T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   18 ,   No.   3 J une   2020 ,   pp.   1137 ~ 1144   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I 10. 12928/ T E L KO M NI KA . v18i3. 12826     1137       Jou r n al  h omepage ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   T r ac t ab l e  c o m p u t at io n  i n  ou t age  p e r f o r m a n c e     an al ysi s of  r e la y se l e c t io n  N O M A       M in h - S an g   Van  Nguyen ,   Din h - T h u an   Do   In d u s t ri a l   U n i v er s i t y   o H o   C h i   Mi n h   C i t y   (IU H ),   V i et n am       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  Apr   3,   2019   R e vis e J a 13,   2020   Ac c e pted  F e 14,   2020     In   recen t   y ears ,   u s i n g   f u l l - d u p l ex   (F D t ran s mi s s i o n   mo d el   p ro v i d es   en h a n ced   b an d w i d t h   eff i ci e n cy   a n d   i mp r o v e d   p erfo rma n ce  fo r     non - o r t h o g o n a l   mu l t i p l acces s   (N O MA s y s t em.   H o w ev er,   l ac k   o p ap er s   h av i n v es t i g at e d   FD   rel ay   t o g et h er  w i t h   rel a y   s el ec t i o n   i s s u t o   i mp ro v e   p erfo rma n ce  o f   N O MA   s y s t em.   T h p ro b l em s   i n   p o w er  al l o cat i o n   f o t w o   N O MA   u s er s   s at i s f y i n g   fa i rn e s s   as   w el l   as   rel a y   s el ec t i o n   s t ra t eg y   are  s t u d i ed   i n   t h i s   p a p er.   By   co n s i d eri n g   t h o u t a g p erfo rman ce   o p ro p o s ed   s c h eme   w i t h   i t s   v i t al   res u l t ,   g en eral   N O MA   w i rel e s s   n e t w o rk s   can   b d ev el o p e d   fo r   fu t u re  n et w o r k s   d u t o   i t s   i m p ro v ed   p er fo rma n ce.   Si mu l a t i o n   res u l t s   s h o w   t h a t   t h rel a y i n g   s el ec t i o n   s c h eme  can   ac h i e v s i g n i f i can t   p erf o rman ce   i mp r o v eme n t   b y   i n creas i n g   req u i red   q u a n t i t y   o rel a y .   K e y w o r d s :   NO M A   Outa ge   pr oba bil it y   R e lay  s e lec ti on   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din A u th or :   Dinh - T hua Do,   I ndus tr ial  Unive r s it o f   Ho   C hi  M inh  C it ( I UH ) ,   Ho  C hi  M inh  C it y,   Vie tnam.   E mail:   dodinht hua n@iuh . e du. vn       1.   I NT RODU C T I ON   I r e c e nt  ye a r s ,   non - or thogonal   mul ti ple  a c c e s s   ( NO M A)   ha s   a tt r a c ted  a   lot   of   r e s e a r c wor ks   due     to  incr e a s ing  numbe r   o f   c onne c ti ons .   F u r ther mor e ,   it   is   c ons ider e d   a s   one   o f   the  mode r tec hnologi e s   a ppli e in  5th  ge ne r a ti on  ( 5G )   mobi le  ne two r ks   in  or de r   t c ons ider a bly  e nha nc e   the  s ys tem  s pe c tr a e f f ici e nc f or   5G  c omm unica ti on  ne twor ks   [ 1 - 4] .   I n   NO M A,   m ult ipl e   us e r s   ha ve   thei r   s ignals   whic h   a r e   inco r por a ted  int o   mi xe s ignal  in  powe r   domain .   As   a   r e s ult ,   thes e   us e r s   in  NO M a r e   s e r ve in  the   s a me  domain  s uc a s   ti me,   f r e que nc o r   c ode   domain .   T o   ove r c ome  b a c ha nne c ondit ion ,   NO M A   pr oc e dur e   mainly  a ll oc a tes   gr e a ter   t r a ns mi powe r   de dica ted   f or   us e r s   s uf f e r ing   f r om   we a k   c ha nne c ondit ions .   I n   thi s   s c e na r io,     by  tr e a ti ng   othe r s   s ignal   a s   nois e ,   thes e   we a k   u s e r s   c a de tec a nd   de c ode   it s   s ymbol s   pr e c is e ly  due   to   gr e a ter   powe r   leve dis tr ibut e f or   f a r   us e r .   O the  other   ha nd,   ba s e on  the  s uc c e s s ive  int e r f e r e nc e   c a nc e ll a ti on  ( S I C )   tec hnique,   us e r s   whic ha ve   s tr ong  c ha nne c ondit ions   a r e   c a pa ble  to  de tec it s   ow s ignal.   I a ddit ion,   a s   c ompar e to  the  OM s ys tem,   ther e   is   a   s igni f ica nt  im pr ove ment  in  NO M thr oughput  pe r f or manc e   [ 2 ,   5 ] .   R e c e ntl y,   c oope r a ti ve   ne twor k s   a r e   int r oduc e a s   in  [ 6,   7] ,   the   a uthor   f oc us e on  s ys tem  e va luation  r e late to  pr oc e s s ing  s i gna a r e lay   a nd  outage   pr oba bil it y   is   gua r a ntee d.   F or tunat e ly,   s uc c oope r a ti ve   s c he mes   c a be   c ombi ne with  NO M to  r e f or c oope r a ti ve   NO M A.   I n   pa r ti c ular ,   it   ne e be   inves ti ga ted  pe r f or manc e   a nd  it   c a be   e nha n c e by  e mpl oying  NO M s c he me  int s y s te m ode l.     I p r inciple,   by   uti li z ing   S I C ,   the   r e c e ived   mes s a ge   is   de c ode a t   the   r e c e iver   while  the  t r a ns mi tt e r   tr e a ti ng   int e r f e r e nc e   s ignal  a nd  s uc NO M is   pr opos e in  NO M tec hnique  a s   in  [ 8] .   Outa ge   pr oba bil it y   is   main  metr ic  to  c ons ider   in  c oope r a ti ve   NO M ne t wor whe r e   the  mes s a ge   tr a ns mi s s ion  is   a s s i s ted  ove r     a a mpl if y - a nd - f or wa r ( AF)   r e lay  f r om  the  s ou r c e   node   [ 9] .   M or e ove r ,   in  [ 10] ,   to  incr e a s e   the  s ys tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1137   -   1144   1138   pe r f or manc e   NO M s c e na r io   is   a ppli e d   a nd   the  m a thema ti c a f or mul a   in   c los e f or m   of   p r oba bil it y   ha s   a ls o   be e f ound.   I n   [ 11 ] ,   pe r f o r manc e   of   r a ndoml y - de ployed  s ubs c r iber s   of   a   downlink   ne twor a r e   pe r f o r med  in   ter ms   of   s ys tem  outage   pr oba bil it a nd  the  a c hieva ble  r a te.   T im p r ove   the   outage   pe r f or manc e   o f   a ll   de vice s   in  the   r e lay  s e lec ti on  ( R S )   s ys tem,   the   a uthor s     in  [ 12]   ha ve   pr opos e a   two  s tage   R S   in  c oope r a ti ve   NO M model.   F ur ther mo r e ,   it   is   s im il a r   to   [ 12]   that     in  or de r   to   i mpr ove   s ys tem  pe r f or manc e ,   a   f ul l - duplex  s c he me  is   r e quir e d   to   e mpl oy  in  NO M a s   c ons ider e model  by  the  a utho r s   in  [ 13] .   M oti va ted  by   r e s ult s   in  [ 14 - 25] ,   thi s   pa pe r   tar ge ts   the  c onc e ntr a ti on  on  c oope r a ti ve   NO M int e gr a ted  with   r e lay   s e lec ti on  model  a nd   f ull - duplex  s c he me  e mpl oye a t   r e l a node s     by  ins pir e by   thes e   tec hniques .   I n   pa r ti c ular ,   out a ge   a nd  thr oughpu pe r f or ma nc e   a r e   inves ti ga ted.   As   main  c ontr ibut ion  o f   thi s   pa pe r ,   we   de r ive  the  c los e d - f or e xpr e s s ion  in  ter of   outage   e ve nt   to  e va luate     s ys tem  pe r f or manc e .       2.   S YST E M   M ODE L   W e   c ons ider   a   downlink  s ys tem  model  is   s hown  a s   F igur e   1,   whe r e   a   ba s e   s tation  ( B S )   would  li ke   to   s e nd  a   mes s a ge   to  the   N   ne a r   us e r   ( NU )   s o - c a ll e a s   r e lay  ( R )   to   br oa dc a s B S 's   da ta   s ignal  to   a   pa ir   of   f a r   us e r s   ( F U)   that  s e t   a s   d e vice   1   ( D1)   a nd   de vice   2   ( D2) .   M or e   s pe c if ica ll y,   F igur e   1   il lus tr a tes   the   f ull - duplex  r e lay  in  two  hop  NO M A,   whic c ontains   one   ba s e   s tation  ( B S ) ,   two  ne a r   NO M us e r   ( s tr ong  us e r )   that  is   c a pa ble  of   the  f ull - duplex  tr a ns mi s s ion,   a nd  f a r   NO M us e r s   ( we a us e r ) .   I n   thi s   model ,   we   de note  D n 1 , 2 n   whic e xhibi pe r f or manc e   ga p.   T he   B S   is   a   s ingl e   a ntenna   tr a ns mi s s ion  s our c e   while   the   NU s   a r e   de s igned  with  two  s e pa r a ted  a ntenna s   f or   f ull - duplex  tr a ns mi s s ion.   As   a   r e s ult ,   s e lf - int e r f e r e nc e   ( S I )   due   to   two  a ntenna s   s c h e me  s ti ll   e xis ts .   W e   a s s ume  that  t he r e   doe s   not  e xis a   dir e c li nk  f r om  the  B S   to  F U,   n h a nd   , ni g ( 1 , 2 i )   a r e   de noted  the  R a yleigh  f a ding   c ha nne c oe f f icie nts   of   the   li nk  B S - NU   a nd  NU - F U,   r e s pe c ti ve ly.   T he   r a ndom  va r iable s   2 n h   a nd  2 , ni g   a r e   f oll ow  the  e xpone nti a dis tr ibut ion  with  pa r a mete r s   hn   a nd   , g n i ( 1 , 2 i ) ,   r e s pe c ti ve ly.   F oll owing   pr inciple  o f   nor mal  NO M A,   us e r s   a r e   dis tr ibut e in   or de r   ba s e on  the   c ha nne c ondit ions .   As   s how  in   F igu r e   1,   we   a s s umed  that  D1   a nd   D2   a r e   us e f o r   dif f e r e nt  da ta   tr a ns mi s s ion,   in  whic D1  is   us e f or   low  s pe e a ppli c a ti ons ,   a nd  vice   ve r s a   f or   D2  whic s e r ve hi gh  s pe e da ta  r a te.           F igur e   1.   S ys tem  model   of   r e lay  s e lec ti on  NO M with  f ull - duplex  tr a ns mi s s ion       T he   tr a ns mi s s ion  be twe e the  B S - NU   a nd   NU - F a r e   divi de d   int o   two  pha s e s .   I the   e a r ly   pha s e ,     the  B S   s e nds   the  s upe r pos it ion   s ignal,   1 1 2 2 a x a x + with  powe r   a ll oc a ti on  f a c tor s   s a ti s f ying  22 12 1 aa += ,   whe r e   1 x   a nd  2 x   de notes   the  mes s a ge   f or   B S   s e nt  to  int e r medi a te  de vice s   a nd  then  thes e   s ignal  int e nd  to  tr a ns mi t   to  D1  a nd   D2,   2 i a   de notes   the   powe r   a ll oc a ti on   f a c tor   f or   mes s a ge   i x .   I n   th is   F D   s c he me, SI x   de notes     s e lf - int e r f e r e nc e   s ignal.   I n   s uc c a s e ,   the   r e s idu a loop   s e lf - int e r f e r e nc e   ( S I )   is   s e a s   a   R a yleig f a ding   f e e dba c c ha nne with  the   c oe f f icie nt   SI h ,   a nd   r a n dom  va r iable s   2 SI h   is   a ls f oll ows   the  e xpone nti a l   D 1 Ba s e   s t a t i o n D 2 C o m m u n i c a ti o n   L i n k Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         T r ac tabl e   c omputati on  in  outage   pe r for manc e   analys is   of   ( M inh - Sang  V an  N guy e n )   1139   dis tr ibut ion  wi th  mea va lue h s i .   B e c a us e   of   it   mus t   be   s a ti s f ied  qua li ty - of - s e r vice   ( QoS)   r e quir e ments ,   it   is   a s s umed  that  12 aa .   T he r e f or e ,   the  r e c e ived  s ignal  a the  N U   us e r ,   i. e . ,   n - th  r e lay ,   1 nN    c a be   given  a s :     1 1 2 2 ( ) , r n S n R S I S I R y P h a x a x P h x n = + + +   ( 1)     whe r e   S P   de note  the  tr a ns mi s s ion  powe r   a the  s our c e ,   R n   s tands   f or   the  a ddit ive  Ga us s ian  nois e   ( AW G N)   a n - th   NU   us e r   wi th  z e r o   mea a nd  va r ianc e   0 N .   I ne e be   c omput e d   S NR   a the   r e lay  to   de tec s ig na of   1 x :     2 2 1 1, 22 2 20 . Sn S R n S n R S I P a h P a h P h N = ++   ( 2)     T he n,   S NR   is   c omput e to   de c ode   s ignal  2 x   a f ter   r e q uir ing  S I C   pr oc e dur e :     2 2 2 2, 2 0 . Sn S R n R S I P a h P h N = +   ( 3)     W e   c a ll   U P   a s   tr a ns mi t   powe r   a t   the  s e lec ted  r e lay Di n   de notes   the  AW GN   a Di ,   i. e . ,   ( ) 0 ~ 0 , Di n C N N .     I thi s   c a s e ,   the  r e c e ived  s ignal  a f a r   us e r   D1 ,   D2   a r e   given  a s   f oll owing   e qua ti on :     , , 1 1 2 2 ( ) , 1 , 2 . d n i U n i D i y P g a x a x n i = + +   ( 4)     W e   then  c omput e   S NR   a t   us e r   D1  to   a tt a in  s ignal  1 x :     2 2 1 , 1 1, 2 2 2 , 1 0 . Un R U n Un P a g P a g N = +   ( 5)     W e   then  c ons ider   S NR   a us e r   D2   to  e l im inate   int e r f e r e nc e   s ignal  1 x   a nd  it   c a be   c omput e by :     2 2 1 , 2 1 2 , 2 2 2 , 2 0 . Un R U n Un P a g P a g N = +   ( 6)     S im il a r ly,   a r e lay,   S I C   is   pe r f or med  a t   us e r   D2   to  de c ode   it s   own  s ignal  2 x :     2 2 2 , 2 2, 0 . Un R U n P a g N =   ( 7)     T he n ,   we   c ons ider   on   c r it e r ia   to  r e lay  s e lec ted  to   s ignal  f or wa r ding  to   f a r   us e r s .   I pa r ti c ular ,   the  index  of   be s r e lay  1 * n   is   s e lec ted  to  pr ovide  a   maximu e nd - to - e nd  S NR   a mong  the  B S - NU - D1  li nks   a s :     ( ) 1 1 , 1 , 1 , 2 , * a r g m a x m i n , . S R n R U n nN n  = =   ( 8)     S im il a r ly,   the  index  of   be s r e lay  2 * n   is   s e lec ted  to  pr ovide  a   a   maximum   e nd - to - e nd  S NR   a mong    the  S - NU - D2  li nks   a s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1137   -   1144   1140   ( ) 2 2 , 1 2 , 2 , 1 , 2 , * a r g m a x m i n , , . S R n R U n R U n nN n = =   ( 9)       3.   S YST E M   P E RF ORM AN CE   AN AL YSI S   3. 1    P e r f or m an c e   o f   u s e r   D1   I the  s c e na r io  o f   F D   mode,   we   pr ovide   f oll owing   r e s ult s :   P r opos it ion  1:   T he   c los e d - f or e xpr e s s ion  of   outa ge   pr oba bil it a t   us e r   D1     ( ) ( ) ( ) 1 1 , 1 1 , 1 1 , , 1 , 1 1 , 1 1 m in Pr 1 Pr , . F D F D F D S R n R U n nN N F D F D S R n R U n n A OP = = =   =     ( 10)     P r oof :   I whic h,   it   c a be   c omput e c omponents   a s :     ( ) ( ) ( ) ( ) 1 , 1 1 , 1 22 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 0 1 , 1 1 2 , 1 0 P r , P r , . F D F D S R n R U n F D F D S n S n R S I U n U n A P a h P a h P h N P a g P a g N = = + + +   ( 11)   T he it   is   r e wr it ten   a s :     ( ) ( ) 2 2 2 1 1 0 10 ,1 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 12 Pr Pr . FD FD R S I nn F D F D SU P h N N A h g P a a P a a AA  + = −− =   ( 12)     I thi s   c a s e ,   we   ha ve   two   c a lcua lations   a s   be low:     ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 1 0 22 1 1 1 2 22 1 1 2 22 1 1 2 10 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 2 P r ; : e x p , F D F D R S I FD n FD S FD FD S h n F D F D F D S h n R h s i S h n P h N A h if a a P a a P a a N P a a P P a a   +  =     =−  +    ( 13)     a nd       ( ) ( ) 2 1 0 1 0 2 , 1 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 , 1 P r e x p . F D F D n F D F D U U g n NN Ag P a a P a a  = = −−   ( 14)     T he A   is   r e wr it ten  a s :     ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 22 1 1 2 1 0 1 0 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 , 1 22 1 1 2 1 0 1 0 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1 2 1 e x p e x p e x p FD F D F D S h n F D F D F D F D S h n R h s i S h n U g n FD F D F D S h n F D F D F D R h s i S h n S h n U P a a NN A P a a P P a a P a a P a a NN P P a a P a a P a     = + = + ( ) 2 1 2 , 1 . FD gn a        ( 15)     T he r e f or e ,   s uc outage   pr oba bil i ty  f o r   us e r   D1   is   g iven  by:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         T r ac tabl e   c omputati on  in  outage   pe r for manc e   analys is   of   ( M inh - Sang  V an  N guy e n )   1141   ( ) ( ) ( ) ( ) 22 1 1 2 22 1 1 1 2 1 1 1 0 1 0 2 2 2 2 1 1 2 1 1 2 , 1 1 , e x p FD S h n F D F D N R h s i S h n FD F D F D n F D F D S h n U g n P a a P P a a OP NN P a a P a a   =    +−  =       −−     ( 16)     whe r e   1 1 21 R FD =− .   S im il a r ly,   in  HD   mode,   s uc outage   pe r f o r manc e   c a be   s hown  a s :     ( ) ( ) 1 0 1 0 1 2 2 2 2 1 1 1 2 1 1 2 , 1 1 e x p , H D H D N HD H D H D n S h n U g n NN OP P a a P a a  =     =   −−     ( 17)     whe r e   1 2 1 21 R HD =− .     3. 2   P e r f or m an c e   of   u s e r   D2   T c ons ider   pe r f or manc e   of   us e r   of   D2,   the  r e late outage   pr oba bil it y   c a be   given   by:   P r opos it ion  2:   T he   c los e d - f or e xpr e s s ion  of   outa ge   pr oba bil it a t   us e r   D2  c a n   be   given  by:     ( ) ( ) ( ) 2 2 , 2 1 2 , 1 2 , 2 1 , , 2 , 2 1 2 , 1 2 , 2 1 m in Pr 1 Pr , , . F D F D F D F D S R n R U n R U n nN N F D F D F D S R n R U n R U n n B OP = = =   =     ( 18)     P r oof :   I c a be   c omput e d   that:     ( ) 2 , 2 1 2 , 1 2 , 2 22 2 22 2 1 , 2 2 , 2 2 2 1 2 22 2 0 0 2 , 2 0 12 Pr , , Pr Pr , . F D F D F D S R n R U n R U n U n U n Sn F D F D F D R S I Un B P a g P a g P a h N P h N P a g N BB =     =   + +   =   ( 19)     W e   c a c omput e e a c pa r a s   f o ll ows :     2 2 2 12 2 0 2 2 2 0 22 2 2 2 Pr e x p , Sn FD R S I FD S h n FD R h s i S h n S h n P a h B P h N P a N P P a P a    =  +   =−  +    ( 20)     a nd     ( ) 22 22 0 1 0 2 2 , 2 , 2 1 2 1 2 22 2 1 2 1 ,2 P r , ; : e xp , F D F D FD nn FD U U FD gn NN B g g i f a a Pa P a a    =    =−      ( 21)     T he n,   we   ha ve :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1137   -   1144   1142   2 2 2 0 2 22 1 ,2 2 2 2 1 e x p , FD FD N FD S h n FD n gn R h s i S h n S h n P a N OP P P a P a  =    =    +     ( 22)     whe r e       2 2 21 R FD =− ( ) 0 1 0 2 2 22 2 1 2 1 m a x , F D F D FD FD U U NN Pa P a a    =   .     S im il a r ly,   in  HD   mode  s uc outage   met r ic  f o r   us e r   D2  is   f o r mul a ted  by:     20 2 2 1 ,2 2 1 e x p , HD HD N HD n gn S h n N OP Pa =    =        ( 23)     whe r e       2 2 21 R HD =− ( ) 0 1 0 2 2 22 2 1 2 1 m a x , H D H D HD HD U U NN Pa P a a    =   .       4.   S I M UL AT I ON  RE S UL T   I th is   s e c ti on,   we   pr e s e nt  nume r ica r e s ult s   to   e va luate   a na lyt ica e xp r e s s ions   c a lcula ted  in   pr e vious   pa r t.   T he   powe r   a ll oc a ti on  c oe f f icie nts   of   NO M is   1 0 . 8 a =   f or   D1 .   As   the  obs e r va ti on,   F igur e   2   a nd     F igur e   plot   the  outage   pr oba bi li ty  f or   pr opos e d   NO M f or   two  f a r   NO M us e r s   de s c r ibed  a s   in   f igur e s .     I thi s   s c e na r io,   r e lay  s e lec ti on  s c he me  is   a ppli e f or   f u r ther   im p r ove ment  of   outage   be ha vior .   Obs e r ving    the  F igu r e   2 ,   one   c a c onc lude   that   much   powe r   a ll oc a ted  to   us e r   D1   r e s ult s   in   be tt e r   outage   pe r f o r manc e .     I a ddit ion ,   both   F igu r e   a nd   F igu r e   3   manif e s that  R S   NO M c a r e ma r ka bly  incr e a s e   th e   outage   pe r f or manc e   a s   i f   r e a s ona ble  s e lec ti on  of   F D/HD   mode   is   given.   M or e ove r ,   whe n   we   c ha nge   t r a ns mi powe r   a r e lay,   the   ga pe r f or manc e   r e ga r ding   the  outag e   pr oba bil it ies   a c hieve d   by  R S   NO M c a be   s e e c lea r ly   a s uc high  tr a ns mi t   powe r   a r e lay.               F ig ur e   2.   C ompar is on  on   F a nd  HD   of   both  f a r   us e r s   ve r s us   tr a ns mi S NR   a the  B S   a s   va r ying    1 a ( ,1 1 h n g n  == ,2 10 gn = 0 . 0 1 hsi = ( ) 20 RU P P d B == , 1 0.5 R = 2 1 R = , 0 1 N = ,   1 N = )   F igur e   3.   Outa ge   pe r f or manc e   c ompar is on  on   F a nd  HD   of   bo th  us e r s   ve r s us   tr a ns mi powe r   a r e la a s   va r ying  U P ( ,1 1 h n g n  == ,2 10 gn = , 0 . 0 1 hsi = ( ) 20 R P d B = 1 0.5 R = 2 1 R = 0 1 N = 1 N = )     I F igur e   4 ,   it   c a be   obs e r ve that  the  outage   pr o ba bil it va r ies   a c c or ding  to  the  dif f e r e nt  va lues   of   s e lf - int e r f e r e nc e   c ha nne l.   T he   e xa c t   outage   pr oba b il it c u r ve s   of   pr opos e d   R S   NO M A   with   higher   le ve of   S I   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         T r ac tabl e   c omputati on  in  outage   pe r for manc e   analys is   of   ( M inh - Sang  V an  N guy e n )   1143   will   be   r e s ult e in  wor s e   outage   pe r f or manc e .   I is   obs e r ve that  the  s upe r ior it o f   f u ll   duplex  f unc ti on  in  R S   NO M is   no   longer   a ppa r e nt   with   the   ve r y   lar ge   va lues   of   S I   ( i . e .   a s   1 h si = ( dB ) ) .   T he r e f o r e ,   it   is   e s s e nti a to  c ons ider   the  in f luenc e   of   S I   whe de s igni ng  pr a c ti c a f ul duplex   a ntenna   in  s uc NO M s ys tems .     I F igur e   5,   we   e va luate   im pa c of   the  number   o f   r e lay  a r e lay  s e lec ted.   B e tt e r   pe r f or manc e   c a be   obs e r ve a higher   number   of   r e lay  s e lec ted.   W e   c ompar e   the  outage   be ha vior   of   di f f e r e nt  c a s e s   c ons ider ing  the  numbe r   of   r e lay.   I t   c a n   be   obs e r ve d   f r om   F igu r e   5   that   f o r   the  p r opos e s c he me,   the  a na lyt ica l   o utage   is   im pr ove a t   2 N = .   I n   a ddit ion ,   F igur e   5   a ls s hows   th a the  p r opos e s c he me  c a obtaine c lea r   outag e   pe r f or manc e   ga a s   higher   S NR   r a is e d.                 F igur e   4.   Outa ge   pe r f or manc e   c ompar is on  in   c a s e   of   F mode  f o r   both   f a r   us e r s   ve r s us   tr a ns mi powe r   a the  B S   a s   va r ying  h s i ( ,1 1 h n g n  == ,2 10 gn = 0 . 0 1 hsi = ( ) 20 RU P P d B == 1 0.5 R = 2 1 R = 0 1 N = 1 N = ).   F igur e   5.   Outa ge   pe r f or manc e   c ompar is on  on   F a nd  HD   of   bo th  f a r   us e r s   ve r s us   tr a ns mi powe r   a the  B S   a s   va r ying  N ( ,1 1 h n g n  == ,2 10 gn = 0 . 0 1 hsi = ( ) 20 RU P P d B == 1 0.5 R = 2 1 R = 0 1 N = ).       5.     CONC L USI ON   I th is   s tudy,   we   s ugge s ted  a pplyi ng   r e lay   s e lec ti on  s c he me  in   NO M s c he me  to   e va luate   s ys tem  outage   pe r f or manc e .   As   mos im por tant  thi ng,   f u ll - duplex  s c he me  i s   a ls s tudi e d.   T he   c ons ider e NO M A   s c he me  is   a s s e s s e a nd  c ompar e with  the  dif f e r e nt  s c e na r ios   in  ter ms   of   s ys tem  outage .   B a c hieving  outage   with  a ppr opr iate   s e lec ti on  o f   number   of   r e lay,   it   c a be   obs e r ve f r o the   s im ulation  r e s ult   that   the  p r opos e NO M wit im pr ove d   pe r f o r manc e   c a be   a ppli e in  r e a NO M de s ign.   F or   f u r ther   r e s e a r c topi c s ,   with   mor e   than  two   us e r s   we   may   c ons ider   a   ge n e r a li z a ti on  of   r e lay  s e lec ti on  poli c ies   a nd   pe r f or manc e   inves ti ga ti on  f or   r a ndoml dis tr ibu ted  NO M us e r s .       RE F E RE NC E S   [1 ]   T.   L .   N g u y e n ,   D i n h - T h u an   D o ,   E x p l o i t i n g   Imp ac t s   o f   In t ercel l   In t erfere n ce  o n   SW IPT - as s i s t e d   N o n - o rt h o g o n a l   Mu l t i p l A cce s s , ”  W i r e l es s   Co m m u n i ca t i o n s   a n d   M o b i l Co m p u t i n g ,   v o l .   1 7 ,   p p .   1 - 1 2 ,   2 0 1 8 .     [2 ]   Y .   Sai t o ,   et   a l . ,   Non - o rt h o g o n al   mu l t i p l acces s   (N O MA fo r   cel l u l ar  fu t u re  rad i o   acce s s ,   P r o c.   IE E E   V eh .   Tech n o l .   Co n f .   (V TC  S p r i n g ),   2 0 1 3 .   [3 ]   D i n h - T h u an   D o   an d   C.   B.   L e,   “A p p l i cat i o n   o N O M A   i n   W i rel es s   Sy s t em  w i t h   W i re l es s   Po w er  T ra n s fer  Sch e me:   O u t ag an d   E r g o d i Cap ac i t y   Perfo rma n ce  A n al y s i s ,   S en s o r s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 5 0 1 ,   2 0 1 8 .     [4 ]   D i n h - T h u an   D o ,   M.   S.   V a n   N g u y en ,   T .   A .   H o a n g   a n d   M.   V o z n a k ,   “N O M A - A s s i s t ed   Mu l t i p l A cce s s   Sc h eme     fo Io T   D e p l o y me n t :   Rel a y   Sel ect i o n   Mo d e l   an d   Secrecy   Perfo rman ce  Imp r o v emen t , ”  S en s o r s ,   v o l .   1 9 ,   n o .   3 ,     p p .   7 3 6 ,   2 0 1 9 .   [5 ]   Z .   D i n g ,   et   al . ,   “O n   t h p erfo rma n ce  o n o n - o rt h o g o n al   mu l t i p l acce s s   i n   5 G   s y s t em s   w i t h   ran d o ml y   d e p l o y ed   u s er s , ”  IE E E   S i g n a l   P r o ces s .   Let t .   D ec. ,   v o l .   2 1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 5 0 1 - 1 5 0 5 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   D i n h - T h u an   D o ,   H .   S.   N g u y en ,   M.   V o zn ak   an d   T .   S.   N g u y e n ,   W i rel e s s   p o w ere d   rel ay i n g   n et w o r k s   u n d er   i mp erfec t   ch a n n e l   s t at i n f o rmat i o n :   s y s t em  p erf o rman ce  a n d   o p t i ma l   p o l i cy   f o i n s t an t an e o u s   r at e,   R a d i o en g i n eer i n g ,   v o l .   2 6 ,   n o .   3 ,   p p .   8 6 9 - 8 7 7 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   X.   X .   N g u y e n   an d   D i n h - T h u a n   D o ,   O p t i ma l   p o w er  al l o cat i o n   an d   t h r o u g h p u t   p erf o rman ce  o fu l l - d u p l e x   D F   rel ay i n g   n et w o r k s   w i t h   w i rel e s s   p o w er  t ra n s fer - a w are  ch an n el ,   E U R A S IP   Jo u r n a l   o n   W i r e l es s   Co m m u n i c a t i o n s   a n d   Ne t wo r ki n g ,   v o l .   2 0 1 7 ,   n o ,   1 ,   p p .   1 - 1 6 ,   2 0 1 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1137   -   1144   1144   [8 ]   A .   S.   G u p t a,   a n d   A .   Si n g er,   S u cces s i v In t erferen c Can cel l at i o n   U s i n g   C o n s t e l l a t i o n   S t ru ct u re,   IE E E   T r a n s .   S i g n a l   P r o ce s s ,   v o l .   5 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   5 7 1 6 5 7 3 0 ,   2 0 0 7 .   [9 ]   X .   S.   L i an g ,   Y .   P.   W u ,   D .   W .   K .   N g ,   Y .   P.   Z u o ,   S.   J i n ,   an d   H .   B.   Z h u ,   O u t a g Perfo rman ce  f o Co o p erat i v e   N O MA   T ran s mi s s i o n   w i t h   an   A Rel a y ,   IE E E   Co m m u n .   Let t . ,   v o l .   2 1 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 4 2 8 - 2 4 3 1 ,   2 0 1 7 .   [1 0 ]   L .   L v ,   J .   Ch en ,   Q .   N i ,   an d   Z .   G .   D i n g ,   D es i g n   o f   co o p erat i v n o n   o r t h o g o n a l   mu l t i ca s t   co g n i t i v mu l t i p l e     acces s   fo 5 g   s y s t em s :   u s er  s ch e d u l i n g   an d   p erf o rma n ce  an al y s i s ,   I E E E   Tr a n s .   C o m m u n .   Ju n .   v o l .   6 5 ,   n o .   6 ,     p p .   2 6 4 1 2 6 5 6 ,   2 0 1 7 .     [1 1 ]   Z .   G .   D i n g ,   Z .   Y an g ,   P.   Z .   Fan ,   an d   H .   V .   Po o r,   O n   t h p erf o rman ce  o n o n - o rt h o g o n al   mu l t i p l acces s   i n   5 G   s y s t ems   w i t h   ra n d o ml y   d ep l o y ed   u s er s ,   IE E E   S i g n a l   P r o ces s .   Let t .   D ec. ,   v o l .   2 1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 5 0 1 1 5 0 5 ,   2 0 1 4 .     [1 2 ]   Z .   D i n g ,   H .   D ai ,   an d   H .   V .   Po o r,   Rel ay   s e l ect i o n   fo co o p era t i v N O M A ,   IE E E   Co m m u n .   Let t .   A u g . ,   v o l .   5 ,   n o .   4 ,   p p .   4 1 6   4 1 9 ,   2 0 1 6 .   [1 3 ]   Z .   Z h an g ,   Z .   Ma,   M.   X i ao ,   Z .   D i n g ,   an d   P.   Fan . ,   Fu l l - d u p l e x   d ev i ce - to - d e v i ce  ai d e d   co o p erat i v n o n - o rt h o g o n a l   mu l t i p l acces s ,   IE E E   Tr a n s .   o n   V e h i c u l a r   Tec h n o l o g y,   v o l .   6 6 ,   n o .   5 ,   p p .   4 4 6 7 4 4 7 1 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   J .   G o n g   an d   X .   Ch en ,   “A ch i ev a b l rat reg i o n   o n o n - o rt h o g o n al   mu l t i p l acces s   s y s t em s   w i t h   w i re l es s   p o w e red   d eco d er, ”  IE E E   J.   S el .   A r ea s   C o m m u n . ,   v o l .   3 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 8 4 6 2 8 5 9 ,   D ec.   2 0 1 7.   [1 5 ]   Y .   L i u ,   Z .   D i n g ,   M.   E l k a s h l an ,   an d   H .   V .   Po o r,   “Co o p erat i v n o n - o rt h o g o n al   m u l t i p l acces s   w i t h   s i m u l t an eo u s   w i re l es s   i n f o rmat i o n   an d   p o w er  t ra n s fer, ”  IE E E   J.   S e l .   A r ea s   Co m m u n . ,   v o l .   3 4 ,   n o .   4 ,   p p .   9 3 8 9 5 3 ,   A p r.   2 0 1 6 .   [1 6 ]   D i n h - T h u an   D o   an d   M. - S.   V an   N g u y e n ,   " D ev i ce - to - d ev i ce  t ran s m i s s i o n   mo d es   i n   N O M A   n et w o rk   w i t h   an d   w i t h o u t   W i re l es s   Po w er  T ran s fer, "   Co m p u t er   Co m m u n i c a t i o n s ,   V o l .   1 3 9 ,   p p .   6 7 - 7 7 ,   May   2 0 1 9 .     [1 7 ]   D.   T .   D o ,   M.   V aezi   an d   T .   L .   N g u y en ,   “W i re l es s   Po w ered   Co o p erat i v Rel ay i n g   u s i n g   N O MA   w i t h   Imp er fect   CSI, ”  P r o c.   o f   IE E E   G l o b eco m   W o r ks h o p s   ( G W ks h p s ),   A b u   D h a b i ,   U A E ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 8 .   [1 8 ]   D.   T .   D o   an d   A .   T .   L e,   “N O MA   b as e d   co g n i t i v rel ay i n g :   T ran s cei v er  h ard w are  i mp a i rmen t s ,   rel ay   s e l ect i o n   p o l i c i es   an d   o u t a g p erfo rma n ce  co m p ari s o n , ”  Co m p u t e r   Co m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 4 6 ,   p p .   1 4 4 - 1 5 4 ,   2 0 1 9 .   [1 9 ]   S.   L ee,   D .   B.   d Co s t a,   Q .   T .   V i en ,   T .   Q .   D u o n g ,   an d   R.   T .   d S o u s a,   ‘‘N o n - o rt h o g o n al   m u l t i p l e   acces s   s c h e mes   w i t h   p ar t i a l   rel a y   s el ec t i o n , ’’  IE C o m m u n . ,   v o l .   1 1 ,   n o .   6 ,   p p .   8 4 6 8 5 4 ,   2 0 1 7 .   [2 0 ]   S.   L ee ,   D .   B.   d Co s t a,   T .   Q .   D u o n g ,   “O u t a g p ro b a b i l i t y   o N o n - O rt h o g o n al   Mu l t i p l A cces s   Sch eme s   w i t h   p ar t i a l   Rel ay   Sel ec t i o n , ”  P r o c.   IE E E   P IM R C ,   p p .   1 6 ,   2 0 1 6 .   [2 1 ]   D T .   D o   et   al .   “W i rel es s   p o w er  t ran s fer  en ab l ed   N O MA   rel a y   s y s t em s :   t w o   SIC  mo d es   an d   p erfo rm an c e   ev al u at i o n , ”  TE LKO M NIKA   Tel e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   E l ec t r o n i cs   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   1 7 ,   n o .   6 ,     p p .   2 6 9 7 - 2 7 0 3 ,   2 0 1 9 .   [2 2 ]   D i n h - T h u an   D o ,   Ch i - Bao   L e,   A .   T .   L e,   " Co o p erat i v u n d erl a y   co g n i t i v rad i o   as s i s t e d   N O M A :   s ec o n d ary   n e t w o r k   i mp r o v eme n t   a n d   o u t ag p erfo rma n ce,   "   TE LKO M NIK A   Tel ec o m m u n i c a t i o n   Co m p u t i n g   E l ect r o n i c s   a n d   C o n t r o l v o l .   1 7 ,   n o .   5 ,   p p .   2 1 4 7 - 2 1 5 4 ,   2 0 1 9   [2 3 ]   D i n h - T h u an   D o ,   T .   T .   T h i   N g u y en ,   " E x ac t   O u t a g e   Perfo rman ce  A n a l y s i s   o A m p l i fy   an d   Fo rw ar d - A w are   Co o p erat i v N O M A , "   TE LKO M NIKA   Te l eco m m u n i ca t i o n   C o m p u t i n g   E l ec t r o n i cs   a n d   Co n t r o l ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,     p p .   1 9 6 6 - 1 9 7 3 ,   2 0 1 8 .   [2 4 ]   D i n h - T h u an   D o ,   C.   B.   L e,   " E x p l o i t i n g   O u t a g Perfo rman ce  o W i re l es s   Po w ere d   N O M A , "   TE LKO M NI KA   Tel eco m m u n i ca t i o n   Co m p u t i n g   E l ect r o n i c s   a n d   Co n t r o l ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 9 0 7 - 1 9 1 7 ,   2 0 1 8 .   [2 5 ]   D. - T .   D o ,   A . - T .   L an d   B. - M.   L ee,   “O n   Perfo rman ce  A n al y s i s   o U n d erl a y   Co g n i t i v Rad i o - A w are  H y b ri d   O MA / N O M A   N e t w o rk s   w i t h   Imp erfect   CSI, ”  E l ect r o n i cs ,   v o l .   8 ,   n o .   7 ,   p p .   1 - 2 1 ,   2 0 1 9 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.