• Journal of Communications and Networks
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• 제16권5호
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• pp.502-511
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• 2014

In this paper, we evaluate performance of a hybrid decode-amplify-forward relaying protocol in underlay cognitive radio. In the proposed protocol, a secondary relay which is chosen by partial relay selection method helps a transmission between a secondary source and a secondary destination. In particular, if the chosen relay decodes the secondary source's signal successfully, it will forward the decoded signal to the secondary destination. Otherwise, it will amplify the signal received from the secondary source and will forward the amplified signal to the secondary destination. We evaluate the performance of our scheme via theory and simulation. Results show that the proposed protocol outperforms the amplify-and-forward and decode-and-forward protocols in terms of outage probability.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제10권3호
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• pp.459-470
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• 2014

In this paper, the average probability of the symbol error rate (SER) and throughput are studied in the presence of joint spectrum sensing and data transmission in a cognitive relay network, which is in the environment of an optimal power allocation strategy. In this investigation, the main component in calculating the secondary throughput is the inclusion of the spatial false alarms, in addition to the conventional false alarms. It has been shown that there exists an optimal secondary power amplification factor at which the probability of SER has a minimum value, whereas the throughput has a maximum value. We performed a Monte-Carlo simulation to validate the analytical results.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.291-296
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• 2012

본 논문은 인지 언더레이 네트워크에서 멀티 홉 전송을 제안한다. 2차 송신기(S)에서 수신기(D)까지 신호를 전송할 때, N개의 중계기와 N+1 개의 언더레이 중계기를 이용하여 신호를 전송한다. 본 논문에서 채널과 레일리 페이딩 채널을 고려한다. 언더레이 네트워크에서 2차 송신기는 최대 간섭 임계값보다 1차 사용자에 의한 간섭이 낮게 전력을 적용한다. 송신기와 중계기 사이의 홉 전송을 고려하여 송신 전력과 신호 대 잡음 비율(SNR)을 구한다. 송신기와 수신기 사이 존재하는 언더레이 네트워크상의 중계기의 수의 변화에 따른 송신 전력과 신호 대 잡음 비율을 구한다. 송신전력과 신호 대 잡음 비율(SNR)을 비교하여 언더레이 네트워크상에서 최적의 중계기 수와 최적의 threshold 값을 찾는다.

• 방송공학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.215-223
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• 2015

에너지 하베스팅 기술은 에너지가 제약적인 환경에 있는 통신 기기가 정보 송신에 필요한 에너지를 얻는 충전 기술이다. 최근에 제안된 에너지 하베스팅 기술은 주변의 무선 고주파 신호로부터 에너지를 저장한다. 대표적으로 시간 전환 (time switching, TS) 과 전력 분할 (power splitting, PS) 의 기술이 있다. 본 논문은 무선 인지 중계 네트워크에서 이차 사용자의 중계기가 정보 전송을 위해 에너지 하베스팅 기술을 사용할 때 최적의 에너지 하베스팅 시간을 분배하는 방법을 제안한다. 이차 사용자의 중계기는 시간 전환 기술을 사용하여 이차 사용자의 송신기에서 보낸 신호로부터 정보와 에너지를 전달받는다. 이차 사용자의 순시적 처리량을 최대화 하기 위하여 이차 사용자 중계기의 하베스팅 시간을 최적화 한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 고정된 하베스팅 시간을 사용하는 방식보다 본 논문에서 제안한 방법으로 구한 최적의 하베스팅 시간을 사용하는 것이 더 큰 순시적 처리량을 얻음을 확인하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 춘계학술발표대회
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• pp.82-85
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• 2019

An adaptive power control scheme is proposed for the cognitive relay networks with joint overlay and underlay spectrum sharing model. The transmit power of the secondary user is adjusted adaptively according to the spectrum sensing results and the interference channel condition. The outage probability of the secondary user is compared by Monte - Carlo simulations between the fixed power control scheme and pure overlay or underlay spectrum sharing schemes. The results show that, by employing the adaptive power control strategy, the interference probability of the secondary user to the primary user is decreased by 70 % ~ 80 % under the same outage probability. Also, the outage probability of the secondary user is reduced by 1 ~ 2 orders of magnitude under the same interference probability. Thus, the performance of the spectrum sharing is improved effectively.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권8호
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• pp.46-51
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• 2012

본 논문에서는 무선 인지 중계 네트워크에서의 파워 할당 기법에 대해서 연구한다. 무선 인지 중계 네트워크는 주파수 공유를 통해서 주파수 효율성을 높일 뿐만 아니라 중계기의 사용으로 시스템의 커버리지를 확장시킬 수 있는 장점을 가진다. 그러나 기존의 연구들에서는 주파수 공유를 위해서 이차 사용자가 일차 사용자 사이와의 채널 정보를 완벽하게 알아야 한다고 가정한다. 그러나 이 채널 정보는 시변 특성 또는 피드백 지연 등의 이유로 이차 사용자가 불완전한 채널 정보를 얻게 된다. 이러한 불완전한 채널 정보로 인하여 결국 이차 사용자는 간섭 제약을 위반하게 되고 주파수를 공유할 수 없게 된다. 따라서 이 문제를 극복하기 위해서 본 논문에서는 일차 사용자의 허용 가능한 outage확률 간섭 제약을 만족하는 이차 사용자의 파워 할당 기법을 제안한다. 제안된 파워 할당 기법은 순시적인 채널 정보를 사용하지 않기 때문에, 이차 사용자의 피드백 부담을 덜어줄 뿐만 아니라 지연된(outdated) 채널 환경에 관계없이 간섭 제약을 만족시키는 장점을 가진다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5A호
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• pp.325-338
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• 2012

본 논문에서는 무선 인지(Cognitive Radio, CR) 기반의 다중 홉 릴레이 전송 환경에서 링크별 가용 주파수 자원을 할당하는 문제를 다룬다. 경로 탐색, 채널 센싱 및 판단, 자원 할당의 3단계 시나리오를 제시하고 컬러 다중 그래프 모델과 시분할 된 프레임 구조를 토대로 서비스 받는 사용자의 수를 최대화하는 최적화 문제로 수학적 모델링을 한다. 이에 대한 해법으로 단말 선택, 릴레이 및 경로 선택 그리고 각 홉별 주파수 자원 선택의 3단계로 구성되는 부 최적화된 종합적 자원관리 방안을 제시한다. 모의실험에서는 홉-별 시분할 된 프레임 구조를 가지는 셀룰러 기반 2차 시스템을 고려하였으며, 다중 홉 통신과 단일 홉 통신 간의 성능을 비교를 통해 무선인지 시스템에서 다중 홉 통신의 필요성을 보였다. 또한 다중 홉 통신 가운데 가장 우수한 홉 수와 그 환경에 대해 살펴보았다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.1-19
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• 2020

In an underlay cognitive simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) network, communication from secondary user (SU) to secondary destination (SD) is accomplished with decode-and-forward (DF) relays. Multiple energy-constrained relays are assumed to harvest energy from SU via power splitting (PS) protocol and complete SU secure information transmission with beamforming. Hence, physical layer security (PLS) is investigated in cognitive SWIPT network. In order to interfere with eavesdropper and improve relay's energy efficiency, a destination-assisted jamming scheme is proposed. Namely, SD transmits artificial noise (AN) to interfere with eavesdropping, while jamming signal can also provide harvested energy to relays. Beamforming vector and power splitting ratio are jointly optimized with the objective of SU secrecy capacity maximization. We solve this non-convex optimization problem via a general two-stage procedure. Firstly, we obtain the optimal beamforming vector through semi-definite relaxation (SDR) method with a fixed power splitting ratio. Secondly, the best power splitting ratio can be obtained by one-dimensional search. We provide simulation results to verify the proposed solution. Simulation results show that the scheme achieves the maximum SD secrecy rate with appropriate selection of power splitting ratio, and the proposed scheme guarantees security in cognitive SWIPT networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권1호
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• pp.260-279
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• 2015

In this paper, we investigate physical layer security for multiple decode-and-forward (DF) relaying underlay cognitive radio networks (CRNs) with fixed transmit power at the secondary network against passive eavesdropping attacks. We propose a simple relay selection scheme to improve wireless transmission security based on the instantaneous channel information of all legitimate users and the statistical information about the eavesdropper channels. The closed-form expressions of the probability of non-zero secrecy capacity and the secrecy outage probability (SOP) are derived over independent and non-identically distributed Rayleigh fading environments. Furthermore, we conduct the asymptotic analysis to evaluate the secrecy diversity order performance and prove that full diversity is achieved by using the proposed relay selection. Finally, numerical results are presented to verify the theoretical analysis and depict that primary interference constrain has a significant impact on the secure performance and a proper transmit power for the second transmitters is preferred to be energy-efficient and improve the secure performance.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권10호
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• pp.2455-2472
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• 2012

Although underlay spectrum sharing has been shown as a promising technique to promote the spectrum utilization in cognitive radio networks (CRNs), it may suffer bad secondary performance due to the strict power constraints imposed at secondary systems and the interference from primary systems. In this paper, we propose a two-phase based cooperative transmission protocol with the interference cancellation (IC) and best-relay selection to improve the secondary performance in underlay models under stringent power constraints while ensuring the primary quality-of-service (QoS). In the proposed protocol, IC is employed at both the secondary relays and the secondary destination, where the IC-based best-relay selection and cooperative relaying schemes are well developed to reduce the interference from primary systems. The closed-form expression of secondary outage probability is derived for the proposed protocol over Rayleigh fading channels. Simulation results show that, with a guaranteed primary outage probability, the proposed protocol can achieve not only lower secondary outage probability but also higher secondary diversity order than the traditional underlay case.