Physical-Layer Network Coding: Research Trends and Challenges

摘要

無線通信のブロードキャスト性を活用する無線ネットワークコーディングは，無線マルチホップネットワークにおけるスループット向上技術として注目を集めている．無線ネットワークコーディングでは，中継ノードが複数の通信フローを合成し，複数の宛先ノードにブロードキャスト転送を行う．物理層ネットワークコーディングは，中継ノードにおける通信フローの合成に無線通信の多重アクセスチャネルを活用することで，さらなるスループットの向上を実現する．しかしながら，物理層ネットワークコーディングを実用的な環境で大規模な無線ネットワークに適用するためには，多くの課題が残されている．本稿では，物理層ネットワークコーディングの現在の研究動向をまとめ，今後の課題について議論する．%The unreliability and the broadcast nature of the wireless communications appear to set a fertile ground for developing solutions based on network coding. The key idea of wireless network coding is to combine multiple communication flows at the relay nodes and use the wireless broadcast transmission to convey the combined flow to multiple destination nodes. Such an approach exhibits a significant throughput improvement when considering bi-directional traffic flows. The physical layer network coding (PLNC) achieves further improvement by combining the flows at the physical layer through the wireless multiple access channel. While its gain in terms of throughput is significant, there are many technical problems to be solved for PLNC to be applied to practical and general wireless networks. In this article, we introduce the state-of-the-art of the research on PLNC. The PLNC requires a fresh look on the protocol design and layering and we outline challenges to be tackled on when designing protocols that utilize PLNC in wireless networks.