Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   5 ,  Octo ber   201 9 , pp.  3701 ~3 713   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v9 i 5 . pp3701 - 37 13          3701       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Maximi zin g  sign al   to  l eakage r atios  in MI MO BC H  cooperativ e  beamf ormin g s ch eme       Moham med  F ad hil 1 , N or  F adz il ah  A bd ull ah 2 ,  Mah am od Ism ail 3 ,   R osdi ad ee  N ordin 4 , C e brail  Ciftl ikl i 5   Musaab  Al - O ba idi 6   1 ,2,3,4 Cent re   of  A dvanc ed   Elec tro nic   and  Com m unic a ti on  Engi n e e ring  (PA KET) ,   Univer siti   Keba ngsaa n  Mal a y s ia,  Mal a y s ia   5,6 Facul t y   of Eng ine er ing, E rc i y es   Univer sit y ,   Tur ke y       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   7 , 201 9   Re vised  A pr 12 , 2 01 9   Accepte d  Apr 19 , 201 9       Bea m form ing  (BF)  te chni qu e  i n  coope ra ti ve  m ult iple  input   m u lt iple  output  (MIM O)  ant enna   arr a y s  improve s  signal   to  noise  rat io  (SN R)  of  the   int end ed   user.   Th e  cha l lenge  is  to   design   tra nsm it   be amform ing  vec tors  fo r  eve r y   user   while   li m iting  t he  co - ch anne l  i nte rfe r ence  (CC I)  from   othe r  users.   In  thi s  pape r,  we  prop osed  coope r at iv e  bea m form ing  base d  on  Signal - to - Leaka g e   Rat io  (SLR)  to  expl oit  the  leak age   power  as  a  useful  power  in   the   se cond   ti m e  slot  after  user  coope ra ti o n,   for  thi s  purp ose  succ essive  int erf ere n ce   ca nc el l at ion  (SI C)  is  employ e d  in  ea ch  user  to   sepa rate  the   lea kage   signal  from   the   desired  signal .   W it ho ut  inc r ea sing  th e  complexit y ,   Maximizi ng   Signal - to - L ea k a ge  Ra ti o  (SLR)   subjec t   to  propo sed  power  const rai nt   instead   of  a  unity   nor m   is  the   wa y   t o  ac hie v e   ex tra  le aka g e  power .   To  re du ce   the   err oneous,  Bose – Chaudhuri – Hocque nghem  (BCH)  code s  e m plo y ed   in  Bea m form ing  of  (SIC)  coope ra ti ve  sch eme  BF (CS - SIC - BCH).   Maximum - li kelihood  (ML)   esti m at or   m et h od  is  used  at  each  user  recei v er.  Sim ula ti o n   result s  show   tha t  the   p erf orm a nce   of  the   prop o sed  sche m e  BF   (CS - SIC - BCH)  over   Ra yle igh  and  Ricia n  fad ing  ch annel  is  signifi c antl y  bet t er  tha n   the   per form ance   bea m form ing  base d  on  SLR  in  Non - coope rati ve  s y stem .  More  spec if i call y   to  a chieve   a  BER  of  abou t   10 − 4     the   req u ire d  SN R  for   the   proposed   sch em e  is  about   1   d B  le ss   th an the   Non - coope rative   s y st em.   Ke yw or d s :   Be a m fo rm ing   Bose – C ha udhu ri – Ho c quen ghem   BC H   Ca ncell at ion   Chan nel stat e i nfor m at ion     Cooperati ve - div ersit y  S uccess f ul - inte rf e ren ce     Sign al - to - le a ka ge - rati o   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Moh am m ed  Fadh il ,   Ce ntre of  Ad va nced El ect r onic  an d C omm un ic at ion   En gine erin g  ( PAKE T),     Un i ver sit i Ke ba ngsaan  Mal ay sia , 43600  U K M B ang i,  Sela ngor, Mal ay sia .   Em a il :  m oh a m m edf ad hilm @ gm ail.co m       1.   INTROD U CTION   Mult iple  anten na  syst e m s  i mp r ove  the  sp ec tral   eff ic ie ncy  without  increa sing   po wer   or  band width,  theo reti cal ly ,  t he  capaci ty   increases  with  th e  nu m ber   of   a nten nas  de plo y ed.   MIM O  te c hn i qu e  al s o  ga ined  a   consi der a ble  a m ou nt  of  inte r e st  as  te ch niqu e  to   i ncr ease   th e  data  rate  th r ough  sp at ia l  m ulti plexing  or  e nh a nce   the  qual it y  of   transm issi on   throu gh   th e   exp l oitat ion   of   div e rsity   [1 ] .   In  m ulti us er  MIM O  dow nlin k  com m un ic at ion s   [ 2] ,  a  ba se  sta ti on   com m un ic at es  with  se ver al   c o - c ha nnel   us er s  i n  the  sam e  fr equ e nc y  and   tim e  s lots .  T he refor e  it   is  ne cessary  to  de sign   a  tra ns m i tt er  that  able  to  sup pr ess  c o - channel  inter fe ren ce   (CCI)  because   co - c ha nn el   int erf e ren ce  c onsider  as  m ajo r  li m it a ti on   facto r   for  the  syst em   capaci ty .  The  fo c us   of   this  pap e r  is   on   s patia l  dive rsity   te chn iq ue s  in  a  dow nlink   wireless  c om m un ic at ion   s yst e m ,  wh ere  a  base   sta ti on   (BS)   c ould  sim ultaneou sly   serv e  m ulti ple  us ers,   wh i ch  re qu i re d  to  dep l oyed  beam form ing   [3 - 4]   at   BS   to   s uppr e ss CC I  to  end  us e rs  a nd m axi m iz e overall  ca p aci ty .   Ma ny  te chn iq ue s  hav e  bee n  adopted  t o  sup press  the  CC I.   Fo r  e xam ple  i n  [ 5],  the  pre - processi ng   of   the  sig nal  at   th e  BS  was  em plo ye d  to  com plete ly   cancel   the  CC I  at   the  re cei ver   f or  each   us er ,  w hile  in  [6 ]   the   blo c k - diag onal iz at ion   was  pr opos e d.   B oth   [ 5]  an d  [ 6]  rest rict ed  to  us e  t ran sm it t ing   a nt enn as  t o  be   great er  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 7 0 1   -   3 7 1 3   3702   than  t he  s um   of  al l  receivi ng  a nten nas.  I n  [ 7]  the  s pace - tim e  blo ck  c odes  (S TBC )   ha ve  bee n  porpose d  to  desig n  the  pre cod e r   as  a  wa y  to  su ppress  CC I,   this  way  al so   requires  a  la rg e  num ber   of   a nten nas   at   BS .    Othe r  works  [8 - 11]   ha ve  be en  em plo ye d  t he   ze ro  f or ci ng  (ZF)  at   t he  receiver   as  a  s chem es   fo r   pe rf ect ly   cancel in g  t he   CC I  f or  e ach   us er   wh ic h  al s o  resit ed   by  t he   num ber   of  transm it   anten nas   at   t he  B S.   So m e   researc hers  sugg e st ed   it erati ve  al gorithm s  to  so lv e  the   op ti m iz ation  prob le m   in  m ul ti us er  to  cancel   the  CC I  [ 12 - 13 ] .   Othe r  sc hem es  based   on   opti m az ti on   te ch niques  to  m axi m iz e  the  outp ut  sig nal - to - interfe re nce   pl us - noise   rati o  (S I NR)  [ 14 - 15 ]   wh ic h  al so   i m po se  to  restr ic ti on   on  t he  nu m ber   of   t ra ns m it  anten nas  t o be  gr eat er  tha n  t he  num ber  su m m at ion  of all  users’  an te nn a s.     Du e  to  t he  co m plexit y  that  resu lt s  f ro m   c oupled  natu re  of   the  s olv i ng  op ti m iz a ti on   pro blem   of   m axi m iz ing   the  al te rn at ive  s o - cal le d  sig nal - to - i nterf e re nc e  noise   rati o  ( SI NR )   [16],  a n  al te r native  s chem e  base d  on  the  con ce pt  of  sig na l  le akag e,  ha ve  bee n  sug ge ste d  for  de sig ni ng   tra ns m it  bea m fo rm ing   ve ct or s.   More  e xpli ci tly  co - c hannel  i nterf e re nce  (C CI)  def i ne  as  t he  inter fer e nce   of   oth e r  us er s   on  the  desire d  use r,  wh il e the  lea ka ge defin es as t he  inte rf e ren ce  cause d by the  sign al  inte nded  f or a  desire d u ser on  t he rem a inin g  us ers .  Se quent ia ll y,  the  le akag e  is  a  m easur e  of   how  m uch   sig nal  po wer  le aks  into  t he   oth e r  us e rs.   S ever al   stud ie s   base d  on  m axi m izing   th e  sig nal - to - le aka ge - a nd - noise   r at io  (S L NR)  f or  desi gnin g  t he  b eam form ing   vecto r  sug gest ed  [ 17 - 18]   w hich  le ad s  to   a  decou pled   op ti m iz a ti on   prob le m   and  adm i ts  an  analy ti cal   cl os ed - f or m   so luti on .  M or e ov er,  the  s olu ti on   of   the  le a kag e   schem e  do es  not  restrict   by  th e  nu m ber   of  B s  an d  us ers  a nten nas .  Anothe r  sc he m e  of   the  signa l  to  le akag e   SLR   with  abse nt  of   a dd it ive  to  no ise   powe r   te r m   su ggest e d by [ 19 ]   wh ic h  ai m s to desig n bea m fo r m ing  v e ct or an d  e nhance  the  bit erro r p erfor m ance .   Fo ll owin g  the  [19],  we  pro posed  beam fo rm ing   base d  o n  si gn al - to - le a ka ge - rati o  ( SLR)  i n  su cce ssive  interfe ren ce  ca ncell at ion   ( SIC )  co op e rati ve   schem e.  W e   a i m   to  exp loit   the  le aka ge  power   as  a   us e f ul   powe r   instea d  of  ig no rin g  it .  M or e   e xp li ci tl y  we  use   SI C   [ 20 ]   a s  a   te ch nique  to   s epar at e  t he  des ired  si gnal   f r om   the   le akag e  si gn al   and   is olate   the  le akag e  to  use   again  as  a  us ef ul  po wer   f ro m   the  second  co operati ve  us er .   Sequentia ll y  w e  update  t he  powe r  c onstrai nt   of  the  Ma xim al   Sign al - to - Le akag e   Ra ti o  (SLR )  prob le m   i ns te ad   of   a  unit y  nor m   to  achieve  extra  le aka ge   powe r.   T o  re duce  the  erron e ous,  Bo se – C haudhu ri – Ho c que nghem   (BCH)  c odes   [21]  em plo ye d  in  Be a m fo r m ing   of   (S IC )  co op erati ve  sch em e  BF(CS - SI C - BC H).     Ma xim u m - li ke li ho od  (ML)   es tim a tor  m et ho d  is  us e d  at   t he   each   us e r  rece iver.  Th e  dr a w back  of  t he  pro po s ed   schem e  is  the  co op e rati on  wh ic h  m eans  exch a nge  of   i nfor m at ion .T his  le ads  to   the   requirem ent  of   m or e   resou rces  for  tr ansm issi on  and  addit ion al   del ay s .   Si m ulati on s  of  the  syst em   are  carrie d  out  ov e r  Ra yl ei gh   (in   the  NL O S  en vir onm ent )  a nd  Ri ci an  fad i ng   c ha nn el   (in   th e  LO S  env i ronm ent).   Re su lt s  of  sim ulati on   dem onstrat e  that  the  perform ance  of  the  b eam fo rm ing   base d  on  SLR  in   SI C   co opera ti ve  schem e     BF (CS - SI C - BC H)   ( pro posed  s chem e )  ou tpe r form s  beam fo rm ing  base d o n  SLR   of  Non - c oope rat ive sc hem es  [19]   at  h i gh S NRs.   The   rem ai nd er  of   this  pa pe r  is  organ iz e d  as  f ollows.  I n  sect ion   2,   we  i ntrod uce  the  syst em   m od el   for  dow nlink   m ulti us er  MIM O   beam fo rm ing   schem es.  The  o ptim iz a ti on   of   tra ns m i tt i ng   b eam fo rm i ng   is   form ulate d  in  sect ion   3  w he reas  Sig nal - to - Leaka ge  Ra ti o  (S LR)   Ma x i m ining   is  de s cribe d  in  sect i on   4.    All  these   t he n  us ed   in  sub - sect io n  4.1  and  4.2   to  f orm ulate   the  pro posed   sch e m e  to  m axi m iz e  the     Sign al - to - Leak age  Ra ti o  (SLR )  by  up da ti ng   the   opti m iz at ion   of  transm it   beam form ing   co ns t raint.    The  desc ribing   of  BC H   co din g  te ch niques   a re  pr ese nted   in   sect ion  5,  wh i le   pro po se d  do wn li nk  c oope r at ive  schem e  fo r   tw o  c oope rati ve  us ers   is  pr ese nt ed  in  s ect ion  6.   In  sect io n  7,  the  c hannel  m od el   f or   t he  fir st  an d  seco nd   ti m e   sl ot  is  descr ibe d.  T he  res ults  are  us e d  to  co m par e  the  BE R  per f or m ance  of   the  beam fo rm ing   base d  on  SL R  in   SI C  c oope rati ve  sc he m e  BF(CS - S I C - BC H)   w it h  beam fo rm ing   base d  on   S LR  of   Non - co operati ve  syst em  are  dr a w n  in  secti on  8.       2.   MU LT I US E R  M I MO  BE A MFO R MING   In   dow nlin k  MU - MIM O  be a m fo rm ing   [ 19 ] ,  a   bas e  s ta ti on   (BS )  e q ui pp e d  with   M  anten nas   com m un ic at es  with  U   M ulti - anten na  us e rs.  Each  us e r  rece ived   an d  tran s m it   the  signa l  ind e pende ntly   us in g  U   anten na,   the  total   us ers ’  an te nn as  = ∑   = 1   as  sh ow n  in  Fig ur e  1.   I n  a  wire le ss  com m un i cat io n  netw ork,  t he  t ypic al   syst e m   assum es  that    ≥     in  in dep e nde nt  cha nnel s  of  flat   fa ding.  T he   inten de d  data  sign al   for use r u is t he  scal ar   , so t he  tra ns m itted sym bo l vec tor  t o U  us ers  is:     = [   1   , 2 , … , ]   (1)     Wh il e th e  pr ec od i ng m at rix  is de fine d  as,     = [   1   , 2 , … , ]     (2)     Wh e re    ∈   C   x1   is t he  b eam fo rm ing vecto r for  u th   us er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Maximizi ng  sig na l t o  le ak age  ra ti os  i n  M IM O  BC H  c ooper ative  b e am f ormin g  sc he me  ( Mo hamm e d Fa dh il )   3703       Figure  1. Mult i - us e r beam fo r m ing  syst em       The  tra ns m it ted   vector  will   r esult  from   m ulti plyi ng ,  the  beam fo rm ing   vecto r  by  t he  d at a  sym bo l  would be:     = ∑ =  = 1   (3)     The  tra ns m itte d  sig nals  WS  ∈     x1   are  broadc ast ing   ov e r  al l  channels  between   B S  an d  us er s   denoted  as:     = [   1   ,   2   , … ,     ]   (4)     w he re  ∈     x     is  the  channel  c oeffici ents  betw ee n    received  a nt enn a s  of  u t h  use r  an d  M  a ntenn a s  of     BS as:     = [ ℎ ( 1 , 1 ) … ℎ ( 1 ,   ) ⋮ ⋱ ⋮ ℎ ( , 1 ) … ℎ ( ,   ) ]   (5)     w he re  ℎ ( , )   represen t s   the   cha nn el   coeffic ie nt  that   eff ect   on  t he  pro pag at io n  si gn al   betwee n  m th  tra ns m it te r   arr ay   a nten na  of   B S  an d  n t h  recei ver  ar r ay   anten na  of   the   u t h  us er .   Th us ,  t he  rec ei ved   si gnal s  by  the   receiver s’  a nte nn a s:     = [   1   ,   2   , … ,     ] =  +   (6)     By   co ns ide rin g    ∈     x   1   as  t he  sig na l,  w hic h  is   re c ei ved  at   t he   i th   reci pient,  w hil st  f or  the   a ddit ive   no ise   is  denot ed  by  n ∈    x   1 .  When  we  ha ve  c onside red,  eac h  us e r  se pa ratel y,  we   will   fi nd  th e  re cei v e d  sign al  at a n  i th   recipient a s:     = ∑ +   = 1     = + ∑ +   = 1 , ≠   ( 7 )     The    vect or  ha s  com plex  Ga us sia n  va riable s  Com po ne nts  with  (unit – var i ance)   an d  (ze r o - me an) .      More ov e r,   t he  com po ne nts  of   the  ad diti ve  noise     hav e  distr ibu ti on  as  (0, σ 2   )  and  is  te m po ra rily   wh it e  an d  sp at ia ll y.  To  de scribe  t he  pro po s ed  sc hem e  cl early ,  as  fo ll ow i ng   we  rev i ew   the  or i gin al   SLR  base d  precod i ng   schem e  [19]   i n sec ti on 4.0.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 7 0 1   -   3 7 1 3   3704   3.   TRA NSMIT  B EAMF ORM ING   OPTI MI Z ATION   On e  of   t he  m a in  ste ps   to  e nhance  syst em   p erfor m ance  is  transm itti ng   be a m fo rm ing   optim iz at ion .   Accor ding  to  [22]  the  m axi m iz ing   of   s om e  arb it rar y  ut il i ty   fu nctio n  ( SINR 1 , . , SINR U )     can  stric tl y  be  incr easi ng   in   the  SINR  of  each   us e r,  a nd   the   total   t ra ns m it   po we r   is  r est rict ed   by     .  Ma them at icall y    sp ea king is,        ma x   ( SINR 1 , . . . , SINR U )     subj ect   to   ∑ ‖ w u ‖ 2 ≤   U u = 1   (8)       4.   MA X I MIZ IN G SIGN AL T O LEAK AGE  RATIO   In  this  wor k ,   t he  si ng le   us e r   m axi m u m - l ikeli ho od  SINR  is  co ns ide red,  as  sho wn  in  e qu at io n  ( 9).   Using  SINR  in   ( 9)  f or  = { 1 .     .     .     .       }   as  a n  op ti m iz ation   obj ect iv e  f unct ion  f or  determ i ning  t he    {         } = 1   will  lead a  pro blem  w it h  U  c oupled  v a riabl es { } [19] .        SINR   = | | | | 2     2 + ∑ | | ∗ ̃ ∗ ̃ | | 2 = 1 ,   ≠     | | | | 2             ( 9)     Fo r   the  a bove   reason   in   design  of  the   b ea m fo r m ing   coe f fici ents  { w i }  SL R    are  s ugge ste d  in  [ 19 ] ,  wh ic h  re s ult  in    a  fu ll   char act erizat ion   of   th e  op ti m al   so lut ion s  in  te rm s  of   ge ner al iz ed  e igen value  pro bl e m s.   Wh e re  SLR  is  the  rati o  of  t he   powe r  of  the  desire d  si gn al     | | H i w i | | 2   to  t he  powe r  of  the  i nterf e re nce  ca us e d  by this  us e r  i  on the  sig nal re c ei v ed by  us er  u,  | | H u w i | | 2 .        = | | | | 2     ∑ | | | | 2 = 1 ,   ≠   (10)     4.1 .     Pr ob le m  statemen t  (P 1):    By   m axi m izing  S LR t o  c om pu te  m axi m u m   beam fo rm ing  ( w i o )  f or eac h user  accor ding t o  [ 19] .     =         | | | | 2     ∑ | | | | 2 = 1 ,   ≠   ( P1 )   subj ect   to         ‖ w ‖ 2 = 1     = { 1 , .     .     .       }       w he re   | | | | 2   re pr e sen ts  the   re quire d  sign al   po wer  of  us e r  i ,   w hile  ∑ | | | | 2 = 1 .       ≠   re pr esents   the   tota l   le akag e  powe r  from   the  total   powe r  of  us e r  i   as  interfer e nc e  on   t he  ot her   us ers .  By   caref ully   loo ki ng   t o  SLR  in  (P1).  It’s   ea sy  to   s ay   t hat  for     ,     = { 1 .     .     .     .       }   the   U  is   de coupled   opti m iz at ion   pro bl e m s  com par in g  with e qu at i on (9).      4.2 .     Pr oposed  scheme  (P 2):   Fo ll ow  the  ge ner al   opti m iz at ion   of  transm it   bea m fo rm ing   co ns trai nt  in  equ at io n  ( 8)   and   [2 3 ] ,  we   update  t he  SL R  co ns trai n  i n  (P1 )  t o  be;  ‖ ‖ 2   =    ≤   /   .  Where   /     is  tra ns m issi on   po we r   const raint  at   the  tra ns m it te r  ,  w hic h  ca n  be   desc ribe d  a s   ( ‖ ‖ 2 ) ≤ .    The   sym bo l    s i    sat isfie s   th e   powe r  Co ns trai nt as   =   ( | | 2 ) = 1 .   The  reason  for   this  up dating  is  t he  draw bac k  of     t he  c onstrai nt  in   pro ble m   s ta tem ent  (P 1)   is   wh e n  each  us er   has   m ul ti ple  data  s tream s,  the  effe ct ive  cha nnel   gain  f or   eac h  s tream   can  be  s ever el y  unbala nced.  If  powe r  co ntr ol  or   a da ptive  m odulati on  an d  cod i ng  can not  be  a pp li ed ,  the   overall   e r ror  perform ance  of  eac h  us er  w il l s uffer si gnific ant l oss  [2 4 ] .     S o by updatin g  t he  c onstrai nt,  of  (P2 ),   we get  (P2 )  a s foll ow i ng :       =         | | | | 2     ∑ | | | | 2 = 1 ,   ≠   (P 2)   Subject  to      ‖ ‖ 2   =    ≤   /       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Maximizi ng  sig na l t o  le ak age  ra ti os  i n  M IM O  BC H  c ooper ative  b e am f ormin g  sc he me  ( Mo hamm e d Fa dh il )   3705   It  is   note d  that   the   norm   of    is  ir releva nt  t o  the  final  so l ution s ,   or  i n  ot he r  w ords,  the   norm   of      can  be  force d  to  be   any  val ue   to  ac hieve   th e  best  value   f or    unde r  the   powe r  c onstrai nt .  By   substi tuti ng  ̃ = ∑ = 1 ,   ≠     into  obj ect ive  fun ct io n o f  ( P2) , w e  can  obtai n;        = | | | | 2     | | ̃ | | 2     =   ∗ ∗     ∗ ̃ ∗ ̃   (11)     Our  up dating  dep e nds  on  tha t  the  gen e ral  s olu ti on  of  ( P2)   wh ic h  is  so lv ed  by  [ 19]   is  obey ed  to  t he   Ra yl ei gh – Ri tz   m et ho d  [25]  wh ic h  sat isfy ing ly   any  co nst raint  without  eff ect   on  the  gen e ral  so luti on.  S o,   fo ll owin g [19]  the s olu ti on  of   (11) will  b e:     ∗ ∗     ∗ ̃ ∗ ̃   ≤    ( ∗ , ̃ ∗ ̃ )   (12)     w he re  λ ma x     is  the   la rg est   ge ner al i zed  ei ge nval ue .  Acc ordi ng  to  the  SLR  crit eri on,  the   prec od i ng  m at rix    is  desig ne d based  on th e  foll owing m et ric;     ∝  .  ( ∗ , ̃ ∗ ̃ )   (13)     At  us e r  i ,  m ax im u m - li kelih ood  (ML)  det ect ion   sc hem e   will   be  us ed   to  est i m at e  (  s   )   from   the   receive d  sig nal  as foll owin g  [ 19 ]       ̃ = ∗ ∗     | | | | 2   (14)     t hen     ̃ = + ∗ ∗ ∑ = 1 ,   ≠     | | | | 2             +   ∗ ∗     | | | | 2            (15)       5.   BCH  CODI N G TECH NI Q UE   The  BC H  e nc od e r  blo c k  cre at es  a  BC H  cod e  with  m essage  le ngth   =5  and   c odew ord   le ng t h   = 15.  T he  in p ut  m us t  con ta in  exactl y     el e m ents.  The  outp ut  is  a  vecto r  of   l eng t h     m us t  ha ve  the  f or m   2^( (    - 1)) ,  wh e re      is  an  i nteger  gr eat e r  tha n  or   e qual   to  3.  For  a  giv e n  code w or d  le ng th      , only s pe ci fic m essage   le ng th s     are  val id for a BC H  c od e .   The  BC H  dec od e r  bl oc k  rec ov e rs  a  bin ary   m essage  vect or   from   a  bin ary  BC H  co de word   vect or .     Fo r  pro per   de cod i ng,  the  fi r st  two  pa ram e te r  values  i n  this  blo c k  s hould   m at ch  the  par am et ers  i n  th e   corres pondin g  BC H   encode r  blo c k.   T he  input  is  a  bina ry  cod e w ord   vector   a nd   t he  first  outp ut   is  th e   corres pondin g  bin a ry  m essage  vect or .   I f  t he  BC H  co de   has   m essage  le ngt h     an d  c odew ord   le ngth      ,  then   the   in put  has   le ngth       a nd  t he   first   out put  has   le ngth        .   I f  t he   in pu t   is  fr am e - based,   then   it   m us t  be  a  colum n  vector .  T he  sec ond  outp ut  is  the  num ber   of   error s  detect ed   du ri ng  dec od i ng   of   the  c od e word.    A  neg at ive   int eger  in dicat es  that  the   bl oc k  detect ed  m or e  er r or s   tha n  it   cou l d  c orr ect   us in g  t he  cod i ng  schem e. Th e sa m ple t i m es o f a ll  inp ut  an d o utput sig nals a r e eq ual.       6.   SY STE M MO DEL   In  our   pr opos e d  dow nlink   coo pe rati ve  syst e m s  m od el ,  two  co op e rati ve  use rs  U =2 ,  with   N   ante nna   arr ay   f or   eac h  us er  c omm un ic at e  with  M   anten na  base  st at ion   (BS ).   T he   cooper at ive  schem e  inv olve s  two  ste ps   as  sho wn  in  Fi g ure   2.  I n  the   fir st  tim e  slot,  t he  data  is  dec oded   on   the  tra ns m it ter   side ,  wh e re  bin a ry   seq uen ces    - bit s  lo ng  a re   ge ne rated   by   a   pse udo - ra ndom   gen e rato r   bl oc k  w hich   is   the   input  to   t he  B CH   encode r  bl ock.   The  e ncode r  bl ock   m aps   - bit s  of   t he  se qu e nc e  into     bits  of   the  seq ue nce.  The     represe nt  the   da ta   sig nal  f or  us er   u  is   the     .  The   data   sig na l      a re  passe d  on  t he  QPSK   m odulato r,  the n   eac h  u ser   dat a   m o dul a ted   per form   bea mfor mi ng  as       ,   T he   Gau s sia n - li ke   ( A WGN   an d  Ra yl ei gh )  c ha nn el   bl ock  is  desig ne d  to   int rod uce  a   fa ding  e ff ect   a nd  a dd  n oise  t o  t he   m od ula te d  sign al   as   sh ow n  in  ( 7).   In   the  sec ond  tim e  slot,  e ach  us e r  retra ns m itted  the  data  to  his  par t ner   [2 6 ] .  D ue   to  the  com plexity   of   hard war e  im ple m entat ion   whic h  use d  f or  li near  detect io n,  we  sug gested   the  S IC  m et ho d  for   i m pr ovin g  the   det ect ion pe rfo rm ance w it h  lo w  c om plexity .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 7 0 1   -   3 7 1 3   3706       Figure  2.  Be am fo r m ing  coo per at ive  sche m e   betwee n  t wo  us er s   em plo yi ng  S IC si gn al   de te ct ion  a nd ML  est i m ation       The  basic   idea  of  S IC  [ 20]   is  t hat  us er   sig nal s  are   s uccessiv el y  decode d    by  ML  detect or  to  est im at e   s i   from   the  received   sig nal .  A f te r  one  use r ’s  sign al   is  decoded,  it   is  subtr act ed  f ro m   the  com bin ed  si gnal   befor e  t he  ne xt   us er ’s  sig nal  is  decode d.   When  SI C  is  ap pli ed,   on e  of   t he  us er  si gn al s  is  decode d,   treat i ng   t he  oth e r  use r  si gnal   as  an  i nterf e rer ,   but  the  la t te r  is  the n  dec od e d  with  t he  ben e fit  of  the  sign al   of   t he  f or m er   hav i ng alrea dy b ee n rem ov ed.  Ma them atical l y spea king the   rem ai nin g  sig na l   ,  is,         ̃ =   − .     More  ex plici tly  at   the  first  ti m e  slot,  ML  e s tim a ti on   a nd  S IC  de te ct ion   is   us e d,  w he re  t he  (S IC )  will   be  us e d  to   dete ct   the  inte rf e re nce  sym bo ls,  wh e re  eac h  use r  rec og nizes  a nd  ide ntifie s  it s  ow n  sig nal  ( d esi re d  sign al )  from   ot her   us er  sig nal s  wh ic h  are  kn own  as  the  le akag e  si gn al ,  th en  the  le aka ge   sign al s  f or   fi r st  and  seco nd   us e rs  a re  tra ns m itted  to  his  pa rtne r  at   the  sec ond  ti m e  slot.  By   us i ng  propose d  sc hem e,  we  ca n  e xp l oit   the  po wer   of  le akag e   sig nal  t o  get  m or e  pr oductive  powe r  by   com bin ing   t he   desire d  si gn a l  (which  is   det ect ed   by  each  use r )  with  le aka ge  s ign al   ( wh ic h  de te ct ed  by  the  seco nd   us er ).   I n  ot her   word s ,   com bin ing   th e  own   us er  sig nal  with  the  inter fer e nc e   sig nal co m i ng fro m  h is  part ner  as  s how n  i n  Fi gure  2.   Wh e n  the  inte r - us e r  cha nnel   ( the  cha nn el   be tween  us ers )  is   ta ken   into  acc ount,  m or e  po wer   will   be   al locat ed  f or  c oope rati on.  I n  si m ple  word s ,  to  ta ke  a dvant age  of   t he  le ak ed  sig nal,  we  hav e   rei ntrod uc ed  th e   sign al  t hat lea ke d from  the o ri gin al  si gn al  t o i ts real desti nat ion .   Ther e  a re  tot al   transm issi o n  po wer   c on strai nts  at   th e  transm it te r,   wh ic h  can   be  de scribe d  as       ( ‖ ‖ 2 ) ≤ ,        is a co ns ta nt to  m eet  the total t ran sm it ted   powe r  c on st r ai nt and it i s  giv en  as  [26] :     = √  ( − 1 ( − 1 ) )   (16)     Gen e rall y,  in  m ul ti   us er  c ooper at ive ,  a nd   a ccordin g  to   [ 26] .  ̂   =   .  Wh ere  t he   receive d  sy m bo ls   are  pr ece de d  w it h  pre - e qu al iz at ion   weig ht       ,   Wh e re     = − 1 .   The  tra ns m it ted  si gn al  t o  u th  us er  at sec ond t i m e slot is:             ̂ − − 2    = − − 1    (17)     w he re   − − 1    is  the  le akag e  sig nal  fr om   i th  us er  wh ic h  detect e d  by  uth   use r   at   the  first  ti m e  slot .  The  receive d  sig nal  at the sec ond t i m e slot in ith  us er  is  giv e n b y:     − − 2  = − − 2    ̂ − − 2  +   (18)     w he re  − − 2     is   the   inter - us e r  c ha nnel   betwe e n  ut h  us e r  a nd  the   it h  us e r  an d      is  the   A WGN   in  it h  use r.  In  it h  us e r,  m a xim u m   rati o  com bin er  (MRC )  will   be  us ed   t o  c om bin e  the  desire d  sig na l    ̂   ( w hich   dete ct ed   by it s self as  it s own sig nal at  f irst t im e slot) w it h     ̂ − − 2  .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Maximizi ng  sig na l t o  le ak age  ra ti os  i n  M IM O  BC H  c ooper ative  b e am f ormin g  sc he me  ( Mo hamm e d Fa dh il )   3707   By   us ing   t he  MR C  schem e  after  fir st  an d  seco nd - tim e  slot  an d  em pl oyed  Ma xim u m - l ikeli ho od   (ML)  e stim at or , th e  sig nal of t he  it h use r wil l be:     =   ̂ +   ∑ ̂ − − 2  = 1 ,       ≠ =   ̂ +   ∑ − − 2  ∗     | | − − 2  | | 2   − − 2  = 1 ,       ≠   (19)     Finall y,  the  re cei ved   si gnal   f or   eac h  us e r  is   dem od ulate d  by  the  QP S K  dem od ulato r.   The n  the  dem odulate d  sign al s a re  pas sed  t o  BC H  d e cod e r bloc k  t o reco ver the t ra ns m itted signal .       7.   CHAN NEL M ODEL   Du e   to   LO S p r o pa gatio n ,   the strong e st  pro pa gation  c om po nen t o f  MIM O   cha nnel   co rr e s ponds  t o  th e   determ inist ic   com po ne nt  (also  refe r red   to   as  sp ecular  com po ne nts).   On   the  oth e r   hand,   al l  the  oth er   com po ne nts  a re  ra ndom   com po nen ts  (du e  to  NL OS  a lso  re ferred  t o  as  scat te ri n g  com pone nts)  [2 7 ].    The  broa dcast  channel  distri buti on   has  bee n  fo ll owin g  the  Ra yl ei gh   channel  distrib utio n  w hich  is  Ga us sia n  distrib ution  w it h  a  var ia nc e  of   σ 2   and  zer o  m ean.  T ha t  m eans  ther e  is  no   com pone nt  of   L OS     ( R ic ia n =  0) :   σ = √ 1 Ric ian + 1 .  O n  t he   oth e r  ha nd,  wh e n  the re  is  any  com ponent   of   L OS   (For   R ic ia n   >  0)    the  broa dcast  c hannel  distri buti on   has   been  f ollow i ng  t he  G aussian   distrib u ti on  with   a  va riance       of     σ 2       a nd      m ean  of   q      or  Ri ci an  distri bu ti on  wh e n  R ic ia n   increase s  as:   q = √ Ric ian   Ric ian + 1 , σ = √ 1 Ric ian + 1   .  Ther e f or e,    in this  w ork,   t he   cha nn el  m at rix  of  th e  MIM O  syst em  tend s  to be  descr i be d  as   [ 27 ] :     H = √ R i c ia n R ic ia n + 1   H d +   √ 1 R ic ia n + 1   H r   (20)     w he re   H d   re pr ese nting  the   c om po nen t  of  the  norm al iz e d  determ inist i c  cha nnel     m at rix,     w hile  H r     represe nting    the  c om po ne nt   of  ran dom   channel  m at rix,  with;   | |   H d   | | 2 = N T   M ,  | | E{   | [ H r ] i , j | 2 }=  1,   i   =   1:   N T ,  j   =   1:   M       [2 8 ] ,  w hile  R i c ia n   is  kn own   as   fact or  of  the   Ri ci an   c hannel   w hich   i s  the   relat ion  be tween  the co m pone nt of th e  sp ec ular  pow e r  c 2   an d  t he   co m p onent  of scatt erin g  po wer  2σ 2   , d is play ed  as:     R ic i a n = ‖ H d ‖ 2 E { | [ H r ] i , j | 2 } = c 2 2 σ 2   (21)       8.   SIMULATI O N RESULTS   The  pro pose d  syst e m   pr esented  in  sect ion   6  is  si m ula te d  us ing   Ma tl ab  co des.   Wh e re  the   down li nk   transm itted sign al   from   BS is  receive d  by two  u se rs  as r ecei ver s . One  of  th ese us ers  will  act as a receiver  us e r   wh il e  the  oth e r   us er  will   act   as  a  relay   us er  and   vice  ve rsa.  Ther e f or e,  t he re  are  tw o  c ha nn el s ,  first - tim e  slot  channel  bet we en  BS  a nd   t he   receiver s  ( down li nk  c h an ne l)  an d  seco nd - tim e  slot  chan nel  betwe en  t he   us er s   (inter - us e r  c ha nn el s ).   T he   dow nlin k  c hannel  is  si m ula te d  as  R ay le igh   cha nn el   with  ze ro - m ean,   wh il e inter - use r  cha nn el s sim ulate d  as Ri ci an  fa ding ch a nn el  w it h  m - m ea n  an d  unit - var i ance in dep e nd ent and  id entic al ly  d ist rib uted (i.i .d) c om plex  Ga us si an  ra nd om  v ariables.  QP S K  si gn al  c onste ll at i on h as  b ee n us ed  a s   a  broa dcast  m od ulati on  in   al l  si m ulati on s  an d  the   res ults  ar e  ave rag e d  t hroug h  se ver al   c hannel  in vestig at ions .    Fo r  al l  recei ve rs,   the  noise   var ia nc e  pe r  receive  a nten na   is  su ppose d  the  eq ual,  1 2   =   .  .  .  =  2   =   2 .   The  s umm ary  of p a ram et ers  is sh own  in Ta bl e 1 .   The  BER   perf or m ance  of  al l  the  syst em s  descr ibe d  is  e valuated  at   BER   10 − 4    .  A n  acce pta ble  BER   perform ance  fo r  vo ic e  c omm un ic at io n  is  10 − 4    [19] ,  [2 4 ] .  T he  BER   perfo rm a nce  of  the   bea m fo r m ing   base d  on   S LR  in   SIC   cooper at ive   schem e  BF( CS - SI C - BC H ) ( pro pose d  sch e m e),  com par ing   with  beam form ing   base d  on  SLR  in   Un c oded - N on c oope rati ve  syst e m   [19]   as  sh ow n  in  Fig ur e  3.   T he  ab breviat io ns   us e d  in  the  si m ulati on  r es ul ts are li ste d  in   Table  2                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 7 0 1   -   3 7 1 3   3708   Table  1.   Sim ul at ion   par am et e rs   Para m eters   Def in itio n   Mod u latio n   m o d e   QPSK   No .  o f  inp u t data   1 0 0 0 0   BER co m p ass io n  Poin t   10 − 4      Do wn lin k  chan n el   Rayleigh   Inter - u ser  chan n els   Rician   SNR o f  inter us er  ch an n el   5  –   2 5   Nu m b e r  o f  us ers (  U   )   2   Nu m b e r  o f  anten n as f o r  BS (  M  )   2 ,4,6   Nu m b e r  o f  anten n as f o r  each u se (N   )   2 ,4,5 ,6   Rician  chan n el f acto r  ( K R ici an   )   10  –   25   Beta   (  β  )   Bo se – Ch au d h u ri – Ho cq u en g h e m  ( B CH)   0 .1  –   0 .9   [ 1 5 ,5]        Table  2.   Sim ul at ion  a bbre viati on s   Para m eters   Def in itio n   Bea m f o r m in g  of  SI C in  Unco d ed  coo p erative sch e m e     BF(CS - S IC)   Bea m f o r m in g  of  SI C in  Co d ed          co o p erative sch e m e.   BF(CS - S IC - BC H)   No .  o f   trans m itted   an ten n as   T   No .  o f  r eceived  ant en n as   R   No n - co o p erative bea m f o r m in g   BF   SNR o f  inter - u ser  ch an n els d B   SNRd Bin   Facto r  o f  the Ricia n  chan n el   Kd B       Compari son wi th o t her  re sear ch   Figure  3  s how s   the  bit  error  r at io  (BER)  pe r form ance  for  t he  dow nl ink  of   the  pr opos e d  schem e  and   Non - co operati ve  syst em   in  case  Bs  anten na   assigne d  with  M  =  4  an d  eac h  use r  assi gn e d  with  N=  5,   i n  Ri ci an  inter - us er   c hannel  S NR=   20   with  R ic ia n =  25  a nd  β  =   0.1 .  Wher e  Fig ure  3,  de m on strat e  the   perform ance  of  beam fo rm ing   base d  on  SLR   of   S IC  U nc oded - c ooper at i ve   schem e  BF(CS - SI C )  is  be tt er  than  U nc od e d - Nonc oope rati ve   syst e m   [19] .  More  s pecifica ll y,  to  achieve  a  BER   of   a bout  10 − 4    the  re quir ed  S NR  f or   t he  BF(CS - SI C)  i s  about  3  dB   le ss  than  the   Un c od e d - N onco operati ve  s yst e m   [19] .  On   oth e r  ha nds,  the   perform ance  of  beam fo rm ing   of  based  on  S LR  in  S IC  c oo per at ive   sc hem e  BF(CS - S IC - BC H)   is  bette r   than   Un c oded - Nonc oope rati ve  syst e m   [19] .  Mo re  sp eci fical ly ,  to   achieve  a  BE R  of   a bout  10 − 4    the  require d  S N R   for  the   pro pos ed  sc hem e  BF(CS - S IC - BC H )  is  a bout  10   dB  le ss  th an  t he  Un c oded - N on c oope rati ve  syst e m   [19] .  Also,  the   per f orm ance  of   beam fo rm ing   of   base d  on  S LR  in  SI C  cooper at ive  sc hem e  BF(CS - S IC - BC H )   is bett er tha n U ncode d - c oope r at ive s chem e BF(CS - SI C )   as  s how n  in   in  Tab le   3 .             Figure  3. BER   perform ances o f  the c oded  and  Un c oded  pr opose d s chem e and No ncoo perat ive syst em   for  M =  4 N=  5,  i n  Ri ci an  i nter user  ch a nnel   SN R =  20  with  k  =  25 a nd β  =  0 . 1       Table  3.   Desc ribe of   res ult i n  Figur e  3   Para m eters   BER co m p ass io n  Poin t  10 − 4      BF(CS - S IC)         T= 4    R=5   R eq u ired SNR    3   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=5   R eq u ired SNR    - 7   BF   Co d ed - No n co o p erative T =4    R=5   R eq u ired SNR    - 7 . 5   BF   Un co d ed - No n co o p erative T =4    R =6    [ 1 9 ]   R eq u ired SNR    5    BF   Un co d ed - No n co o p erative T =4    R =5    [ 1 9 ]   R eq u ired SNR    6 .5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Maximizi ng  sig na l t o  le ak age  ra ti os  i n  M IM O  BC H  c ooper ative  b e am f ormin g  sc he me  ( Mo hamm e d Fa dh il )   3709   Figure   4,   s ho ws  the  c om pari so n  betwee n  Cod e d - N on c oo per at ive  syst em   and   the  pro po s ed  sc hem e   BF(CS - SI C - B CH)  to   sel ect   the  opti m u m   value  of  β.  w here  a  base  sta ti on  (BS )  e qu i pped  wit h  M= 4  a nten na s   com m un ic at es  with  N  =4  in  e ach  us e r.   W e  c hoos e  th ree  dif fer e nt  value  β  for  the  pro pos ed  schem e,  to  m ade   com par ison   w it h  Cod e d - Noncoo per at ive  s yst e m ,  first  wh en  β  =  0.9 ,   the  per f orm a nce  of  the  Cod e d - Nonc oope rati ve   syst e m ,  wh ic h  m axi m iz es  t he  us e fu l  po we r  of   use rs   a nd   neg le ct s  the  m ulti - us e r  interf eren ce ,   has  bette r  perf or m ance  tha n  t he  propose d  sc hem e  BF(CS - S IC - BC H ).   T hat   is  beca us e  t he   eff ect   of  m ulti - us e r  interfe ren ce   is  high,  w hich  be com es  the  m a i n  f act or  lim it i ng  syst em   per f or m ance.  T herefo re,  i n  the   s econd   ti m e  slot,  the  us ers  will   sh a re  the  sign al s  with  hi gh   i nterf e r ence  val ue.   W hile  in  the  sec ond  sce nar i o,   wh e n  β  =  0.7   an d  0.5   the  e ff ect   of  th e  inter fer e nce  on  s har i ng  sig nals  is  reduce d.  T her e fore,   th e  pe rfor m ance  of  th e   pro po se d  sche m e  will   be  im pro ved  but  sti ll   worse   tha n  t he  C od e d - N on coope rati ve  sy stem .  W hilst   f or  the   third   sce na rio,  wh e n  β  =  0.1,  no ise   is  th e  m ai n  facto r  li m iting   the  syst em   perform ance.  That  is  beca use   the   pro po se d  sc he m e  BF(CS - SIC - BC H)   is  m akin g  the  inte rf e ren ce  si gn a ls  turn   int o  use fu l  sig nals  wh e n  it   detect ed  these  sign al s  by  us i ng  SI C,  an d  it   cou l d  get  the  be nef it   from   the  m ul ti - us er  inte rf e ren ce  via  s ha rin g   these  sig nals  am on g  us e rs.   T her e fore,  the  pe rfor m ance  of  the  pro po se d  schem e  BF(CS - S IC - BC H )  will   be  i m pr oved   as s how n  i n  in  Ta ble   4 .     Figure  5,   pr es ents  the  perfor m ance  of   pro pose d  schem e  BF(CS - SI C - B CH)  in  dow nlink   c ha nn el s   betwee n  the  BS  and   the  us e r s  wh ic h  hav e  equ al   val ue  of  the  SN R  in  t he  cha nn el ,  w hile  the  SN R  of   the     inter - us er  c hannel  equ al   to  5,   and   25   dB .  Th e  resu lt   sh ows  t he  perform ance  of   the  syst em   is   enh ance d  wh e n  the inter -   c ha nnel  S NR inc rea se.            Figure  4. BER   perform ances o f  the  pro pose d  sc hem e  and Co de d - Nonc oo per at ive  s yst e m  f or  M =   4  a nd   N  =  4  i n  Ri ci an  inte r user  ch a nn el   with  k= 25 and  SN R   =  20       Figure  5. BER   perform ances o f  the  pro pose d  a nd  ancho r  sc hem e  for  M =   4  N=   4,  i n  Ri ci an  i nter user   channel  with  k = 2 5  a nd β =  0. 1       Table  4.   Desc ribe of   res ult i n  Figure  4   Para m eters   BER co m p ass io n  Poin t  10 − 4        BF(CS - S IC - BC H )    T=4   R=4  B=0 .1   R eq u ired SNR    1   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4  B =0 .5   R eq u ired SNR    2   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4  B =0 .7   R eq u ired SNR    2 .3   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4  B =0 .9   R eq u ired SNR    3    BF   Co d ed - No n co o p erative T =4    R=4   R eq u ired SNR    2       Figure   6,   s hows  the  syst em   perform ance  wh e n  the   inter - us e r  c ha nnel   us e d  a  li ne  of   sigh t  L O S   env i ronm ent  (o ve r  a  correla te d  reali sti c  R ic ia n  fad in g  channel) .  W he r e  the  per f or m ance  of   the  propose d  schem e  BF(CS - S IC - BC H )  is  bette r  t ha n  the   pe rfo r m ance  of  th e  Co ded - N on coope rati ve  s yst e m .      More  s pecifica ll y,  in  case  k  =  2 5  to  ac hie ve  a  BER   of   about  10 − 5   the  require d  SN R      f or   the  pro pose d  schem e  BF(CS - SI C - BC H)   is  about  1  dB  le s s  t han   Co ded - Nonc oope rati ve   syst e m .  It  a lso  show s  the  pr opos e d   schem e  BF  (CS - SI C - BC H )   perform ance  is  worse  tha n  the  Co de d - Nonc oope rati ve   syst e m   w hen   k  is   decr ease d.   In  oth er  w ords ,   wh e n  the  in te r -   us e r  cha nnel   LOS   is  r edu ce d  the  to ta l  pr opos e d  syst e m   perform ance   will   a lso  reduce.   It  is  necessary  fo r  these  us e rs  to  identify   a  su it able  par tn er  to  ob ta in  optim a l   perform ance  thr ough  kn ow le dg e  of  the  in te r - us er  c ha nn el   char act e risti cs  betwee n  each  us er  a nd  it s’  pa rtne r   as sho wn in  i n Table   5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   5 ,  Oct ober  20 19  :   3 7 0 1   -   3 7 1 3   3710       Figure  6. BER   perform ances o f  the  pro pose d  a nd Co de d - N on c oope rati ve sy stem  f or  M   = 4   N=  4, in  L OS   env i ronm ent o f  inter  us e r  c hannel S NR=2 0, β  = 0.1       Table  5.   De sc ribe of   res ult i n  Figure  6   Para m eters   BER co m p ass io n  Poin t  10 − 4        BF(CS - S IC - BC H )    T=4   R=4  KdB =2 5   R eq u ired SNR   1   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4   Kd B=1 5   R eq u ired SNR    4   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4   Kd B=1 0   R eq u ired SNR    2  a t  10 − 3      BF   Co d ed - No n co o p erative  T=4   R=4   R eq u ired SNR    2       Figure  7,  sho ws  com par iso n  betwe en  B ER  per f orm ance  BF(CS - S I C - BC H)   a nd     the  Cod e d - Nonc oope rati ve   syst e m   e m plo ye d  m ulti - antenn a   in   both   Bs  an d  us er s,  wh e re  BS   a ntenn a s  M  =   2,4   and  6  wh il e  us er s  a nt enn as   U   =  2,4   an d  6,  the  res ult  s ho ws  t he  syst e m   has  a  s ign ific a nt  im pr ov em ent  f or  M  =  6 ,  N=6   i n  both  Cod e d - N on c oo per at ive  syst e m   and   pro pos ed  schem e  BF(CS - S IC - BC H ),   w hile  the  pr opos e d   schem e  BF(CS - SI C - BC H)   sti l l  go t  en han c e m ent  com par ing   with  C od e d - Nonc oope rati ve   syst e m   as  sh own  in  in Ta ble  6 .           Figure   7 .   BER   perform ances o f  the  pro pose d  a nd Co de d - N on c oope rati ve   syst e m  f or  M   =2,   4  a nd  6,   N  =   2, 4 an d 6, i n  Ri ci an  i nter  u se r  c hannel  with  k  =  25  with S NR=2 0, β =  0 . 1       Table  6.   Desc ribe of   res ult i n  Figure  7   Para m eters   BER co m p ass io n  Poin t  10 − 4        BF(CS - S IC - BC H )    T=2   R=2     R eq u ired SNR    3   BF   Co d ed - No n co o p erative T =2    R=2   R eq u ired SNR    3 .5   BF(CS - S IC - BC H)    T=4  R=4     R eq u ired SNR    1   BF   Co d ed - No n co o p erative T =4    R=4   R eq u ired SNR    2   BF(CS - S IC - BC H)    T=6  R=6   R eq u ired SNR    2 .5     BF   Co d ed - No n co o p erative T =6    R=6   R eq u ired SNR    2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.