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CPGEI (Doutorado): Guilherme Luiz Moritz-10/06/15

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 10/06/2015
das 14h30 até 18h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. João Luiz Rebelatto
Participantes Prof. João Luiz Rebelatto, Dr. Orientador UTFPR
Prof. Bartolomeu Ferreira Uchoa Filho, Dr. Co-orientador UFSC
Banca examinadora:
Prof. João Luiz Rebelatto, Dr. Presidente UTFPR
Prof. Marcelo Eduardo Pellenz, Dr. PUCPR
Prof. Renato Machado, Dr. UFSM
Prof. Emílio Carlos Gomes Wille, Dr. - UTFPR
Prof. Richard Demo Souza, Dr. - UTFPR
Examinador Suplente:
Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. UTFPR
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Comunicação cooperativa com codificação de rede e transferência sem fio de energia

Resumo: Neste trabalho considera-se uma rede sem fio cooperativa em que múltiplas fontes com restrições energéticas cooperam para transmitir informações independentes a um destino comum. Assume-se também que toda a energia disponível nas fontes é captada a partir de transmissões de rádio frequência realizadas pelo destino (o qual é considerado não possuir restrições de energia), sendo dependente das condições instantâneas do canal. Dessa forma, estabelece-se um protocolo de comutação temporal em que em parte do tempo as fontes são carregadas pelo destino, e no restante do tempo transmitem as suas informações. Utilizando-se a probabilidade de {\it outage} como métrica de desempenho, analisa-se o desempenho de alguns protocolos cooperativos com transferência sem fio de energia, a saber: decodifica-e-encaminha (EDF), cooperação por codificação de rede (ENC) e cooperação por codificação de rede generalizada (EGNC). Expressões fechadas são desenvolvidas para calcular a probabilidade de {\it outage} dos protocolos cooperativos descritos acima, assim como o tempo de carregamento ótimo para minimizar a referida probabilidade e a máxima taxa alcançável para uma probabilidade de {\it outage} alvo, mostrando que o protocolo EGNC apresenta o melhor desempenho dentre os protocolos cooperativos considerados e que a transmissão direta (sem cooperação). Simulações numéricas são realizadas para se comprovar a precisão das expressões desenvolvidas e finalmente se enumeram sugestões para a continuação do trabalho.
Palavras-chave: Comunicação cooperativa, Codificação de rede, transmissão sem fio de energia

Network-coded cooperative communication with wireless energy transfer

Abstract: In this work, we consider a multiuser cooperative wireless network where multiple energy-constrained sources have independent information to transmit to a common destination. The destination, which is assumed to be externally powered, is responsible for transferring energy wirelessly to the sources. The total amount of harvested energy is a function of instantaneous channel conditions. In this scenario a time-switching protocol is developed where in a fraction of time the sources harvest energy and then use this energy to transmit information. Using the outage probability as metric, we evaluate the performance of some energy transfer cooperative protocols, namely: energy transfer decode-and-forward (EDF), energy transfer network coding cooperation (ENC) and energy transfer generalized network coding cooperation (EGNC). We obtain a closed-form approximation for the system outage probability, as well as an approximation for the optimal energy transfer period that minimizes such outage probability showing that EGNC protocol presents the best performance among the considered protocols and when compared with the direct transmission. Numerical results are also presented to validate the theoretical results. Finally, suggestions about future works are presented.
Keywords: Cooperative communication, network coding, wireless energy transfer.

Lista de publicações:

MORITZ, G. et al. Time-switching uplink network-coded cooperative communication with downlink energy transfer. IEEE Trans. Signal Process., v. 62, n. 19, p. 5009-5019, Oct 2014. ISSN 1053-587X.

MORITZ, G. et al. On the performance of network-coded cooperative communications with wireless energy transfer under a realistic power consumption model. In: Wireless Days (WD), 2014 IFIP. 2014. p. 1-6

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