• 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.

• ETRI Journal
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• 제34권1호
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• pp.102-105
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• 2012

To serve the growing demand of the bidirectional information exchange, we propose a single relay selection (RS) scheme for physical-layer network coding (PNC) in a bidirectional cooperative network consisting of two sources and multiple relays. This RS scheme selects a single best relay by maximizing the bottleneck of the capacity region of both information flows in the bidirectional network. We show that the proposed RS rule minimizes the outage probability and that it can be used as a performance benchmark for any RS rules with PNC. We derive a closed-form exact expression of the outage probability for the proposed RS rule and show that it achieves full diversity gain. Finally, numerical results demonstrate the validity of our analysis.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5C호
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• pp.487-494
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• 2010

본 논문은 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 기반 이중-홉 다중 릴레이 시스템에서 상호정보를 최대로 하는 릴레이 선택 기법을 고려한다. 상기 시스템에서 DF (decode-and-forward) 릴레이를 적용할 때와 AF (amplify-and-forward) 릴레이를 적용할 때에 대해 각각 시스템 아웃티지 확률에 대한 하한과 제공 가능한 최대 다양성 차수를 유도하고 모의실험으로 아웃티지 용량을 제공한다. 성능 평가 결과 DF와 AF 방식 모두 아웃티지 확률 하한과 동일한 다양성 차수를 제공하지만, DF가 AF보다 아웃티지 확률 하한에 더 가깝고 더 큰 아웃티지 용량을 제공함을 볼 수 있다. 또한, 플랫 페이딩과 달리 주파수 선택성 채널에서는 다중 경로 수가 증가하거나 릴레이 선택의 후보 릴레이 수가 증가할수록 AF에 대한 DF 방식의 성능 이득이 더욱 커짐을 볼 수 있다. 따라서, OFDM 기반 다중 릴레이 시스템에서는 성능 면에서 AF 릴레이보다는 DF 릴레이가 유리함을 알 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권11호
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• pp.5381-5399
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• 2016

Currently, the quantize-and-forward (QF) scheme with high order modulation and quantization has rather high complexity and it is thus impractical, especially in multiple relay cooperative communications. To overcome these deficiencies, an improved low complex QF scheme is proposed by the combination of the low order binary phase shift keying (BPSK) modulation and the 1-bit and 2-bit quantization, respectively. In this scheme, the relay selection is optimized by the best relay position for best bit-error-rate (BER) performance, where the relays are located closely to the destination node. In addition, an optimal power allocation is also suggested on a total power constraint. Finally, the BER and the achievable rate of the low order 1-bit, 2-bit and 3-bit QF schemes are simulated and analyzed. Simulation results indicate that the 3-bit QF scheme has about 1.8~5 dB, 4.5~7.5 dB and 1~2.5 dB performance gains than those of the decode-and-forward (DF), the 1-bit and 2-bit QF schemes, at BER of $10^{-2}$, respectively. For the 2-bit QF, the scheme of the normalized Source-Relay (S-R) distance with 0.9 has about 5dB, 7.5dB, 9dB and 15dB gains than those of the distance with 0.7, 0.5, 0.3 and 0.1, respectively, at BER of $10^{-3}$. In addition, the proposed optimal power allocation saves about 2.5dB much more relay power on an average than that of the fixed power allocation. Therefore, the proposed QF scheme can obtain excellent features, such as good BER performance, low complexity and high power efficiency, which make it much pragmatic in the future cooperative communications.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권5호
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• pp.2416-2432
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• 2017

In this paper, we investigate the security performance for cooperative networks over Nakagami-m fading channels. Based on whether the channel state information (CSI) of wiretap link is available or not, optimal relay selection (ORS) and suboptimal relay selection (SRS) schemes are considered. Also, multiple relays combining (MRC) scheme is considered for comparison purpose. The exact and asymptotic closed-form expressions for secrecy outage probability (SOP) are derived and simulations are presented to validate the accuracy of our proposed analytical results. The numerical results illustrate that the ORS is the best scheme and SRS scheme is better than MRC scheme in some special scenarios such as when the destination is far away from the relays. Furthermore, through asymptotic analysis, we obtain the closed-form expressions for the secrecy diversity order and secrecy array gain for the three different selection schemes. The secrecy diversity order is closely related to the number of relays and fading parameter between relay and destination.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권2호
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• pp.11-17
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• 2009

본 논문은 공평성 제한(fairness constraint)이 존재하는 재생(regenerative) 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 중계 네트워크(relay network)에서 새로운 적응 중계기 선택(adaptive relay selection) 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 K 개의 중계기 중 시스템 용량(system capacity)을 최대화하는 M 개의 중계기를 선택한다. 선택된 중계기 사이에서는 공평성 제한을 만족하면서 시스템 성능 열화(system performance degradation)를 최소화하도록 부반송파를 재할당(subcarrier reallocation)한다. 그런 다음 보다 향상된 성능을 얻기 위해 워터필링(water-filling) 방법을 통한 적응적 전력할당이 이루어진다. 시스템 용량과 공평성 사이의 트레이드오프(trade-off) 관계를 이용하여 제안된 기법의 개선 방법 또한 연구되었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제12권3호
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• pp.87-95
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• 2013

본 논문에서는 다중 홉 시스템에서 하나의 홉에 대한 채널 정보만을 이용하는 효율적인 부분 중계 노드 선택(efficient partial relay selection, EPRS) 기법에 대한 아웃티지 확률을 레일레이 페이딩 채널에서 분석한다. 특히, 디코딩 후 전달 중계 기반의 EPRS 기법에 대한 정확한 아웃티지 확률의 식을 유도한다. 또한, 다중 홉 시스템에서 EPRS 기법의 실효성을 확인하기 위하여, 임의의 중계 경로에서 종단간 신호 대 잡음비와 각 홉의 신호 대 잡음비의 상관관계를 분석한다. 그리고, 수치적 결과를 통해 EPRS 기법과 모든 채널 정보를 이용하는 중계 노드 선택 기법의 아웃티지 성능을 비교한다.

• 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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• 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.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권4호
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• pp.1-8
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• 2012

본 논문에서는 레일리 페이딩 환경에서 OAF (opportunistic amplify-and-forward) 릴레이 전송 기법의 정확한 성능을 제시하는 새로운 분석 기법에 대해서 알아본다. 이를 위해 집합 연산 기반의 선택될 확률을 활용한다. 이를 기반으로 OAF 릴레이 전송기법의 수정된 MGF(modified moment generating function)를 제안한다. 제안된 MGF 를 바탕으로 OAF 릴레이 전송 기법의 특성을 정확하게 표현해주는 M-ary Phase Shift Keying (MPSK) 심볼 오류 확률을 제안한다. 모의 실험 결과를 통해서 제안된 심볼 오류 확률의 정확함을 확인한다.