I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   16 ,   N o .   2 N o v e m b e r   201 9 ,   pp.   60 6 ~ 61 3   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 6 .i 2 . pp60 6 - 61 3             606       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   Ou t a g e   p r o b a b i l i t y   a n a l y s i o f   D P S R   e n e r g y   h a r v e st i n g     Full - D u p l e x   r e l a y i n g   n e t w o r k   w i t h   p r e sen c e   o f   t h e   d i r e c t   l i n k   u si n g   M R C   t e c h n i q u e       V an - D u c   P h an 1 ,   P h u   Tr an   T i n 2 ,   M i n h   Tr an 3 an d   T r an   T h an h   Tr an g 4   1 Ce nt e o f   E xc e l l e n c e   f o r   A ut o m a t i o n   a n d   P r e c i s i o n   M e c ha ni c a l   E n gi n e e r i n g ,     N gu y e n   T a t   T ha nh  U n i v e r s i t y ,   V i e t n a m   2 W i r e l e s s   Co m m u ni c a t i o n s   R e s e a r c h   G r o up,   F a c ul t y   of   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i ng,     T o n   D uc   T ha n g   U n i v e r s i t y ,   V i e t n a m   3 O pt o e l e c t r o n i c s   R e s e a r c h   G r o up,   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i ng,     T o n   D uc   T ha n g   U n i v e r s i t y ,   V i e t n a m   4 N a t i o na l   K e y   L a bo r a t o r y   o f   D i gi t a l   Co n t r o l   a n d   S y s t e m   E ng i n e e r i ng,   V i e t na m       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a n   26 ,   2 019   R e v i s e A pr   2 2 ,   2019   A c c e pt e M a y   7 ,   201 9       I t he   l a s t   t i m e ,   t he   s y s t e m   pe r f o r m a nc e   o f   t he   e ne r g y   ha r v e s t i ng   r e l a y   ne t w o r k   ha s   b e e n   c o ns i de r e d   i n   m a ny   s t ud i e s .   I t hi s   pa p e r ,   w e   p r o po s e   a nd  i nv e s t i g a t e   t he   o ut a g e   p r o ba bi l i t y   ( O P )   o f   t he   D e c o de - a nd - F o r w a r ( D F )   E ne r g y   H a r v e s t i ng   ( E H )   F ul l - D upl e ( F D )   R e l a y i ng   ne t w o r i P o w e r   S pl i t t i ng   P r o t o c o l   ( P S )   us i ng   M R C   T e c hni que   w i t t he   p r e s e nc e   o f   t he   di r e c t   l i n k.   I t he   f i r s t   s t a g e ,   t he   i nt e g r a l   f o r m   o f   t he   O P   i s   de r i v e i t w o   c a s e s   w i t a nd  w i t ho ut   t h e   pr e s e nc e   o f   t he   di r e c t   l i n k.   A f t e r   t ha t ,   w e   a na l y z e   t he   i nf l u e nc e   o f   m a i s y s t e m   pa r a m e t e r s   o t he   O P   a nd  c o m pa r i s o be t w e e t w o   c a s e s   w i t a nd  w i t ho ut   t he   pr e s e nc e   o f   t he   di r e c t   l i nk .   F i n a l l y ,   t he   r e s ul t s   s ho w   t ha t   a l l   s i m u l a t i o a n a na l y t i c a l   r e s ul t s   m a t c w e l l   w i t e a c o t he r   ba s e o t h e   M o nt e   C a r l o   v e r i f i c a t i o s i m u l a t i o n.   Ke y w or ds :   D e c o de - a n d - f o r w a r d   (D F )   E n e rgy   h a r v e s t i n ( E H )   O ut a ge   p r o b a b i l i t y   (O P )   P ow e r   s p l i t t i ng  p r o t o c o l   (P S )   R e l a y i n n e t w o r k   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   P h u   T ra T i n ,     W i r e l e s s   Co m m u n i c a t i o n s   R e s e a r c G r o up,     F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n gi n e e r i ng,     T o n   D uc   T ha n g   U n i v e r s i t y ,   H o   Chi   M i nh   Ci t y ,   V i e t na m .     E m a i l :   p h ut ra nt i n@ t dt u . e du. v n       1.   I N TR O D U C TI O N   In  t h e   l a s t   de c a de s ,   t h e   I nt e rn e t   o f   T h i ngs   (Io T i s   a   t o o   h o t   r e s e a r c h   a r e a   o v e r   t h e   w o r l d.   W i t h   i t s   po t e n t i a l   t o   s i g n i f i c a n t l y   i n f l ue n c e   a l l   a s pe c t s   of   o ur   da i l y   l i v e s ,   Io T   i s   e xp e c t e t o   h a v e   a   s i gn i f i c a n t   i m p a c t   o n   b us i n e s s e s   by   a ut o m a t i ng  s o m e   pr o c e s s e s   a n i m p r o v i n t h e   c o n t r o l   o f   m a n y   e n v i r o nm e nt   v a r i a b l e s   [1 - 6].   T h e   w i r e l e s s   pow e r e c o m m u n i c a t i o n   n e t w o r (W P CN ),   w h e r e   n e t w o r de v i c e s   h a r v e s t   e n e r gy   f r o m   t h e   s i g n a l s   t ra n s m i t t e b y   R F   e n e r gy   s o ur c e s   i n   t h e   f i r s t   s t e a n t h e ut i l i z e   t hi s   h a r v e s t e e n e r gy   f o r   t h e i r   c o m m uni c a t i o n   n e e ds ,   i s   t h e   p ri m a r y   di r e c t i o n   i n   t h e   R F   e n e r gy   h a r v e s t i n g .   I n   t h e   l a s t   de c a de ,   m a n y   r e s e a r c pa pe r s   f oc us e o n   W P CN   a nd  h o w   t o   i m pr o v e   i t s   e ff i c i e n c y .   T hi s   c o n c e pt   o f   a   t ra de o ff   b e t w e e n   E H   a n d   i n f o r m a t i o n   t r a n s m i s s i o n   i n   W P CN   w a s   pr o po s e a n i n v e s t i ga t e i n   [7]  a n e xt e n de i n   [8 ].   M o r e o v e r ,   t h e   c o n c e pt   of   pa r t i a l   n e t w o r l e v e l   c o o p e r a t i o n   f o r   E H   n e t w o r ks   w a s   pr e s e n t e i n   de t a i l   i n   [9] ,   a n d   i n   [10]   w i r e l e s s   E H   a n i n f o r m a t i o t ra n s f e r   i n   c o gni t i v e   r e l a y   n e t w o r ks   w a s   i nt e n s e l y   a na l y z e d.   In   W P CN ,   t h e   t w t r a d i t i o n a l   t i m e   s w i t c h i n ( T S P a n po w e r   s pl i t t i n (P S P )   pr o t o c o l s   h a v e   be e n   i nt e n s i v e l y   s t udi e i n   t h e   l i t e r a t u r e ,   a nd  m a n y   f r o m   t h e s e   s t udi e s   h a v e   c o m pa r e t h e   s y s t e m   pe r fo r m a n c e   of   t h e   t w pr o t o c o l s   un de di f fe r e nt   s c e na r i o s   [11 - 15].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       O ut age   pr oba bi l i t y   anal y s i s   of   D F   P SR   e n e r gy   har v e s t i ng  F u l l - D up l e x   r e l a y i ng   n e t w or k   ( V an - D uc   P han )   607   In   t hi s   w o r k,   w e   pr o p o s e   a n i n v e s t i ga t e   t h e   o ut a ge   pr o b a b i l i t y   (O P of   t h e   D e c o d e - a n d - F o r w a r d   (D F E n e r gy   H a r v e s t i ng  ( E H F ul l - D up l e (F D R e l a y i n n e t w o r i P o w e r   S pl i t t i n P r o t o c o l   (P S us i ng  M R T e c h ni que   w i t h   t h e   p r e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i n k .   I n   t h e   f i r s t   s t a ge ,   t h e   i nt e gra l   f o r m   o f   t h e   O P   i s   de r i v e d   i n   t w c a s e s   w i t h   a n w i t h o ut   t h e   pr e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i n k .   A f t e r   t h a t ,   w e   a n a l y z e   t h e   i n f l ue n c e   of   m a i s y s t e m   pa ra m e t e r s   o n   t h e   O P   a nd  c o m pa r i s o n   b e t w e e n   t w o   c a s e s   w i t h   a n w i t h o ut   t h e   p r e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i n k .   F i na l l y ,   t h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   a l l   s i m ul a t i o n   a n a na l y t i c a l   r e s ul t s   m a t c h   w e l l   w i t h   e a c h   o t h e r   b a s e o n   t h e   M o n t e   Ca rl o   v e r i f i c a t i o n   s i m u l a t i o n .   T h e   s t r uc t u r e   o t h i s   p a pe r   i s   p r o po s e a s   fo l l ow s .   S e c t i o n s   II  pr e s e nt s   t h e   s y s t e m   m o de l   of   t h e   r e l a y i n n e t w o r k.   S e c t i o n s   III  pr o po s e s   t h e   a na l y t i c a l   e xpr e s s i o n   o f   O P   i n   c a s e s   w i t h   a n w i t h o ut   t h e   di r e c t   l i n b e t w e e n   S   a n D .   S e c t i o n   IV   p r o v i de s   t h e   n u m e ri c a l   r e s ul t s   a nd  s o m e   di s c us s i o n s .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   V   c o n c l ude s   t h e   p a pe r .       2.   S Y S TE M   M O D EL   F i g u r e   pl o t s   t h e   D F   E H   F D   r e l a y i n n e t w o r i n   t h e   P S   P r o t o c o l   us i n M R t e c h n i que   w i t h   t h e   pr e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i n k .   I n   t hi s   m o de l   s y s t e m ,   t h e   i n f o rm a t i o n   i s   t r a n s f e rr e f r o m   t h e   s o ur c e   (S t o   t h e   de s t i na t i o n   (D ) ,   t hr o ug h   e n e r gy   c o n s t r a i n e i nt e rm e di a t e   re l a y   ( R a n w i t h   t h e   di r e c t   l i n k .   T h e   e n e rg y   ha r v e s t i n g   a nd  i n f o r m a t i o n   p r o c e s s i n o f   t h e   s y s t e m   m o de l   w i t P S   p r o t o c o l   a r e   i l l us t r a t e i F i gu r e   2 .   I t h i s   s c h e m e ,   T   i s   t h e   b l o c t i m e   i n   w h i c h   t h e   s o ur c e   f ul l y   t r a n s m i t   t h e   i n f o r m a t i o n   da t a   t o   t h e   de s t i na t i o n.   I t h e   f i r s t   i n t e r v a l   t i m e   (T / 2),   t h e   r e l a y   h a r v e s t s   e n e rgy   (ρT a n t ra n s f e r s   t h e   i n f o rm a t i o n   ((1 - ρ) T f r o m   t h e   s o ur c e   s i gna l   t o   t h e   de s t i n a t i o n ,   w h e r e   ρ  i s   t h e   po w e r   s pl i t t i n f a c t o r   ρ    (0 ,   1) .   H e r e ,   w e   c o n s i de r   t h e   i n t e r f e r e n c e   n o i s e   a t   t h e   r e l a y   n o de .   In   t h e   r e m a i n i ng  ha l f - t i m e   T / 2 ,   t h e   di r e c t   l i n t ra n s f e r s   i n f o r m a t i o n   f r o m   t h e   s o ur c e   t o   t h e   de s t i na t i o n   n o de .   A l l   t h e   f a di ng  c h a nn e l s   f r o m   S   t o   R   a n R   t o   D   a r e   p r o po s e a s   t h e   R a l e i gh  f a di ng  c h a nn e l s   [16 - 20] .           F i gu r e   1 .   S y s t e m   m o de l           F i g u r e   2 .   T h e   po w e r   s pl i t t i n p r o t o c o l       3.   TH E   S Y S T EM   P ER F O R M A N C E   3. 1 .      En e r g H a r v e s ti n P h as e   In  t h e   f i r s t   t i m e   s l o t ,   t h e   r e c e i v e s i gna l   a t   t h e   r e l a y   c a n   b e   e xpr e s s e a s     r s S R s r y P h x n    (1)         E n e r g y   H a r v e s t i n g   ( E H ) I n f o r m a t i o n   t r a n s m i s s i o n   ( I T ) S D R SD h SR h RD h f   E H   a t   R I T S à   D T / 2 I T :   S   t o   R   t o   D T T / 2 S P ( 1 ) S P Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 019   :     60 6 - 61 3   608   W h e r e   s x   i s   t h e   t r a n s m i t   s i g n a l   a t   t h e   s o ur c e   a n w h e r e   2 1 s x     i s   t h e   e xpe c t a t i o o pe r a t o r,   P s   i s   t ra n s m i t t e po w e r   o f   t h e   s o ur c e ,   r n i s   t h e   a dd i t i v e   w h i t e   G a us s i a n   n o i s e   (A W G N a t   t h e   r e l a y   R   w i t h   z e r o - m e a a n d   v a ri a n c e   N 0 .   T h e   h a r v e s t e e n e r gy   a t   t h e   r e l a y   c a n   b e   gi v e by     2 ( / 2 ) r s S R E T P h    (2)     F r o m   ( 2),   t h e   a v e r a ge   t ra n s m i t t e po w e r   a t   t h e   r e l a y   c a b e   ob t a i n e a s     2 /2 r r s S R E P P h T     (3)     W h e r e   01    i s   t h e   e n e r gy   c o n ve r s i o e ff i c i e n c y   a nd  01    i s   t h e   po w e r   s pl i t t i n g   f a c t o r .     3. 2 .      I n fo r m ati o n   Tr an s m i s s i o n   P h as e   D uri n t h e   i n f o rm a t i o t ra n s m i s s i o p h a s e   i n   t h e   f i r s t   t i m e   s l o t ,   t h e   r e c e i v e s i gna l   a t   t h e   r e l a y   c a b e   gi v e n   a s   [2 1 - 27]     ( 1 ) r s S R s r r r y P h x f P x n   (4)     W h e r e   r x   i s   t h e   t ra n s m i t   s i g na l   a t   t h e   s o ur c e   a nd  2 1 r x  ,   f   i s   l o o pb a c k   i nt e r f e r e n c e   c h a nn e l .   In  t h e   f i r s t   t i m e   s l o t ,   t h e   r e c e i v e s i gna l   a t   t h e   de s t i na t i o i w h o l e   t hi s   t i m e   c a n   b e   gi v e a s     11 d r R D r d y P h x n    (5)     W h e r e   1 d n i s   t h e   a ddi t i v e   w h i t e   G a us s i a n o i s e   (A W G N a t   t h e   de s t i na t i o n   i n   t h e   f i r s t   t i m e   s l o t   w i t z e r o - m e a a nd  v a r i a n c e   N 0.   In   t h e   s e c o n t i m e   s l o t ,   t h e   de s t i na t i o n   w i l l   b e   r e c e i ve t h e   s i gna l   di r e c t l y   f r o m   t h e   s o ur c e ,   w h i c c a b e   c a l c ul a t e a s     22 d s S D s d y P h x n    (6)     W h e r e   2 d n   i s   t h e   A W G N   a t   t h e   de s t i na t i o i t h e   s e c o n t i m e   s l o t   w i t z e r o - m e a a n d   v a r i a n c e   N 0.   F r o m   ( 4),   t h e   s i g na l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R a t   t h e   r e l a y   c a b e   c o m put e a s   t h e   f o l l o w i n g     2 2 0 ( 1 ) s S R SR r Ph P f N   (7)     S ub s t i t ut i ng  (3 i n t o   (7)   a nd  us i n g   t h e   f a c t   t ha t   N 0< < P s ,   (7)   c a n   b e   r e w r i t t e a s     2 ( 1 ) SR f    (8)     F r o m   ( 5),   t h e   S N R   a t   t h e   de s t i n a t i o n   i n   t h e   f i r s t   t i m e   s l o t   c a b e   c a l c ul a t e a s   t h e   b e l ow   e qua t i o n :     2 2 2 22 00 r R D s S R R D R D S R R D P h P h h hh NN    (9)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       O ut age   pr oba bi l i t y   anal y s i s   of   D F   P SR   e n e r gy   har v e s t i ng  F u l l - D up l e x   r e l a y i ng   n e t w or k   ( V an - D uc   P han )   609   W h e r e   w e   de n o t e   0 s P N .   F r o m   ( 6),   t h e   S N R   a t   t h e   de s t i n a t i o n   i n   t h e   s e c o n t i m e   s l o t   c a n   b e   c l a i m e a s     2 2 0 s S D S D S D Ph h N     (10)     U s i n t h e   M R t e c hni que   a t   t h e   de s t i na t i o n ,   t h e   e n d   t o   e n d   S N R   c a n   b e   e xp r e s s e a s     0 2 0 , , R D S D S R ee S D S R if if    (11)     W h e r e   2 0 21 R    i s   t h e   t hr e s h o l o f   s y s t e m   a n R   i s   t h e   t a r ge t   ra t e .     3. 3.       O u tage   P r o b ab i l i ty  A n a l ys i s     0 0 0 0 12 P r , P r , S D S R S D R D S R OP PP    (12)     W h e r e   1 0 0 P r , S D S R P   a n d   2 0 0 P r , S D R D S R P .   S ub s t i t ut i ng  (8 a n d   (10)   i nt o   P 1,   w e   h a v e       22 22 1 0 0 0 0 22 22 0 0 00 00 ( 1 ) ( 1 ) Pr , Pr Pr ( 1 ) 1 Pr Pr 1 ( 1 ) 1 e x p 1 e x p SD S D S D SD f SD f h P h h ff fh FF                                    (13)     W h e r e   , f S D    a r e   t h e   m e a o f   t h e   r a ndo m   v a r i a b l e   (R V 2 f   a nd  2 SD h   ,   r e s p e c t i v e l y .     S ub s t i t ut i ng  (8 ),   (9)   a nd  ( 10)  i n t o   P 2 ,   w e   c a n   o b t a i P a s   f o l l o w i n gs     2 2 2 2 0 0 2 2 2 2 00 2 2 2 2 0 0 ( 1 ) P r , ( 1 ) P r P r ( 1 ) 1 e xp P r S D S R R D S D S R R D f S D S R R D P h h h f h h h f h h h                     (14)     H e r e ,   w e   c o n s i de r     0 0 0 2 2 2 2 2 2 3 0 0 0 0 0 0 Pr Pr ( ) ( ) ( 0 ) ( ) S D S R R D S R R D S D x X Y Y Y X P h h h h h h f x d x f y d y F x F f x d x       ( 15)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 019   :     60 6 - 61 3   610   W h e r e   w e   de n o t e   2 2 2 , S R R D S D X h h Y h    a nd      2 ( ) P r P r 1 e x p SD Y S D y F y Y y h y        E a s i l y   t o   ob s e r v e   t ha t   ( 0) 0 Y F .   H e n c e ,   (15)   c a b e   r e w r i t t e n   a s   t h e   f ol l o w i n g     0 30 0 () YX P F x f x d x    (16)     Co n t i nui ng,   w e   h a v e   t o   f i n () X fx a s   t h e   f o l l ow i n s t e ps     () () X X Fx fx x   ( 17 )     22 2 2 2 2 22 2 0 22 2 0 ( ) Pr Pr Pr 1 e x p e x p RD SR X S R R D S R RD R D R D h h RD SR R D R D R D R D RD x F x X x h h x h h x F f h d h h x h d h h                    ( 18 )     W h e r e   , S R R D    a r e   t h e   m e a o f   t h e   r a ndo m   v a r i a b l e   (R V 2 SR h   a nd  2 RD h   ,   r e s p e c t i v e l y .     A ppl y   (3. 324, 1)  o f   t h e   t a b l e   o f   i n t e g ra l s   i [28] ,   (18)   c a n   b e   re w r i t t e n   a s   t h e   f o l l ow i n g     1 ( ) 1 2 2 S R R D S R R D X xx F x K         (19)     W h e r e   () v K   i s   t h e   m o di f i e B e s s e l   f un c t i o n   o f   t h e   s e c o n ki nd   a nd  v t h   o rde r.   S ub s t i t ut i ng  (1 9)  i n t o   (1 7)  a n d   us i n g   t h e   f o r m ul a s   1 ( ) ( ) vv vv d x K x x K x dx  ,   w e   h a v e     0 2 ( ) 2 S R R D S R R D X x f x K          (20)     S ub s t i t ut i ng  (2 0)  i n t o   (1 6),   w e   c a c l a i m   P a s   f o l l ow i n g     0 0 30 0 2 1 e x p 2 SD S R R D S R R D x x P K d x                   (21)     F i na l l y ,   s ub s t i t ut i ng  ( 21)  i n t o   ( 14),   w e   ha v e     0 0 20 0 0 ( 1 ) 2 1 e x p 1 e x p 2 f SD S R R D S R R D x x P K d x                           (22)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       O ut age   pr oba bi l i t y   anal y s i s   of   D F   P SR   e n e r gy   har v e s t i ng  F u l l - D up l e x   r e l a y i ng   n e t w or k   ( V an - D uc   P han )   611   F r o m   ( 13)  a n d   (22 ),   t h e   O P   c a n   b e   o b t a i n e a s   t h e   f o l l o w i n g     0 0 00 0 0 0 1 ( 1 ) 2 e x p 1 e x p 1 e x p 1 e x p 2 ff S D S R R D SD S R R D OP x x K d x                                        (23)       4.   N U M ER I C A R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   In   t h i s   s e c t i o n ,   w e   i n v e s t i ga t e   t h e   i n f l ue n c e   of   e n e r gy   c oe ff i c i e n t   η  o n   t h e   O P   of   t h e   pr o po s e d   s y s t e m   i s   pl o t t e i n   F i g u r e   1 .   I n   t h i s   pa pe r ,   w e   s e t   t h e   m a i n   pa r a m e t e a s   ψ = dB ,   ρ = 0. 5 ,   R = 0 . a nd  1 .   F r o m   t h e   r e s ul t s ,   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   O P   h a s   a   s l i g h t   de c r e a s e   w h i l e   η  i n c r e a s e s   f r o m   t 1.   B e s i de s ,   t h e   O P   of  t h e   pr o po s e s y s t e m   i n   t h e   c a s e   w i t h   t h e   di r e c t   l i nk  b e t w e e n   t he   S   a n D   i s   b e t t e r   t h a n   i n   t h e   c a s e   w i t h o ut   t h e   di r e c t   l i nk.   M o r e o ve r ,   t h e   O P   v e r s us   ψ   i s   i l l us t r a t e i n   F i g u r e   w i t t h e   m a i p a r a m e t e r s   a s   η = 0. 8,   ρ=   0. 25   a n 0. 8 5.   T h e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   t h e   O P   de c r e a s e s   w i t h   t h e   ri s i ng  of   ψ .   H ow e ve r ,   t h e   O P   i n   t h e   c a s e   w i t h   t h e   di r e c t   l i n b e t w e e n   t h e   S   a n D   ha s   a   c o n s i de ra b l e   de c r e a s e   i n   c o m pa r i s o n   w i t h   t h e   O P   i n   t h e   c a s e   w i t h o ut   t h e   di r e c t   l i n k .   I n   a l l   a b ov e   F i g ur e s . ,   a l l   t h e   s i m u l a t i o a n d   a n a l y t i c a l   r e s ul t s   a r e   t h e   s a m e   w i t b o t h   c a s e s   w i t a n d   w i t h o ut   a   di r e c t   l i n k   b e t w e e n   S   a n d   D .   F urt h e rm o r e ,   t h e   e ff e c t   of  R   a n ρ  o n   t h e   O P   o t h e   pr o po s e s y s t e m   a r e   d r a w n   i n   F i g u r e s   a n 6 .   W e e   s e t   s o m e   m a i pa ra m e t e r s   o f   t h e   s y s t e m   a s   ψ =   5   d B ,   ρ=   0. 5,   η=   0 . 8 .   F i g u r e   s h o w s   t h a t   t h e   O p   i n c r e a s e s   c r uc i a l l y   w h e n   R   r i s e s   f r o m   t o   t h e n   h a s   t h e   s a m e   v a l ue   a s   R   f r o m   t o   7.   T h e   O P   ha s   a   s l i g h t   de c r e a s e   t h e   i n c r e a s e s   w h e n   ρ  v a ri e s   f r o m   t o   1.   F r o m   t h e   a bo ve   F i g ur e s . ,   w e   c a n   s e e   t h a t   t h e   O P   i n   t h e   c a s e   w i t h o ut   di r e c t   l i n i s   b e t t e r   t ha n   i n   t h e   c a s e   w i t h   t h e   di r e c t   l i n k .   A l l   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t   a g r e e   w e l l   w i t h   t h e   a n a l y t i c a l   r e s ul t s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e s   5   a nd  6 .   O P   v e r s us   η   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   3 .             F i gu r e   3 .   O P   v e r s us   η     F i gu r e   4 .   O P   v e r s us   ψ             F i gu r e   5 .   O P   v e r s us   R     F i gu r e   6 .   O P   v e r s us   ρ   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   16 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 019   :     60 6 - 61 3   612   5.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r,   w e   pr o po s e   a n i n v e s t i ga t e   t h e   O P   o f   t h e   D F   E H   F D   r e l a y i n n e t w o r i n   t h e   P S   P r o t o c o l   us i n M R t e c hni que   w i t h   t h e   p r e s e n c e   o f   t h e   di r e c t   l i n k .   I t h e   f i r s t   s t a ge ,   t h e   i n t e g ra l   f o r m   o f   t h e   O P   i s   de r i v e i n   t w o   c a s e s   w i t h   a nd  w i t h o ut   t h e   p r e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i nk.   A f t e r   t ha t ,   w e   a n a l y z e   t h e   i n f l ue n c e   of   m a i n   s y s t e m   pa r a m e t e r s   o n   t h e   O P   a n c o m pa r i s o n   b e t w e e n   t w o   c a s e s   w i t h   a n w i t h o ut   t h e   pr e s e n c e   of   t h e   di r e c t   l i n k .   F i n a l l y ,   t h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   a l l   s i m ul a t i o n   a nd  a n a l y t i c a l   r e s ul t s   m a t c h   w e l l   w i t e a c h   o t h e r   b a s e o n   t h e   M o n t e   Ca rl o   v e r i f i c a t i o n   s i m u l a t i o n .   T h e   r e s e a r c h   r e s ul t s   c a n   b e   pr o po s e a s   a   r e c o m m e n d a t i o f o r   m a n uf a c t u r i ng  E H   r e l a y i n c o m m u ni c a t i o n   n e t w o r k.       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   r e s e a r c h   w a s   s uppo r t e by   N a t i o n a l   K e y   L a bo r a t o r y   o D i gi t a l   Co n t r o l   a nd  S y s t e m   E n gi n e e r i n g   (D CS E L A B ),   H CM U T ,   V N U - H CM .       R EF ER EN C ES   [ 1]   C he n,   X i a o m i ng ,   D e r r i c W i ng   K w a N g ,   a nd  H s i a o - H w a   C h e n.   " S e c r e c y   W i r e l e s s   I nf o r m a t i o a nd  P o w e r   T r a n s f e r :   C ha l l e ng e s   a n O ppo r t un i t i e s . "   I E E E   W i r e l e s s   C o m m uni c at i on s   2 3,   no .   2   ( 0 2 016 ) :   54 - 61.   do i : 10. 1109/ m w c . 2 016 . 74 6248 5.   [ 2]   B i ,   S . ,   H o ,   C .   K . ,   &   Z ha ng ,   R .   ( 201 5,   04 ) .   W i r e l e s s   po w e r e c o m m uni c a t i o n:   O ppo r t uni t i e s   a n c ha l l e ng e s I E E E   C om m uni c at i on s   M agaz i ne ,   53 ( 4 ) ,   11 7 - 125 .   do i : 10. 1 109 / m c o m . 2015 . 7 0810 84 .   [ 3]   N i y a t o ,   D . ,   K i m ,   D .   I . ,   M a s o ,   M . ,   &   H a n ,   Z .   ( 20 17) .   W i r e l e s s   P o w e r e C o m m uni c a t i o N e t w o r k s :   R e s e a r c h   D i r e c t i o ns   a n T e c hno l o g i c a l   A ppr o a c he s I E E E   W i r e l e s s   C om m uni c at i on s ,   2 - 1 1.   do i : 10. 1109/ m w c . 2 017 . 16 0011 6.     [ 4]   A t a l l a h,   R . ,   K ha b ba z ,   M . ,   &   A s s i ,   C .   ( 201 6,   04) .   E ne r gy   ha r ve s t i ng   i v e h i c ul a r   ne t w o r ks :   A   c o nt e m po r a r y   s ur v e y I E E E   W i r e l e s s   C om m un i c a t i ons ,   23 ( 2) ,   70 - 77 .   do i : 10. 110 9/ m w c . 201 6. 7 4624 87 .   [ 5]   T ut unc uo g l u,   K . ,   &   Y e ne r ,   A .   ( 2013 ,   09 ) .   C o o pe r a t i v e   e ne r gy   ha r v e s t i ng   c o m m uni c a t i o ns   w i t r e l a y i ng   a nd  e ne r g y   s ha r i ng 20 13  I E E E   I nf or m a t i on  T he or y   W or k s h op  ( I T W ) .   do i : 10. 1109/ i t w . 2 013 . 66 9128 0 .   [ 6]   N a s i r ,   A l i   A . ,   X i a ngy un  Z ho u,   S a l m a D ur r a n i ,   a nd  R o dne y   A .   K e nne dy .   " R e l a y i ng   P r o t o c o l s   f o r   W i r e l e s s   E n e r g y   H a r v e s t i ng   a nd  I nf o r m a t i o P r o c e s s i ng . "   I E E E   T r an s a c t i on s   on  W i r e l e s s   C om m uni c a t i ons   1 2,   no .   ( 0 2013 ) :   3622 - 636 .   do i : 10. 1109 / t w c . 2013 . 0 6241 3. 1 2204 2.   [ 7]   V a r s h ne y ,   L a v   R .   " T r a ns po r t i ng   I nf o r m a t i o a nd  E ne r gy   S i m ul t a n e o us l y . "   2008  I E E E   I nt e r na t i ona l   Sy m po s i um   on   I nf or m a t i on  T he or y ,   07   200 8.   do i : 10. 110 9/ i s i t . 2 008 . 459 526 0.   [ 8]   Z ho u,   X un,   R u i   Z ha ng ,   a nd  C h i K e o ng   H o .   " W i r e l e s s   I nf or m a t i o and  P ow e r   T r ans f e r :   A r c hi t e c t u r e   D e s i gn  and   R at e - e ne r gy   T r ade of f . "   20 12  I E E E   G l o ba l   C o m m uni c a t i o ns   C o nf e r e nc e   ( G L O B E C O M ) ,   1 201 2.   do i : 10. 1109/ g l o c o m . 2012. 6 5037 39 .   [ 9]   K a s he f ,   M o ha m e d ,   a nd  A nt ho ny   E phr e m i de s .   " O p t i m a l   P a r t i a l   R e l a y i ng   f o r   E ne r g y - H a r v e s t i ng   W i r e l e s s   N e t w o r ks . "   I E E E / A C M   T r an s ac t i ons   on   N e t w or k i ng   24 ,   no .   1   ( 02   2 016) :   113 - 22 .   do i : 10. 1109 / t ne t . 2014 . 23 6168 3.   [ 10]   W a ng ,   Z i h a o ,   Z h i y o ng   C he n,   Y a o   Y a o ,   B i n   X i a ,   a nd  H u i   L i u .   " W i r e l e s s   E ne r gy   H ar v e s t i ng  a nd  I n f or m a t i on   T r ans f e r   i C ogn i t i v e   T w o - w ay   R e l ay   N e t w or k s . "   201 I E E E   G l o ba l   C o m m uni c a t i o ns   C o nf e r e nc e ,   1 2014 .   do i : 10. 1109/ g l o c o m . 2014. 7 0373 44 .   [ 11]   J u,   M i nc hu l ,   K y u - M i K a ng ,   K y u - S ung  H w a ng ,   a nd  C he o l   J e o ng .   " M a xi m um   T r a ns m i s s i o R a t e   o f   P S R / T S R   P r o t o c o l s   i W i r e l e s s   E ne r gy   H a r v e s t i ng   D F - B a s e d   R e l a y   N e t w o r ks . "   I E E E   J ou r na l   o Se l e c t e A r e as   i n   C om m uni c at i on s   33 ,   no .   1 ( 12   20 15) :   270 1 - 717.   do i : 10. 11 09/ j s a c . 2015 . 248 1213 .   [ 12]   N g u y e T . N . ,   D o   D . T . ,   T r a n   P . T . ,   a nd   V o z na M .   " T i m e   S w i t c hi ng   f o r   W i r e l e s s   C o m m uni c a t i o ns   w i t h   F u l l - D upl e R e l a y i ng  i I m pe r f e c t   C S I   C o ndi t i o n. "   K SI I   T r ans ac t i o ns   on  I nt e r ne t   and  I nf or m a t i on  Sy s t e m s   10,   no .   9   ( 09 ,   2016 ) .   do i : 10. 38 37/ t i i s . 2 016 . 09 . 0 11.   [ 13]   G u,   Y a n j u,   a nd  S o ni a   A i s s a .   " R F - B a s e E n e r g y   H a r v e s t i ng   i D e c o de - a nd - Fo r w a r R e l a y i ng   S y s t e m s :   E r g o di c   a nd  O ut a g e   C a p a c i t i e s . "   I E E E   T r ans ac t i o ns   o W i r e l e s s   C om m u ni c a t i on s   14 ,   no .   1 ( 1 20 15) :   6425 - 434 .   do i : 10. 1109/ t w c . 20 15 . 245 3418 .   [ 14]   Z ho u,   Z he ng ,   M ug e P e ng ,   Z ho ngy ua Z ha o ,   a nd  Y o ng   L i .   " J o i nt   P o w e r   S p l i t t i ng   a nd  A nt e n na   S e l e c t i o i n   E ne r g y   H a r v e s t i ng   R e l a y   C ha nne l s . "   I E E E   S i gna l   P r oc e s s i ng  L e t t e r s   22 ,   no .   ( 07  2 015 ) :   823 - 27.   do i : 10. 1109/ l s p. 2014 . 23 6974 8.   [ 15]   L i u,   L . ,   Z ha ng ,   R . ,   &   C hua ,   K .   ( 20 13 ,   09) .   W i r e l e s s   I nf o r m a t i o a nd  P o w e r   T r a n s f e r :   A   D y na m i c   P o w e r   S pl i t t i ng   A ppr o a c h I E E E   T r an s ac t i ons   o C om m u ni c a t i o ns ,   61 ( 9) ,   3990 - 4 001.   do i : 10. 11 09/ t c o m m . 2013 . 071 813 . 130 105   [ 16]   E .   B i g l i e r i ,   J .   P r o a ki s ,   a nd  S .   S h a m a i ,   F a d i ng   c ha nne l s :   i nf o r m a t i o n - t he o r e t i c   a nd  c o m m uni c a t i o ns   a s pe c t s ,   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I nf or m a t i on  T he or y ,   v o l .   44 ,   no .   6 ,   pp .   261 9 - 2692 ,   1998 .   [ 17]   El - M a l e k ,   A hm e H .   A bd,   F a w a z   S .   A l - Q a ht a n i ,   T r ung   Q .   D uong ,   S a l a m   A .   Z um m o ,   a nd  H us s e i A l nuw e i r i .   " M I M O   C og ni t i v e   R e l a y   N e t w o r ks   W i t C o r r e l a t e A nt e n n a s   O v e r   R a y l e i g F a d i ng   C ha n ne l s . "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   V e hi c ul ar   T e c hno l og y   65 ,   no .   7   ( 07  2016 ) :   5349 - 3 63.   do i : 10. 110 9/ t v t . 2 015 . 24 5036 3.   [ 18]   D u y ,   T r a n   T r u ng ,   V o   N g u y e S o n,   V T ha nh   T ung ,   G e o r g e   C .   A l e xa ndr o po ul o s ,   a nd  T r u ng   Q .   D uo ng .     " O ut a g e   P e r f o r m a nc e   o f   C og ni t i v e   C o o pe r a t i v e   N e t w o r k s   w i t R e l a y   S e l e c t i o o v e r   D o ubl e - R a y l e i g   F a di ng   C ha n ne l s . "   I E T   C om m uni c a t i o ns   10 ,   no .   ( 01 ,   2016 ) :   57 - 64 .   do i : 10. 1049 / i e t - c o m . 2015. 0236 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       O ut age   pr oba bi l i t y   anal y s i s   of   D F   P SR   e n e r gy   har v e s t i ng  F u l l - D up l e x   r e l a y i ng   n e t w or k   ( V an - D uc   P han )   613   [ 19]   T a o ,   R a n ,   e t   a l .   A da p t i v e   R e l a y i ng   P r o t o c o l   f o r   W i r e l e s s   P o w e r   T r a ns f e r   a nd  I nf o r m a t i o P r o c e s s i ng .   I E E E   C om m uni c at i on s   L e t t e r s v o l .   20 ,   no .   10 ,   2 016 ,   pp .   2 027 - 20 30. ,   do i : 10. 1 109 / l c o m m . 2016 . 25 9387 7.   [ 20]   L i ,   T a o ,   P i ngy i   F a n,   a nd  K ha l e B e L e t a i e f .   " O ut a g e   P r o ba bi l i t y   o f   E ne r gy   H a r v e s t i ng   R e l a y - A i de C oo pe r a t i v e   N e t w o r ks   O v e r   R a y l e i g F a d i ng   C ha nne l . "   I E E E   T r an s a c t i on s   o V e hi c u l a r   T e c hn ol o gy   6 5,   no .   2   ( 0 20 16) :     972 - 7 8.   do i : 10. 11 09/ t v t . 2015 . 2 4022 74 .   [ 21]   T a N .   N g uy e n,   T . H . Q . M i nh ,   P huo ng   T .   T r a n   a nd  M i r o s l a v   V o z na k.   A da pt i v e   E n e r g y   H a r v e s t i ng   R e l a y i ng   P r o t o c o l   f o r   T w o - W a y   H a l f   D upl e S y s t e m   N e t w o r o v e r   R i c i a F a di ng   C ha nne l .   W i r e l e s s   C om m u ni c at i o ns   a nd   M ob i l e   C om pu t i ng 2 018 .   [ 22]   T i n ,   P hu  T r a n ,   T r a H o a ng   Q ua ng   M i nh ,   T a N .   N g u y e n,   a nd  M i r o s l a v   V oz na k.   " S y s t e m   P e r f o r m a nc e   A na l y s i s   o f   H a l f - D upl e R e l a y   N e t w o r ov e r   R i c i a F a d i ng   C ha n ne l . "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m un i c at i on ,   C om p ut i ng ,   E l e c t r oni c s   an C ont r o l ) ,   16,   no .   1   ( 02,   2 018 ) :   189.   do i : 10. 129 28/ t e l ko m ni ka . v 16i 1. 7 491 .   [ 23]   R a s h i d,   T a r i q ue ,   S un i l   K um a r ,   A ks ha y   V e r m a ,   P r a t e e R a j   G a u t a m ,   a n A r v i nd  K um a r .   " P m - E E M R P :   P o s t ur a l   M o v e m e nt   B a s e E ne r gy   E f f i c i e nt   M u l t i - ho R o ut i ng   P r o t o c o l   f o r   I nt r a   W i r e l e s s   B o dy   S e ns o r   N e t w o r ( I nt r a - W B S N ) . "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m un i c at i on ,   C om p ut i ng ,   E l e c t r oni c s   a nd  C on t r ol )   16 ,   no .   ( 02 ,   201 8) :   166.   do i : 10. 12928 / t e l ko m ni ka . v 16i 1 . 73 18.     [ 24]   F .   M o r a b i t o ,   " P o w e r   S y nt he s i s   o f   M a s k - C o ns t r a i ne S ha p e B e a m s   T hr o ug M a xi m a l l y - S pa r s e   P l a n a r   A r r a y s , "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c o m m uni c a t i o n   C o m put i ng   E l e c t r o ni c s   a nd   C o nt r o l ) ,   v o l .   14 ,   n.   4 ,   pp.   1 217 - 121 9,   20 16 .   [ 25]   N g u y e n,   T .   N . ,   T .   T .   D uy ,   G . - T .   L uu,   P .   T .   T r a n ,   a n M .   V o z na k.   " E ne r g y   H a r v e s t i ng - ba s e d   S pe c t r um   A c c e s s   w i t h   I n c r e m e nt a l   C o o pe r a t i o n,   R e l a y   S e l e c t i o a nd  H a r dw a r e   N o i s e s . "   R adi oe ng i ne e r i ng   2 6,   no .   ( 04 ,   201 7) :   240 - 50.   do i : 10. 13164 / r e . 2 017 . 02 40.   [ 26]   M c ka y ,   M a t t he w   R . ,   A l e J .   G r a n t ,   a nd   I a i B .   C o l l i ng s .   " P e r f o r m a nc e   A na l y s i s   o f   M I M O - M R C   i D o ubl e - C o r r e l a t e R a y l e i g E nv i r o nm e n t s . "   I E E E   T r ans ac t i o ns   o C o m m uni c at i on s ,   5 5,   no .   ( 0 200 7) :   497 - 507.   do i : 10. 1109/ t c o m m . 2007 . 892 450 .   [ 27]   T r a H o a ng   Q ua ng   M i n h.   " H y br i T i m e - P o w e r   S w i t c hi ng   P r o t o c o l   of   E ne r gy   H a r v e s t i ng   B i d i r e c t i o na l   R e l a y i ng  N e t w o r k:   T hr o ug hput   a nd  E r g o di c   C a pa c i t y   A na l y s i s . "   T E L K O M N I K A   ( T e l e c om m uni c at i o C om p ut i ng   E l e c t r oni c s   an C ont r o l ) ,   16,   no .   5   ( 10,   2 018 ) :   189.   h t t p: / / d x. do i . o r g / 10. 12 928 / t e l ko m ni ka . v 16i 5 . 91 18 .   [ 28]   T a bl e   o f   I nt e g r a l s ,   S e r i e s ,   a nd   P r o duc t s .   ( 2015 ) .   do i : 10. 10 16 / c 2010 - 0 - 64839 - 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.