طراحي روش هاي انتخاب پيوند ارسال در سيستم هاي رله هميار و راديوشناختي برفراز با رله مجهز به بافر و نرخ ارسال تطبيقي گسسته

Link Selection Strategies for Buffer-Aided Relaying and Overlay Cognitive Radio Systems with Adaptive Discrete Rates

در اين مقاله با هدف حداكثر نمودن نرخ بيت قابل انتقال، طراحي روش‌هاي انتخاب پيوند ارسال بي‌سيم در شبكه‌هاي مخابراتي دوگامي رله و راديوشناختي كه از رله مجهز به بافر و مدولاسيون-كدينگ تطبيقي استفاده مي‌كنند، مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفته است. نخست يك مدل ساده همكاري رله در يك سيستم مخابراتي دوگامي در نظر گرفته مي‌شود كه در آن گره مياني (رله) به بافر مجهز است و گره‌هاي فرستنده و رله از مدولاسيون و كدينگ تطبيقي با نرخ‌هاي گسسته استفاده مي‌كنند. براي اين مدل، ابتدا مسئله انتخاب پيوند ارسال داده به‌صورت يك مسئله بهينه‌سازي از نوع برنامه‌ريزي صحيح فرمول‌بندي شده است و سپس نحوه حصول پاسخ بهينه و تقريبي بر اساس الگوريتم ژنتيك ارائه گرديده است. در ادامه با توسعه مدل ابتدايي، يك مدل همكاري رله در حالت راديوشناختي برفراز متشكل از چهار گره (دو جفت فرستنده-گيرنده) در نظر گرفته شده است. براي اين مدل ضمن معرفي مسئله انتخاب پيوند ارسال داده كه حداكثر گذردهي سيستم ثانويه را با رعايت حداقل مقدار گذردهي سيستم اوليه فراهم آورد، نحوه به دست آوردن پاسخ تقريبي از طريق الگوريتم ژنتيك مورد بحث قرار گرفته است. در انتها بر اساس نتايج عددي و شبيه‌سازي عملكرد الگوريتم‌هاي ارائه‌شده مورد ارزيابي قرار گرفته است.

In this paper, aiming at maximizing the system throughput link selection strategies for buffer-aided two-hop relaying and overlay cognitive radio systems which employ discrete-rate adaptive modulation and coding (AMC), have been proposed. At first, a simple tree-node relaying scenario is considered in which the intermediate node (relay) equipped with a buffer and AMC, facilitates data communication between a source (also equipped with AMC) and a destination node in a two-hop communications system. For this scenario we formulate the optimal link selection problem as an integer programming problem and subsequently propose a genetic-based approximate solution using relaxation techniques. We then extend the simple buffer-aided relaying model to an overlay cognitive radio scenario comprising a pair of primary source-destination nodes and a pair of secondary (cognitive) source-destination nodes. In this model, the cognitive source node equipped with a buffer, acts as a relay to facilitate data transmission in the primary system and by this way it finds some opportunities to transmit its data to the cognitive destination node. Hence we optimize the cognitive link throughput by proposing a genetic-based link selection strategy which satisfies a target predefined average rate for the primary system. Numerical and simulation results are provided to evaluate the performance of the proposed link selection strategies