• Journal of Semiconductor Engineering
• /
• 제1권1호
• /
• pp.13-30
• /
• 2020

Radio frequency (RF) energy harvesting technology have become a reliable and promising alternative to extend the lifetime of power-constrained wireless networks by eliminating the need for batteries. This emerging technology enables the low-power wireless devices to be self-sustaining and eco-friendly by scavenging RF energy from ambient environment or dedicated energy sources. These attributes make RF energy harvesting technology feasible and attractive to an extended range of applications. However, despite being the most reliable energy harvesting technology, there are several challenges (especially power conversion efficiency, output DC voltage and sensitivity) poised for the implementation of RF energy harvesting systems. In this article, a detailed literature on RF energy harvesting technology has been surveyed to provide guidance for RF energy harvesters design. Since signal strength of the received RF power is limited and weak, high efficiency state-of-the-art RF energy harvesters are required to design for providing sufficient DC supply voltage to wireless networks. Therefore, various designs and their trade-offs with comprehensive analysis for RF energy harvesters have been discussed. This paper can serve as a good reference for the researchers to catch new research topics in the field of RF energy harvesting.

• 전자공학회논문지
• /
• 제53권4호
• /
• pp.87-93
• /
• 2016

본 논문에서는 모바일 애드혹 무선 센서 네트워크에서 RF 에너지 하베스팅 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 주요한 특징 및 기여도는 다음과 같다. 첫째, 모바일 센서 노드의 잔여에너지와 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 한 라우팅 경로 설정. 둘째, 네트워크 및 경로의 생존시간을 증가시키기 위해서 모바일 센서 노드들의 에너지를 기반으로 한 경로의 평균 가용성과 안정성을 고려하여 경로를 설정한다. OPNET을 사용한 제안된 라우팅 프로토콜의 성능평가 결과는 RF 에너지 하베스팅을 기반으로 하여 경로의 가용성과 안정성을 고려한 라우팅 방법이 경로의 라이프타임을 효과적으로 향상 시키는 것을 확인 할 수 있음을 보여준다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.55-59
• /
• 2016

기존 무선에너지 하비스팅시스템에서 유저는 하나의 Hybirid-AP (H-AP)로부터 에너지와 정보를 동시에 받았다. 하지만 무선에너지 하비스팅은 거리가 멀수록 감쇄가 심하기 때문에 H-AP에서 거리가 먼 유저들은 낮은 하비스팅 효율 가진다 (이중 근거리/원거리 문제). 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문은 Power beacon (PB)을 통해 유저에게 별도의 파워를 공급하는 비결합 무선에너지 하비스팅 네트워크를 시스템 모델로 사용하였다. 이 논문의 주된 목적은 다양한 제약 조건과 Quality of service (QoS), 그리고 Quality of harvested power (QoP)를 만족하면서 목적 함수인 Energy efficiency (EE)를 최대화 하는 것이다. 제안된 시스템은 라그랑지안 쌍대 분해법 이론을 기반으로 EE 최대화를 위한 최적의 시간 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘을 통해 프레임 분해 요소, H-AP의 송신파워, 그리고 PB의 송신파워의 최적 값과 EE의 최대값을 구할 수 있다. 모의 실험 결과는 제안된 알고리즘으로 파라미터가 최적 값으로 빠르게 수렴하고 제안된 모델의 성능이 기존의 시스템 모델보다 우수하다는 것을 증명한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.51-55
• /
• 2017

본 논문에서는 RF 에너지 하비스팅 네트워크에서 최대 전송 파워량 제한 및 최소 채널 용량 달성에 관한 제약조건을 만족시키며 에너지 하비스팅율과 채널 용량을 최대화 시키는 연구를 진행하였다. 전력 분할 기법 (power-splitting scheme) 기반 안테나로 구성된 주파수 분할 다중접속 환경에서 하나의 액세스 포인트 (access point)로부터 무선 에너지와 정보를 사용자들에게 동시에 송수신하는 모델을 가정하였다. 네트워크 성능 지표로서 에너지 효율 (energy efficiency)을 정의하고 이를 최대화 시킬 수 있는 Lagrange 이중 분해 기반의 최적화 솔루션을 제안하였다. 모의실험 결과를 통해 제안한 솔루션이 설정된 제한조건들을 만족하면서 효과적으로 에너지 효율을 최대화시키는 것을 확인하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.24-29
• /
• 2015

최근, 휴대용 무선 통신 단말기 사용이 보편화 되고 다양한 통신 기술이 서비스되면서 단말의 소형화, 사용 지속성 측면에서 에너지 효율이 중요하게 다루어지고 있다. 단말이 지속적으로 다양한 통신서비스를 제공받기 위해 단말 주변 수 m 내에서 RF 에너지 신호를 방사하는 source로부터 RF 신호를 자원으로 무선으로 전력을 충전하는 무선 에너지 하비스팅 시나리오를 가정한다. 본 논문에서는 무선 에너지 하비스팅 효율을 증대시키기 위해 RF 신호를 송신하는 송신부(Tx)와 에너지 하비스팅 장치인 수신부(Rx)간 주기적으로 할당된 전체 주파수 범위 내에서 하비스팅 효율 맵을 형성하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘을 통해서 주파수에 따른 페이딩 정도를 파악하고 가장 높은 효율 값을 갖는 주파수를 선택하여 source 신호로 송신하여 에너지 하비스팅 효율 최적화를 달성한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘을 통해 가장 높은 효율을 갖는 신호는 가장 낮은 효율의 신호에 비해 동일 거리에서 최대 4.45dB 이득이 있음을 확인하였다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
• /
• 제3권4호
• /
• pp.221-225
• /
• 2014

Low power RF devices, such as RFID and Zigbee, are important for ubiquitous sensing. These devices, however, are powered by portable energy sources, such as batteries, which limits their use. To mitigate this problem, this study developed RF energy harvesting with W-CDMA for a low power RF device. Diodes are required with a low turn on voltage because the diode threshold is larger than the received peak voltage of the rectifying antenna (rectenna). Therefore, a Schottky diode HSMS-286 was used. A prototype of RF energy harvesting device showed the maximum gain of 5.8dBi for the W-CDMA signal. The 16 patch antennas were manufactured with a 10 dielectric constant PTFT board. In low power RF devices, the transmitter requires a step-up voltage of 2.5~5V with up to 35 mA. To meet this requirement, the Texas Instruments TPS61220 was used as a low input voltage step-up converter. From the evaluated result, the achievable incident power of the rectenna at 926mV to operate Zigbee can be obtained within a distance of 12m.

• 한국ITS학회 논문지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.159-167
• /
• 2018

본 논문에서는 다중 사용자 기반의 비결합 무선 에너지 하베스팅 네트워크에서 에너지 효율을 최적화하는 알고리즘을 제안하고 사용자들의 다양한 지리적 분포 시나리오를 가정하여 에너지 효율의 변화의 트랜드를 분석 및 실험하였다. 무선 데이터 전송 및 무선 에너지 충전이 동시에 이루어지는 무선 에너지 하베스팅 네트워크에서는 에너지 효율 지표는 네트워크 성능을 판단하는 주요한 지표로서 이를 향상시키기 위해서 다양한 요소가 어떻게 영향을 줄 수 있는지 조사할 필요가 있다. 본 논문에서의 모의실험 결과에서 효과적으로 에너지 효율 내지 무선 전력전송 효율을 증대시키기 위해서 두 송신기 hybrid-access point (H-AP)와 power beacon (PB)을 기준으로 사용자들의 분포 형태가 중요한 요소라는 점을 확인할 수 있다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.6-11
• /
• 2016

본 논문은 무전원의 백스케터 통신이 결합된 RF 에너지 하비스팅 시스템에서 주파수 자원의 효율을 높이기 위한 스펙트럼 센싱 알고리즘을 연구했다. 송신기 측에 스팩트럼 센싱 알고리즘을 이용해서 유휴주파수 대역을 찾고, 찾은 유휴주파수 대역 중에서 페이딩 영향이 적은 채널을 선택한다. 알고리즘을 적용한 송신기는 페이딩의 영향이 적은 신호를 송신하여, 수신측에서 수신신호의 간섭을 완화시키고, 수신신호강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 백스케터 통신이 결합된 RF 에너지 하비스팅에 스팩트럼 센싱 알고리즘이 적용된 송신기를 사용하고, 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 백스케터 통신의 BER과 수신거리별 수신세기, 그리고 RF 에너지 하비스팅의 성능이 이전보다 향상하는 것을 확인하였다.

• 융합신호처리학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.89-96
• /
• 2018

본 연구는 915MHz의 UHF (Ultra High Frequency) 대역에서 RF 에너지 하베스팅 기술을 이용하는 풀 패시브 스마트 센서태그 개발을 목표로 한다. 다양한 방사 조건에서 전력수집을 최적화하기 위해, 최대전력점추적(MPPT: maximum power point tracking)을 활용하는 효율적인 에너지 하베스팅 모듈이 사용된다. 특히 제안하는 태그는 에너지 획득과 데이터 전송 능력 향상을 위해 두개의 직교 안테나를 사용한다. 실험 결과 개발된 스마트 센서태그는 4m 거리에서 DC 3.6V 출력을 위해 0.19mW 정도의 낮은 입력 RF 전력을 획득 할 수 있음을 보인다. 더욱이 제안하는 스마트 센서태그는 저전력 센서어레이로 2m 거리에서 무전원 식품 신선도 모니터링을 완벽하게 실현가능하다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.1-5
• /
• 2015

최근 무선 에너지 하비스팅 기술이 센서와 같은 소형 IoT 디바이스들의 크기 제한으로 인한 배터리 부족 문제의 해결방법으로 각광을 받고 있다. 이 기술이 기존의 인지무선 네트워크에 적용된다면 인지 유저들의 운용시간 증가로 인한 네트워크 처리량의 증가를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 인지 유저(Cognitive User)가 근처에서 동작 중인 우선 유저(Primary User)의 특정 거리 안에 존재할 때 우선 유저가 전송한 통신 신호로부터 무선 에너지 하비스팅을 하고 특정 거리 밖에 존재할 때 비어있는 채널을 골라 통신을 하도록 한다. 이 때 우선 유저와 인지 유저는 Homogeneous Poisson Pont Process 형태로 분포되어 있고 통신을 하고 있는 수신자들과 일정한 거리로 떨어져있다. 위와 같은 네트워크 모델에서 주어진 여러 가지 조건하에 인지 유저 네트워크 처리량을 최대화할 수 있는 전송파워, 인지 유저 밀도 제안하고 앞으로의 연구방향을 제시한다.