• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1390-1405
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• 2014

This paper investigates optimal relay selection and power allocation under an aggregate power constraint for cooperative wireless sensor networks assisted by amplify-and-forward relay nodes. By considering both transmission power and circuit power consumptions, the received signal-to-noise ratio (SNR) at the destination node is calculated, based on which, a relay selection and power allocation scheme is developed. The core idea is to adaptively adjust the selected relays and their transmission power to maximize the received SNR according to the channel state information. The proposed scheme is derived by recasting the optimization problem into a three-layered problem-determining the number of relays to be activated, selecting the active relays, and performing power allocation among the selected relays. Monte Carlo simulation results demonstrate that the proposed scheme provides a higher received SNR and a lower bit error rate as compared to the average power allocation scheme.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.1173-1179
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• 2012

본 논문에서는 협력 무선 통신 시스템의 순방향 링크에서 각 이동국의 제한된 피드백 정보를 이용하여, 인접한 기지국들에서 동시에 전송되는 빔성형된 순방향 링크들 간의 간섭을 효과적으로 억제하는 충돌 회피 빔성형 기술을 제안한다. 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술에서, 각 이동국은 서비스 기지국이 신호 전송을 위해 사용할 신호 가중치 벡터와 간섭 기지국이 해당 이동국에게 최대 간섭을 주는 주 간섭 가중치 벡터들에 대한 정보를 피드백한다. 또한, 클러스터 스케줄러는 각 기지국에서 사용하는 가중치들에 의해 성형되는 빔들 간의 충돌을 억제하도록, 동시에 데이터를 전송할 이동국들과 해당 이동국들이 사용할 빔성형 가중치들을 동시에 결정한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술이 기존의 기지국별로 빔성형을 수행하는 비 협력 빔성형 기술보다 높은 시스템 전송 용량을 제공할 수 있음을 보인다. 또한, 협력 공간 분할 다중 접속 기술과의 전송용량을 비교하여, 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술과의 장단점을 비교 분석한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.63-67
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• 2014

협력 재밍 기술에 기반한 분산 제로 빔포밍은 도청자가 시드 공유를 감지 할 수 없으며, 도청자가 도청하기 위해 송신단 주변에 위치한 경우 기존의 기법은 제한적으로 적용된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 특수한 시나리오에 대한 해결책을 제시한다. 첫 번째 시간 슬롯에서 중계기는 이진 재밍 메시지를 무작위로 생성하고 송신단과 수신단으로 전송한다. 두 수신기가 안전하고 정확하게 메시지를 복호할 때, 송신단은 정보 메시지와 복호된 메시지에 대한 배타적 논리합 기법을 기반으로 다른 메시지를 만들고 전송하게 되며 도청 노드에 의한 도청을 방지할 수 있다. 마지막으로 본 프로토콜을 기존의 기법과 비교하여 성능을 분석하였으며 도청 노드의 위치에 따른 결과가 우수함을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.61-69
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• 2017

간섭 채널에 대한 연구는 정보 이론적으로 매우 중요한 문제로써 이에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지만 가장 간단한 경우인 두 사용자 간섭 채널에서조차 특별한 경우를 제외하고는 채널 용량이 아직까지 밝혀져 있지 않다. 따라서 최근에는 채널 용량을 정확히 알아보는 대신, 높은 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to noise power ratio) 대역에서의 전송률의 경향을 보는 다중화 이득에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최적의 다중화 이득을 얻으면 높은 신호 대 잡음 비 대역에서 채널 용량의 경향을 알 수 있다. 두 명의 사용자가 존재하는 간섭 채널에서는 간섭을 제거하면 최적의 다중화 이득을 얻을 수 있다. 하지만 사용자 수가 셋 이상인 경우에는 간섭 제거(Zero Forcing)만으로 최적의 다중화 이득을 얻을 수 없고, 간섭 정렬이라는 새로운 기법이 필요하다는 것이 최근 연구에서 밝혀졌다. 간섭정렬 기법은 크게 두 종류로 나눌 수 있다. 송수신 빔 형성(Beamforming) 행렬을 적절하게 골라서 신호와 간섭을 효과적으로 분리하는 방법과 유리수와 무리수의 성질을 이용하여 구조화된 코드(Structured code)를 구성하는 방법이다. 간섭 정렬 기법은 간섭 채널, X 채널, 복합 방송 채널(Compound broadcast channel), 다중 송수신처(Multi source multi destination)를 위한 다중 홉(Multi hop) 네트워크 등의 다양한 환경에서 최적의 다중화 이득을 달성할 수 있으며, 최근에는 데이터 분산 저장(distributed storage)에도 적용되고 있다. 본 논문에서는 지연된 채널 정보의 DoF를 구했다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권3호
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• pp.956-970
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• 2015

In this paper, we study the design of network coding for the generalized transmit scheme in multiple input multiple output Y channel, where K users wish to exchange specified and shared information with each other within two slots. Signal space alignment at each user and the relay is carefully constructed to ensure that the signals from the same user pair are grouped together. The cross-pair interference can be canceled during both multiple accessing channel phase and broadcasting channel phase. The proposed signal processing scheme achieves the degrees of freedom of ${\eta}(K)=K^2$ with fewer user antennas.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제22권4호
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• pp.329-339
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• 2022

Small cells, particularly femtocells, are regarded a promising solution for limited resources required to handle the increasing data demand. They usually boost wireless network capacity. While widespread usage of femtocells increases network gain, it also raises several challenges. Interference is one of such concerns. Interference management is also seen as a main obstacle in the adoption of two-tier networks. For example, placing femtocells in a traditional macrocell's geographic area. Interference comes in two forms: cross-tier and co-tier. There have been previous studies conducted on the topic of interference management. This study investigates the principle of categorization of interference management systems. Many methods exist in the literature to reduce or eliminate the impacts of co-tier, cross-tier, or a combination of the two forms of interference. Following are some of the ways provided to manage interference: FFR, Cognitive Femtocell and Cooperative Resource Scheduling, Beamforming Strategy, Transmission Power Control, and Clustering/Graph-Based. Approaches, which were proposed to solve the interference problem, had been presented for each category in this work.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권7호
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• pp.45-52
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• 2008

주파수 재사용 기법을 사용하는 셀룰러 시스템의 경우 단말기가 셀 경계로 이동할수록 인접 셀로부터 오는 간섭 신호의 영향을 받게 되어 성능 열화를 겪게 된다. 본 논문에서는 다중 셀 시스템의 하향링크 전송 시, 지리적으로 떨어져 있는 다수의 기지국에서 상호 협력을 통해 다중 안테나 단말기에 협조적으로 신호를 전송하는 경우 기지국들과 단말기간에 형성된 분산 MIMO (multiple-input multiple-output) 채널을 이용하여 공간 다중화 및 빔포밍 이득을 얻을 수 있는 전송 방안 및 수신 기법을 제안한다. 특히, 주파수 재 사용률과 단말기의 수신안테나 개수의 변화에 따라 제안 기법의 유효 신호 대 간섭 비와 전송효율을 분석 및 산출하고, 기존 셀룰러 시스템에서 널리 사용되는 MRC (maxim ratio combining) 수신 기법의 성능과 비교한다. 셀 경계에서의 성능 이득을 비교함으로써 인접 셀 간섭이 큰 영역에서 제안 기법을 사용할 때 단말기의 전송 효율 향상정도를 평가한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권6호
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• pp.2595-2618
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• 2018

In this paper, we investigate secure communication with the presence of multiple eavesdroppers (Eves) in a two-tier downlink dense heterogeneous network, wherein there is a macrocell base station (MBS) and multiple femtocell base stations (FBSs). Each base station (BS) has multiple users. And Eves attempt to wiretap a macrocell user (MU). To keep Eves ignorant of the confidential message, we propose a physical-layer security scheme based on cross-layer cooperation to exploit interference in the considered network. Under the constraints on the quality of service (QoS) of other legitimate users and transmit power, the secrecy rate of system can be maximized through jointly optimizing the beamforming vectors of MBS and cooperative FBSs. We explore the problem of maximizing secrecy rate in both non-colluding and colluding Eves scenarios, respectively. Firstly, in non-colluding Eves scenario, we approximate the original non-convex problem into a few semi-definite programs (SDPs) by employing the semi-definite relaxation (SDR) technique and conservative convex approximation under perfect channel state information (CSI) case. Furthermore, we extend the frame to imperfect CSI case and use the Lagrangian dual theory to cope with uncertain constraints on CSI. Secondly, in colluding Eves scenario, we transform the original problem into a two-tier optimization problem equivalently. Among them, the outer layer problem is a single variable optimization problem and can be solved by one-dimensional linear search. While the inner-layer optimization problem is transformed into a convex SDP problem with SDR technique and Charnes-Cooper transformation. In the perfect CSI case of both non-colluding and colluding Eves scenarios, we prove that the relaxation of SDR is tight and analyze the complexity of proposed algorithms. Finally, simulation results validate the effectiveness and robustness of proposed scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권8호
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• pp.2797-2820
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• 2015

In order to accommodate huge number of antennas in a limited antenna size, a large scale antenna array is expected to have a three dimensional (3D) array structure. By using the Active Antenna Systems (AAS), the weights of the antenna elements arranged vertically could be configured adaptively. Then, a degree of freedom (DOF) in the vertical plane is provided for system design. So the three-dimension MIMO (3D MIMO) could be realized to solve the actual implementation problem of the massive MIMO. However, in 3D massive MIMO systems, the pilot contamination problem studied in 2D massive MIMO systems and the inter-cell interference as well as inter-vertical sector interference in 3D MIMO systems with vertical sectorization exist simultaneously, when the number of antenna is not large enough. This paper investigates the interference management towards the above challenges in 3D massive MIMO systems. Here, vertical sectorization based on vertical beamforming is included in the concerned systems. Firstly, a cooperative joint vertical beams adjustment and pilot assignment scheme is developed to improve the channel estimation precision of the uplink with pilots being reused across the vertical sectors. Secondly, a downlink interference coordination scheme by jointly controlling weight vectors and power of vertical beams is proposed, where the estimated channel state information is used in the optimization modelling, and the performance loss induced by pilot contamination could be compensated in some degree. Simulation results show that the proposed joint optimization algorithm with controllable vertical beams' weight vectors outperforms the method combining downtilts adjustment and power allocation.