KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.1
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pp.20-39
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2020
This paper considers a downlink multi-carrier cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) transmission, where no direct link exists between the far user and the base station (BS), and the communication between them only relies on the assist of the near user. Firstly, the BS sends a superimposed signal of the far and the near user to the near user, and then the near user adopts simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) to split the received superimposed signal into two portions for energy harvesting and information decoding respectively. Afterwards, the near user forwards the signal of the far user by utilizing the harvested energy. A minimum data is required to ensure the quality of service (QoS) of the far user. We jointly optimize power allocation, subcarrier allocation, time allocation, the power allocation (PA) coefficient and the power splitting (PS) ratio to maximize the number of data bits received at the near user under the energy causality constraint, the minimum data constraint and the transmission power constraint. The block-coordinate descent method and the Lagrange duality method are used to obtain a suboptimal solution of this optimization problem. In the final simulation results, the superiority of the proposed NOMA scheme is confirmed compared with the benchmark NOMA schemes and the orthogonal multiple access (OMA) scheme.
The WiMedia Alliance has specified a Distributed Medium Access Control (D-MAC)/WUSB protocol based on UWB for high speed wireless home networks and WPANs. In this paper, we propose a novel SoQ-based cooperative communication protocol adaptive to current UWB link transmission rate and QoS measure. The proposed SoQ-based cooperative communication protocol has compatibility with current WiMedia D-MAC/Wireless USB standard and is executed at each device according to a SoQ-based Relay Node Selection (RNS) criterion.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.7
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pp.3080-3099
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2016
In this paper, we propose an algorithm for energy efficient cooperative communication in wireless sensor network (WSN). The algorithm computes the appropriate transmission distance corresponding to optimal broadcast bit error probability, while taking the circuit energy consumption and the number of cooperating nodes into consideration. The algorithm guarantees minimum energy consumption by choosing higher value of bit error probability for cooperative phase and lower value of bit error probability for broadcast phase while maintaining the required end-to-end reliability. The simulation results show that the proposed algorithm provides significant energy saving gain when compared with traditional fixed distance schemes and is suitable for applications demanding energy efficiency with high quality of reception.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.5035-5057
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2019
Advancements in nanotechnology and novel nano materials in the past decade have provided a set of tools that can be used to design and manufacture integrated nano devices, which are capable of performing sensing, computing, data storing and actuation. In this paper, we have proposed cooperative nano communication using Power Switching Relay (PSR) Wireless Power Transfer (WPT) protocol and Time Switching Relay (TSR) WPT protocol over independent identically distributed (i.i.d.) Rayleigh fading channels in the Terahertz (THz) Gap frequency band to increase the range of transmission. Outage Probability (OP) performances for the proposed cooperative nano communication networks have been evaluated for the following scenarios: A) A single decode-and-forward (DF) relay for PSR protocol and TSR protocol, B) DF multi-relay network with best relay selection (BRS) for PSR protocol and TSR protocol, and C) DF multi-relay network with multiple DF hops with BRS for PSR protocol and TSR protocol. The results have shown that the transmission distance can be improved significantly by employing DF relays with WPT. They have also shown that by increasing the number of hops in a relay the OP performance is only marginally degraded. The analytical results have been verified by Monte-Carlo simulations.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.49
no.6
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pp.39-47
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2012
As a scheme to efficiently reduce the effects of multipath fading in next generation wireless communication systems, cooperative communication systems have recently come into the spotlight. Since these cooperative communication systems use cooperative relays with diverse fading coefficients to transmit information, having all relays participate in cooperative communication may result in unnecessary waste of resources, and thus relay selection schemes are required to efficiently use wireless resources. In this paper, we propose an efficient relay selection scheme through self-learning in cooperative wireless networks using Q-learning algorithm. In this scheme, we define states, actions and two rewards to achieve good SER (Symbol Error Rate) performance, while selecting a small number of cooperative relays. When these parameters are well-defined, we can obtain good performance. For demonstrating the superiority of the proposed Q-learning, We compared the proposed scheme with Q-learning and a relay selection scheme with a mathematical analysis. The simulation results show that, compared to a scheme that obtains optimum relays through a mathematical analysis, the proposed scheme uses resources efficiently by using smaller numbers of relays with comparable SER performance. According to these simulation results, the proposed scheme can be considered as a good attempt for future wireless communication.
In this paper, we exploit the cooperative diversity relay protocol to compensate for defects of wireless communication in 60 GHz. We derive and proof results of the numerical expressions versus various scenarios using the computer simulations. Optimal location and scaling factor of relay are presented through analysis of performances and compared between direct-path and time diversity transmission. Consequently, our results confirm that cooperative diversity relay protocol is an effective mean of enhancing the performance of wireless communication systems in 60 GHz.
Asiedu, Derek Kwaku Pobi;Ahiadormey, Roger Kwao;Shin, Suho;Lee, Kyoung-Jae
Journal of Advanced Information Technology and Convergence
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v.9
no.1
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pp.25-37
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2019
Power-line communication (PLC) has influenced smart grid development. In addition, PLC has also been instrumental in current research on internet-of-things (IoT). Due to the implementation of PLC in smart grid and IoT environments, strides have been made in PLC and its combination with the wireless system to form a hybrid communication system. Also, PLC has evolved from a single-input-single-output (SISO) configuration to multiple-input-multiple-output (MIMO) configuration system, and from a point-to-point communication system to cooperative communication systems. In this work, we extend a MIMO wireless two-way amplify-and-forward (AF) cooperative communication system to a hybrid PLC and wireless (PLC/W) system configuration. We then maximize the weighted sum-rate for the hybrid PLC/W by optimizing the precoders at each node within the hybrid PLC/W system. The sum-rate problem was found to be non-convex, therefore, an iterative algorithm is used to find the optimal precoders that locally maximize the system sum-rate. For our simulation results, we compare our proposed hybrid PLC/W configuration to a PLC only and wireless only configuration at each node. Due to an improvement in system diversity, the hybrid PLC/W configuration outperformed the PLC only and wireless only system configurations in all simulation results presented in this paper.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1357-1372
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2017
Energy harvesting techniques, particularly radio frequency energy harvesting (RF-EH) techniques, which are known to provide feasible solutions to enhance the performance of energy constrained wireless communication systems, have gained increasing attention. In this paper, we consider a wireless-powered cooperative communication network (WPCCN) for transferring energy in the downlink and forwarding signals in the uplink. The objective is to maximize the average transmission rate of the system, subject to the total network power constraint. We formulate such a problem as a form of wireless energy transmission based on resource allocation that searches for the joint subcarrier pairing and the time and power allocation, and this can be solved by using a dual approach. Simulation results show that the proposed joint optimal scheme can efficiently improve system performance with an increase in the number of subcarriers and relays.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.9
no.2
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pp.66-70
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2009
The decode-and-forward cooperative communication protocol allows single-antenna users in wireless environments to obtain the powerful benefits of multi-antenna systems without the need for physical arrays. Evaluating the performance of this protocol through simulations is time-consuming and therefore, a need exists for an analytical BER expression to serve as a reference. This paper proposed such an expression for coherently BPSK-modulated data.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.8
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pp.1770-1785
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2013
In this paper, a multi-hop transmission protocol based on parallel communication of secondary users (SUs) is proposed. The primary multi-hop network coexists with a set of SUs by cooperative spectrum sharing. The main optimization target of our protocol is the overall performance of the secondary system with the guarantee of the primary outage performance. The energy consumption of the primary system is reduced by the cooperation of SUs. The aim of the primary source is to communicate with the primary destination via a number of primary relays. SUs may serve as extra decode-and-forward relays for the primary network. When an SU acts as a relay for a primary user (PU), some other SUs that satisfy the condition for parallel communication are selected to simultaneously access the primary spectrum for secondary transmissions. For the proposed protocol, two opportunistic routing strategies are proposed, and a search algorithm to select the SUs for parallel communication is described. The throughput of the SUs and the PU is illustrated. Numerical results demonstrate that the average throughput of the SUs is greatly improved, and the end-to-end throughput of the PU is slightly increased in the proposed protocol when there are more than seven SUs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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