• ETRI Journal
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• 제38권1호
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• pp.30-40
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• 2016

Co-channel interference between macro-femtocell networks is an unresolved problem, due to the frequency reuse phenomenon. To mitigate such interference, a secondary femtocell must acquire channel-state knowledge about a co-channel macrocell user and accordingly condition the maximum transmit power of femtocell user. This paper proposes a pilot-based spectrum sensing (PSS) algorithm for overlaid femtocell networks to sense the presence of a macrocell user over a channel of interest. The PSS algorithm senses the pilot tones in the received signal through the power level and the correlation metric comparisons between the received signal and the local reference pilots. On ensuring the existence of a co-channel macrocell user, the maximum transmit power of the corresponding femtocell user is optimized so as to avoid interference. Time and frequency offsets are carefully handled in our proposal. Simulation results show that the PSS algorithm outperforms existing sensing techniques, even at poor received signal quality. It requires less sensing time and provides better detection probability over existing techniques.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권9호
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• pp.1020-1025
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• 2016

최근 통신 시장의 규모는 해마다 늘어가고 있다. 무선 사용자들의 요구 데이터 전송 속도의 증가와 무선 자원의 포화로 인해 우리는 새로운 무선 기술을 개발하여 통신 자원을 효율적으로 이용할 필요가 있다. Femtocell은 작은 단위를 뜻하는 Femto와 기지국의 커버리지 범위를 나타내는 Cell의 합성어로 무선 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 새로운 통신 기술을 원하는 통신 시장의 요구에 부흥하는 기술 중의 하나이다. Femtocell은 Macrocell 안에 설치되는 형태를 취하기 때문에 Power Control과 Handover는 중요한 사항 중에 하나이며 그에 따라 많은 연구가 진행되고 있다. 기존의 논문에서는 Handover 확률을 낮추기 위해 Tx Power를 낮춘 결과 통신 용량의 저하가 일어나는 문제가 발생하였다. 본 논문에서는 Femtocell의 문제 중 하나인 Macrocell과의 Handover 문제를 최소화하며 통신 용량을 늘리는 새로운 알고리즘을 제안하였고 이를 시뮬레이션으로 시연하였다. 그 결과 기존의 논문과 거의 비슷한 Handover 성능을 가지며 더 높은 Throughput 성능을 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권8A호
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• pp.743-751
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• 2010

OFDMA 초소형 기지국은 기존의 대형 기지국을 대신하여 실내에서의 고속 데이터 통신을 지원하기 위해 개발된 기술이지만 아직 실용화를 위해 해결해야할 여러 문제를 가지고 있다. 특히 초소형 기지국이 대형 기지국과 같은 주파수 대역을 사용할 경우 발생하는 셀간 간섭 문제는 시스템의 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다. 초소형 기지국에 대한 사용 권한이 없는 사용자는 초소형 기지국의 서비스 영역 내에서도 대형 기지국과 통신을 수행하여야 하며 이때 하향링크에서 초소형 기지국의 전송 신호는 대형 기지국 사용자에게 간섭으로 작용하게 된다. 따라서 초소형 기지국의 전송 전력을 최소화하여 대형 기지국 사용자에게 미치는 간섭을 제어할 필요가 있다. 본 논문에서는 초소형 기지국의 전력 할당을 위한 margin adaptive 문제를 정의하고 이를 해결하기 위한 휴리스틱기법을 제안한다. 또한 모의실험을 통해 제안한 기법의 성능을 검증한다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권5호
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• pp.275-284
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• 2014

This paper considers two-tier networks consisting of macrocells and femtocells operating in the same spectrum. This paper proposes a femtocell spectrum reuse scheme that determines the shared spectrum and transmit power for the femtocells to mitigate the effects of cross-tier interference between the macrocells and femtocells. The proposed scheme provides macrocell throughput that is unaffected by the increasing number of femtocells per cell site and improves the femtocell signal quality at the same time by limiting the cross-tier interference. This study analyzed the per-tier signal-to-interference ratio (SIR) and outage probability of the proposed scheme to investigate the macrocell and femtocell performance. The total throughput of the proposed scheme was analyzed based on the outage probabilities. The analysis and numerical results proved that high femtocell throughput can be achieved using only a small fraction of the spectrum while protecting the macrocell throughput. As a result, an improved total throughput was achieved enforcing higher spatial reuse.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권1호
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• pp.18-25
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• 2013

본 논문에서는 차세대 이종망 환경에서 펨토셀이 자율적으로 커버리지를 조절하는 방안을 제안한다. 펨토셀의 커버리지가 펨토셀이 설치된 실내 영역보다 큰 경우 펨토셀 커버리지를 통과하는 실외 단말에 의해 핸드오버 요청이 발생하여 불필요한 signaling을 증가시키고 이에 따라 overhead가 커지게 된다. 펨토셀의 커버리지가 펨토셀이 설치된 실내 영역보다 작은 경우 실내에 위치한 단말이 펨토셀에 연결되지 못하는 문제가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 펨토셀 커버리지가 실내영역과 일치하도록 자율적으로 전송 전력을 조절하는 방법을 제안한다. 제안 기법은 펨토셀이 스스로 얻을 수 있는 정보인 핸드오버 요청 및 단말의 펨토셀에 대한 결합등록(membership) 여부를 이용함으로써 자율적인 커버리지 조절을 가능 하게 한다. 제안 기법의 성능 분석을 위해 먼저 커버리지를 실내영역과 일치시키는 펨토셀 전송 전력의 이론값을 도출한다. 이후 제안 기법을 모의실험에 적용하여 분석한 결과에서 펨토셀의 전송 전력이 자율적으로 조절되어 이론값으로 수렴함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1424-1441
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• 2014

Two-tier femtocell networks, consisting of a conventional cellular network underlaid with femtocell hotspots, play an important role in the indoor coverage and capacity of cellular networks. However, the cross- and co-tier interference will cause an unacceptable quality of service (QoS) for users with universal frequency reuse. In this paper, we propose a novel downlink interference mitigation strategy for spectrum-shared two-tier femtocell networks. The proposed solution is composed of three parts. The first is femtocells clustering, which maximizes the distance between femtocells using the same slot resource to mitigate co-tier interference. The second is to assign macrocell users (MUEs) to clusters by max-min criterion, by which each MUE can avoid using the same resource as the nearest femtocell. The third is a novel adaptive power control scheme with femtocells downlink transmit power adjusted adaptively based on the signal to interference plus noise ratio (SINR) level of neighboring users. Simulation results show that the proposed scheme can effectively increase the successful transmission ratio and ergodic capacity of femtocells, while guaranteeing QoS of the macrocell.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권8A호
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• pp.648-660
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• 2012

가중되는 기지국의 트래픽 부하를 줄이면서 실내 음영 지역 문제를 해결하기 위해 저비용, 고성능의 펨토셀(femtocell)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 사무실 빌딩 환경 등 다수의 펨토셀이 설치되는 밀집된 펨토셀 환경에서는 동일 주파수간 간섭 현상으로 인해 전송률이 저하되고 전송품질이 저하되는 등 많은 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 3GPP LTE 기반 밀집된 펨토셀 환경에서 간섭 완화를 위한 전력 제어 기법을 제안한다. 특히, 기존 매크로셀(eNB)로 부터 서비스 받는 mUE(macro User Equipment)가 펨토셀 주변에 매우 가까이 존재할 경우, 밀집된 펨토셀로부터 mUE에게 영향을 주는 펨토셀의 간섭을 최소화하고 전송 성능을 향상시킬 수 있는 최적의 전력제어 기법을 제안한다. 제안하는 전력 제어 기법은 펨토셀의 밀도와 펨토셀의 전송 성능을 보장하면서 mUE의 성능을 향상시킬 수 있도록 설계하였다. 단말의 Outage Probability와 매크로셀과 펨토셀의 신호대 잡음비(SINR)를 주요 성능 지표로 분석한 결과 본 논문에서 제안하는 전력제어 기법은 간섭 제어를 통해 펨토셀의 성능을 유지하면서 mUE의 성능을 30% 이상 개선할 수 있는 것으로 나타났다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권7호
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• pp.2530-2547
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• 2015

In the recent years, femtocell technology has received a considerable attention due to the ability to provide an efficient indoor wireless coverage as well as enhanced capacity. However, under the spectrum sharing between femtocell user equipment (FUEs) and the owner of spectrum macrocell user equipment (MUEs), both may experience higher uplink interference to each other. This paper proposes a novel distributed power control algorithm for the interference management in two-tier femtocell networks. Due to the assignment of licensed radio frequency to the outdoor macrocell users, the access priority of MUEs should be higher than FUEs. In addition, the quality of service (QoS) of MUEs that is expressed in the target signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) must always be achieved. On the other hand, we consider an efficient QoS provisioning cost function for the low-tier FUEs. The proposed algorithm requires only local information and converges even in cases where the frontiers of available power serve the target SINRs impossible. The advantage of the algorithm is the ability to implement in a distributed manner. Simulation results show that the proposed algorithm based on our cost function provides effective resource allocation and substantial power saving as compared to the traditional algorithms.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권10호
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• pp.865-873
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• 2013

본 논문에서는 펨토셀을 채택한 셀룰러 통신망에서 매크로셀 사용자를 보호하기 위한 새로운 분산식 펨토셀 전송전력 제어 기법을 제안한다. 제안된 기법에서, 인근의 펨토셀로부터 심한 간섭을 받는 매크로셀 사용자는 그 사실을 매크로셀 기지국을 통해 해당 펨토셀 기지국에게 알린다. 펨토셀 기지국은 전송전력을 감소시켜 매크로셀 사용자를 보호한다. 제안된 기법은 매크로셀 기지국, 매크로셀 사용자 및 펨토셀 기지국 간에 교환해야 할 제어 정보가 많지 않고, 펨토셀 기지국의 계산량이 적어서 구현이 용이한 장점을 가진다. 시뮬레이션 결과에 따르면, 제안된 기법은 그 단순함에도 불구하고 최소한의 펨토셀 사용자의 성능 열화를 대가로 탁월한 매크로셀 성능 향상을 달성한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4331-4346
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• 2015

The femtocell network, which is designed for low power transmission and consists of consumer installed small base stations, coexists with macrocells to exploit spatial reuse gain. For its realization, cross-tier interference mitigation is an important issue. To solve this problem, we propose a joint access and power control scheme that requires limited information exchange between the femto and macro networks. Our objective is to maximize the network throughput while satisfying each user's quality of service (QoS) requirement. To accomplish this, we first introduce two distributed interference detection schemes, i.e., the femto base station and macro user equipment based schemes. Then, the proposed scheme dynamically adjusts the transmission power and makes a decision on the access mode of each femto base station. Through extensive simulations, we show that the proposed scheme outperforms earlier works in terms of the throughput and outage probability.