• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권8호
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• pp.3498-3511
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• 2016

We investigate the channel state information (CSI) in multi-input multi-output (MIMO) cooperative networks that employ the amplify-and-forward transmission scheme. Least squares and expectation conditional maximization have been proposed in the system. However, neither of these two approaches takes advantage of channel sparsity, and they cause estimation performance loss. Unlike linear channel estimation methods, several compressed channel estimation methods are proposed in this study to exploit the sparsity of the MIMO cooperative channels based on the theory of compressed sensing. First, the channel estimation problem is formulated as a compressed sensing problem by using sparse decomposition theory. Second, the lower bound is derived for the estimation, and the MIMO relay channel is reconstructed via compressive sampling matching pursuit algorithms. Finally, based on this model, we propose a novel algorithm so called sparsity adaptive expectation maximization (SAEM) by using Kalman filter and expectation maximization algorithm so that it can exploit channel sparsity alternatively and also track the true support set of time-varying channel. Kalman filter is used to provide soft information of transmitted signals to the EM-based algorithm. Various numerical simulation results indicate that the proposed sparse channel estimation technique outperforms the previous estimation schemes.

• ETRI Journal
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• 제34권2호
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• pp.264-267
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• 2012

This letter analyzes the performance of a two-hop MIMO multiuser relay network with a fixed gain amplify-and-forward protocol and antenna selection at the transmitter and receiver. A new expression for the cumulative distribution function of the highest instantaneous end-to-end signal-to-noise ratio is derived. Based on the above result, closed-form expressions for outage probability and bit error rate are presented. Also, the diversity order of the system is determined. Finally, computer simulations are compared to the analytical results, and insights and observations are provided.

• 전자공학회논문지
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• 제50권2호
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• pp.27-34
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• 2013

본 논문에서는 증폭 후 재전송 프로토콜 기반의 다중 안테나 다중 중계 시스템에서 저 복잡도의 전력 할당 기법을 제안한다. 기존의 다중 안테나 전처리 기법이 복소수로 구성 된 꽉 찬 행렬을 전처리 필터로 사용하였다면, 제안 하는 기법은 각 중계 노드에서 안테나 별 전력으로 구성 된 실수 대각 행렬을 전처리 필터로 사용한다고 볼 수 있다. 추가적으로 복소수 꽉 찬행렬로 유효 채널을 대각화 하지 못함에서 발생하는 오차를 감소시키기 위해 가중치 벡터를 각 스트림에 적용시켜 안테나 수와 상관없이 낮은 복잡도로 최적 성능에 근접한 성능을 얻을 수 있다. 마지막으로 모의실험을 통해 제안하는 기법이 상호정보량 측면에서 기존의 기법들보다 우수함을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제42권2호
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• pp.338-344
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• 2017

본 논문에서는 송신단, 수신단, 중계 전송단에서 모두 다중 안테나를 가지고 양방향 중계 증폭 전송 방식으로 동작하는 통신 환경을 고려한다. 양방향 중계 전송에서 발생하는 자기 간섭을 한 쪽의 수신단에서는 제거할 수 있고, 다른 한 수신단에서는 제거할 수 없는 상황에서 최대 전송률을 보내기 위해 릴레이 구조를 최적화하는 것을 목표로 한다. 먼저 최대 전송률을 구하기 위하여 GD(gradient descent) 기반의 지역 최적화 알고리즘을 개발하고, 보다 간단한 구조를 가지는 특이값 분해(SVD: singular value decomposition) 기반의 블록 삼각화 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안하는 양방향 기법들이 기존의 양방향 방법에 비해 자기간섭 제거 기능이 없는 기기가 상용될 때 향상된 성능을 얻는다는 것을 보여준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.795-798
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• 2007

In this paper, we proposed a simple power allocation scheme to maximize network lifetime. To maximize network lifetime, it is important to allocate power fairly among nodes in a network as well as to minimize total transmitted power. In the proposed scheme, the allocated power is proportional to the residual power and also satisfies the required SNR at destination node. In this paper, we calculate power allocation in "amplify and forward" (AF) model. We evaluated the proposed power allocation scheme using extensive simulation and simulation results show that proposed power allocation obtains much longer network lifetime than the equal power allocation.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.24-29
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• 2011

네트워크 부호화를 이용한 양 방향 중계 기법은 기존의 단 방향 중계 프로토콜보다 송신 시간을 줄임으로써 전송량을 높일 수 있는 장점을 가지며, 부호화 협력 프로토콜은 물리층에서 이루어지는 부호화를 적용한 알고리즘으로 프로토콜의 신뢰성을 높일 수 있는 장점을 가진다. 본 논문에서는 이러한 두 프로토콜의 장점을 결합한 양 방향 중계 네트워크에서의 부호화 협력 프로토콜을 제안하였다. 제안하는 프로토콜이 기존의 양 방향 증폭후 재전송 프로토콜보다 우수한 신뢰성과 전송량을 가지며, 기존의 양 방향 하이브리드 복호 후 재전송 프로토콜과 동일한 전송량을 가지면서 보다 우수한 신뢰성을 가짐을 시뮬레이션 결과를 통해 증명한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.805-810
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• 2014

중계기를 이용해서 신호를 전송하는 협력통신은 여러 개의 안테나를 사용해야하는 물리적인 시스템의 제약없이 가상 다중입출력 이득을 제공함으로서 전체적인 통신시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 두 개의 대표적인 중계 프로토콜로는 증폭 후 전송방식과 복조 후 전송방식이 있는데, 본 논문에서는 복조 후 전송 중계 프로토콜을 적용하여 부분적으로 차등변조 방식을 사용하는 협력통신기법의 성능에 대해 분석한다. 성능분석은 심볼오류율을 이용하여 이루어지며 중계기의 위치가 통신성은에 미치는 영향을 분석한다. 또한 제안된 부분차등변조 방식과 기존의 차등변조 방식의 성능을 비교한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권4호
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• pp.922-937
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• 2024

Maritime activities are on the rise, there is a growing demand for high-quality communication services that can cover larger areas. However, the transmission of high data rates to maritime users is challenging due to path loss from land base stations, which limits the transmission power. To overcome this challenge, researchers have been exploring the use of buoys in a marine environment as relays for communication technology. This paper proposes a simulation-based approach to investigate the impact of various beamwidths on communication performance when using a buoy as a relay. The objective is to determine the optimal beamwidth that yields the highest data rate for the target location. The approach is based on an offshore wave model where the direction of the buoy changes according to the height of the wave. The study investigates the performance of the relay in the downlink situation using receive beamforming, and the capacity at the user in the three-hop situation is verified using an amplify-and-forward (AF) relay that uses transmit beamforming to the user. The simulation results suggest that the beamwidth of the relay should be adjusted according to the wave conditions to optimize the data rate and relay position that satisfies a data rate superior to the direct path to the target position. Using a buoy as a relay can be a promising solution for enhancing maritime communications, and the simulation-based approach proposed in this paper can provide insights into how to optimize beamwidth for effective communication system design and implementation. In conclusion, the study results suggest that the use of buoys as relays for maritime communication is a feasible solution for expanding coverage and enhancing communication quality. The proposed simulation-based approach provides a useful tool for identifying relay beamwidths for achieving higher data rates in different wave conditions. These findings have significant implications for the design and deployment of communication systems in maritime environments.

• 방송공학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.134-143
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• 2009

본 논문에서는 양방향 다중 중계기 채널(two-way multiple relay channel)에서의 중계기 선택 기법을 제안한다. 양방향 다중 중계기 채널에서는 2명의 사용자가 다수의 중계기의 도움을 받아 서로 정보를 주고받는다. 단방향 중계 채널에서와 같이 중계기는 복호화 재전송 프로토콜 또는 증폭 재전송 프로토콜을 기반으로 정보를 중계하며, 정보 전송에 필요한 채널 자원을 줄이기 위해 정보의 결합 과정을 추가로 적용한다. 특히, 중계기가 다수인 환경에서는 정보 전송 경로의 수가 증가함으로 인해 다이버시티 이득이 증가한다는 것이 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 다수의 중계기 중 채널 조건을 바탕으로 가장 좋은 중계기를 선택하는 기법을 제안하고 이를 통해 다이버시티 이득의 향상을 확인한다. 우선, 중계기들은 핸드셰이킹(handshaking) 과정을 이용하여 채널 정보의 크기를 얻고, 이를 바탕으로 데이터의 전송이 이루어지기 전에 분산된 방식으로 최적의 중계기 선택이 이루어진다. 중계기 선택 기준은 각각의 사용자와 중계기 간 일시적 채널 이득을 바탕으로 사용자-사용자 간(end-to-end) 경로 조건의 최대값을 계산하는 메트릭(metric)을 사용한다. 또한, 전송량을 계산하기 위해 자동반복요구(automatic repeat request, ARQ)를 사용한 알고리즘을 제안하고, 이를 통해 전송량을 분석한다. 모의실험을 통해, 제안된 중계기 선택 기법은 사용 가능한 중계기의 수가 증가함에 따라 전송량이 증가함을 보이고, 사용 가능한 중계기의 개수에 해당하는 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 보여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권7A호
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• pp.562-567
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• 2009

본 논문에서는 여러 송수신 안테나를 갖는 송신기(source node), 중계기(relay node), 수신기(destination node)로 구성된 두 홉(two-hop) 빔포밍(beamforming) 중계 시스템을 고려한다. 송수신 심벌간 평균제곱오차(mean square error: MSE)를 최소화하는 송수신기 빔포밍 벡터와 중계기 가중치 행렬을 설계한다. 이때, 송신기 또는 중계기에 송신 전력을 줄이기 위하여, 국소(local)부동식전력제약(inequality power constraint)을 사용한다. 제약식이 있는 평균제곱오차 최소화 문제는 라그랑즈(Lagrange) 방법을 써 제약식이 없는 최적화 문제로 바꿀 수 있고, Karush-Kuhn-Tucker (KKT) 조건으로부터 그 해를 얻을 수 있다. 제안한 중계 시스템에 송신기와 중계기 송신전력을 각각 국소부동식으로 제약하여, 그 결과 두 홉에 채널 상태가 다를 경우, 최대 신호대잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)를 얻는 기존 방식과 대등한 성능을 내며, 동시에 송신기 또는 중계기 송신 전력을 줄일 수 있다. 이를 모의실험을 통해 확인하였다.