Published July 31, 2017 | Version v1
Publication Open

Throughput Analysis of Full-Duplex Communication Cognitive Radio Network

Creators

  • 1. Sukkur IBA University
  • 2. University of Nottingham
  • 3. Mehran University of Engineering and Technology

Description

In this paper we deal with the throughput of full-duplex cognitive communication radio which exploits unused band of primary user (PU) network. Classical cognitive radio uses half-duplex communication spectrum sensing to perform spectrum sensing and data transmission at different time intervals. It's well-established fact that in half-duplex communication cognitive radio spectrum sensing time increases at low SNR which gives rise to lesser data transmission time for secondary user (SU) and hence results in less throughput for SU. It's useful idea to do spectrum sensing and data transmission at the same time with two different antennas co-located on the SU transceiver. This shall not only guarantee high probability of detection of PU but also increased data transmission which means more throughput for SU. However, simultaneous sensing and data transmission has inherent problem of self-interference. One of the possible solution is to use polarisation discrimination in which sensing and data transmission antennas must use different polarisation. This is feasible if there is prior information about the polarisation of the signals emitted by the PUs. It shall be of special interest to assess throughput using analytical expressions for probability of detection $$P_D$$ , probability of false alarm $$P_{FA}$$ at various values of SNR for time-slotted cognitive radio which uses half-duplex spectrum sensing and non-time-slotted cognitive radio which uses full-duplex communication cognitive radio.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الورقة نتعامل مع إنتاجية راديو الاتصال المعرفي مزدوج الاتجاه الذي يستغل النطاق غير المستخدم لشبكة المستخدم الأساسي (PU). يستخدم الراديو المعرفي الكلاسيكي استشعار طيف الاتصال نصف المزدوج لأداء استشعار الطيف ونقل البيانات على فترات زمنية مختلفة. من الحقائق الراسخة أنه في الاتصالات ثنائية الاتجاه، يزداد وقت استشعار الطيف الراديوي المعرفي عند SNR المنخفض مما يؤدي إلى وقت أقل لنقل البيانات للمستخدم الثانوي (SU) وبالتالي يؤدي إلى إنتاجية أقل لـ SU. من المفيد القيام باستشعار الطيف ونقل البيانات في نفس الوقت باستخدام هوائيين مختلفين موجودين على جهاز الإرسال والاستقبال SU. لن يضمن هذا فقط احتمالية عالية للكشف عن الفائدة المدركة ولكن أيضًا زيادة نقل البيانات مما يعني المزيد من الإنتاجية للوحدة الفرعية. ومع ذلك، فإن الاستشعار المتزامن ونقل البيانات ينطويان على مشكلة متأصلة في التدخل الذاتي. يتمثل أحد الحلول الممكنة في استخدام تمييز الاستقطاب حيث يجب أن تستخدم هوائيات الاستشعار ونقل البيانات استقطابًا مختلفًا. يكون هذا ممكنًا إذا كانت هناك معلومات مسبقة حول استقطاب الإشارات المنبعثة من وحدات الطاقة. يجب أن يكون من المهم بشكل خاص تقييم الإنتاجية باستخدام التعبيرات التحليلية لاحتمال الكشف عن $$P_D$$ ، واحتمال الإنذار الكاذب $$ P _{ FA }$$ بقيم مختلفة من SNR للراديو المعرفي المحدد زمنيًا والذي يستخدم استشعار الطيف نصف المزدوج والراديو المعرفي غير المحدد زمنيًا والذي يستخدم الراديو المعرفي للاتصال ثنائي الاتجاه بالكامل.

Translated Description (French)

Dans cet article, nous traitons du débit de la radio de communication cognitive en duplex intégral qui exploite la bande inutilisée du réseau de l'utilisateur principal (PU). La radio cognitive classique utilise la détection de spectre de communication en semi-duplex pour effectuer la détection de spectre et la transmission de données à différents intervalles de temps. Il est bien établi qu'en communication semi-duplex, le temps de détection du spectre radioélectrique cognitif augmente à un faible SNR, ce qui entraîne un temps de transmission de données moindre pour l'utilisateur secondaire (SU) et donc un débit inférieur pour SU. Il est utile de faire la détection de spectre et la transmission de données en même temps avec deux antennes différentes co-localisées sur l'émetteur-récepteur SU. Cela garantira non seulement une probabilité élevée de détection de PU, mais également une transmission de données accrue, ce qui signifie plus de débit pour SU. Cependant, la détection et la transmission de données simultanées ont un problème inhérent d'auto-interférence. Une des solutions possibles est d'utiliser une discrimination de polarisation dans laquelle les antennes de détection et de transmission de données doivent utiliser une polarisation différente. Ceci est réalisable s'il existe des informations préalables sur la polarisation des signaux émis par les PU. Il sera particulièrement intéressant d'évaluer le débit à l'aide d'expressions analytiques pour la probabilité de détection $$P_D $ $ , la probabilité de fausse alarme $ $ P_{FA} $ $ à diverses valeurs de SNR pour la radio cognitive à créneaux temporels qui utilise la détection du spectre en semi-duplex et la radio cognitive sans créneaux temporels qui utilise la radio cognitive de communication en duplex intégral.

Translated Description (Spanish)

En este documento nos ocupamos del rendimiento de la radio de comunicación cognitiva dúplex completa que explota la banda no utilizada de la red del usuario primario (PU). La radio cognitiva clásica utiliza la detección del espectro de comunicación semidúplex para realizar la detección del espectro y la transmisión de datos en diferentes intervalos de tiempo. Es un hecho bien establecido que en la comunicación semidúplex, el tiempo de detección del espectro de radio cognitivo aumenta a baja SNR, lo que da lugar a un menor tiempo de transmisión de datos para el usuario secundario (SU) y, por lo tanto, da como resultado un menor rendimiento para la SU. Es una idea útil hacer detección de espectro y transmisión de datos al mismo tiempo con dos antenas diferentes ubicadas en el transceptor SU. Esto no solo garantizará una alta probabilidad de detección de PU, sino también una mayor transmisión de datos, lo que significa más rendimiento para SU. Sin embargo, la detección simultánea y la transmisión de datos tienen un problema inherente de autointerferencia. Una de las posibles soluciones es utilizar la discriminación de polarización en la que las antenas de detección y transmisión de datos deben utilizar una polarización diferente. Esto es factible si existe información previa sobre la polarización de las señales emitidas por las PU. Será de especial interés evaluar el rendimiento utilizando expresiones analíticas para la probabilidad de detección $ $ P_D $ $, probabilidad de falsa alarma $$ P_{FA} $$ a varios valores de SNR para la radio cognitiva con ranura de tiempo que utiliza detección de espectro semidúplex y radio cognitiva sin ranura de tiempo que utiliza radio cognitiva de comunicación dúplex completa.

Files

10.1007%2Fs11277-017-4662-9.pdf.pdf

Files (986.3 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:82adabfd5947c03fe303942776d9a737
986.3 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل الإنتاجية لشبكة الاتصالات المعرفية اللاسلكية كاملة الازدواج
Translated title (French)
Analyse du débit du réseau radio cognitif de communication en duplex intégral
Translated title (Spanish)
Análisis de rendimiento de la red de radio cognitiva de comunicación dúplex completa

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2740154091
DOI
10.1007/s11277-017-4662-9

Is supplement to
https://openalex.org/W3213067907 (Other)
https://openalex.org/W2996532715 (Other)
https://openalex.org/W2885293340 (Other)
https://openalex.org/W2614434684 (Other)
https://openalex.org/W2370150397 (Other)
https://openalex.org/W2354005007 (Other)
https://openalex.org/W2187094934 (Other)
https://openalex.org/W2186986287 (Other)
https://openalex.org/W2163533140 (Other)
https://openalex.org/W12663189 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1967698485
  • https://openalex.org/W1988394266
  • https://openalex.org/W1992806133
  • https://openalex.org/W1998990651
  • https://openalex.org/W2000798729
  • https://openalex.org/W2025094375
  • https://openalex.org/W2031211320
  • https://openalex.org/W2053553025
  • https://openalex.org/W2054019480
  • https://openalex.org/W2056994880
  • https://openalex.org/W2072581565
  • https://openalex.org/W2084436032
  • https://openalex.org/W2100814173
  • https://openalex.org/W2106673869
  • https://openalex.org/W2113564495
  • https://openalex.org/W2136816673
  • https://openalex.org/W2141860157
  • https://openalex.org/W2144158572
  • https://openalex.org/W2167932343
  • https://openalex.org/W2171402290
  • https://openalex.org/W3140164265