• 한국통신학회논문지
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• 제36권7A호
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• pp.640-648
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• 2011

본 논문에서는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 STBC (Space Time Block Coding) 기술을 적용한 릴레이 선택 기법을 제안한다. 송신기에서 릴레이에 두 개의 안테나를 이용하여 신호를 전송하고 릴레이에서 역시 두 개의 안테나를 사용하여 수신기에 신호를 전송한다. 본 논문에서 제안하는 릴레이 선택 기준은 송신기와 릴레이, 릴레이와 수신기 사이의 순시적인 등가 채널 이득을 바탕으로 다수의 릴레이 중 최대 등가 채널 이득을 갖는 릴레이를 선택하여 전송하는 기법이다. 특히, 시스템의 오버헤드를 줄이기 위해 심벌을 그룹화 하여 릴레이 선택 기법을 수행하였다. 모의실험 결과, 제안된 릴레이 선택 기법은 선택 가능한 릴레이 후보 수가 증가함에 따라 선택적 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 확인할 수 있고, 심벌 그룹화를 적용하는 경우 주파수 선택도가 낮은 페이딩 채널 환경에서 성능 열화 없이 시스템의 오버헤드를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.42-49
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• 2014

듀얼 홉 시스템에서 기존의 두 홉에 대한 채널 정보를 이용하여 가장 좋은 성능을 나타내는 중계 노드 선택 기법은 채널 피드백을 위한 자원의 소모가 크다. 본 논문에서는 듀얼 홉 디코딩 후 전달 중계 시스템에서 첫 번째 홉에 대한 채널 정보만을 필요로 하는 부분 중계 노드 선택 기법을 이용하여 정확한 평균 비트 오차율을 분석한다. 이 때, 독립적인 레일레이 페이딩 채널을 가정하여 M-ary QAM에 대한 정확한 비트 오차율의 표현식을 유도한다. 또한, 수치적 결과를 통해 두 홉에 대한 채널 정보를 이용하여 가장 좋은 성능을 나타내는 중계 노드 선택 기법과 부분 중계 노드 선택 기법에 대한 성능을 비교한다. 여기서, 중계 노드의 수와 첫 번째 홉과 두 번째 홉 간 평균 채널 전력비를 다양하게 가정하여 평균 비트 오차율을 분석한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권10A호
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• pp.752-759
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• 2009

본 논문에서는 간단히 한국통신학회의 논문작성법에 대하여 설명하고자 합니다. (스타일-요약본문)협력 다이버시티 기법은 다중경로 페이딩 환경을 효과적으로 극복할 수 있는 통신 기술이다. 이 기술을 에너지 제한된 무선 센서 네트워크에 적용하기 위해서는 무선 센서네트워크에서 가장 중요한 성능요소인 네트워크 수명을 고려한 릴레이 선택과 전력 할당 방법 등이 설계되어야 한다. 본 논문에서는 네트워크 수명을 최대화하기 위해 노드의 잔여전력을 고려한 새로운 다중 릴레이 선택 및 전력 할당 알고리즘을 제시하였다. 제시한 알고리즘은 2단계로 구분 되어 있다. 먼저 각 노드의 채널 상태를 고려하여 릴레이 후보노드를 선택 한 후 각 노드의 잔여전력을 고려하여 전력을 할당함으로써 전체 송신전력을 최소화함과 동시에 네트워크수명을 극대화 하도록 하였다. 본 논문에서 제시한 알고리즘은 기본적으로 AF(Amplify and Forward) 릴레이 모델을 바탕으로 하였으며 시뮬레이션을 통해 제안한 방식이 기존의 방식에 비해 더 높은 네트워크 수명을 가지는 것을 입증할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권3A호
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• pp.215-222
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• 2011

본 논문에서는 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution)-Advanced 시스템의 Relay 환경에서 효율적 serving cell 선택을 위한 power control 기법을 제안한다. Relay를 사용하는 환경에서 UE가 백홀 링크의 채널 상태를 고려하지 못하는 기존의 serving cell 선택 과정은 백홀 링크 (backhaul link)가 좋지 않은 상황에서도 액세스 링크 (access link)가 다이렉트 링크 (direct link)보다 채널 상태가 좋다면 RN (Relay Node)을 serving cell로 선택하여 최대 throughput을 얻을 수 없는 문제점을 갖는다. 또한, 제안된 기존의 해결 기법인 eNB (evolved NodeB)나 RN이 백홀 링크의 채널 정보를 리포팅하는 방식은 추가적인 데이터 전송이 필요하고, UE (User Equipment)가 백홀 링크의 채널 상태까지 고려하여 serving cell을 선택하기 때문에 serving cell 선택 과정의 복잡도가 증가하며, 백홀 링크의 채널 상태가 좋지 않아서 serving cell을 eNB로 선택한 경우에 RN에 의한 강한 간섭의 영향으로 수산 신호가 열화되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 RN이 백홀 링크의 수신 SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) 에 따라 송신 전력을 조절하는 power control 기법을 제안하며, 다양한 모의실험을 이용한 성능 분석을 통해 제안하는 방식이 3GPP LTE-Advanced 시스템의 Relay 환경에서 매우 유용한 것을 입증하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권9호
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• pp.4326-4341
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• 2016

In this paper, an adjustable multiple relay selection (MRS) scheme for cooperative communication with amplify-and-forward (AF) relay under frequency selective channels is proposed. In the proposed scheme, the relays are ordered firstly by the steady-state mean square error (MSE), then the relays are sequentially selected out from N relays and the number of cooperating relays is adjusted dynamically according to the steady-state mean square joint error (MSJE). The aim of this work is to dynamically estimate the optimum number N_o of cooperating relays. Optimum means the minimum number of cooperating relays, N_o, achieving the minimum level of steady-state MSJE. Numerical results verify the analyses and show that the scheme can adaptively adjust the number of cooperating relays, and outperform conventional relay selection schemes. Hence, the proposed scheme provides better tradeoff between BER performance and spectral efficiency and to save more energy in cooperative wireless networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1390-1405
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• 2014

This paper investigates optimal relay selection and power allocation under an aggregate power constraint for cooperative wireless sensor networks assisted by amplify-and-forward relay nodes. By considering both transmission power and circuit power consumptions, the received signal-to-noise ratio (SNR) at the destination node is calculated, based on which, a relay selection and power allocation scheme is developed. The core idea is to adaptively adjust the selected relays and their transmission power to maximize the received SNR according to the channel state information. The proposed scheme is derived by recasting the optimization problem into a three-layered problem-determining the number of relays to be activated, selecting the active relays, and performing power allocation among the selected relays. Monte Carlo simulation results demonstrate that the proposed scheme provides a higher received SNR and a lower bit error rate as compared to the average power allocation scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4180-4196
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• 2017

In this paper, we analyze average capacity of an amplify-and-forward (AF) cooperative communication system model in multi-relay multiuser networks. In contrast to conventional cooperative networks, relays in the considered network have no embedded energy supply. They need to rely on the energy harvested from the signals broadcasted by the source for their cooperative information transmission. Based on this structure, a two-step selection scheme is proposed considering both channel state information (CSI) and battery status of relays. Assuming each relay has infinite or finite energy storage for accumulating the energy, we use the infinite or finite Markov chain to capture the evolution of relay batteries and certain simplified assumptions to reduce computational complexity of the Markov chain analysis. The approximate closed-form expressions for the average capacity of the proposed scheme are derived. All theoretical results are validated by numerical simulations. The impacts of the system parameters, such as relay or user number, energy harvesting threshold and battery size, on the capacity performance are extensively investigated. Results show that although the performance of our scheme is inferior to the optimal joint selection scheme, it is still a practical scheme because its complexity is much lower than that of the optimal scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권5호
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• pp.2416-2432
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• 2017

In this paper, we investigate the security performance for cooperative networks over Nakagami-m fading channels. Based on whether the channel state information (CSI) of wiretap link is available or not, optimal relay selection (ORS) and suboptimal relay selection (SRS) schemes are considered. Also, multiple relays combining (MRC) scheme is considered for comparison purpose. The exact and asymptotic closed-form expressions for secrecy outage probability (SOP) are derived and simulations are presented to validate the accuracy of our proposed analytical results. The numerical results illustrate that the ORS is the best scheme and SRS scheme is better than MRC scheme in some special scenarios such as when the destination is far away from the relays. Furthermore, through asymptotic analysis, we obtain the closed-form expressions for the secrecy diversity order and secrecy array gain for the three different selection schemes. The secrecy diversity order is closely related to the number of relays and fading parameter between relay and destination.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권10호
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• pp.2732-2749
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• 2023

Device-to-Device (D2D) communication has received increasing attention and been studied extensively thanks to its advantages in improving spectral efficiency and energy efficiency of cellular networks. This paper proposes a novel relay selection algorithm for multi-hop full-duplex D2D communications underlaying cellular networks. By selecting the relay of each hop in a reverse manner, the proposed algorithm reduces the heavy signaling overhead that traditional relay selection algorithms introduce. In addition, the social domain information of mobile terminals is taken into consideration and its influence on the performance of D2D communications studied, which is found significant enough not to be overlooked. Moreover, simulations show that the proposed algorithm, in absence of social relationship information, improves data throughput by around 70% and 7% and energy efficiency by 64% and 6%, compared with two benchmark algorithms, when D2D distance is 260 meters. In a more practical implementation considering social relationship information, although the proposed algorithm naturally achieves less throughput, it substantially increases the energy efficiency than the benchmarks.

• ETRI Journal
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• 제46권3호
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• pp.446-460
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• 2024

In this paper, we mathematically investigate a downlink non-orthogonal multiple access (NOMA) system for short-packet communications (SPC) in which the near users are used as full-duplex (FD) relays to forward intended signals from the source to a far user. In addition, partial relay selection is employed to enhance the performance of the FD relays under the impact of imperfect interference cancellation. At the far user, selection combining (SC) or maximal ratio combining (MRC) is employed to combine the signals received from the source and the selected FD relay. The analytical expressions for the average block error rate (BLER) of two users over flat Rayleigh fading channels are derived. Furthermore, closed-form asymptotic expressions of the average BLERs at the near and far users in high signal-to-noise ratio (SNR) regimes are obtained. The numerical results show that the analytical BLERs of the near user and far user closely match the simulation results.