본 논문에서는 물리 계층 네트워크 부호화를 적용하는 릴레이의 협력 하에 두 사용자 노드가 두 전송 단계로 데이터를 교환하는 양방향 릴레이 시스템을 고려한다. 이 시스템은 첫 전송 단계에서 두 사용자가 동시에 이진위상변조 심볼을 전송하고, 릴레이 노드는 수신 신호로부터 두 사용자 정보 비트의 배타 합을 복호한 뒤 다시 재변조하여 두 번째 전송 단계에서 방송함으로써, 각 사용자가 상대방 정보를 복호하도록 한다. 이 때 시스템 성능은 나카가미-m 페이딩 채널에서의 사용자 노드가 겪는 평균 최종 심볼 오류율로 살펴보며, 이에 대한 정확한 상한을 닫힌 식으로 유도함으로써 성능을 빠르고 정확하게 제공한다. 성능 평가 결과 본 논문에서 얻은 이론적 상한은 다양한 채널 및 시스템 환경에서 모의실험 결과와 일치함을 볼 수 있다. 또한 분석 결과를 이용하면 다양한 채널 및 시스템 환경에 대한 최적 릴레이 위치와 전력 할당 값 등의 유용한 정보를 빠르게 얻을 수 있다.
In this paper, we consider a two-way relay (TWR) system, where two user nodes exchange their information within two transmission phases, by the help of a relay node adopting physical layer network coding. In the system, two users transmit their binary phase shift keying symbols simultaneously in the first phase, and the relay node decodes the XORed version of two user data and broadcasts it back to two users in the second phase. The performance of the system is analyzed in terms of the average end-to-end symbol error probability in Nakagami-m fading channels, for which a tight upper bound is derived in a closed form to provide an accurate and handy estimate on the performance. The results show that our upper bounds are almost indistinguishable from simulation results for various channel and system configurations. In addition, the optimal relay location and power allocation for various conditions can be obtained quickly with our analysis.
