Performance improvement of underlay cooperative cognitive networks bandwidth efficiency under interference limitation

Abstract

Diversity techniques are known to provide an efficient way of combating fading in wireless communication environments. Time, frequency, and spatial diversity are the three main forms of these diversity techniques. Cooperative diversity could achieve better performance compare to the MIMO system. In cooperative communications, multiple nodes in a wireless network work together to form a virtual antenna array. Using cooperation, it is possible to exploit the spatial diversity of the traditional MIMO techniques, without each node necessarily having multiple antennas. In this work studied with cooperative diversity, cognitive cooperative. The definition of the bandwidth efficiency (BE) of cognitive cooperative network (CCN) is the ratio between a number of the licensed slot(s) or sub-channel(s) used by the unlicensed users to transmit a single data packet from the unlicensed transmitter to unlicensed destination, and from unlicensed relay(s) to unlicensed destination. This paper analyzes and improves the BE in the underlay CCN with a new reactive relay selection under interference and power constraints. In other words, this paper studies how unlicensed cooperative users use the licensed network slot(s) or sub-channel(s) efficiently. To this end, a reactive relay selection method named as Relay Automatic Repeat Request (RARQ) is proposed and utilized with a CCN under interference and power constraints. It is shown that the BE of CCN is higher than that of cooperative transmission (CT) due to the interference and power constraint. Furthermore, the BE of CCN is affected by the distance of the interference links which are between the unlicensed transmitter to the licensed destination and unlicensed relay to the licensed destination. In addition, the BE for multiple relays selection over a CCN under interference and power constraints is also analyzed and studied, and it is shown that the BE of CCN decreases as the number of relays increases.

Çeşitlilik tekniklerinin, kablosuz iletişim ortamlarında solma ile mücadelede etkili bir yol sağladığı bilinmektedir. Zaman, frekans ve mekansal çeşitlilik, bu çeşitlilik tekniklerinin üç ana şeklidir. Kooperatif çeşitliliği, MIMO sisteminden daha iyi performans sağlayabilir. İşbirlikli iletişimde, bir kablosuz ağdaki birden çok düğüm bir sanal anten dizisi oluşturmak için birlikte çalışır. İşbirliğini kullanarak, geleneksel MIMO tekniklerinin mekansal çeşitliliğini, birden fazla antene sahip olmak zorunda olmadan kullanmak mümkündür. Bilişsel kooperatif ağının (CCN) bant genişliği verimliliğinin (BE) tanımı, lisanssız kanal (lar) veya lisanssız kullanıcılar tarafından lisanssız alanlardan tek bir veri paketini iletmek için kullanılan alt kanal (lar) arasındaki orandır. lisanssız varış yeri ve ruhsatsız varış yerine lisanssız varış yerine rölesi. Bu çalışma, girişim ve güç kısıtlamaları altında yeni bir reaktif röle seçimi ile aşağı akım CCN'de BE'yi analiz etmekte ve geliştirmektedir. Başka bir deyişle, bu çalışma lisanssız işbirlikçi kullanıcıların lisanslı ağ soketlerini veya alt kanallarını nasıl verimli bir şekilde kullanabileceklerini incelemektedir. Bu amaçla Röle Otomatik Tekrar İsteği (RARQ) olarak adlandırılan bir reaktif röle seçim yöntemi önerilmiştir ve girişim ve güç kısıtlamaları altında bir CCN ile birlikte kullanılır. CCN'nin girişim ve güç kısıtlaması nedeniyle kooperatif iletimden (CT) daha yüksek olduğu gösterilmiştir. Ek olarak, CCN'nin BE lisanslı gönderen ile lisanslı varış yeri arasındaki lisans bağlantılarının lisanssız varış yerine lisanssız varış yerine olan mesafesinden etkilenir. Ek olarak, BE bir müdahale ve güç kısıtlamaları altında bir CCN üzerinden çoklu röle seçimi için analiz edilir ve incelenir ve CCN'nin BE sayısının, röle sayısı arttıkça azaldığı gösterilmiştir.