In existing literature on multiple-input multiple-output (MIMO) relaying communication systems, antenna selection is often implemented by maximizing the channel capacity or the output single-to-noise ratio (SNR). In this paper, we propose an energy-efficient low-complexity antenna selection scheme for MIMO relaying communication systems. The proposed algorithm is based on beamforming and maximizing the Frobenius norm to jointly optimize the transmit power, number of active antennas, and antenna subsets at the source, relaying and destination. We maximize the energy efficiency between the link of source to relay and the link of relay to destination to obtain the maximum energy efficiency of the system, subject to the SNR constraint. Compared to existing antenna selection methods forMIMO relaying communication systems, simulation results demonstrate that the proposed method can save more power in term of energy efficiency, while having lower computational complexity.
For dual-hop multiple-input multiple-output (MIMO) decode-and-forward relaying systems, we propose a selective relaying scheme that uses orthogonal space-time block code (OSTBC) and transmit antenna selection with maximal-ratio combining (TAS/MRC) or vice versa at the first and second hops, respectively. The aim is to achieve an asymptotically identical performance to the dual-hop relaying system with only TAS/MRC, while requiring lower feedback overhead. In particular, we give the selection criteria based on the antenna configurations and the average channel powers for the first and second hops, assuming Rayleigh fading channels. Also, the numerical results are shown for the outage performance comparison between the dual-hop DF relaying systems with the proposed scheme, only TAS/MRC, and only OSTBC.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.21
no.7
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pp.815-822
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2010
Two-way relaying scheme based on relay selection can not only achieve higher rate but also get the selection diversity gain according to the number of relays. However the scheme can not achieve combining gain because it does not consider the direct link between users. In this paper, we propose, with multiple relays, opportunistic cooperative two-way relaying scheme and incremental cooperative two-way relaying scheme which can achieve both selection diversity gain and combining gain. Simulation results show that proposed scheme outperform the conventional scheme by achieving both combining gain and selection diversity gain according to the number of relays.
In this paper, we investigate the effect of cooperative and selection relaying schemes on multiuser diversity in downlink cellular systems with fixed relay stations (RSs). Each mobile station (MS) is either directly connected to a base station (BS) and/or connected to a relay station. We first derive closed-form solutions or upper-bound of the ergodic and outage capacities of four different downlink data relaying schemes: A direct scheme, a relay scheme, a selection scheme, and a cooperative scheme. The selection scheme selects the best access link between the BS and an MS. For all schemes, the capacity of the BS-RS link is assumed to be always larger than that of RS-MS link. Half-duplex channel use and repetition based relaying schemes are assumed for relaying operations. We also analyze the system capacity in a multiuser diversity environment in which a maximum signal-to-noise ratio (SNR) scheduler is used at a base station. The result shows that the selection scheme outperforms the other three schemes in terms of link ergodic capacity, link outage capacity, and system ergodic capacity. Furthermore, our results show that cooperative and selection diversity techniques limit the performance gain that could have been achieved by the multiuser diversity technique.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.16
no.3
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pp.65-71
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2016
Cooperative relaying systems have been studied actively to improve the system performance effectively in wireless fading channels. Most of the cooperative relay studies are assumed fixed relay, recently the performance analysis of the cooperative relaying systems with spatially random relays considering the practical mobile environment are introduced. However the comparative studies for relay selection methods of incremental cooperative relay systems, the performance of which is influenced by the selection methods, have not been studied. Therefore we derive the performance of the system which has MRC(Maximal-ratio combining) with Max SNR(signal-to-noise ratio) selection or Max-min SNR selection, respectively. And the outage performances of the system with Max or Max-min selection method are compared for different transmit power allocation to the source and to the relays. The analytical results serve as useful tools for relay selection and power allocation to transmit nodes for opportunistic incremental relaying systems.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.12
no.3
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pp.87-95
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2013
In this paper, the outage probability of efficient partial relay selection(EPRS) using only one-hop channel information in multi-hop systems is analyzed in Rayleigh fading channels. In particular, we derive an exact and closed-form expression for the outage probability of decode-and-forward relaying based EPRS. In order to prove the usefulness of EPRS in multi-hop systems, we also analyze the correlation between the end-to-end signal-to-noise ratio(SNR) and the SNR for each hop at an arbitrary relaying path. Furthermore, through numerical investigation, we compare the outage performances for EPRS and the best relay selection using all channel information.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.3
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pp.1140-1155
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2021
Up to now, many state-of-arts have been proposed for two-way relaying system with linear modulations. The performances of antenna selection (AS) at both transmit and relay nodes need to be investigated in some two-way relaying multiple-input multiple-output (TWRM) systems. In this paper, the goal is focused on the study of nonlinear modulations, i.e., continuous phase modulation (CPM) in TWRM systems. Firstly, the joint phase trellis are simplified by reversed Rimoldi processing so as to reduce the systems' complexity. Then the performances of joint transmit and receive antenna selection (JTRAS) with CPM modulations in two-way relaying MIMO systems are analyzed. More exactly, the pair wise probability (PEP) is used to evaluate the error performance based on the CPM signal matrix, which is calculated in terms of Laurent expression. Since the channels subject to two terminal nodes share common antennas at relay node R in multiple-access scheme, we revise the JTRAS algorithm and compare it to existing algorithm via simulation. Finally, the error performances for various schemes of antenna selection are simulated and compared to the analysis in this paper.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.47
no.11
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pp.24-29
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2010
Selection-type relaying protocol, which is one of cooperative relaying protocols, provides low decoding complexity and improved system performance due to selection diversity. In this paper, we deal with linear precoding technique that minimize the error probability of cooperative MIMO system. Under the assumption that full channel state information is available at whole nodes, linear source and relay precoders, which minimize mean squared error of the estimated symbol vector, are proposed. Moreover, unlikely to the conventional selection-type relaying protocol using a fixed threshold signal-to-noise-ratio, new transmission link selection algorithm selects direct link or relay link as a transmission link, is introduced. Simulation results show that the proposed linear precoder with the transmission link selection algorithm outperforms the conventional precoders for two-hop relaying protocols or selection-type relaying protocols.
Energy savings in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems is an active research area. In order to achieve a solution, we propose a new cooperative relaying scheme operated on a per subcarrier basis. This scheme improves the bit error rate (BER) performance of the conventional signal-to-noise ratio (SNR)-based selection relaying scheme by substituting SNR with symbol error probability (SEP) to evaluate the received signal quality at the relay more reliably. Since the cooperative relaying provides spatial diversity gain for each subcarrier, thus statistically enhancing the reliability of subcarriers at the destination, the total number of lost subcarriers due to deep fading is reduced. In other words, cooperative relaying can alleviate error symbols in a codeword so that the error correction capability of forward error correction codes can be fully exploited to improve the BER performance (or save transmission energy at a target BER). Monte-Carlo simulations validate the proposed approach.
In this paper, exact closed-form expressions for outage probability and bit error probability (BEP) are presented for multi-hop decode-and-forward (DF) relaying schemes in conjunction with cooperative diversity, in which selection combining technique is employed at each node. We have shown that the proposed protocol offers remarkable diversity advantage over direct transmission as well as the conventional DF relaying schemes with the same combining technique. We then investigate the system performance when different diversity schemes are employed. It has been observed that the system performance loss due to selection combining relative to maximal ratio combining is not significant. Simulations are performed to confirm our theoretical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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