Comunicação cooperativa com codificação de rede e transferência sem fio de energia
In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources....
| Autor principal: | Moritz, Guilherme Luiz |
|---|---|
| Formato: | Tese |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2015
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1369 |
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riut-1-13692015-09-10T19:24:48Z Comunicação cooperativa com codificação de rede e transferência sem fio de energia Moritz, Guilherme Luiz Rebelatto, João Luiz Uchoa-Filho, Bartolomeu Ferreira Sistemas de comunicação sem fio Redes de computadores Teoria da codificação Redes de computadores - Modelos matemáticos Radiofreqüência Métodos de simulação Engenharia elétrica Wireless communication systems Computer networks Coding theory Computer networks - Mathematical models Radio frequency Simulation methods Electric engineering In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources. The total amount of harvested energy is a function of instantaneous channel conditions. In this scenario, a time-switching protocol is developed where in a fraction of time the sources harvest energy and then use this energy to transmit information. Using the outage probability as a metric, we evaluate the performance of some energy transfer cooperative protocols, namely: energy transfer decode-and-forward (EDF), energy transfer network coding cooperation (ENC) and energy transfer generalized network coding cooperation (EGNC). We obtain a closed-form approximation for the system outage probability, as well as an approximation for the optimal energy transfer period that minimizes such outage probability showing that EGNC protocol presents the best performance among the considered protocols and when compared with the direct transmission. Numerical results are also presented to validate the theoretical results. Finally, suggestions about future works are presented. Neste trabalho, considera-se uma rede sem fio cooperativa em que múltiplas fontes com restrições energéticas cooperam para transmitir informações independentes a um destino comum. Assume-se também que toda a energia disponível nas fontes é captada a partir de transmissões de radiofrequência realizadas pelo destino (o qual é considerado não possuir restrições de energia), sendo dependente das condições instantâneas do canal. Dessa forma, estabelece-se um protocolo de comutação temporal em que em parte do tempo as fontes são carregadas pelo destino, e no restante do tempo transmitem as suas informações. Utilizando-se a probabilidade de outage comométrica de desempenho, analisa-se o desempenho de alguns protocolos cooperativos com transferência sem fio de energia, a saber: decodifica-e-encaminha(EDF), cooperação por codificação de rede (ENC) e cooperação por codificação de rede generalizada (EGNC). Expressões fechadas são desenvolvidas para calcular a probabilidade de outage dos protocolos cooperativos descritos acima, assim como o tempo de carregamento ótimo para minimizar a referida probabilidade e a máxima taxa alcançável para uma probabilidade de outage alvo, mostrando que o protocolo EGNC apresenta o melhor desempenho dentre os protocolos cooperativos considerados e que a transmissão direta (sem cooperação). Simulações numéricas são realizadas para se comprovar a precisão das expressões desenvolvidas e finalmente se enumeram sugestões para a continuação do trabalho. 2015-09-10T19:24:48Z 2015-09-10T19:24:48Z 2015-06-10 doctoralThesis MORITZ, Guilherme Luiz. Comunicação cooperativa com codificação de rede e transferência sem fio de energia. 2015. 72 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1369 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources. The total amount of harvested energy is a function of instantaneous channel conditions. In this scenario, a time-switching protocol is developed where in a fraction of time the sources harvest energy and then use this energy to transmit information. Using the outage probability as a metric, we evaluate the performance of some energy transfer cooperative protocols, namely: energy transfer decode-and-forward (EDF), energy transfer network coding cooperation (ENC) and energy transfer generalized network coding cooperation (EGNC). We obtain a closed-form approximation for the system outage probability, as well as an approximation for the optimal energy transfer period that minimizes such outage probability showing that EGNC protocol presents the best performance among the considered protocols and when compared with the direct transmission. Numerical results are also presented to validate the theoretical results. Finally, suggestions about future works are presented. |
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2015 |
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MORITZ, Guilherme Luiz. Comunicação cooperativa com codificação de rede e transferência sem fio de energia. 2015. 72 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015. |
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