40,808 research outputs found

    H2-ARQ-relaying: spectrum and energy efficiency perspectives

    Get PDF
    In this paper, we propose novel Hybrid Automatic Repeat re-Quest (HARQ) strategies used in conjunction with hybrid relaying schemes, named as H2-ARQ-Relaying. The strategies allow the relay to dynamically switch between amplify-and-forward/compress-and-forward and decode-and-forward schemes according to its decoding status. The performance analysis is conducted from both the spectrum and energy efficiency perspectives. The spectrum efficiency of the proposed strategies, in terms of the maximum throughput, is significantly improved compared with their non-hybrid counterparts under the same constraints. The consumed energy per bit is optimized by manipulating the node activation time, the transmission energy and the power allocation between the source and the relay. The circuitry energy consumption of all involved nodes is taken into consideration. Numerical results shed light on how and when the energy efficiency can be improved in cooperative HARQ. For instance, cooperative HARQ is shown to be energy efficient in long distance transmission only. Furthermore, we consider the fact that the compress-and-forward scheme requires instantaneous signal to noise ratios of all three constituent links. However, this requirement can be impractical in some cases. In this regard, we introduce an improved strategy where only partial and affordable channel state information feedback is needed

    Cooperative network-coding system for wireless sensor networks

    Get PDF
    Describes a cooperative network coding system for wireless sensor networks. In this paper, we propose two practical power) and bandwidth)efficient systems based on amplify)and)forward (AF) and decode)and)forward (DF) schemes to address the problem of information exchange via a relay. The key idea is to channel encode each source’s message by using a high)performance non)binary turbo code based on Partial Unit Memory (PUM) codes to enhance the bit)error)rate performance, then reduce the energy consumption and increase spectrum efficiency by using network coding (NC) to combine individual nodes’ messages at the relay before forwarding to the destination. Two simple and low complexity physical layer NC schemes are proposed based on combinations of received source messages at the relay. We also present the theoretical limits and numerical analysis of the proposed schemes. Simulation results under Additive White Gaussian Noise, confirm that the proposed schemes achieve significant bandwidth savings and fewer transmissions over the benchmark systems which do not resort to NC. Theoretical limits for capacity and Signal to Noise Ratio behaviour for the proposed schemes are derived. The paper also proposes a cooperative strategy that is useful when insufficient combined messages are received at a node to recover the desired source messages, thus enabling the system to retrieve all packets with significantly fewer retransmission request messages

    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
    corecore