협동 ARQ 기반 릴레이 채널을 위한 교차층 링크 적응 설계

1. 서론 협동 릴레이는 공간 다이버시티를 활용해 직접 전송보다 높은 신뢰성과 스펙트럼 효율을 제공한다. 기존 연구에서는 DF, AF 등 다양한 릴레이 프로토콜과 AMC·전력 제어를 별도로 다루었지만, C‑ARQ는 데이터링크 계층에서 오류가 발생했을 때 릴레이가 재전송을 담당하는 방식으로, 물리계층 적응과 결합하면 더욱 큰 이득을 기대할 수 있다. 본 논문은 이러한 교차층 설계를 목표로, C‑ARQ 기반 단일 릴레이 시스템에서 송신기와 릴레이가 각각 AMC와 전력 제어를 수행하도록 모델링하고, 시스템 스펙트럼 효율(SE)과 평균 전력 소비를 정확히 분석한다. 2. 시스템 모델 및 프로토콜 - 네트워크 구성: 단일 안테나를 가진 소스(S), 릴레이(R), 목적지(D). - 채널: S‑D, S‑R, R‑D 각각 독립적인 블록 페이딩 채널, 평균 SNR을 γ̄_SD, γ̄_SR, γ̄_RD 로 표기. - 시간 슬롯: S는 프레임 길이 T_f, R은 α·T_f(0<α<1) 동안 재전송 프레임을 전송. - C‑ARQ 흐름: S가 프레임 전송 → D가 ACK/NACK 전송 → NACK 시 R이 해당 패킷을 재전송, 재전송 횟수는 최대 1회로 제한. 3. 물리계층 적응 모델 - AMC: 각 링크는 N개의 변조·코딩 모드(모드 n)로 구분, SNR 구간