• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권2호
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• pp.389-405
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• 2014

Outdated Channel State Information (CSI) was proved to have negative effect on performance in two-way relay networks. The diversity order of widely used opportunistic relay selection (ORS) was degraded to unity in networks with outdated CSI. This paper proposed a multiple relay selection scheme for amplify-and-forward (AF) based two-way relay networks (TWRN) with outdated CSI. In this scheme, two sources exchange information through more than one relays. We firstly select N best relays out of all candidate relays with respect to signal-noise ratio (SNR). Then, the ratios of the SNRs on the rest of the candidate relays to that of the Nth highest SNR are tested against a normalized threshold ${\mu}{\in}[0,1]$, and only those relays passing this test are selected in addition to the N best relays. Expressions of outage probability, average bit error rate (BER) and ergodic channel capacity were obtained in closed-form for the proposed scheme. Numerical results and Simulations verified our theoretical analyses, and showed that the proposed scheme had significant gains comparing with conventional ORS.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3501-3523
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• 2017

It is a classical integer optimization difficulty to design an optimal selection scheme in cooperative relay networks considering co-channel interference (CCI). In this paper, we solve single-objective and multi-objective relay selection problem. For the single-objective relay selection problem, in order to attain optimal system performance of cooperative relay network, a novel quantum differential evolutionary algorithm (QDEA) is proposed to resolve the optimization difficulty of optimal relay selection, and the proposed optimal relay selection scheme is called as optimal relay selection based on quantum differential evolutionary algorithm (QDEA). The proposed QDEA combines the advantages of quantum computing theory and differential evolutionary algorithm (DEA) to improve exploring and exploiting potency of DEA. So QDEA has the capability to find the optimal relay selection scheme in cooperative relay networks. For the multi-objective relay selection problem, we propose a novel non-dominated sorting quantum differential evolutionary algorithm (NSQDEA) to solve the relay selection problem which considers two objectives. Simulation results indicate that the proposed relay selection scheme based on QDEA is superior to other intelligent relay selection schemes based on differential evolutionary algorithm, artificial bee colony optimization and quantum bee colony optimization in terms of convergence speed and accuracy for the single-objective relay selection problem. Meanwhile, the simulation results also show that the proposed relay selection scheme based on NSQDEA has a good performance on multi-objective relay selection.

• 방송공학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.105-108
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• 2016

본 논문에서는 다수의 중계기와 다수의 도청자가 존재하는 협력 재밍 네트워크를 다룬다. 다수의 중계기 중 하나의 중계기가 선택되어 증폭 후 재전송 기법으로 총 두 단계를 통해 수신기에 신호를 전송한다. 도청자의 신호 수신을 방해하기 위해 첫 번째 단계에서 수신기가 재밍 신호를 전송하며, 두 번째 단계에서 송신기가 재밍 신호를 전송한다. 이러한 시스템의 보안 전송률을 수식적으로 분석하며, 사용가능한 채널 정보에 따라 최적의 중계기 선택 기법을 각각 제시한다. 모의실험을 통해 제시한 중계기 선택 기법의 성능이 임의의 중계기 선택 기법에 비해 향상됨을 확인하였다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2011년도 하계학술대회
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• pp.310-313
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• 2011

Broadcasting nature of wireless communications makes it possible to apply opportunistic network coding (OPNC) by overhearing transmitted packets from a source to sink nodes. However, it is difficult to apply network coding to the topology of multiple relay and sink nodes. We propose to use relay node selection, which finds a proper node for network coding since the OPNC alone in the topology of multiple relays and sink nodes cannot guarantee network coding gain. The proposed system is a novel combination of wireless network coding and relay selection, which is a key contribution of this paper. In this paper, with the consideration of channel state and potential network coding gain, we propose relay node selection techniques, and show performance gain over the conventional OPNC and a channel-based selection algorithm in terms of average system throughput.

• 방송공학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.134-143
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• 2009

본 논문에서는 양방향 다중 중계기 채널(two-way multiple relay channel)에서의 중계기 선택 기법을 제안한다. 양방향 다중 중계기 채널에서는 2명의 사용자가 다수의 중계기의 도움을 받아 서로 정보를 주고받는다. 단방향 중계 채널에서와 같이 중계기는 복호화 재전송 프로토콜 또는 증폭 재전송 프로토콜을 기반으로 정보를 중계하며, 정보 전송에 필요한 채널 자원을 줄이기 위해 정보의 결합 과정을 추가로 적용한다. 특히, 중계기가 다수인 환경에서는 정보 전송 경로의 수가 증가함으로 인해 다이버시티 이득이 증가한다는 것이 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 다수의 중계기 중 채널 조건을 바탕으로 가장 좋은 중계기를 선택하는 기법을 제안하고 이를 통해 다이버시티 이득의 향상을 확인한다. 우선, 중계기들은 핸드셰이킹(handshaking) 과정을 이용하여 채널 정보의 크기를 얻고, 이를 바탕으로 데이터의 전송이 이루어지기 전에 분산된 방식으로 최적의 중계기 선택이 이루어진다. 중계기 선택 기준은 각각의 사용자와 중계기 간 일시적 채널 이득을 바탕으로 사용자-사용자 간(end-to-end) 경로 조건의 최대값을 계산하는 메트릭(metric)을 사용한다. 또한, 전송량을 계산하기 위해 자동반복요구(automatic repeat request, ARQ)를 사용한 알고리즘을 제안하고, 이를 통해 전송량을 분석한다. 모의실험을 통해, 제안된 중계기 선택 기법은 사용 가능한 중계기의 수가 증가함에 따라 전송량이 증가함을 보이고, 사용 가능한 중계기의 개수에 해당하는 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 보여준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.509-515
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• 2017

본 논문에서는 다수의 릴레이가 존재하는 협력 통신 환경에서 릴레이 노드들의 신뢰도 정보를 이용한 릴레이 선택 기법을 고려한다. 먼저, 신뢰도에 따라 릴레이 노드들이 송신단의 정보 전송을 도와주는 경우와 전송을 도와주지 않는 경우 모두를 고려한 정보 전송률의 기댓값을 유도한다. 다음으로 주어진 신뢰도 정보를 이용하여 수신단에서 달성 가능한 정보 전송률의 기댓값을 최대화하는 릴레이 선택 기법을 제안한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통하여 제안하는 릴레이 선택 기법이 릴레이 노드의 신뢰도 정보를 이용하지 않는 기존의 릴레이 선택 기법과 비교하여 더 우수한 성능을 나타냄을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5A호
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• pp.431-439
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• 2010

모든 노드에서 다중 안테나를 갖고 다중 릴레이가 존재하는 협동 통신망을 고려한다. 연판정 후 전송 기법을 적용하여 쌍 오류 확률을 구하고 이를 이용하여 심볼 오류 확률을 유도한다. 하지만 이러한 다중 릴레이 시스템 에서 간섭을 피하기 위해 일반적으로 전송률 측면에서 비효율적인 직교 채널의 사용이 요구된다. 이를 해결하기 위해 순시적인 신호 대 잡음의 비가 가장 큰 릴레이를 선택하도록 하는 선택 기법을 적용하고, 이 시스템에 대한 성능을 분석 한다. 또한, 릴레이의 개수가 증가할수록 모든 릴레이를 사용할 때보다 릴레이 선택 기법을 사용했을 때의 성능이 우수함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권9호
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• pp.4326-4341
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• 2016

In this paper, an adjustable multiple relay selection (MRS) scheme for cooperative communication with amplify-and-forward (AF) relay under frequency selective channels is proposed. In the proposed scheme, the relays are ordered firstly by the steady-state mean square error (MSE), then the relays are sequentially selected out from N relays and the number of cooperating relays is adjusted dynamically according to the steady-state mean square joint error (MSJE). The aim of this work is to dynamically estimate the optimum number N_o of cooperating relays. Optimum means the minimum number of cooperating relays, N_o, achieving the minimum level of steady-state MSJE. Numerical results verify the analyses and show that the scheme can adaptively adjust the number of cooperating relays, and outperform conventional relay selection schemes. Hence, the proposed scheme provides better tradeoff between BER performance and spectral efficiency and to save more energy in cooperative wireless networks.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.533-540
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• 2015

We study relay selection in decode-and-forward (DF)-based relay networks consisting of a source, a destination, an eavesdropper, and multiple relays, where each terminal has a single antenna and operates in a half-duplex mode. In these networks, it is desirable to protect the confidential message from the source to the destination against the eavesdropper with the help of a single selected relay. Specifically, we begin by investigating DF-based networks for the scenario instantaneous signal-to-noise ratios (SNRs) related to the eavesdropper are available. For the scenario, we propose relay selection to maximize the secrecy rate of DF-based networks with and without direct-paths, and we derive the exact secrecy outage probabilities in closed-form.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권2호
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• pp.118-127
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• 2007

We propose a link adaptation and selection method for the links constituting an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based wireless relay network. The proposed link adaptation and selection method selects the forwarding, modulation, and channel coding schemes providing the highest end-to-end throughput and decides whether to use the relay or not. The link adaptation and selection is done for each sub-channel based on instantaneous signal to interference plus noise ratio (SINR) conditions in the source-to-destination, source-to-relay and relay-to-destination links. The considered forwarding schemes are amplify and forward (AF) and simple adaptive decode and forward (DF). Efficient adaptive modulation and coding decision rules are provided for various relaying schemes. The proposed end-to-end link adaptation and selection method ensures that the end-to-end throughput is always larger than or equal to that of transmissions without relay and non-adaptive relayed transmissions. Our evaluations show that over the region where relaying improves the end-to-end throughput, the DF scheme provides significant throughput gain over the AF scheme provided that the error propagation is avoided via error detection techniques. We provide a frame structure to enable the proposed link adaptation and selection method for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-time division duplex relay networks based on the IEEE 802.16e standard.