Outage Performance of Two-Hop OFDM Systems with Spatially Random Decode-and-Forward Relays

In this paper, we analyze the outage performance of different multicarrier relay selection schemes for two-hop orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) systems in a Poisson field of relays. In particular, special emphasis is placed on decode-and-forward (DF) relay systems, equipped with bulk and per-subcarrier selection schemes, respectively. The exact expressions for outage probability are derived in integrals for general cases. In addition, asymptotic expressions for outage probability in the high signal-to-noise ratio (SNR) region in the finite circle relay distribution region are determined in closed forms for both relay selection schemes. Also, the outage probabilities for free space in the infinite relay distribution region are derived in closed forms. Meanwhile, a series of important properties related to cooperative systems in random networks are investigated, including diversity, outage probability ratio of two selection schemes and optimization of the number of subcarriers in terms of system throughput. All analysis is numerically verified by simulations. Finally, a framework for analyzing the outage performance of OFDM systems with spatially random relays is constructed, which can be easily modified to analyze other similar cases with different forwarding protocols, location distributions and/or channel conditions

İşbirlikli ağlarda dalgacık tabanlı taşıyıcı interferometri OFDM ile PAPR azaltma

Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) yöntemi kablosuz haberleşme sistemlerinde sıklıkla kullanılan bir modülasyon tekniğidir. OFDM ile gerçekleştirilen iletişimde, FFT kullanımından dolayı Tepe Ortalama Güç Oranı (PAPR) problemi karşımıza çıkmaktadır. OFDM’de meydana gelen PAPR problemini gidermek amacıyla farklı teknikler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden birisi de taşıyıcı interferometri (CI) kodlarının kullanımıdır. CI-OFDM sistemi, CI kodlarının yerine Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) kullanımı ile de gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada bir alıcı, bir verici ve bir aktarıcı içeren işbirlikli kablosuz bir ağda ilk defa PAPR ile mücadele etmek için CI-OFDM sistemi, dalgacık dönüşümü kullanılarak (CI Dalgacık OFDM) gerçekleştirilmiştir. Önerilen sistemin performansını ortaya koymak için bit hata olasılığı (BER) performans analizi ve PAPR analizi gerçekleştirilmiştir. Önerilen sistemin hem PAPR hem de BER performansının, mevcut bilinen sistemler ile kıyas edildiğinde, benzetim çalışması kapsamında kullanılan tüm birleştirme yöntemleri ve aktarım stratejileri için dikkate değer oranda arttığı tespit edilmiştir. Sistem performansında dikkate değer oranda bir artış sağlıyor olsa da bununla birlikte dalgacık dönüşümlerinin kullanılması nedeni ile işlemsel karmaşada bir artış oluşmaktadır. Bu durum sistemin tükettiği enerji miktarını artırmaktadır