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문제 정의
- HARQ 프로토콜 중에서는 IR-HARQ이 가장 성능이 좋았으며, IR-HARQ 프로토콜의 달성 가능 전송률은 최대 전송 횟수가 유한인 경우에는 에르고딕 전송용량보다 적었지만, 최대 전송 횟수가 제한이 되지 않은 경우에는 에르고딕 전송용량에 수렴한다. 그러므로 다음 단원에서는 가장 성능이 좋은 IR-HARQ를 기반으로 한 협력 재전송 프로토콜에 대하여 알아본다.
- 본 단원에서는 현재 널리 사용되고 있는 협력 통신 乓루-투콜인 복호 후 전달 프로토콜과 증폭 후 전달 프로토콜을 기반으로 한 복호 후 전달 기반 IR-HARQ(DF-HARQ) 프로토콜과 증폭 후 전달 기반 IR-HARQ(AF-HARQ) 프로토콜의 달성 가능 전송률에 관하여 논의하고자 한다. 각 프로토콜들은 중계기가 송신하는 경우에는 송신단이 송신하지 않는 타입 1 과 중계기와 송신단이 동시에 송신하는 타입 2로 다시 나눌 수 있다.
가설 설정
- 송신단과 수신단의 거리는 1로 설정하였고, 송신단과 중계기의 거리인 s는 아부터 1사이의 값을 갖는다. 경로감쇠는 거리의 지수 배로 감소하는 형태로 가정하였고, 경로 감쇠 지수(path-loss exponent) 는 4로 두었다. 채널 부호는 이상적인 가우시안 랜덤 부호를 사용한다.
- 여기서 P*(r, m)은 채널 부호 및 채널의 통계적 특성 등에 의해서 변화한다. 송신단과 수신단 사이의 채널 이득(channel gain)이 (1)이고, 채널 부호는 논문 ⑸에서와 같은 이상적인 가우시안 랜덤 부호(Gaussian random coding)를 가정한다. 송신단과 중계기가 동일한전력 F로 패킷을 송신하며, No/2는 가우시안 잡음 (additive white Gaussian noise, AWGN)의 전력 스펙트럼 밀도이면, pcc(r, m)은 표준 정규 분포의 제곱의 합으로 이루어진 카이제곱(Chi-square) 확률변수의 누적 분포 함수 (cumulative distribution function) F를 사용하여 다음과 같이 주어진다 [13.
- 재전송을 요청하기 위해 사용되는 궤환정보 (ACK/NACK)의 오류는 없다고 가정한다. (그림 1)과 같이 수신 단의 ACK/NACK는 송신단과 중계기로 전달되며 , 중계기의 ACK/NACK 는 송신단으로 전달된다.
- 송신단에서는 ACK/NACK이외 에 각 링크의 평균 신호대 잡음비 (signal to noise ratio, SNR) 값을 알고 있으며, 이를 바탕으로 최적의 초기 전송률 r(b/s)을 정한다. 채널은 매 전송시 마다 독립적으로 변하는 블록페 이 딩 (block fading) 채 널을 가정 한다.
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