• 한국통신학회논문지
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• 제33권4A호
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• pp.361-370
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• 2008

Cooperative relaying permits one or more relay to transmit a signal from the source to the destination, thereby increasing network coverage and spectral efficiency. The performance of cooperative relaying is often measured as outage probability. However, appropriate measure for the channel quality is outage capacity. Although the outage probability for cooperative relaying protocol has been analyzed before, very little research has been addressed for the outage capacity. This paper is the first of its kind to derive a closed-form analytical solution of outage capacity using fixed decode and forward relaying and amplify and forward relaying in dissimilar Rayleigh fading channels, considering channel coefficients known to the receiver side. The analytical results show a tradeoff between the SNR and the number of relays for specific outage capacity. A comparison between decode and forward relaying and amplify and forward relaying shows that decode and forward relaying outperforms amplify and forward relaying for a large number of relays.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5C호
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• pp.487-494
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• 2010

본 논문은 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 기반 이중-홉 다중 릴레이 시스템에서 상호정보를 최대로 하는 릴레이 선택 기법을 고려한다. 상기 시스템에서 DF (decode-and-forward) 릴레이를 적용할 때와 AF (amplify-and-forward) 릴레이를 적용할 때에 대해 각각 시스템 아웃티지 확률에 대한 하한과 제공 가능한 최대 다양성 차수를 유도하고 모의실험으로 아웃티지 용량을 제공한다. 성능 평가 결과 DF와 AF 방식 모두 아웃티지 확률 하한과 동일한 다양성 차수를 제공하지만, DF가 AF보다 아웃티지 확률 하한에 더 가깝고 더 큰 아웃티지 용량을 제공함을 볼 수 있다. 또한, 플랫 페이딩과 달리 주파수 선택성 채널에서는 다중 경로 수가 증가하거나 릴레이 선택의 후보 릴레이 수가 증가할수록 AF에 대한 DF 방식의 성능 이득이 더욱 커짐을 볼 수 있다. 따라서, OFDM 기반 다중 릴레이 시스템에서는 성능 면에서 AF 릴레이보다는 DF 릴레이가 유리함을 알 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.31-37
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• 2009

양방향 중계 채널에서는 중계기가 복호 후 재전송 혹은 증폭 후 재전송 프로토콜을 기반으로 두 사용자에게 네트워크 부호화된 신호를 전송한다. 이러한 양방향 중계 채널 시스템에서 신호 대 잡음비(SNR)가 낮은 환경에서는 복호 후 재전송 프로토콜이 최대 전송량을 가지고, 신호 대 잡음비가 높은 환경에서는 증폭 후 재전송 프로토콜이 최대 전송량을 가진다. 따라서 본 논문에서는 양방향 중계 채널에서 중계기가 수신한 신호 대 잡음비에 따라 증폭 후 재전송(Amplify-and-Forward, AF) 혹은 복호 후 재전송(Decode-and-Forward, DF)프로토콜을 결정하는 능동적인 전송 기법을 제안하였다. 전송 기법이 스위칭(switching)되는 최적의 임계값을 계산하였고, 제안하는 기법이 기존의 양방향 중계 채널에서의 전송 기법보다 우수한 전송량을 보임을 수식적인 결과를 통해 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제12권6호
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• pp.616-623
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• 2010

In this paper, exact closed-form expressions for outage probability and bit error probability (BEP) are presented for multi-hop decode-and-forward (DF) relaying schemes in conjunction with cooperative diversity, in which selection combining technique is employed at each node. We have shown that the proposed protocol offers remarkable diversity advantage over direct transmission as well as the conventional DF relaying schemes with the same combining technique. We then investigate the system performance when different diversity schemes are employed. It has been observed that the system performance loss due to selection combining relative to maximal ratio combining is not significant. Simulations are performed to confirm our theoretical analysis.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권9A호
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• pp.776-783
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• 2011

본 논문에서는 적응형 복호 후 전송 (decode-and-forward) 중계 프로토콜이 송신을 위해 불완전한 채널정보를 사용할 때, 목적지 노드에서만 다중 안테나를 사용하는 경우, 릴레이 노드에서만 다중안테나를 사용하는 경우, 그리고 소스 노드에서만 다중 안테나를 사용하는 경우에 대한 diversity-multiplexing tradeoff (DMT) 상계 함수들을 유도하여 그 결과를 제시한다. 또한 소스 노드와 목적지 노드, 소스 노드와 릴레이 노드, 릴레이 노드와 목적지 노드 사이의 불완전한 채널정보들이 점근적 조건하에 있을 경우, 적응형 복호 후 전송 중계 프로토콜이 얻을 수 있는 다이버시티 이득을 조사한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권1호
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• pp.81-108
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• 2018

In this paper, we derive the theoretical Symbol Error Probability (SEP) of cooperative systems with best relay selection for Nakagami-m fading channels. For Amplify and Forward (AF) relaying, the selected relay offers the best instantaneous Signal to Noise Ratio (SNR) of the relaying link (source-relay-destination). In cooperative networks using Decode and Forward (DF), the selected relay offers the best instantaneous SNR of the link between the relay and the destination among the relays that have correctly decoded the transmitted information by the source. In the second part of the paper, we derive the SEP when all participating AF and DF relaying is performed. In the last part of the paper, we extend our results to cognitive radio networks where there is interference constraints : only relays that generate interference to primary receiver lower than a predefined threshold T can transmit. Both AF and DF relaying with and without relay selection are considered.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제11권4호
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• pp.229-234
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• 2013

Diversity-multiplexing tradeoff (DMT) characterizes the fundamental relationship between the diversity gain in terms of outage probability and the multiplexing gain as the normalized rate parameter r, where the limiting transmission rate is give by rlog SNR (here, SNR denote the received signal-to-noise ratio). In this paper, we analyze the DMT and performance of an underwater network with a cooperative relay. Since over an acoustic channel, the propagation delay is commonly considerably higher than the processing delay, the existing transmission protocols need to be explained accordingly. For this underwater network, we briefly describe two well-known relay transmissions: decode-and-forward (DF) and amplify-and-forward (AF). As our main result, we then show that an instantaneous DF relay scheme achieves the same DMT curve as that of multiple-input single-output channels and thus guarantees the DMT optimality, while using an instantaneous AF relay leads at most only to the DMT for the direct transmission with no cooperation. To validate our analysis, computer simulations are performed in terms of outage probability.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권12A호
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• pp.1260-1266
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• 2007

송신국 (Source) 과 릴레이 사이의 중계 링크에서 발생한 오류는 복호 후 전달(decode-and-forward, DF) 릴레이 시스템의 성능을 제한하고 릴레이와의 협력으로 얻을 수 있는 최대 다이버시티 이득을 얻지 못 하도록 한다. 또한, 전체 복호 후 전달 릴레이 시스템의 오류 확률은 릴레이와 수신국 (destination)에서 발생한 에러의 합으로 표현되므로 최대 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 중계 링크의 오류 확률은 수신국에서 오류 전파 없이 maximum ratio combining (MRC)을 적용한 오류 확률보다 작아야 한다. 이러한 조건을 만족시키는 릴레이의 위치 범위에 릴레이가 위치하게 되면 최대 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 본 논문에서는 최대 다이버시티 이득을 얻으면서 릴레이의 전송파워를 최소화하는 위치를 정하므로 최대 다이버시티 이득을 얻는 다는 전제하에서 전체 시스템이 최소의 파워를 사용할 수 있도록 한다. 이를 입증하기 위해 본 논문은 전체 오류 확률의 분석과 모의실험들을 수행 한다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제14C권7호
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• pp.597-602
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• 2007

본 논문에서는 WSN(Wireless Sensor Network)에서 복호 후 재전송(Decode-and-forward) 협력통신 방식에서 데이터 전송률이 1/2가 되는 것을 극복하여, 최대전송률이 되는 협력 프로토콜을 제안하였다. 기존의 협력프로토콜 시스템에서는 소스가 두 타임 슬롯 동안 두 데이터를 전송하게 되면 다이버시티 이득은 얻지 못하고, 다이버시티 이득을 얻기 위하여 타임 슬롯을 증가시키면 전송률이 낮아지게 된다. 본 논문의 알고리즘은 각각의 데이터를 직교주파수로 구분하고 좌표회전 기법을 이용하여 최대전송률과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 센서노드와 릴레이의 거리에 따른 성능분석을 하였고 시스템의 성능에 영향을 끼치는 요소들을 컴퓨터 모의실험을 통하여 최적화 시켰다. 최적의 거리 d=0.2에서 BER이 10-2일 때 직접 전송일 경우보다 7dB까지 멀티 홉보다 5dB 정도의 네트워크 전력이 절약되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 무선 센서네트워크의 전력을 감소시며 데이터 전송률을 증가시키는 시스템을 제안하였다.

• 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.