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Title in Portuguese: Sistema cooperativo cognitivocom compartilhamento espectral usando retransmissão incremental híbrida
Title: Cognitive cooperative system with spectrum sharing using incremental hybrid relaying
Author: Rodrigues, Jessica Paulo
Advisor(s): Costa, Daniel Benevides
Keywords: Rádio cognitivo
Comunicação cooperativa
Compartilhamento espectral
Retransmissão incremental híbrida
Probabilidade de outage
Issue Date: Dec-2017
Citation: Rodrigues, J. P.
Abstract in Portuguese: Rádio cognitivo e comunicação cooperativa são consideradas duas tecnologias chave para o futuro dos sistemas de comunicação sem fio. A comunicação cooperativa, durante as últimas décadas, tem recebido atenção considerável e é hoje uma técnica bem estabelecida para melhorar o desempenho dos sistemas sem fio por proporcionar enormes ganhos de desempenho, obtidos sem a necessidade de múltiplas antenas implementadas nos terminais. Por outro lado, a comunidade sem fio vê a necessidade do uso dos recursos sem fio de forma mais eficiente. Dentro desse âmbito, o rádio cognitivo surgiu como uma técnica promissora para aliviar o problema de escassez e subutilização do espectro, ao permitir que usuários não licenciados acessem porções de espectro inicialmente alocadas para um usuário licenciado. Motivado pelos ganhos promissores adquiridos com o uso de comunicação cooperativa e pelo conceito de compartilhamento de espectro cognitivo, um estudo conjunto dessas duas tecnologias promissoras é de extrema relevância para as próximas gerações das redes sem fio. Neste trabalho, o comportamento de outage para um sistema cooperativo cognitivo com compartilhamento espectral e retransmissão incremental híbrida no nó relay é investigado. Esse sistema é formado por uma rede secundária composta por três nós secundários: a fonte, o relay e o destino; e um usuário primário. A cooperação ocorre para a transmissão entre os usuários secundários, em que um protocolo de retransmissão incremental híbrida é utilizado pelo relay. Neste cenário, a retransmissão pelo relay só ocorre caso haja necessidade, ora utilizando o protocolo amplifica - e - encaminha (do inglês, Amplify - and - Forward (AF)), ora utilizando o protocolo decodifica - e - encaminha (do inglês, Decode - and - Forward (DF)), a partir da avaliação dos canais fonte - destino e fonte - relay - destino. Adotamos uma abordagem underlay na comunicação secundária, em que a transmissão é governada pela interferência de recepção do usuário primário. A expressão analítica e em forma fechada para a probabilidade de outage é derivada. Os resultados analíticos são corroborados pelas simulações de Monte Carlo, validando a expressão teórica desenvolvida e são fornecidas discussões pertinentes.
Abstract: Cognitive radio and cooperative communication are considered two key technologies for the future of wireless communication systems. Cooperative communication over the last few decades has received considerable attention and is now a well - established technique for improving the performance of wireless systems by providing enormous performance gains obtained without the need for multiple antennas implemented at the terminals. On the other hand, the wireless community sees the need to use wireless resources more eficiently. Within this framework, cognitive radio emerged as a promising technique to alleviate the problem of spectrum scarcity and under utilization by allowing unlicensed users to access portions of spectrum initially allocated to a licensed user. Motivated by the promising gains acquired through the use of cooperative communication and the concept of cognitive spectrum sharing, a joint study of these two promising technologies is of extreme relevance to the next generations of wireless networks. In this work, the outage behavior for a cognitive cooperative system with spectral sharing and incremental hybrid retransmission in the relay node is investigated. This system is formed by a secondary network composed by three secondary nodes: the source, the relay and the destination; and a primary user. The cooperation occurs for ransmission between secondary users, in which a incremental hybrid relay protocol is used by the relay. In this scenario, relay relaying occurs only in case of need, either using the Amplify-and-Forward protocol (AF) or using the Decode - and - Forward protocol (DF), from the evaluation of source - destination channel and source - relay - destination channel. We adopt an underlay approach in the secondary communication, in which the transmission is governed by the reception interference of the primary user. The analytic and closed-form expression for the probability of outage is derived. The analytical results are corroborated by the Monte Carlo simulations, validating the theoretical expression developed and relevant discussions are provided.
Description: RODRIGUES, J. P. Sistema cooperativo cognitivo com compartilhamento espectral usando retransmissão incremental híbrida. 2017. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29073
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:PPGEEC - Dissertações defendidas na UFC

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