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게임이론 기반 백스케터 통신의 악의적인 간섭 회피를 위한 성능 분석
홍승관,황유민,선영규,신요안,김동인,김진영 사단법인 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.4
이 논문에서는 백스케터 통신에서 악의적인 간섭이 존재할 때, 게임이론을 적용하여 간섭으로부터 회피하고 통신의 성능 최적화를통한 성능 분석에 관한 내용을 다룬다. 백스케터 통신을 원신호원을 반사하여, 백스케터 신호를 전송하기 때문에 악의적인 간섭에취약하게 된다. 이를 해결하기 위해 리더-펄로워 관계인 스텔켈베르그 게임이론을 적용하며, 라그랑지안 승수 방법을 통해 최적화를수행한다. 또한, 네쉬 게임이론과 스텔켈베르그 두 가지 게임이론을 백스케터 통신에 적용하고 적용된 게임이론에 따른 백스케터통신의 간섭 회피 성능을 비교 분석을 수행한다. 본 논문의 시뮬레이션을 통해 스텔켈베르그 게임이론이 악의적인 간섭 회피에서더 나은 성능을 보임을 증명하고, 백스케터의 통신 최적의 성능과 스텔켈베르그 게임 균형을 확인한다. In this paper, we study an interference avoidance scenario in the presence of a interferer which can rapidly observe the transmit power of backscatter communications and effectively interrupt backscatter signals. We consider a power control with a sub-channel allocation to avoid interference attacks and a power-splitting ratio for backscattering and RF energy harvesting in sensors. We formulate the problem based on a Stackelberg game theory and compute the optimal transmit power, power-splitting ratio, and sub-channel allocation parameter to maximize a utility function against the interferer. We propose the utility maximization using Lagrangian dual decomposition for the backscatter communications and the interferer to prove the existence of the Stackelberg equilibrium. Numerical results show that the proposed algorithms effectively maximize the utility, compared to that of the algorithm based on the Nash game, so as to overcome a malicious interference in backscatter communications
RF 에너지 하베스팅 네트워크를 위한 Backscatter 통신 기반의 다중 태그 빔포밍 기법
홍승관,황유민,이선의,김진영 한국위성정보통신학회 2016 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.2
본 논문에서는 multi-tag를 사용하는 backscatter communication에 MIMO beamforming 기술을 적용하여, 수신신호의 BER과energy harvesting을 효율을 증대시키고자 한다. multi-tag와 Hybrid-AP(H-AP) 사이의 communication을 통해 기본 채널 정보를얻었으며, 얻은 채널정보를 이용하여, Spatial Channel Model(SCM)의 전송 시나리오에 맞는 파라미터를 설정하고 SCM 채널을 생성하였다. 그리고 MIMO Beamforming 기술을 이용하여, H-AP는 각 tag에 SINR을 올리기 위한 optimal power를 갖는 신호를 보낸다. tag에서는 optimal power를 갖는 신호를 수신하여 backscatter communication을 수행하고, receiver에서는 multi-tag가 보내는backscatter 신호를 수신하여 time switching 기법으로 Energy harvesting을 수행한다. 따라서 Receiver에서 energy harvesting 효율과 backscatter 신호의 BER 성능 향상을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다. In this paper, we propose a scheme for MIMO beamforming for the backscatter communication using a multi-tag to improve the efficiency of energy harvesting and the BER of received signals. We obtain a normal channel information through a communication between the H-AP and multi-tag. The H-AP sets parameters for the transmission scenario of the spatial channel model (SCM) using the obtained channel information and generates a SCM channel information. Then, the H-AP transmits signals that have optimal transmission power to increase the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) to each of tags. Tags perform a backscatter communication with signals. The receiver performs a time switching technique of energy harvesting using backscatter signals from the multi-tag. Simulation results demonstrate effectiveness of the proposed scheme, and the harvesting efficiency and BER at the receiver is greatly improved.
이기종 통신 기반 스마트 조명을 위한 최적 통신 방식 선택 알고리즘
홍승관,이선의,황유민,김진영 한국위성정보통신학회 2016 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.1
본 논문에서는 이기종 통신 기반의 스마트 조명의 선택적 알고리즘을 제안한다. 스마트 조명은 조명의 역할뿐만 아니라 통신의 역할을 동시에 수행한다. 이기종 통신을 이용한 스마트 조명의 BER 성능을 높이기 위해, Line-of-Sight(LOS)/Non-LOS 채널에서 스마트 조명과 센서와의 거리, 조명사용시간, 사용자 요구를 위한 낮은 전력소모량에 따라 Optical Camera Communication(OCC), Wi-Fi, BLE 중 적합한 통신방식을 선택하도록 하였다. 그리하여 LOS/NLOS 채널에서 제안된 알고리즘의 성능과 기존의 방식과의 시뮬레이션 결과 비교를 통해 성능 향상을 확인하였다. In this paper, we propose an algorithm for optimal selection of communications for smart lighting in heterogeneous networks. The smart lighting can be used for information communications and lighting simultaneously. To improve BER performance of smart lighting in heterogeneous networks, it adaptively selects a communication method among OCC, Wi-Fi, BLE based on distance between sensors and smart lightings, low power consumption for user requirements, operating time of smart lighting in Line-of-Sight(LOS)/Non-LOS channels. Thus, simulation results demonstrate effectiveness of the proposed algorithm contrary to baseline methods in LOS/NLOS channels.
스펙트럼 센싱을 적용한 인지 무선 기반 백스케터 네트워크의 주파수 선택 기법
홍승관,이선의,김진영 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.3
이 논문에서는 백스케터 통신에 기반한 무선 센서인 보조 사용자의 성능을 향상시키기 위해 인지 무선 기반 백스케터 네트워크를 연구한다. 제안 된 모델에서, 캐리어 이미터를 추가하고 스펙트럼 센싱 정보를 활용하기 위해 이중감쇄를 피하는 것을 고려한다. 기본 채널이 사용 중일 때 보조 사용자는 Hybrid-Access Point(H-AP)와 캐리어 이미터를 통해 채널에서 RF 에너지를 수집 할 수 있다. 채널이 유휴 상태가 되면 보조 사용자는 수확된 에너지를 사용하여 무선 센서를 작동시키고 스펙트럼 센싱 후, 캐리어 이미 터를 통해 백스케터 통신을 수행한다. 따라서 우리는 다수의 태그가 존재하는 벡스케터 채널을 deterministic과 멀티소스 요소로 수학적 모델링한다. 제안한 통신 환경에서 WiFi 신호를 활용한 벡스케터 통신의 BER 성능을 보인다. In this paper, we study RF-powered backscatter cognitive radio networks to improve the performance for the secondary user which is backscatter radio based wireless sensors. In our proposed model, we consider an avoiding the doubly round-trip attenuation to add a carrier emitter and utilization of spectrum sensing information. When the primary channel is busy, the secondary user is able to harvest RF energy from the channel through a hybrid-access point (H-AP) and a carrier emitter. When the channel becomes idle, the secondary user will be use the harvested energy to operate wireless sensors, to use the sensing and to backscatter through the carrier emitter. We model mathematically the deterministic and multisource elements of a number of tagged channels. In the proposed communication environment, we show the BER performance of the backscatter communication using WiFi signal.
홍승관 한국막학회 2016 한국막학회 총회 및 학술발표회 Vol.2016 No.05
역삼투 기반 해수담수화 기술은 전 세계 물 부족 문제 해결의 대안으로 주목 받아왔다. 최근에는 에너지 효율의 한계를 극복하기 위한 차세대 저에너지 기술들이 연구되고 있다. 정삼투 공정의 해수 희석을 통해 역삼투 공정에 필요한 에너지를 낮추는 FO-RO 공정, 그리고 압력지연삼투를 통한 에너지 회수와 막증발 기술을 통한 고수량 확보의 MD-PRO 공정이 미래의 해수담수화 기술들이다. 하지만 수처리 분야에서는 현재 시행 가능하며 역삼투 기술 본연의 효율을 극대화시키는 기술을 필요로 하고 있다. 이에 KORAE 연구단은 세계 최고 수준의 저에너지 3.3 kWh/m3 해수담수화 플랜트 구축을 목표로 하여 적조 및 고염 대응 전처리, 역삼투막 및 모듈 시스템 개발을 진행하며 해수담수화 기술의 최적화를 연구 중이다.