• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권2호
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• pp.389-405
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• 2014

Outdated Channel State Information (CSI) was proved to have negative effect on performance in two-way relay networks. The diversity order of widely used opportunistic relay selection (ORS) was degraded to unity in networks with outdated CSI. This paper proposed a multiple relay selection scheme for amplify-and-forward (AF) based two-way relay networks (TWRN) with outdated CSI. In this scheme, two sources exchange information through more than one relays. We firstly select N best relays out of all candidate relays with respect to signal-noise ratio (SNR). Then, the ratios of the SNRs on the rest of the candidate relays to that of the Nth highest SNR are tested against a normalized threshold ${\mu}{\in}[0,1]$, and only those relays passing this test are selected in addition to the N best relays. Expressions of outage probability, average bit error rate (BER) and ergodic channel capacity were obtained in closed-form for the proposed scheme. Numerical results and Simulations verified our theoretical analyses, and showed that the proposed scheme had significant gains comparing with conventional ORS.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권6호
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• pp.1606-1626
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• 2012

This paper investigates the performance of an amplify-and-forward (AF) two-way relaying system with antenna correlation. The system consists of two multiple-antenna sources, which exchange information via the aid of a single-antenna relay. In particular, we derive the exact outage probability expression. Furthermore, we provide a simple, tight closed-form lower bound for the outage probability. Based on the lower bound, we obtain the closed-form asymptotic outage probability and the average symbol error rate expressions at high signal-to-noise ratio (SNR), which reveal the system's diversity order and coding gain with antenna correlation. To investigate the system's throughput performance with antenna correlation, we also derive a closed-form lower bound for the average sum-rate, which is quite tight from medium to high SNR regime. The analytical results readily enable us to obtain insight into the effect of antenna correlation on the system's performance. Extensive Monte Carlo simulations are conducted to verify the analytical results.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권4호
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• pp.313-318
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• 2011

When wireless channels undergo fast fading, non-coherent frequency shift keying (FSK) (de)modulation schemes may be considered for amplify-and-forward (AF) cooperative communications. In this paper, we derive the bit-error-rate performance of partial non-coherent receiver as a lower bound of the optimal non-coherent receiver for FSK modulated AF cooperative communications. From the simulation and analytical results, it is found that the derived lower bound is very closed to simulation results. This result shows that knowing partial channel state information may not improve system performance significantly. On the other hand, conventional optimal non-coherent receiver involves complicated integration operation. To address the above complexity issue, we also propose a near optimal non-coherent receiver which does not involve integration operation. Simulation results have shown that the performance gap between the proposed near optimal receiver and the optimal receiver is small.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권9호
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• pp.3412-3431
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• 2015

This paper considers the effect of co-channel interference on hybrid satellite-terrestrial relay network. In particular, we investigate the problem of amplify-and-forward (AF) relaying in hybrid satellite-terrestrial link, where the relay is interfered by multiple co-channel interferers. The direct link between satellite and terrestrial destination is not available due to masking by surroundings. The destination node can only receive signals from satellite with the assistance of a relay node situated at ground. The satellite-relay link is assumed to follow the shadowed Rice fading, while the channels of interferer-relay and relay-destination links experience Nakagami-m fading. For the considered AF relaying scheme, we first derive the analytical expression for the moment generating function (MGF) of the output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). Then, we use the obtained MGF to derive the average symbol error rate (SER) of the considered scenario for M-ary phase shift keying (M-PSK) constellation under these generalized fading channels.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권1C호
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• pp.1-7
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• 2011

최근 다중-홉 릴레이 전송 방식은 전력 소모를 줄이면서 통신 가능 영역을 넓힐 수 있는 장점으로 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 홉마다 증폭-후-전달 릴레이가 다수 존재하는 다중 홉 통신시스템에서 최적 경로를 선택할 때 얻을 수 있는 성능 한계를 유도한다. 특히, 홉마다 분포가 다른 일반화된 나카가미 페이딩 채널에서의 성능 한계를 제공하도록 경로를 구성하는 링크 신호대잡음비의 기하 평균 상한을 적용하고 그에 대한 적률생성함수를 얻었다. 그 결과 페이딩 특성이 적을수록 제안한 기하 평균 상한 기법이 실제 성능에 더욱 근접함을 볼 수 있다.

• 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.

• 전자통신동향분석
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• 제21권3호통권99호
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• pp.91-99
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• 2006

중계기(relay station)는 기존의 이동통신 시스템에서 음영 지역 해소를 위해 도입되어 현재 사용중인 기술이다. 중계기 기술은 단순히 증폭 후 전달(amplify-and-forward)방식에서 디코딩 후 전달(decode-and-forward), 재구성/재조합 후 전달(reconfiguration/reallocation-and-forward) 등 지능화된 형태로 진화하고 있다. 특히, 차세대이동통신 시스템에서 지능화된 다수의 중계기 도입은 기지국 증설 비용과 백홀(backhaul) 통신망의 유지 비용을 줄이는 동시에 커버리지 확대와 데이터 처리율 향상을 위해 불가피할 것으로 예상된다. 이에 본 고에서는 중계기 방식과 종류 등 일반적인 사항에 대해 살펴보고, 최근 표준화 활동이 시작되어 이슈화되고 있는 IEEE 802.16MMR의 동향에 관해 기술한다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.10-19
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• 2012

본 논문에서는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법을 적용한 릴레이 프로토콜을 제안한다. AMC 기법은 다양한 변조와 코딩 기법을 통해, 통신 시스템의 전송률과 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 AMC 기법을 적용한 릴레이 프로토콜의 성능을 분석하고, AMC 기법이 적용된 릴레이 프로토콜이 AMC 기법이 적용되지 않은 기존의 기법과 비교하여 낮은 SNR(Signal to Noise Ratio) 레벨에서 더 좋은 평균 전송률을 제공할 수 있음을 확인하였다. 비적응적 MCS(Modulation and Coding Scheme) 릴레이 프로토콜과 적응적 MCS 릴레이 프로토콜의 성능을 증명하기 위해 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 파라미터와 함께 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하였다. 모의실험 결과, 적응적 MCS가 적용된 시스템에서 AF(Amplify-and-Forward), DF(Decode-and-Forward) 및 DMF(DeModulate-and-Forward) 프로토콜 중 DMF 프로토콜이 낮은 SNR 값에서 가장 좋은 성능을 보이고, 더 좋은 평균 전송률을 제공하는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권5A호
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• pp.511-520
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• 2011

본 논문은 다중 사용자 amplify-and-forward relay 시스템에서 전송 모드, 즉, 한 홉 혹은 두 홉 전송, 그리고 적절한 사용자를 두 단계로 선택하는 다중 사용자 스케줄링 기법을 소개한다. 제안하는 다중 사용자 스케줄링을 수행하였을 경우 두 가지 전송 모드별 평균 achievable rate의 닫힘 꼴 표현을 유도하고 단말 수가 무한히 증가할 때 평균 achievable rate에 대한 점근적인 결과도 분석한다. 평균 achievable rate 분석에 기반하여 두 단계 스케줄링 알고리즘을 수행하는데, 먼저 전송 모드 선택을 하고, 그 다음 선택된 전송 모드에 대한 순간 signal-to-noise ratio (SNR)을 기지국으로 피드백 함으로써 이를 이용한 부분적인 피드백 정보를 기반으로 사용자 선택을 수행한다. 또한 다중 사용자 diversity gain이 최대로 취득되는 평균 SNR 조건도 분석하고 추가로 특정 조건에서 피드백 양을 더 줄일 수 있는 방안에 대해 조사한다. 제안된 스케줄링 알고리즘은 모든 전송 모드 (즉, 한홉과 두 홉 전송 모드)에 대한 instantaneous SNR을 피드백하여 최적 다중 다용자 스케줄링을 할 경우와 유사한 achievable rate을 보인다. 반면 제안 기법의 피드백 양은 최적 기법에 비해 대략 절반으로 줄어드는 것을 확인한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권3호
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• pp.266-275
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• 2013

The exact closed-form expressions for outage probability and bit error rate of spectrum sharing-based multi-hop decode-and-forward (DF) relay networks in non-identical Rayleigh fading channels are derived. We also provide the approximate closed-form expression for the system ergodic capacity. Utilizing these tractable analytical formulas, we can study the impact of key network parameters on the performance of cognitive multi-hop relay networks under interference constraints. Using a linear network model, we derive an optimum relay position scheme by numerically solving an optimization problem of balancing average signal-to-noise ratio (SNR) of each hop. The numerical results show that the optimal scheme leads to SNR performance gains of more than 1 dB. All the analytical expressions are verified by Monte-Carlo simulations confirming the advantage of multihop DF relaying networks in cognitive environments.