• 전기학회논문지
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• 제68권2호
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• pp.304-309
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• 2019

This paper presents a CMOS RF-to-DC converter for video surveillance disposable IoT applications. It widely harvests RF energy of 3G/4G cellular low-band frequency range by employing a tunable impedance matching network. The proposed converter consists of the differential-drive cross-coupled rectifier and the matching network with a 4-bit capacitor array. The proposed converter is designed using 130-nm standard CMOS process. The designed energy harvester can rectify the RF signals from 700 MHz to 900 MHz. It has a peak RF-to-DC conversion efficiency of 72.25%, 64.97%, and 66.28% at 700 MHz, 800 MHz, and 900 MHz with a load resistance of 10kΩ, respectively.

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

• 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.

• 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.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.1-5
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• 2015

최근 무선 에너지 하비스팅 기술이 센서와 같은 소형 IoT 디바이스들의 크기 제한으로 인한 배터리 부족 문제의 해결방법으로 각광을 받고 있다. 이 기술이 기존의 인지무선 네트워크에 적용된다면 인지 유저들의 운용시간 증가로 인한 네트워크 처리량의 증가를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 인지 유저(Cognitive User)가 근처에서 동작 중인 우선 유저(Primary User)의 특정 거리 안에 존재할 때 우선 유저가 전송한 통신 신호로부터 무선 에너지 하비스팅을 하고 특정 거리 밖에 존재할 때 비어있는 채널을 골라 통신을 하도록 한다. 이 때 우선 유저와 인지 유저는 Homogeneous Poisson Pont Process 형태로 분포되어 있고 통신을 하고 있는 수신자들과 일정한 거리로 떨어져있다. 위와 같은 네트워크 모델에서 주어진 여러 가지 조건하에 인지 유저 네트워크 처리량을 최대화할 수 있는 전송파워, 인지 유저 밀도 제안하고 앞으로의 연구방향을 제시한다.

• 센서학회지
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• 제29권5호
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• pp.293-302
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• 2020

Food safety has emerged as a growing concern for human health in recent times. Consuming contaminated food may lead to serious health problems, and therefore, a system for monitoring food freshness that is both non-detrimental to the quality of food and highly accurate is required to ensure that only high-quality fresh food packages are provided to the customers. This paper proposes a method to monitor and detect food quality using a compact smart sensor tag. The smart tag is composed of three ultra-low-power sensors, which monitor four major indicators of food freshness: temperature, humidity, and the concentrations of ammonia and hydrogen sulfide gases. An RF energy scavenging circuit is integrated into the smart sensor tag to harvest energy from radio waves at a high frequency of 13.56 MHz to supply sufficient power to the tag. Experimental results show that the proposed energy harvester can efficiently obtain energy at a distance of approximately 40 cm from a 4 W reader. In addition, the proposed smart sensor tag can operate without any battery, thereby eliminating the requirement of frequent battery replacement and consequently decreasing the cost. Meanwhile, the freshness of preserved pork is continuously monitored under two conditions--room temperature and refrigerator temperature--both of which are the most common temperatures under which food is generally stored. The food-monitoring experiments are conducted over a period of one week using the proposed battery-less tag. Based on the experimental results, the food assessment is classified into four categories: fresh, normal, low, and spoiled.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권11호
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• pp.2022-2028
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• 2017

최근 사물 인터넷 기술의 발달로 인해 사용되는 센서의 수가 늘어남에 따라 센서의 전원 부족 및 사적인 정보의 유출이 심각한 문제로 여겨지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 외부의 RF 신호로부터 전력을 수집하는 RF 에너지 하베스팅과 물리계층 보안 기술의 중요성이 점차 커지고 있다. 본 논문에서는 소스가 전송하는 신호로부터 에너지 하베스팅이 가능한 릴레이가 존재하는 무선 네트워크에서 정보 보안을 향상시키기 위한 시간 전환 기반 네트워크 아날로그 코딩 기법을 제안한다. 소스가 전송하는 신호를 도청하려는 도청자가 존재하는 2-hop 릴레이 네트워크를 모델링하고, 수학적 분석을 통해 최소 요구 보안 용량을 최대화 할 수 있는 최적의 시간 전환 비율을 찾았다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안이 기존 방안에 비해 최소 요구 보안 용량을 개선함을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1849-1854
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• 2017

외부의 RF 신호로부터 전력을 수집하는 RF 에너지 하베스팅은 무선 센서의 전원 부족 문제를 해결하는 기술로써 최근 큰 관심을 받고 있다. 뿐만 아니라, 사물 인터넷의 구현을 위해서는 센서 간의 보안 통신을 보장하는 것 역시 중요하다. 본 논문에서는 두 source로부터 전송되는 신호로부터 에너지 하베스팅이 가능한 relay가 존재하는 2-hop 네트워크에서 물리계층 보안을 최대화하기 위한 파워 분할 기반 네트워크 아날로그 코딩을 제안한다. 두 source, relay, eavesdropper가 존재하는 시스템을 수학적으로 모델링하고, exhaustive search를 통해 최소 요구 보안 용량을 최대화 할 수 있는 최적의 파워 분할 비율을 찾았다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안은 기존 방안에 비해 eavesdropper에서의 도청을 막아 최소 요구 보안 용량을 개선함을 보인다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.98-102
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• 2017

이 논문에서는 백스케터 통신에 기반한 무선 센서인 보조 사용자의 성능을 향상시키기 위해 인지 무선 기반 백스케터 네트워크를 연구한다. 제안 된 모델에서, 캐리어 이미터를 추가하고 스펙트럼 센싱 정보를 활용하기 위해 이중감쇄를 피하는 것을 고려한다. 기본 채널이 사용 중일 때 보조 사용자는 Hybrid-Access Point(H-AP)와 캐리어 이미터를 통해 채널에서 RF 에너지를 수집 할 수 있다. 채널이 유휴 상태가 되면 보조 사용자는 수확된 에너지를 사용하여 무선 센서를 작동시키고 스펙트럼 센싱 후, 캐리어 이미터를 통해 백스케터 통신을 수행한다. 따라서 우리는 다수의 태그가 존재하는 벡스케터 채널을 deterministic과 멀티소스 요소로 수학적 모델링한다. 제안한 통신 환경에서 WiFi 신호를 활용한 벡스케터 통신의 BER 성능을 보인다.