• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3524-3542
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• 2017

In a single-source and multi-relay amplify-forward (AF) cooperative network, the outage probability and the power allocation are two key factors to influence the performance of an entire system. In this paper, an optimized AF relay selection by an exclusive method and near optimal power allocation (NOPA) is proposed for both good outage probability and power efficiency. Given the same power at the source and the relay nodes, a threshold for selecting the relay nodes is deduced and employed to minimize the average outage probability. It mainly excludes the relay nodes with much higher thresholds over the aforementioned threshold and thus the remainders of the relay nodes participate in cooperative forwarding efficiently. So the proposed scheme can improve the utility of the resources in the cooperative multi-relay system, as well as reduce the computational complexity. In addition, based on the proposed scheme, a NOPA is also suggested to approach sub-optimal power efficiency with low complexity. Simulation results show that the proposed scheme obtains about 2.1dB and 5.8dB performance gain at outage probability of $10^{-4}$, when compared with the all-relay-forward (6 participated relays) and the single-relay-forward schemes. Furthermore, it obtains the minimum outage probability among all selective relay schemes with the same number of the relays. Meanwhile, it approaches closely to the optimal exhaustive scheme, thus reduce much complexity. Moreover, the proposed NOPA scheme achieves better outage probability than those of the equal power allocation schemes. Therefore, the proposed scheme can obtain good outage probability, low computational complexity and high power efficiency, which makes it pragmatic efficiently in the single-source and multi-relay AF based cooperative networks.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.15-21
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• 2011

애드혹 네트워크에서는 협동 다이버시티를 적용하여 네트워크의 전력소모를 줄이고, 통달거리의 확장 및 시스템의 성능을 향상시키고 있다. 그러나 가장 큰 신호 대 잡음비(SNR, Signal-to-noise ratio)을 갖는 릴레이를 선택하여 송신하는 선택 릴레이 협동 다이버시티 방식은 느린 페이딩 채널에서 특정 릴레이가 계속 송신하므로 네트워크의 생존시간을 줄이게 된다. 그러므로 최근에 네트워크의 생존 시간을 늘이기 위하여 균일전력 릴레이 선택방식이 연구되었다. 본 논문에서는 소스-릴레이 및 릴레이-목적지간의 수신 신호 대 잡음비가 일정수준 이상이 되는 릴레이를 선택하여 송신할 수 있는 하는 이중 기회전송 협동 다이버시티(DOT, Double opportunistic cooperative diversity) 시스템에 균일전력 릴레이 선택방식을 적용하고 시스템의 성능을 유도하였다. 유도한 결과는 선택결합(SC, Selection combining) 방식과 최대비 합성결합(MRC, Maximal ratio combining) 방식과 비교하였다. 균일전력 릴레이 방식을 사용하였을 때 다른 방식에 비해서 시스템의 성능저하가 있었는데, 이는 네트워크의 생존 시간을 늘이기 위해서 릴레이에 균일한 송신기회를 주었기 때문으로 해석되었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권2호
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• pp.389-405
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• 2014

Outdated Channel State Information (CSI) was proved to have negative effect on performance in two-way relay networks. The diversity order of widely used opportunistic relay selection (ORS) was degraded to unity in networks with outdated CSI. This paper proposed a multiple relay selection scheme for amplify-and-forward (AF) based two-way relay networks (TWRN) with outdated CSI. In this scheme, two sources exchange information through more than one relays. We firstly select N best relays out of all candidate relays with respect to signal-noise ratio (SNR). Then, the ratios of the SNRs on the rest of the candidate relays to that of the Nth highest SNR are tested against a normalized threshold ${\mu}{\in}[0,1]$, and only those relays passing this test are selected in addition to the N best relays. Expressions of outage probability, average bit error rate (BER) and ergodic channel capacity were obtained in closed-form for the proposed scheme. Numerical results and Simulations verified our theoretical analyses, and showed that the proposed scheme had significant gains comparing with conventional ORS.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권1호
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• pp.81-108
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• 2018

In this paper, we derive the theoretical Symbol Error Probability (SEP) of cooperative systems with best relay selection for Nakagami-m fading channels. For Amplify and Forward (AF) relaying, the selected relay offers the best instantaneous Signal to Noise Ratio (SNR) of the relaying link (source-relay-destination). In cooperative networks using Decode and Forward (DF), the selected relay offers the best instantaneous SNR of the link between the relay and the destination among the relays that have correctly decoded the transmitted information by the source. In the second part of the paper, we derive the SEP when all participating AF and DF relaying is performed. In the last part of the paper, we extend our results to cognitive radio networks where there is interference constraints : only relays that generate interference to primary receiver lower than a predefined threshold T can transmit. Both AF and DF relaying with and without relay selection are considered.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4180-4196
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• 2017

In this paper, we analyze average capacity of an amplify-and-forward (AF) cooperative communication system model in multi-relay multiuser networks. In contrast to conventional cooperative networks, relays in the considered network have no embedded energy supply. They need to rely on the energy harvested from the signals broadcasted by the source for their cooperative information transmission. Based on this structure, a two-step selection scheme is proposed considering both channel state information (CSI) and battery status of relays. Assuming each relay has infinite or finite energy storage for accumulating the energy, we use the infinite or finite Markov chain to capture the evolution of relay batteries and certain simplified assumptions to reduce computational complexity of the Markov chain analysis. The approximate closed-form expressions for the average capacity of the proposed scheme are derived. All theoretical results are validated by numerical simulations. The impacts of the system parameters, such as relay or user number, energy harvesting threshold and battery size, on the capacity performance are extensively investigated. Results show that although the performance of our scheme is inferior to the optimal joint selection scheme, it is still a practical scheme because its complexity is much lower than that of the optimal scheme.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권1호
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• pp.83-88
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• 2009

선택적 릴레이는 일반적으로 신호대잡음비(SNR)를 평가하여 재전송을 결정한다. 하지만, 이 방식은 릴레이에서 instantaneous 노이즈를 고려하지 않게 되므로 릴레이에서 오류가 있는 신호를 재전송할 위험이 있으며, 이는 결과적으로 목적지에서의 심볼 검출에 악영향을 끼친다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 본 논문에서는 수신된 심볼의 신뢰성을 위해 SNR 대신 새로운 심볼에러확률(SEP)를 제안한다. 모의실험 결과는 제안한 SEP-based SR이 릴레이의 위치와 문턱 값에 상관없이 기존의 SNR-based SR에 비해 좋은 성능을 가짐을 알 수 있다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권11호
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• pp.24-29
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• 2010

선택적 중계 기법은 수신 복잡도가 낮으면서도 선택 다이버시티로 인하여 성능 향상을 도모할 수 있는 협력 통신 시스템의 전송 기법 중 하나이다. 본 논문에서는 이 시스템의 오차 확률을 최소화 할 수 있는 선형 전처리 기술을 다룬다. 전 채널 상태 정보가 모든 단말에서 이용 가능하다는 가정 하에, 수신 신호의 평균 제곱 오차를 최소화하기 위한 송신 및 중계 전처리 필터를 제안한다. 중계 전송을 위한 최적의 송신 및 중계 전처리 필터는 수식적으로 표현하기 어렵고 반복 연산을 요구하므로 이를 단순화한 기법을 적용한다. 게다가, 고정된 신호 대 잡음비의 임계치를 사용하는 기존의 선택적 중계 기법과 달리 직접 경로와 중계 경로에서의 신호 검출 후 최소 신호 대 잡음비를 비교하여 더 큰 값을 갖는 경로를 전송 경로로 선택하는 기법을 소개한다. 모의실험을 통하여 제안한 선택 중계 기법이 기존의 중계 기법 및 선택적 중계 기법보다 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.941-950
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• 2011

본 논문에서는 중계기 선택 기법이 적용된 증분 협력 통신의 단-대-단 성능을 분석한다. 일반적인 협력 통신은 1 phase에 송신단(S)에서 전송하는 신호를 수신단(D)이 한 번 수신하고, 2 phase에 중계기(R)로부터 S에서 전송한 신호를 재 전송받게 된다. 이러한 과정을 통해 D는 다이버시티 이득을 얻음으로써 수신 성능이 향상되지만, 두 번에 걸친 전송은 스펙트럼 효율성을 감소시킨다. 하지만 증분형 중계 기법을 적용한 협력 통신에서 D는 1 phase에 수신한 신호만으로 복호에 성공할 수 있다고 판단되면, 두 번째 전송을 생략함으로써 이러한 단점을 보완할 수 있다. 증분형 중계 기법에서 D는 ACK/NACK 메시지를 전송하는 ARQ(Automatic Repeat reQuest) 기법을 이용한다. 본 논문에서는 D가 첫 번째 시간 슬롯에 수신한 신호를 복호할 수 있는지를 판단하기 위해 임계 SNR을 이용한 ARQ 기법과 채널 부호화를 이용한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 기법과 같이 두 가지 방법을 고려한 시스템에 참여하는 중계기 배치에 따른 성능을 분석하고, 중계기 배치가 성능에 미치는 영향에 대해 연구한다.

• ETRI Journal
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• 제40권3호
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• pp.291-302
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• 2018

The deployment of an incremental hybrid decode-amplify and forward relaying scheme is a promising and superior solution for cellular networks to meet ever-growing network traffic demands. However, the selection of a suitable relaying protocol based on the signal-to-noise ratio threshold is important in realizing an improved quality of service. In this paper, an incremental hybrid relaying protocol is proposed using polar codes. The proposed protocol achieves a better performance than existing turbo codes in terms of capacity. Simulation results show that the polar codes through an incremental hybrid decode-amplify-and-forward relay can provide a 38% gain when ${\gamma}_{th(1)}$ and ${\gamma}_{th(2)}$ are optimal. Further, the channel capacity is improved to 17.5 b/s/Hz and 23 b/s/Hz for $2{\times}2$ MIMO and $4{\times}4$ MIMO systems, respectively. Monte Carlo simulations are carried out to achieve the optimal solution.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.571-573
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• 2018

무선 센서 네트워크는 싱크 노드로 데이터가 집중되는 수렴적인 구조로 인해 네트워크 내 불균형적인 에너지 소모가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 연구에서는 소스 노드 및 싱크 노드 사이에 중계 노드를 배치하여 싱크 노드로 집중되기 전 데이터를 병합 및 처리하였다. 하지만 링크 품질을 고려하지 않은 중계 노드의 배치는 재구성된 라우팅 경로의 링크 품질에 따른 패킷 손실을 야기한다. 따라서 본 논문에서는 중계 노드 선정을 위한 라우팅 경로 재구성 시 데이터 신뢰성을 고려한 링크 비용 산출 방법을 제안한다. 라우팅 메트릭 값으로 홉 수 및 RSSI를 고려한 링크 비용 산출 수식을 제안하며 센서 모듈 간 패킷 전송 실험을 통해 RSSI 임계값을 선정한다.