• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제1권1호
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• pp.13-30
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• 2020

Radio frequency (RF) energy harvesting technology have become a reliable and promising alternative to extend the lifetime of power-constrained wireless networks by eliminating the need for batteries. This emerging technology enables the low-power wireless devices to be self-sustaining and eco-friendly by scavenging RF energy from ambient environment or dedicated energy sources. These attributes make RF energy harvesting technology feasible and attractive to an extended range of applications. However, despite being the most reliable energy harvesting technology, there are several challenges (especially power conversion efficiency, output DC voltage and sensitivity) poised for the implementation of RF energy harvesting systems. In this article, a detailed literature on RF energy harvesting technology has been surveyed to provide guidance for RF energy harvesters design. Since signal strength of the received RF power is limited and weak, high efficiency state-of-the-art RF energy harvesters are required to design for providing sufficient DC supply voltage to wireless networks. Therefore, various designs and their trade-offs with comprehensive analysis for RF energy harvesters have been discussed. This paper can serve as a good reference for the researchers to catch new research topics in the field of RF energy harvesting.

• 전자공학회논문지
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• 제53권4호
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• pp.87-93
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• 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.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.6-11
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• 2016

본 논문은 무전원의 백스케터 통신이 결합된 RF 에너지 하비스팅 시스템에서 주파수 자원의 효율을 높이기 위한 스펙트럼 센싱 알고리즘을 연구했다. 송신기 측에 스팩트럼 센싱 알고리즘을 이용해서 유휴주파수 대역을 찾고, 찾은 유휴주파수 대역 중에서 페이딩 영향이 적은 채널을 선택한다. 알고리즘을 적용한 송신기는 페이딩의 영향이 적은 신호를 송신하여, 수신측에서 수신신호의 간섭을 완화시키고, 수신신호강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 백스케터 통신이 결합된 RF 에너지 하비스팅에 스팩트럼 센싱 알고리즘이 적용된 송신기를 사용하고, 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 백스케터 통신의 BER과 수신거리별 수신세기, 그리고 RF 에너지 하비스팅의 성능이 이전보다 향상하는 것을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.340-350
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• 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
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• 제10권4호
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• pp.71-76
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• 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.

• 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.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.89-93
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• 2017

본 논문은 Buck-Boost DC-DC 변환기를 이용하여 다중 대역으로 존재하는 RF 신호를 수집하여 에너지를 생성하는 에너지 수집 시스템에 대하여 소개한다. 수집된 전기에너지를 사용하는 부하의 저항이 지속적으로 변하는 환경에서는 부하 저항이 변하여도 DC-DC 변환기의 입력저항이 변하지 않는 Buck-Boost DC-DC 변환기를 사용하였다. 입력으로 들어오는 RF 신호의 주파수 대역이 다양하므로 다중대역을 다 처리 할 수 있도록 정류기를 대역별로 설계하고 정류기 앞에 각 대역별로 매칭 회로를 추가하였다. 크기가 매우 작은 RF 신호를 효과적으로 수집하기 위한 정류기를 위하여 각 대역에서 수집하여 발생시킨 전압을 계속 누적하여 축적하는 방법을 고안하여 매우 작은 크기의 입력 신호에도 일정한 전압이 출력되게끔 회로를 설계하였다. 입력이 -20 dBm의 크기를 가진 RF 신호에도 출력 효율이 20% 정도까지 낼 수 있음을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.182-187
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• 2009

본 논문에서는 에너지 하베스팅의 일환으로 상용의 RFID시스템의 리더 안테나에서 방사되는 RF에너지를 활용하여 무선센서노드의 전원부를 구성하고자 하였다. 이를 위해 렉테나(Rectenna)를 구성하고 효율이 높은 부스트 컨버터를 구성하여 RF전력으로부터 배터리를 충전할 수 있는 DC전력을 얻도록 하였다. RFID 안테나로부터 1.2[W] RF출력 시, 구현된 렉테나로 1[m]거리에서 3.1[mW], 5.5[m]에서 1[mW]정도의 전력을 얻을 수 있었다. 배터리와 연결 시 변환효율을 높이기 위한 부스트 컨버터의 특성은 4[m]거리에서 변환효율 79.3[%], 실제 변환되어 배터리를 충전할 수 있는 전력은 1.36[mW]를 얻을 수 있었으며, 이 값은 무선센서노드로 응용이 가능한 값이다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.141-145
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• 2017

스펙트럼 센싱은 인지무선 (cognitive radio) 시스템을 동작시키기 위한 주요한 기법이며 인지무선 시스템을 통해 최근 주목받고 있는 무선에너지하비스팅 시스템에 에너지 하비스팅 효율을 개선할 수 있다. 최근 스펙트럼 센싱을 위한 다양한 기술이 연구되었는데, 그 중에서 가장 널리 쓰이고 있는 에너지 검출 (energy detection) 기술이 있다. 그러나 2차 유저 (secondary user; SU) 가 주파수 페이딩 (frequency fading) 및 쉐도잉 (shadowing)에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 에너지 검출은 실제 무선 통신에서 숨겨진 단말기 문제 (hidden terminal problem)를 갖는다. 협력 스펙트럼 센싱 (cooperative spectrum sensing)은 SU의 공간적 다양성을 이용하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. 그러나 다중 보조를 처리하여 데이터를 증가시키는 문제가 있기 때문에 우리는 적응형 스펙트럼 센싱 알고리즘을 사용하는 시스템 모델을 제안하고 성능을 시뮬레이션 한다. 이 알고리즘은 기본 사용자 (primary user; PU)의 수신 신호의 신호 대 잡음비 (signal to Noise Ratio; SNR)에 따라 단일 에너지 검출과 협동 에너지 사이의 감지 방법을 선택하는 방법을 이용한다. 시뮬레이션 결과를 통해 적응형 스펙트럼 센싱이 인지무선 시스템에서 더 효율적이라는 것을 확인한다.

• 대한안전경영과학회지
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• 제16권2호
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• pp.111-119
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• 2014

This paper describes the design and implementation of a electromagnetic energy harvesting mechanism and electronic circuit for autonomous emergency call system. This analysis results show the power output of the proposed harvesting mechanism and circuit up to max power output 5V and it can hold up to 65 msec of the power generation and 10msec of the RF transmission. Based on the these testing results, the implementation of autonomous emergency call device without battery power or any external power source is feasible.