Hybrid ARQ 기법을 적용한 DS/CDMA 시스템의 성능분석에 관한 연구 = (A)study on the performance analysis of DS/CDMA system applying hybrid ARQ scheme
본 논문에서는 나카가미-m 페이딩 채널하에서 궤환채널의 잡음을 고려하여 ARQ 기법의 성능을 평가하였으며, 잡음이 부가된 패킷의 신뢰도를 향상시키기 위해 Hybrid ARQ 기법을 DS/CDMA 시스템에 적용하여 시스템의 성능을 분석하였다. 비트에러율에 대한 한계식을 이용하여 시스템의 정보전송율 및 재전송요구확률에 대한 상한값과 하한값을 수학적으로 유도하였으며, 페이딩 지수 _m과 다이버시티 브렌치수 L_c 및 결합패킷의 수 L의 영향에 따른 시스템의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석하였다.
분석결과, L이 증가함에 따라 DS/CDMA 시스템에 대한 정보전송율의 상·하한값이 모두 감소하지만, -12dB이하의 낮은 E_b/N_0에서 신호대 잡음비가 10log_10(L)의 비율로 감소함에 따라 정보전송율은 1/(L+1)의 값으로 수렴함을 입증하였다. 또한, L개의 패킷이 결합된 후 유효 신호대 잡음비는 L·SNR의 비율로 증가하기 때문에 재전송확률의 감소로 인해 시스템의 신뢰도가 향상됨을 입증하였다.
그리고, 나카가미-_m 페이딩 채널하에서 _m이 증가함에 따라 시스템의 정보전송율은 향상되고, 재전송확률은 감소됨을 확인하였으며, 다이버시티를 사용하지 않았을 경우 광범위한 채널환경에 대해 재전송확률이 10^-1~10^-2의 값으로 높게 나타나지만, 다이버시티를 사용하였을 경우 광범위한 채널환경에 대해 재전송확률이 10^-5이하로 감소함을 입증하였다.
결과적으로 결합패킷의 수 L이 증가함에 따라 시스템의 정보전송율은 감소하지만 낮은 E_b/N_0에서도 시스템의 정보전송율에 대한 성능을 보장할 수 있으며, 광범위한 채널환경에서 재전송확률의 감소로 인해 높은 신뢰도를 얻을 수 있음을 입증하였다.
In this paper, the performance of ARQ scheme is evaluated considering the noisy feedback channel over the Nakagami-m fading channel. Also, the performance of DS/CDMA applying Hybrid ARQ scheme is analyzed over the Nakagami-m fading channel in order to improve the reliability of the packet with addition of noise. The lower & upper bounds for the throughput of the system and probability of retransmission is derived in a mathematical way by using a bound expression on a bit error rate. The performance of the system is analyzed by computer simulation depending on the impacts of fading index m, the number of diversity branch L_c, and the number of combining packet L.
As results of analysis, it is confirmed that as the number of combined packets increased, both upper & lower bounds for throughput in the DS/CDMA system are decreased. However, it is verified that diminishing E_b/N_0 at the rate of 10log_10(L), the throughput is converged at the value of 1/(L+1), even if the L increased.
After number of packets L is combined, the effective signal to noise ratio increases at the rate of L·SNR, and so the throughput of system is decreased as increasing L. However, it is verified that the reliability of the system could be improved by decreasing the probability of retransmission. Also, it is confirmed that as the value m increases over the Nakagami-m fading channel, the probability of retransmission decreases. In case without diversity, the probability of retransmission has high value of 10^-1~10^-2 within a broad range channel environment. But with diversity, the probability of retransmission within a broad range of channel environment is diminished to less than 10^-5.
In conclusion, increasing the number of combined packets L, the throughput of the system is decreased. But performance of throughput of the system can be guaranteed even if low E_b/N_0. However, it was verified that as the number of combined packets L increases, high reliability can be obtained due to the decrease of the probability of retransmission in the broad range channel environment.
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