• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.677-687
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• 2016

Multi-way relay networks (MWRNs) allow multiple users to exchange information with each other through a single relay terminal. MWRNs are often incorporated with capacity achieving lattice codes to enable the benefits of high-rate signal constellations to be extracted. In this paper, we analytically characterize the symbol error rate (SER) performance of a functional decode and forward (FDF) MWRN in the presence of channel estimation errors. Considering M-ary quadrature amplitude modulation (QAM) with square constellations as an important special case of lattice codes, we obtain asymptotic expressions for the average SER for a user in FDF MWRN. The accuracy of the analysis at high signal-to-noise ratio is validated by comparison with the simulation results. The analysis shows that when a user decodes other users with better channel conditions than itself, the decoding user experiences better error performance. The analytical results allow system designers to accurately assess the non-trivial impact of channel estimation errors and the users' channel conditions on the SER performance of a FDF MWRN with M-QAM modulation.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권2호
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• pp.670-683
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• 2016

Network coding, as a new technique to improve the throughput, is studied combined with multi-relay model in this paper to address the challenges of long distance and power limit in deep space communication. First, an amplify-and-forward relaying approach based on analog network coding (AFNC) is proposed in multi-relay network to improve the capacity for deep space communication system, where multiple relays are introduced to overcome the long distance link loss. The design of amplification coefficients is mathematically formulated as the optimization problem of maximizing SNR under sum-power constraint over relays. Then for a dual-hop relay network with a single source, the optimal amplification coefficients are derived when the multiple relays introduce non-coherent noise. Through theoretic analysis and simulation, it is shown that our approach can achieve the maximum transmission rate and perform better over single link transmission for deep space communication.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권5호
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• pp.931-937
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• 2015

본 논문에서는 저 전력 저 복잡도 무선 기기로 구성된 다중 홉 멀티캐스트 네트워크를 위한 분산적인 중계 기법과 전력 제어 기법을 제안한다. 정보의 전달 시간이 제한되는 다중 홉 멀티캐스트 네트워크에서 선박 내 무선 네트워크 기술로 주요하게 활용 되고 있는 지그비 기술의 플러딩 기법과 비교하여 중계 기법을 위한 추가적인 정보 교환 없이 아웃티지 확률과 총 소모 전력 사이의 관계에서 제안하는 방식이 더 우수함을 실험을 통해서 확인하였다.

• 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권2호
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• pp.565-581
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• 2019

This paper investigates the wireless powered two way relay network (WPTWRN), where two single-antenna users and one single-antenna relay firstly harvest energy from signals emitted by a multi-antenna power beacon (PB) and then two users exchange information with the help of the relay by using their harvested energies. In order to improve the energy transfer efficiency, energy beamforming at the PB is deployed. For such a network, to explore the performance limit of the presented WPTWRN, an optimization problem is formulated to obtain the achievable rate region bounds by jointly optimizing the time allocation and energy beamforming design. As the optimization problem is non-convex, it is first transformed to be a convex problem by using variable substitutions and semidefinite relaxation (SDR) and then solve it efficiently. It is proved that the proposed method achieves the global optimum. Simulation results show that the achievable rate region of the presented WPTWRN architecture outperforms that of wireless powered one way relay network architecture. Results also show that the relay location has significant impact on achievable rate region of the WPTWRN.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.69-74
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• 2014

본 논문에서는 협력 통신의 다중 중계기 모델에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 수신단에서 다이버시티 이득을 극대화함과 동시에 중계기의 전력 낭비를 줄일 수 있는 방안을 제안하였다. 송신단은 에너지 하베스팅 기법이 적용된 다중 중계기 중 가장 우수한 중계기를 선택해 메시지를 전송하게 되며 나머지 중계기는 전력으로 변환하여 저장하게 된다. 또한 기존에 선택된 중계기의 전력량이 일정 수준 이하일 경우 차선의 중계기를 선택해 전송을 유지함으로서 수신단의 다이버시티 이득을 유지할 수 있다. 따라서 제안하는 프로토콜을 일반적인 네트워크에 적용할 경우 중계기의 잔여 전력량에 따라 중계기의 교체가 지속적으로 이루어지게 되어 네트워크의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 제안한 프로토콜을 레일리 페이딩 환경에서 전력 수집 효율 및 중계기 활용률, 비트 오류율(Bit Error Rate)을 통해 시스템의 성능을 평가한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권1호
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• pp.102-122
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• 2017

Nanotechnology has provided a set of tools that the engineers can use to design and manufacture integrated nano devices, which are capable of performing sensing, computing, data storing and actuation. One of the main hurdles for nano devices has been the amount of power that it can generate for transmission of data. In this paper, we proposed cooperative nano communication in the Terahertz (THz) Gap frequency band to increase the range of transmission. Outage probability (OP) performances for the proposed cooperative nano communication networks in the THz band (0.1 - 10THz) have been evaluated for the following scenarios; A) A single decode-and-forward (DF) relay over independent identically distributed (i.i.d.) Rayleigh fading channels, B) DF multi-relay network with best relay selection (BRS) over i.i.d. Rayleigh fading channels, and C) DF multi-relay network with multiple hops with BRS over i.i.d. Rayleigh fading channels. The results show that the transmission distance can be improved significantly by employing DF relays. Also, it is shown that by increasing the number of hops in a relay the OP performance is marginally degraded. The analytical results have been verified by Monte-Carlo simulation.

• 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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• 제11권11호
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• pp.5282-5300
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• 2017

Multi-hop cellular networks (MCNs) reduce the transmit power and improve the system performance. Recently, several research studies have been conducted on MCNs. The mobile relay selection scheme is a rising issue in the design of MCNs that achieves these advantages. The conventional opportunistic relaying (OR) is performed on the single factor for maximum signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR). In this paper, a comprehensive OR scheme based on Bi-Target is proposed to improve the system throughput and reduce the relay handover by constraining the amount of required bandwidth and SINR. Moreover, the proposed algorithm captures the variability and the mobility that makes it more suitable for dynamic real scenarios. Numerical and simulation results show the superiority of the proposed algorithm in both enhancing the overall performance and reducing the handover.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5B호
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• pp.327-337
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• 2012

릴레이를 사용한 시스템에서 최적의 릴레이 위치에 대한 연구가 많이 진행되어 왔지만, 지금까지는 송신단과 릴레이의 전송 전력의 합이 제한된 경우에 전송 용량을 최대화하는 연구가 대부분이었다. 그러나 Ad-hoc 네트워크와 같이 릴레이가 제한된 용량의 배터리를 에너지원으로 사용하는 경우, 에너지 소모를 효율적으로 절약하는 것이 필요하다. 본 논문은 AF(Amplify-and-Forward) 릴레이를 사용한 두 홉 시스템에서 수신단의 신호 대 잡음비가 고정된 경우, 특정 전송 품질을 만족시키기 위해 릴레이에서 사용하는 전력을 최소화하는 최적 릴레이 위치 선정 방안을 제안한다. 모의실험을 통해 Ad-hoc 환경에서의 제안된 기법이 에너지 소모 측면에서 더 효율적임을 보이고, 다중 홉으로 확장된 시스템에서 제안된 기법의 경우 더 낮은 전송실패확률을 갖는 것을 확인한다.