Journal of electromagnetic engineering and science
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v.11
no.2
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pp.128-132
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2011
In interference tolerance based spectrum sharing systems, primary receivers (PRs) are protected by a predefined peak or average interference power constraint. To implement such systems, cognitive radio (CR) transmitters are required to adjust their transmit power so that the interference power received at the PR receivers is kept below the threshold value. Hence, a CR-transmitter requires knowledge of its channel and the primary receiver in order to allocate the transmit power. In practice, it is impossible or very difficult for a CR transmitter to have perfect knowledge of this channel state information (CSI). In this paper, we investigate the impact of imperfect knowledge of this CSI on the performances of both a primary and cognitive radio network. For fixed transmit power, average interference power (AIP) constraint can be maintained through knowledge of the channel distribution information. To maintain the peak interference power (PIP) constraint, on the other hand, the CR-transmitter requires the instantaneous CSI of its channel with the primary receiver. First, we show that, compared to the PIP constraint with perfect CSI, the AIP constraint is advantageous for primary users but not for CR users. Then, we consider a PIP constraint with imperfect CSI at the CR-transmitter. We show that inaccuracy in CSI reduces the interference at the PR-receivers that is caused by the CR-transmitter. Consequently the proposed schemes improve the capacity of the primary links. Contrarily, the capacities of the CR links significantly degrade due to the inaccuracy in CSI.
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.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.4
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pp.1208-1222
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2014
Due to the low utilization and scarcity of frequency spectrum in current spectrum allocation methodology, cognitive radio networks (CRNs) have been proposed as a promising method to solve the problem, of which spectrum sensing is an important technology to utilize the precious spectrum resources. In order to protect the primary user from being interfered, most of the related works focus only on the restriction of the missed detection probability, which may causes over-protection of the primary user. Thus the interference probability is defined and the interference-aware sensing model is introduced in this paper. The interference-aware sensing model takes the spatial conditions into consideration, and can further improve the network performance with good spectrum reuse opportunity. Meanwhile, as so many fading factors affect the spectrum channel, errors are inevitably exist in the reporting channel in cooperative sensing, which is improper to be ignored. Motivated by the above, in this paper, we study the throughput tradeoff for interference-aware cognitive radio networks over imperfect reporting channel. For the cooperative spectrum sensing, the K-out-of-N fusion rule is used. By jointly optimizing the sensing time and the parameter K value, the maximum throughput can be achieved. Theoretical analysis is given to prove the feasibility of the optimization and computer simulations also shows that the maximum throughput can be achieved when the sensing time and the parameter of K value are both optimized.
The detection of all the symbols transmitted simultaneously in multiuser systems using limited wireless resources is challenging. Traditional model-based methods show high performance with perfect channel state information (CSI); however, severe performance degradation will occur if perfect CSI cannot be acquired. In contrast, data-driven methods perform slightly worse than model-based methods in terms of symbol error ratio performance in perfect CSI states; however, they are also able to overcome extreme performance degradation in imperfect CSI states. This study proposes a novel deep learning-based method by improving a state-of-the-art data-driven technique called deep soft interference cancellation (DSIC). The enhanced DSIC (EDSIC) method detects multiuser symbols in a fully sequential manner and uses an efficient neural network structure to ensure high performance. Additionally, error-propagation mitigation techniques are used to ensure robustness against channel uncertainty. The EDSIC guarantees a performance that is very close to the optimal performance of the existing model-based methods in perfect CSI environments and the best performance in imperfect CSI environments.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.30
no.8A
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pp.649-655
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2005
We propose a robust channel estimation method against imperfect synchronization in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) downlink systems. We address time and frequency synchronization, and the channel estimation at the same time, and try to minimize the error propagation from the time and frequency synchronization steps into the chailnel estimation. The simulation results show that the proposed channel estimation method outperforms the conventional algorithms by about 3dB, and circumvents the problem of mismatch among the synchronization tasks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.10
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pp.4034-4053
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2015
In order to meet various requirements for transmission quality of both primary users (PUs) and secondary users (SUs) in cognitive radio networks, we introduce a channel bonding mechanism for PUs and a channel reservation mechanism for SUs, then we propose a novel spectrum allocation strategy. Taking into account the mistake detection and false alarm due to imperfect channel sensing, we establish a three-dimensional Markov chain to model the stochastic process of the proposed strategy. Using the method of matrix geometric solution, we derive the performance measures in terms of interference rate of PU packets, average delay and throughput of SU packets. Moreover, we investigate the influence of the number of the reserved (resp. licensed) channels on the system performance with numerical experiments. Finally, to optimize the proposed strategy socially, we provide a charging policy for SU packets.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.7
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pp.1473-1478
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2005
In this paper, we proposed UWB system with variable rate in piconet environment that several wireless devices moves as variable. And, we analyzed the performance of UWB system according to multiple access interference and transmission rate. Also, we have evaluated the performance of m system with Truncated Type-II Hybrid ARQ scheme fer achieving high qualify data transmission.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.42
no.11
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pp.87-92
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2005
This paper analyzes the performance for an improved multistage parallel interference cancellation (PIC) technique with a reverse-link synchronous transmission technique (RLSTT) for DS-CDMA system in a frequency-selective Rayleigh fading channel with an imperfect power control scheme. The performance degradation due to power control error (PCE), which is approximated by a log-normally distributed random variable, is estimated as a function of the standard deviation of the PCE. The uncoded bit error performance is evaluated in order to estimate the system capacity. Comparing with the conventional one-stage PIC system, we show achievable gain around $60\%$ by the RLSTT even in the presence of PCE. We conclude that the capacity can be further improved via RLSTT, which alleviates the detrimental effects of the PCE
With the incitation to reduce power consumption and the aggressive reuse of spectral resources, there is an inevitable trend towards the deployment of small-cell networks by decomposing a traditional single-tier network into a multi-tier network with very high throughput per network area. However, this cell size reduction increases the complexity of network operation and the severity of cross-tier interference. In this paper, we consider a downlink two-tier network comprising of a multiple-antenna macrocell base station and a single femtocell access point, each serving multiples users with a single antenna. In this scenario, we treat the following beamforming optimization problems: i) Total transmit power minimization problem; ii) mean-square error balancing problem; and iii) interference power minimization problem. In the presence of perfect channel state information (CSI), we formulate the optimization algorithms in a centralized manner and determine the optimal beamformers using standard convex optimization techniques. In addition, we propose semi-decentralized algorithms to overcome the drawback of centralized design by introducing the signal-to-leakage plus noise ratio criteria. Taking into account imperfect CSI for both centralized and semi-decentralized approaches, we also propose robust algorithms tailored by the worst-case design to mitigate the effect of channel uncertainty. Finally, numerical results are presented to validate our proposed algorithms.
In this paper, it is assumed that a mobile radio channel is a Rayleigh distributed multipath fading channel and Erlang capacity and equivalent channel numbers are calculated for the reverse link of a imperfect power controlled DS/CDMA cellular system considering both shadowing and multipath fading. The DS/CDMA blocking probability is calculated based on a new analysis method that considers Erlang capacity and ICF(interference correction factor) using the median value of $E_{b(i)}$/ $I_{o}$ corresponding to each reverse link user. It is showed that the effect of multipath fading must not be ignored in Erlang capacity of the IS-95 DS/CDMA cellular system and the Erlang capacity is decreased according to the increase of the deviation of the imperfect power control, to the decrease of the processing gain, to the increase of the voice activity.y.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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