Al-Mishmish, Hameed R.M.;Preveze, Barbaros;Alkhayyat, Ahmed
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.11
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pp.5335-5353
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2019
The definition of the bandwidth efficiency (BE) of cognitive cooperative network (CCN) is the ratio between a number of the licensed slot(s) or sub-channel(s) used by the unlicensed users to transmit a single data packet from the unlicensed transmitter to unlicensed destination, and from unlicensed relay(s) to unlicensed destination. This paper analyzes and improves the BE in the underlay CCN with a new reactive relay selection under interference and power constraints. In other words, this paper studies how unlicensed cooperative users use the licensed network slot(s) or sub-channel(s) efficiently. To this end, a reactive relay selection method named as Relay Automatic Repeat Request (RARQ) is proposed and utilized with a CCN under interference and power constraints. It is shown that the BE of CCN is higher than that of cooperative transmission (CT) due to the interference and power constraint. Furthermore, the BE of CCN is affected by the distance of the interference links which are between the unlicensed transmitter to the licensed destination and unlicensed relay to the licensed destination. In addition, the BE for multiple relays selection over a CCN under interference and power constraints is also analyzed and studied, and it is shown that the BE of CCN decreases as the number of relays increases.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.31
no.8A
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pp.769-774
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2006
Based on the performance of a cooperative diversity with selection combining in Rayleigh fading, the power control range of a relay node is investigated. Also the effect of the power-limited relay node to the system performance is investigated. If the average signal-to-noise ratio(SNR) of each signal path is equal, the single relay cooperative diversity is obtained 13.5dB gain at the outage probability of $1{\times}10^{-3}$ in Rayleigh fading. We noticed that the limited power of a relay node severely degrades the system performance. Therefore the node with limited power in ad-hoc network is not recommended as a relay node in cooperative diversity system.
Li, Jun;Lee, Moon-Ho;Yan, Yier;Peng, Bu Shi;Hwang, Gun-Joon
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.11
no.4
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pp.239-249
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2011
In this paper, we propose a reliable $8{\times}8$ up-down switching polar relay code based on 3GPP LTE standard, motivated by 3GPP LTE down link, which is 30 bps/Hz for $8{\times}8$ MIMO antennas, and by Arikan's channel polarization for the frequency selective fading (FSF) channels with the generator matrix $Q_8$. In this scheme, a polar encoder and OFDM modulator are implemented sequentially at both the source node and relay nodes, the time reversion and complex conjugation operations are separately implemented at each relay node, and the successive interference cancellation (SIC) decoder, together with the cyclic prefix (CP) removal, is performed at the destination node. Use of the scheme shows that decoding at the relay without any delay is not required, which results in a lower complexity. The numerical result shows that the system coded by polar codes has better performance than currently used designs.
In this paper, the impact of energy constraints on a two-hop network with a source, a relay and a destination under random medium access is studied. A collision channel with erasures is considered, and the source and the relay nodes have energy harvesting capabilities and an unlimited battery to store the harvested energy. Additionally, the source and the relay node have external traffic arrivals and the relay forwards a fraction of the source node's traffic to the destination; the cooperation is performed at the network level. An inner and an outer bound of the stability region for a given transmission probability vector are obtained. Then, the closure of the inner and the outer bound is obtained separately and they turn out to be identical. This work is not only a step in connecting information theory and networking, by studying the maximum stable throughput region metric but also it taps the relatively unexplored and important domain of energy harvesting and assesses the effect of that on this important measure.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.5
no.5
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pp.103-108
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2016
In this paper, we propose a resource allocation scheme that guarantees transmission rate for each mobile stations by mitigating interference between a base station-to-mobile station link and a relay station-to-mobile station link. Specifically, we dynamically adjust the boundary between access zone and relay zone using signal to interference plus noise ratio. Moreover, we cluster the mobile stations under sever interference and manage the channel quality of these mobile stations by allocating additional radio resource. Our simulation results show that the proposed scheme can improve the efficiency of radio resources and ensure fairness among mobile stations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.6
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pp.2889-2909
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2017
Wireless sensor networks (WSNs) have attracted lots of attention in recent years due to their potential for various applications. In this paper, we seek how to efficiently deploy relay nodes into traditional static WSNs with constrained locations, aiming to satisfy specific requirements of the industry, such as average energy consumption and average network reliability. This constrained relay node deployment problem (CRNDP) is known as NP-hard optimization problem in the literature. We consider addressing this multi-objective (MO) optimization problem with an improved Artificial Bee Colony (ABC) algorithm with a linear local search (MOABCLLS), which is an extension of an improved ABC and applies two strategies of MO optimization. In order to verify the effectiveness of the MOABCLLS, two versions of MO ABC, two additional standard genetic algorithms, NSGA-II and SPEA2, and two different MO trajectory algorithms are included for comparison. We employ these metaheuristics on a test data set obtained from the literature. For an in-depth analysis of the behavior of the MOABCLLS compared to traditional methodologies, a statistical procedure is utilized to analyze the results. After studying the results, it is concluded that constrained relay node deployment using the MOABCLLS outperforms the performance of the other algorithms, based on two MO quality metrics: hypervolume and coverage of two sets.
Yasmine-Derdour, Yasmine-Derdour;Bouabdellah-Kechar, Bouabdellah-Kechar;Faycal-Khelfi, Mohammed
Journal of Information Processing Systems
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v.12
no.2
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pp.275-294
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2016
A primary task in wireless sensor networks (WSNs) is data collection. The main objective of this task is to collect sensor readings from sensor fields at predetermined sinks using routing protocols without conducting network processing at intermediate nodes, which have been proved as being inefficient in many research studies using a static sink. The major drawback is that sensor nodes near a data sink are prone to dissipate more energy power than those far away due to their role as relay nodes. Recently, novel WSN architectures based on mobile sinks and mobile relay nodes, which are able to move inside the region of a deployed WSN, which has been developed in most research works related to mobile WSN mainly exploit mobility to reduce and balance energy consumption to enhance communication reliability among sensor nodes. Our main purpose in this paper is to propose a solution to the problem of deploying mobile data collectors for alleviating the high traffic load and resulting bottleneck in a sink's vicinity, which are caused by static approaches. For this reason, several WSNs based on mobile elements have been proposed. We studied two key issues in WSN mobility: the impact of the mobile element (sink or relay nodes) and the impact of the mobility model on WSN based on its performance expressed in terms of energy efficiency and reliability. We conducted an extensive set of simulation experiments. The results obtained reveal that the collection approach based on relay nodes and the mobility model based on stochastic perform better.
Tin, Phu Tran;Nam, Pham Minh;Duy, Tran Trung;Voznak, Miroslav
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.6
no.3
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pp.200-209
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2017
In this paper, we investigate the tradeoff between security and reliability for a multi-hop protocol in cluster-based underlay cognitive radio networks. In the proposed protocol, a secondary source communicates with a secondary destination via the multi-hop relay method in the presence of a secondary eavesdropper. To enhance system performance under the joint impact of interference constraint required by multiple primary users and hardware impairments, the best relay node is selected at each hop to relay the source data to the destination. Moreover, the destination is equipped with multiple antennas and employs a selection combining (SC) technique to combine the received data. We derive closed-form expressions of the intercept probability (IP) for the eavesdropping links and the outage probability (OP) for the data links over a Rayleigh fading channel. Finally, the correction of our derivations is verified by Monte-Carlo simulations.
Mobile nodes can't always connect each other in DTNs (delay tolerant networks). Many DTN routing protocols that favor the "multi-hop forwarding" are proposed to solve these network problems. But they also lead to intolerant delivery cost so that designing a overhead-efficient routing protocol which is able to perform well in delivery ratio with lower delivery cost at the same time is valuable. Therefore, we utilize the small-world property and propose a new delivery metric called multi-probability to design our relay node selection principles that nodes with lower delivery predictability can also be selected to be the relay nodes if one of their history nodes has higher delivery predictability. So, we can find more potential relay nodes to reduce the forwarding overhead of successfully delivered messages through our proposed algorithm called HESnW. We also apply our new messages copies allocation scheme to optimize the routing performance. Comparing to existing routing algorithms, simulation results show that HESnW can reduce the delivery cost while it can also obtain a rather high delivery ratio.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2019.05a
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pp.288-289
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2019
This paper studies the secrecy capacity for a wireless cooperative network with perfect channel state information at the relays, and receiver. A similar assumption is also made for the instance where there exist a direct link between the transmitter and receiver. Physical Layer security techniques are employed in wireless networks to mitigate against the activity of eavesdroppers. It offers a viable alternative to computationally intensive encryption. In this paper the design of a protocol utilizing jamming (via jamming nodes) for better security and relaying (via relay nodes) for the amplify-and-forward (AF) operation, is investigated. A a signal-to-noise variant of secrecy known as secrecy gap is explored because of its use of lesser computational power - preferable for practical systems. Thus we maximize this signal-to-noise approach instead of the conventional secrecy capacity maximization method. With this, an iterative algorithm using geometric programming (GP) and semi-definite programming (SDP) is presented with appreciable benefits. The results show here highlight the benefits of using fractional components of the powers of the relays to offer better secrecy capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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