[論文レビュー] Using AMC and HARQ to Optimize System Capacity and Application Delays in WiMAX Networks

Iwan Adhicandra|arXiv (Cornell University)|May 27, 2010

Advanced Wireless Network Optimization参考文献 6被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、WiMAXネットワークにおけるスルーレット効率とアプリケーション遅延に及ぼす適応変調・符号化（AMC）およびハイブリッド自動再送要求（HARQ）の影響を評価する。静的QPSK 1/2、AMC単体、およびAMCとHARQの組み合わせを比較することで、本研究は、好ましいAMCテーブルとHARQの組み合わせが、静的または単独のAMC方式よりも顕著にスペクトル効率と遅延性能を向上させることを示している。

ABSTRACT

The IEEE 802.16 technology (WiMAX) is a promising technology for providing last-mile connectivity by radio link due to its high speed data rates, low cost of deployment, and large coverage area. However, the maximum number of channels defined in the current system may cause a potential bottleneck and limit the overall system capacity. The aim of this paper is to compare the impact on system performance of different solutions used to mitigate the impairments due to the radio channel. In particular, taking into account the WiMAX system capacity as well as application delays, the paper presents the simulation results obtained when a static QPSK 1/2 Modulation and Coding Scheme (MCS) is adopted. Then, the study is aimed at evaluating the improvements introduced by the adoption of an adaptive modulation and coding (AMC) and an AMC jointly with Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ). Results indicate that the best strategy is to use an aggressive AMC table with the HARQ.

研究の動機と目的

• 固定されたチャネル数によるWiMAXネットワークの性能制限要因を特定し、それがボトルネックとなる理由を分析すること。
• 適応変調・符号化（AMC）がシステム容量の向上とアプリケーション遅延の低減に与える有効性を評価すること。
• AMCとハイブリッド自動再送要求（HARQ）の併用によるシステム性能への影響を調査すること。
• 異なる送信戦略（静的MCS、AMC単体、AMCとHARQの組み合わせ）を、変動する無線チャネル状態のもとで比較すること。

提案手法

• 本研究では、システムレベルのシミュレーションを用いて、さまざまな変調・符号化方式（MCS）における性能を評価する。
• 比較の基準として、静的QPSK 1/2 MCSを用いる。
• AMCは、チャネル状態に応じて変調方式と符号化レートを動的に選択するように実装する。
• HARQはAMCと統合され、誤りのあるパケットを再送することで、信頼性の向上と遅延の低減を実現する。
• 良好なチャネル状態下でのスペクトル効率を最大化するために、好ましいAMCテーブルを用いる。
• 性能は、システム容量（スルーレット）およびアプリケーションレベルの遅延の観点から測定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静的QPSK 1/2 MCSを用いることで、WiMAXネットワークにおけるシステム容量とアプリケーション遅延にどのような影響が生じるか？
• RQ2 AMC単体を導入することで、システム容量の向上と遅延低減にどの程度の効果が得られるか？
• RQ3 AMCとHARQの併用によるシステム容量とアプリケーション遅延への統合的影響は何か？
• RQ4 AMC単体とAMCとHARQの組み合わせのどちらが、容量と遅延のトレードオフにおいて最良の性能を示すか？

主な発見

• HARQと組み合わせた好ましいAMCテーブルの使用は、静的MCSやAMC単体と比較して、最高のシステム容量を達成する。
• HARQがAMCと組み合わされると、効率的なエラー回復が可能になるため、アプリケーション遅延が顕著に低減される。
• AMC単体は静的MCSよりも容量を向上させるが、HARQの効率性に欠けるため、再送による遅延が高くなる。
• 好ましいAMCとHARQの組み合わせは、スペクトル効率と遅延性能の両面で最良のバランスを実現する。