KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권4호
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pp.1415-1435
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2018
Resource allocation in device-to-device (D2D) aided cellular systems, in which the proximity users are allowed to communicate directly with each other without relying on the intervention of base stations (BSs), is investigated in this paper. A new uplink resource allocation policy is proposed by exploiting the relationship between D2D-access probability and channel gain among variant devices, such as cellular user equipments (CUEs), D2D user equipments (DUEs) and BSs, etc., under the constraints of their minimum signal to interference-plus-noise ratio (SINR) requirements. Furthermore, the proposed resource-allocation problem can be formulated as the cost function of "maximizing the number of simultaneously activated D2D pairs subject to the SINR constraints at both CUEs and DUEs". Numerical results relying on system-level simulations show that the proposed scheme is capable of substantially improving both the D2D-access probability and the network throughput without sacrificing the performance of conventional CUEs.
본 논문은 단말 간 직접 통신 (D2D: Device-to-Device) 시스템 환경에서 공간 재사용을 통한 성능 향상을 위해 그래프-컬러링 알고리즘을 기반으로 한 간섭 회피 자원 할당 방법을 제안한다. 다수의 D2D 페어가 하나의 D2D 통신 자원을 공유하는 경우, 인접한 D2D 페어로 인해 불가피한 간섭이 발생하게 되므로 간섭을 효율적으로 제어할 수 있는 자원 할당 방법이 필요하다. 따라서 우리는 D2D 페어가 기지국에 제공할 수 있는 피드백 양의 한계를 고려한 실용적인 피드백 정보 및 방법과 피드백 받은 정보를 활용한 그래프 설계 방법을 제안하고, 효과적인 간섭을 회피를 위한 그래프-컬러링 알고리즘을 도입한다. 시뮬레이션 결과를 통해, 본 논문에서 제안한 자원 할당 방법이 기존의 자원 할당 방법에 비해 D2D 시스템의 총 용량과 스펙트럼 효율 측면에서 성능 이득을 가져오는 것을 확인할 수 있으며 D2D 페어의 통신 불가 확률을 감소시킴을 확인할 수 있다.
이동통신환경에서 수신신호의 진폭과 위상성분은 다중경로에 의한 페이딩(Fading) 영향을 받는다. 본 논문에서는 송수신 신호의 위상 차를 위상에러로 가정하고 Tikhonov 확률밀도함수를 이용하여 PLL(Phase Locked Loop)이득의 변화에 대한 DS/CDMA(Direct Sequence/code Division Multiple Access) DPSK(Differential Phase Shift Keying)시스템의 성능을 분석하였다. 그 결과, 위상에러를 고려하지 않은 DPSK시스템과 비교하여 수신기의 PLL이득을 조정함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다. 시스템의 비트 포율이 10-2에서 PLL이득이 1㏈에서 4.8㏈, 7㏈에서는 0.4㏈의 성능차를 보이며 30㏈에서는 두 시스템의 성능이 일치하게되어 PLL이 요구하는 이득의 상한이 30㏈임을 입증하였다.
최근 다양한 웹 서비스와 어플리케이션들이 사용자에게 제공되고 있다. 이러한 서비스들은 인증된 사용자에 한해서 서비스를 제공하기 때문에 사용자는 매번 서비스 별로 인증을 수행해야 하는 불편함을 겪고 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위해 $3^{rd}$ Party 어플리케이션이 웹 서비스에 대하여 제한된 접근 권한을 얻을 수 있게 해주는 OAuth(Open Authorization) 프로토콜이 등장하게 되었다. 이러한 OAuth 프로토콜은 사용자에게 편리하고 유연한 서비스를 제공한다. 그러나 OAuth 2.0 프로토콜에서는 재전송 공격, 피싱 공격, 위장 공격 취약점이 발생할 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 OAuth 2.0 프로토콜의 보안성 향상을 위하여 E-mail인증을 통해 Resource Owner를 인증 후 Access Token 발급을 할 수 있는 방법을 제안한다.
본 논문은 군 전술 무선 통신망에서의 가용 주파수 채널 확보를 위한 인지 라디오 엔진 플랫폼 구조 및 인지 라디오 무선기기를 위한 가용 주파수 채널 추론기법을 제안하였다. 현재의 군 전술 통신망은 동종 및 이종 군 무선기기 주파수의 효과적 운용을 위한 가용 주파수 확보 및 군 무선기기 간의 상호공존 방안에 대한 필요성이 빠르게 증가하고 있는 실정이다. 본 논문은 최적의 가용 주파수 채널확보 방안으로 동적 스펙트럼 접속(DSA, Dynamic Spectrum Access) 실현을 위한 인지 라디오 엔진 기술 기반의 가용채널 추론기법에 대해 소개하였다. 이를 위해 주사용자(PU, Primary User)의 채널 이용현황 모델링 및 채널 점유확률 계산을 통하여 인지 라디오 무선기기를 위한 사례 기반의 가용채널 추론기법을 제안하였으며, 성능분석 모의실험을 통하여 주사용자의 점유채널 정보 대비 인지 라디오 무전기의 가용채널 획득 정보 간의 충돌확률 변화율을 분석하였다.
본 논문에서는 송신된 확산부호와 수신기 내의 기준 확산부호 사이의 위상차에 대한 사전 확률을 알고 있을 때, 동기가 맞을 확률이 높은 셀부터 낮은 셀의 순서로 검사하는 Expanding Window Search 방법을 이용하여 직접확산(Direct Sequence) 통신 시스팀의 초기동기 과정의 상태도를 구성한다. 각 검색에서 앞선 검색 때보다 증가하는 윈도우를 초항이 a고 공비가 r인 등비 수열의 형태로 증가하도록 하였으며, 마코프처리(Markov process)와 메이슨 이득공식(Mason’s gain formula)을 이용하여 상태도를 해석하고 평균 시간을 구한다. 그리고 검색 횟수 n과 검출 확률 $P_d$의 변화에 따른 평균동기 시간의 증감을 사전 확률이 없을 때의 평균등기 시간과 비교한다.
본 논문에서는 초고속 광 코드분할 다원접속(OCDMA)네트웍을 위해 최적 2차원 코드 생성 알고리즘을 제안하고, 동시 사용자에 의한 다중접속간섭뿐만 아니라 백색잡음, 스펙트럼 효율을 고려한 성능을 평가하였다. 그 결과 조합론을 이용한 생성 알고리즘으로 얻어 낼 수 있는 최적 2차원 코드는 초고속 광 네트윅을 위한 코드에 적합하며, 기존 제안된 코드들에 비해서 비트 오류율이 같거나 작으면서 코드길이가 짧고 상대적으로 많은 코드 수를 가진다. 이는 WDM 시스템보다도 스펙트럼을 효율적으로 사용할 가능성을 보여준다. 또한 수신단, 채널 등의 백색 잡음을 고려한 보다 정밀한 비트 오류율을 유도하고 이를 이용하여 동시 사용자 수와 적절한 신호 대 잡음비에서 최적의 비트오류율을 얻기 위한 수신단에서의 최적의 문턱값을 찾아낼 수 있다.
DCF 성능 분석 모델에 사용되는 Bianchi의 2차원 Markov Chain 모델은 오류가 없는 이상적 채널에서 충돌 문제만을 다루므로 페이딩, 간섭, 잡음 등 실제 채널의 특성을 반영하지 못한다. 802.11 DCF는 전송실패가 충돌에 의한 것이든, 채널 전송오류에 의한 것이든 경쟁윈도우(CW) 크기를 두 배로 증가시키는 2진 지수후퇴 알고리즘을 작동시킨다. 이상적으로 경쟁윈도우 증가는 혼잡에 의한 충돌방지 때에만 사용되어져야 한다. 통신오류에 의한 경쟁윈도우 증가는 데이터 처리율을 떨어뜨리고 전송지연의 증가를 야기 시킨다. 오류 채널에서는 전송실패 증가가 과도한 이진 지수후퇴를 야기하므로 초기 경쟁윈도우(CW) 크기를 줄여줄 필요가 있다. 본 논문에서는 경쟁윈도우(CW), 타임슬롯에서 전송 확률(${\Im}$), 전송 실패 확률($p_f$) 등이 시스템 성능에 미치는 영향을 정량적, 정성적으로 분석을 하고 등가적으로 CW 값을 얼마큼 줄여야 할지를 제시한다.
본 논문은 2.4 GHz 대역을 사용하는 IEEE 802.11b 기반의 무선랜 서비스가 인접대역을 사용하는 WiBro 서비스에 미치는 간섭의 영향을 MC(Monte Carlo) 원리를 이용하여 분석하였다. 분석을 위한 시나리오는 무선랜 서비스가 1 번 채널의 주파수대역(2401 MHz ~ 2423 MHz)을 사용하고 WiBro(Wireless Broadband) 서비스가 주파수대역(2345 MHz ~ 2355 MHz)를 사용하는 경우로 WiBro 수신기가 무선랜의 AP(Access Point)에 근접할수록 간섭이 커진다. 이 때, 무선랜 AP와 WiBro 수신기 사이의 거리를 변화 시켰을 때, 간섭 확률 5 % 이하를 만족시키는 보호 거리를 산출하였다. 또한, 설정된 보호 거리에서 간섭 확률 5 % 이하를 만족하기 위한 요구되는 간섭 송신 파워를 산출하였다. 그 결과, 보호 거리는 약 60 m로 산출되었고 보호거리를 10 m로 설정하였을 때, 요구되는 무선랜의 간섭 송신 파워는 -9.5 dBm으로 분석되었다.
본 논문에서는 WSN(Wireless Sensor Network)에서 복호 후 재전송(Decode-and-forward) 협력통신 방식에서 데이터 전송률이 1/2가 되는 것을 극복하여, 최대전송률이 되는 협력 프로토콜을 제안하였다. 기존의 협력프로토콜 시스템에서는 소스가 두 타임 슬롯 동안 두 데이터를 전송하게 되면 다이버시티 이득은 얻지 못하고, 다이버시티 이득을 얻기 위하여 타임 슬롯을 증가시키면 전송률이 낮아지게 된다. 본 논문의 알고리즘은 각각의 데이터를 직교주파수로 구분하고 좌표회전 기법을 이용하여 최대전송률과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있다. 또한, 센서노드와 릴레이의 거리에 따른 성능분석을 하였고 시스템의 성능에 영향을 끼치는 요소들을 컴퓨터 모의실험을 통하여 최적화 시켰다. 최적의 거리 d=0.2에서 BER이 10-2일 때 직접 전송일 경우보다 7dB까지 멀티 홉보다 5dB 정도의 네트워크 전력이 절약되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 무선 센서네트워크의 전력을 감소시며 데이터 전송률을 증가시키는 시스템을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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