University of Oulu

Ultra reliable communication via optimum power allocation for repetition and parallel coding in finite block-length

Saved in:
Author: Dosti, Endrit1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, Communications Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.3 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201706082640
Language: English
Published: Oulu : E. Dosti, 2017
Publish Date: 2017-06-08
Physical Description: 54 p.
Thesis type: Master's thesis
Tutor: Alves, Hirley
Reviewer: Latva-aho, Matti
Alves, Hirley
Description:
In this thesis we evaluate the performance of several retransmission mechanisms with ultra-reliability constraints. First, we show that achieving a very low packet outage probability by using an open loop setup is a difficult task. Thus, we resort to retransmission schemes as a solution for achieving the required low outage probabilities for ultra reliable communication. We analyze three retransmission protocols, namely Type-1 Automatic Repeat Request (ARQ), Chase Combining Hybrid ARQ (CC-HARQ) and Incremental Redundancy (IR) HARQ. For these protocols, we develop optimal power allocation algorithms that would allow us to reach any outage probability target in the finite block-length regime. We formulate the power allocation problem as minimization of the average transmitted power under a given outage probability and maximum transmit power constraint. By utilizing the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) conditions, we solve the optimal power allocation problem and provide closed form solutions. Next, we analyze the effect of implementing these protocols on the throughput of the system. We show that by using the proposed power allocation scheme we can minimize the loss of throughput that is caused from the retransmissions. Furthermore, we analyze the effect of the feedback delay length in our protocols.
see all

Tässä työssä arvioidaan usean uudelleenlähetysmenetelmän suorituskykyä erittäin luotettavan tietoliikenteen järjestelmäoletuksin. Aluksi osoitetaan, että hyvin alhaisen pakettilähetysten katkostodennäköisyyden saavuttaminen avoimen silmukan menetelmillä on haastava tehtävä. Niinpä työssä turvaudutaan uudelleenlähetyspohjaisiin ratkaisuihin, joilla on mahdollista päästä suuren luotettavuuden edellyttämiin hyvin alhaisiin katkostodennäköisyyksiin. Työssä analysoidaan kolmea uudelleenlähetysprotokollaa, nimittäin tyypin 1 automaattista uudelleen lähetystä (ARQ), Chase Combining -tyyppistä hybridi-ARQ -protokollaa (CC-HARQ) ja redundanssia lisäävää HARQ-protokollaa (IR-HARQ). Näille protokollille kehitetään optimaalisia tehon allokointialgoritmeja, joiden avulla päästään halutulle katkostodennäköisyystasolle äärellisillä lohkonpituuksilla. Tehon allokointiongelma muotoillaan keskimääräisen lähetystehon minimointiongelmaksi toteuttaen halutun katkostodennäköisyyden ja maksimilähetystehorajoituksen. Käyttämällä Karush-Kuhn-Tucker (KKT) -ehtoja ratkaistaan optimaalinen tehoallokointiongelma ja esitetään ratkaisut suljetussa muodossa. Seuraavaksi analysoidaan näiden protokollien järjestelmätason toteutusta läpäisykykytarkastelujen avulla. Niillä osoitetaan, että ehdotetulla tehon allokointimenetelmällä voidaan minimoida uudelleen lähetyksistä aiheutuvia suorituskykyhäviöitä. Lisäksi työssä tutkitaan takaisinkytkentäviiveen vaikutusta esitettyihin protokolliin.
see all

Subjects:
Copyright information: © Endrit Dosti, 2017. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.