• ETRI Journal
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• 제39권6호
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• pp.794-802
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• 2017

In this paper, a wireless powered communication network (WPCN) consisting of a hybrid access point (H-AP) and multiple user equipment (UE), all of which operate in full-duplex (FD), is described. We first propose a transceiver structure that enables FD operation of each UE to simultaneously receive energy in the downlink (DL) and transmit information in the uplink (UL). We then provide an energy usage model in the proposed UE transceiver that accounts for the energy leakage from the transmit chain to the receive chain. It is shown that the throughput of an FD WPCN using the proposed FD UE (FD-WPCN-FD) can be maximized by optimal allocation of the UL transmission time to the UE by solving a convex optimization problem. Simulation results reveal that the use of the proposed FD UE efficiently improves the throughput of a WPCN with a practical self-interference cancellation capability at the H-AP. Compared to the WPCN with FD H-AP and half-duplex (HD) UE, FD-WPCN-FD achieved an 18% throughput gain. In addition, the throughput of FD-WPCN-FD was shown to be 25% greater than that of WPCN in which an H-AP and UE operated in HD.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.1900-1911
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• 2015

본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 전력의 제약이 있는 센서들의 장거리통신을 가능케 하는 backscatter 통신에 대해 소개하고, 이를 접목해 무선전력 통신네트워크(wireless-powered communication networks, WPCN)의 doubly near-far 문제를 해결하는 방안을 논의한다. Backscatter에 기반한 WPCN에서 유저들은 하이브리드 엑세스 지점으로부터 전송되는 신호와 반송파 송신기로부터 전송되는 반송파 신호로부터 에너지를 수집한 후, 주파수 편이 변조를 이용한 반송파 신호의 반사를 통해 정보를 전송하게 된다. 위의 통신환경에서 energy-free 조건과 신호대 잡음비 outage 영역을 정의한다. 또한 본 논문에서는 에너지 수집과 정보 전송을 위한 최적의 시간 할당 방법을 제안하고, 이를 통해 시스템 전체의 정보전송 효율을 최대화할 수 있는 backscatter 기반의 수집 후 전송 프로토콜을 설계한다. 실험결과를 통해 제안한 backscatter 기법이 종래의 WPCN에 비해 광범위한 서비스 영역과 축소된 신호대 잡음비 outage 영역을 갖는 것을 보였고, 정보전송 효율을 최대화할 수 있음을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제52권3호
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• pp.19-24
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• 2015

본 논문에서는 massive multiple-input multiple-output (MIMO) 기반의 wireless powered communication network (WPCN)에서 에너지 효율을 향상시키기 위한 기지국 안테나 수 최적화 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 massive MIMO 시스템의 채널 hardening 특성을 이용하여 채널 이득을 안테나 수에 대한 식으로 근사한다. 그리고 근사화 된 최적화 문제에 편미분을 적용한 후 Lambert-W 함수를 이용하여 최적해를 closed form으로 찾는다. 모의실험을 통해 제안하는 기법의 근사 과정과 최적화 문제를 해결하는 방법이 적절함을 보이고, closed form 해가 exhaustive search 방법으로 찾은 해와 오차가 크지 않음을 확인한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권9호
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• pp.2399-2418
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• 2023

The paper focuses on investigating secure transmission in wireless powered communication networks (WPCN) that involve multiple energy-constrained relays and one energy-constrained source. The energy is harvested from a power beacon (PB) while operating in the presence of a passive eavesdropper. The study primarily aims to achieve energy-efficient secure communications by examining the impact of channel estimation on the secrecy performance of WPCN under both perfect and imperfect CSI scenarios. To obtain practical insights on improving security and energy efficiency, we propose closed-form expressions for secrecy outage probability (SOP) under the linear energy harvesting (LEH) model of WPCN. Furthermore, we suggest a search method to optimize the secure energy efficiency (SEE) with limited power from PB. The research emphasizes the significance of channel estimation in maintaining the desired performance levels in WPCN in real-world applications. The theoretical results are validated through simulations to ensure their accuracy and reliability.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.175-182
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• 2018

단말의 수가 증가하고 사물 인터넷 환경이 분산화 됨에 따라 랜덤 접속 기반의 무선전력 통신 네트워크에 관한 연구가 필요하다. 랜덤 접속 기반 무선전력 통신 네트워크에서 단말은 주어진 프레임 내에서 늦게 접속할수록 전송 전에 더 많은 에너지를 하베스팅하여 더 높은 파워로 송신할 수 있기 때문에 접속 성공시 더 높은 처리율을 얻을 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 제안하는 랜덤 접속 제어 프로토콜은 채널 값에 따라 단말에게 우선순위를 부여하고 우선순위에 따라 랜덤 슬롯을 구분함으로써 접속점과의 근거리 단말이 원거리 단말보다 먼저 접속하게 만든다. 이를 통하여 근거리 단말의 처리율을 낮추고 원거리 단말의 처리율을 높이는 방식으로 이중 원근 문제를 완화시키고 사용자 공평성을 향상시킨다. 수학적 분석 및 모의실험 결과 제안 접속 제어 방식은 우선순위 레벨에 따라 채널 처리율 및 사용자 공평성 성능을 향상시킨다.