• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.20-39
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• 2020

This paper considers a downlink multi-carrier cooperative non-orthogonal multiple access (NOMA) transmission, where no direct link exists between the far user and the base station (BS), and the communication between them only relies on the assist of the near user. Firstly, the BS sends a superimposed signal of the far and the near user to the near user, and then the near user adopts simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) to split the received superimposed signal into two portions for energy harvesting and information decoding respectively. Afterwards, the near user forwards the signal of the far user by utilizing the harvested energy. A minimum data is required to ensure the quality of service (QoS) of the far user. We jointly optimize power allocation, subcarrier allocation, time allocation, the power allocation (PA) coefficient and the power splitting (PS) ratio to maximize the number of data bits received at the near user under the energy causality constraint, the minimum data constraint and the transmission power constraint. The block-coordinate descent method and the Lagrange duality method are used to obtain a suboptimal solution of this optimization problem. In the final simulation results, the superiority of the proposed NOMA scheme is confirmed compared with the benchmark NOMA schemes and the orthogonal multiple access (OMA) scheme.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제9권2호
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• pp.68-75
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• 2020

Non-orthogonal multiple access (NOMA) has gained the significant attention in the fifth generation (5G) mobile communication, which enables the advanced smart convergence of the artificial intelligence (AI), the internet of things (IoT), and many of the state-of-the-art technologies. Recently, correlated superposition coding (SC) has been proposed in NOMA, to achieve the near-perfect successive interference cancellation (SIC) bit-error rate (BER) performance for the stronger channel users, and to mitigate the severe BER performance degradation for the weaker channel users. In the correlated SC NOMA scheme, the stronger channel user BER performance is even better than the perfect SIC BER performance, for some range of the power allocation factor. However, such excessively good BER performance is not good for the user-fairness, i.e., the more power to the weaker channel user and the less power to the stronger channel user, because the excessively good BER performance of the stronger channel user results in the worse BER performance of the weaker channel user. Therefore, in this paper, we propose the power splitting to establish the user-fairness between both users. First, we derive a closed-form expression for the power splitting factor. Then it is shown that in terms of BER performance, the user-fairness is established between the two users. In result, the power splitting scheme could be considered in correlated SC NOMA for the user-fairness.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.917-922
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• 2016

RF신호로부터 전력을 수집하는 에너지 하베스팅 기술은 센서의 전원 공급 문제를 해결함으로써 네트워크의 수명을 향상시킬 수 있는 방안으로 최근 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 무선 정보 및 전력 동시 전송을 위한 효율적인 알고리즘을 제안하고자 한다. 먼저, 에너지 하베스팅 네트워크에서 채널의 probability density function을 이용하여 water-level의 하계값을 찾은 후, 이를 기반으로 파워 할당 해를 도출한다. 또한, 최소 필요 획득 에너지 조건을 효율적으로 만족시켜줄 수 있는 파워 분할 방안을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안 방안은 기존 방안에 비해 최소 필요 획득 에너지 조건을 보장하면서 평균 데이터 전송률을 향상시키고, 최적해에 비해서는 10% 미만의 미미한 성능 저하가 있었지만 계산 복잡도를 현저히 줄일 수 있음을 보인다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.87-92
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• 2015

본 논문에서는 복호 후 전송 프로토콜이 적용된 중계기에 전력 분배 프로토콜을 적용하여 수집되는 전력량을 최대화함과 동시에 수신단의 수신 불량 문제를 해결할 수 있는 전력 분배 인자 ${\alpha}$를 선택하는 방안을 제안한다. 레일리 페이딩과 복호 후 전송 프로토콜의 영향이 적용된 모의실험 파라미터를 통해 무선 기기가 배치된 실제 네트워크의 상황을 고려하며, 최적의 전력 분배 인자 ${\alpha}$의 값을 네트워크에 적용할 경우 배치되어 있는 무선 기기의 채널 용량 및 수신 성능, 네트워크의 효율성을 최적화 시킬 수 있다. 전체적인 시스템의 단대단 아웃티지 확률, 채널 용량, 비트 오류율에 대한 성능을 몬테-카를로 실험을 통해 분석함으로서 시스템의 성능을 평가한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1277-1282
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• 2016

차세대 무선 통신 시스템에서는 RF 에너지 하베스팅 기술을 이용하여 센서의 전원 부족 문제를 해결하고자 한다. 본 논문에서는 채널 추정 오차가 존재하는 에너지 하베스팅 네트워크에서 무선 정보 및 전력 동시 전송을 위한 효율적인 알고리즘을 제안하고자 한다. 먼저, 1차원의 완전 검색을 통해 최적의 채널 추정 주기를 찾은 후, MMSE 채널 추정기를 이용하여 채널을 추정한다. 추정된 채널 값을 기반으로, 최소 필요 획득 에너지 조건을 만족시켜주면서 데이터 전송률을 최대화할 수 있는 파워 할당 및 분할 방안을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안 방안은 완벽한 채널 추정을 가정한 최적 방안에 비해 10% 미만의 성능 저하가 있었지만, 기존 방안과 비교할 시에는 데이터 전송률을 20% 이상 향상시킴을 확인 하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.93-97
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• 2015

본 논문에서는 동일 채널 간섭을 겪는 중계기에 최적화된 분할 요인이 적용된 전력 분할 프로토콜을 활용하여 시스템의 성능을 최적화하는 방안을 제안하였다. 전력 분할 프로토콜이 적용된 중계 노드에서는 전력 분배 요인을 최적화하여 간섭 요인을 전력원으로 사용, 송신단의 신호를 최적의 상태로 복호한다. 따라서 제안된 방안을 협력 네트워크의 중계기에 적용할 경우, 전력 분할 프로토콜의 분할 인자에 따른 전력 수급이 가능하며 최적화된 채널 용량을 통해 네트워크의 효율성을 증가시킬 수 있다. 전력 분배 인자에 대한 아웃티지 확률 및 채널 용량 성능을 분석함으로서 시스템의 성능을 평가한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권1호
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• pp.319-333
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• 2022

In order to enhance system energy efficiency, bidirectional link resource allocation strategy in GFDM-based multiuser SWIPT systems is proposed. In the downlink channel, each SWIPT user applies power splitting (PS) receiver structure in information decoding (ID) and non-linear energy harvesting (EH). In the uplink channel, information transmission power is originated from the harvested energy. An optimization problem is constructed to maximize weighted sum ID achievable rates in the downlink and uplink channels via bidirectional link power allocation as well as subcarriers and subsymbols scheduling. To solve this non-convex optimization problem, Lagrange duality method, sub-gradient-based method and greedy algorithm are adopted respectively. Simulation results show that the proposed strategy is superior to the fixed subcarrier scheme regardless of the weighting coefficients. It is superior to the heuristic algorithm in larger weighting coefficients scenario.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권1호
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• pp.152-167
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• 2016

This paper investigates the simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) for two-hop orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) decode-and-forward (DF) relay network, where a relay harvests energy from radio frequency signals transmitted by a source and then uses the harvested energy to assist information transmission from the source to its destination. The power splitting receiver is considered at the relay. To explore the performance limit of such a SWIPT-enabled system, a resource allocation (RA) optimization problem is formulated to maximize the achievable information rate of the system, where the power allocation, the subcarrier pairing and the power splitting factor are jointly optimized. As the problem is non-convex and there is no known solution method, we first decompose it into two separate subproblems and then design an efficient RA algorithm. Simulation results demonstrate that our proposed algorithm can achieve the maximum achievable rate of the system and also show that to achieve a better system performance, the relay node should be deployed near the source in the SWIPT-enabled two-hop OFDM DF relay system, which is very different from that in conventional non-SWIPT system where the relay should be deployed at the midpoint of the line between the source and the destination.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권7호
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• pp.2047-2066
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• 2024

In order to improve the coverage and achieve massive spectrum access, non-orthogonal multiple access (NOMA) technology is applied in millimeter wave massive multiple-input multiple-output (mMIMO) communication network. However, the power assumption of active sensors greatly limits its wide applications. Recently, Intelligent Reconfigurable Surface (IRS) technology has received wide attention due to its ability to reduce power consumption and achieve passive transmission. In this paper, spectral efficiency maximum problem in the millimeter wave mMIMO-NOMA system with IRS is considered. The sparse RF chain antenna structure is designed at the base station based on continuous phase modulation. Furthermore, a joint optimization problem for power allocation, power splitting, analog precoding and IRS reconfigurable matrices are constructed, which aim to achieve the maximum spectral efficiency of the system under the constraints of user's quality of service, minimum energy harvesting and total transmit power. A three-stage iterative algorithm is proposed to solve the above mentioned non-convex optimization problems. We obtain the local optimal solution by fixing some optimization parameters firstly, then introduce the relaxation variables to realize the global optimal solution. Simulation results show that the spectral efficiency of the proposed scheme is superior compared to the conventional system with phase shifter modulation. It is also demonstrated that IRS can effectively assist mmWave communication and improve the system spectral efficiency.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.100-105
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• 2017

이 논문에서는 백스케터 통신에서 악의적인 간섭이 존재할 때, 게임이론을 적용하여 간섭으로부터 회피하고 통신의 성능 최적화를 통한 성능 분석에 관한 내용을 다룬다. 백스케터 통신을 원신호원을 반사하여, 백스케터 신호를 전송하기 때문에 악의적인 간섭에 취약하게 된다. 이를 해결하기 위해 리더-펄로워 관계인 스텔켈베르그 게임이론을 적용하며, 라그랑지안 승수 방법을 통해 최적화를 수행한다. 또한, 네쉬 게임이론과 스텔켈베르그 두 가지 게임이론을 백스케터 통신에 적용하고 적용된 게임이론에 따른 백스케터 통신의 간섭 회피 성능을 비교 분석을 수행한다. 본 논문의 시뮬레이션을 통해 스텔켈베르그 게임이론이 악의적인 간섭 회피에서 더 나은 성능을 보임을 증명하고, 백스케터의 통신 최적의 성능과 스텔켈베르그 게임 균형을 확인한다.