Shifted Time Reversal Technique for Two-user Wireless Communication Using Variable Rate Back-off

씨깃(Sigit Aryo Pambudi),최승규(Seungkyu Choi),이충용(Chungyong Lee) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.5

두명의 사용자를 위한 무선 통신에서 심볼 간 간섭 및 다중 접속 간섭을 최소화하는 유동적인 전송률 back-off 적용 지연 time reversal (TR) 기법의 성능을 평가하였다. 지연 TR 기법의 성능을 기존 full-rate TR과 full back-off TR의 성능과 비교하였으며, guard interval이 1보다 큰 경우 비트오차율 측면에서 지연 TR 기법의 성능이 full-rate TR이나 full back-off TR보다 우수함을 확인하였다. We studied the performance of a two-user time reversal multiple input single output scheme combined with the shifted transmission technique in a variable rate back-off scenario, called shifted time reversal (TR), that minimizes both intersymbol interference and multiuser interference. We compare the bit error rate performance of the shifted TR scheme to both full-rate TR and full back-off TR schemes and demonstrate its superiority to shifted zero forcing scheme when the guard interval is larger than one.

무선 센서 네트워크에서 쥐치 정보의 시간차를 이용한 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜

김재현,심인보,김홍,이재용,Kim, Jae-Hyun,Sim, In-Bo,Kim, Hong,Lee, Jai-Yong 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.5B

본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 위한 위치 정보의 시간차를 이용한 라우팅 프로토콜(Geo-Back)을 제안한다. Geo-Back은 기존의 위치 기반 라우팅 알고리즘과 달리 주기적인 이웃 노드들의 위치 정보 혹은 하나의 홉 내에 있는 이웃 노드들 수의 정보를 이용하지 않고, 오직 소스와 목적지 노드의 위치 정보만을 이용하며, 최적의 back-off 시간 메커니즘을 사용하여 패킷 전송을 결정한다. 빈번한 토폴로지 변화 환경 하에서, 제안하는 Geo-Back 프로토콜은 업데이트를 위한 브로드캐스트 알고리즘을 사용하지 알고 빠르게 목적지까지 전송하기 위한 최적의 다음 홉을 찾을 수 있으며, 분석 결과 밀집 환경의 무선 센서 네트워크에서 확장성과 향상된 성능을 확인 하였다. In this paper, we propose Geographical Back-off Routing (Geo-Back Routing) protocol for wireless sensor networks. Geo-Back uses the positions of nodes, a packet's destination and a optimal back-off time to make the packet forwarding decisions using only source and destination's location information without information about neighbor nodes' location or the number of one hop neighbor nodes. Under the frequent topology changes in WSNs, the proposed protocol can find optimal next hop location quickly without broadcast algorithm for update. In our analysis, Geo-Back's scalability and better performance is demonstrated on densely deployed wireless sensor networks.

9 dB의 확장된 Back-Off에서 높은 효율을 갖는 Outphasing 로드 네트워크 기반의 3.3 GHz Doherty 전력증폭기

정호석(Hoseok Jung),오한식(Hansik Oh),진일비(Yifei Chen),최우진(Woojin Choi),최영찬(Youngchan Choi),우승민(Seungmin Woo),권구현(Kuhyun Kwon),양영구(Youngoo Yang) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.11

본 논문에서는 outphsing 로드 네트워크를 이용하여 back-off 영역을 9 dB로 확장한 Doherty 전력증폭기를 제안하였으며 3.3 GHz 주파수 대역에서 설계하여 실험적으로 검증하였다. Outphasing 로드 네트워크를 사용하여 출력 전력의 결합 노드에서 carrier 및 peaking 증폭기의 로드 임피던스가 complex conjugate 관계를 갖도록 설계하였다. 이를 통하여 carrier 증폭기의 로드 임피던스의 변조비가 4배가 되도록 함으로서 back-off 영역을 9 dB로 확장하였다. Carrier 증폭기와 peaking 증폭기에 모두 Wolfspeed사의 6 W 트랜지스터(CGH40006P)를 사용하였다. 제작된 Doherty 전력증폭기를 3.3 GHz의 주파수에 대하여 측정한 결과, 최대 출력전력 42.3 dBm에서 76.9 %의 효율 특성을 얻었고 최대 출력 전력으로부터 9 dB back-off 된 33.3 dBm의 출력 전력에서 59.6 %의 효율 특성 및 11.0 dB의 전력 이득 특성을 얻었다. In this paper, a Doherty power amplifier based on an outphasing load network was proposed to have a high efficiency at a back-off of 9 dB. The proposed Doherty power amplifier was designed and experimentally verified at a frequency of 3.3 GHz. The load impedances of the carrier and peaking amplifiers to the combining node were designed to have a complex conjugate relationship based on the outphasing load network. Therefore, the back-off output power for the efficiency peak could be extended to 9 dB by quadrupling the load impedance modulation of the carrier amplifier. A 6 W GaN HEMT (CGH40006P) from Wolfspeed was used to design both the carrier and the peaking amplifiers. The implemented Doherty power amplifier was measured at 3.3 GHz frequency. Drain efficiencies of 76.9 % at the maximum output power of 42.3 dBm and 59.6 % at the 9 dB back-off output power of 33.3 dBm with 11.0 dB power gain were achieved.

Shifted Time Reversal Technique for Two-user Wireless Communication Using Variable Rate Back-off

씨깃,최승규,이충용,Pambudi, Sigit Aryo,Choi, Seung-Kyu,Lee, Chung-Yong The Institute of Electronics and Information Engin 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.7

We studied the performance of a two-user time reversal multiple input single output scheme combined with the shifted transmission technique in a variable rate back-off scenario, called shifted time reversal (TR), that minimizes both intersymbol interference and multiuser interference. We compare the bit error rate performance of the shifted TR scheme to both full-rate TR and full back-off TR schemes and demonstrate its superiority to shifted zero forcing scheme when the guard interval is larger than one. 두명의 사용자를 위한 무선 통신에서 심볼 간 간섭 및 다중 접속 간섭을 최소화하는 유동적인 전송률 back-off 적용 지연 time reversal (TR) 기법의 성능을 평가하였다. 지연 TR 기법의 성능을 기존 full-rate TR과 full back-off TR의 성능과 비교하였으며, guard interval이 1보다 큰 경우 비트오차율 측면에서 지연 TR 기법의 성능이 full-rate TR이나 full back-off TR보다 우수함을 확인하였다.

비콘 기반 저속 WPAN에서의 적응적 백오프 알고리즘

박성우(Sung Woo Park) 한국전자통신학회 2016 한국전자통신학회 논문지 Vol.11 No.8

저속 WPAN은 저속, 저전력, 저비용의 단거리 무선 네트워킹 기술이다. 저속 WPAN에서는 경쟁 기반의 CSMA/CA 알고리즘을 사용하여 디바이스들의 무선 채널 접속을 제어하기 때문에 프레임 전송시 언제라도 충돌이 발생할 수 있으며 이로 인해 네트워크 성능이 심각하게 저하될 수 있다. 본 논문에서는 저속 WPAN의 CSMA/CA 과정에서 프레임 충돌율을 줄이기 위해 네트워크 상황에 따라 백오프 구간을 동적으로 변화시키는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 수행 결과, CSMA/CA 과정에서 제안하는 동적 백오프 알고리즘은 백오프 구간을 정적으로 유지했을 경우에 비해 프레임 전달율과 지연 시간 측면에서 안정적이면서도 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다. The Low-Rate WPAN is a short range wireless networking technology characterized by low-rate, low-power, low complexity and low-cost. The LR-WPAN controls wireless channel access among network devices based on the contention-based CSMA/CA algorithm. Therefore, frame collisions may take place at any time, leading to the severe degradation of network performance. This paper proposes a new algorithm that changes back-off periods adaptively in the CSMA/CA process depending on network conditions, resulting in the reduction of frame collisions. Throughout extensive simulations, it turns out that varying the back-off periods dynamically shows better performance than maintaining the fixed back-off periods.

수중음향 센서네트워크를 위한 슬롯시간 최적화 기법

이동원(Dongwon Lee),김선명(Sunmyeng Kim),이해연(Hae-Yeoun Lee) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.4(융합기술)

무선 센서네트워크의 데이터 전송을 위해서 각 노드는 백오프(Back-off)기법을 이용하여 이웃노드와 채널을 경쟁한다. 수중음향 센서네트워크에서도 일반적으로 백오프를 이용하여 노드 간 채널을 경쟁한다. 그러나 수중음향 센서네트워크의 백오프에 이용되는 슬롯타임(Slot-time)은 무선 센서네트워크와는 달리 매우 긴 지연시간을 갖는다. 따라서, 수중음향 센서네트워크에서는 긴 슬롯타임에 의해 각 노드간의 통신성능 저하 문제가 발생한다. 본 논문에서 제안하는 기법은 실제 노드가 배치된 상태를 이웃 노드와의 전파지연 시간을 이용하여 계산하고, 슬롯타임을 노드 스스로 최적화한다. 이러한 방법을 통해 각 노드들 간의 통신에 낭비되는 시간을 줄이고 네트워크 성능을 향상 시킨다. 본 논문에서는 제안하는 기법을 구체적으로 기술하고 제안하는 기법과 기존의 연구와의 성능차를 확인한다. 성능 비교결과 제안하는 기법이 기존의 기법에 비하여 우수한 성능을 갖는 것을 확인 하였다. Compared to a terrestrial communication, the high BER(Bit Error Ratio) and low channel bandwidth are the major factor of throughput degradation due to characteristics of underwater channel. Therefore, a MAC protocol must be designed to solve this problem in UWASNs(Underwater Acoustic Sensor Networks). MAC protocols for UWASNs can be classified into two major types according to the contention scheme(Contention-free scheme and Contention-based scheme). In large scale of sensor networks, a Contention-based scheme is commonly used due to time-synchronize problem of Contention-free scheme. In the contention-based scheme, Each node contends with neighbor nodes to access network channel by using Back-off algorithm. But a Slot-Time of Back-off algorithm has long delay times which are cause of decrease network throughput. In this paper, we propose a new scheme to solve this problem. The proposed scheme uses variable Slot-Time instead of fixed Slot-Time. Each node measures propagation delay from neighbors which are used by Slot-time. Therefore, Slot-Times of each node are optimized by considering node deployment. Consequently, the wasted-time for Back-off is reduced and network throughput is improved. A new mac protocol performance in throughput and delay is assessed through NS3 and compared with existing MAC protocol(MACA-U). Finally, it was proved that the MAC protocol using the proposed scheme has better performance than existing MAC protocol as a result of comparison.

Transient Coordinator

이상훈(Sang Hoon Lee),배용수(Yong Soo Bae),최린(Lynn Choi) 한국정보과학회 2013 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.19 No.1

일반적으로 비동기식 센서 네트워크 MAC 프로토콜들은 별도의 충돌회피 알고리즘을 사용하지 않기 때문에 동기식 MAC 프로토콜에 비해 충돌에 의한 성능 저하가 크게 나타난다. 본 논문에서는 충돌에 따른 비동기식 MAC 프로토콜의 성능 저하 문제를 최소화하기 위해 수신 노드가 충돌을 야기한 송신 노드들의 전송 순서를 제어하여 추가적인 충돌을 제거할 수 있는 Transient Coordinator(TC)를 소개한다. TC는 충돌을 감지한 수신 노드가 충돌을 일으킨 송신 노드들에 대한 정보를 수집하고 이를 이용하여 충돌이 발생하지 않는 전송 순서를 각 송신 노드에게 지정하는 방식을 사용한다. 송신 노드들은 지정된 순서에 따라 독점적인 채널 사용 권한을 얻으며 이를 통해 송신 노드간의 충돌을 회피할 수 있다. 시뮬레이션 결과에 대한 분석에 따르면 TC는 반복적인 충돌을 방지하여 그로 인해 낭비되는 시간과 대역폭을 줄일 수 있다. 또한, 이를 통해 기존의 비동기식 MAC 프로토콜에 비해 에너지 소비를 91.1% 줄일 수 있고 각 노드당 평균 데이터 처리량을 약 19.4% 증가시킬 수 있다. 이는 본 논문에서 제안하는 TC가 성능, 자원 활용 및 에너지 효율성 측면에서 기존의 random back-off 방식에 비해 더욱 효율적인 충돌 해결 알고리즘임을 증명한다. Wireless sensor networks (WSN) often employ asynchronous MAC scheduling, which allows each sensor node to wake up independently. Random back-off used by most of asynchronous protocols cannot secure a receiver from potentially repetitive collisions and may lead to a substantial increase in the packet latency. In this paper, we propose a new collision resolution algorithm called Transient Coordinator (TC) for asynchronous WSN MAC protocols. TC resolves a collision on demand by ordering senders’ transmissions when a receiver detects a collision. To coordinate the transmission sequence both the receiver and the collided senders perform handshaking to collect the information and to derive a collision-free transmission sequence, which enables each sender to exclusively access the channel. According to the simulation results, our scheme can improve the average per-node throughput by up to 19.4% while it also reduces unnecessary energy consumption due to repetitive collisions by as much as 91.1% compared to the conventional asynchronous MAC protocols. This demonstrates that TC is more efficient in terms of performance, resource utilization, and energy compared to the random back-off scheme in dealing with collisions for asynchronous WSN MAC scheduling.

Magnitude Modulation for VSAT's Low Back-Off Transmission

Gomes, Marco,Cercas, Francisco,Silva, Vitor,Tomlinson, Martin The Korea Institute of Information and Commucation 2010 Journal of communications and networks Vol.12 No.6

This paper addresses the problem of controlling the envelope's power peak of single carrier modulated signals, band limited by root-raised cosine (RRC) pulse shaping filters, in order to reduce power amplifier back-off for very small aperture terminals ground stations. Magnitude modulation (MM) is presented as a very efficient solution to the peak-to-average power ratio problem. This paper gives a detailed description of the MM concept and its recent evolutions. It starts by extending the look-up-table (LUT) based approach of the MM concept to M-ary constellations with M ${\leq}$ 16. The constellation and RRC symmetries are explored, allowing considerable reduction on LUT computation complexity and storage requirements. An effective multistage polyphase (MPMM) approach for the MM concept is then proposed. As opposed to traditional LUT-MM solutions, MM coefficients are computed in real-time by a low complexity multirate filter system. The back-off from high-power amplifier saturation is almost eliminated (reduction is greater than 95%) with just a 2-stage MPMM system even for very demanding roll-off cases (e.g., ${\alpha}$ = 0,1). Also, the MPMM is independent of modulation in use, allowing its easy application to constellations with M > 16.

Magnitude Modulation for VSAT’s Low Back-Off Transmission

Marco Gomes,Francisco Cercas,Vitor Silva,Martin Tomlinson 한국통신학회 2010 Journal of communications and networks Vol.12 No.6

This paper addresses the problem of controlling the envelope’s power peak of single carrier modulated signals, band limited by root-raised cosine (RRC) pulse shaping filters, in order to reduce power amplifier back-off for very small aperture terminals ground stations. Magnitude modulation (MM) is presented as a very efficient solution to the peak-to-average power ratio problem. This paper gives a detailed description of the MM concept and its recent evolutions. It starts by extending the look-up-table (LUT)based approach of the MM concept to M-ary constellations with M ≤ 16. The constellation and RRC symmetries are explored,allowing considerable reduction on LUT computation complexity and storage requirements. An effective multistage polyphase (MPMM) approach for the MM concept is then proposed. As opposed to traditional LUT-MM solutions, MM coefficients are computed in real-time by a low complexity multirate filter system. The back-off from high-power amplifier saturation is almost eliminated (reduction is greater than 95%) with just a 2-stage MPMMsystem even for very demanding roll-off cases (e.g., α = 0.1). Also, the MPMM is independent of modulation in use, allowing its easy application to constellations withM>16.

전술통신 환경에서의 정보 속성을 고려한 Tactical Back-off 알고리즘

윤종택(Youn Jong Taek),최영민(Choi Young Min),성보현(Sung Bo Hyon),김영호(Kim Young Ho) 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.10