TRAFEGO´ EXTRA: o tr´afego retransmitido ´e, do ponto de vista de trans- miss˜ao do sistema, tr´afego redundante, e por isso diminui a taxa de trans- ferˆencia eficaz do sistema.
AUMENTO DALATENCIA FIMˆ -A-FIM: dependendo do protocolo de retrans- miss˜ao utilizado, podem-se fazer necess´arias a recepc¸˜ao e a decodificac¸˜ao do pacote de informac¸˜ao antes de ele ser retransmitido. Se servic¸os sens´ıveis a atrasos est˜ao sendo suportados, tais como voz ou servic¸os de multim´ıdia da web, ent˜ao a latˆencia induzida pela decodificac¸˜ao pode se tornar prejudicial. A latˆencia aumenta com o n´umero de retransmiss˜oes e tamb´em com o uso de entrelac¸adores, tais como os utilizados no tr´afego de voz GSM. Para con- tornar essa latˆencia, protocolos de retransmiss˜ao simples e transparentes ou novos m´etodos de decodificac¸˜ao precisam ser usados.
SINCRONIZAC¸ ˜AO: a sincronizac¸˜ao precisa ser mantida para facilitar a cooperac¸˜ao. Por´em, esta precisa de hardwares mais custosos e de protocolos de overhead mais complexos.
3.3 PROTOCOLOS DE RETRANSMISS ˜AO
Os protocolos de retransmiss˜ao surgiram com o intuito de melho- rar o desempenho dos sistemas cooperativos, minimizando o problema de propagac¸˜ao de erros e aumentando os ganhos de outage. Em [2], os protoco- los mais conhecidos s˜ao divididos em duas classes: transparentes e regenera- tivos, e s˜ao descritos a seguir. Nesta sec¸˜ao, ser˜ao apresentados brevemente os principais protocolos. Para mais detalhes sobre estes protocolos sugerem-se as referˆencias [3, 5–10].
3.3.1 Protocolos de Retransmiss˜ao Transparente
Entende-se por protocolos de retransmiss˜ao transparentes, aqueles que n˜ao modificam a informac¸˜ao. S˜ao exemplos:
AMPLIFY AND FORWARD (AF): ´e um dos mais simples e mais populares m´etodos de retransmiss˜ao; o sinal recebido pelo retransmissor ´e amplificado e retransmitido.
LINEAR-PROCESS ANDFOWARD(LF): esse m´etodo de retransmiss˜ao inclui algumas operac¸˜oes lineares simples, as quais s˜ao realizadas sobre o sinal no
40 3 COMUNICAC¸ ˜AO COOPERATIVA dom´ınio anal´ogico depois de realizar uma amplificac¸˜ao. Um exemplo de tal operac¸˜ao linear ´e o deslocamento de fase.
3.3.2 Protocolos de Retransmiss˜ao Regenerativos
Entende-se por protocolos de retransmiss˜ao regenerativos, aqueles que de alguma forma modificam a informac¸˜ao. S˜ao exemplos:
DECODE ANDFORWARD (DAF): neste protocolo, o sinal ´e detectado, de- codificado e recodificado antes da retransmiss˜ao, como mostrado na Figura 3.2. Um vasto n´umero de diferentes protocolos DAF existem hoje, sobre uma ampla gama de cen´arios de aplicac¸˜ao. O DAF ´e conhecido por ter m´etricas t´ıpicas de desempenho ´otimo, tal como a taxa de erro. Este ser´a o protocolo utilizado nos cen´arios adotados nesta dissertac¸˜ao.
ESTIMATE ANDFORWARD(EF): neste protocolo o sinal anal´ogico ´e amplifi- cado e deslocado para banda base e, com o aux´ılio de algoritmos de detecc¸˜ao, recupera-se a representac¸˜ao original do sinal. Esta estimativa ´e ent˜ao retrans- mitida. Sendo assim, o protocolo EF estima e modula os s´ımbolos e os re- transmite usando a mesma ou uma ordem de modulac¸˜ao diferente.
COMPRESS ANDFORWARD(CF): este protocolo ´e similar ao protocolo EF, onde uma vers˜ao comprimida do fluxo de informac¸˜ao detectado ´e retransmi- tida ao destino. Isto envolve algumas formas de codificac¸˜ao de fonte sobre amostras do sinal.
GATHER ANDFORWARD(GF): visto como uma extens˜ao do protocolo CF, o n´o retransmissor n˜ao apenas realiza a codificac¸˜ao de fonte sobre a informac¸˜ao amostrada, mas tamb´em sobre sua pr´opria informac¸˜ao, a qual ´e agregada aos pacotes de informac¸˜ao.
3.3 Protocolos de Retransmiss˜ao 41
(a) Transmiss˜ao da informac¸˜ao. (b) Retransmiss˜ao da informac¸˜ao ap´os de- codificar e recodificar a informac¸˜ao.
Figura 3.2: Sistema cooperativo com dois us´arios e protocolo decode and forward (DAF).
43
Cap´ıtulo
4
C´odigos de Rede em Sistemas
Cooperativos
C
OMO uma forma de melhorar o desempenho de erro em sistemas sem fio, a codificac¸˜ao de rede tem sido integrada a sistemas cooperativos [21–27]. Nesses sistemas, os usu´arios fazem uma combinac¸˜ao apropriada da informac¸˜ao recebida de seus parceiros. Esta combinac¸˜ao dos pacotes recebi- dos dos diferentes usu´arios ´e feita normalmente sobre um corpo finito GF(q), e ent˜ao a informac¸˜ao ´e retransmitida ao destino comum.Em [21], os autores propuseram um sistema cooperativo que empre- gava codificac¸˜ao de rede bin´aria, chamada de BNC, onde cada usu´ario trans- mitia uma soma bin´aria da sua informac¸˜ao com a informac¸˜ao do seu parceiro. No entanto, em [22] foi mostrado que, embora haja uma melhora significativa em termos de desempenho de taxa de erro de bit, com a utilizac¸˜ao do BNC n˜ao ´e obtido ganho de diversidade.
Em [23], os autores propuseram um c´odigo de rede dinˆamico para m´ultiplos usu´arios, chamado DNC, e mostraram que, com o uso de c´odigos de rede n˜ao bin´arios adequadamente projetados, a ordem de diversidade do sistema poderia ser maior do que aquelas alcanc¸ada com o sistema BNC.
Uma generalizac¸˜ao do regime DNC foi proposta em [27], onde a abor- dagem cl´assica da teoria da codificac¸˜ao foi utlizada para o projeto de c´odigos de rede n˜ao bin´arios. Esta nova abordagem foi chamada de codificac¸˜ao de rede dinˆamica generalizada, ou GDNC, e ´e capaz de alcanc¸ar a m´axima or-
44 4 C ´ODIGOS DE REDE EM SISTEMAS COOPERATIVOS dem de diversidade em sistemas livres de erros e com m´ultiplos usu´arios en- viando suas informac¸˜oes independentes a um destino comum.
Neste cap´ıtulo, estes c´odigos de rede projetados para sistemas coope- rativos ser˜ao melhor apresentados. Isto porque, eles serviram como base para esta dissertac¸˜ao, assim como o trabalho [26], que analisou os c´odigos de rede BNC e DNC para um cen´ario com topologia de rede em linha.