Details

Autor(en) / Beteiligte

• Lichte, Hermann Simon
• Karl, Holger
• Dressler, Falko

Titel

Quantifying and reducing the cost of cooperative relaying in wireless multi-hop networks

Erscheinungsjahr

2011

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 17.06.2011
• Paderborn, Univ., Diss., 2011
• ger: Schnelle und zuverlässige Datenübertragung in drahtlosen Netzen ist aufgrund von Interferenz und Fading schwer zu erreichen. Interferenz beschränkt die räumliche Wiederverwendbarkeit in dem Netz und Fading führt zu hohen Fehlerraten für Übertragungen. Diese Fehlerraten können durch kooperatives Relaying exponentiell gesenkt werden. Bei diesem Verfahren unterstützen Nachbarknoten eine Übertragung, indem sie das Signal über unabhängige Kanäle wiederholen. Dies führt zu zwei gewichtigen Problemen in großen drahtlosen Multi-Hop-Netzen. Erstens erzeugt die zusätzliche Übertragung des Relays zusätzliche Interferenz. Um eine gewünschte Ausfallkapazität zu erreichen, spannen Empfänger Schutzzonen auf, um die Interferenz zu beschränken. Die dadurch verbrauchte Fläche beeinträchtigt jedoch die räumliche Wiederverwendbarkeit. Zweitens benötigt die Übertragungswiederholung durch den Relay zusätzliche Kanalressourcen, die typischerweise die Datenrate reduzieren; ein Effekt, der als Multiplexingverlust bekannt ist. Ohne sorgfältige Studien ist nicht ersichtlich, wann sich diese Kosten amortisieren. Aus diesem Grund analysiere ich in zwei Schritten, wie die zusätzliche Interferenz durch die Relay-Übertragung die Netzleistung beeinflusst. Zuerst verwende ich Geometrie, um den Flächenverbrauch der kooperativen Übertragung zu beschreiben. Anschließend kombiniere ich diese Analyse mit den Ausfallkapazitäts-Gleichungen. Mit dem daraus resultierenden analytischen Werkzeug zeige ich, dass trotz des zusätzlichen Flächenverbrauchs durch die Relays der dabei entstehende Diversitätsgewinn die Interferenz kompensiert.
• eng: Fast and reliable data transmission in wireless networks is hard to achieve due to interference and fading. Interference limits spatial reuse in the network and fading leads to high error rates for transmissions. These error rates can be exponentially reduced by cooperative relaying. With this approach, neighboring nodes can help the transmission by repeating the signal via independent channels. In large wireless multi-hop networks, this poses two major problems: First, the additional transmission of relays causes additional interference. To achieve a desired outage capacity, receivers span guard zones to mitigate interference and thereby affect spatial reuse by consuming area - the so-called spatial consumption. Second, retransmission requires additional channel resources which typically reduces data rate - the so-called multiplexing loss. Without careful studies it is not obvious when these costs pay off. Therefore, I study how the additional interference due to relaying affects the network's performance in two steps: First, I analyze the spatial consumption of the cooperative transmission using geometry. Second, I combine this analysis with outage capacity expressions. With the resulting analytical framework, I show that although relays require additional space by blocking neighbors, the diversity gain compensates for interference.