I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   24 ,   No .   3 Dec em b er   2 0 2 1 ,   p p .   1 5 7 1 ~ 1 5 7 7   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 24 .i 3 . pp 1 5 7 1 - 1 5 7 7          1571       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Thro ug hput pe rf o rma nce f o r f ull - duplex  DF  relay i ng  proto co in hyb rid  wireless  power  trans fer  sy stems       H o a ng - P hu o ng   Va n ,   H o a ng - Sy   Ng uy en   In stit u te  o E n g in e e rin g   a n d   Tec h n o l o g y ,   T h u   Da u   M o Un iv e rsity ,   Bin h   Du o n g   P ro v i n c e ,   Vie tn a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 8 2 0 2 1   R ev is ed   Oct   29 2 0 2 1   Acc ep ted   No v   3 2 0 2 1       M o st  o t h e   e x isti n g   stu d ies   o n   e n e rg y   h a rv e stin g   (EH)  c o o p e ra ti v e   re lay in g   n e two rk a re   c o n d u c ted   fo th e   o u td o o e n v ir o n m e n ts  wh ich   a re   m a in ly   c h a ra c teriz e d   b y   Ra y leig h   fa d in g   c h a n n e ls.  Ho we v e r,   t h e re   a re   n o a m a n y   stu d ies   t h a c o n si d e th e   i n d o o r   e n v i r o n m e n ts  wh e re a th e   sta te - of - th e - a rt   in tern e o th i n g (I o T)  a n d   sm a rt  c it y   a p p li c a ti o n a re   b u il u p o n .   Th u s,   in   th is  p a p e r,   we   a n a l y z e   a   n a m e ly   h y b rid   ti m e - p o we sp l it ti n g   re lay i n g   (HTP S R)  p r o to c o in   a   fu l l - d u p l e x   (F D)  d e c o d e - a n d - fo rwa rd   (D F b a tt e ry - e n e rg ize d   re lay i n g   n e two r k   in   in d o o sc e n a rio m o d e ll e d   b y   t h e   u n p o p u lar   lo g - n o rm a fa d in g   c h a n n e ls.  F irs tl y ,   we   fo rm u late   th e   a n a ly ti c a e x p re ss io n   o t h e   o u tag e   p r o b a b i li ty   (OP)   th e n   th e   sy ste m   th ro u g h p u t.   Ac c o r d in g ly ,   we   sim u late   th e   d e riv e d   e x p re ss io n s   with   th e   M o n te  Ca rlo   m e th o d .   It  is  wo rth   m e n ti o n i n g   th a i n   o u w o rk ,   th e   sim u latio n   a n d   th e   t h e o r y   a g re e   we ll   with   e a c h   o th e r.   F r o m   th e   sim u latio n   r e su lt s,  we   k n o h o t o   c o m p r o m ise   e it h e r   th e   p o we sp li tt in g   ( P S o th e   t i m e   sp li tt in g   ( TS fa c to rs   fo r   o p ti m izin g   t h e   sy ste m   p e rfo rm a n c e .   K ey w o r d s :   Fu ll - d u p lex   DF r elay i n g   Hy b r id   T S - PS   L o g - n o r m al  f a d in g     Ou tag p r o b ab ilit y   W ir eles s   p o wer   tr an s f er   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC BY - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ho an g - Sy   Ng u y en   I n s titu te   o f   E n g in ee r in g   an d   T ec h n o lo g y   T h u   Dau   Mo t U n iv er s ity   B in h   Du o n g   Pr o v in ce ,   Vietn a m   E m ail:  n g u y e n h o a n g s y @ td m u . ed u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N   Fin ite - ca p ac ity   b atter ies  th at  we  u s to   p o wer   co o p er ativ e   r elay s   o f   wir eless   n etwo r k s   h av s o m e   d o wn s id o f   b ei n g   d if f icu lt  o r   ev en   im p r ac tical  to   r ep la ce   o r   r ec h ar g [ 1 ] - [ 3 ] .   T h u s ,   we  ca n   co n s id er   r en ewa b le  r eso u r ce s   as  p r o m is in g   alter n ativ es,  [ 4 ] - [ 6 ]   ev en   th o u g h   th ey   ca n n o t   b d ep lo y ed   f o r   h ig h ly   r eliab le  s y s tem s   b ec au s o f   th eir   u n s tab le  n at u r [ 7 ] .   As   b etter   s o lu tio n ,   we  ca n   e x p lo it  s o - ca lled   s im u ltan eo u s   in f o r m atio n   an d   p o wer   tr a n s f er   ( SW I PT)   tech n o lo g y   d ev elo p ed   f o r   en e r g y   h ar v esti n g   ( EH )   f r o m   r a d io   f r e q u en c y   ( R F)  s ig n als,  wh ich   was  in v esti g ated ,   [ 8 ] - [ 1 0 ] .   T h p r im ar y   id ea   b eh in d   th SW I PT  s y s tem   is   th at  p ar o f   th s am R s ig n al  th at  is   o r d in ar il y   u s ed   f o r   th in f o r m atio n   tr a n s m is s io n   b etwe en   s o u r ce s   an d   d esti n atio n s   ca n   b h a r v ested   b y   th ein - b etwe en   r elay s ,   wh ich   th en   ca n   b e   s to r ed   o r   d ir ec tly   u tili ze d   in   th n etwo r k s   to   s e lf - s u s tain   th eir   o p e r atio n .   As  m atter   o f   f ac t,  s u ch   E co o p er ativ r ela y in g   wir eless   n etwo r k s   h as  b ee n   s tu d ied   ex te n s iv ely   an d   t h eir   s y s tem   p er f o r m a n ce   is   p r im ar ily   ev alu ated   in   ter m s   o f   th e   o u ta g p r o b a b ilit y   ( OP )   an d   th t h r o u g h p u o f   th e   s y s tem s   [ 1 1 ] - [ 1 9 ] .   I n   p ar ticu la r ,   th e   OP  o f   p o wer - s p litt in g   ( PS )   SW I PT  n etwo r k s   was  in v esti g ated   with   [ 1 1 ]   an d   with - o u [ 1 2 ] - [ 1 4 ]   th e   p r esen ce   o f   th d ir ec t   lin k .   E m p lo y i n g   Ma r k o v   m o d el L et  a l.   [ 1 5 ]   co n s id er ed   t h s tatu s   o f   b atter ies  in   SW I PT  n etwo r k s   b ef o r e   attem p tin g   to   m in im ize  th O P.  I n   th co n tex t   o f   p o wer   tim s p litt in g - b ased   ( PTS)   am p lif y - an d - f o r war d   ( AF)   r elay in g   n etwo r k s ,   it  was  r ep o r ted   in   [ 1 6 ]   th at  th r elay   p o s itio n   p lay s   s ig n if ican r o le  in   d eter m in in g   th e   s y s tem   p er f o r m an ce .   L ater ,   Ojo   an d   Salleh   [ 1 7 ]   p r o p o s ed   n am ely   h y b r id   p o wer - t im s p litt in g   b ased   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  24 ,   No .   3 Dec em b er   2 0 2 1 1 5 7 1   -   1 5 7 7   1572   r elay in g   p r o to co ( HPTSR )   an d   an aly ze d   its   th r o u g h p u p er f o r m a n ce   in   AF  an d   d ec o d e - an d - f o r war d   ( DF)   s ce n ar io s .   T h th r o u g h p u o f   two - way   AF  r elay in g   n etwo r k s   in   th r ee   d if f er en s ch em es  n am ely   two ,   th r ee ,   f o u r - tim e - s lo ( 2 T S,  3 T S,  4 T S )   was  in v esti g ated   in   [ 1 8 ] .   Kh an   et  a l [ 1 9 ] ,   o n o f   th e   m o s r ec en s tu d ies,  two   r elay   s elec tio n   s ch em es  s o - ca lled   jo in r elay   p o wer   allo c at io n   an d   s elec tio n   s ch em ( J PASS )   an d   r atio   s elec tio n   s ch em ( R S S)  wer p r o p o s ed   an d   p r o v en   with   r em ar k ab ly   b etter   av e r ag s u m - th r o u g h p u in   co m p ar is o n   with   c o n v e n tio n al   s ch em es.    W ca n   f in d   s ev er al  s tu d ies  o f   SW I PT  s y s tem s   in   o u td o o r   s ce n ar io s   wh er au t h o r s   em p lo y ed   R ay leig h ,   Nak ag am i - m   a n d   R ician   m o d els  f o r   c h ar ac ter izin g   th f ad in g   ef f ec ts   [ 2 0 ] [ 2 1 ] .   On   th o th er   h an d ,   s tu d ies  co n ce r n in g   th e   in d o o r   s ce n ar io s   u s in g   th e   lo g - n o r m a m o d el  a r r ar e .   As  p r o v en   in   s o m o ld   s tu d ies,   w e   c o u l d   u s e   t h m o d e l   t o   s i m u l a t e   t h f a d i n g   v a r i at i o n   i n d o o r   d u e   t o   t h e   m o v i n g   o b je c ts   an d   w a l ls ,   [ 22 ] - [ 2 4 ] .   Sp ec if ically ,   f o r   in d o o r   s ce n a r io s ,   we  ca n   ex p ec th at   em p lo y in g   co o p er ativ r elay s   will  m ak t h s y s tem   p e r f o r m   b e t t e r .   I n d e e d ,   f e w   r e c e n t   s t u d i es   c o n c e r n i n g   t h e   i n d o o r   l o g - n o r m a l   f a d i n g   p r o v e d   t h i s   p o i n t   [ 2 5 ] - [ 2 8 ] ,   w h ich   s h ed s   lig h t o n   th im p le m en tatio n   o f   s u ch   ch a n n el  in   t h in ter n et  o f   th in g s   ( I o T ) .   Sp ec if ically ,   as f o r   an   in d o o r   I o T   n etwo r k ,   th c o m m u n icatio n   b etwe en   in - h o u s d ev ices  wo u ld   s u b ject  to   th s h ad o win g   e f f ec th at   ca n   b b est  m o d eled   with   l o g - n o r m al  f a d in g .   Mo r eo v er ,   d u to   th co n tin u o u s   g r o wth   o f   th r elay in g   p r o to co ls   u tili ze d   f o r   th e   f u tu r 5 d ev ices,  b esid th co n v en tio n al  r ela y in g   p r o to c o ls ,   ass es s in g   h y b r i d   s ch em s u ch   as  th h y b r id   ti m e - p o wer   s p litt in g   r elay in g   ( HT PS R )   i s   o f   im p o r ta n ce .   I n s p ir ed   b y   t h ab o v e   s tu d ies,  h er ein ,   we  ev al u ate  t h p e r f o r m an ce   o f   th HT PS R   s ch em b y   m ea n s   o f   th t h r o u g h p u t   o v e r   lo g - n o r m al  f ad in g   ch a n n els  in   th co n te x o f   an   in d o o r   f u ll - d u p lex   ( FD)   d ec o d e - an d - f o r war d   ( DF )   r elay in g   n etwo r k .   I n   p ar ticu lar ,   t h th r o u g h p u an d   its   r elatio n s h ip   w ith   th two   p r im ar y   f ac to r s   o f   th HT PS R   s ch em was  an aly tically   ex p r ess ed .   T h en ,   b ased   o n   th ex p r ess io n ,   Mo n te  C ar lo   s im u latio n s   wer d o n in   MA T L AB   an d   th r esu lts   o b tain e d   wer co m p ar ed   with   th th eo r y .   A f t e r   t h is   i n t r o d u c t i o n ,   r e a d er s   c a n   f i n d   t h e   s y s t e m   m o d el   i n   s e c ti o n   2 .   S e c ti o n   3   a n a l y z e s   t h p e r f o r m a n c e   o f   t h e   H T PS R   p r o t o c o l   a n d   t h e   w h o l e   s y s t e m   i n   t e r m s   o f   t h e   O P .   M o r e o v e r ,   t h e r e   a r e   M o n t e   C a r l o   s i m u l at i o n   r e s u lt s   a n d   d is c u s s io n   i n   s e c t i o n   4 .   Fi n a l l y ,   s e c ti o n   5   i s   u s e d   t o   c o n c l u d e   t h e   f i n d in g s   o f   t h i s   p a p e r .       2.   SYST E M   M O D E L     W d em o n s tr ate  in   Fig u r 1   d u al - h o p   n etwo r k   wh ich   co n s is ts   o f   o n s o u r ce   ( S),   o n d esti n atio n   ( D)   an d   o n r elay   ( R ) .   T h c o m m u n icatio n   is   p o s s ib le  o n l y   v ia  S   to   R ,   th e n   R   to   D.   W d en o te  th e   two   d is tan ce s   with      an d    ,   an d   ass ig n   th em   with   ch an n el  co ef f icie n ts      an d    ,   r esp ec tiv ely .   R   o p e r ates   in   FD   m o d a n d   s u b ject  to   a   lo o p   i n ter f er e n ce   o f    .   T h is   co n f ig u r atio n   is   g e n er ally   u s ed   f o r   l o g - n o r m al   f ad in g   c h an n el  s tu d ies,  [ 2 5 ] [ 2 7 ] .   Ad d itio n ally ,   R   is   en er g i ze d   en tire ly   with   th e   E m o d u le  wh ich   co llects  th en er g y   f r o m   th s ig n al  t h at  S tr an s m its .   Mo r eo v er ,   we  h a v th p ath - lo s s   ex p o n e n t d en o ted   as  .           Fig u r 1 .   Sy s tem   m o d el       B esid es,  we  h av |  | 2   an d   |  | 2   as  two   in d e p en d e n an d   i d en tically   d is tr ib u ted   ( i.i. d )   l o g - n o r m al   r an d o m   v ar iab les  ( R Vs)  an d   we  s p ec if y   th em   with   p ar am et er s    (  ,  2 )   an d    (  ,  2 ) ,   r esp ec tiv ely .   I s h o u ld   b n o ted   t h at  th   an d   2   ar th m ea n   an d   th s tan d ar d   d ev iatio n   o f   10  ( | | 2 ) {  ,  }   an d   th u n it  o f   b o th   ar ( d B ) .   Mo r eo v er ,   we  d en o te  t h lo o p   in ter f er en ce   c h an n el  wi th   |  | 2   an d   l o g - n o r m ally   d is tr ib u te  it with   p ar am eter s    (  ,  2 ) .   I n d ee d ,   th is   p ar am et er   d eter m in es th s tr en g t h   o f   t h lo o p   in ter f er en ce ,   t h u s ,   is   ess en tial f o r   th o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce .   T h en ,   we  ca n   f o r m u late  th p r o b ab ilit y   d e n s ity   f u n ctio n   ( PDF)  an d   cu m u lativ d is tr ib u tio n   f u n ctio n   ( C DF)   o f   lo g - n o r m ally   d is tr ib u ted   R | | 2 ,   r esp ec tiv ely   as :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       Th r o u g h p u t p erfo r ma n ce   fo r   f u ll - d u p lex  DF   r ela yin g   p r o to c o l in   h yb r id   w ir eless   ( Ho a n g - P h u o n g   V a n )   1573   | | 2 ( ) = 2  ( 1 2 (  ( ) ) 2 2 )   ( 1 )     an d     | | 2 ( ) = 1 (  ( ) 2 2 ) ,   ( 2 )     wh er we  h av t h s ca lin g   co n s tan = 10 ln ( 10 ) ,   an d   Gau s s ian   Q - f u n ctio n   ( ) = 1 2  ( 2 2 )  .   W d ep ict  in   Fig u r e   2   th e   HT PS R   p r o to co l   f o r   lo g - n o r m al  s y s tem s   w h er e   we  p ar titi o n   th e   tr an s m is s io n   tim b lo ck      to   t wo   s lo ts ,      an d   ( 1 ) ,   with   T f ac to r   ,   ( [ 0 , 1 ] ) .   I n   th 1 s tim s lo t    ,   R   allo ca tes    f o r   E a n d   1   to   r ec eiv th in f o r m atio n   f r o m   S.  I n   th 2 n d   tim s lo ( 1 ) ,   all  th h ar v ested   e n er g y   is   u s ed   f o r   d ec o d in g   an d   f o r wa r d in g   th s ig n al  f r o m   to   D.   W ca n   n eg lect  th e   r elay ' s   p r o ce s s in g   p o wer   s in ce   it is   r elativ ely   s m all  co m p ar ed   with   t h tr an s m is s io n   p o wer   f r o m   R   to   D.           Fig u r 2 .   HPTSR   p r o to c o f o r   lo g - n o r m al  f ad i n g   ch a n n el       3.   P E RF O RM A NCE A NAL YS I S O F   T H E   H T P SR P RO T O CO L   I n   th 1 st   time   s lo t,  R   h ar v ests   th en er g y   am o u n t o f   ( 3 ) ,     = |  | 2  ,   ( 3 )     wh er we  d en o te  t h en er g y   co n v er s io n   ef f icien cy   as  ,   ( ( 0 , 1 ) ).   T h en ,   we  ca n   o b tain   th b ase - b an d   s ig n al  at  R   in   FD m o d e,   y SR ,   d u r i n g   th E p h ase  o f   ( 1 β )   f r o m :      = ( 1 ) 1  + ( 1 )  + ,   ( 3 )     wh er we  h av t h in f o r m a tio n   s ig n al  x s ,   an d   th lo o p   i n ter f er en ce   x r ,   n o r m alize d   r es p ec tiv ely   with   [ | x s | ] 2 = 1 ,   an d   [ | x r | ] 2 = 1 .   T h n ar r o w - b a n d   Gau s s ian   n o is n r ,   with   ze r o   m ea n   an d   v ar ia n ce   N 0 ,   is   ca u s ed   b y   R ' s   r ec eiv in g   an ten n a.     Sin ce   th FD  R   ca n   r ec o g n i ze   th s ig n al  o f   its elf ,   it  ca n   ap p ly   th in ter f er en ce   ca n ce llatio n   p r o ce s s   to   m in im ize  its   lo o p   in ter f er en ce .   Hen ce ,   we  ca n   o b tain   th e   s ig n al  at  R ,   af ter   ca n ce llatio n   a s   ( 5 ) .     = ( 1 ) 1  + ( 1 ) ̄  ̄ + ,   ( 5 )     W h er ̄    is   th r esid u al  lo o p   in ter f er en ce   ch a n n el  o win g   t o   th im p er f ec in ter f e r en ce   ca n ce llatio n   an d   [ | ̄ | ] 2 = 1 .   Un d er   DF  r elay in g   p r o t o co l ,   R   will   d ec o d an d   f o r war d   th s ig n al  f r o m   to   D.   He n ce ,   r ec eiv es si g n al  o f   ( 6 ) ,     =   + ,   ( 4 )   wh er th n a r r o w - b a n d   Gau s s ian   n o is at  n o d ,   with   ze r o   m ea n   an d   v ar ian ce   0 .   B esid es,  R   tr an s m its   p o wer   to   in   th 2 n d   tim s lo t,  ( 1 ) .   T h is   p o wer   is   ex p r ess ed   as ( 7 ) .     = ( 1 ) =  ( 1 ) |  | 2  .   ( 7 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  24 ,   No .   3 Dec em b er   2 0 2 1 1 5 7 1   -   1 5 7 7   1574   No w,   we  an aly tically   ex p r ess   im p o r tan m et r ics  f o r   th e   s y s tem   p er f o r m an ce .   B y   s u b s titu tin g   ( 4 )   in to   ( 5 )   an d   ( 7 ) ,   we  ca n   o b tain   t h s ig n al - to - n o is r atio   ( SNR )   at  R   d en o ted   as   ,   an d   as   ,   in   th HT PS R   s ch em e,   r esp ec tiv ely ,   as :      ( 1 ) |  | 2 ( 1 ) |  | 2  = ( 1 )  |  | 2 ,   ( 8 )     an d      =  |  | 2 |  | 2 ( 1 )   0 .   ( 9 )     W ith   r eg ar d   to   ( 8 )   a n d   ( 9 ) ,   we  ca n   f o r m u late  th ac h ie v ab le  d ata  r ate  at  R   an d   D,   r esp ec tiv e ly ,   as :      =   2 ( 1 + ( 1 )  |  | 2 ) ,   (1 0)     an d      = ( 1 )  2 ( 1 +  |  | 2 |  | 2 ( 1 )   0 ) .   ( 1 1 )     wh er   s tan d s   f o r   th b a n d wid th   s y s tem .   T h o u tag p r o b ab ilit y ,   out   at  th n o d is   d ef in ed   as  th p r o b ab ilit y   th at  th ac h iev ab le  d ata  r ate  at  R   an d   d escen d s   b elo w   th tar g et  d ata  r ate.   T h u s ,   we  h av out =  ( ( SR , RD ) < 0 ) ,   wh er e     0 = lo g 2 ( 1 + 0 ) ,   with   th p r ed eter m in ed   th r es h o ld   v alu o f   SNR ,   0 .   I n d ee d ,   t h |  | 2 |  | 2   an d   |  | 2   ar th r ee   in d ep e n d en r an d o m   v ar iab les  ( R Vs).   E x p lo itin g   th lo g - n o r m al  d is tr ib u tio n   p r o p er ty ,   we  ca n   f o r m u late  th e   OP a s :     out   = 1 ̄ |  | 2 (  1 ( 2 0  1 ) )                             1 × ̄ |  | 2 |  | 2 ( ( 1 )   0  ( 2 0 ( 1 ) 1 ) )                                                         2 ,   ( 1 2 )     wh er ̄ ( . ) is   th co m p lem en tar y   c u m u lativ d is tr ib u tio n   f u n ctio n   ( C C DF)   o f   R X .   T h f ir s t p ar t,  1 P   in   ( 1 2 )   ca n   b o b tain ed   f r o m :     1 = (  ( 1 1 ) 2  2  ) ,   ( 1 3 )     wh er 1 =  1 ,   an d   1 = 2 0  1 .   T h s ec o n d   p ar t,  2   in   ( 1 2 )   ca n   b ac q u ir ed   f r o m .     2 = (  ( 2 2 ) 2  2  2  + 2  ) ,   ( 1 4 )     w h e r e   2 = ( 1 )   0  ,   a n d   2 = 2 0 ( 1 ) 1 .   W e   s u b s t i t u t e   ( 1 3 )   a n d   ( 1 4 )   i n t o   ( 1 2 )   t o   a t t a i n   t h e   out   a t   D   a s :     out = 1 (  ( 1 1 ) 2  2  ) × (  ( 2 2 ) 2  2  2  + 2  ) .   ( 1 5 )     W ca n   f o r m u late  th e   th r o u g h p u at  th e   n o d e   with   f ix e d   s o u r ce   tr an s m is s io n   r ate,   0 R   ( b its /s ec / Hz) ,   an d   th ef f ec tiv co m m u n icatio n   tim ( 1 )   o v er   th tim b lo ck     ( s ec o n d )   f o r   th HT PS R   s ch em as ( 1 6 ) ,     = 0 ( 1 ou t ) ( 1 ) = 0 ( 1 ) ( 1 out ) ,   ( 5 )     with   f o r m u lated   out   in   ( 1 5 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       Th r o u g h p u t p erfo r ma n ce   fo r   f u ll - d u p lex  DF   r ela yin g   p r o to c o l in   h yb r id   w ir eless   ( Ho a n g - P h u o n g   V a n )   1575   4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   W an aly ze   th e   im p ac t   o f   E T an d   E PS   f ac to r s   o n   th e   th r o u g h p u o f   th e   HT PS R   s y s t em   th an k s   to   th Mo n te  C ar lo   s im u latio n   r esu lts .   I n   th T ab le   1   we   lis t   o u th p ar am eter s   th at  wer u s ed .   Fig u r 3   an d   Fig u r 4   illu s tr ate  th e   th r o u g h p u v er s u s ,   r esp ec tiv ely ,   th e   E T an d   E H   PS   f ac to r .   W p lo tted   th e   cu r v es  with   th r ee   d if f er e n t p o wer   tr an s m is s io n   lev els an d   with   eith er   o f   th E f ac to r s   f ix e d   at  0 . 3 .   I t is cle ar   th at  th e   h ig h er   t h p o wer   tr a n s m is s io n ,   P S ,   th b etter   th e   th r o u g h p u t v a lu e.   As  f o r   Fig u r 3 ,   if   we  f ix   th E PS   f ac to r   at  0 . 3   an d   v ar y   th E T f ac to r ,   th th r o u g h p u t f o r   th th r e cu r v es p ea k s   at  E T S f ac to r   o f   ab o u t 0 . 2 5 .       T ab le  1 .   T h m ain   p ar am eter s   P a r a me t e r s   V a l u e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   W   5 ( d B )   P S   1 ( d B )   η   80%   σ LI 2   3   ( d B )   m     3   μ LI   2 . 5   ( d B )   σ SR 2   3 ( d B )   d SR   2 ( m)   μ SR   4 ( d B )   d SR   2 ( m)   μ RS   4 ( d B )   σ RS 2   3 ( d B )           Fig u r 3 .   T h r o u g h p u t v er s u s   E T S f ac to r   with   v ar i o u s   p o w er   tr an s m is s io n   an d   E PS   f ix ed   at  0 . 3       B esid es,  f o r   Fig u r e   4 ,   as  we  f ix   th e   E T f ac to r   at  0 . 3   a n d   v ar y   t h E H   PS   f ac to r ,   th e   th r o u g h p u t o f   th th r ee   cu r v es  p ea k s   at  E PS   f ac to r   ar o u n d   0 . 9 5   th en   s h ar p ly   d r o p s   to   0 .   An o th er   o b v i o u s   tr ait  th at  we  ca n   s ee   f r o m   th two   f ig u r es is   th at  th th r o u g h p u t le v el  s tar ts   f r o m   an d   e n d s   at  0   as th E T S a n d   E PS   f ac to r s   s tar f r o m   0   o r   ap p r o ac h   1 .   Mo r eo v er ,   it  is   wo r th   n o tin g   th at  th s im u latio n   r esu lts   co r r elate   well  with   th th eo r etica l o n es.           Fig u r 4 .   T h r o u g h p u t v er s u s   E PS   f ac to r   with   v ar io u s   p o w er   tr an s m is s io n   an d   E T S f ix ed   at  0 . 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  24 ,   No .   3 Dec em b er   2 0 2 1 1 5 7 1   -   1 5 7 7   1576   Fig u r 5   d e p icts   th th r o u g h p u v er s u s   th SNR .   W ca n   o b s er v th at  th e   th r o u g h p u is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th SNR .   T h th r o u g h p u cu r v is   th b est,   th h ig h est,  at  E T S=0 . 3   an d   E PS =0 . 5   As  w e   d ec r ea s th E PS   to   0 . 3 ,   th th r o u g h p u cu r v d ec r ea s es.  T h th r o u g h p u cu r v is   th wo r s t,  th lo west,  as   we  in cr ea s th E T to   0 . 5   wh ile  k ee p i n g   th e   E PS   a 0 . 3 .   T h s im u latio n   r esu lts   alig n   well  with   th e   th eo r etica cu r v es.  T h is   p r o v e s   th at  th p r ev io u s ly   d er i v ed   e x p r ess io n s   ar r elativ ely   ac cu r ate  an d   c an   b u s ed   f o r   f u tu r s tu d ies.             Fig u r 5 .   T h r o u g h p u t v er s u s   S NR   with   v ar io u s   p air s   o f   E T S a n d   E PS   f ac to r s       5.   CO NCLU SI O   I n   a   n u ts h ell,   we  in v esti g ate  t h HT PS R   p r o to c o in   an   E DF  r elay in g   n etwo r k   f o r   in d o o r   s ce n ar i o   ch ar ac ter ized   b y   lo g - n o r m al  f ad in g   ch a n n els  in   ter m s   o f   th e   s y s tem   th r o u g h p u t.  B ased   o n   th th eo r etica an d   s im u latio n   r esu lts ,   we  u n d er s t an d   b etter   t h s y s tem   b eh av i o r   o f   th e   h y b r id   p r o to c o an d   h o to   co m p r o m is th PS   an d   T f ac to r s   to   o p ti m ize  th s y s tem   p er f o r m an ce .   T h an k s   to   th f ac t h at  th s im u latio n   an d   th e   th eo r etica r esu lts   co r r elate   well  with   ea ch   o th er ,   o n es  ca n   r ep licate  th ex p r ess io n s   d er iv ed   in   th is   s tu d y   wit s o m p r ed eter m i n ed   in itial o p tim al  v alu es a n d   f u r th er   d ev elo p   it to   d esig n   in d o o r   I o T   n etw o r k s .       RE F E R E NC E   [1 ]   D.  S h a v iv ,   P .   Ng u y e n ,   a n d   A .   Öz g ü r,   Ca p a c it y   o f   t h e   e n e rg y - h a rv e stin g   c h a n n e wit h   a   fin it e   b a tt e ry ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In f o rm a ti o n   T h e o ry ,   v o l.   6 2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   6 4 3 6 - 6 4 5 8 ,   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TIT . 2 0 1 6 . 2 6 0 2 3 5 3 .   [2 ]   S .   Na ra y a n a n ,   M .   S h ik h - Ba h a e i,   J.  Ho u ,   a n d   M .   F .   F lan a g a n ,   W irele ss - P o we re d   Distrib u ted   S p a t ial  M o d u lati o n   with   E n e rg y   Re c y c li n g   a n d   F i n i te - En e rg y   S t o ra g e ,   IE EE   T ra n s a c ti o n o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   1 7 ,     n o .   1 0 ,   p p .   6 6 4 5 - 6 6 6 2 ,   Oc t.   2 0 1 8 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 /T WC. 2 0 1 8 . 2 8 6 1 8 7 0 .   [3 ]   I.   Alh a m ro u n i,   M .   Isk a n d a r,   M .   S a lem ,   L.   J.  Aw a li n ,   A.  Ju so h ,   a n d   T.   S u t ik n o ,   Ap p li c a ti o n   o i n d u c ti v e   c o u p li n g   fo wire les p o we tran sfe r,   In t e rn a ti o n a l   J o u r n a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   (IJ PE DS ),   v o l.   1 1 ,     n o .   3 ,   p p .   1 1 0 9 - 1 1 1 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 / ij p e d s. v 1 1 . i 3 . p p 1 1 0 9 - 1 1 1 6 .   [4 ]   C.   Wan g ,   J.   Li ,   Y.  Ya n g ,   a n d   F .   Ye ,   Co m b in i n g   so lar   e n e rg y   h a r v e stin g   with   wire les c h a rg i n g   fo h y b ri d   wire les s   se n so n e two r k s,”   IEE T ra n s a c ti o n o n   M o b il e   Co m p u ti n g ,   v o l.   1 7 ,   n o .   3 ,   p p .   5 6 0 - 5 7 6 ,   M a rc h   2 0 1 8 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T M C . 2 0 1 7 . 2 7 3 2 9 7 9 .   [5 ]   J.  Bit o ,   R.   Ba h r,   J.  G .   He ste r,   S .   A.  Na u r o z e ,   A.  G e o rg iad is ,   a n d   M .   M .   Ten tze ris,   n o v e so lar   a n d   e lec tro m a g n e ti c   e n e rg y   h a rv e sti n g   sy ste m   with   a   3 - p rin ted   p a c k a g e   fo r   e n e rg y   e fficie n i n tern e t - of - th in g s   wire les se n so rs,”  IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   M icr o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n iq u e s,   v o l .   6 5 ,   n o .   5 ,   p p .   1 8 3 1 - 1 8 4 2 ,   M a y   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TM TT . 2 0 1 7 . 2 6 6 0 4 8 7 .   [6 ]   M .   S h irv a n imo g h a d d a m   e a l . ,   To wa rd a   g re e n   a n d   se lf - p o we re d   in tern e o t h in g u si n g   p iez o e lec tri c   e n e rg y   h a rv e stin g ,   IEE E   Acc e ss ,   v o l.   7 ,   p p .   9 4 5 3 3 - 9 4 5 5 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACCES S . 2 0 1 9 . 2 9 2 8 5 2 3 .   [7 ]   A.  A.  Ba b a y o ,   M .   H.  A n isi,   a n d   I.   Ali,   Re v iew   o n   e n e rg y   m a n a g e m e n sc h e m e in   e n e rg y   h a rv e s ti n g   wire les s   se n so n e tw o rk s,”   Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le  En e rg y   Rev iews ,   v o l.   7 6 ,   p p .   1 1 7 6 - 1 1 8 4 ,   S e p .   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. rse r. 2 0 1 7 . 0 3 . 1 2 4 .   [8 ]   X.  Lu ,   P .   Wan g ,   D.  Ni y a to ,   D.   I.   Kim ,   a n d   Z.   Ha n ,   Wi re les c h a rg in g   tec h n o lo g ies f u n d a m e n tals,  sta n d a rd s,   a n d   ne two rk   a p p li c a ti o n s,”   IEE C o mm u n ic a ti o n S u rv e y &   T u t o ria ls ,   v o l.   1 8 ,   n o .   2 ,   p p .   1 4 1 3 - 1 4 5 2 ,   2 0 1 6 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /COM S T. 2 0 1 5 . 2 4 9 9 7 8 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       Th r o u g h p u t p erfo r ma n ce   fo r   f u ll - d u p lex  DF   r ela yin g   p r o to c o l in   h yb r id   w ir eless   ( Ho a n g - P h u o n g   V a n )   1577   [9 ]   X.  Li u ,   F .   L i,   a n d   Z .   Na ,   O p ti m a re so u rc e   a ll o c a ti o n   in   sim u lt a n e o u c o o p e ra ti v e   sp e c tru m   se n sin g   a n d   e n e rg y   h a rv e stin g   f o m u lt ich a n n e l   c o g n it i v e   ra d io ,   IEE E   A c c e ss ,   v o l.   5 ,   p p .   3 8 0 1 - 3 8 1 2 ,   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACCE S S . 2 0 1 7 . 2 6 7 7 9 7 6 .   [1 0 ]   H.  T.   Va n ,   V.   T.   An h ,   D .   H.   Le,   M .   Q.   P h u ,   a n d   H. - S .   Ng u y e n ,   Ou tag e   p e rfo rm a n c e   a n a ly sis   o f   n o n - o rt h o g o n a l   m u lt ip le ac c e ss   sy ste m s with   RF   e n e rg y   h a rv e stin g , ”  In ter n a ti o n a J o u rn a o f   El e c trica a n d   Co mp u t e r E n g in e e rin g   (IJ ECE ),   v o l.   1 1 ,   n o   5 ,   p p .   4 1 3 5 - 4 1 4 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 / ij e c e . v 1 1 i 5 . p p 4 1 3 5 - 4 1 4 2 .   [1 1 ]   H.  Lee ,   C.   S o n g ,   S .   C h o i,   a n d   I.   Lee ,   Ou tag e   p ro b a b il it y   a n a ly sis   a n d   p o we sp li tt e d e sig n s   fo r   S WI P re lay i n g   sy ste m with   d irec li n k ,   IEE Co mm u n ica ti o n L e tt e rs ,   v o l .   2 1 ,   n o .   3 ,   p p .   6 4 8 - 6 5 1 ,   M a rc h   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LCOM M . 2 0 1 6 . 2 6 2 7 0 5 5 .   [1 2 ]   F .   Wan g ,   W .   X u ,   S .   Li ,   Z.   F e n g ,   a n d   J .   Li n ,   Ou ta g e   p r o b a b i li ty   a n a ly sis  o f   DF  re lay   n e two r k with   RF   e n e rg y   h a rv e stin g ,   in   2 0 1 5   IEE Glo b a Co mm u n ica ti o n Co n f e re n c e   (GLOBE COM ),   2 0 1 5 ,   p p .   1 - 5 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /G LOCOM. 2 0 1 5 . 7 4 1 7 5 7 9 .   [1 3 ]   P .   T.   T in ,   M .   T ra n ,   V - D .   P h a n ,   H - N.  Ng u y en a n d   T .   T.   Tran g ,   Us e se lec ti o n   p r o to c o ls i n   F D P S P   EH  c o o p e ra ti v e   n e two rk   o v e Ra y leig h   fa d i n g   c h a n n e l:   O u tag e   a n d   in terc e p p ro b a b il it y ,   I n ter n a t io n a J o u r n a o P o we r   El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms v o l.   1 0 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 0 9 - 1 1 1 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p e d s. v 1 0 . i4 . 2 1 3 0 - 2 1 3 7 .   [1 4 ]   K.  On ish i ,   K.  Ya m a g u c h i,   a n d   K .   Iid a ,   Wi re les p o we tran sfe u sin g   m u lt i p le - tran sm it ters   f o h i g h   sta b il it y   f o r   p o siti o n , ”  In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   (IJ ECE ),   v o l .   1 0 ,   n o   3 ,   p p .   2 2 4 5 - 2 2 4 9 ,   Ju n e   2 0 2 0 ,   d o i 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 1 0 i3 . p p 2 2 4 5 - 2 2 4 9 .   [1 5 ]   T.   Li ,   P .   F a n ,   a n d   K.   B.   Leta ief,   Ou tag e   p ro b a b il it y   o e n e rg y   h a rv e stin g   re lay - a id e d   c o o p e ra ti v e   n e two r k o v e r   ra y leig h   fa d in g   c h a n n e l,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Veh icu la T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 5 ,   n o .   2 ,   p p .   9 7 2 - 9 7 8 ,   F e b .   2 0 1 6 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T VT. 2 0 1 5 . 2 4 0 2 2 7 4 .   [1 6 ]   H - S .   Ng u y e n ,   T - S .   Ng u y e n ,   V - T .   Vo ,   a n d   M .   Vo z n a k ,   Hy b ri d   fu l l - d u p lex / h a lf - d u p lex   re la y   se lec ti o n   sc h e m e   with   o p ti m a p o we u n d e i n d i v id u a p o we c o n stra in ts  a n d   e n e rg y   h a rv e stin g ,   Co m p u ter   C o mm u n ic a ti o n s ,   v o l.   1 2 4 ,   p p .   3 1 - 4 4 ,   Ju n e   2 0 1 8 ,   d o i 1 0 . 1 0 1 6 /j . c o m c o m . 2 0 1 8 . 0 4 . 0 1 4 .   [1 7 ]   F .   K.  Ojo   a n d   M .   F .   M .   S a ll e h ,   Th ro u g h p u a n a l y sis  o a   h y b r id i z e d   p o we r - ti m e   sp li tt in g   b a se d   re lay in g   p r o to c o l   fo wire les in fo rm a ti o n   a n d   p o w e tran sfe in   c o o p e ra ti v e   n e two r k s,”   IEE Acc e ss ,   v o l.   6 ,   p p .   2 4 1 3 7 - 2 4 1 4 7 ,   2 0 1 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACCES S . 2 0 1 8 . 2 8 2 8 1 2 1 .   [1 8 ]   H - S .   N g u y e n ,   D - T .   Do ,   A - H .   B u i ,   a n d   M .   V o z n a k ,   S e lf - p o we re d   wire les two - wa y   re lay in g   n e two rk s:  m o d e a n d   th ro u g h p u p e rfo rm a n c e   with   th re e   p ra c ti c a sc h e m e s,”   W i re les Per so n a l   Co mm u n ica ti o n s:  A n   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l ,   v o l .   9 7 ,   n o .   1 ,   p p .   6 1 3 - 6 3 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 0 0 7 /s1 1 2 7 7 - 0 1 7 - 4 5 2 6 - 3.   [1 9 ]   F .   A.  Kh a n ,   Z.   A.  M a li k ,   A.  A.  Na sir,   a n d   M .   M a so o d ,   Re lay   se lec ti o n   &   p o we a ll o c a ti o n   fo m a x imiz in g   su m - th ro u g h p u o f   a   b u ffe re d   re lay   n e two rk ,   IEE E   Co mm u n ica t io n L e tt e rs ,   v o l .   2 4 ,   n o .   6 ,   p p .   1 3 1 8 - 1 3 2 2 ,   Ju n e   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /L COM M . 2 0 2 0 . 2 9 8 1 8 8 2 .   [2 0 ]   Y.  F e n g ,   V.  C.   M .   Leu n g ,   a n d   F .   Ji,  P e rfo rm a n c e   stu d y   fo S WI P c o o p e ra ti v e   c o m m u n ica t io n   sy ste m in   sh a d o we d   n a k a g a m fa d in g   c h a n n e ls,”  IEE T ra n sa c ti o n o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s,   v o l.   1 7 ,   n o .   2 ,     p p .   1 1 9 9 - 1 2 1 1 ,   F e b .   2 0 1 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TW C. 2 0 1 7 . 2 7 7 6 9 3 3 .   [2 1 ]   J .   Zh a n g ,   C .   Yu e n ,   C.   Wen ,   S .   Ji n ,   K.  Wo n g ,   a n d   H.  Zh u ,   Larg e   sy ste m   se c r e c y   ra te  a n a ly sis  fo S WI P M IM O   wire tap   c h a n n e ls,”  IEE T ra n s a c ti o n o n   I n fo rm a ti o n   F o re n sic a n d   S e c u rity ,   v o l.   1 1 ,   n o .   1 ,   p p .   7 4 - 8 5 ,   Ja n .   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IF S . 2 0 1 5 . 2 4 7 7 0 5 0 .   [2 2 ]   S .   Y .   S e id e l,   K.  Tak a m iza wa ,   a n d   T.   S .   Ra p p a p o rt,   Ap p li c a ti o n   o se c o n d - o r d e sta ti stics   fo a n   in d o o ra d i o   c h a n n e m o d e l,   IEE 3 9 t h   Veh icu l a T e c h n o lo g y   Co n f e re n c e ,   v o l.   2 ,   1 9 8 9 ,   p p .   8 8 8 - 8 9 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 /VE TE C. 1 9 8 9 . 4 0 1 7 9 .   [2 3 ]   H.  Ha sh e m i,   Th e   in d o o ra d io   p ro p a g a ti o n   c h a n n e l ,   in   Pro c e e d i n g o t h e   IEE E ,   v o l.   8 1 ,   n o .   7 ,   p p .   9 4 3 - 9 6 8 ,   Ju l y   1 9 9 3 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / 5 . 2 3 1 3 4 2 .   [2 4 ]   M .   D.  Re n z o ,   F .   G ra z io si,  a n d   F .   S a n tu c c i,   c o m p re h e n si v e   fra m e wo rk   fo p e rfo rm a n c e   a n a ly sis   o c o o p e ra ti v e   m u lt i - h o p   wi re les sy ste m o v e r   lo g - n o rm a fa d in g   c h a n n e ls,”  I EE T ra n sa c ti o n o n   Co mm u n ic a ti o n s,  v o l .   5 8 ,     n o .   2 ,   p p .   5 3 1 - 5 4 4 ,   F e b ru a r y   2 0 1 0 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T COM M . 2 0 1 0 . 0 2 . 0 8 0 2 7 3 .   [2 5 ]   K.  M .   Ra b ie,  B .   Ad e b isi,   a n d   M .   Alo u i n i,   Ha lf - d u p lex   a n d   fu ll - d u p lex   AF   a n d   DF   re lay i n g   with   e n e rg y - h a rv e sti n g   in   lo g - n o rm a fa d in g ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Gr e e n   Co mm u n ica ti o n a n d   Ne tw o rk in g ,   v o l.   1 ,   n o .   4 ,   p p .   4 6 8 - 4 8 0 ,   De c .   2 0 1 7 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 /T G CN.2 0 1 7 . 2 7 4 0 2 5 8 .   [2 6 ]   A.  S a lem ,   K.  A.  Ha m d i,   a n d   E.   Alsu sa ,   P h y sic a lay e se c u rit y   o v e c o rre late d   lo g - n o rm a c o o p e ra ti v e   p o we li n e   c o m m u n ica ti o n   c h a n n e ls,”  IEE Acc e ss ,   v o l.   5 ,   p p .   1 3 9 0 9 - 1 3 9 2 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACCE S S . 2 0 1 7 . 2 7 2 9 7 8 4 .   [2 7 ]   Y.  Li u ,   R.   Xia o ,   J.  S h e n ,   H.  Ya n g ,   a n d   C .   Ya n ,   Hy b r id   p ro t o c o fo wire les e n e rg y   h a rv e sti n g   n e two rk   o v e lo g - n o rm a fa d in g   c h a n n e l,   T h e   J o u rn a o f   En g i n e e rin g ,   v o l.   2 0 1 8 ,   n o .   6 ,   p p .   3 3 9 - 3 4 1 ,   M a rc h   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / jo e . 2 0 1 7 . 0 8 9 2 .   [2 8 ]   M .   T.   Da b iri   a n d   S .   M .   S .   S a d o u g h ,   P e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o a l l - o p ti c a a m p li f y   a n d   f o rwa rd   re l a y in g   o v e l o g - n o rm a S c h a n n e ls,”  J o u rn a o Op ti c a Co mm u n ica ti o n a n d   Ne two rk in g ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   7 9 - 8 9 ,   2 0 1 8 ,     d o i:   1 0 . 1 3 6 4 /JOCN . 1 0 . 0 0 0 0 7 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.