계값을 설정하여 신호 대 잡음비가 이 임계값보다 큰 경우에만 릴레이 스위칭을 허락하도록 하는 기법을 제안하는 연구가 있었다. 본 학위 논문에서는 이와 같은 스위칭 지연 시간에 더해, 큐가 존재할 때 발생 가능한 딜레이를 정의하고, 이를 줄이기 위하여 이미 경영학에서 의사 결정을 위해 널리 사용되는 계층 분석법을 적용하였다. 본 학위논문에서는 이를 보다 효율적으로 활용하기 위하여 신호 대 잡음비, 딜레이, 스위칭 파라미터, 하나의 릴레이에 동시에 연결된 사용자의 수를 계층분석법의 기준요소로 모델링 하였다. 계층 분석법의 핵심 알고리즘은 각 기준요소로부터 얻어진 벡터를 활용하여 상호 비교 행렬을 만든 후, 이 행렬의 고유벡터를 구하는 과정이다. 이 때, 일련의 과정으로 얻어진 고유벡터가 여러 기준요소를 고려하여 의사결정을 할 때 가장 좋은 접근 방식이라는 것이 증명되어 있다. 본 학위논문에서는 계층분석법의 알고리즘을 만족하는 하나의 고유벡터의 형태를 제안하였고, 이를 수식적으로 증명하였다. 제안된 고유벡터를 사용함으로써 계층분석법에서 고유벡터를 얻기 위해 행해지는 일련의 연산과정이 생략됨으로써, 연산 과정의 복잡도를 줄일 수 있다. 또한, 각 기준요소로부터 얻어진 고유벡터에 가중치를 주어 하나의 벡터로 합친 후, 그 벡터의 원소들 중 가장 큰 값을 갖는 릴레이를 기회주의적으로 선택하는 릴레이 선택기법을 제안하였다. 본 학위논문에서는 제안된 릴레이 선택기법을 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하였다. 큐 딜레이와 다중 사용자 환경의 영향을 명확히 규명하기 위하여, 큐 딜레이 환경과 다중 사용자 환경으로 시나리오를 나누어서 시뮬레이션을 진행하였고, 얻어진 결과로부터 각각의 시나리오에 대한 제안 기법의 성능을 분석하였다. 또한, 제안 된 선택 기법은 신호 대 잡음비 기준요소에만 가중치 값을 할당함으로써 기존 널리 알려진 기회주의적 릴레이 선택 기법을 구현 가능하고, 이러한 특성을 활용하여 다른 가중치 값들을 적용한 제안 기법들과 비교하였다. 결과적으로 제안 기법은 주어진 릴레이 환경에 따라 가중치 값을 조절함으로써 릴레이 시스템 성능을 향상시킬 수 있음을 보였다.
