• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권11호
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• pp.5381-5399
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• 2016

Currently, the quantize-and-forward (QF) scheme with high order modulation and quantization has rather high complexity and it is thus impractical, especially in multiple relay cooperative communications. To overcome these deficiencies, an improved low complex QF scheme is proposed by the combination of the low order binary phase shift keying (BPSK) modulation and the 1-bit and 2-bit quantization, respectively. In this scheme, the relay selection is optimized by the best relay position for best bit-error-rate (BER) performance, where the relays are located closely to the destination node. In addition, an optimal power allocation is also suggested on a total power constraint. Finally, the BER and the achievable rate of the low order 1-bit, 2-bit and 3-bit QF schemes are simulated and analyzed. Simulation results indicate that the 3-bit QF scheme has about 1.8~5 dB, 4.5~7.5 dB and 1~2.5 dB performance gains than those of the decode-and-forward (DF), the 1-bit and 2-bit QF schemes, at BER of $10^{-2}$, respectively. For the 2-bit QF, the scheme of the normalized Source-Relay (S-R) distance with 0.9 has about 5dB, 7.5dB, 9dB and 15dB gains than those of the distance with 0.7, 0.5, 0.3 and 0.1, respectively, at BER of $10^{-3}$. In addition, the proposed optimal power allocation saves about 2.5dB much more relay power on an average than that of the fixed power allocation. Therefore, the proposed QF scheme can obtain excellent features, such as good BER performance, low complexity and high power efficiency, which make it much pragmatic in the future cooperative communications.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권7A호
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• pp.640-648
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• 2011

본 논문에서는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 STBC (Space Time Block Coding) 기술을 적용한 릴레이 선택 기법을 제안한다. 송신기에서 릴레이에 두 개의 안테나를 이용하여 신호를 전송하고 릴레이에서 역시 두 개의 안테나를 사용하여 수신기에 신호를 전송한다. 본 논문에서 제안하는 릴레이 선택 기준은 송신기와 릴레이, 릴레이와 수신기 사이의 순시적인 등가 채널 이득을 바탕으로 다수의 릴레이 중 최대 등가 채널 이득을 갖는 릴레이를 선택하여 전송하는 기법이다. 특히, 시스템의 오버헤드를 줄이기 위해 심벌을 그룹화 하여 릴레이 선택 기법을 수행하였다. 모의실험 결과, 제안된 릴레이 선택 기법은 선택 가능한 릴레이 후보 수가 증가함에 따라 선택적 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 확인할 수 있고, 심벌 그룹화를 적용하는 경우 주파수 선택도가 낮은 페이딩 채널 환경에서 성능 열화 없이 시스템의 오버헤드를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권11A호
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• pp.831-843
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• 2009

본 논문에서는 기존의 협력 기법보다 뛰어난 성능과 주파수 효율을 얻을 수 있는 다중 릴레이 노드를 이용한 새로운 적응형 협력기법을 제안한다. 릴레이 선택은 K개의 릴레이 중 가장 뛰어난 채널 상태를 가진 잠재적 릴레이를 선택하는데 이용된다. 소스와 목적지, 소스와 릴레이, 릴레이와 목적지사이 채널의 순시 신호 대 잡음 비를 고려하여 적응형 협력 또는 비 협력 여부를 결정한다. 본 논문에서 제안하는 적응형 프로토콜은 만일, 직접 통신의 채널 상태가 복호 후 전달 기법보다 양호하다면 소스는 가용한 전력으로 목적지로 신호를 전달하며, 그렇지 않다면 소스는 저전력으로 모든 릴레이에게 신호를 브로드캐스트하며, 릴레이의 올바른 복호를 가정할 시 릴레이는 신호를 복호한 후 다시 목적지로 전송하게 된다. 그리고 소스는 남은 전력으로 신호를 전송한다. 본 논문에서는 우선 확률적 계산을 통해 주파수 효율성을 보이며, 릴레이 선택을 통한 적응형 협력 기법의 BER성능 분석을 한다. 최종적으로 수식적 결과를 통해 본 논문에서 제안하는 기법의 성능 향상을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.1804-1810
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• 2013

본 논문에서는 듀얼 홉 중계 시스템에서의 협력 전송 방식과 비협력 전송 방식간의 효율적인 선택을 통하여 아웃티지 성능을 향상시키는 기회적 협력 방식에 대해 연구한다. 특히, 디코딩 후 전달 중계 시스템에서 부분 중계 노드 선택 기법을 이용한 기회적 협력 방식의 아웃티지 성능을 분석한다. 여기서, 독립적이고 균일 분포를 갖는 레일레이 페이딩 채널을 가정하여 정확한 아웃티지 확률 표현식과 점근적인 아웃티지 확률 표현식을 유도한다. 수치적 결과에서, 유도된 표현식들을 검증하고, 데이터율의 목표치와 중계 노드 수에 대한 아웃티지 성능을 분석한다. 또한, 기존의 협력 방식과 기회적 협력 방식의 아웃티지 성능을 비교한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권6A호
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• pp.547-554
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• 2010

UWB(Ultra-Wideband)는 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술로써 주파수 부족 현상을 넘어서서 신규 기술을 도입할 수 있는 획기적인 기술 방식이다. 본 논문에서는 UWB 전송방식 중 하나인 MB-OFDM(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템을 기반으로 열악한 채널 환경을 극복할 수 있도록, 시공간 블록 부호(STBC, Space Time Block Code)와 순환 지연 다이버시티(CDD, Cyclic Delay Diversity)기법이 결합된 STCDD 협력 전송 기법 및 적응적 DF 중계 기술을 제안한다. 제안된 STCDD 협력 전송 기법은 기존의 STBC를 사용하는 수신기에서도 구조 변경 없이 바로 적용 가능하며 기존의 STBC 협력 전송 기법에 비해 향상된 성능을 보인다. 또한, 다중 홉 환경에서 순환 중복 검사를 통해 중계 채널의 상태를 파악하고, 중계 채널의 상태에 따라 적응적으로 DF 중계 기술을 선택함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.7-13
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• 2009

본 논문에서는 다수의 릴레이(Relay)가 존재하는 환경에서 네트워크 부호화 기반 양방향 중계기 통신의 릴레이 선택 기법을 제안한다. 양방향 중계기 통신은 두 사용자가 릴레이의 도움을 받아 서로의 데이터를 교환하는 통신 방법이다. 네트워크 부호화 기반 양방향 중계기 통신은 기존의 양방향 통신에 비해 데이터 전송에 필요한 시간을 줄임으로써 더 높은 전송량을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 다수의 릴레이가 존재하는 환경을 고려하며, 순시 신호 대 잡음비를 기준으로 최대의 성능을 가지는 릴레이를 선택하는 방법을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안한 릴레이 선택 기법이 릴레이 개수에 따른 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권1A호
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• pp.1-9
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• 2010

본 논문을 통해 i.n.d 레일리 패이딩 체널에서 서로 다른 변조/복조 기법을 사용하는 중계기들로 구성된 선택적 복호 후 재전송 네트워크의 성능평가를 보여준다. 본 논문은 i.i.d와 i.n.d 레일리 패이딩 채널 모두에서 선택적 복호 후 전송 프로토콜이 최대 다이버시티를 얻을 수 있다는 것을 보여준다. 또한 SC(selection combining)기법을 사용하는 시스템과 MRC(maximal ratio combining)기법을 사용하는 시스템의 성능을 비교하여 결합기술의 효과를 연구하였다. 높은 SNR에서 시뮬레이션 결과와 수식적 분석 결과가 정확하게 일치하는 것을 보여준다.

• ETRI Journal
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• 제37권4호
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• pp.717-726
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• 2015

In this paper, we study an asymmetric two-way relaying network where two source nodes intend to exchange information with the help of multiple relay nodes. A hybrid time-division broadcast relaying scheme with joint relay selection (RS) and power allocation (PA) is proposed to realize energy-efficient transmission. Our scheme is based on the asymmetric level of the two source nodes' target signal-to-noise ratio indexes to minimize the total power consumed by the relay nodes. An optimization model with joint RS and PA is studied here to guarantee hybrid relaying transmissions. Next, with the aid of our proposed intelligent optimization algorithm, which combines a genetic algorithm and a simulated annealing algorithm, the formulated optimization model can be effectively solved. Theoretical analyses and numerical results verify that our proposed hybrid relaying scheme can substantially reduce the total power consumption of relays under a traffic asymmetric scenario; meanwhile, the proposed intelligent optimization algorithm can eventually converge to a better solution.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권9호
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• pp.4446-4462
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• 2019

In this paper, we focus on interference cancellation for three-hop cognitive radio networks (CRNs) over Rayleigh fading channels. In CRNs, secondary users (SUs) are allowed to opportunistically utilize the licensed spectrum during the idle time of primary users (PUs) to achieve spectrum sharing. However, the SUs maybe power constrained to avoid interference and cover a very short transmission range. We here propose an interference cancellation scheme (ICS) for three-hop CRNs to prolong the transmission range of SUs and improve their transmission efficiency. In the proposed scheme, a flexible transmission protocol is adopted to cancel the interference at both secondary relays and destinations at the same time. And a closed-form expression for the secondary outage probability over Rayleigh fading channels is derived to measure the system performance. Simulation results show that the proposed scheme can significantly reduce the secondary outage probability and increase the secondary diversity in comparison with the traditional cases.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권9호
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• pp.2399-2418
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• 2023

The paper focuses on investigating secure transmission in wireless powered communication networks (WPCN) that involve multiple energy-constrained relays and one energy-constrained source. The energy is harvested from a power beacon (PB) while operating in the presence of a passive eavesdropper. The study primarily aims to achieve energy-efficient secure communications by examining the impact of channel estimation on the secrecy performance of WPCN under both perfect and imperfect CSI scenarios. To obtain practical insights on improving security and energy efficiency, we propose closed-form expressions for secrecy outage probability (SOP) under the linear energy harvesting (LEH) model of WPCN. Furthermore, we suggest a search method to optimize the secure energy efficiency (SEE) with limited power from PB. The research emphasizes the significance of channel estimation in maintaining the desired performance levels in WPCN in real-world applications. The theoretical results are validated through simulations to ensure their accuracy and reliability.