2,373 research outputs found

    Optimal time sharing in underlay cognitive radio systems with RF energy harvesting

    Full text link
    Due to the fundamental tradeoffs, achieving spectrum efficiency and energy efficiency are two contending design challenges for the future wireless networks. However, applying radio-frequency (RF) energy harvesting (EH) in a cognitive radio system could potentially circumvent this tradeoff, resulting in a secondary system with limitless power supply and meaningful achievable information rates. This paper proposes an online solution for the optimal time allocation (time sharing) between the EH phase and the information transmission (IT) phase in an underlay cognitive radio system, which harvests the RF energy originating from the primary system. The proposed online solution maximizes the average achievable rate of the cognitive radio system, subject to the ε\varepsilon-percentile protection criteria for the primary system. The optimal time sharing achieves significant gains compared to equal time allocation between the EH and IT phases.Comment: Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Communications (IEEE ICC 2015), 8-12 June 2015, London, U

    Performance enhancement solutions in wireless communication networks

    Get PDF
    In this dissertation thesis, we study the new relaying protocols for different wireless network systems. We analyze and evaluate an efficiency of the transmission in terms of the outage probability over Rayleigh fading channels by mathematical analyses. The theoretical analyses are verified by performing Monte Carlo simulations. First, we study the cooperative relaying in the Two-Way Decode-and-Forward (DF) and multi-relay DF scheme for a secondary system to obtain spectrum access along with a primary system. In particular, we proposed the Two-Way DF scheme with Energy Harvesting, and the Two-Way DF Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) scheme with digital network coding. Besides, we also investigate the wireless systems with multi-relay; the best relay selection is presented to optimize the effect of the proposed scheme. The transmission protocols of the proposed schemes EHAF (Energy Harvesting Amplify and Forward) and EHDF (Energy Harvesting Decode and Forward) are compared together in the same environment and in term of outage probability. Hence, with the obtained results, we conclude that the proposed schemes improve the performance of the wireless cooperative relaying systems, particularly their throughput. Second, we focus on investigating the NOMA technology and proposing the optimal solutions (protocols) to advance the data rate and to ensure the Quality of Service (QoS) for the users in the next generation of wireless communications. In this thesis, we propose a Two-Way DF NOMA scheme (called a TWNOMA protocol) in which an intermediate relay helps two source nodes to communicate with each other. Simulation and analysis results show that the proposed protocol TWNOMA is improving the data rate when comparing with a conventional Two-Way scheme using digital network coding (DNC) (called a TWDNC protocol), Two-Way scheme without using DNC (called a TWNDNC protocol) and Two-Way scheme in amplify-and-forward(AF) relay systems (called a TWANC protocol). Finally, we considered the combination of the NOMA and physical layer security (PLS) in the Underlay Cooperative Cognitive Network (UCCN). The best relay selection strategy is investigated, which uses the NOMA and considers the PLS to enhance the transmission efficiency and secrecy of the new generation wireless networks.V této dizertační práci je provedena studie nových přenosových protokolů pro různé bezdrátové síťové systémy. S využitím matematické analýzy jsme analyzovali a vyhodnotili efektivitu přenosu z hlediska pravděpodobnosti výpadku přes Rayleighův kanál. Teoretické analýzy jsou ověřeny provedenými simulacemi metodou Monte Carlo. Nejprve došlo ke studii kooperativního přenosu ve dvoucestném dekóduj-a-předej (Two-Way Decode-and-Forward–TWDF) a vícecestném DF schématu s větším počtem přenosových uzlů pro sekundární systém, kdy takto byl získán přístup ke spektru spolu s primárním systémem. Konkrétně jsme navrhli dvoucestné DF schéma se získáváním energie a dvoucestné DF neortogonální schéma s mnohonásobným přístupem (Non-orthogonal Multiple Access–NOMA) s digitálním síťovým kódováním. Kromě toho rovněž zkoumáme bezdrátové systémy s větším počtem přenosových uzlů, kde je přítomen výběr nejlepšího přenosového uzlu pro optimalizaci efektivnosti navrženého schématu. Přenosové protokoly navržených schémat EHAF (Energy Harvesting Amplify and Forward) a EHDF(Energy Harvesting Decode and Forward) jsou společně porovnány v identickém prostředí z pohledu pravděpodobnosti výpadku. Následně, na základě získaných výsledků, jsme dospěli k závěru, že navržená schémata vylepšují výkonnost bezdrátových kooperativních systémů, konkrétně jejich propustnost. Dále jsme se zaměřili na zkoumání NOMA technologie a navrhli optimální řešení (protokoly) pro urychlení datového přenosu a zajištění QoS v další generaci bezdrátových komunikací. V této práci jsme navrhli dvoucestné DF NOMA schéma (nazýváno jako TWNOMA protokol), ve kterém mezilehlý přenosový uzel napomáhá dvěma zdrojovým uzlům komunikovat mezi sebou. Výsledky simulace a analýzy ukazují, že navržený protokol TWNOMA vylepšuje dosaženou přenosovou rychlost v porovnání s konvenčním dvoucestným schématem používajícím DNC (TWDNC protokol), dvoucestným schématem bez použití DNC (TWNDNC protokol) a dvoucestným schématem v zesil-a-předej (amplify-and-forward) přenosových systémech (TWANC protokol). Nakonec jsme zvážili využití kombinace NOMA a zabezpečení fyzické vrstvy (Physical Layer Security–PLS) v podpůrné kooperativní kognitivní síti (Underlay Cooperative Cognitive Network–UCCN). Zde je zde zkoumán výběr nejlepšího přenosového uzlu, který užívá NOMA a bere v úvahu PLS pro efektivnější přenos a zabezpečení nové generace bezdrátových sítí.440 - Katedra telekomunikační technikyvyhově

    Joint Wireless Information and Energy Transfer in a K-User MIMO Interference Channel

    Full text link
    Recently, joint wireless information and energy transfer (JWIET) methods have been proposed to relieve the battery limitation of wireless devices. However, the JWIET in a general K-user MIMO interference channel (IFC) has been unexplored so far. In this paper, we investigate for the first time the JWIET in K-user MIMO IFC, in which receivers either decode the incoming information data (information decoding, ID) or harvest the RF energy (energy harvesting, EH). In the K-user IFC, we consider three different scenarios according to the receiver mode -- i) multiple EH receivers and a single ID receiver, ii) multiple IDs and a single EH, and iii) multiple IDs and multiple EHs. For all scenarios, we have found a common necessary condition of the optimal transmission strategy and, accordingly, developed the transmission strategy that satisfies the common necessary condition, in which all the transmitters transferring energy exploit a rank-one energy beamforming. Furthermore, we have also proposed an iterative algorithm to optimize the covariance matrices of the transmitters that transfer information and the powers of the energy beamforming transmitters simultaneously, and identified the corresponding achievable rate-energy tradeoff region. Finally, we have shown that by selecting EH receivers according to their signal-to-leakage-and-harvested energy-ratio (SLER), we can improve the achievable rate-energy region further.Comment: arXiv admin note: text overlap with arXiv:1303.169
    corecore