In this paper, the performance of dual-hop multi-relay maximum ratio transmission (MRT) over Rayleigh flat fading channels is studied with both conventional (all relays participate the transmission) and opportunistic (best relay is selected to maximize the received signal-to-noise ratio (SNR)) relaying. Performance analysis starts with the derivation of the probability density function, cumulative distribution function and moment generating function of the SNR. Then, both approximate and asymptotic expressions of symbol error rate (SER) and outage probability are derived for arbitrary numbers of antennas and relays. With the help of asymptotic SER and outage probability, diversity and array gains are obtained. In addition, impact of imperfect channel estimations is investigated and optimum power allocation factors for source and relay are calculated. Our analytical findings are validated by numerical examples which indicate that multi-relay MRT can be a low complexity and reliable option in cooperative networks.
Ho-Van, Khuong;Sofotasios, Paschalis C.;Freear, Steven
Journal of Communications and Networks
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v.16
no.1
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pp.10-17
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2014
This work investigates two important performance metrics of underlay cooperative cognitive radio (CR) networks: Interference cumulative distribution function of licensed users and outage probability of unlicensed users. These metrics are thoroughly analyzed in realistic operating conditions such as imperfect fading channel information and strict transmit power constraint, which satisfies interference power constraint and maximum transmit power constraint, over Nakagami-m fading channels. Novel closed-form expressions are derived and subsequently validated extensively through comparisons with respective results from computer simulations. The proposed expressions are rather long but straightforward to handle both analytically and numerically since they are expressed in terms of well known built-in functions. In addition, the offered results provide the following technical insights: i) Channel information imperfection degrades considerably the performance of both unlicensed network in terms of OP and licensed network in terms of interference levels; ii) underlay cooperative CR networks experience the outage saturation phenomenon; iii) the probability that the interference power constraint is satisfied is relatively low and depends significantly on the corresponding fading severity conditions as well as the channel estimation quality; iv) there exists a critical performance trade-off between unlicensed and licensed networks.
This article presents a novel cooperative spectrum sharing (CSS) scheme. The primary transmitter transmits a complex Quadrature amplitude modulation (QAM) signal in the first phase, and CSS occurs in the second phase. The secondary transmitter with the largest forwarding channel gain among the nodes that successfully decode the primary signal in the first phase is selected for CSS. This selected node employs a pulse-amplitude modulation (PAM) signal for primary information message (IM) instead of the QAM signal, and it employs a modified PAM signal for the secondary IM. The proposed modified PAM signal depends on the amplitude of the primary PAM signal. This method results in no mutual interference and negligible primary interference constraint and allows a higher degree of exploitation of spatial diversity, thus enabling increase in secondary power to improve primary transmission. The outage performance is enhanced in both the primary and secondary systems. The critical region, in which the primary outage performance is enhanced with the proposed CSS scheme, can be adjusted and widened by varying either the modulation cooperation sharing factor or the number of secondary transmitters.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.4A
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pp.418-425
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2008
In this paper, we propose two different types of cooperative transmission protocols, referred to as spatial multiplexing with receive diversity (SMRD), that are bandwidth-efficient. We show that the BER performance can be significantly improved with a proper design of SMRD protocol under the AF (Amplify-and-Forward) and the DF (Decode-and-Forward) modes of relaying, when there is no interference among all symbols transmitted in the same time slot. BER analysis and our simulation result show that the proposed transmission protocol achieves a significant gain over no-cooperation (direct transmission) without any bandwidth expansion.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.12
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pp.5803-5819
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2017
In this paper, we proposed a contract theory based cooperative spectrum sharing scheme with joint power and bandwidth optimization under asymmetric information, where the primary user (PU) does not know the secondary users' (SUs) private information. To improve performance, PU needs to provide incentives to stimulate nearby SUs to help forward its signal. By using contract theory, PU and SUs' negotiations are modeled as a labor market. PU and SUs act as the employer and employees, respectively. Specifically, SUs provide labor (i.e. the relay power, which can be used for forwarding PU's signal) in exchange for the reward (i.e. the spectrum access bandwidth which can be used for transmitting their own signals). PU needs to overcome a challenge how to balance the relationship between contributions and incentives for the SUs. We study the optimal contract design which consists of relay power and spectrum access bandwidth allocation. We show that the most efficient SUs will be hired by the PU to attend the cooperative communication. PU can achieve the same maximum utility as in the symmetric information scenario. Simulation results confirm that the utility of PU is significantly enhanced with our proposed cooperative spectrum sharing scheme.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.22
no.10
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pp.941-950
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2011
In this paper, we analysis the end-to-end performance of the incremental cooperative communication with relay selection. In the conventional cooperative scheme, the source(S) broadcasts the signal to the relay(R) and the destination(D) at 1st phase, and the R forwards the signal to the D at 2nd phase. Although this scheme can improve performance and provide diversity gain, it suffers from decreasing spectrum efficiency. In order to overcome this problem, the incremental cooperative model can be used. In this paper, we study two incremental cooperative method : the first uses ARQ with threshold SNR and the second uses HARQ with channel coding. we also evaluated performance of the incremental cooperative communication based on the R arrangement by using both methods.
In this paper, we analyze the performance of a cooperative communication wireless network over independent and identically distributed (IID) Nakagami-m fading channels. A simple transmission scheme is considered where the relay is operating in amplify-forward (AF) mode. A closed-form expression for symbol error rate (SER) is obtained using the moment generating function (MGF) of the total signal to noise ratio (SNR) of the transmitted signal with binary phase shift keying (BPSK).
본 논문은 협력 ARQ 프로토콜에서 기존의 SNR 또는 채널 계수를 고려하는 선택적 릴레이 방식 대신에 LLR를 고려한 최적의 선택적 릴레이를 제안하였다. 협력통신에 ARQ를 적용함으로써 주파수 효율을 향상 시킬 수 있으며, LLR를 적용함으로써 성능을 보다 향상시킬 수 있었다. 레일리 페이딩과 AWGN를 고려한 Monte-Carlo 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.39A
no.12
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pp.777-779
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2014
In this paper, we consider IOTA-OFDM/OQAM system that improves the transmission power and rate efficiency of conventional OFDM system and propose DF relaying cooperative communication scheme based on the IOTA-OFDM/OQAM system. In the proposed scheme, the destination receives orthogonal signals from source and relay simultaneously and combines using MRC. We demonstrated that the proposed schemes get better BER performance than conventional system because of the diversity gain.
In this paper, secure multicasting with the help of cooperative decode-and-forward relays is considered for the case in which a source securely sends a common message to multiple destinations in the presence of a single eavesdropper. We show that the secrecy rate maximization problem in the secure multicasting scenario under an overall power constraint can be solved using semidefinite programing with semidefinite relaxation and a bisection technique. Further, a suboptimal approach using zero-forcing beamforming and linear programming based power allocation is also proposed. Numerical results illustrate the secrecy rates achieved by the proposed schemes under secure multicasting scenarios.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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