• 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.

• 센서학회지
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• 제17권4호
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• pp.267-272
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• 2008

Energy harvesting from the vibration through the piezoelectric effect has been studied for powering the small wireless sensor nodes. As piezoelectric uni-morph cantilever structure can transfer low vibration to large displacement, this structure was commonly deployed to harvest electric energy from vibrations. Through our previous results, when stress was applied on the cantilever, stress was concentrated on the certain point of the ceramic of the cantilever. In this study, for miniaturing the energy harvester, we investigated how the size of ceramics and the stress distribution in ceramic affects energy harvester characteristics. Even though the area of ceramic was 28.6 % decreased from $10{\times}35{\times}0.5mm^3$ to $10{\times}25{\times}0.5mm^3$, both samples showed almost same maximum power of 0.45 mW and the electro-mechanical coupling factor ($K_{31}$) of 14 % as well. This result indicated that should be preferentially considered to generate high power with small size energy harvester.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.20-39
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• 2020

This paper considers a downlink multi-carrier cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) transmission, where no direct link exists between the far user and the base station (BS), and the communication between them only relies on the assist of the near user. Firstly, the BS sends a superimposed signal of the far and the near user to the near user, and then the near user adopts simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) to split the received superimposed signal into two portions for energy harvesting and information decoding respectively. Afterwards, the near user forwards the signal of the far user by utilizing the harvested energy. A minimum data is required to ensure the quality of service (QoS) of the far user. We jointly optimize power allocation, subcarrier allocation, time allocation, the power allocation (PA) coefficient and the power splitting (PS) ratio to maximize the number of data bits received at the near user under the energy causality constraint, the minimum data constraint and the transmission power constraint. The block-coordinate descent method and the Lagrange duality method are used to obtain a suboptimal solution of this optimization problem. In the final simulation results, the superiority of the proposed NOMA scheme is confirmed compared with the benchmark NOMA schemes and the orthogonal multiple access (OMA) scheme.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권9호
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• pp.896-902
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• 2012

For most applications of the vibration energy harvesting technology as in wireless sensor networks for smart buildings and plants, the evaluation of DC output performance of vibration energy harvesters is typically required. However, there is no dedicated algorithm for the evaluation. The lack of a dedicated algorithm results from difficulties in the direct incorporation of nonlinear rectifying and regulating circuitry into finite element models of piezoelectric vibration energy harvesters. In this study, we develop a dedicated algorithm and present software based on it for the evaluation of not only AC but also DC electrical quantities. Here, an equivalent electrical circuit model is employed. The COMSOL multiphysics simulation tool is adopted for extracting equivalent electrical circuit parameters of a piezoelectric vibration energy harvester and MATLAB is used to make a graphical user interface. The AC voltage and power outputs calculated by the proposed algorithm under various conditions are compared with those by a traditional finite element analysis. The DC output voltage and power through a rectifier are obtained for varying values of smoothing capacitance and external resistance.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.750-753
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• 2013

배터리 기반 센서 시스템과 달리 태양 에너지 기반 센서 시스템에서는 정확한 양은 알 수 없지만 적어도 주기적으로 에너지가 수집될 수 있으므로 에너지 사용의 최소화가 목표가 아니라 에너지 사용의 최적화가 목표가 된다. 본 연구에서는 네트워크 토폴로지 최적화를 목적으로 태양 에너지 수집형 센서 시스템에서 잔존 에너지양에 따른 3단계 전송 파워 조절 알고리즘을 제안한다. 아울러 이 기법이 전체 센서 네트워크의 성능에 어떤 영향을 미치는지 실험을 통하여 살펴보았는데, 대부분의 지표에서 전송 파워를 고정한 기법들 보다 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제13권5호
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• pp.1320-1330
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• 2017

Wireless sensor networks for forest monitoring are typically deployed in fields in which manual intervention cannot be easily accessed. An interesting approach to extending the lifetime of sensor nodes is the use of energy harvested from the environment. Design constraints are application-dependent and based on the monitored environment in which the energy harvesting takes place. To reduce energy consumption, we designed a power management scheme that combines dynamic duty cycle scheduling at the network layer to plan node duty time. The dynamic duty cycle scheduling is realized based on a tier structure in which the network is concentrically organized around the sink node. In addition, the multi-paths preserved in the tier structure can be used to deliver residual packets when a path failure occurs. Experimental results show that the proposed method has a better performance.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권10호
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• pp.691-699
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• 2014

네트워크 수명을 연장시키기 위해 무선 센서 네트워크에서는 idle listening에 소비되는 에너지를 줄일 수 있는 듀티-사이클 MAC 프로토콜들이 제안되었다. 일반적인 듀티-사이클 MAC 프로토콜에서 각 센서 노드는 잔여 에너지양을 기반으로 듀티-사이클 주기를 계산한다. 그러나 에너지 수집이 가능한 센서 네트워크에서 기존 듀티-사이클 주기는 에너지 수집률이 높은 센서 노드에 불필요한 sleep 지연을 발생시킨다. 따라서 우리는 이전 연구에서 잔여 에너지양과 에너지 수집률을 함께 고려하여 듀티 사이클-주기를 조절하는 듀티-사이클 스케줄링 기법을 제안하였다. 그러나 이러한 듀티-사이클 MAC 프로토콜들은 듀티 사이클-주기 변화에 따른 성능 차이를 고려하지 않고 듀티-사이클 주기를 항상 선형적으로 조절하므로, 응용의 요구사항에 맞는 최적의 듀티 사이클 주기를 얻지 못한다. 본 논문에서는 듀티-사이클 주기를 계산하는 세 가지 기법들을 제안하고 그 결과에 대해 분석한다. 실험을 통해 제안된 기법들이 기존 듀티-사이클 스케줄링 기법에 비해 네트워크 수명, 단대단 패킷 전송 시간과 패킷 전송률을 각각 최대 23%, 44%, 31% 증가시킴을 확인하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.1164-1170
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• 2020

In this paper, we consider the wireless-powered backscatter communication which consists of a power beacon, a source, a relay, and a destination. For the proposed wireless-powered backscatter communication, the source transmits its signals to both the relay and the destination via a backscattering channel and the relay which has a rechargeable battery performs an energy harvesting as well as an information forwarding based on the time switching relay (TSR) protocol. Based on the decode-and-forward (DF) relay transmission, we investigate performances of the proposed system in terms of outage probability and transmission rate in which the exact performance analysis of outage probability is given. Finally, some numerical examples are given to verify our provided analytical results for different system conditions.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권3호
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• pp.271-298
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• 2012

Researchers have made significant progress in recent years towards realizing effective structural health monitoring (SHM) utilizing wireless smart sensor networks (WSSNs). These efforts have focused on improving the performance and robustness of such networks to achieve high quality data acquisition and distributed, in-network processing. One of the primary challenges still facing the use of smart sensors for long-term monitoring deployments is their limited power resources. Periodically accessing the sensor nodes to change batteries is not feasible or economical in many deployment cases. While energy harvesting techniques show promise for prolonging unattended network life, low power design and operation are still critically important. This research presents the WiSeMote: a new, fully integrated ultra-low power wireless smart sensor node and a flexible base station, both designed for long-term SHM deployments. The power consumption of the sensor nodes and base station has been minimized through careful hardware selection and the implementation of power-aware network software, without sacrificing flexibility and functionality.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.858-861
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• 2012

무선 센서 네트워크를 이용한 응용들 중 특히 환경 모니터링을 위해 대량으로 배치된 센서 노드들은 배터리 교체가 어렵고 교체시에 비용이 많이 드는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 무선 센서 네트워크 주위에 존재하는 신재생 에너지를 이용할 필요가 있다. 신재생 에너지들 중 태양 에너지는 매일 사용할 수 있고 에너지의 밀도가 다른 에너지원들 보다 높아 많이 이용되고 있다. 이에 본 논문은 태양 에너지를 충전하여 지속적으로 동작할 수 있는 무선 센서 노드의 에너지 충전 및 방전 특성을 모델링하여 무선 센서 노드의 에너지 활용 형태를 예측할 수 있는 이론적 모델을 제안한다. 개선된 모델에 의해 예측된 결과와 실제 무선 센서 노드의 에너지 활용 패턴을 비교 분석함으로써 실제와 유사하게 모델링할 수 있다.