Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

LLR-based Cooperative ARQ Protocol in Rayleigh Fading Channel

레일리 페이딩 채널에서 LLR 기반의 협력 ARQ 프로토콜

  • 최대규 (울산대학교 전기전자정보시스템공학부) ;
  • 공형윤 (울산대학교 전기전자정보시스템공학부)
  • Published : 2008.04.25
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Abstract

Conventional cooperative communications can attain gain of spatial diversity and path loss reduction because destination node independently received same signal from source node and relay node located between source node and destination node. However, these techniques bring about decreased spectral efficiency with relay node and increased complexity of receiver by using maximal ratio combining (MRC). This paper has proposed cooperative ARQ protocol that can improve the above problems and can get the better performance. This method can increase the spectral efficiency than conventional cooperative communication because if the received signal from source node is satisfied by the destination preferentially, the destination transmits ACK message to both relay node and source node and then recovers the received signal. In addition, if ARQ message indicates NACK relay node operates selective retransmission and we can increase reliability of system compared with that of general ARQ protocol in which source node retransmits data. In the proposed protocol, the selective retransmission and ARQ message are to be determined by comparing log-likelihood ratio (LLR) computation of received signal from source node with predetermined threshold values. Therefore, this protocol don't waste redundant bandwidth with CRC code and can reduce complexity of receiver without MRC. We verified spectral efficiency and BER performance for the proposed protocol through Monte-Carlo simulation over Rayleigh fading plus AWGN.

기존의 협력통신은 목적지 노드에서 소스 노드와 릴레이 노드들로부터 독립적인 채널의 동일한 신호를 수신하므로 공간 다이버시티와 경로손실감소 이득을 얻을 수 있다. 하지만, 릴레이 노드의 사용으로 인해 주파수 효율이 저하되고, maximal ratio combining (MRC) 결합 방식을 사용함으로써 수신단의 복잡도가 증가하는 문제를 초래하였다. 본 논문에서는 이러한 단점을 개선하는 동시에 우수한 BER 성능을 얻을 수 있는 협력 ARQ 프로토콜을 제안하였다. 이 방식은 소스 노드로부터 수신한 신호를 우선적으로 목적지 노드에서 평가하여 만족되어질 경우, ACK 메시지를 소스 노드와 릴레이 노드로 전송하고 수신한 신호를 복구하므로 기존의 협력통신에 비해 주파수 효율을 높일 수 있다. 또한, ARQ 메시지가 NACK일 경우 릴레이 노드는 선택적 재전송을 하므로 소스 노드가 재전송하는 일반적인 ARQ 프로토콜에 비해 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다. 제안하는 프로토콜에서의 선택적 전송과 ARQ 메시지의 정보는 각각 소스 노드로부터 수신한 신호의 log-likelihood ratio (LLR) 계산 값과 임의의 문턱 값을 비교하여 결정하므로 기존의 CRC 부호를 위한 대역폭 할당을 요구하지 않으며, 목적지 노드에서 부가적인 결합방식을 사용하지 않음으로써 수신단의 복잡도를 줄일 수 있었다. 레일리 페이딩과 AWGN를 고려한 Monte-Carlo 시뮬레이션을 통해 주파수 효율과 BER 성능을 검증하였다.

Keywords

References

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