496 research outputs found
Trading Wireless Information and Power Transfer: Relay Selection to Minimize the Outage Probability
This paper studies the outage probability minimization problem for a multiple
relay network with energy harvesting constraints. The relays are hybrid nodes
used for simultaneous wireless information and power transfer from the source
radio frequency (RF) signals. There is a trade-off associated with the amount
of time a relay node is used for energy and information transfer. Large
intervals of information transfer implies little time for energy harvesting
from RF signals and thus, high probability of outage events. We propose relay
selection schemes for a cooperative system with a fixed number of RF powered
relays. We address both causal and non-causal channel state information cases
at the relay--destination link and evaluate the trade-off associated with
information/power transfer in the context of minimization of outage
probability.Comment: IEEE GlobalSiP, 201
Minimizing Outage Probability by Exploiting CSI in Wireless Powered Cooperative Networks
In this work, we address the relay selection problem for the wireless powered
communication networks, where the relays harvest energy from the source radio
frequency signals. A single source-destination pair is considered without a
direct link. The connecting relay nodes are equipped with storage batteries of
infinite size. We assume that the channel state information (CSI) on the
source-relay link is available at the relay nodes. Depending on the
availability of the CSI on the relay-destination link at the relay node, we
propose different relay selection schemes and evaluate the outage probability.
The availability of the CSI at the relay node on the relay-destination link
considerably improves the performance due to additional flexibility in the
relay selection mechanism. We numerically quantify the performance for the
proposed schemes and compare the outage probability for fixed and equal number
of wireless powered forwarding relays.Comment: accepted in IEEE Globecom 201
Performance enhancement solutions in wireless communication networks
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
Multisource power splitting energy harvesting relaying network in half-duplex system over block Rayleigh fading channel: System performance analysis
Energy harvesting and information transferring simultaneously by radio frequency (RF) is considered as the novel solution for green-energy wireless communications. From that point of view, the system performance (SP) analysis of multisource power splitting (PS) energy harvesting (EH) relaying network (RN) over block Rayleigh-fading channels is presented and investigated. We investigate the system in both delay-tolerant transmission (DTT), and delay-limited transmission (DLT) modes and devices work in the half-duplex (HD) system. In this model system, the closed-form (CF) expressions for the outage probability (OP), system throughput (ST) in DLT mode and for ergodic capacity (EC) for DTT mode are analyzed and derived, respectively. Furthermore, CF expression for the symbol errors ratio (SER) is demonstrated. Then, the optimal PS factor is investigated. Finally, a Monte Carlo simulation is used for validating the analytical expressions concerning with all system parameters (SP).Web of Science81art. no. 6
- …