• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권5호
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• pp.2009-2028
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• 2018

Considering a dual-hop energy-harvesting (EH) relaying system, this paper advocates novel relaying protocols based on adaptive time power switching-based relaying (AR) architecture for amplify-and-forward (AF) mode. We introduce novel system model relaying network with impacts of co-channel interference (CCI) and derive analytical expressions for the average harvested energy, outage probability, and the optimal throughput of the information transmission link, taking into account the effect of CCI from neighbor cellular users. In particular, we consider such neighbor users procedure CCI both on the relay and destination nodes. Theoretical results show that, in comparison with the conventional solutions, the proposed model can achieve optimal throughput efficiency for sufficiently small threshold SNR with condition of reasonable controlling time switching fractions and power splitting fractions in concerned AR protocol. We also explore impacts of transmission distances in each hop, transmission rate, the other key parameters of AR to throughput performance for different channel models. Simulation results are presented to corroborate the proposed methodology.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.6-10
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• 2015

무선 에너지 하비스팅 기술은 주로 무선 통신 네트워크에서 전력소모가 적은 무선 통신 장치들을 동작시키기 위해 주변 환경으로부터 RF 신호를 수집, 에너지로 변환하는 기술로 최근 각광을 받고 있다. 이와 같은 기술과 기존의 인지무선(Cognitive Radio) 네트워크 모델을 기반으로, 본 논문에서는 적은 파워 소비를 하는 2차 유저(Secondary User)가 근처에서 동작 중인 1차 유저(Primary User)의 특정 거리 안에 존재할 때 1차 유저가 전송한 통신 신호로부터 무선에너지 하비스팅을 하고 특정 거리 밖에 존재할 때 우선 사용자에게 할당되어 있는 허가대역을 주기적으로 센싱, 선택적으로 접근하는 무선에너지 하비스팅 인지무선 네트워크 모델을 제시한다. 이 때 1차 유저와 2차 유저는 Poisson pont process로 분포되어있고 통신을 하고 있는 수신자들과 일정한 거리로 떨어져있다. 위와 같은 네트워크 모델에서 주어진 여러 가지 조건하에 2차 유저 네트워크 처리량을 최대화할 수 있는 최적의 프레임 주기, 전송파워, 2차 유저 밀도 제안하고 앞으로의 연구방향을 제시한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.1922-1930
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• 2015

본고에서는 초고주파 대역에서의 무선 전력 포집 성능을 검증할 수 있는 테스트 시스템의 구성과 특성을 나타내었다. 개발된 무선 전력 포집 테스트 시스템은 900 MHz와 2.4 GHz 대역을 이용한 전력 전송과 데이터 통신 시스템뿐만이 아니라 2.4 GHz 대역에서의 전력 전송 및 데이터 통신 성능 평가가 가능하며, 효율적인 전력 포집 알고리즘 개발에 적합하도록 개발 되었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.1889-1910
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• 2017

This paper investigates a protocol so-called Adaptive Harvest Then Transmit (AHTT) for wireless powered communication networks (WPCNs) in multiple-input single-output (MISO) downlink systems, which assists in transmitting signals from a multi-antenna transmitter to a single-antenna receiver. Particularly, the power constrained relay is supplied with power by utilizing radio frequency (RF) signals from the source. In order to take advantage of multiple antennas, two different linear processing schemes, including Maximum Ratio Combining (MRC) and Selection Combination (SC) are studied. The system outage capacity and ergodic capacity are evaluated for performance analysis. Furthermore, the optimal power allocation is also considered. Our numerical and simulation results prove that the implementation of multiple antennas helps boost the energy harvesting capability. Therefore, this paper puts forward a new way to the energy efficiency (EE) enhancement, which contributes to better system performance.

• 정보과학회지
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• 제31권2호
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• pp.32-39
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• 2013

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권10호
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• pp.691-699
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• 2014

네트워크 수명을 연장시키기 위해 무선 센서 네트워크에서는 idle listening에 소비되는 에너지를 줄일 수 있는 듀티-사이클 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 일반적인 듀티-사이클 MAC 프로토콜에서 각 센서 노드는 잔여 에너지양을 기반으로 듀티-사이클 주기를 계산한다. 그러나 에너지 수집이 가능한 센서 네트워크에서 기존 듀티-사이클 주기는 에너지 수집률이 높은 센서 노드에 불필요한 sleep 지연을 발생시킨다. 따라서 우리는 이전 연구에서 잔여 에너지양과 에너지 수집률을 함께 고려하여 듀티 사이클-주기를 조절하는 듀티-사이클 스케줄링 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 듀티-사이클 MAC 프로토콜들은 듀티 사이클-주기 변화에 따른 성능 차이를 고려하지 않고 듀티-사이클 주기를 항상 선형적으로 조절하므로, 응용의 요구사항에 맞는 최적의 듀티 사이클 주기를 얻지 못한다. 본 논문에서는 듀티-사이클 주기를 계산하는 세 가지 기법들을 제안하고 그 결과에 대해 분석한다. 실험을 통해 제안된 기법들이 기존 듀티-사이클 스케줄링 기법에 비해 네트워크 수명, 단대단 패킷 전송 시간과 패킷 전송률을 각각 최대 23%, 44%, 31% 증가시킴을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제38권5호
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• pp.941-951
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• 2016

In this paper, cognitive radio and simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) are effectively combined to design a spectrum-efficient and energy-efficient transmission paradigm. Specifically, a novel SWIPT-based primary-secondary cooperation model is proposed to increase the transmission rate of energy/spectrum constrained users. In the proposed model, a multi-antenna secondary user conducts simultaneous energy harvesting and information forwarding by means of power splitting (PS), and tries to maximize its own transmission rate under the premise of successfully assisting the data delivery of the primary user. After the problem formulation, joint power splitting and beamforming optimization algorithms for decode-and-forward and amplify-and-forward modes are presented, in which we obtain the optimal PS factor and beamforming vectors using a golden search method and dual methods. Simulation results show that the proposed SWIPTbased primary-secondary cooperation schemes can obtain a much higher level of performance than that of non-SWIPT cooperation and non-cooperation schemes.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.846-851
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• 2013

Recently, energy harvesting technologies are considered as the great alternatives to reduce the dependency on secondary batteries. In this paper, we proposed PCB type energy harvester which can be directly integrated with other electronic components on same board. To form the three dimensional coil structure, two PCBs with patterned metal lines are solder bonded. For magnetic induction, inside of coil structure was filled with magnetic substance and rotary motioned external magnets are applied to near the harvester. The effects of metal wire width on PCB, thickness of magnetic substance, and frequency of rotary motion on energy harvesting performance are analyzed by computer simulation and experiments. Experimental results showed 29.89 ${\mu}W$ of power generation performance at the frequency of 5.2 Hz and it is shown that designed harvester can be effectively applied on vibration environment with very limited frequency.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권9호
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• pp.1044-1053
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• 2016

본 논문에서는 인지 무선 (Cognitive Radio; CR) 네트워크에서 Radio Frequency (RF) 에너지 수집 (Energy Harvesting; EH) 기능을 갖는 2차 사용자 (Secondary User; SU)가 최대 2개의 서로 다른 채널을 순차적으로 센싱하여 주사용자 (Primary User; PU)가 사용하지 않고 비어 있는 채널을 확보하는 경우를 고려하였다. EH SU는 데이터를 전송하기 위해 비어 있는 채널을 정확하게 검출해야 할 뿐만 아니라 충분한 에너지를 보유하고 있어야 한다. 기존의 SU와 마찬가지로 데이터 전송에 의한 에너지 소모와 더불어 자체적으로 에너지 수집이 가능하기 때문에 EH SU의 에너지 상태는 감소와 증가를 반복하게 되며, 본 논문에서는 이와 같은 EH SU의 배터리 상태를 Markov 모델로 구축하였다. 해당 모델로부터 EH SU가 에너지를 완전히 소모할 안정상태 확률을 도출하였으며, 이에 근거하여 패킷을 성공적으로 전송할 확률을 도출하였다. 제안된 Markov 배터리 모델을 분석하기 위해 Monte-Carlo 모의실험을 진행하여 Energy Outage 확률과 패킷 전송 성능 분석의 정확성을 검증하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권12호
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• pp.857-862
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• 2014

In this paper, we designed and fabricated electromagnetic induction based scaffold type energy harvester. For energy harvesting, mechanical energy of vertical motion is transferred to rotational energy using rack gear and multiplying gear was used to maximize energy transfer. To optimize design parameters, physical structure of energy harvester was modeled using finite element method. The effect of multiplying gear ratio and frequency levels of applied mechanical energy on energy generation efficiency are analyzed by computer simulation and experimental test. Experimental results showed that maximum 25.36 W of electric power can be achieved at the frequency of 2 Hz and 1:77 of gear ratio with only 5 mm of vertical changes on scaffold structure.