[논문 리뷰] Using AMC and HARQ to Optimize System Capacity and Application Delays in WiMAX Networks

Iwan Adhicandra|arXiv (Cornell University)|2010. 05. 27.

Advanced Wireless Network Optimization참고 문헌 6인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 WiMAX 네트워크에서 적응형 변조 및 코딩(AMC)과 하이브리드 자동 재전송 요청(HARQ)이 시스템 용량과 애플리케이션 지연에 미치는 영향을 평가한다. 정적 QPSK 1/2, AMC 단독, AMC와 HARQ를 함께 적용한 경우를 비교함으로써, 공격적인 AMC 테이블과 HARQ의 조합이 스펙트럼 효율성과 지연 성능을 모두 향상시켜 정적 또는 단독으로 적용된 AMC 방식을 뛰어넘는다는 점을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고정된 채널 수로 인해 발생할 수 있는 WiMAX 네트워크의 성능 제한 요소를 분석하기 위해.
• 적응형 변조 및 코딩(AMC)이 시스템 용량을 향상시키고 애플리케이션 지연을 줄이는 데 얼마나 효과적인지 평가하기 위해.
• AMC와 하이브리드 자동 재전송 요청(HARQ)의 병합된 영향을 시스템 성능에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 다양한 무선 채널 조건 하에서 정적 MCS, AMC 단독, AMC와 HARQ를 함께 적용한 전략을 비교하기 위해.

제안 방법

• 성능 평가를 위해 시스템 수준 시뮬레이션을 사용하여 다양한 변조 및 코딩 방식(MCS)에서의 성능를 분석한다.
• 기준 비교를 위해 정적 QPSK 1/2 MCS를 사용한다.
• 채널 상태에 따라 변조 및 코딩 속도를 동적으로 선택하는 AMC를 구현한다.
• 오류가 발생한 패킷을 재전송함으로써 신뢰성을 향상시키고 지연을 줄이기 위해 HARQ를 AMC와 통합한다.
• 좋은 채널 조건에서 스펙트럼 효율성을 극대화하기 위해 공격적인 AMC 테이블을 사용한다.
• 성능는 시스템 용량(throughput)과 애플리케이션 수준의 지연을 기준으로 측정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 정적 QPSK 1/2 MCS를 사용할 경우 WiMAX 네트워크에서 시스템 용량과 애플리케이션 지연에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 AMC를 단독으로 구현할 경우 시스템 용량은 얼마나 향상되고 지연은 얼마나 감소하는가?
• RQ3 AMC와 HARQ의 병합된 영향은 시스템 용량과 애플리케이션 지연에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 AMC 단독과 AMC와 HARQ를 함께 적용한 구성 중 어느 것이 용량과 지연 사이의 최적 균형을 이루는가?

주요 결과

• 정적 MCS나 AMC 단독보다 공격적인 AMC 테이블과 HARQ를 함께 적용할 경우 가장 높은 시스템 용량을 달성한다.
• HARQ가 AMC와 함께 적용될 경우 효율적인 오류 복구로 인해 애플리케이션 지연이 크게 감소한다.
• AMC 단독은 정적 MCS 대비 용량은 향상시키지만, HARQ의 효율성 없이 재전송이 발생함으로써 지연이 더 높아진다.
• 공격적인 AMC와 HARQ의 조합은 스펙트럼 효율성과 지연 성능 사이에서 가장 우수한 균형을 이룬다.