T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   19 ,   No .   4 A u g u s t   2 0 2 1 ,   p p .   1 1 0 7 ~ 1 1 1 7   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 9 i4 . 1 8 3 2 7     1107       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Propo sed dif fere n rela y  selec tion s chemes for  impro v ing  t he  performa nce of  c o o pera tive wirele ss  net wo rks       Dhey a a   J a s im   K a dh im 1 ,   Sa b a   Q a s im   J a bb a r 2   1 El e c tri c a En g i n e e rin g   De p a rtme n t,   Un iv e rsit y   o f   Ba g h d a d ,   Ba g h d a d ,   Ira q   2 Co m p u ter  E n g in e e rin g   De p a rtm e n t,   Un i v e rsity   o Ba g h d a d ,   Ba g h d a d ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 0 ,   2 0 2 0   R ev is ed   Ap r   3 ,   2 0 2 1   Acc ep ted   Ap r   1 1 ,   2 0 2 1       Re lay   se lec ti o n   is  a   n e m e th o d   c u rre n tl y   u se d   to   d e v e lo p   a n d   imp ro v e   c o o p e ra ti v e   wire les n e two r k s.  On e   o f   th e   m a in   a d v a n tag e s   o f   th is   n e w   tec h n o l o g y   is  th a it   c a n   a c h iev e   c o o p e ra ti v e   d iv e rsit y   g a in   wit h o u in sta ll in g   m u lt ip le  a n ten n a i n   th e   tra n sm it ter   o re c e iv e r.   Re lay   se lec ti o n   a lg o rit h m c a n   b e   u se d   t o   se lec o n e   n o d e   to   b e c o m e   a   re lay   n o d e   fr o m   a   se o N   c a n d id a te  re lay with   o p t imiz a ti o n   c rit e ria  a th e   o u tag e   p ro b a b il it y   o fra m e   e rro ra te.  T h e   se lec ti o n   p r o c e ss   is  p re fe ra b le  to   o p e ra te  in   a   d i strib u ted   fa sh io n   a n d   o ffe rs  o n ly   re a so n a b le  c o sts   in   term o f   m a n u fa c tu rin g   c o m p lex it y   a n d   flex i b le  h a n d li n g   o v e wire les c o o p e ra ti v e   n e two rk s.  I n   th is   wo rk ,   d iffere n re lay   se lec ti o n   sc h e m e a r e   p ro p o se d   to   e n h a n c e   th e   c o o p e ra ti v e   wire les n e two r k i n   t e rm o d iffere n a p p ro a c h e i n c lu d i n g :   1 )   r e lay   se lec ti o n - b a se d   d e sti n a ti o n   fe e d b a c k   sc h e m e ,   2 )   r e lay   se lec ti o n   b a se d   re a d y - to - se n d / c lea r - to - se n d   ( RTS /CT S )   m e ss a g e sc h e m e ,   3 r e lay   se lec ti o n - b a se d   id e n ti fica ti o n   m e ss a g e (IDM tab le  sc h e m e ,   a n d   4 r e la se lec ti o n - b a se d   re lay   p o we c o n su m in g   sc h e m e .   Th e   e x p e rime n tal  r e su lt v ia  su g g e ste d   c a se   stu d y   sh o t h a th e   p e rfo rm a n c e   o o v e ra ll   c o o p e ra ti v e   n e two rk   is  e n h a n c e d   in   term o f   in c re a sin g   t h ro u g h p u t,   e n e rg y   sa v in g   (e fficie n c y   m a x imiz a ti o n ),   b lo c k in g   re d u c ti o n   a n d   o u tag e   re d u c t io n   ( P ER  m in imiz a ti o n ).   K ey w o r d s :   C o o p er ativ d iv e r s ity   Pack et  er r o r   r ate   R elay   s elec tio n   W ir eles s   co o p er ativ n etwo r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Dh ey aa   J asim  Kad h im   E lectr ical  E n g in ee r in g   Dep ar t m en t   Un iv er s ity   o f   B ag h d a d   I r aq ,   B ag h d ad ,   Kar r ad a,   Al - J a d r iy a   E m ail:  d h ey aa @ co en g . u o b a g h d ad . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   C o o p er atio n   in   wir eless   co m m u n icatio n   p lay s   m ajo r   an d   p iv o tal  r o le  in   d ev elo p in g   an d   im p r o v in g   th d u r a b ilit y   o f   in ter o p er a b ilit y   o n   lar g e   s ca le  b y   tak in g   ad v an ta g o f   t h s p atial  d iv er s ity   o f   m u ltip l e   p ar ties   [ 1 ] [ 2 ] .   Mo d er n   co o p e r atio n   tech n o l o g ies  ar th r ig h b asis   f o r   r esear ch er s   an d   in s titu tes  to   d ev elo p   th f u tu r wir eless   n etwo r k s .   C o o p er ativ r elay in g   is   an   u n tap p ed   to o o f   ac h iev in g   p e r f o r m a n ce   g ain s   i n   wir eless   s y s tem s ,   b o th   in   th co n tex o f   ce llu lar   m ig r atio n   o p tim izatio n   s y s tem s   an d   ad   h o n etwo r k s   [ 3 ] [ 4 ] .   T h p r im ar y   b u ild i n g   b lo ck   f o r   th is   tech n o lo g y   is   r ela y th e   s o u r ce   n o d e   r elay s   a   m ess ag to   d esti n atio n A   th ir d   n o d h ea r s   th is   tr an s m is s io n   an d   f o r war d s   ( r elay s )   th m ess ag to   th d esti n atio n f in ally ,   th e   d esti n atio n   co m b in es  th e   two   r ec eiv ed   m ess ag es  to   im p r o v e   d ec o d in g   [ 3 ] - [ 5 ] .   T h e   m ax im u m   th r o u g h p u th at   ca n   b e   ac h iev e d   f o r   th e   r ela y   ch a n n el  is   h ig h e r   th a n   th e   s o u r ce   an d   d esti n atio n   d ir ec tr an s m is s io n   an d     non - co o p er ativ r ela y   o f   s o u r ce   an d   d esti n atio n   [ 6 ] [ 7 ] .   I n s tead ,   th s am e   th r o u g h p u is   o b tain ed   u s in g   less   en er g y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   4 Au g u s t 2 0 2 1 :    1 1 0 7   -   1 1 1 7   1108   T h p r o ce d u r e   o f   r elay   s elec tio n   is   d o n as  f o llo ws s o u r c n o d e   ( S )   wan ts   to   s en d   m e s s ag to   a   d esti n atio n   n o d ( D ) .   T h e r a r s o m n ei g h b o rs   n o d es  am o n g   an d   D,   w h ich   th e y   ca n   b s elec t   to   p lay   th e   r o le  as   co o p er ativ r elay   n o d e .   R elay   s elec tio n   s p ec if ies   th e   n o d e   th at  is   “b est  s u ited   to   wo r k   as  r elay   R .   So u r ce   n o d ( S)  s en d s   r ea d y - to - s en d   ( R T S)  m ess ag e,   wh ich   is   r ec eiv ed   b y   an d   all  o th er   n eig h b o r s   o f   S   ( r elay   n o d es  a n d   th d esti n atio n ) .   U p o n   r ec ep tio n   o f   t h R T S,  n o d D   s en d s   b ac k   a   c lear - to - s en d   ( C T S)  m ess ag e.   Als o   th n eig h b o r in g   n o d es  ( r elay   n o d es  an d   t h s o u r ce )   will  r ec ei v it.  E ac h   r el ay   n o d s et  tim e r   with   an   in ter v al  ( T i)   a cc o r d in g   to   th r ec eiv ed   s ig n als  p o wer   ( Ps   R T p o wer   an d   Pd   =   C T p o wer )   wh er e   T p r o p o r tio n al  in v er s ely   with   Ps   an d   Pd .   N o te  th at   th n o d with   th e   s m allest  T i,  is   th e   b est  ca n d id ate   as  a   co o p er ativ r ela y .   T h o p tim a ca n d id ate  n o d e’ s   tim er   co u n ts   d o wn   an d   ex p ir es  f ir s t ly Af ter   tim er   =   0 ,   th is   s elec ted   n o d e   will  tr an s m it   an   ap p ly - f o r - r elay   ( AFR )   p ac k et   to   all  n eig h b o r in g   n o d es  ( t h e   o th er   r elay   n o d es,  th s o u r ce ,   an d   th d esti n atio n )   will  r ec eiv AFR ,   an d   th o th er   r elay   n o d es  will  clea r   t h eir   tim er s ,   s o   th at   o n ly   th f ir s n o d e   ( R i)   with   s m allest  in ter v al  will  co o p er ate  as  r elay   n o d e.   Af ter   r ec eiv in g   AFR ,   th e   d esti n atio n   s en d s   ac k n o wled g es  with   s elec t - f o r - r elay   ( SF R )   m ess ag e.   T h en   th e   tr an s m i tter   af ter   r ec eiv in g   AFR   an d   S FR   is   n o tifie d   o f   t h r elay   n o d an d   ca n   s tar s e n d in g   p a y lo ad   d ata.   I will  s e n d   th d ata  with   th e   n o d R i a s   co o p e r ativ r elay   t o   th d esti n atio n .     Ou r   co n tr i b u tio n   o f   th is   wo r k   ac co r d in g   to   f o r m u late  d if f e r e n co o p er ativ r ela y in g   s ce n a r io s   wh er we  co n s id er ed   s o m e   co n d itio n s   th at   ca n   ac h ie v r ea lis tic  en v ir o n m en p r o p e r ties .   W p r o p o s s u b - o p tim al  p o wer   allo ca tio n   alg o r ith m   a th c o o p er ativ e   p at h   to   h el p   d er i v in g   th e   ef f icien s tr at eg y   o f   f o r war d in g   r ec eiv in g   s ig n al  f r o m   s o u r ce   t o   th e   d esti n atio n   an d   wo u ld   a ch iev th e   m a x im u m   d iv e r s ity   o f   N+ 1 .   W also   in v esti g ate  th ef f ec o f   p ac k et  er r o r   r ate  ( PER)  o n   th e   en er g y   an d   we  p r o p o s d i f f er en co n d itio n al     am p lify - an d - f o r war d   ( C AF)   s ch em e s   in clu d in g 1 )   r elay   s elec tio n   b ased   d esti n atio n   f ee d b ac k   s ch em e ,     2 )   r elay   s elec tio n   b ased   R T S/ C T m es s ag es  s ch em e ,   3 )   r elay   s elec tio n   b ased   id en tific atio n   m ess ag es  ( I DM )   tab le  s ch em e ,   an d   4 )   r elay   s elec tio n   b ased   r elay   p o wer   co n s u m in g   s ch em to   o p tim ize  PER an d   m ax im ize  th e   en er g y   e f f icien cy .   E x p lain in g   r esear ch   h is to r ica lly ,   in clu d i n g   r esear ch   d esig n ,   r esear c h   p r o ce d u r e   ( in   th f o r m   o f   alg o r ith m s ,   Ps eu d o co d o r   o th er ) ,   h o to   test   an d   d ata  ac q u is itio n   [1 ] - [ 3] .   T h d escr ip ti o n   o f   th co u r s o f   r esear ch   s h o u ld   b s u p p o r ted   r ef er en ce s ,   s o   th ex p lan atio n   ca n   b ac ce p ted   s cien tific ally   [2 ] ,   [ 4] .   Pas t   r esear ch es  in   c o o p e r ativ c o m m u n icatio n   tech n iq u es  a r m ajo r ly   b ased   o n   s in g le  an ten n as  r elay s   as    in   [ 8 ] - [ 12 ] .   B lets as  et  a l .   in   [ 13 ]   p r o p o s th id ea   o f   r elay in g   s elec tio n   in   wh ich   o n ly   th o p tim al  s in g le  r elay   is   s elec ted   f o r   ass is tin g   th s o u r ce   tr an s m is s io n .   L ater   in   [ 14 ] ,   B er es  an d   Ad v p r esen an o th er   r elay   alg o r ith m   o f   s elec tio n   k n o wn   as  “selectio n   co o p er atio n   th a f o cu s   o n   d ec o d e - an d - f o r war d   ( DF)   co o p er ativ e   n etwo r k .   W h ile,   Ma d a n   et  a l.   [ 15 ]   s tu d y   c o o p er ativ e   n etwo r k s   with   r elay   s elec ti o n   s ch e m u s in g   AF  o r   DF   p r o to co ls   o v e r   R ay leig h   f ad in g   ch an n el,   th e y   claim ed   th at  t h r elay s   ar p er f ec tly   r eg en er ate  th in f o r m atio n   tr an s f er r ed   f r o m   th s o u r ce   ev en   if   th s o u r ce - to - r elay   lin k s   m ay   wo r k   at  p r ed e f in ed   p r o b ab ilit y   o f   b it  er r o r   ( B E P).   Si n ce ,   it  is   k n o wn   t h at  AF  is   co n s tr ain e d   b y   n o is am p lific atio n .   W h ile  DF  lim ited   b y   er r o r   p r o p a g atio n ,   t h er ef o r s elec tio n   b etwe en   AF  an d   DF  m ay   b s u f f icien in   te r m   o f   s y m b o er r o r   p r o b ab ilit y .   I b r ah im   et  a l.   [ 16 ]   h av co m p ar ed   b etwe en   th s elec tio n   p r o t o co b etwe en   AF  an d   d ir ec t - tr an s m is s io n     ( AF - DT )   o u tp er f o r m s   as  well  th f ix ed   AF  an d   DF  r elay in g   s y s tem s .   W h ile  Kad h im   [ 17 ]   p r esen th at  in   ca s th s o u r ce - r ela y   lin k   c o ef f icie n ts   ar b elo ce r tain   t h r esh o ld ,   th r elay   is   s till   id le.   T h wo r k   [ 18 ]   an a ly ze d   an d   ev alu ated   th e   p er f o r m a n ce   o f   co o p e r ativ wir eless   n etwo r k s   f o r   AF  m o d o v er   th f a d in g   c h an n e ls   wh er th ese  ch an n els  ar in d ep en d en an d   n o n - id en tical   ( i.n . i) .   T h is   wo r k   ac h iev ed   i n ter f er en ce   s u p p r ess io n   f o r   ea ch   r elay   in   o r d er   to   r ed u ce   t h im p a ct   o f   m u ltip le  ac ce s s   in ter f er en ce .   C o n s eq u en tly   th e   o u tag p r o b ab ilit y   is   o b tain ed   u s in g   C DF  f o r   th w h o le  SNR   at  th e   b ase  s tatio n .   T h e n ,   d ef in ed   a p p r o x im ate  b o u n d   f o r   AF  r elay in g   in   o r d er   to   d er iv th PDF  o f   t h wh o le   SNR   s o   th o u tag p r o b a b ilit y   ca n   b ca lc u lated .     T h wo r k s   o f   [ 19 ] [ 20 ]   p r o p o s ed   to   u s an   ad ap tiv d ec o d e - an d - f o r war d   ( DF)   r elay in g   t o   ev alu ate  th p er f o r m an ce   o f   u p lin k   c o o p er ativ wir eless   co o p er ati v s y s tem s   o v er   f ad in g   ch a n n els.  T h o u tag e   p r o b a b ilit y   f o r   m u lti - r elay   s y s tem   with   b est  r elay   s e lectio n   s ch em was  d er iv ed .   T h is   wo r k   is   d o n with   th e   m o m en t - g e n er atin g   f u n ctio n   ( MG F)  f o r   th e   to tal  SNR   at  th b ase  s tatio n ,   s o   th at  th e   cu m u lativ d e n s ity   f u n ctio n   ( C DF)   is   also   d o n e.   T h en   th asy m p to tic  p e r f o r m a n ce   o f   th s y s tem   at  h ig h   SN R   was  ex am in ed   to   ev alu ate  th ac h iev a b le  d iv e r s ity   g ain   f o r   d if f er en t sy s tem   p ar am eter s .     T h wo r k   o f   [ 21 ]   e v alu ated   th p e r f o r m an ce   o f   co o p er ativ d iv er s ity   n etwo r k s   u s in g   AF  r elay in g   m o d o v e r   in d e p en d e n an d   n o n - id e n tical  f ad in g   c h an n els .   T h p er f o r m an ce s   er r o r   r a te  an d   th o u ta g p r o b a b il ity   ar g iv e n   u s in g   M GF  as  well  a s   C D an d   PDF  o f   th to tal  s ig n al - to   n o is e - r ati o   ( SNR )   at  th b ase  s tatio n .   T h r esu lts   o f   th is   wo r k   p r o v e d   th at   th d er iv ed   p er f o r m an ce s   er r o r   r ate   an d   o u tag p r o b ab ilit y   ar e   r ec o m m en d ed   lo we r   b o u n d s   s ig n if ican tly   at  m id d le  an d   h ig h   SNR .   T h is   wo r k   c o n s id e r ed   Ma x im al  R atio   C o m b in in g   at  th e   d esti n atio n   with   AF  r elay in g   to   i n   o r d e r   to   o b tain   th ex ac er r o r   r a te  an d   th o u tag e   p r o b a b ilit y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA  T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P r o p o s ed   d iffer en t rela s elec tio n   s ch eme s   fo r   imp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o f … ( Dh ey a a   J a s im  K a d h im )   1109   T o r ab et   a l.   [ 22 ]   p r esen ted   th an aly s is   an d   ev alu atio n   f o r   c o o p er ativ e   d iv e r s ity   n et wo r k s   with   r elay   s elec tio n   s ch em o v er   R ay l eig h   f ad in g   en v ir o n m e n t.  T h is   wo r k   g av a n aly tical  ex p r ess io n s   f o r   th e   cu m u lativ d en s ity   f u n ctio n   ( C DF) ,   p r o b ab ilit y   d en s ity   f u n ctio n   ( PDF)  an d   th e   m o m en g en er atin g   f u n ctio n   ( MG F)  o f   s o u r ce - d esti n atio n   s ig n al  to   n o is r atio   ( SNR )   f o r   th m o d el   u n d er   c o n s id er ati o n   f o r   in d ep e n d en t   id en tical  ( i.i. d )   an d   n o n - id e n tically   d is tr ib u ted   ( i.n . d )   f ad in g   ch an n els.  T h en   th ese  ex p r ess io n s   ar u tili ze d   t o   o b tain   lo wer   b o u n d   clo s ed   f o r m   ex p r ess io n s   f o r   th a v er ag e   s y m b o l   er r o r   r ate   ( SER),   th e   o u tag p r o b ab ilit y   ( Po u t) ,   an d   a n   u p p e r   b o u n d   clo s ed   f o r m   ex p r ess io n   f o r   t h av er ag ch a n n el  ca p ac ity .   I n   th is   wo r k   th e   n u m er ical  an al y s is   o f   th m a th em atica ex p r ess io n s   is   u s ed   to   g et  th e   s y s tem   p er f o r m a n ce   u n d er   d if f er en t   s tates,  th en   th e s ex p r ess io n s   ar ev alu ated   an d   c o m p ar ed   f o r   b o th   in d ep en d en i d en tical  ( i.i. d )   an d     non - id e n tically   d is tr ib u ted   ( i.n . d )   f ad i n g   lin k s .         2.   RE S E ARCH   M E T H O DO L O G Y   I n   th is   s ec tio n ,   it  is   ex p lain ed   th r esu lts   o f   r esear c h   an d   at  t h s am tim is   g iv en   th e   co m p r eh e n s iv d is cu s s io n .   R esu lts   ca n   b e   p r esen ted   in   f ig u r es,  g r ap h s ,   tab les  an d   o th er s   t h at  m ak e   th e   r ea d er   u n d er s tan d   ea s ily   [ 2 3 ] - [ 2 5 ] .   T h d is cu s s io n   ca n   b m ad i n   s ev er al  s u b - ch ap ter s .   W ir eless   n etwo r k   d iv e r s ity   is   r ea lis tic  d ev elo p m en o f   c o o p er at io n   tech n o lo g ies  f o r   s p atial  d iv er s ity   s y s tem s ,   wh er eb y   th a n ten n as  ar e   p o s itio n ed   in   th n ex t h o s ts   d is tr ib u ted   in   s p ac co m p ar e d   to   th f ir s s o u r ce   an ten n o r   r ec eiv er   in   tr ad itio n al  s p atial  d iv er s ity   s y s tem s   s u ch   as  co llab o r ativ s y s tem s   th at  g r ea tly   en h an ce   d iv er s ity   g ain s .   W ir eless   co o p er ativ e   co m m u n icatio n s   l ev er ag ed   to   e x p lo it  t h s p atial   d iv er s ity   o f   m u ltip le  n o d es  to   m ax im ize  t h u s e   o f   th wir eless   b an d wid th   an d   th q u ality   o f   wir eless   s er v ices.  I n   p ar ticu lar ,   wir ele s s   s tatio n s   ca n   tak e   ad v an tag e   o f   tr an s m itti n g   m e s s ag es  to   o n e   an o th er   t o   s p r e ad   th e   s am s ig n als  ac r o s s   m u ltip le  p ath s   in   th e   n etwo r k .   L et’ s   co n s id er   th at  o u r   wir el ess   co o p er ativ n etwo r k   m o d el  co n s titu tes  f r o m   s o u r c ( S)  n o d e   wh ich   tr an s m its   s ig n al  to   th d esti n atio n   ( D)   n o d e   v i th co o p er atio n   o f   r el ay   n o d es  wh er ea s     ( 1 ,   2 ,   3 ,   …,   N )   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   W ass u m ea ch   r elay   n o d at  o u r   n etwo r k   m o d el  attac h ed   with   a   s in g le  an ten n an d   we  ass u m also   th at  all  r elay   n o d es  h a v to   wo r k   in   h alf   d u p lex   m o d e,   an d   th e n   let  h SD ,   h SR   an d   h RD   ar th ch an n el  c o ef f icien ts   f r o m   s o u r ce   n o d t o   d esti n atio n   n o d e,   s o u r ce   n o d to   r elay   n o d a n d   f o r m   r ela y   n o d to   d esti n atio n   n o d r esp ec tiv ely .   Ma n y   s ch em es   [ 2 6 ] [ 2 7 ]   o f   co o p er atio n   ca n   b d iv id ed   in to   th r ee   f am o u s   ap p r o ac h es   o r   s y s tem s   su ch   as  am p lify   an d   f o r war d   ( AF)   r elay   as  s h o wn   in   Fig u r 1   ( a ) ,   d ec o d an d   f o r war d   ( DF )   r elay   as  s h o wn   in   Fig u r 1   ( b )   a n d   co m p r ess   an d   f o r war d   ( C F)  r elay   as  s h o wn   in   Fig u r e   1   ( c ) ,   th e   C r e lay in g   s ch em es   ar n o ticed   to   th ca s es  wh ich   th e   r elay s   f o r war d   q u an tized ,   co m p r ess ed   o r   esti m ated   v er s io n s   o f   its   o b s er v atio n   to   th d esti n atio n   [ 2 8 ] - [ 3 0 ]           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 1 .   Dif f e r en t a p p r o ac h es o f   r elay   co o p er atio n ( a )   am p l if y   an d   f o r war d   s y s tem   ( AF) ,     ( b )   d ec o d a n d   f o r war d   s y s te m   ( DF) ,   an d   ( c)   co m p r ess   an d   f o r war d   s y s tem   ( C F)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   4 Au g u s t 2 0 2 1 :    1 1 0 7   -   1 1 1 7   1110   3.   P RO P O SE RE L AY  SE L E CT I O S CH E M E S   C o o p er ativ d iv er s ity   ca n   b p r o v id e d   with o u th n ee d   to   im p lem en m u ltip le  an ten n as   o n   s m all  co m m u n icatio n   ter m i n als.  B y   u tili zin g   r elay s   as  v ir tu al   an ten n as  b etwe en   s o u r ce   an d   d esti n ati o n   th f u ll   d iv er s ity   is   ac h iev ed .   C o o p er ativ d iv er s ity   is   co o p er atio n   with   v ir tu al  an ten n as  f o r   i m p r o v i n g ,   n etwo r k   ca p ac ities .   I n   co o p er ativ d iv er s ity   th cir clin g   n o d s   ac a s   r elay s   to   ass i s in   f o r war d in g   th d ata  to   th e   d esti n atio n   an d   s o   ac h iev i n g   f u ll  d iv er s ity .   R elay   s elec tio n   a lg o r ith m s   ca n   b ac c o m p lis h ed   b y   ass is tin g   th in ter m ed iate  n o d es  ca lled   r ela y s .   At  th d esti n atio n   th r ec eiv er   d etec ts   th to tal  d ata  f r o m   all  th tr an s m itted   s ig n als  f r o m   t h s o u r ce   an d   o n o r   m o r r elay   n o d es;  wi th   th e   h elp   o n o f   c o m b in ati o n   r ela y   s elec tio n   tech n iq u es  th at  will  b d is cu s s ed   in   th n ex s u b s ec tio n s .   Fi g u r 2   s h o ws  o u r   co n tr ib u tio n s   s ch em es  th r o u g h   p r o p o s in g   d if f er e n r elay   s elec tio n   alg o r ith m s   th at  m ay   b im p r o v co o p er ativ d iv e r s ity   g ain   an d   th en   n etw o r k   p e r f o r m an ce .   T h ese  p r o p o s ed   s ch em es  ar e   in clu d in g 1 )   r elay   s elec tio n - b ased   d esti n atio n   f ee d b ac k   s ch em e,     2 )   r elay   s elec tio n   b ased   R T S/C T m ess ag e s   s ch em e,   3 )   r el ay   s elec tio n - b ased   id en tific ati o n   m ess ag es  ( I DM )   tab le  s ch em e,   an d   4 )   r elay   s elec tio n - b ase d   r elay   p o we r   co n s u m in g   s ch em e .   Fig u r 2   as   s h o w n   is   th co n ce p tu al  d iag r am   o f   o u r   p r o p o s ed   r elay   s elec tio n   s ch em es  wh ich   p lay   an   im p o r tan r o le  to   en h a n ce   th co n v en tio n al  r elay   s elec tio n   s ch em s o   as  th p er f o r m an ce   o f   wir eless   co o p er ativ n etwo r k   is   im p r o v e d   in   ter m s   o f   ef f icien c y   m ax im izat io n ,   p ac k et  er r o r   r ate  ( PER)  m in im izatio n   an d   b lo ck in g   r e d u ctio n .             Fig u r 2 .   C o n tr i b u tio n s   s ch em es th r o u g h   p r o p o s in g   d if f er e n t   r elay   s elec tio n   s ch em es       3 . 1 .     Co nv ent i o na re la y   s ele ct io n schem e   I n   th is   wo r k ,   we  h av d o n s o m co n tr ib u tio n s   to   th co o p er ativ wir eless   n etwo r k   r esear ch   ar ea ,   esp ec ially   in   r elay   s elec tio n we  aim   to   p r o p o s d if f er en t   r elay   s elec tio n   m o d els  f o r   p e r f o r m an ce   ev alu atio n   o f   ef f icien co o p er ativ n etwo r k s   th r o u g h   a d ap tiv e   r ela y in g   co m m u n icatio n   p r o to co ls   f o r   wir eless   m u ltip le  r elay   n etwo r k s   in   ter m s   o f   an aly s is   th at  ca n   b u s ed   in   A F.   T h f o llo win g   p r o ce d u r s h o ws  th s tep s   o f   h o th co n v e n tio n al  r ela y   s elec tio n   s ch em is   wo r k in g :     T h tr an s m itter   ( S)  s en d s   R T S ( Fig u r 3   ( a ) ) .       All n eig h b o r i n g   n o d es ( r ela y   n o d es a n d   th e   d esti n atio n )   will  r ec eiv it.      T h d esti n atio n   ( D)   s en d s   C T S ( Fig u r 3   ( b ) ) .       T h n eig h b o r i n g   n o d es ( r elay   n o d es a n d   th s o u r ce )   will r ec eiv it.      E ac h   r elay   n o d e   s et  tim er   w ith   an   in ter v al  ( T i )   ac co r d in g   t o   th r ec ei v ed   s ig n als  p o wer   ( P s =RTS  p o wer   an d   P d C T S   p o wer ) ,   wh er T i   p r o p o r tio n al  in v er s ely   with   P s   an d   P d .   th at   m ea n s T i   =   ar g   ( 1 /P s ,   1 /P d ) .   W h er th n o d e   with   th s m allest T i   is   th b est ca n d id ate  as a   co o p er ativ e   r elay .       Af ter   T i   r ea ch es to   ze r o ,   th e   n o d R i   s en d s   AFR   as sh o wn   in   Fig u r 3   ( c )     All n eig h b o r i n g   n o d es ( th o th er   r elay   n o d es,  th s o u r ce   an d   th d esti n atio n )   will r ec eiv A FR .       T h o th e r   r ela y   n o d es  will  cl ea r   th eir   tim e r s ,   s o   th at   o n l y   th f ir s n o d ( R i )   with   s m allest  in ter v al  will  co o p er ate  as a   r ela y   n o d e.       Af ter   r ec eiv in g   AFR   th d esti n atio n   s en d s   SF R   ( Fig u r 3   ( d ) ) .       T h tr an s m itter   af ter   r ec eiv i n g   AFR   an d   SF R ,   th en   it  will  s en d   th d ata  with   th n o d R i   as  co o p er ativ r elay   to   th d esti n atio n   ( Fig u r 3   ( e ) ) .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA  T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P r o p o s ed   d iffer en t rela s elec tio n   s ch eme s   fo r   imp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o f … ( Dh ey a a   J a s im  K a d h im )   1111         ( a)   ( b )   ( c)     ( d )                                                                                  ( e)     Fig u r 3 .   C o n v en tio n al  r elay   s elec tio n   s ch em p r o ce d u r e:  ( a )   S sen d s   R T S,  ( b )   s en d s   C T S,    ( c)   R i sen d s   AFR ,   ( d )   s en d s   SF R ,   an d   ( e)   S sen d s   DAT to   D       3 . 2 .     Rela y   s elec t io n - ba s ed  des t ina t io n f ee db a ck   s chem e   I n   th is   r elay   s elec tio n   s ch em e,   th r elay   c h o ice  s elec tio n   is   d ec id ed   b y   th e   d esti n atio n   an d   its   r eq u ir em e n ts   f o r   n etwo r k s   Q o S.  T h s elec tio n   p r o ce s s   d ep en d s   o n   two   m etr ics:   p ac k et  e r r o r   r at e   ( PER)  an d   er r o r   th r esh o ld   v alu e   ( E T V) ,   t h is   er r o r   v alu e   d escr ib es  th at   i f   th d esti n atio n   ca n   r ec eiv e   a n d   d ec o d e   p ac k ets  co r r ec tly   an d   q u ick ly .   So ,   in   th is   way   th r elay   ca n   b s elec ted   to   p ass   th d ata  f r o m   s o u r ce   to   d esti n atio n   s m o o th ly .   T h f o llo win g   s tep s   s h o th wo r k   p r o ce d u r e   o f   t h is   s elec tio n   s ch em e   ( Fi g u r 4 ) :     T h d esti n atio n   m ea s u r es PE R   f r o m   R T S m ess ag e.       I f   PER   E T V,   th is   m ea n s   t h at  th d esti n atio n   ca n   r ec eiv an d   d ec o d p ac k ets  co r r ec t ly th er ef o r e,   it  s en d s   ac k n o wled g m ess ag e   ( AC K ) .       All r elay   n o d s   will c lear   th eir   t im er s   an d   th en   s to p   th co o p er atio n   p r o ce s s   af ter   r ec eiv in g   A C K.       T h s o u r ce   s tar ts   d ir ec t tr an s m is s io n   to   th d esti n atio n   as a   r e s p o n s to   AC K.       I f   PER  E T V,   th is   m ea n s   th at  th d esti n atio n   ca n n o r ec eiv an d   d ec o d e   p ac k e ts   c o r r ec t ly th er ef o r e,   it  will select  r elay   b y   s en d in g   SF R   a s   r esp o n s to   AFR .             Fig u r 4 .   R elay   s elec tio n - b ase d   d esti n atio n   f ee d b ac k   s ch em e         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   4 Au g u s t 2 0 2 1 :    1 1 0 7   -   1 1 1 7   1112   3 . 3 .     Rela y   s elec t io n ba s ed  RT S/C T m ess a g es sc hem e   T h s elec tio n   p r o ce s s   h er d ep en d s   o n   th r ec eiv ed   R T S   an d   C T m ess ag es  at  ea ch   r elay   n o d e   co o p er ated   in   wir eless   n etwo r k   an d   g r ad u ally   th e   n u m b er   o f   r elay   n o d es  is   r e d u ce d   an d   t h en   th e   co m p eted   n o d es  to   s er v as  r elay s   ar e   r ed u ce d   wh ich   m ea n s   th p r o b ab il ity   o f   to   s elec th ap p r o p r iate  r elay   n o d is   in cr ea s ed .   Ag ain   th p r o ce s s   o f   th is   r elay   s elec tio n   s ch e m is   d ep en d ed   o n   PER  an d   E T v alu es.  T h e   p r o ce d u r wo r k   o f   th is   s ch em ca n   b d escr ib ed   in to   th f o ll o win g   s tep s   ( Fig u r 5 ) :     Acc o r d in g   to   t h r ec eiv ed   R T an d   C T S,  th n u m b er   o f   r elay   n o d es  th at  co m p eted   f o r   co o p er atio n   p r o ce s s   ca n   b elim in ated .       I f   n o d h as  PER  E T ( er r o r   th r esh o ld   v alu e)   f o r   a n y   o f   R T o r   C T S,  th en   it  will  n o en ter   th e   co m p etitio n   f o r   r elay   s elec tio n   p r o ce s s .       Uses   th is   en h an ce m en will  r ed u ce   t h n u m b er   o f   c o m p eted   r elay s ,   a n d   th en   eli m in ates  p o wer   co n s u m p tio n   an d   r ed u ce   n o d e s   o v er h ea d .             Fig u r 5 .   R elay   s elec tio n   b ase d   R T S/C T S m es s ag es sch em e       3 . 4 .     Rela y   s elec t io n - ba s ed  I DM   t a ble schem e   T h is   s ch em o f   r elay   s elec tio n   is   d ep e n d ed   o n   co n s tr u ctin g   id en tific atio n   m ess ag ( I DM )   tab le  f o r   ea ch   r elay   n o d e   ( i.e .   ea ch   n o d h as  its   I DM   tab le) .   B y   t h w ay ,   ea ch   r elay   n o d e   n ee d s   to   u p d ate  its   I DM   tab le   p er io d ically   in   o r d e r   to   b e   u p - to - d ate  with   th n etwo r k   c h an g es   in clu d in g   i n s tan tan eo u s ly   jo in in g   o r   leav in g   n o d es.  So ,   th is   r ela y   s ch em e   in clu d es  two   im p o r tan p r o ce d u r es  ( I DM   tab le  c o n s tr u c tio n   p r o ce d u r e   an d   tr an s m is s io n   p r o ce d u r e) .   W m u s p u in   o u r   m i n d   th is   s tan d ar d   b asis I f   th d esti n atio n   c an n o t o v er h ea r   R T d u to   its   lo ca tio n   o u t o f   tr an s m is s io n   r an g   o f   th s o u r ce   o r   o b s tacle s ,   s o   it c an n o t sen d   C T S.     3 . 4 . 1 .   I DM   t a ble c o ns t ruct io n pro ce du re   T h f o llo win g   s tep s   d escr ib e   th I DM   tab le   co n s tr u ctio n   f o r   wir eless   co o p er ativ n e two r k s   to   in clu d n ew  u p d ates o f   r el ay   n o d es c h an g es; we   s u p p o s s in g le  h o p r elay   c o o p e r atio n   a p p r o ac h :     An y   n o d en ter s   th n etwo r k ,   it will sen d   I d en tific atio n   m es s ag I DM   as sh o wn   in   Fig u r 6 .       I DM   m ess ag co n tain s   tim s tam p   en tity .       An y   n o d with in   th tr a n s m is s io n   r an g will r ec eiv th is   I D m ess ag e.       E ac h   n o d h as its   I DM   tab le  th at  co n tain s   I DM   an d   tim s tam p   en titi es f o r   ea ch   n eig h b o r i n g   n o d e.       I DM   tab le  u p d ate d   ac co r d in g   t o   n ew  I DM   m ess ag es,  o r   s u b s eq u en t d ata  tr a n s f er   an d   p er i o d ically .       Su b s eq u en t d ata  tr a n s f er   u p d a te  I DM   tab le  i s   d o in g   ac c o r d in g   to   th f o llo win g   ca s es:    a.   T h s o u r ce   if   it is   n eig h b o r .     b.   T h d esti n atio n   if   it is   n eig h b o r .     c.   T h in ter m ed iate  ( r elay )   n o d e   if   it is   n eig h b o r .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA  T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P r o p o s ed   d iffer en t rela s elec tio n   s ch eme s   fo r   imp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o f … ( Dh ey a a   J a s im  K a d h im )   1113   3 . 4 . 2 .   T ra ns m is s io n pro ce d u re   T h is   p r o ce d u r e   ca n   b e   u s ed   in   ca s e   o f   lo tr an s m is s io n   r a n g e,   wh er e   th r ed u ctio n   o f   p o wer   co n s u m p tio n   is   an   im p o r tan t   an d   ef f ec tiv o r d er ,   a n d   th e n   th p r o b ab ilit y   th at  th d e s tin atio n   is   o u o f   tr an s m is s io n   ar ea   o f   th e   s o u r ce   is   in cr ea s ed t h er ef o r e,   t h e   r elay   n o d m u s h av e   th e   ab ilit y   o f   c o o p e r atio n   ac co r d in g   to   th s o u r ce   s ig n al.   T h f o llo win g   s tep s   p r esen t t h tr an s m is s io n   p r o ce d u r i n   d etails:     T h s o u r ce   s en d s   R T S to   its   n eig h b o r i n g   n o d es ( Fig u r e   7   ( a ) ) .       I f   th d esti n atio n   is   with in   tr an s m is s io n   r an g o f   th s o u r ce   n o d e,   it  r esp o n d s   b y   C T to   s tar d ata   tr an s m is s io n .       T h r elay   ca n d id ate  n o d es  en ter   co m p etitio n   if   th d esti n atio n   is   alr ea d y   in   th eir   I DM   tab les,  an d     PER <  E T f o r   th R T S.      E ac h   r elay   n o d e   s et  tim er   w ith   an   in ter v al   ( T i )   ac c o r d i n g   t o   th r ec eiv e d   s ig n al  p o wer   ( P s =RTS  p o wer ) ,   wh er T i   p r o p o r tio n al  in v er s el y   with   P s T i   ar g   ( 1 /P s ) .   No te  th at  th n o d with   th s m all est  T is   th b es t   ca n d id ate  as a   co o p er ativ r elay .       Af ter   T i   r ea ch es to   ze r o ,   th e   n o d R i   s en d s   AFR   ( Fig u r 7   ( b ) ) .       All n eig h b o r i n g   n o d es ( th o th er   r elay   n o d es,  th s o u r ce   an d   th d esti n atio n )   will r ec eiv A FR .       T h o th e r   r ela y   n o d es  will  cl ea r   th eir   tim e r s ,   s o   th at   o n l y   th f ir s n o d ( R i )   with   s m allest  in ter v al  will  co o p er ate  as a   r ela y   n o d e.       Af ter   r ec eiv in g   AFR ,   th d esti n atio n   s en d s   C T SR   ( C lear   to   s en d   with   r elay )   as sh o wn   in   Fi g u r 7   ( c) .       T h R n o d e   f o r war d s   C T SR   t o   th tr an s m itter   ( Fig u r 7   ( d ) ) .       T h tr an s m itter   af ter   r ec eiv in g   C T SR ,   it  will  s en d   th d ata  with   th n o d R i   as  co o p e r ativ r elay   to   th e   d esti n atio n   ( Fig u r 7   ( e) ) .             Fig u r 6 .   R elay   n o d e’ s   I DM   ta b le  u p d ate  p r o ce d u r e             ( a)   ( b )   ( c)         ( d )     ( e)     Fig u r 7 .   R elay   s elec tio n   with   I DM   T ab le tr an s m is s io n   p r o c ed u r e:  ( a)   S sen d s   R T S,    ( b )   R i   s en d s   AFR ,   ( c)   s en d s   C T SR ,   ( d )   R i f o r war d s   C T SR   to   S ,   an d   ( e)   S sen d s   DAT to   D   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   4 Au g u s t 2 0 2 1 :    1 1 0 7   -   1 1 1 7   1114   3 . 5 .     Rela y   s elec t io n - ba s ed  re la y   po wer   co ns um ing   I n   th is   s ch em e,   th e   r elay   s elec tio n   p r o ce s s   is   d ep en d ed   o n   th am o u n o f   r elay   p o wer   c o n s u m in g   p er   tim in ter v al  wh ich   it  will  p lay   im p o r tan r o le  in   ch o o s in g   th b est  ca n d id ate  r elay   n o d in   co o p er ativ e   wir eless   n etwo r k .   T h e n ,   t h is   p r o p o s ed   p r o to co ca n   h av m o r e   en h a n ce m en ts   b y   ta k p o w er   co n s u m i n g   i n to   ac co u n t.  T h f o llo win g   two   p o in ts   ar s u m m ar ized   t h is   s ch em p r o ce d u r e:     C an d id ate  r elay   n o d es  ca n   u s th eir   p o wer   co n s u m in g   am o u n ts   as  m etr ics  in   ca lcu late  th eir   tim er   in ter v als.      T h lo wer   p o wer   co n s u m in g   g et  lo w er   tim er   in ter v al,   an d   h a s   m o r ch an ce   in   co o p er atio n   p r o ce s s .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Per f o r m an ce   e v alu atio n   o f   co o p er ativ wir eless   n etwo r k s   o v er   o u r   p r o p o s ed   r elay   s elec tio n   s ch em es  w er e   v er y   u s ef u d u to   its   ea s o f   m an ip u latio n   a n d   wi d r an g o f   co m p atib ilit y   f o r   d if f er e n wir eless   n etwo r k s .   Mo r e o v er ,   r elay   n o d es  d is tr ib u tio n   ca n   m o d el  d if f er en p r o p ag atio n   co n d itio n s   b y   c h an g i n g   its   p er f o r m an ce   b eh a v io r   ac co r d i n g   to   o u r   p r o p o s ed   r el ay   s elec tio n   s ch em es.  I n   ad d itio n ,   it   ca n   p r o v id m o r e   en h an ce m e n an d   h ig h e r   r eliab ilit y   f o r   m atch in g   s o m ex p er im en tal  m ea s u r em en in   co m p ar is o n   with   th o th er   r elay   n o d es  d is tr ib u tio n s .   On   th o th er   h an d ,   co n v en ti o n al  r elay   s elec tio n   m o d el  is   f am o u s   as  g en e r al  d is tr ib u tio n ,   w h er m an y   r ela y   n o d e   s ch em es  ar e   m o d ele d .   I ca n   b u tili ze d   to   m o d el   r elay   n o d s elec tio n   co n d itio n s   r a n g in g   f r o m   s ev er e,   lig h t to   n o   s elec tio n ,   b y   v ar y in g   its   s elec tio n   p ar am eter .     I n   o r d er   t o   v e r if y   o u r   p r o p o s e d   r elay   s elec tio n   s ch em es,  we  will  co n s id er   th f o llo win g   ca s s tu d to   s h o o u r   p r o p o s ed   s ch em es   r o b u s tn ess   an d   co r r ec tn ess .   L et’ s   co n s id er   as  ca s e   s tu d y   th r elay   s elec tio n   with   I DM   tab le  s ch em to   b ap p ly in g   in   t h co o p e r ativ e   wir eless   n etwo r k s   s h o wn   in   Fig u r 8   wh ich   it  co n s is ts   f r o m   1 0   n o d es.  T h f o llo win g   p r o ce d u r p r esen ts   ap p ly in g   o u r   p r o p o s ed   r elay   s elec tio n   s ch em with   th is   n etwo r k :     No d en ter s   th n etwo r k ,   t h en   it sen d s   I DM   m ess ag as sh o wn   in   Fig u r e   8   ( a )     No d es R 1 ,   R 2 ,   R 3   an d   R 4   u p d ate  th eir   I DM   T ab les as  s h o wn   in   Fig u r 8   ( b ) .     W h en   an y   n o d s u ch   as S d ec id es to   s en d   d ata  to   n o d D,   f ir s tly ,   it sen d s   R T S.      All n o d es with   in   tr an s m is s io n   r an g will r ec eiv R T S.      is   n o t in   S tr an s m is s io n   r an g e.       On ly   R 2   an d   R 3   will e n ter   c o m p etitio n   f o r   co o p er atio n   p r o c ess .       E ac h   o f   R 2   a n d   R 3   s et  tim er   ac co r d in g   R T s ig n al  s tr en g t h .   L et  R 2 s   tim er   1 5   µs  an d   R 3 s   tim er   =1 0   µs a s   s h o wn   in   Fig u r 8   ( c )     R 3   tim er   f ir es f ir s t,  th er ef o r s en d   AFR   f ir s t.      Af ter   r ec e iv es AFR ,   R 2   clea r   its   tim er ,   th en   k n o ws th at  th er is   tr an s m is s io n   to   it,  as in   Fig u r 8   ( d ) .     s en d s   C T SR ,   th en   R 3   f o r ewo r d s   C T SR   to   S a s   s h o wn   in   Fig u r 8   ( e )     S st ar ts   DAT tr an s m i s s io n   to   S v ia  R 3   as sh o wn   in   Fig u r 8   ( f ) .   B ased   o n   o u r   p r o p o s ed   r el ay   s elec tio n   s ch em es   th at   d is cu s s ed   in   p r e v io u s   s ec tio n ,   we  e x a m in th eir   p er f o r m an ce s   an aly s is   at  wir eless   co o p er ativ n etwo r k s .   Ou r   p er f o r m a n ce   an aly s is   s h o ws  th at  th co o p er ativ r ela y   s elec tio n   s ch em es  tr y   to   in cr ea s tr an s m is s io n   th r o u g h p u t,  en e r g y   s a v in g   ( ef f icien cy   m ax im izatio n ) ,   b lo c k in g   r e d u ctio n   an d   o u tag r e d u ctio n   ( P E R   m in im izatio n ) .   T ab le  1   s h o ws th p er f o r m an ce   ev alu atio n   o f   o u r   p r o p o s ed   r elay   s elec tio n   s ch em es  ag ai n s d if f er en t   p er f o r m an ce   m et r ics.  Alth o u g h   th is   s u p p o s ed   tab le  ca n   f o r m   g o o d   v iew  ab o u d if f e r en r el ay   s elec tio n   ap p r o ac h es,  it  also   p r o v id g o o d   in ce n tiv to   ap p ly   co o p er ati v r elay   tech n iq u es,  th ef f e ct  o n   o v er all  n etwo r k   p e r f o r m an ce ,   th at  is ,   th p r o b a b ilit y   o f   r eso u r ce   b lo ck i n g ,   n ee d s   f u r th e r   an aly s is .   T h p r o b lem   o f   t r an s m itti n g   b lo ck in g   b y   r elay s   is   an aly ze d   th r o u g h   co n f lict - b as ed   r elay   s elec tio n   ap p r o ac h es.       T ab le  1 .   Per f o r m an ce   ev alu ati o n   o f   p r o p o s ed   r ela y   s elec tio n   s ch em es   A p p r o a c h   Tr a n sm i ssi o n   T h r o u g h p u t   I n c r e a se   En e r g y   Ef f i c i e n c y   I n c r e a se   O u t a g e   R e d u c t i o n   B l o c k i n g   R e d u c t i o n   C o n v e n t i o n a l   r e l a y   s e l e c t i o n   -   -   -   -   R e l a y   se l e c t i o n - b a se d   d e s t i n a t i o n   f e e d b a c k   -   -   Y e   Y e s   R e l a y   se l e c t i o n   b a s e d   R TS/C TS  messa g e s   -   Y e s   Y e s   Y e s   R e l a y   se l e c t i o n - b a se d   I D M   Ta b l e   Y e s   Y e s   Y e s   Y e s   R e l a y   se l e c t i o n - b a se d   r e l a y   p o w e r   c o n su m i n g   -   Y e s   Y e s   Y e s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA  T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         P r o p o s ed   d iffer en t rela s elec tio n   s ch eme s   fo r   imp r o vin g   th p erfo r ma n ce   o f … ( Dh ey a a   J a s im  K a d h im )   1115     ( a)       ( b )     ( c)       ( d )     ( e)     (f)     Fig u r 8 .   C ase  s tu d y r ela y   s elec tio n   with   I DM   tab le  s ch em e : ( a)   s en d s   its   I DM   m ess ag es,    ( b )   n o d es u p d ate  its   I DM   tab les,  ( c)   R 3   &   R 2   s et  its   tim er s ,   ( d )   R 3   clea r s   its   tim e r   af ter   r ec eiv in g   AFR ,     ( e)   s en d s   C T SR   an d   R 3   f o r war d   it to   S an d   ( f )   S sen d s   DAT to   v ia  R 3       5   CO NCLU SI O N   R elay   s elec tio n   s ch em es  ca n   p er f o r m   b etter   o v er   n etwo r k s   u tili zin g   r eso u r ce   o p tim izatio n   s ch em e.   Nev er th eless ,   th ese  s tr ateg ies  ar n o m u tu ally   ex clu s iv an d   ca n   b u s ed   to g eth er   in   n etwo r k .   C o m p ar ed   to   r elay   s elec tio n   ( R S)  an d   r eso u r ce   allo ca tio n ,   am p lifie r   an d   f o r war d   ( AF)   m o d h ad   b ee n   s u b m itted   th r o u g h   q u ite  d if f e r en f ea t u r es  an d   ca p ab ilit ies.  Am p lifie r   an d   f o r war d   ( AF)   m o d allo ws  c o n s ec u tiv tr an s m is s io n   in   m u ltip le  r elay   n etwo r k s   with o u p r o d u cin g   in ter f er e n ce   an d   h en ce   ca n   d ec r ea s th to tal  p o wer   u s in   th n etwo r k .   r elay   s u b s et  s ele ctio n   s tr ateg y   is   also   d is cu s s ed   s h o win g   th at  r elay   s u b s et  s elec tio n   en ab les  s ig n if ican r ed u ctio n   in   f ee d b ac k   s ig n alin g   o v er h ea d   at  an   ex p en s o f   litt le  lo s s   in   p e r f o r m an ce .   Der iv ed   r esu lts   s h o th at  t h d i v er s i ty   g ain s   o f   b est  r elay   s elec tio n   an d   p ar tial  r elay   s elec tio n   ar e   in d ep e n d en t   o f   th e   ty p o f   n o is e,   b u th eir   SNR   g ain s   d o   d ep e n d in g   o n   t h ty p o f   n o is e.   T h en , th p er f o r m an ce s   o f   all  r elay s   wh ich   ar e   g r o u p in g   in   co o p er ativ n etwo r k s   at  wir eless   n etwo r k   s y s tem   ar e   ac h iev e d   as  well  as  ch o o s in g   o f   th b est r elay .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   4 Au g u s t 2 0 2 1 :    1 1 0 7   -   1 1 1 7   1116   RE F E R E NC E   [1 ]   H.  Ch e n ,   C.   Z h a i,   Y.  Li   a n d   B.   Vu c e ti c ,   Co o p e ra ti v e   stra teg ies   fo wire les s - p o we re d   c o m m u n ica ti o n s:  An   o v e rv iew , ”  I EE W ire les Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   2 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 3 - 1 1 9 ,   M a r.   2 0 1 8 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /mw c . 2 0 1 7 . 1 7 0 0 2 4 5 .   [2 ]   C.   Zh a i Z.   Yu   a n d   X.  Wan g ,   Hig h - e fficie n c o o p e ra ti v e   re lay in g   with   wire les p o we re d   so u rc e   a n d   re lay ,   Co mp u ter   Ne tw o rk s ,   v o l.   1 5 2 ,   p p .   1 9 9 - 2 0 9 ,   Ap r.   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 /j . c o m n e t . 2 0 1 9 . 0 2 . 0 0 9 .   [3 ]   S .   Ala b e d ,   P e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o b i - d irec ti o n a re lay   se lec ti o n   stra teg y   fo wire les c o o p e ra ti v e   c o m m u n ica ti o n s ,   EUR AS IP  J o u rn a o n   W ire les Co mm u n ica ti o n a n d   Ne two rk i n g ,   v o l.   2 0 1 9 ,   n o .   1 ,   De c .   2 0 1 9 d o i:   1 0 . 1 1 8 6 /s1 3 6 3 8 - 0 1 9 - 1 4 1 7 - 1.   [4 ]   X.  Lan ,   Y.   Z h a n g ,   Q.   Ch e n   a n d   L .   Ca i,   En e rg y   Eff icie n t   Bu ffe r - A id e d   Tran sm issio n   S c h e m e   in   Wi re les P o we re d   Co o p e ra ti v e   NO M Re lay   Ne two rk , ”  IEE T ra n sa c ti o n o n   Co m mu n ica t io n s ,   v o l.   6 8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 4 3 2 - 1 4 4 7 ,   De c .   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /t c o m m . 2 0 1 9 . 2 9 5 9 3 3 6 .   [5 ]   M.  As a m ,   Z.   Ha id e r,   T .   Ja m a l,   K.  G h u m a n   a n d   A.   Aja z ,   No v e Re lay   S e lec ti o n   P r o t o c o f o Co o p e ra ti v e   Ne two rk s ,   a rXiv  p re p rin t a rXiv : 1 9 1 1 . 0 7 7 6 4 .   2 0 1 9   N o v   1 5 .   [6 ]   N.  Zh a o Y.C.   Li a n g   a n d   Y.  P e i ,   Dy n a m ic co n trac in c e n ti v e   m e c h a n ism   fo c o o p e ra ti v e   wire les s n e two rk s , ”  IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   Ve h icu l a T e c h n o lo g y ,   v o l .   6 7 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 0 9 7 0 - 1 0 9 8 2 ,   Au g .   2 0 1 8 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /t v t. 2 0 1 8 . 2 8 6 5 9 5 1 .   [7 ]   R.   A.  Alji z n a wi ,   S . Q.  Ja b b a a n d   D.J.  Ka d h im,  Qu a li ty   o se rv ic e   (q o s)  fo 5 g   n e tw o rk , ”  I n ter n a t i o n a J o u r n a o f   Fu tu re   C o mp u ter   a n d   C o mm u n ic a ti o n ,   v o l .   6 ,   n o .   1 ,   p p .   2 7 - 30 ,   M a r.   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 8 1 7 8 / ij fc c . 2 0 1 7 . 6 . 1 . 4 8 3 .   [ 8 ]   D.  J.   Ka d h im   a n d   S .   S .   A b e d ,   n e a p p ro a c h   o Ve rti c a Ha n d o ff   in   t h e   He tero g e n e o u s   Wi re l e ss   Ne two rk s , ”  In ter n a t io n a J o u rn a o C o mp u ter   Ap p l ica ti o n s v o .   5 7 ,   n o .   9 ,   p p .   1 - 5 ,   Ja n .   2 0 1 2 ,   d o i:   1 0 . 5 1 2 0 / 9 1 3 9 - 3 3 5 6 .   [9 ]   D.  J.  Ka d h im  a n d   O.   A.  Ha m a d ,   Im p ro v in g   Io Ap p li c a ti o n Us in g   a   P r o p o se d   R o u ti n g   P r o to c o l , ”  J o u r n a l   o f   En g i n e e rin g ,   v o l.   2 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   50 - 6 2 ,   No v .   2 0 1 4 .   [1 0 ]   D.  J.  Ka d h im,  S .   S .   Ab e d   a n d   S .   Q.  Ja b b a r,   P e rfo rm a n c e   Ev a lu a ti o n   o AO DV   Ro u ti n g   P ro t o c o i n   M AN ET   u sin g   OPNET   S imu lat o r , ”  A n b a r J o u r n a o En g i n e e rin g   S c ien c e s ,   v o l.   5 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 1 - 2 5 7 ,   F e b .   2 0 1 2 .   [1 1 ]   S .   Q.  Ja b b a r,   D.  J.  Ka d h im,  R.   A.  Alji z n a wi  a n d   N.  H.  Alk h a z a a li ,   M o b il it y   M a n a g e m e n R e q u irem e n ts  f o r   Div e rse   5 G   Wi re les Ne two rk s ,   Pro c e e d in g s o t h e   3 rd   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   W ire les Co mm u n ica t io n   a n d   S e n so r Ne two rk s (W CS 2 0 1 6 ) Atlan ti s P re ss ,   De c .   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 2 9 9 1 / icw c sn - 1 6 . 2 0 1 7 . 1 1 .   [1 2 ]   W.   A.  M a h m o u d   a n d   D.  J.  Ka d h im,  P ro p o sa Al g o rit h m   to   S o lv e   De lay   C o n stra i n Lea st  C o st  Op ti m iza ti o n   P ro b lem ,   J o u rn a o E n g i n e e rin g ,   v o l.   1 9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 5 5 - 1 6 0 ,   Ja n .   2 0 1 3 .   [1 3 ]   A.  Bletsa s,  A.   Kh isti ,   D.  P .   Re e d   a n d   A.  Li p p m a n ,   sim p le  c o o p e ra ti v e   d i v e rsity   m e th o d   b a se d   o n   n e tw o rk   p a th   se lec ti o n , ”  IEE J o u rn a o n   S e lec ted   Are a in   Co mm u n ica ti o n s v o l.   2 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   6 5 9 - 6 7 2 ,   M a r.   2 0 0 6 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /j sa c . 2 0 0 5 . 8 6 2 4 1 7 .   [1 4 ]   E.   Be re a n d   R .   Ad v e ,   On   s e lec ti o n   c o o p e ra ti o n   i n   d istri b u t e d   n e two r k s ,   4 0 t h   A n n u a l   Co n fer e n c e   o n   i n   In fo rm a t io n   S c ien c e s a n d   S y ste ms IEE E,   2 0 0 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ciss . 2 0 0 6 . 2 8 6 6 2 2 .   [1 5 ]   R.   M a d a n ,   N.  M e h ta,   A.   M o li sc h   a n d   J.  Zh a n g ,   En e rg y - e fficie n c o o p e ra ti v e   re lay i n g   o v e fa d in g   c h a n n e ls   wit h   sim p le  re lay   se lec ti o n ,   IE EE   T r a n sa c ti o n o n   W ire les Co mm u n i c a ti o n s v o l.   7 ,   n o .   4 ,   p p .   3 0 1 3 - 3 0 2 5 ,   Au g .   2 0 0 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /t wc . 2 0 0 8 . 0 6 0 9 0 .   [1 6 ]     A.  S .   I b ra h im,  A.  K.  S a d e k ,   W.   S u   a n d   K.  R.   L iu ,   C o o p e ra ti v e   c o m m u n ica ti o n with   re lay - se le c ti o n w h e n   t o   c o o p e ra te  a n d   w h o m   to   c o o p e r a te  with ? ,   IE EE   T ra n s a c ti o n s   o n   W ire les Co mm u n ica ti o n s v o l.   7 ,   n o .   3 ,     p p .   2 8 1 4 - 2 8 2 7 ,   Ju l .   2 0 0 8 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 /t wc . 2 0 0 8 . 0 7 0 1 7 6 .     [1 7 ]   D.  J.  Ka d h im,   P ro p o sa Alg o ri th m to   S o l v e   De lay - Co n stra in e d   Ro u ti n g   P ro b lem , ”  J o u rn a o En g in e e rin g   v o l.   1 1 ,   n o .   4 ,   p p .   6 2 1 - 6 3 1 ,   Ap r.   2 0 0 5 .   [1 8 ]   A.  M e h e m e d   a n d   W.   Ha m o u d a ,   AF  Co o p e ra ti v e   CDMA   Ou tag e   P ro b a b il it y   An a ly sis   in   Na k a g a m i -   m   F a d i n g   Ch a n n e ls ,   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   Veh icu l a T e c h n o l o g y v o l.   6 2 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 6 9 - 1 1 7 6 ,   M a r.   2 0 1 3   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /t v t. 2 0 1 2 . 2 2 2 7 5 7 6 .     [1 9 ]   A.  M e h e m e d   a n d   W.   Ha m o u d a ,   As y m p to ti c   o u tag e   p ro b a b il i ty   f o Am p li fy - a n d -   F o rwa rd   CDM sy ste m o v e Na k a g a m i - m   fa d in g   c h a n n e ls , ”  IEE E   Co n fer e n c e   o n   Ve h i c u la T e c h n o lo g y   (VT C   F a ll ),   S e p .   2 0 1 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /v tcfa ll . 2 0 1 2 . 6 3 9 9 0 6 4 .   [2 0 ]   A.  M e h e m e d   a n d   W.   Ha m o u d a ,   Ou tag e   An a ly sis   o C o o p e ra ti v e   CDMA  S y ste m in   Na k a g a m i - F a d in g   Ch a n n e ls ,   IEE T ra n s a c ti o n o n   Ve h icu l a T e c h n o l o g y v o .   6 1 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 8 - 6 2 3 ,   F e b .   2 0 1 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /t v t. 2 0 1 1 . 2 1 7 8 8 7 0 .     [2 1 ]   S .   Ik k a n d   M .   H.   Ah m e d ,   P e r fo rm a n c e   a n a ly sis  o c o o p e ra ti v e   d iv e rsity   wire les n e two r k o v e Na k a g a m i - fa d in g   c h a n n e l , ”  I EE E   Co mm u n ica ti o n s   L e tt e rs ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 ,   p p .   3 3 4 - 3 3 6 ,   A p r.   2 0 0 7 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /l c o m . 2 0 0 7 . 3 4 8 2 9 2 .     [2 2 ]   M .   T o ra b i,   D.  Ha c c o u n   a n d   W.   Ajib ,   P e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o f   c o o p e ra ti v e   d iv e rsity   with   re lay   se lec ti o n   o v e r     non - id e n ti c a ll y   d istri b u ted   li n k s , ”  IET ,   c o mm u n ica ti o n s v o l .   4 ,   n o .   5 ,   p p .   5 9 6 - 6 0 5 ,   2 0 1 0 ,   d o i:   1 0 . 1 0 4 9 / iet - c o m . 2 0 0 9 . 0 5 0 8 .     [2 3 ]   R.   Ko lar,  R.   Jirik   a n d   J.  Ja n ,   Esti m a to c o m p a riso n   o t h e   Na k a g a m i - m   p a ra m e ter   a n d   it a p p li c a ti o n   in   e c h o c a rd io g ra p h y ,   R a d i o e n g in e e rin g   J o u rn a l,   v o l.   1 3 ,   n o .   1 ,   p p .   8 - 1 2 ,   2 0 0 4 .     [2 4 ]   E.   E.   A d a m ,   L.   Y u   a n d   D.  S a m b ,   P e rfo rm a n c e   Co m p a riso n o O p ti m a P o we All o c a ti o n   o v e Na k a g a m i - m   a n d   Ra y leig h   F a d in g   Ch a n n e ls  i n   Wi re les Co o p e ra ti v e   S y ste m s ,   J o u rn a o f   Co mm u n ica ti o n s v o l.   9 ,   n o .   4 ,     p p .   3 5 0 - 3 5 6 ,   2 0 1 4 ,   d o i:   1 0 . 1 2 7 2 0 /j c m . 9 . 4 . 3 5 0 - 3 5 6 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.