• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권2호
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• pp.673-694
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• 2021

In this paper, we intend to study the energy efficiency (EE) optimization for a simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT)-based distributed antenna system (DAS). Firstly, a DAS-SWIPT model is formulated, whose goal is to maximize the EE of the system. Next, we propose an optimal resource allocation method by means of the Karush-Kuhn-Tucker condition as well as an ergodic method. Considering the complexity of the ergodic method, a suboptimal scheme with lower complexity is proposed by using an antenna selection scheme. Numerical results illustrate that our suboptimal method is able to achieve satisfactory performance of EE similar to an optimal one while reducing the calculation complexity.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제16권4호
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• pp.219-224
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• 2016

In this paper, coupled-mode theory (CMT) is used to obtain a transient solution analytically for a wireless power transfer system (WPTS) when unit energy is applied to one of two resonators. The solutions are compared with those obtained using equivalent circuit-based analysis. The time-domain CMT is accurate only when resonant coils are weakly coupled and have large quality factors, and the reason for this inaccuracy is outlined. Even though the time-domain CMT solution does not describe the WPTS behavior precisely, it is accurate enough to allow for an understanding of the mechanism of energy exchange between two resonators qualitatively. Based on the time-domain CMT solution, the critical coupling coefficient is derived and a criterion is suggested for distinguishing inductive coupling and magnetic resonance coupling of the WPTS.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권2호
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• pp.533-546
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• 2018

This study proposes a comprehensive mathematical model that includes coil-system circuit and loss models for power converters in wireless power transfer (WPT) systems. The proposed model helps in understanding the performance of WPT systems in terms of coil-to-coil efficiency, overall efficiency, and output power capacity and facilitates system performance optimization. Three methods to achieve constant output power for variable-load systems are presented based on system performance analysis. An optimal method can be selected for a specific WPT system by comparing the efficiencies of the three methods calculated with the proposed model. A two-coil 1 kW WPT system is built to verify the proposed mathematical model and constant output power control methods. Experimental results show that when the load resistance varies between 5 and $25{\Omega}$, the system output power can be maintained at 1 kW with a maximum error of 6.75% and an average error of 4%. Coil-to-coil and overall efficiencies can be maintained at above 90% and 85%, respectively, with the selected optimal control method.

• 전자공학회논문지
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• 제53권1호
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• pp.22-26
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• 2016

본 논문에서는 공 모양의 구조를 이용하여 공진형 무선 전력 전송용 송 수신기를 설계 및 구현하였다. 제안된 송신기의 코일을 공 모양으로 감음으로써 3차원의 공간으로 자계 에너지를 방사하도록 하였다. 송신기의 각각의 면을 나선 구조로 함으로써 높은 Q 값을 얻을 수 있도록 설계하였다. 이것은 기존의 무선 전력 전송 시스템에서 위치에 따라서 전송효율이 변하는 문제점을 해결하였다. 그리고 3차원에서의 공진형 무선 전력 전송을 가능하게 한다. 이때의 공진주파수는 6.78 MHz이며, 송 수신기 사이 거리가 200 mm일 때, 3차원 전 방향에서 40% 이상의 전송 효율을 얻을 수 있었다.

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

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.1511-1518
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• 2008

무선 센서 네트워크는 소형의 무선 센서노드들로 구성된 네트워크이다. 무선으로 구성된 센서 네트워크는 사물과 환경의 변화를 감지하여 싱크로 전송한다. 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 무선으로 데이터를 전송할 때 가장 많은 에너지를 소모한다. 한정된 에너지 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 데이터 전송에 이용하는 라디오모듈의 사용을 최소화하여 네트워크 전체의 데이터 전송량을 감소시켜야 한다. 본 논문에서 제안하는 NRMC는 에너지 소모를 줄이기 위해 DPCM, 웨이블릿, 양자화, 가변 길이 부호화를 사용하여 전송되는 데이터의 양을 줄여 라디오모듈을 통한 데이터 전송 횟수를 줄였고, 결과적으로 센서네트워크의 트래픽을 감소시켜 에너지 소모를 줄였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1560-1566
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• 2015

차세대 무선 통신 시스템에서는 효율적인 전력 사용을 위해서 서비스를 받지 않는 수신기는 송신기로부터 전송되는 신호를 이용하여 전력을 획득할 수 있는 환경을 고려하고 있다. 본 논문에서는 최적화 기법을 이용하여 시스템의 총 데이터 전송률과 전력 획득량을 동시에 최대화할 수 있는 서브 채널 및 파워 할당 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 제안 기법은 시스템의 총 데이터 전송률과 전력 획득량을 균형있게 증가시킴을 보였다. 특히, 제안 기법은 기존 기법에 비해 미미한 데이터 전송률 저하를 보이지만 전력 획득량은 크게 증가시켜 효율적인 전력 사용을 가능하게 함을 보였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.10-15
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• 2017

무선 주파수 에너지 전송에 있어 최적의 전처리 기법으로 알려진 전-디지털 에너지 빔포밍은 벡터 양자화를 사용하므로 채널 피드백 부담이 크다. 이러한 피드백 부담을 줄이기 위해 스칼라 양자화를 사용해 채널을 피드백하는 빔 조향 기반의 에너지 전송 기술을 고려할 수 있다. 현재까지의 빔 조향 기반의 에너지 전송 기술에 대한 연구는 특수한 채널 환경 및 기지국이 채널 정보를 완벽히 알고 있는 상황에서 진행되었다. 본 논문에서는 현실성을 반영한 채널 모델을 사용하고 채널 추정 오차가 있는 환경에서 빔 조향 기법을 전-디지털 에너지 빔포밍과 비교하여 성능을 분석하였다. 모의실험을 통해 채널 환경, 기지국과 단말의 안테나 수 및 상호 간의 거리, 그리고 채널 추정 오차에 따른 성능을 확인하고 그 원인을 분석한다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권2호
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• pp.3-8
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• 2017

본 논문은 차량 내부에서 무선 에너지 전송 기술을 지원하기 위해 분산 안테나 시스템의 사용을 제안한다. 차량 내 무선 에너지 전송 시스템은 에너지 수신 단말기의 이동이 제한적이고, 채널 환경이 정적이며, 인체가 송신기와 가까운 특징을 갖는다. 이러한 상황에서 송신기의 배치는 인체에서의 수신 에너지와 에너지 수신 단말기에서의 수신 에너지의 양에 큰 영향을 미친다. 이에 본 논문은 기존 무선 통신 시스템에서 사용되는 중앙 집중형 안테나 시스템과 분산 안테나 시스템을 적용하였을 때의 차량 내 무선 에너지 전송 성능을 모의실험을 통해 비교하고, 분산 안테나 시스템이 더 좋은 성능을 가짐을 보인다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.173-181
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• 2017

In this paper, the bifurcation criteria for inductive power transfer (IPT) systems is suggested considering the inductive power pad losses. The bifurcation criteria for series-series (SS) and series-parallel (SP) topologies are derived in terms of the main parameters of the IPT system. For deriving precise criteria, power pad resistance is obtained by copper loss calculation and core loss analysis. Utilizing the suggested criteria, possibility of bifurcation occurrence can be predicted in the design process. In order to verify the proposed criteria, 50 W IPT laboratory prototype is fabricated and the feasibilities of the switching frequency and AC load resistance shift to escape from bifurcation are identified.