KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.12
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pp.3018-3036
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2013
In this paper, we investigate power allocation scheme and outage performance for a physical-layer network coding (PNC) relay based secondary user (SU) communication in cognitive multi-antenna relay networks (CMRNs), in which two secondary transceivers exchange their information via a multi-antenna relay using PNC protocol. We propose an optimal energy-efficient power allocation (OE-PA) scheme to minimize total energy consumption per bit under the sum rate constraint and interference power threshold (IPT) constraints. A closed-form solution for optimal allocation of transmit power among the SU nodes, as well as the outage probability of the cognitive relay system, are then derived analytically and confirmed by numerical results. Numerical simulations demonstrate the PNC protocol has superiority in energy efficiency performance over conventional direct transmission protocol and Four-Time-Slot (4TS) Decode-and-Forward (DF) relay protocol, and the proposed system has the optimal outage performance when the relay is located at the center of two secondary transceivers.
In practical wireless relay communication systems, non-destination nodes are assumed to be idle not receiving signals while the relay sends messages to a particular destination node, which results in reduced bandwidth efficiency. To improve the bandwidth efficiency, we relax the idle assumption of non-destination nodes and assume that non-destination nodes may receive signals from sources. We note that the message relayed to a particular node in such a system gives rise to interference to other nodes. To study such a more general relay system, we consider, in this paper, a relay system in which the relay first listens to the source, then routes the source message to the destination, and finally produces interference to the destination in sending messages for other systems. We obtain capacity upper and lower bounds and study the optimal method to deal with the interference as well as the optimal routing schemes. From analytic results obtained, we find the conditions on which the direct transmission provides higher transmission rate. Next, we find the conditions, by numerical evaluation of the theoretical results, on which it is better for the destination to cancel and decode the interference. Also we find the optimal source power allocation scheme that achieves the lower bound depending on various channel conditions. We believe that the results provided in this paper will provide useful insights to system designers in strategically choosing the optimal routing algorithms depending on the channel conditions.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37
no.3A
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pp.141-150
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2012
The WiMedia Alliance has specified a Distributed Medium Access Control (D-MAC) protocol based on UWB for high speed wireless home networks and WPANs. In this paper, firstly, a time slot reservation protocol for relay transmission is proposed. Furthermore, we propose a novel relay node selection algorithm adaptive to current UWB link transmission rate. The proposed relay node selection algorithm has compatibility with current WiMedia D-MAC standard and is executed at each device according to the SoQ as a QoS criterion.
We consider multiple-input multiple-output decode-and-forward relay systems in Rayleigh fading channels under the partial channel state information (CSI) that the channel statistics of the source-relay (SR) link and the instantaneous CSI of the source-destination and relay-destination links are known at the destination. In this paper, we propose a new near maximum likelihood (near-ML) decoder with two-level pairwise error probability (near-ML-2PEP) which uses the average PEP instead of the exact PEP. Then, we theoretically prove that the near-ML and near-ML-2PEP decoders achieve the maximum diversity, which is confirmed by Monte Carlo simulations. Moreover, we show that the near-ML-2PEP decoder can also achieve the maximum diversity by substituting the average PEP with the values that represent the error performance of the SR link.
The objective of this study was to derive approximate closed-form error rates for M-ary burst symbol transmission (MBST) of dual-hop adaptive decode-and-forward (ADF) cooperative relay systems over quasi-static Rayleigh fading channels. Within a burst, there are pilot symbols and data symbols. Pilot symbols are used for channel estimation schemes and each relay node's transmission mode selection schemes. At first, our focus was on ADF relay systems' error-events at relay nodes. Each event's occurrence probability and probability density function (PDF) were then derived. With error-event based approach, we derived a tractable form of PDF for combined signal-to-noise ratio (SNR). Averaged error rates were then derived as approximate expressions for arbitrary link SNR with different modulation orders and numbers of relays. Its accuracy was verified by comparison with simulation results.
Hassan, Syed Ali;Li, Geoffrey Ye;Wang, Peter Shu Shaw;Green, Marilynn Wylie
Journal of Communications and Networks
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v.12
no.5
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pp.442-448
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2010
Cooperative relaying methods have attracted a lot of interest in the past few years. A conventional cooperative relaying scheme has a source, a destination, and a single relay. This cooperative scheme can support one symbol transmission per time slot, and is caned full rate transmission. However, existing fun rate cooperative relay approaches provide asymmetrical gain for different transmitted symbols. In this paper, we propose a cooperative relaying scheme that is assisted with dual relays and provides full transmission rate with the same macro-diversity to each symbol. We also address equalization for the dual relay transmission system in addition to addressing the issues concerning the improvement of system performance in terms of optimal power allocations.
This paper defines the concept of “protectability” for the performance evaluation of distance relay considering its sensitivity and selectivity. The paper starts from the probabilistic modeling of the errors, and based on this model, a detailed explanation of protectability calculation for each zone of the distance relay is presented. An effect of the Weighting Rate and the Measurement Deviation on the protectability evaluation is also given. By considering this effect, the optimization of relay setting can be realized. The proposed method is applied to a typical model system to show its effectiveness
This paper presents an adaptive overcurrent relay applied to interconnecting wind generators in distribution networks. When a fault occurs in the case of the decreasing the wind power generator output, the conventional overcurrent relay can't detect the fault. The suggested adaptive overcurrent relay can detect. An adaptive overcurrent relay improves reliability and security of the power system protection with distributed generator APSCAD/EMTDC simulation results have shown effectiveness of the proposed method.
In this paper, we propose combined relay selection and cooperative beamforming schemes for physical layer security. Generally, high operational complexity is required for cooperative beamforming withmultiple relays because of the required information exchange and synchronization among the relays. On the other hand, while it is desirable to reduce the number of relays participating in cooperative beamforming because of the associated complexity problem, doing so may degrade the coding gain of cooperative beamforming. Hence, we propose combined relay selection and cooperative beamforming schemes, where only two of the available relays are selected for beamforming and data transmission. The proposed schemes introduce a selection gain which partially compensates for the decrease in coding gain due to limiting the number of participating relays to two. Both the cases where full and only partial channel state information are available for relay selection and cooperative beamforming are considered. Analytical and simulation results for the proposed schemes show improved secrecy capacities compared to existing physical layer security schemes employing cooperative relays.
A decode-and-forward two-way relay system benefits from orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and relay transmission. In this paper, we consider a decode-and-forward two-way relay system over OFDMwith two strategies: A joint subcarrier matching algorithm and a power allocation algorithm operating with a total power constraint for all subcarriers. The two strategies are studied based on average capacity using numerical analysis by uniformly allocating power constraints for each subcarrier matching group. An optimal subcarrier matching algorithm is proposed to match subcarriers in order of channel power gain for both transmission sides. Power allocation is defined based on equally distributing the capacity of each hop in each matching group. Afterward, a modified water-filling algorithm is also considered to allocate the power among all matching groups in order to increase the overall capacity of the network. Finally, Monte Carlo simulations are completed to confirm the numerical results and show the advantages of the joint subcarrier matching, power allocation and water filling algorithms, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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