Protocolos de Retransmissão

Em relação aos protocolos de retransmissão, a primeira otimização que pode ser formulada provém da introdução de um limiar de SINR, que determinará se uma RS está apta a cooperar. Considerando protocolos do tipo não-regenerativo, se a SINR do sinal é baixa, amplifica-se uma quantidade considerável de ruído e interferência, de modo que o sinal recebido pelo nó destino pouco pode ser aproveitado. Para protocolos regenerativos, a baixa SINR entre fonte e relay pode resultar em decodificação com alta probabilidade de erro, de modo que a informação retransmitida possui baixa confiabilidade. Desse modo, apenas nos casos em que uma SINR mínima γth _{é alcançada o relay retransmite.}

Os protocolos que utilizam tal abordagem são chamados de protocolos seletivos, sendo descritos em [96].

2.4. Técnicas de Otimização em Redes Cooperativas 39

Ainda considerando a análise descrita em [96], pode-se ainda otimizar os protocolos de retransmissão ao se definir se é necessário que a RS retransmita o sinal de um determinado usuário. Tal procedimento é denominado retransmissão incremental, e define-se que a retransmissão ocorre somente se o nó destino exigir que ela ocorra, como por exemplo quando for detectado um erro de detecção que não pode ser corrigido. Quando tal evento ocorre, o nó destino envia um sinal de requisição de retransmissão para a(s) RS(s), de modo que a retransmissão possa ser utilizada para prover diversidade espacial. Quando a retransmissão não é necessária, obtém-se menor consumo de potência e economia de janelas devido a não utilização das RSs. Percebe-se que as duas técnicas descritas exigem que o enlace direto esteja ativo, o que pode não ser garantido em cenário macro-celular. Em termos de impacto em EE, avalia-se o protocolo DF seletivo e AF convencional com e sem retransmissão incremental em [70], cuja utilização é representada pela presença do canal de retorno. Os resultados numéricos mostram que a retransmissão incremental é benéfica em todas as topologias e protocolos considerados, resultando em maior EE.

Conforme apontado em [8], é possível ainda utilizar protocolos híbridos, que selecionam os protocolos AF e DF de acordo com as condições do sistema. A justificativa para a utilização de protocolos híbridos pode ser compreendida a partir de trabalhos como [70], no qual os resultados numéricos mostram que nenhum dos protocolos é sempre melhor que os demais. O protocolo proposto pelos autores de [8] consiste em selecionar os protocolos de acordo com a capacidade do relay de detectar corretamente a informação transmitida pelo nó fonte, o que pode ser feito a partir de códigos como CRC (Cyclic Redundancy Check) ou do limiar de SINR γth_{. Quando o relay é capaz de detectar corretamente}

a informação transmitida, utiliza-se o protocolo DF para evitar a amplificação de ruído. Quando a detecção falha, utiliza-se o protocolo AF para evitar que o erro de detecção seja propagado para o nó destino. Tal abordagem pode ser estendida para o caso de múltiplos relays, e é descrito pelos autores como um caso especial do protocolo DF seletivo, no qual o erro de detecção não mais silencia uma RS, apenas a faz trocar de protocolo. Protocolos híbridos são também descritos em [97] e [80].

Além dos protocolos AF e DF, existem outros diversos protocolos de retransmissão disponíveis na literatura. Na classe de protocolos não-regenerativos, destacam-se em [8] os métodos Processa Linearmente e Transmite (LF) e Processa Não-linearmente e Trans- mite (nLF), que são utilizados para realizar processamentos no domínio analógico após a amplificação do sinal transmitido. Por exemplo, descreve-se em [8] a possibilidade de mudança de fase para o protocolo LF, facilitando a implantação de beamforming distri- buído. Um possível problema para os protocolos não regenerativos em sistemas OFDMA é a necessidade de um prefixo cíclico mais longo para evitar a ISI, o que resulta em me- nor eficiência espectral. Conforme mostrado em [98], quando um sinal é retransmitido utilizando protocolo não-regenerativo, o canal equivalente nos dois saltos é dado pela con- volução dos canais em cada salto, de modo que se cada um tiver comprimento equivalente

a v + 1 amostras, o canal equivalente terá 2v + 1 amostras. Para atenuar os efeitos do maior delay spread, discute-se em [98] o protocolo Encurta e Transmite (SF), que utiliza técnicas de encurtamento de canal para evitar a necessidade de prefixo cíclico mais longo. Ao reduzir o tamanho do prefixo cíclico necessário, utilizam-se menos bits com informação redundante e aumenta-se a capacidade do sistema.

Para os protocolos regenerativos, discute-se em [8] os protocolos Estima e Transmite (EF) e Comprime e Transmite (CF). Para o primeiro protocolo, a informação retransmi- tida é a estimativa soft do sinal recebido pela j-ésima RS, que pode ser obtida através de uma adaptação do detector apresentado na equação (2.12), dada por

f Xj[n] = arg min. X[n]   X[n]Hcj[n] − Yj[n]    2 , (2.24)

onde Yj[n] é o sinal recebido na n-ésima subportadora da j-ésima RS, após a realização

da operação de FFT, e Hc_j[n] é a FFT da estimativa de canal do enlace fonte-relay na n-ésima subportadora da j-ésima RS. Percebe-se nessa formulação que X[n] não é mais limitado à constelação utilizada na n-ésima subportadora, caracterizando a estimativa soft. O principal objetivo do protocolo EF é reduzir a propagação de erros de detecção, principalmente em cenário de baixa SINR, e evitar o desperdício de potência com ampli- ficação de ruído resultante de um protocolo não-regenerativo [8]. Já para o protocolo CF, explora-se a correlação entre o sinal recebido no enlace direto e no enlace fonte-RS, que podem ser vistos como cópias distorcidas e ruidosas da mesma informação original. A partir dessa correlação, as RSs são capazes de realizar compressão da informação recebida, usando por exemplo codificação Wyner-Ziv ou Slepian-Wolf [99, 8].