Relay channel has been extensively investigated with great interest. Relays are helpful for reliable transmission, rate enhancement or coverage extension. There are three categories for relay schemes which are amplify and forward (AF), decode and forward (DF), compress and forward (CF). With these basic relay schemes, there have been some efforts to analyze achievability for general network.
However, analysis of achievability for general network is considered as a difficult problem. Recently, for general multicast network, Noisy Network Coding in [1] is proposed but does not consider broadcasting. Thus, in this thesis, we combine this technique of Noisy Network Coding with Marton`s coding to apply to general broadcast networks.
We first describe a proposed scheme which is based on CF for broadcast relay channel and generalize this scheme for broadcast network, where one source node transmits data to two destination nodes with the help of arbitrarily many relay nodes. Specifically, we apply CF with Marton`s inner coding for broadcasting to compare with the proposed scheme. The proposed scheme have shown broader rate region than CF with Marton`s coding and conventional CF with time-sharing.
There are three main contributions of this paper. Firstly, we have shown the achievabilty for general broadcast network. Secondly, the proposed scheme always has equal or better performance than conventional CF for broadcasting. Lastly, we have extended Noisy Network Coding to broadcasting with Marton`s coding.
커버리지 증대, 신뢰성 있는 데이터 전송 및 전송 속도 증대에 도움을 주는 릴레이에 대한 연구는 광범위하게 진행되고 있는 중이다. 특히, 릴레이에 대한 연구는 3 가지 전송 방식 (증폭 후 전송, 복호 후 전송, 압축 후 전송 방식)을 기반으로 진행되고 있는 중이다. 이러한 기본 릴레이 전송 방식들을 토대로 이를 확장, 발전시켜 일반적인 네트워크 상황에 대한 연구 시도가 이루어지고 있는 상황이다.
하지만 이러한 많은 관심과 연구에도 불구하고 일반적인 네트워크에 대한 분석은 아직 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 최근에서야 멀티캐스트 네트워크에 대한 연구 결과가 노이즈 네트워크 코딩 논문에 의해 다루어졌지만, 브로드캐스트 네트워크에 대한 연구는 포함되지 않았다. 따라서 이 논문에서는 노이즈 네트워크 코딩과 Marton`s coding 기법을 활용하여 일반적인 브로드캐스트 네트워크에 적용하고자 한다.
먼저 이 논문에서는 앞서 언급한 노이즈 네트워크 코딩과 Marton`s coding을 기반으로 브로드캐스트 릴레이 채널에 적용하여 전송 가능 영역에 대해 분석하는 한편 이를 확장하여 브로드캐스트 네트워크에 맞도록 적용하여 전송 가능 영역을 얻는다.
또한 위의 결과를 기반으로 dirty paper coding 기법을 이용하여 가우시안 브로드캐스트 릴레이 채널에 적용하고, 전송 영역 관점에서 단순 CF와 Marton`s coding 확장 그리고 CF time-sharing 보다 더 좋은 성능을 가짐을 증명한다.
이 논문의 주요 결과로서，첫째로，일반적인 브로드캐스트 네트워크에서의 전송 가능 영역에 대한분석，둘째로，제안된 방식이 기존 CF와 비교하여 항상좋거나 같은 성능을 보임，셋째로，노이즈 네트워크 코딩과 Marton’s coding을 브로드캐스팅 상황에 맞게 확장 적용한다는 점을 들 수 있다.
