Sim, Isaac;Hwang, Yu Min;Lee, Sun Yui;Kim, Jin Young
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.11
no.2
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pp.18-22
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2016
In this paper, we proposed a scheme for signal detection based on average of detected energy of frequencies for backscatter communications. We applied this scheme on the bistatic backscatter radio architecture for RF energy harvesting. Tags reflected entire RF signals on a same bandwidth when transmitted energy signals. Receivers can optimal switching antenna by this scheme. Simulation results show that the proposed scheme can precisely detect signals from tag with properly calculated parameters.
Yao, Yuanyuan;Yin, Changchuan;Song, Xiaoshi;Beaulieu, Norman C.
Journal of Communications and Networks
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v.18
no.3
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pp.340-350
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2016
The performance of large-scale cognitive radio (CR) networks with secondary users sustained by opportunistically harvesting radio-frequency (RF) energy from nearby primary transmissions is investigated. Using an advanced RF energy harvester, a secondary user is assumed to be able to collect ambient primary RF energy as long as it lies inside the harvesting zone of an active primary transmitter (PT). A variable power (VP) transmission mode is proposed, and an energy-based opportunistic spectrum access (OSA) strategy is considered, under which a secondary transmitter (ST) is allowed to transmit only if its harvested energy is larger than a predefined transmission threshold and it is outside the guard zones of all active PTs. The transmission probability of the STs is derived. The outage probabilities and the throughputs of the primary and the secondary networks, respectively, are characterized. Compared with prior work, the throughput can be increased by as much as 29%. The energy-based OSA strategy can be generally applied to a non-CR setup, where distributed power beacons (PBs) are deployed to power coexisting wireless signal transmitters (WSTs) in a wireless powered sensor network.
In this study, a planar printed circuit board (PCB) coil with FR4 substrate was designed and simulated using the finite element method, and the results were analyzed in the frequency domain. This coil can be used in wireless power transfer (WPT) as a transmitter or receiver, eliminating wires. It can also be used as the receiver in radio frequency energy-harvesting (RF-EH) systems by optimizing the planar PCB coil to convert radio-wave energy into electricity, and it can be employed as an excitation (transmitter) or receiver coil in nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. This PCB coil can replace the conventional coil, yielding a reduced occupied volume, a fine-tuned design, reduced weight, and increased efficiency. Based on the calculated gain, power, and electromagnetic and electric field results, this planar PCB coil can be implemented in WPT, NMR spectroscopy, and RF-EH devices with minor changes. In applications such as NMR spectroscopy, it can be used as a transceiver planar PCB coil. In this design, at frequencies of 915 MHz and 40 MHz with 5 mm between coils, we received powers of 287.3 μW and 480 μW, respectively, which are suitable for an NMR coil or RF-EH system.
Hwang, Yu Min;Shin, Yoan;Kim, Dong In;Kim, Jin Young
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.12
no.4
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pp.141-145
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2017
Spectrum sensing is a critical functionality of Cognitive Radio(CR) systems and the CR systems can be applied to RF energy harvesting systems to improve an energy harvesting rate. There are number of spectrum sensing techniques. One of techniques is energy detection. Energy detection is the simplest detection method and is the most commonly used. But, energy detection has a hidden terminal problem in real wireless communication, because of secondary user (SU) can be affected by frequency fading and shadowing. Cooperative spectrum sensing can solve this problem using spatial diversity of SUs. But it has a problem of increasing data by processing multiple secondary. So, we propose the system model using adaptive spectrum sensing algorithm and system model is simulated. This algorithm chooses sensing method between single energy sensing and cooperative energy according to the received signal's Signal to Noise Ratio (SNR) from Primary User (PU). The simulation result shows that adaptive spectrum sensing has an efficiency and improvement in CR systems.
In this paper, we propose one-bit feedback-based distributed beamforming (DBF) techniques for simultaneous wireless information and power transfer in interference channels where the information transfer and power transfer networks coexist in the same frequency spectrum band. In a power transfer network, multiple distributed energy transmission nodes transmit their energy signals to a single energy receiving node capable of harvesting wireless radio frequency energy. Here, by considering the Internet-of-Things sensor network, the energy harvesting/information decoding receivers (ERx/IRx) can report their status (which may include the received signal strength, interference, and channel state information) through one-bit feedback channels. To maximize the amount of energy transferred to the ERx and simultaneously minimize the interference to the IRx, we developed a DBF technique based on one-bit feedback from the ERx/IRx without sharing the information among distributed transmit nodes. Finally, the proposed DBF algorithm in the interference channel is verified through the simulations and also implemented in real time by using GNU radio and universal software radio peripheral.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.3
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pp.1357-1372
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2017
Energy harvesting techniques, particularly radio frequency energy harvesting (RF-EH) techniques, which are known to provide feasible solutions to enhance the performance of energy constrained wireless communication systems, have gained increasing attention. In this paper, we consider a wireless-powered cooperative communication network (WPCCN) for transferring energy in the downlink and forwarding signals in the uplink. The objective is to maximize the average transmission rate of the system, subject to the total network power constraint. We formulate such a problem as a form of wireless energy transmission based on resource allocation that searches for the joint subcarrier pairing and the time and power allocation, and this can be solved by using a dual approach. Simulation results show that the proposed joint optimal scheme can efficiently improve system performance with an increase in the number of subcarriers and relays.
Energy harvesting technique is an energy charging technique for communication device in energy-constrained environment. Recently, energy harvesting technique that harvests energy from wireless radio frequency signal is proposed. Representatively, there are time switching technique and power splitting technique. This paper proposes an optimal harvesting time allocation scheme in a wireless cognitive relay network when secondary user relay uses energy harvesting technique to transmit information. Secondary user relay receives information and energy simultaneously from the secondary user source's signal via time switching technique. We aim to maximize the instantaneous throughput by optimizing harvesting time of the secondary user relay. Simulation results show that using optimized harvesting time gets larger instantaneous throughput compared to using constant harvesting time.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.9
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pp.1044-1053
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2016
In this paper, we consider the secondary users (SUs) who are capable of harvesting energy from ambient radio frequency (RF) signals and are allowed to sequentially sense up to 2 different channels to find out idle channels not occupied by the primary users (PUs). The EH SUs are permitted to transmit data packets only if both idle channels and sufficient energy are available. Compared with traditional SUs, the EH SUs consume energy with data transmission and also harvest energy without additional energy supply. Consequently, the battery state is expected to be fluctuated due to energy consumption and harvesting, and therefore we develop a Markov battery model to provide energy variations at the 2-channel sensing EH SUs. With the proposed battery model, we derive the steady-state probability that the EH SUs completely run out of energy, and the achievable throughput of EH SUs is derived accordingly. To evaluate the proposed Markov battery model, the Monte-Carlo simulation was performed to validate the accuracy of energy outage probability and achievable throughput at the 2-channel sensing EH SUs.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.27
no.1
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pp.1-6
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2017
Recent researches on radio frequency energy harvesting networks(RF-EHNs) with limited energy resource like battery have been focusing on the development of a new scheme that can effectively extend the whole lifetime of a network to semipermanent. In order for considerable increase both in the amount of energy obtained from radio frequency energy harvesting and its charging effectiveness, it is very important to design a network that supports energy harvesting and data transfer simultaneously with the full consideration of various characteristics affecting the performance of a RF-EHN. In this paper, we proposes an interference-based charging aware routing protocol(ICARP) that utilizes interference information and charging time to maximize the amount of energy harvesting and to minimize the end-to-end delay from a source to the given destination node. To accomplish the research objectives, this paper gives a design of ICARP adopting new network metrics such as interference information and charging time to minimize end-to-end delay in energy harvesting wireless networks. The proposed method enables a RF-EHN to reduce the number of packet losses and retransmissions significantly for better energy consumption. Finally, simulation results show that the network performance in the aspects of packet transmission rate and end-to-end delay has enhanced with the comparison of existing routing protocols.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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