Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp(Luận văn thạc sĩ) Phân tích ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh trong mạng hợp tác khuếch đại và chuyển tiếp
LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 08 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Thái Anh iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, lời xin chân thành cảm ơn giảng viên Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung giảng viên Khoa Điện-Điện tử nói riêng, người giúp đỡ tơi, trang bị cho kiến thức tảng chuyên ngành bổ ích, giúp tơi có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện tốt cho tơi q trình học tập Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Đình Thuấn đưa định hướng nghiên cứu, việc phản hồi kết nghiên cứu thời gian qua Trong thời gian làm việc với thầy, không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức mới, tiếp cận với nhiều công nghệ mới, tiên tiến, hiệu rèn luyện thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, điều cần thiết trình học tập công tác sau Đồng thời gửi lời cảm ơn tới bạn bè, anh chị Khoa Điện-Điện tử góp ý, chia sẻ kinh nghiệm, hỗ trợ trình nghiên cứu thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 30 tháng năm 2017 Người thực đề tài Nguyễn Thái Anh v TĨM TẮT Truyền thơng chuyển tiếp mạng truyền thơng có khản năng: nâng cao hiệu năng, giảm công suất phát, tăng tầm bao phủ, dung lượng,…Nó thu hút nhiều quan tâm nhiều nhà nhiên cứu khắp giới Tuy nhiên, triển khai diện rộng, với số lượng lớn thiết bị viễn thơng việc phân tập thời gian, tần số cho hệ thống trở nên khó khăn cần có nguồn lượng khổng lồ trì hoạt động hệ thống Việc tìm nguồn lượng phù hợp tốn vấn đề quan trọng, cần thiết Mạng truyền thơng thu thập lượng từ sóng vơ tuyến (RF) đời nhằm đáp ứng yêu cầu đặt nêu Mặt khác, hệ thống có tần số xích lại gần ảnh hưởng nhiễu đến hệ thống lớn, làm giảm khản hoạt động hệ thống Một vấn đề quan trọng tìm cách khắc phục ảnh hưởng nhiễu đồng kênh (CCI) đến chất lượng hệ thống vô tuyến Trong đề tài này, phân tích hiệu mạng thu thập lượng điều kiện ước lượng kênh không hồn hảo phân tích ảnh hưởng nhiễu đồng kênh lên mạng hợp tác khuếch đại – chuyển tiếp Đề tài thực nhiệm vụ chính: Thứ nhất, giới thiệu tổng quan mạng hợp tác khuếch đại-chuyển tiếp giới thiệu mạng hợp tác thu tập lượng; Các kỹ thuật chuyển tiếp; Các giao thức chuyển tiếp; Các loại nhiễu thường gặp mạng vơ tuyến Thứ hai, phân tích ảnh hưởng nhiễu đồng kênh (CCI) đến mạng vô tuyến hợp tác khuếch đại-chuyển tiếp hai chiều phận tích hiệu mạng hợp tác thu thập lượng; Cụ thể, xác suất lỗi, xác suất dừng, tốc độ thông lượng khảo sát, phân tích với giả sử số hữu hạn nhiễu đồng kênh ảnh hưởng đến nút tiếp chuyển tiếp nút nguồn nút đích Cuối đánh giá phân tích kết qủa thu việc mô phần mềm matlab vi SUMMARY Transition media is a powerful communications network: improving performance, reducing capacity, increasing coverage, and more It has attracted the attention of many researchers around the world However, when deployed on a large scale, with a large number of telecom equipment, the time and frequency diversity of the systems becomes difficult and requires a huge amount of energy to sustain the operation system Finding the right low cost energy source is an important, essential issue today A radio-frequency energy (RF) communication network was created to meet the above requirements On the other hand, when the systems have a chain of close together, the effect of noise on the system is very large, reducing the ability of the system One of the key issues is to overcome the effects of CCI on radio system quality In this topic, I analyze the energy efficiency of the network under the condition of incomplete channel estimation and analyze the effect of the co-channel interference on the network of amplification-transition This topic performs the main tasks: First, Introduction to the network of amplification-forwarding cooperation and introduction to the network of collective energy collection; Transition techniques; Forwarding protocols; Common types of interference in wireless networks Second, I analyze the effects of co-channel interference (CCI) to the two-way co-amplified radiointerference network and network performance companion to collect energy; Specifically, the error probabilities, probabilities, velocity and throughput were investigated, assuming that a finite number of co-channel interferences affected the forward link as well as the source and destination nodes Finally, evaluate and analyze the results obtained by simulations on the matlab software vii MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC iii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ xi BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT xii DANH SÁCH CÁC HÌNH .xiii Chương 15 TỔNG QUAN 15 1.1 GIỚI THIỆU 15 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 16 1.3 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 16 1.3.1 Nhiệm vụ 16 1.3.2 Giới hạn đề tài 17 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI 17 Chương 18 TỔNG QUAN 18 VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CHUYỂN TIẾP 18 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 18 2.2 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 20 2.2.1 Ưu điểm: 21 2.2.2 Nhược điểm: 21 2.3 MƠ HÌNH PHÂN TÍCH FADING ĐA ĐƯỜNG 23 2.3.1 Hiện tượng Fading 23 2.3.2 Các yếu tố gây tượng Fading hệ thống vô tuyến mặt đất 23 2.3.3 Các loại Fading 23 viii 2.3.4 Quy luật phân bố Fading đa đường 25 2.4 CÁC GIAO THỨC CHUYỂN TIẾP 28 2.4.1 Giao thức Giải mã chuyển tiếp (Decode – and – forward – DF) 28 2.4.2 Giao thức Khuếch đại chuyển tiếp (Amplify-and-forward – AF) 28 2.5 CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN TIẾP 29 2.5.1 Chuyển tiếp chiều 30 2.5.2 Chuyển tiếp hai chiều 30 2.6 CÁC LOẠI NHIỄU TRONG MẠNG TRUYỀN THÔNG HỢP TÁC 31 2.6.1 Nhiễu trắng 31 2.6.2 Nhiễu liên ký tự ISI (Inter symbol interference) 32 2.6.3 Nhiễu xuyên kênh ICI (Interchannel Interference) 33 2.6.4 Nhiễu đồng kênh (Co-channel interference) 34 2.6.5 Mơ hình phân tích nhiễu đồng kênh 37 Chương 40 GIỚI THIỆU MẠNG TRUYỀN ĐỒNG THỜI NĂNG LƯỢNG VÀ THÔNG TIN 40 3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 40 3.2 CẤU TRÚC MẠNG THU THẬP NĂNG LƯỢNG QUA SĨNG VƠ TUYẾN 40 3.3 CÁC GIAO THỨC MẠNG TRUYỀN THÔNG CHUYỂN TIẾP THU THẬP NĂNG LƯỢNG 41 3.3.1 Giao thức chuyển đổi thời gian (TSR) 41 3.3.2 Giao thức phân chia công suất (PSR) 42 3.3.3 Giao thức kết hợp chuyển đổi thời gian phân chia công suất (TPSR) 43 3.4 MẠNG CHUYỂN TIẾP THU THẬP NĂNG LƯỢNG KHÔNG DÂY TRONG ĐIỀU KIỆN ƯỚC LƯỢNG KÊNH KHƠNG HỒN HẢO: PHÂN TÍCH THƠNG LƯỢNG 43 3.4.1 Mơ hình hệ thống 44 3.4.2 Xác suất dừng thông lượng hệ thống 46 3.4.3 Kết mô 47 Chương 49 ix PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG 49 CỦA NHIỄU ĐỒNG KÊNH (CCI) TRÊN MẠNG HỢP TÁC KHUẾCH ĐẠICHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU 49 4.1 MƠ HÌNH HỆ THỐNG 49 4.2 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG CỦA KHUẾCH ĐẠI-CHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU KHI CÓ TÁC ĐỘNG NHIỄU ĐỒNG KÊNH 52 4.2.1 Hàm CDF SINR 52 4.2.2 Xác suất lỗi 56 4.2.3 Phân tích tiệm cận 56 4.2.4 Thông lượng 57 Chương 58 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 58 5.1 PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 58 5.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 58 Chương 63 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 6.1 KẾT LUẬN 63 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 x CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ - Dinh Viet Hoa, Nguyen Thai Anh, Do Dinh Thuan, “ Wireless energy harvesting relaying networks under imperfect csi: throughput analysis (Mạng chuyển tiếp thu thập lương điều kiện ước lượng kênh khơng hồn hảo: phân tích thơng lượng)” in Journal of Technical Education Science No.40 (1/2017), pp 79-81 “ Phạm Thị Mỹ Linh, Nguyễn Thái Anh, Đỗ Đình Thuấn, Trần Thu Hà Investigation On Harvested Energy-Assited Relay Selection Modes In Wireless Powered Full-Duplex Relaying Networks” in Journal of Technical Education Science xi BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT TT 10 11 12 13 14 15 Từ viết tắt AF AWGN BC CCI CDF DC DF EH EHN IT LoS MA PDF PNC PSR 16 17 18 QoS RF RF-EHN 19 RF-EHN 20 SINR 21 SIR 22 SNR Giải thích Ampily-and-Forward Khuếch đại chuyển tiếp Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng Broadcasting Phát quảng bá Co-Channel Interference Nhiễu đồng kênh Cumulative Distribution Function Hàm phân phối tích lũy Direct Current Dịng điện chiều Decode-and-Forward Giải mã chuyển tiếp Energy Harvesting Thu thập lượng Energy Harvesting Network Mạng thu thập lượng Information Transmission Truyền liệu Line of Sight Tầm nhìn thẳng Multiple Access Đa truy cập Probability Density Function Hàm mật độ xác suất Physical Layer Network Lớp vật lý mạng Power Splitting-based Relaying Chuyển tiếp dựa phân chia theo công suất Quality of Service Chất lượng dịch vụ Radio Frequency Tần số vô tuyến Radio Frequency Energy Mạng thu thập lượng từ Harvesting Network sóng vơ tuyến Radio Frequency Energy Mạng thu thập lượng từ Harvesting Network sóng vơ tuyến Signal-to-Interference-plus-Noise Tỉ lệ tín hiệu nhiễu cộng ratio với nhiễu đồng kênh Signal-to-Interference Tỉ lệ tín hiệu nhiễu đồng kênh Signal-to-Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu nhiễu xii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Mơ hình mạng truyền thơng hợp tác 19 Hình 2 Mơ hình hệ thống giải mã chuyển tiếp (DF) 20 Hình Mơ hình hệ thống khuếch đại chuyển tiếp (AF) 20 Hình Phân loại truyền thông hợp tác 23 Hình Đồ thị hàm mật độ xác suất phân bố Nakagami-m 27 Hình Kỹ thuật chuyển tiếp chiều 30 Hình Kỹ thuật chuyển tiếp hai chiều 30 Hình Mật độ phổ cơng suất nhiễu trắng 31 Hình Mật độ phổ cơng suất nhiễu trắng có băng tần hữu hạn 32 Hình 10 Mơ hình tác động nhiễu đồng kênh 34 Hình 11 Mơ hình tính tốn thơng số tái sử dụng tần số 36 Hình 12 Mơ hình hệ thống hai chặng có nhiễu đồng kênh nút chuyển tiếp 38 Hình Cấu trúc mạng thu thập lượng RF 40 Hình Sơ đồ khối nút mạng thu lượng RF 41 Hình 3 Sơ đồ khối thu lượng RF 41 Hình Cấu trúc giao thức TSR 41 Hình Sơ đồ khối kỹ thuật giao thức TSR 42 Hình Cấu trúc giao thức PSR 42 Hình Sơ đồ khối kỹ thuật giao thức PSR 43 Hình Cấu trúc giao thức TPSR 43 Hình Mơ hình hệ thống 44 Hình 10 Xác suất dừng hệ thống với giá trị khác 48 Hình 11 Xác suất dừng hệ thống với giá trị khác SNR 48 Hình 12 Thông lượng hệ thống với giá trị khác SNR 49 Hình Mồ hình mạng chuyển tiếp hai chiều với nhiễu đồng kênh 50 Hình Xác suất lỗi mạng hợp tác khuếch đại-chuyển tiếp hai chiều với số tín hiệu nhiễu khác 59 xiii 69 70 71 72 73 INVESTIGATION ON HARVESTED ENERGY-ASSITED RELAY SELECTION MODES IN WIRELESS POWERED FULL-DUPLEX RELAYING NETWORKS Phạm Thị Mỹ Linh1, Nguyễn Thái Anh1, Đỗ Đình Thuấn2, Trần Thu Hà2 Univesity of Technology and Education, HCMC Faculty of Electronics and Electrical Engineering, University of Technology and Education ABSTRACT In this paper, we investigate relay selection for decode-and-forward (DF) Full-duplex (FD) based wireless energy harvesting relaying networks.Considering time-switching based relaying (TSR) protocol, this investigation is concerned with the performance of maximum harvested energy relay selection (MHE-RS) scheme In particular, this work analyzes the system performance in terms of outage probability (OP) and throughput over Rayleigh fading channels As important achievement, the integral-form for exact expression and closed-form for approximate expression are derived Finally, this analytical expressions are validated by the Monte-Carlo simulation Keywords: Decode and forward, energy harvesting, time switching based relaying, relay selection 74 source-destination pair considering a dual-hop DF relaying network with multiple wireless energy harvesting relays INTRODUCTION The wireless communication network has a limited lifetime and battery replacement or charging is a way to keep continuing operation in such network This takes a lot of time, inconvenient, risky or sometime unfeasible In recent years, there are many works related to energy harvesting from the natural environment, such as sun, solar, wind, vibration and so on [1] In fact, this technique can provides new power supply schemes for wireless communication network and solve problem of energy assumption efficient in sensor node Normally, the data transmission mode operates in one-way in wireless network The performances of relay networks will be improved by full duplex transfer [2,3] In addition, the RF signal can carry both energy and information which leads to deploy simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) [5,6] In hardware implementation, the circuit design aims to combine information processing and power transfer at the same time on a unit Furthermore, SWIPT using relays has been known as great idea to expand coverage and prolong lifetime of wireless network that also a way to improving quality of service In this paper, we are concerned with relay selection system and using DF protocol In this system, the transmitted signal transfers to relays from source, after that the relays which assists system compare and choose a best relay to forward to destination The contributions of this paper are list as follow i) Proposing a relay selection protocol, which can select an appropriate relay to assist the transmission between a given ii) Deriving the analytical expression for outage probability and throughput, also obtaining the closed-form expression of their approximation in high SNR case Based on the analytical expressions, the optimal throughput and energy harvesting time are discussed in detail The rest of this paper is organised as follows In Section 2, the system model and proposed relay selection protocols are presented In Section 3, we formulate the expressions for outage probability and throughput of system In Section 4, numerical results verify derived analytical expressions Finally, Section concludes the paper SYSTEM MODEL 2.1 Relay selection network topology Fig System model In this model, we investigate a oneway FD EH relay selection network with DF protocol as illustrated in Fig The system consists of one source node and one destination node, denoted by S and D, 75 respectively and N relays, denoted by Ri , i 1, , N In this scenario, it is assumed that source node and destination node are equipped with one antenna and relay node is equipped with two antennas The self-interference is caused by the FD mode The residual self-interference channels at relay node Ri is denoted by fi It is assumed that the direct link between sources does not exist due to the shadowing effect Relay model: To perform capability of harvested energy, in this FD relaying, the relay only has limited power supply, and relies on external charging through harvesting energy from the source transmission [6,7] in which i 1, , N is the number of relay 2.2 Relay Selection Protocol destination Hence, the relay transmit Relay selection (RS) is an effective method to enhance the performance of multi-relay communication system with a low complexity, in which only one relay is selected among all the relay candidates [5] In this paper, we proposes RS scheme for one-way FD EH relaying network, namely, maximum harvested energy relay selection (MHE-RS) In particular, the relay with the largest harvested energy is choosed to assistance transmit information to destination node The index of the selected relay is given by power can be computed as b arg max Ei i 1, , N 2.3 node Hence, we can calculate the total harvested energy during the EH stage as following [3] Ei d1i m m As in [3, 4], we assume that the energy harvested during the energy harvesting phase is stored in a supercapacitor and then fully consumed by the relay to forward the source signal to the p ri Ei p sm hi 1 T d1i (4) Here, we denoted the value / 1 In the information processing stage, the sources, S, transmits its respective symbol x s t to Ri Simultaneously, Ri broadcasts another symbol x ri t to the destination D Therefore, the received signal at Ri is y ri t (1) ps d 1i m hi x s t (5) p r f i x ri t n ri t In DF relaying protocol, the transmited symbol at Ri is denoted by x ri t , and is the code translation of the In energy harvesting phase, source S transmits power to assistance node R via RF signal Therefore, the received signal at R is described as ps hi T (3) d1i where is the portion signal power splitting to scavenge energy Analysing system performance yi ps prior received signal at relay, given as x ri t x s t hi x s t n ri t (6) At destination node, the received signal at D, y d t , is expressed as (2) 76 p ri y d t d 2i m g i x ri t n d t In this section, we will study the performance of the considered schemes in terms of outage probability and throughput over Rayleigh fading channels (7) where n d t is the AWGN at D with zeromean and variance of N0 According Through this paper, we denote “OP” stands for outage probability and “ ” for throughput of the system, PDF is probability density function and CDF is cumulative distribution function to Error! Reference source not found and applying manipulation, some steps the in instantaneous received SINR of S → R hop is written as si ,r s hi s hi 3.1 Outage Probability Analysis 2 f ri 1 The outage probability of the system is defined as the probability that the system SINR is below a threshold SNR, In two-hop DF relaying protocol, the mistake of one of the two hops leads to the outage event of the transmission Thus, the system’s outage probability can be mathematically formulated as (8) Similarly, based on Error! Reference source not found the instantaneous received SNR of R → D hop is expressed as ri ,d s hi gi (9) OP Pr eb2e where s p s N fi Pr rb, d 2 gi b , s,r 0 Interestingly, substituting Error! Reference source not found into Error! Reference source not found., the best selected relay index is expressed as (11) Based on DF relaying procotol, the end-to-end SINR of the system is determined as ei 2e si ,r , ri ,d b r ,d OP1 OP2 and r,sd,i s hi Pr OP Pr sb,r , rb, d (10) (13) Subtituting Error! Reference source not found into Error! Reference source not found., the outage can be re-written as To look insights system performance, we evaluate the special case In high SNR, s , i.e the expressions in Error! Reference source not found and Error! Reference source not found can be re-expressed respectively as below s,sr,i b arg max i 1, , N h i (15) Proposition 1: The outage probability of MHE-RS scheme is (12) PERFORMANCE ANALYSIS 77 (14) N k 1 k 1 h k 1 k N OPMHE RS exp f 1 N N k 1 OP2 s 2 1 k 1 k k k 1 s g h s g h 0 k , s g h 0 k , s g s f h s (20) Finally, substituting Error! Reference source not found and Error! Reference source not found into Error! Reference source not found to results in the proposition is derived (16) where u, v exp u x vx dx , Proof: see in appendix A Proposition 2: In high SNR the outage probability of MHE RS scheme is given as 1 s OPMHE RS 1 exp f 3.2 Throughput Analysis k k N k 1 k 1 s g h s g h k 1 N In delay- constrained transmission mode, the source transmits information at a fixed rate and outage probability plays a pivotal role in the throughput Given that source S transmit information with fixed rates Rc bits/sec/Hz, respectively, then we derive the throughput as below More specifically, the throughput of the relay selection and full duplex energy harvesting relaying system is calculated as (17) Proof: In high SNR, with independence of s,sr and r,sd the outage expression in Error! Reference source not found can be derived as MHE - RS 1 1 OPMHE - RS Rc (21) s OP 1 Pr s,sr ,b OP1 s s ,b 1 Pr r , d 0 OP2 s Especially, in high SNR, the desired throughput is expressed as s s MHE - RS 1 OPMHE - RS Rc (18) (22) The optimal time switching could be calculated by solving the optimization problem as below opt MHE - RS arg max MHE - RS The first element in Error! Reference source not found is 0 1 (23) It is worth noting that finding optimal coefficient is hard problem Fortunately, OP1 s Pr f i 1 F fi exp f these optimal time switching fractions can be found in simulation section (19) and OP2 can be expressed as below 78 NUMERICAL RESULTS AND DISCUSSION In this section, we present numerical results in order to illustrate the solution to the throughput optimization issues of the energy harvesting enabled relaying scheme in the proposed RS protocols Through numerical method, the optimal throughput in terms of energy harvesting time ratio in the TSR scheme is evaluated In these simulations, we setup the transmission power s 25 (dB), the distance corresponds each hop is normalized as d1 d , path loss factor m , the energy harvesting efficiency 0.9 , the fixed transmission rate of the source Rc (bps) , hence 2 In all simulations, h and g are denoted as the mean values of the exponential random variables hi Throughput () (bits/s/Hz) 1.6 1.4 1.2 0.8 N = 2, 4, 10 0.6 0.4 0.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Energy harvesting ratio ( ) 0.8 0.9 Fig Throughput vesus energy harvesting time ratio The outage probability depends on the energy harvesting time ratio as illustration in Fig As can be seen clearly that when the time use to energy harvesting α=0.4 to α =0.7, it results in outage probability come to zero In parallel, the throughput depends on the energy harvesting time ratio When the outage probability is considered in high rate that means the quantity of throughput is reduced and , respectively, are set to h d1m and g d 2 m gi Exact analysis Analysis: high SNR Monte-Carlo simulation 1.8 4.2 Performance of the system versus the number of the relay 4.1 Impact of energy harvesting time ratio 10 Exact analysis Analysis: high SNR 10 Outage Probability (OP) Exact analysis Analysis: high SNR Monte-Carlo simulation Outage Probability (OP) N = 2, 4, 10 -1 10 -1 10 -2 s = 20, 15, 10 (dB) 10 -2 10 10 15 20 25 N -3 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Energy harvesting ratio ( ) 0.8 0.9 Fig Outage probability of the system versus the number of the relay 0.2 , f 15 (dB) Fig Outage probability vesus energy harvesting time ratio With number of assistant relay N 2, 4,10 , mean of self interference channel f 15 (dB) 79 1.8 Exact analysis Analysis: high SNR 1.6 Throughput () (bits/s/Hz) 1.4 1.2 0.8 0.6 s = 10, 15, 20 (dB) 0.4 0.2 10 15 20 25 N Fig Throughput of the system versus the number of the relay 0.2 , f 15 (dB) For evaluation of impacts of the number of the relay on the system performance, the throughput is proved that depend on the number of the relay The more number of the relay, the outage probability will be improved as in Fig 4, while the higher number of relay leads to higher throughput as in Fig It is confirmed that the outage performance and the throughput of both exact analysis and analysis with high SNR are the same CONCLUSION In this paper, we have proposed a relay selection protocol for FD-DF relaying network with SWIPT, where one of candidate constrained relay node is selected to forward the source signal to the destination In order to determine the achievable throughput, analytical expressions for the outage probability and the optimal value of energy harvesting time in TSR protocol can be found by simulation The simulation results show that, the more relays support, the more throughput can be obtained Besides, the quality of relaying system also depends on proposed relay selection scheme 80 APPENDIX A Based on relay selection scheme in Error! Reference source not found., CDF of hb channel is given as kx N k 1 k exp 1 h h k 1 k N f hb x (24) where the value of first term in Error! Reference source not found is determined as OP1 Pr s hb gb 0 F gb 0 f h x dx s x b (25) Substituting the PDF of hb in Error! Reference source not found and CDF of g b Error! Reference source not found The OP is re-expressed as N N kx k 1 k OP1 1 exp k x h h k 1 s g dx into (26) 0 1 2 OP2 Pr g b , fi 2 s hb s hb 0 s 0 1 F f x dx g b x hb s g 0 1 1 F 1 F f f hb x dx g i i s x 0 s s g x (27) Finally, the second term in Error! Reference source not found is determined as 0 s kx 0 exp dx exp h s g x f N N 0 kx k 1 k 1 exp dx h k 1 k x s f x s g h s N N k 1 k OP2 1 h k 1 k (28) REFERENCES [1] Z Ding, S M Perlaza, I Esnaola, and H V Poor, Power allocation strategies in energy harvesting wireless cooperative networks, IEEE Trans Wireless Commun., vol 13, no 2, pp 846–860, 2014 [2] B Debaillie et al., “Analog/RF solutions enabling compact full-duplex radios,” IEEE J Sel Areas Commun., vol 32, no 9, pp 1662-1673,Sept 2014 [3] Z Zhang, X Chai, K Long, A V Vasilakos, and L Hanzo, “Full duplex techniques for 5G networks: Self-interference cancellation, protocol design, and relay selection,” IEEE Commun Mag., vol 53, no 5, pp.128-137, May 2015 [4] A A Nasir et al, “Relaying protocols for wireless energy harvesting and information processing,” IEEE Trans Wireless Commun., vol 12, no 7, pp 3622–3636, Jul 2013 [5] I Krikidis, J Thompson, S McLaughlin, and N Goertz, “Amplify-and-forward with partial relay selection,” IEEE Commun Lett., vol 12, no 4, pp 235–237, Apr 2008 [6] S Hong and G Caire, “Virtual full-duplex relaying with half-duplex relays,” IEEE Trans Inf Theory, vol 61, no 9, pp 4700-4720, Sep 2015 [7] Caijun Zhong, Himal A Suraweera, Gan Zheng, Ioannis Krikidis, and Zhaoyang Zhang "Wireless information and power transfer with full duplex relaying.", IEEE Transactions on Communications, vol 62, no 10 (2014): 3447-3461 S K L 0 ... quan mạng hợp tác khuếch đại- chuyển tiếp giới thiệu mạng hợp tác thu tập lượng; Các kỹ thuật chuyển tiếp; Các giao thức chuyển tiếp; Các loại nhiễu thường gặp mạng vô tuyến Thứ hai, phân tích ảnh. .. ix PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG 49 CỦA NHIỄU ĐỒNG KÊNH (CCI) TRÊN MẠNG HỢP TÁC KHUẾCH ĐẠICHUYỂN TIẾP HAI CHIỀU 49 4.1 MƠ HÌNH HỆ THỐNG 49 4.2 PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG CỦA KHUẾCH... tích hiệu mạng thu thập lượng điều kiện ước lượng kênh khơng hồn hảo mà cịn phân tích ảnh hưởng nhiễu đồng kênh lên mạng hợp tác khuếch đại – chuyển tiếp 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Phân tích hiệu mạng thu