• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.360-370
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• 2010

본 논문에서는 다수의 송수신기 쌍과 다수의 중계 노드로 구성된 분산 빔포밍 Amplify-and-Forward (AF) 중계 네트워크를 다루고 있다. 제안한 방법에서는 빔포머 수의 자유도를 높이기 위하여 첫 번째 단계에서 송신기들이 직교 채널을 이용하여 중계기로 신호를 보낸다. 두 번째 단계에서 각 중계기는 송신기로부터 받은 신호에 복소 가중치를 곱하여 신호를 증폭하고 역방향 채널에 의해 생긴 위상 변화를 조정하여 하나의 채널로 수신기에 신호를 보낸다. 최적의 빔포밍 벡터는 서비스 품질 수준을 만족시키기 위해 수신기 각각의 신호 대 간섭 및 잡음비가 특정 문턱값보다 크면서 전체 중계 전송 전력을 최소화시키도록 구하였다. 모의실험을 통해 기존의 직교 분할 다중화 방법과 공간 분할 다중화 방법에 비하여 적당히 낮은 데이터 속도 범위에서 중계 송신 전력을 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권1A호
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• pp.12-17
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• 2009

본 논문에서는 OFDM 기반의 다중 증폭 후 전달(amplify and forward, AF) 릴레이 시스템에서 낮은 복잡도를 가지는 부반송파 페어링(pairing) 기법을 소개한다. 기지국에서 릴레이스테이션까지의 채널(첫 번째 홉)과 릴레이 스테이션에서 이 동국까지의 채널(두 번째 홉)은 서로 독립적이라고 가정한다. 이 가정 하에서 첫 번째 홉에서 특정 부 반송파로 전송된 신호는 시스템 용량 증가를 위해 두 번째 홉에서는 다른 부반송파로 전송될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 기법을 부반송파 페어링 기법이라고 언급한다. 기존의 페어링 기법은 시스템 용량을 최대화 하는 최적의 페어링을 찾기 위해 가능한 모든 페어링을 무차별적으로 대입하였다 (brute force 탐색 기법). 이러한 기법은 최적(optimal)의 페어링은 찾을 수 있으나, 복잡도가 부반송파 개수의 지수 승으로 증가한다. 본 논문에서는 첫 번째 홉과 두 번째 홉을 채널 이득을 이용하여 후보 페어링을 구한 후, 후보 페어링의 이동국 수신 SNR(signal to noise ratio)의 값을 이용하여 최종 페어링을 구하는 부 최적 (sub-optimal) 페어링 기법을 소개한다. 실험 결과 제안한 페어링 기법은 복잡도가 부반송파 개수의 선형적으로 증가하고, brute force 기법과 근사한 시스템 용량을 가짐을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제11권5호
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• pp.433-444
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• 2009

The bi-directional relay channel is the natural extension of a three-terminal relay channel where node a transmits to node b with the help of a relay r to allow for two-way communication between nodes a and b. That is, in a bi-directional relay channel, a and b wish to exchange independent messages over a shared channel with the help of a relay r. The rates at which this communication may reliably take place depend on the assumptions made on the relay processing abilities. We overview information theoretic limits of the bi-directional relay channel under a variety of conditions, before focusing on half-duplex nodes in which communication takes place in a number of temporal phases (resulting in protocols), and nodes may forward messages in four manners. The relay-forwarding considered are: Amplify and forward (AF), decode and forward (DF), compress and forward (CF), and mixed forward. The last scheme is a combination of CF in one direction and DF in the other. We derive inner and outer bounds to the capacity region of the bi-directional relay channel for three temporal protocols under these four relaying schemes. The first protocol is a two phase protocol where a and b simultaneously transmit during the first phase and the relay r alone transmits during the second. The second protocol considers sequential transmissions from a and b followed by a transmission from the relay while the third protocol is a hybrid of the first two protocols and has four phases. We provide a comprehensive treatment of protocols in Gaussian noise, obtaining their respective achievable rate regions, outer bounds, and their relative performance under different SNR and relay geometries.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권7호
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• pp.404-412
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• 2014

이동 단말기에 다중 안테나를 장착하는 것은 단말기의 크기와 전력 소모 문제로 현실적인 어려움을 안고 있다. 본 논문에서는 셀룰러 네트워크에서 단일 안테나를 가지는 이동 단말기의 전송 용량 증대를 위해, 다중안테나 통신 (MIMO)을 통해서 얻을 수 있는 선형적인 전송 용량 증대를 달성하는 신호 중계 기반 분산 다중 안테나기법을 제안하고 성능을 분석한다. 분산 다중안테나 시스템을 위한 단말 간 신호 중계에 증폭 후 전달 기법(Amplify-and-Forward)을 사용할 경우에 비해 양자화 후 전달 (Quantize-Map-and-Forward) 기법을 사용하는 경우, 처리율 측면에서 보다 우수한 성능을 달성할 수 있음을 실험을 통해서 보인다. 또한, 선형적 전송 용량 증대폭을 보다 향상시키기 위해 양자화 후 전달 중계 방식을 활용하여 다중접속채널을 구성하는 방법을 제안하고, 이러한 다중접속채널 구성이 가능한 조건을 충족시키기 위한 단말기 선택을 가능하게 하는 후보 이동 단말기 수를 분석하였다. 이러한 분산 다중 안테나 통신 기법은 셀룰러 시스템에서 지역적으로 분리된 클러스터들을 서비스하기 때문에 주파수 재사용을 가능하게 하며, 이로 인해 클러스터의 숫자에 비례하는 전체 셀룰러 용량 증대에 기여한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권12A호
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• pp.1165-1171
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• 2008

본 논문에서는 기존 다중안테나 빔포밍 (beamforming) 시스템에 적용할 수 있도록 파일럿을 송출하는 단일 안테나 AF방식 중계기와 (amplify-and-forward relays) 이를 이용하는 빔포밍 기법을 제안한다. 먼저 송신기-중계기 채널과 중계기-수신기 채널이 곱해진 전체 채널에 대해서 빔포밍을 수행하는 OBF(overall beamforming)를 소개하고, 송신기-중계기 채널과 중계기-수신기 채널 각각에 대해 독립적으로 빔포밍을 수행하는 HBF (hop-by-hop beamforming) 방식을 제안한다. 수학적 분석 및 컴퓨터 모의실험을 통해, 채널 추정이 완벽할 때, HBF와 OBF의 성능이 동일함을 보이고, 나아가 실제 채널 추정 시나리오를 고려할 때, 제안한 파일럿 송출 중계기를 이용하는 HBF가 OBF에 비해 채널 추정 성능이 우수하고, 비트 오류율 (bit error rate: BER) 성능이 향상됨을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권6호
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• pp.2831-2847
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• 2017

In this paper, a joint destination-relay selection and antenna mode selection scheme for full-duplex (FD) relay network is investigated, which consists of one source node, N FD amplify-and-forward (AF) relays and M destination nodes. Multiple antennas are configured at the source node, and beamforming technique is adopted. Two antennas are employed at each relay, one for receiving and the other for transmitting. Only one antenna is equipped at each destination node. In the proposed scheme, the best destination node is firstly selected according to the direct links between the source node and destination nodes. Then the transmit and receive mode of two antennas at each relay is adaptively selected based on the relaying link condition. Meanwhile, the best relay with the optimal Tx/Rx antenna configuration is selected to forward the signals. To characterize the performance of the proposed scheme, the closed-form expression of the outage probability is derived; meanwhile, the simple asymptotic expressions are also obtained. Our analysis shows that the proposed scheme obtains the benefits of multi-relay diversity and multi-destination diversity. Moreover, extra space diversity in the medium SNR region can be achieved due to the antenna selection at the relay. Finally, Monte-Carlo simulations are provided to consolidate the analytical results, and show the effectiveness of the proposed scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4957-4976
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• 2016

This paper investigates the error performance of the amplify-and-forward (AF) relaying systems in the context of full-duplex (FD) communication. In addition to the inherent self-interference (SI) due to simultaneous transmission and reception, coexistent FD terminals may cause crosstalk. In this paper, we utilize the information exchange via the crosstalk channel to construct a particular distributed space-time code (DSTC). The residual SI is also considered. Closed-form pairwise error probability (PEP) is first derived. Then we obtain the upper bound of PEP in high transmit power region to provide more insights of diversity and coding gain. The proposed DSTC scheme can attain full cooperative diversity if the variance of SI is not a function of the transmit power. The coding gain can be improved by lengthening the frame and proper power control. Feasibility and efficiency of the proposed DSTC are verified in numerical simulations.