In next-generation wireless networks, it is expected that communication services seeking low latency will be increasing exceedingly. Especially, ultra-reliable low latency communication (URLLC) has been considered as one of main use cases in fifth-generation networks. This thesis proposes techniques which optimize diverse performance metrics while satisfying the low queueing delay constraint for a variety of low latency communication services. The proposed techniques achieve both low queueing latency and performance optimization by dynamically determining transmission/reception schemes to adjust queue backlogs, depending on time-varying stochastic networks. Chapter 3 presents the probabilistic caching policy for video files of varying quality levels in the stochastic wireless caching network. In addition, the thesis proposes an algorithm for streaming users which dynamically selects video quality level and associates with a caching node to download the high-quality video file with nearly no playback delay. In Chapter 4, the adaptive detector selection algorithm is proposed for roadside units to rapidly respond to safety information sent from a large number of vehicles and pedestrians in vehicle-to-everything communications. The roadside unit adaptively selects an optimal detector scheme which minimizes word error rates while limiting the queueing delay to a certain level. Chapter 5 considers environments where small battery-powered devices communicate with many other devices, e.g., Internet-of-things (IoT) networks. In these environments, the thesis proposes dynamic algorithms of user scheduling and power allocation to maximize power efficiency while satisfying the low-latency constraint and quality-of-service (QoS) requirements in hybrid multiple access systems. For the proposed algorithm, the time-average data rate is considered as a QoS requirement for the users. In addition, user scheduling determines whether the link is activated or not as well as whether the transmitter serves users by orthogonal multiple access or non-orthogonal multiple access.
차세대 통신 네트워크에서는 낮은 지연 시간을 추구하는 통신 서비스들이 많아질 것으로 기대되며, 초신뢰성 저지연 통신은 5세대 통신의 주요 서비스 중 하나로 다뤄진다. 본 논문에서는 낮은 큐잉 딜레이 발생 조건을 만족하면서 동시에 성능 지표를 최적화하는 기술들을 다양한 저지연 통신 서비스 하에서 제안한다. 제안하는 기술들은 시간에 따라 변화하는 무선 네트워크 모델에 적응적으로 송수신 방법을 변화시키며 송수신 큐 백로그 값을 조절함으로써 낮은 지연 시간과 성능 최적화를 모두 달성한다. 첫 번째 챕터에서는 무선 캐싱 네트워크를 통해 온디맨드 스트리밍 서비스를 제공하는 환경에서 사용자들이 다양한 퀄리티의 비디오 파일들을 캐싱하는 방법을 제시한다. 또한, 스트리밍 사용자들이 원활한 재생을 위해 채널과 큐 상태에 맞추어 동적으로 영상 퀄리티를 선택하고 해당 영상을 받을 노드를 선택하는 기술을 제안한다. 두 번째 챕터에서는 차량사물 통신에서 기지국이 수많은 차량과 보행자들로부터 받은 안전 정보에 낮은 지연 시간 내로 응답하기 위한 적응적 다중안테나 디텍터 선택 기법을 제안한다. 기지국은 큐잉 딜레이를 특정 수준 이하로 제한하면서 동시에 단어 오류율을 최소화하는 최적의 디텍터 방식을 채널과 큐 상태에 맞추어 적응적으로 선택한다. 마지막 챕터에서는 배터리로 구동되는 수많은 작은 기기들이 서로 통신을 하는 사물 인터넷 네트워크 환경을 고려한다. 기기들이 긴급 신호를 주고받을 때, 저지연 조건을 만족하면서 동시에 일정 수준 이상의 신뢰도와 높은 전력 효율까지 모두 추구하는 전력 할당 및 사용자 스케쥴링 기법을 혼합 다중 접속 시스템 하에서 제안한다.
