• ETRI Journal
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• 제39권5호
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• pp.729-736
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• 2017

This work investigates secure cluster-aided multi-hop randomize-and-forward networks. We present a hop-by-hop multi-hop transmission scheme with relay selection, which evaluates for each cluster the relays that can securely receive the message. We propose an analytical model to derive the secure connectivity probability (SCP) of the hop-by-hop transmission scheme. For comparison, we also analyze SCPs of traditional end-to-end transmission schemes with two relay-selection policies. We perform simulations, and our analytical results verify that the proposed hop-by-hop scheme is superior to end-to-end schemes, especially with a large number of hops or high eavesdropper channel quality. Numerical results also show that the proposed hop-by-hop scheme achieves near-optimal performance in terms of the SCP.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권5호
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• pp.40-46
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• 2007

본 논문에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 트랜스패런트(transparent) 이동 다중 홉 릴레이(mobile multi-hop relay; MMR)시스템에서 MS(Mobile Station)가 이동함에 따라 발생하는 도플러 확산(Doppler spread)에 대한 영향을 분석한다. 상호협력(cooperative) MMR 또는 비상호협력(non-cooperative) 수율 증가(throughput enhancement;TE) MMR을 갖는 OFDM 시스템에서 부채널간 간섭(interchannel interference; ICI) 전력과 ICI 전력의 상계(upper bound)를 유도한다. 또한, 신호 대 간섭비(signal-to-interference ratio; SIR)와 SIR의 하계(lower bound)를 유도하고, WiBro(mobile WiMAX)용 파라미터를 이용하여 모의 실험을 통해 유도 결과를 검증한다.??

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제36권6호
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• pp.528-535
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• 2009

본 논문에서는 IEEE 802.11 환경에서 무선 협력 통신을 이용하여 성능을 향상 시키는 방법에 대해 제안한다. 기존 협력 통신 알고리즘은 소스(source)와 AP(Access Point) 사이에 1개의 릴레이(relay)를 두어 수행한 2 홉 릴레이(hop relay) 방식으로, 이는 알맞은 릴레이를 찾을 수 없는 경우가 발생하므로 보완이 필요하다. 본 논문에서는 AP에서 네트워크 정보(노드 사이 전송률, 노드와 AP 사이 전송률)를 관리하여 릴레이 선정에 이 네트워크 정보를 이용한다. 이 정보를 이용하여 AP는 1개 이상의 릴레이를 선정하여 소스와 주위 노드에게 선정된 릴레이를 알리고 소스에서 데이터를 전송할 때 이 릴레이를 통해 협력 통신을 하도록 한다. 이러한 협력 통신 방법은 데이터 전송의 효율성을 높인다. 또한 본 논문에서는 소스의 데이터를 전송한 릴레이는 소스의 데이터를 전송한 후에 자신의 데이터 또한 전송할 수 있는 기회를 가지도록 하여 소스 데이터를 대신 전송하여 소비된 노드의 자원을 만회할 수 있는 기회를 가지게 한다. 이로써 제안된 방법을 이용하면 노드의 자원 소비를 보완함은 물론 전체 네트워크의 성능(throughput)을 향상시킬 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권1호
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• pp.19-26
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• 2016

In this paper, the performance of dual-hop multi-relay maximum ratio transmission (MRT) over Rayleigh flat fading channels is studied with both conventional (all relays participate the transmission) and opportunistic (best relay is selected to maximize the received signal-to-noise ratio (SNR)) relaying. Performance analysis starts with the derivation of the probability density function, cumulative distribution function and moment generating function of the SNR. Then, both approximate and asymptotic expressions of symbol error rate (SER) and outage probability are derived for arbitrary numbers of antennas and relays. With the help of asymptotic SER and outage probability, diversity and array gains are obtained. In addition, impact of imperfect channel estimations is investigated and optimum power allocation factors for source and relay are calculated. Our analytical findings are validated by numerical examples which indicate that multi-relay MRT can be a low complexity and reliable option in cooperative networks.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2010년도 하계학술대회
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• pp.9-11
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• 2010

Multiple-input multiple-output (MIMO) systems assisted by multi-relays with single antenna are considered. Signal transmission consists of two hops. In the first hop, the source node broadcasts the vector symbols to all relays, then all relays forward the received signals multiplied by each power gain to the destination simultaneously. Unlike the case of full cooperation between relays such as single relay with multiple antennas, in our case there is no closed form solution for optimal relay power gain with respect to minimum mean square error (MMSE). Thus we propose an alternative approach in which we use an approximation of the cost function based on rank-one matrix decomposition. As a cost function, we choose the trace of MSE matrix. We give several simulation results to validate that our proposed method obtains a negligible performance loss compared to optimal solution obtained by exhaustive search.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.29-34
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• 2011

본 논문에서는 각 홉에서 다중 안테나를 가지는 노드 간 채널 환경을 고려하여 가장 좋은 성능을 가지는 하나의 안테나와 하나의 중계기를 동시에 선택하는 시스템을 제안하며, 제안된 시스템의 성능을 분석한다. 다중 채널을 통해 다수의 수신 신호를 받아 MRC(Maximal Ratio Combining) 기법을 이용하여 다이버시티를 얻는 일반적인 시스템은 상대적으로 열악한 채널을 통과하는 신호 또한 수신하며, 이는 곧 시스템의 성능 저하로 이어지는 결과를 얻는다. 제안하는 시스템은 송신단-중계기, 중계기-수신단 간의 모든 채널 환경을 고려하여 가장 좋은 채널을 통해서만 데이터를 전송함으로써 열악한 채널을 통과하는 신호의 수신을 차단함으로써 성능을 향상시킨다. 따라서 가장 좋은 채널상의 안테나와 중계기를 동시에 선택하는 과정을 거치며, 이를 구현하기 위해 단일 중계기만을 선택하고 각 홉에서는 단일 안테나만을 이용할 수 있는 알고리즘을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권8A호
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• pp.813-819
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• 2007

본 논문에서는 트랜스패런트(transparent) 모바일 다중 홉 릴레이(Mobile Multi-hop Relay; MMR)를 갖는 OFDM 기반 셀룰러 시스템에서 발생하는 전파 지연(propagation delay)의 영향을 분석한다. 또한, 수율 상승(throughput enhancement; TE) 또는 상호협력 전송(cooperative transmission)을 위한 MMR을 갖는 OFDM 시스템에서 전파 지연에 대한 영향을 극복할 수 있는 LS 채널 추정 기법과 MMSE 채널 추정 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 채널 추정 기법은 TE MMR 시스템 또는 상호협력 MMR 시스템에서 전파 지연으로 인한 채널 추정 성능 열화 현상을 극복할 수 있다. 모의실험을 통해 MSE와 BER 측면에서 본 논문에서 제안하는 기법이 기존 기법보다 우수함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권11호
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• pp.2616-2635
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• 2013

In this paper, we propose an iterative transceiver design in a multi-relay multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) system. The design criterion is to minimize sum mean squared error (SMSE) under relay sum power constraint (RSPC) where only local channel state information (CSI)s are available at relays. Local CSI at a relay is defined as the CSI of the channel between BS and the relay in the $1^{st}$ hop link, and the CSI of the channel between the relay and all users in the $2^{nd}$ hop link. Exploiting BS transmitter structure which is concatenated with block diagonalization (BD) precoder, each relay's precoder can be determined using local CSI at the relay. The proposed scheme is based on sequential iteration of two stages; stage 1 determines BS transmitter and relay precoders jointly with SMSE duality, and stage 2 determines user receivers. We verify that the proposed scheme outperforms simple amplify-and-forward (SAF), minimum mean squared error (MMSE) relay, and an existing good scheme of [13] in terms of both SMSE and sum-rate performances.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권1호
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• pp.187-199
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• 2016

In this paper, we consider secure communications in multi-hop relaying systems, where multiple decode-and-forward (DF) relays are located at each individual hop and perform cooperative beamforming to improve physical layer security. In order to determine the cooperative relay beamformer at each hop, we propose an iterative beamformer update scheme using semidefinite relaxation and bisection techniques. Numerical results are presented to verify the secrecy rate performance of the proposed scheme.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.394-400
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• 2010

Mobile Multi-hop Relay (MMR) 시스템은 커버리지 확장과 Base Station (BS) 내의 전송률 증대에 의해 무선 액세스 네트워크의 처리량을 증가시킬 수 있다. 넌-트랜스패런트 모드 (non-transparent mode) Relay Station (RS) 를 갖는 MMR 시스템의 기존 연구에서는 Mobile Station (MS)의 채널 선택 과정, 동일 채널 간섭, 그리고 Multi-hop Relay Base Station (MR-BS)과 RS의 커버리지 비율은 고려하지 않았다. 본 논문에서는 다양한 토폴로지를 갖는 멀티셀 환경에서 MMR 상향링크 시스템의 성능을 분석한다. 성능은 호 발생률에 따른 호 차단 확률, 채널 사용률, outage 확률 그리고 시스템 처리량으로 나타낸다. 결과를 통해 MR-BS와 RS의 커버리지 비율이 7 대 1일 때 시스템 처리량이 가장 높음을 알 수 있다.