• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권3호
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• pp.956-970
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• 2015

In this paper, we study the design of network coding for the generalized transmit scheme in multiple input multiple output Y channel, where K users wish to exchange specified and shared information with each other within two slots. Signal space alignment at each user and the relay is carefully constructed to ensure that the signals from the same user pair are grouped together. The cross-pair interference can be canceled during both multiple accessing channel phase and broadcasting channel phase. The proposed signal processing scheme achieves the degrees of freedom of ${\eta}(K)=K^2$ with fewer user antennas.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권9호
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• pp.1513-1527
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• 2011

This paper investigates the capacity rate problems for a joint decode-and-forward (JDF) based two-way relaying with network coding. We first characterize the achievable rate region for a conventional three-node network scenario along with the calculation of the corresponding maximal sum-rate. Then, for the goal of maximizing the system sum-rate, opportunistic relay selection is examined for multi-relay networks. As a result, a novel strategy for the implementation of relay selection is proposed, which depends on the instantaneous channel state and allows a single best relay to help the two-way information exchange. The JDF scheme and the scheme using relay selection are analyzed in terms of outage probability, after which the corresponding exact expressions are developed over Rayleigh fading channels. For the purpose of comparison, outage probabilities of the amplify-and-forward (AF) scheme and those of the scheme using relay selection are also derived. Finally, simulation experiments are done and performance comparisons are conducted. The results verify that the proposed strategy is an appropriate method for the implementation of relay selection and can achieve significant performance gains in terms of outage probability regardless of the symmetry or asymmetry of the channels. Compared with the AF scheme and the scheme using relay selection, the conventional JDF scheme and that using relay selection perform well at low signal-to-noise ratios (SNRs).

• 한국통신학회논문지
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• 제42권2호
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• pp.338-344
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• 2017

본 논문에서는 송신단, 수신단, 중계 전송단에서 모두 다중 안테나를 가지고 양방향 중계 증폭 전송 방식으로 동작하는 통신 환경을 고려한다. 양방향 중계 전송에서 발생하는 자기 간섭을 한 쪽의 수신단에서는 제거할 수 있고, 다른 한 수신단에서는 제거할 수 없는 상황에서 최대 전송률을 보내기 위해 릴레이 구조를 최적화하는 것을 목표로 한다. 먼저 최대 전송률을 구하기 위하여 GD(gradient descent) 기반의 지역 최적화 알고리즘을 개발하고, 보다 간단한 구조를 가지는 특이값 분해(SVD: singular value decomposition) 기반의 블록 삼각화 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안하는 양방향 기법들이 기존의 양방향 방법에 비해 자기간섭 제거 기능이 없는 기기가 상용될 때 향상된 성능을 얻는다는 것을 보여준다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권6호
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• pp.2094-2114
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• 2022

Due to the wide application of fifth generation communication, wireless sensor networks have become an indispensable part in our daily life. In this paper, we analyze physical layer security for two-way relay with energy harvesting (EH), where power splitter is considered at relay. And two kinds of combined methods, i.e., selection combining (SC) and maximum ratio combining (MRC) schemes, are employed at eavesdropper. What's more, the closed-form expressions for security performance are derived. For comparison purposes, this security behaviors for orthogonal multiple access (OMA) networks are also investigated. To gain deeper insights, the end-to-end throughput and approximate derivations of secrecy outage probability (SOP) under the high signal-to-noise ratio (SNR) regime are studied. Practical Monte-Carlo simulative results verify the numerical analysis and indicate that: i) The secure performance of SC scheme is superior to MRC scheme because of being applied on eavesdropper; ii) The secure behaviors can be affected by various parameters like power allocation coefficients, transmission rate, etc; iii) In the low and medium SNR region, the security and channel capacity are higher for cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) systems in contrast with OMA systems; iv) The systematic throughput can be improved by changing the energy conversion efficiency and power splitting factor. The purpose of this study is to provide theoretical direction and design of secure communication.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제8권6호
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• pp.655-659
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• 2010

In the conventional PNC scheme, the relay node requires simultaneous transmission of two source nodes with strict power control and carrier-phase matching between two received symbols. However, this pre-equalization process at source nodes is not practical in fading channels. In this letter, we propose a novel physical-layer network coding (PNC) scheme with log-likelihood ratio (LLR) conversion for fading channels, which utilizes not pre-equalizer at transmitters (source nodes) but joint detector at receiver (relay node). The proposed PNC requires only channel side information at the receiver (CSIR), which is far more practical assumption in fading channels. In addition, the proposed PNC scheme can use the conventional modulation scheme like M-QAM regardless of modulation order, while the conventional PNC scheme requires reconfiguration of modulation scheme at the source nodes for detection of the received signal at relay node. We consider the combination of the proposed PNC and channel coding, and find that the proposed PNC scheme is easily combined the linear channel codes such as turbo codes, LDPC, and convolutional codes.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.2813-2819
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• 2015

본 논문에서는 두 노드가 하나의 중계 노드를 통하여 서로 데이터를 주고 받는 양방향 중계 채널에서 물리계층 네트워크 코딩을 적용하여 데이터 전송률을 향상시키는 기술을 고려한다. 특히, 두 노드가 데이터를 중계 노드로 전송할 때 패킷의 길이가 서로 다른 통신 상황을 고려한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 두 노드가 전송한 길이가 다른 패킷들의 겹치는 정도에 따라 두 패킷 중 길이가 긴 패킷의 비트오류확률(bit error rate, BER)이 변화하는 것을 확인하였다. 길이가 짧은 패킷의 경우 전체 패킷이 항상 겹치므로 패킷의 겹침 정도와 상관없이 BER이 일정하고 길이가 긴 패킷의 경우 겹침정도가 작을수록 BER 성능이 좋아진다. 네트워크 코드가 적용된 패킷의 BER은 두 패킷 중 높은 BER을 갖는 패킷의 성능에 의존하므로 향상된 BER을 달성하기 위하여 새로운 방식의 전송방식이 필요함을 알 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.351-363
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• 2016

This paper investigates the performance of interference-limited two-way transmission protocols in the Rayleigh fading channels. New lower bound of outage probability and approximate expression of bit error rate (BER) for three-phase two-way relaying (3P-TWR) protocol are derived in closed-form. These expressions are valid for arbitrary signal-to-noise ratio values, numbers of co-channel interferers and amajority of modulation formats employed in the practical system. Then a comparative study is developed for the performance of three two-way transmission protocols, i.e., direct transmission (DT) protocol, two-phase two-way relaying (2P-TWR) protocol and 3P-TWR protocol based on the asymptotic expressions of outage probability and BER. On the basis of the theoretical results, the thresholds on the strength (variance) of direct channel and target rate for the relative performance of different protocols are obtained and the effect of interferences at the terminal and relay on the relative performance is analyzed. The results present key insights on how to choose proper two-way transmission protocol with the knowledge of fading channels, required date rate and modulation format to optimize the system performance in the practical interference-limited scenarios. Simulation results are presented to validate the theoretical analysis.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2008년도 추계학술대회
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• pp.31-34
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• 2008

양방향 중계 채널(two-way relay channel)은 2명의 사용자가 중계기(relay)의 도움을 받아 서로 정보를 주고받는 통신 채널이다. 중계기에서는 각각의 사용자로부터 독립적으로 수신한 두 데이터 패킷에 네트워크 코딩 기법을 적용하고, 이를 통해 만든 패킷을 두 사용자에게 동시에 전송한다. 따라서 양방향 중계 채널에서는 기존의 협력 통신에 비해 보다 효율적인 자원의 사용이 가능하다. 한편, 다중 중계기 환경에서의 중계기 선택 기반 전송 방식은 시스템의 전력 제한(power constraint), 전송 패킷의 동기화(synchronization) 문제 등을 고려할 때 다중 중계기 기반 전송 방식보다 우수한 성능을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 양방향 다중 중계기 채널에서 중계기 선택 기법을 제안한다. 양방향 중계 채널에서는 수신한 두 신호의 결합을 위해 중계기에서 네트워크 코딩 기법을 적용함으로써 중계기의 부담이 보다 증가하는 특징이 있다. 또한, 중계기는 신호 전송 시 두 사용자 모두에게 전송하게 되고 이로 인해 두 수신지와의 채널 조건을 모두 고려하여야 한다. 따라서 중계기 선택은 데이터 패킷의 전송이 시작되기 전에 분산된 방식(distributed method)으로 이루어지며, 각각의 사용자와 중계기 간 일시적(instantaneous) 채널 이득을 바탕으로 사용자-사용자 간(end-to-end) 경로 조건의 최대값을 계산하는 메트릭(metric)을 중계기 선택 기준으로 사용한다. 모의실험을 통해 제안된 중계기 선택 기법이 중계기의 개수에 해당하는 다이버시티 이득을 얻을수 있음을 보여준다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.193-200
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• 2013

최근 이동통신 뿐 만 아니라 TV방송 등에서도 릴레이를 이용한 양방향 무선채널의 전송효율을 높이기 위한 네트워크 코딩에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 동시에 여러 개의 릴레이가 전송하는 대신 최선의 릴레이를 이용하여 양방향 데이터를 전송하는 네트워크 코딩 시스템의 평균 전송용량 및 오수신율을 유도하였다. 일반적으로 양방향 통신 시스템의 경우 순방향 및 역방향 링크의 데이터 비대칭성이 존재하므로, 데이터 대칭 링크와 비대칭 링크도 포함하여 성능을 유도하였다. 유도한 결과 병렬 릴레이의 수가 증가할수록 공간 다이버시티에 의한 신호 대 잡음비(SNR) 이득이 증가함을 알 수 있었고, 대칭 링크의 경우 주어진 조건하에서 단일 릴레이를 사용하였을 때보다 9개의 릴레이가 존재하는 경우 11.4 dB의 SNR 이득을 얻을 수 있었다. 또한 비대칭 링크의 경우, 오수신율은 데이터 비대칭성보다는 릴레이의 수에 민감하다는 결과를 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권8호
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• pp.651-659
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• 2014

본 논문은 선단 내 해상 통신에서 두 통신 선박이 다중 안테나 릴레이 선박의 도움으로 데이터를 교환하는 양방향 릴레이 네트워크를 고려한다. 상기 네트워크에서 두 통신 선박의 정보 전송률이 다를 때 정보 전송 신뢰도를 높이는 전송률 인지 세 단계 아날로그 네트워크 부호화 기법을 제안한다. 제안 기법은 릴레이에서 직교하게 수신된 각 통신 선박의 신호로부터 향상된 품질의 아날로그 네트워크 부호화 신호를 안테나 수신 전력만을 이용하여 생성함으로써 릴레이를 채널 추정 기능 없이 낮은 복잡도로 구현할 수 있도록 한다. 또한, 제안 기법은 두 통신 선박의 서로 다른 전송률을 고려한 전송률-인지 릴레이 전력 할당 방법을 적용하여 비대칭 전송률을 갖는 데이터 교환의 아웃티지 확률을 크게 줄일 수 있음을 모의실험으로 보였다.