A Study on Capture Phenomena in Random Multiple Access Communication Systems

랜덤 다중접속 통신 시스템에 있어서 신호 점유현상 연구

In general, TDMA and FDMA have been used for multiple access communication methods. Recently. However, ALOHA and CSMA protocols came to exist as new schemes for VSAT data networks and LANs, respectively. These schemes are proven to be effective for packet switched communication systems that has bursty traffic but packet collisions. In this paper we analyze capture statistics arising from fading channels in packet radio communication systems in the context of ALOHA protocol. We derive general results of the exact form of capture probabilities and present numerical data for wide range of fading parameters. Since the capture probabilities are found to approach zero when the number of transmitted signals become larger, we are able to determine the achievable channel throughput by a least squares fitting of an exponential-type function to the probabilities.

다중접속 통신 방식으로 시분할 방식(TDMA)및 주파수분할 방식(FDMA)등이 보편적으로 사용되어 왔다. 그러나 초소형 위성 지구국(VSAT)을 사용한 위성통신, LAN을 사용한 데이터 통신등에 알로하(ALOHA)프로토콜 및 캐리어 감지 다중접속(CSMA)프로토콜등이 새로운 방식으로 등장하게 되었다.이들 새로운 방식들은 신호의 충돌현상(Collision)으로 시스템의 효율(Throughput)을 저하시키기는 하나 버스티 트래픽(Bursty Traffic)인 패킷 통신망에 적합한 통신 접속 기법임이 입증되어 왔다.본 연구는 무선 패킷 통신 시스템에서 페이딩(Fading)현상에 기인한 신호점유 효과 (Capture Effect)에 대한 통계적 고찰을 랜덤 다중접속 통신 시스템의 관점에서 조사하였다. 신호 점유현상은 계통의 처리량을 증가시키고 통신 지연을 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다. 일반적인 페이딩 모델에 대하여 정확한 신호 점유확율을 도출하였고 다양한 페이딩 파라미터의 변화에 따른 수치 결과를 제시하였다. 또한 최소자승핏팅(Least-squares Fitting)방법을 사용하여 신호 점유 확률을 자수함수 형태로 근사화함으로써 알로하 통신 채널의 가용 처리 한계를 도출할 수 있었다.