KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권10호
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pp.3321-3341
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2014
This paper investigates the outage performance and optimization for the four-phase two-way transmission network with an energy harvesting (EH) relay. To enable the simultaneous information processing and energy harvesting at the relay, we firstly propose a power splitting-based two-way relaying protocol (PSTWR). Then, we discuss its outage performance theoretically and derive an explicit expression for the system outage probability. In order to find the optimal system configuration parameters such as the optimal power splitting ratio and the optimal transmit power redistribution factor, we formulate an outage-minimized optimization problem. As the problem is difficult to solve, we design a genetic algorithm (GA) based algorithm for it. Besides, we also investigate the effects of the power splitting ratio, the power redistribution factor at the relay, and the source to relay distance on the system outage performance. Finally, extensive simulation results are provided to demonstrate the accuracy of the analytical results and the effectiveness of the GA-based algorithm. Moreover, it is also shown that, the relay position greatly affects the system performance, where relatively worse outage performance is achieved when the EH relay is placed in the middle of the two sources.
이동통신 시스템에서 기지국에 Outage가 발생하면 해당 기지국에 접속된 단말의 연결 단절로 전체적인 네트워크 성능이 저하된다. 그러므로 Outage를 감지하고 복구하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 기지국의 KPI와 이웃 기지국의 네트워크 스캐닝을 이용하여 Outage 기지국을 검출하고, Outage 기지국의 이웃 기지국의 송신전력과 주파수 대역을 변경하여 Outage를 복구하는 기법에 대해 연구하였다. 제안된 기법은 기지국의 KPI 뿐만 아니라 이웃 기지국의 네트워크 스캐닝을 이용하여 Outage 기지국을 검출하기 때문에 기존보다 더 정확한 Outage 기지국을 검출하여 오작동을 줄일 수 있다. 추가적으로, Outage가 발생하면 이웃 기지국의 송신전력과 주파수 대역 변경을 통해 적은 신호 간섭으로 Outage를 복구할 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권10호
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pp.3342-3360
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2014
In this paper, the capacity and BER performance of downlink distributed antenna systems (DAS) with transmit antenna selection and multiple receive antennas are investigated in MIMO composite channel, where path loss, Rayleigh fading and lognormal shadowing are all considered. Based on the performance analysis, using the probability density function (PDF) of the effective SNR and numerical integrations, tightly-approximate closed-form expressions of ergodic capacity and average BER of DAS are derived, respectively. These expressions have more accuracy than the existing expressions, and can match the simulation well. Besides, the outage capacity of DAS is also analyzed, and a tightly-approximate closed-form expression of outage capacity probability is derived. Moreover, a practical iterative algorithm based on Newton's method for finding the outage capacity is proposed. To avoid iterative calculation, another approximate closed-form outage capacity is also derived by utilizing the Gaussian distribution approximation. With these theoretical expressions, the downlink capacity and BER performance of DAS can be effectively evaluated. Simulation results show that the theoretical analysis is valid, and consistent with the corresponding simulation.
This study addresses the effects of channel estimation error and mutual interference between licensed and unlicensed systems on outage performance of reactive relay selection in unlicensed systems over independent non-identical (i.n.i) Rayleigh fading channels and under both the maximum transmit power constraint and primary outage constraint. Toward this end, power allocation for unlicensed users is first recommended to satisfy both constraints and account for channel estimation error and mutual interference. Then, we derive an exact closed-form outage probability representation for unlicensed systems to quickly evaluate this effect in key operation parameters. Various results corroborate the derived expressions and provide useful insights into system performance.
In this paper, we provide the performance analyses of a dual-hop amplify-and-forward(AF) relay transmission composed of asymmetric radio-frequence(RF) and free-space optical(FSO) links. In the mixed RF/FSO system, a relay is equipped with two receive antennas for RF signals and one additional transmit antenna for FSO signals. In order to improve a performance of RF link, a switch-and-stay (SSC) diversity technique is applied at the relay which can provide a proper link performance with a low complexity. Specifically, we offer the performance analyses of the proposed system in terms of outage probability and secrecy outage probability. In numerical examples, we compare the system performances with no diversity and selection combining systems and verify our analytical results via computer-based Monte-Carlo simulations.
Cooperative relaying permits one or more relay to transmit a signal from the source to the destination, thereby increasing network coverage and spectral efficiency. The performance of cooperative relaying is often measured as outage probability. However, appropriate measure for the channel quality is outage capacity. Although the outage probability for cooperative relaying protocol has been analyzed before, very little research has been addressed for the outage capacity. This paper is the first of its kind to derive a closed-form analytical solution of outage capacity using fixed decode and forward relaying and amplify and forward relaying in dissimilar Rayleigh fading channels, considering channel coefficients known to the receiver side. The analytical results show a tradeoff between the SNR and the number of relays for specific outage capacity. A comparison between decode and forward relaying and amplify and forward relaying shows that decode and forward relaying outperforms amplify and forward relaying for a large number of relays.
Recently, efficient partial relay selection (e-PRS) was proposed as an enhanced version of PRS. In comparing e-PRS, PRS, and the best relay selection (BRS), there is a tradeoff between complexity and performance; that is, the complexity for PRS, e-PRS, and BRS is low to high, respectively, but vice versa for performance. In this paper, we study the outage probability for e-PRS in decode-and-forward (DF) relaying systems over non-identical Nakagami-m fading channels, where the fading parameter m is an integer. In particular, we provide closed-form expressions of the exact outage probability and asymptotic outage probability for e-PRS in DF relaying systems. Numerical results show that e-PRS achieves similar outage performance to that of BRS for a low or medium signal-to-noise ratio, a high fading parameter, a small number of relays, and a large difference between the average channel powers for the first and the second hops.
본 논문에서는 듀얼 홉 multiple-input multiple-output(MIMO) 중계 시스템에서 직교시공간블록코드 전송과 송신안테나 선택 전송을 선택적으로 이용하는 선택적 MIMO 전송 기술을 제안한다. 독립적인 레일레이 페이딩 채널을 가정하여 선택적 MIMO 전송 기술 기반의 디코딩 후 전달 중계 시스템에 대한 아웃티지 확률을 분석하고, 수치적 결과를 통해 직교시공간블록코드 전송 또는 송신안테나 선택 전송을 모든 홉에서 동일하게 이용하는 기존 시스템과 아웃티지 성능을 비교한다. 또한, 성능 비교를 통해 제안 기술이 아웃티지 성능의 저하 없이 시스템 오버헤드를 감소시킬 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 CDMA 시스템에서 전력제어의 성능을 향상시킬 수 있는 수정된 분산전력제어(M-DCPC) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 방법의 제어 성능을 보이기 위해 각 이동국의 SIR 응답 속도와 셀(cell) 내에서의 Outage 확률을 기존의 DCPC, CSOPC와 LQPC과 비교하였다. SIR 명령이 변화되는 상황에서, M-DCPC의 SIR 응답 속도가 기존의 다른 알고리즘들에 비해 더 빠르고 적은 오버슈트를 가짐을 모의실험을 통해 확인하였다. Outage의 경우, M-DCPC의 수렴속도가 CSOPC의 수렴속도보다 더 빠름을 확인하였다 CSOPC의 경우 반복횟수가 거듭될수록 SIR 명령에 대한 응답 속도가 느려지게 되는데, 이 때 SIR 명령치가 변화할 경우, CSOPC에서는 다량의 Outage가 발생하지만, M-DCPC는 거의 영향을 받지 않는 것을 확인할 수 있었다.
In this paper, we present a hybrid multi-antenna technique that can minimize the outage probability by combining the diversity and beamforming techniques. The hybrid technique clusters the transmission antennas into multiple groups and exploit diversity among different groups and beamforming within each group. We analyze the performance of the resulting hybrid technique for an arbitrary correlation among the transmission antennas. Through the performance analysis, we derive a closed-form expression of the outage probability for the hybrid technique. This enables to optimize the antenna grouping for the given spatial correlation. We show through numerical results that the hybrid technique can balance the trade-offs between diversity and beamforming according to the spatial correlation and that the optimally designed hybrid technique yields a much lower outage probability than the diversity or beamforming technique does in partially correlated fading channels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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