• ETRI Journal
• /
• 제46권3호
• /
• pp.432-445
• /
• 2024

This paper demonstrates improved throughput and energy efficiency of wireless communications by exploiting nonorthogonal multiple access (NOMA), multiple input-multiple output (MIMO), and radio frequency energy harvesting (EH) technologies. To assess the performance of NOMA MIMO communications with EH (MMe), we consider the nonlinear characteristics of EH devices and propose explicit expressions for throughput and outage probability. Based on our results, the system performance is significantly mitigated by EH nonlinearity and is considerably improved by increasing the number of antennas. Additionally, by appropriately adjusting the system parameters, our NOMA MMe innovation can avert complete outages while optimizing system performance. Moreover, the results demonstrate the superiority of the NOMA MMe over its orthogonal multiple access MMe counterparts.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.55-59
• /
• 2015

Novel low-volume solder-on-pad (SoP) process is proposed for a fine pitch Cu pillar bump interconnection. A novel solder bumping material (SBM) has been developed for the $60{\mu}m$ pitch SoP using screen printing process. SBM, which is composed of ternary Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solder powder and a polymer resin, is a paste material to perform a fine-pitch SoP in place of the electroplating process. By optimizing the volumetric ratio of the resin, deoxidizing agent, and SAC305 solder powder; the oxide layers on the solder powder and Cu pads are successfully removed during the bumping process without additional treatment or equipment. The Si chip and substrate with daisy-chain pattern are fabricated to develop the fine pitch SoP process and evaluate the fine-pitch interconnection. The fabricated Si substrate has 6724 under bump metallization (UBM) with a $45{\mu}m$ diameter and $60{\mu}m$ pitch. The Si chip with Cu pillar bump is flip chip bonded with the SoP formed substrate using an underfill material with fluxing features. Using the fluxing underfill material is advantageous since it eliminates the flux cleaning process and capillary flow process of underfill. The optimized interconnection process has been validated by the electrical characterization of the daisy-chain pattern. This work is the first report on a successful operation of a fine-pitch SoP and micro bump interconnection using a screen printing process.

• 전자공학회논문지
• /
• 제53권4호
• /
• pp.87-93
• /
• 2016

본 논문에서는 모바일 애드혹 무선 센서 네트워크에서 RF 에너지 하베스팅 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 주요한 특징 및 기여도는 다음과 같다. 첫째, 모바일 센서 노드의 잔여에너지와 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 한 라우팅 경로 설정. 둘째, 네트워크 및 경로의 생존시간을 증가시키기 위해서 모바일 센서 노드들의 에너지를 기반으로 한 경로의 평균 가용성과 안정성을 고려하여 경로를 설정한다. OPNET을 사용한 제안된 라우팅 프로토콜의 성능평가 결과는 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 하여 경로의 가용성과 안정성을 고려한 라우팅 방법이 경로의 라이프타임을 효과적으로 향상 시키는 것을 확인 할 수 있음을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권9호
• /
• pp.4223-4239
• /
• 2016

In this paper, we consider an amplify-and-forward (AF) full-duplex relay network (FDRN) using simultaneous wireless information and power transfer, where a battery-free relay node harvests energy from the received radio frequency (RF) signals from a source node and uses the harvested energy to forward the source information to destination node. The time-switching relaying (TSR) protocol is studied, with the assumption that the channel state information (CSI) at the relay node is imperfect. We deliver a rigorous analysis of the outage probability of the proposed system. Based on the outage probability expressions, the optimal time switching factor are obtained via the numerical search method. The simulation and numerical results provide practical insights into the effect of various system parameters, such as the time switching factor, the noise power, the energy harvesting efficiency, and the channel estimation error on the performance of this network. It is also observed that for the imperfect CSI case, the proposed scheme still can provide acceptable outage performance given that the channel estimation error is bounded in a permissible interval.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.18-22
• /
• 2016

본 논문에서는 백스캐터 통신 주파수의 검파한 에너지의 평균을 이용하여 신호를 판단하는 법을 제안한다. Bistatic scatter radio 구조에 해당 모델을 적용시켜 Radio Frequency(RF) 에너지 하베스팅을 수행한다. RF 에너지 전송 시 태그가 모든 RF 신호를 하나의 Frequency Shift Keying(FSK) 대역폭으로 모두 반사하여, 수신기에서 하베스팅 신호와 백스캐터 신호의 차이를 판별할 수 있게 된다. 수신기는 이를 이용해 최적의 안테나 선택을 할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 적절한 파라미터 설정을 통해 효과적으로 신호를 검출할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.55-59
• /
• 2016

기존 무선에너지 하비스팅시스템에서 유저는 하나의 Hybirid-AP (H-AP)로부터 에너지와 정보를 동시에 받았다. 하지만 무선에너지 하비스팅은 거리가 멀수록 감쇄가 심하기 때문에 H-AP에서 거리가 먼 유저들은 낮은 하비스팅 효율 가진다 (이중 근거리/원거리 문제). 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문은 Power beacon (PB)을 통해 유저에게 별도의 파워를 공급하는 비결합 무선에너지 하비스팅 네트워크를 시스템 모델로 사용하였다. 이 논문의 주된 목적은 다양한 제약 조건과 Quality of service (QoS), 그리고 Quality of harvested power (QoP)를 만족하면서 목적 함수인 Energy efficiency (EE)를 최대화 하는 것이다. 제안된 시스템은 라그랑지안 쌍대 분해법 이론을 기반으로 EE 최대화를 위한 최적의 시간 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘을 통해 프레임 분해 요소, H-AP의 송신파워, 그리고 PB의 송신파워의 최적 값과 EE의 최대값을 구할 수 있다. 모의 실험 결과는 제안된 알고리즘으로 파라미터가 최적 값으로 빠르게 수렴하고 제안된 모델의 성능이 기존의 시스템 모델보다 우수하다는 것을 증명한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.60-64
• /
• 2016

본 논문에서는 multi-tag를 사용하는 backscatter communication에 MIMO beamforming 기술을 적용하여, 수신신호의 BER과 energy harvesting을 효율을 증대시키고자 한다. multi-tag와 Hybrid-AP(H-AP) 사이의 communication을 통해 기본 채널 정보를 얻었으며, 얻은 채널정보를 이용하여, Spatial Channel Model(SCM)의 전송 시나리오에 맞는 파라미터를 설정하고 SCM 채널을 생성하였다. 그리고 MIMO Beamforming 기술을 이용하여, H-AP는 각 tag에 SINR을 올리기 위한 optimal power를 갖는 신호를 보낸다. tag에서는 optimal power를 갖는 신호를 수신하여 backscatter communication을 수행하고, receiver에서는 multi-tag가 보내는 backscatter 신호를 수신하여 time switching 기법으로 Energy harvesting을 수행한다. 따라서 Receiver에서 energy harvesting 효율과 backscatter 신호의 BER 성능 향상을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제18권3호
• /
• pp.340-350
• /
• 2016

The performance of large-scale cognitive radio (CR) networks with secondary users sustained by opportunistically harvesting radio-frequency (RF) energy from nearby primary transmissions is investigated. Using an advanced RF energy harvester, a secondary user is assumed to be able to collect ambient primary RF energy as long as it lies inside the harvesting zone of an active primary transmitter (PT). A variable power (VP) transmission mode is proposed, and an energy-based opportunistic spectrum access (OSA) strategy is considered, under which a secondary transmitter (ST) is allowed to transmit only if its harvested energy is larger than a predefined transmission threshold and it is outside the guard zones of all active PTs. The transmission probability of the STs is derived. The outage probabilities and the throughputs of the primary and the secondary networks, respectively, are characterized. Compared with prior work, the throughput can be increased by as much as 29%. The energy-based OSA strategy can be generally applied to a non-CR setup, where distributed power beacons (PBs) are deployed to power coexisting wireless signal transmitters (WSTs) in a wireless powered sensor network.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.71-76
• /
• 2015

본 연구는 LTE, 5G의 무선 통신네트워크망에서 효율적으로 무선에너지하비스팅과 데이터 전송 실시하기 위한 시스템 모델을 제시한다. 수신 된 신호의 파워를 타임 스위칭(Time Switching)과 파워 스플릿팅(Power Splitting) 기법을 통해 우리가 원하는 무선에너지하비스팅 효율과 데이터 전송률을 만족시키기 위한최적의 타암 & 파워 비율을 찾는다. 그래서 최적의 시간 & 파워 비율을 선정함으로써 우리는 효율적으로 데이터 전송과 에너지하비스팅이 가능하다. 또 이상적인 수신기와 제안한 시스템 모델의 비교를 통해 성능 분석을 실시하고, 앞으로의 연구방향을 제시한다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제14권2호
• /
• pp.169-178
• /
• 2012

In this paper, we study the advantages of using range extension cooperative transmission (CT) in multi-hop energy harvesting wireless sensor networks (EH-WSNs) from the network layer perspective. EH-WSNs rely on harvested energy, and therefore, if a required service is energy-intensive, the network may not be able to support the service successfully. We show that CT networks that utilize both range extension CT and non-CT routing can successfully support services that cannot be supported by non-CT networks. For a two-hop toy network, we show that range extension CT can provide better services than non-CT. Then, we provide a method of determining the supportable services that can be achieved by using optimal non-CT and CT routing protocols for EH-WSNs. Using our method and network simulations, we justify our claim that CT networks can provide better services than nonCT networks in EH-WSNs.