Hybrid satellite terrestrial relay networks with cooperative non-orthogonal multiple access

In this letter, we investigate the outage probability (OP) and ergodic capacity of the downlink hybrid satellite terrestrial relay networks (HSTRNs) with a cooperative non-orthogonal multiple access (C-NOMA) scheme, in which a user with better channel condition acts as a relay node and forwards information to other users, thus alleviating the masking effect of users with poor channel conditions in heavy shadowing. Specifically, the exact analytical expression for the OP of the considered system is derived. Furthermore, the ergodic capacity expression is also developed to facilitate performance evaluation of the proposed framework. Finally, the simulations are provided to show the impact of key parameters on the considered system and the superiority of introducing the C-NOMA scheme to the HSTRNs

Performance evaluation of decode and forward cooperative diversity systems over nakagami-m fading channels with non-identical interferers

The deficiencies of regular cooperative relaying schemes were the main reason behind the development of Incremental Relaying (IR). Fixed relaying is one of the regular cooperative relaying schemes and it relies on using the relay node to help in transmitting the signal of the source towards the destination despite the channel’s condition. However, adaptive relaying methods allocate the channel resources efficiently; thus, such methods have drawn the attention of researchers in recent years. In this study, we analyze a two-hop Decode-and-Forward (DF) IR system’s performance via Nakagami-m fading channels with the existence of the several L distinguishable interferers placed close to the destination which diminishes the overall performance of the system due to the co-channel interference. Tight formulas for the Bit Error Rate (BER) and the Outage Probability (OP) are drawn. The assumptions are consolidated by numerical calculations

New Approaches Using Cognitive Radio in Green Networking

The green networks are energy-efficient network architectures and we consider them as the basis of the wireless communication optimizing energy usage. Indeed, future communication technologies are moving in this direction, meaning that they will be less energy-intensive and, in some cases, even energy self-sufficient. Specifically, cognitive radio (CR) networks, cooperative relay networks, and non-orthogonal multiple access (NOMA) techniques have been considered as effective means to facilitate energy harvesting (EH) and a power spectrum allocation for the minimization of total transmit power, hence, making the wireless communication greener. The dissertation consists of three research sections corresponding to the aims. The first aim deals with an radio frequency (RF) wireless energy transfer model for D2D systems. In order to harvest more energy, a multiple-antenna base station and a power beacon are adopted for the D2D transmission network. We derive expressions outage probability in closed-forms. Further, independent simulations are used to validate the exactness of the theoretical expressions. In the second aim, new cooperative system models are proposed and studied. To reach the second aim, the secondary source acts as a relay and employs Amplify and Forward (AF) mode to serve distant NOMA users under a given interference constraint. To provide a detailed examination of the system performance metrics, we derived closed-form formulas for the outage probability and average throughput of the multi-users in the presence of interference constraints. In the last aim of the dissertation, we designed a new system model for a hybrid satellite-terrestrial cognitive network (HSTCN) relying on NOMA interconnecting a satellite and multiple terrestrial nodes. Reliability and security of transmission were studied to minimize the total transmit power. To reach the third aim, we examined the following performance factors: outage probability, hardware impairment, intercept probability, and average throughput. The novel closed-forms expressions of these performance factors are derived. The last but not at least, we simulated the new HSTCN system model. The achieved results figured that the new proposed approaches make it possible to take into account service quality requirements and are applicable in future green networking.Zelené sítě jsou energeticky efektivní síťové architektury a považujeme je za základ bezdrátové komunikace optimalizující spotřebu energie. Tímto směrem se ubírají budoucí komunikační technologie, což znamená, že budou méně energeticky náročné a v některých případech dokonce energeticky soběstačné. Kognitivní rádiové (CR) sítě, kooperativní relay sítě a neortogonální vícenásobné přístupové (NOMA) techniky jsou považovány za účinný prostředek k usnadnění získávání energie (EH) a přidělování výkonového spektra pro minimalizaci celkového vysílacího výkonu, díky čemuž je bezdrátová komunikace zelenější. Disertační práce se skládá ze tří výzkumných částí odpovídajících cílům. První cíl se zabývá modelem bezdrátového přenosu radiofrekvenční (RF) energie pro systémy D2D. Aby bylo možné získat více energie, jsou pro přenosovou D2D síť použity základnové stanice s více anténami a napájecím radiomajákem. Pro navržený model jsou odvozeny pravděpodobnosti výpadků, kdy tyto výrazy jsou v uzavřené formě. Dále jsou k ověření platnosti získaných teoretických výrazů použity nezávislé simulace. Ve druhém cíli jsou navrženy a zkoumány nové modely kooperativního systému. Aby bylo dosaženo druhého cíle, sekundární zdroj funguje jako relay uzel a využívá režim AF (Amplify and Forward), který slouží vzdáleným NOMA uživatelům za specifických interferenčních podmínek. Abychom poskytli podrobné zhodnocení výkonnostních metrik systému, odvodili jsme vztahy v uzavřené formě pro pravděpodobnost výpadků a průměrnou propustnost více uživatelů za přítomnosti interferenčních omezení. V posledním cíli disertační práce jsme navrhli nový systémový model pro hybridní satelitně-terestrickou kognitivní síť (HSTCN) založenou na neortogonálním vícenásobném přístupu (NOMA) propojující satelit a více terestrických uzlů. Zkoumána byla spolehlivost a zabezpečení přenosu s důrazem na minimalizaci celkového vysílacího výkonu. Pro dosažení třetího cíle jsme zkoumali následující výkonnostní faktory: pravděpodobnost výpadku, poškození hardwaru, pravděpodobnost zachycení a průměrnou propustnost. Pro tyto výkonnostní faktory jsou odvozeny v uzavřených formách nové výrazy. V neposlední řadě jsme rovněž simulovali nový systémový HSTCN model. Dosažené výsledky potvrdily, že nově navržené přístupy umožňují zohledňovat požadavky na kvalitu služeb a jsou použitelné v budoucích zelených sítích.440 - Katedra telekomunikační technikyvyhově

Study on transmission over Nakagami-m fading channel for multiple access scheme without orthogonal signal

In this paper, a downlink performance in non-orthogonal multiple access (NOMA) system is considered. With regard to different priority for two NOMA users, we exploit the closed-form expressions of outage probability over wireless fading channel following Nakagami-m fading. The fixed power allocation factor scheme is examined to reduce the complexity in computation regarding performance analysis. In our analysis, perfect successive interference cancellation (SIC) is applied in order to achieve perfect signal decoding operation. Simulation results show that the considered NOMA downlink scheme is affected by transmit SNR, power allocation factors, fading parameters