Journal of information and communication convergence engineering
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v.22
no.3
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pp.181-188
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2024
Herein, an innovative transmission technique that utilizes the satellite aerial terrestrial integrated network (SATIN) architecture in combination with non-orthogonal multiple access (NOMA) communications is proposed. This approach is designed to significantly enhance communication rates, which is critical for modern and future combat capabilities. The effectiveness of the proposed transmission system is validated by conducting a comparative analysis of the sum-throughput results, considering various numbers of transmission nodes within the SATIN structure. The results and analyses reveal that the proposed method outperforms traditional methods such as spatial division multiple access (SDMA) and time division multiple access (TDMA), especially in terms of reducing data loss. This superior performance is primarily due to the advanced capability of NOMA in minimizing interference between signals, resulting in improved sum-throughput outcomes. The implementation of this method is expected to significantly enhance command communications in manned-unmanned combat systems, thereby bolstering overall combat effectiveness through improved transmission rates.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.11-19
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2021
In this paper, we propose a non-orthogonal multiple access (NOMA) method based on channel alignment to simultaneously transmit multiple unicast and multicast streams in frequency-efficient manner. In this method, all receivers in a multicast cluster use the receive beamforming vectors that align their channels, and the base station uses the aligned channel information to design the transmit beamforming vectors that eliminate interference between multicast clusters. Using the effective receive channel information combined with the transmit beamforming vectors, unicast receivers design their own receive beamforming vectors that eliminate interference between unicast receivers. Since the proposed method effectively eliminates the interference, it achieves a higher sum rate than the existing orthogonal multiple access (OMA) method in high SNR regions. In addition, we present a hybrid method that exploits the benefits of the proposed NOMA method and the existing OMA method. Depending on the channel state, the hybrid method adaptively employs the existing OMA method, which improves the received signal power, in low SNR regions and the proposed NOMA method, which effectively eliminates the interference, in high SNR regions, thereby achieving a good sum rate over the entire SNR region.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.3
no.4
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pp.181-190
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2014
This paper reports a cognitive radio network architecture based on overloaded multicarrier direct sequence code division multiple access (O-MC-DS-CDMA). The O-MC-DSCDMA technique combines CDMA with a multicarrier modulation technique to overcome the channel fading effects. In this technique, secondary users are enabled to share the available bandwidth with the existing primary users. Two sets of orthogonal Gold codes are used to support the primary and secondary users simultaneously. The orthogonality between the spreading codes is lost due to the non-zero cross correlation between the codes and the timing synchronization error in the uplink transmission, which causes interference between primary and secondary users. This paper proposes two modified hybrid parallel/successive interference cancellation techniques for primary and secondary user base station receivers with multiple antennas to suppress the interference among users. Interference among the same group of users is cancelled by parallel interference cancellation and the interference among groups is cancelled using successive interference cancellation. The simulation results confirmed that the proposed modified interference cancellation techniques show better BER performance over conventional interference cancellation techniques.
We analyze the performance of multistage cooperation in decode-and-forward relay networks where the transmission between source and destination takes place in $T{\geq}2$ equal duration and orthogonal time phases with the help of relays. The source transmits only in the first time phase. All relays that can decode the source's transmission forward the source's message to the destination in the second time phase, using a space-time code. During subsequent time phases, the relays that have successfully decoded the source message using information from all previous transmitting relays, transmit the space-time coded symbols for the source's message. The non-decoding relays keep accumulating information and transmit in the later stages when they are able to decode. This process continues for T cooperation phases. We develop and analyze the outage probability of multistage cooperation protocol under orthogonal relaying. Through analytical results, we obtain the near-optimal placement strategy for relays that gives the best performance when compared with most other candidate relay location strategies of interest. For different relay network topologies, we also investigate an interesting tradeoff between an increased SNR and decreased spectral efficiency as the number of cooperation stages is increased. It is also shown that the largest multistage cooperation gain is obtained in the low and moderate SNR regime.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.9
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pp.3124-3137
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2022
We propose a spectral-efficient coordinated direct and relayed transmission (CDRT) scheme for a relay-assisted downlink system with two users. The proposed scheme is based on backscatter communication (BC) and non-orthogonal multiple access (NOMA) technique. With the proposed BC-NOMA-CDRT scheme, both users can receive one packet within one time slot. In contrast, in existing NOMA-CDRT schemes, the far user is only able to receive one packet in two time slots due to the half-duplex operation of the relay. We investigate the outage of the BC-NOMA-CDRT scheme, and derive the outage probability expressions in closed-form based on Gamma distribution approximation and Gaussian approximation. Numerical results show that the analytical results are accurate and the BC-NOMA-CDRT scheme outperforms the conventional NOMA-CDRT significantly.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.1
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pp.365-382
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2021
This paper proposes a novel two-way relaying (TWR) approach for a two-relay wireless network based on non-orthogonal multiple access (NOMA), where two terminals exchange messages with a cellular base station (BS) via two intermediate relay stations (RSs). We propose a NOMA-based TWR approach with two relaying schemes, i.e., amplify-and-forward (AF) and decode-and-forward (DF), referred to as NOMA-AF and NOMA-DF. The sum-rate performance of our proposed NOMA-AF and NOMA-DF is analyzed. A closed-form sum-rate upper bound for the NOMA-AF is obtained, and the exact ergodic sum-rate of NOMA-DF is also derived. The asymptotic sum-rate of NOMA-AF and NOMA-DF is also analyzed. Simulation results show that the proposed scheme outperforms conventional orthogonal multiple access based transmission schemes. It is also shown that increasing the transmit power budget of the relays only cannot always improve the sum-rates.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.7
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pp.1040-1046
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2022
In this paper, we consider a system with massive user equipments (UEs) in a cell and assume path loss and Rayleigh fading channels between the base station (BS) and UEs. In addition, it is assumed that the system bandwidth consists of multiple identical frequency subchannels. Under such assumptions, we propose a channel state information (CSI) feedback scheme and a resource allocation scheme for non-orthogonal multiple access (NOMA) transmission in order to reduce the feedback overhead of CSI generated by massive UEs and to reduce the complexity of resource allocation. In particular, for the proposed schemes, we analyze the sum data rate achievable by massive UEs in a cell and the outage probability with which the UEs in a cell do not meet the target data rate. Through the simulation results, we show that the proposed schemes can provide the superior outage probability, although it degrades the average sum data rate.
Practical non-synoptic fluctuating wind often exhibits nonstationary features and should be modeled as nonstationary random processes. Generally, the coherence function of the fluctuating wind field has time-varying characteristics. Some studies have shown that there is a big difference between the fluctuating wind field of the coherent function model with and without time variability. Therefore, it is of significance to simulate nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherent function. However, current studies on the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field with time-varying coherence are very limited, and the proposed approaches are usually based on the traditional spectral representation method with low simulation efficiency. Especially, for the simulation of multi-variable wind field of large span structures such as transmission tower-line, not only the simulation is inefficient but also the matrix decomposition may have singularity problem. In this paper, it is proposed to conduct the numerical simulation of nonstationary fluctuating wind field in one-spatial dimension with time-varying coherence based on the wavenumber-frequency spectrum. The simulated multivariable nonstationary wind field with time-varying coherence is transformed into one-dimensional nonstationary random waves in the simulated spatial domain, and the simulation by wavenumber frequency spectrum is derived. So, the proposed simulation method can avoid the complicated Cholesky decomposition. Then, the proper orthogonal decomposition is employed to decompose the time-space dependent evolutionary power spectral density and the Fourier transform of time-varying coherent function, simultaneously, so that the two-dimensional Fast Fourier transform can be applied to further improve the simulation efficiency. Finally, the proposed method is applied to simulate the longitudinal nonstationary fluctuating wind velocity field along the transmission line to illustrate its performances.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.1
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pp.239-260
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2023
The underwater acoustic wireless communication networks are generally formed by the different autonomous underwater acoustic vehicles, and transceivers interconnected to the bottom of the ocean with battery deployed modems. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has become the most popular modulation technique in underwater acoustic communication due to its high data transmission and robustness over other symmetrical modulation techniques. To maintain the operability of underwater acoustic communication networks, the power consumption of battery-operated transceivers becomes a vital necessity to be minimized. The OFDM technology has a major lack of peak to average power ratio (PAPR) which results in the consumption of more power, creating non-linear distortion and increasing the bit error rate (BER). To overcome this situation, we have contributed our symmetry research into three dimensions. Firstly, we propose a machine learning-based underwater acoustic communication system through long short-term memory neural network (LSTM-NN). Secondly, the proposed LSTM-NN reduces the PAPR and makes the system reliable and efficient, which turns into a better performance of BER. Finally, the simulation and water tank experimental data results are executed which proves that the LSTM-NN is the best solution for mitigating the PAPR with non-linear distortion and complexity in the overall communication system.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.3
no.1
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pp.15-21
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2008
The high peak to average power ratio (PAPR) of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system introduces inevitable non-linear distortion in the transmission due to the amplifier non-linear property. This causes both in-band distortion and out of band spectrum re-growth. In this paper we tried to compensate the problem by using polynomial based pre-distortion. Estimation of both the non-linear and inverse non-linear polynomial is achieved using the Least Square Error (LSE) method. Using these parameters closed form pre-distorter can be easily created. We also used the 'partial peak cancellation and clipping' method to remove the high peak present in the non constant amplitude of the OFDM signal responsible to drive the amplifier in near saturation region for better performance of the system
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[게시일 2004년 10월 1일]
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