Abstract
In wireless communication system, a variety of retransmission algorithms are used in order to improve the quality of service of users. But the system may be inefficient because retransmission algorithms operate independently with other layers. Also, the quality of service can be degraded due to the unnecessary retransmission of packets. To solve these problems, the study on the cross-layer retransmission schemes have been widely performed. However, in order to apply cross-layer retransmission schemes to wireless communication system, whether the performance of cross-layer retransmission schemes meets QoS requirements of each service class has to be verified. Thus, this paper proposes the mathematical model for analyzing the performance of the cross-layer retransmission schemes and derives both the suitable retransmission scheme and the optimal retransmission parameter on each service class. The proposed mathematical model selects the MCS level based on channel state information and The performance analysis is comparatively easy in case that HARQ, ARQ, and AMC schemes are combined. The proposed mathematical model also enables the analysis of the packet transmission delay. To utilize the analytical model, this paper derives the suitable retransmission scheme and the optimal retransmission parameter for delay sensitive services in WiMAX system. Also, the proposed analytical model can be used to analyze the performance of wireless communication system such as LTE and WLAN.
무선통신 시스템에서 사용자에게 제공되는 서비스의 품질을 향상시키기 위하여 계층별로 재전송 알고리즘이 사용되고 있다. 그러나 계층별 재전송 알고리즘은 독립적으로 동작하여 시스템의 비효율성을 야기할 수 있으며, 불필요한 재전송에 의한 서비스 품질의 감소를 발생시킬 수 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 다 계층 재전송 방식 주목받고 있다. 하지만 다 계층 재전송 방식을 무선통신 시스템에 적용하기 위해서는 다 계층 재전송 방식의 성능이 서비스 클래스의 QoS 요구사항을 만족하는지 검증되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 다 계층 재전송 방식의 성능을 분석하기 위한 수학적 모델을 제안하며, 제안된 분석 모델을 이용하여 서비스 별 재전송 알고리즘 및 최적의 파라미터를 도출하고자 한다. 제안한 수학적 분석 모델은 채널 특성을 고려한 MCS 레벨을 선택하며 HARQ와 ARQ를 결합했을 때 성능 분석이 용이하고 패킷 전송 지연의 분석이 가능하다. 분석 모델의 활용을 위하여 WiMAX 시스템을 고려하여 지연에 민감한 서비스에 적합한 재전송 방식 및 재전송 파라미터를 도출한다. 또한 본 논문은 LTE, WLAN과 같은 무선통신 시스템에서 재전송 방식을 최적화 하는데 활용 가능하다. 성능분석 결과, 지연 및 주파수 효율성을 고려한 경우 음성서비스는 HARQ만을 사용하는 것이 유리하며 최대전송횟수가 3 이하로 제안되어야 하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 비디오와 쌍방향 게임의 경우 HARQ와 ARQ 모두 사용할 수 있으나 최대전송횟수가 3 이상인 경우 HARQ를 사용하는 것이 유리하다.
