Network Coding Technologies for Wireless Bidirectional Asymmetric Relay

무선 양방향 비대칭 상호중계를 위한 네트워크 코딩 기법

With the emergence of various next-generation wireless networks, the traditional store and forward(SF) method at network nodes has faced limitations in efficiently utilizing network capacity. To overcome these limitations, various network coding techniques based on the decode and forward(DF) method have been proposed. However, these techniques have primarily focused on traffic environments with asymmetric packet lengths between relay nodes, limiting their applicability when different modulation and coding schemes(MCS) are applied to relay nodes. This paper proposes a relay network coding scheme that supports high frequency efficiency while simultaneously enabling bidirectional relaying using DF, considering asymmetric MCS traffic that reflects different transmission data and wireless channel conditions between individual nodes for efficient utilization of wireless network capacity. Additionally, this paper demonstrates the possibility of cooperative communication at the relay and examines the effect of increased communication distance. Subsequently, computer simulations are conducted to verify the performance gains of the proposed technique in terms of network coding for each source node with asymmetric information lengths. This proposed technique shows additional bit error rate(BER) performance gains by adopting an incremental redundancy(IR) scheme that follows network coding, even in mobile node environments where direct link transmission between source nodes is possible.

다양한 형태의 차세대 무선 네트워크가 출현되면서 네트워크 노드에서 기존의 저장 및 전달(store and forward) 방식만으로는 네트워크 용량을 효율적으로 활용하지 못하는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 디코딩 및 전달(decode and forward) 방식의 다양한 네트워크 코딩 기술이 제안되었지만 중계할 노드 간의 비대칭 패킷 길이를 갖는 트래픽 환경에 초점이 맞추어져 있어 중계할 노드 간에 적용된 변조 및 코딩 스킴(modulation and coding scheme)이 상이할 경우 적용이 제한적이었다. 본 논문은 무선 네트워크 용량의 효율적 활용을 위해 동시에 양방향으로 상호중계하는 디코딩 및 전달 기술을 사용하면서, 개별 노드 간의 전송할 데이터와 상이한 무선채널 상태를 반영한 비대칭 변조 및 코딩 스킴의 트래픽을 양방향 상호중계하는 동시에 높은 주파수 효율성을 지원하는 중계 네트워크 코딩 방식을 제안한다. 또한 본 제안 방식을 통해 중계기에서 협력통신이 가능함을 보이고 통신 거리가 증대하는 효과를 살펴본다. 이후 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 비대칭 정보길이를 갖는 각 소스노드에서, 본 기술의 네트워크 코딩에 따른 성능 이득을 검증한다. 본 제안 기술은 소스노드 간 직접링크로 송수신이 가능한 이동노드 환경에서도 네트워크 코딩을 따르는 증가성 리던던시(incremental redundancy) 방식 수용으로 추가적인 비트 오류율에 대한 성능 이득이 있음을 보인다.