• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4759-4780
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• 2017

Full Dimension multiple input multiple output (FD-MIMO) architecture employs a planar array design at the Base Station (BS) to provide high order multi-user MIMO (MU-MIMO) via simultaneous data transmission to large number of users. With FD-MIMO, the BS can also adjust the beam direction in both elevation and azimuth direction to concentrate the energy on the user of interests while minimizing the interference leakage to co-scheduled users in the same cell or users in the neighboring cells. In a typical highly populated macrocell environment, modelling the elevation angular characteristics of three-dimensional (3D) channel is critical to understanding the performance limits of the FD-MIMO system. In this paper, we study the throughput performance of FD-MIMO system with varying elevation angular spread and inter-element spacing using a 3D spatial channel model. Our results show that for a typical urban scenario, horizontal beamforming with correlated antenna spacing achieves optimal performance but by restricting the spread of elevation angles of departure, elevation beamforming achieves high array gain with wide inter-element spacing. We also realize significant gains due to spatial array processing via modelling the elevation domain and varying the inter-element spacing for both the transmitter and receiver.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권7A호
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• pp.682-687
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• 2010

The IEEE 802.15.4a specification targets the low-rate (LR) Impulse-radio (IR) ultra-wideband (UWB) system which is now widely applied in the WPANs considering rather short distance communications with low complexity and power consumption. The physical (PHY) layer uses concatenated coding with mixed binary phase-shift keying and binary pulse-position modulation (BPSK-BPPM), and direct sequence spreading with time hopping in order that both coherent and non-coherent receiver architectures are supported. In this paper, the performances of multiple access schemes compliant with IEEE 802.15.4a specification are investigated with energy detection receiver, which allow avoiding the complex channel estimation needed by a coherent receiver. However, the performance of energy detection receiver is severely degraded by multi-user interference (MUI), which largely diminishes one of the most fascinating advantages of UWB, namely robustness to MUI as well as the possibility to allow parallel transmissions. So as to improve the performance of multiple access schemes, we propose to apply the novel TH sequences as well as to increase the number of TH positions. The simulation results show that our novel multiple access schemes significantly improve the performance against MUI.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권2호
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• pp.483-503
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• 2015

This paper analyzes the optimal user density and power allocation for Device-to-Device (D2D) communication underlaying cellular networks on multiple bands with the target of maximizing the D2D transmission capacity. The entire network is modeled by Poisson point process (PPP) which based on stochastic geometry. Then in order to ensure the outage probabilities of both cellular and D2D communication, a sum capacity optimization problem for D2D system on multiple bands is proposed. Using convex optimization, the optimal D2D density is obtained in closed-form when the D2D transmission power is determined. Next the optimal D2D transmission power is obtained in closed-form when the D2D density is fixed. Based on the former two conclusions, an iterative algorithm for the optimal D2D density and power allocation on multiple bands is proposed. Finally, the simulation results not only demonstrate the D2D performance, density and power on each band are constrained by cellular communication as well as the interference of the entire system, but also verifies the superiority of the proposed algorithm over sorting-based and removal algorithms.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.321-324
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• 2007

본 논문에서는 다중 수신안테나가 제공하는 공간적인 다이버시티를 이용하여 고속의 데이터 전송률을 달성하기 위한 초광대역 통신시스템의 성능 향상에 대해 연구한다. 다중사용자 간섭 신호들이 존재하는 환경에서 2PPM (Binary Pulse Position Modulation) THMA (Time Hopping Multiple Access) UWB 시스템의 성능을 이론적으로 분석하기 위해서 다중 수신안테나를 통해서 수신되는 공간적인 신호들을 결합한 후의 수신 SINR 표현식을 유도하고 BER 성능을 수치적인 시뮬레이션에 의해 평가된다. 또한 2PPM에 의한 시스템의 성능 결과들을 2PAM (Binary Pulse Amplitude Modulation) THMA UWB 시스템의 이론적인 성능 결과와도 비교한다. 공간적인 다이버시티가 2PPM과 2PAM THMA UWB 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 다중 수신안테나의 수가 증가함에 따라 BER 성능이 향상됨을 보인다. 또한 다중사용자 간섭 신호들이 존재할 때 2PAM THMA UWB 시스템의 성능이 2PPM THMA UWB 시스템의 성능보다 상당히 우수하다는 것을 확인하다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.2121-2126
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• 2007

본 논문에서는 다중 수신안테나가 제공하는 공간적인 다이버시티를 이용하여 고속의 데이터 전송률을 달성하기 위한 초광대역 통신시스템의 성능 향상에 대해 연구한다. 다중사용자 간섭 신호들이 존재하는 환경에서 2PPM(Binary Pulse Position Modulation) THMA(Time Hopping Multiple Access) UWB 시스템의 성능을 이론적으로 분석하기 위해서 다중 수신안테나를 통해서 수신되는 공간적인 신호들을 결합한 후의 수신 SINR 표현식을 유도하고 BER 성능을 수치적인 시뮬레이션에 의해 평가된다. 또한 2PPM에 의한 시스템의 성능 결과들을 2PAM(Binary Pulse Amplitude Modulation) THMA UWB 시스템의 이론적인 성능 결과와도 비교한다. 공간적인 다이버시티가 2PPM과 2PAM THMA UWB 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 다중 수신안테나의 수가 증가함에 따라 BER 성능이 향상됨을 보인다. 또한 다중사용자 간섭 신호들이 존재할 때 2PAM THMA UWB 시스템의 성능이 2PPM THMA UWB 시스템의 성능보다 상당히 우수하다는 것을 확인한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제11권4호
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• pp.223-228
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• 2013

Cognitive radio has been recently considered a promising technology to improve spectrum utilization by enabling secondary access to licensed bands that are not used by primary users temporarily or spatially. A prerequisite to this secondary access is the lack of interference to the primary system. This requirement makes spectrum sensing a key process for cognitive radio. In this study, we consider amplify and forward (AF)-based cooperative spectrum sensing for cognitive radio networks where multiple relay nodes are utilized to amplify and forward the primary user signal for better spectrum sensing, and maximum ratio combining is used for fusion detection by a cognitive coordinator. Further, the detection probability and the bit error rate of AF-based cooperative spectrum sensing are analyzed in fading multiple cognitive relay channels. The simulation results show that the AF-based cooperative spectrum sensing scheme outperforms the conventional scheme.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권6호
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• pp.913-925
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• 2016

In-band wireless full-duplex is a promising technology that enables a wireless node to transmit and receive at the same time on the same frequency band. Due to the complexity of self-interference cancellation techniques, only base stations (BSs) are expected to be full-duplex capable while user terminals remain as legacy half-duplex nodes in the near future. In this case, two different nodes share a single subchannel, one for uplink and the other for downlink, which causes inter-node interference between them. In this paper, we investigate the joint problem of subchannel assignment and power allocation in a single-cell full-duplex orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) network considering the inter-node interference. Specifically, we consider two different scenarios: i) The BS knows full channel state information (CSI), and ii) the BS obtains limited CSI through channel feedbacks from nodes. In the full CSI scenario, we design sequential resource allocation algorithms which assign subchannels first to uplink nodes and then to downlink nodes or vice versa. In the limited CSI scenario, we identify the overhead for channel measurement and feedback in full-duplex networks. Then we propose a novel resource allocation scheme where downlink nodes estimate inter-node interference with low complexity. Through simulation, we evaluate our approaches for full and limited CSIs under various scenarios and identify full-duplex gains in various practical scenarios.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4748-4765
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• 2016

We consider a virtualized cognitive radio (CR) network, where multiple virtual network operators (VNOs) who own different virtual cognitive base stations (VCBSs) share the same physical CBS (PCBS) which is owned by an infrastructure provider (InP), sharing the spectrum with the primary user (PU). The uplink scenario is considered where the secondary users (SUs) transmit to the VCBSs. The PU is protected by constraining the interference power from the SUs. Such constraint is applied by the InP through pricing the interference. A Stackelberg game is formulated to jointly maximize the revenue of the InP and the individual utilities of the VNOs, and then the Stackelberg equilibrium is investigated. Specifically, the optimal interference price and channel allocation for the VNOs to maximize the revenue of the InP and the optimal power allocation for the SUs to maximize the individual utilities of the VNOs are derived. In addition, a low‐complexity ±‐optimal solution is also proposed for obtaining the interference price and channel allocation for the VNOs. Simulations are provided to verify the proposed strategies. It is shown that the proposed strategies are effective in resource allocation and the ±‐optimal strategy achieves practically the same performance as the optimal strategy can achieve. It is also shown that the InP will not benefit from a large interference power limit, and selecting VNOs with higher unit rate utility gain to share the resources of the InP is beneficial to both the InP and the VNOs.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권11A호
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• pp.1079-1086
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• 2008

본 논문을 통해 GAS-CP-CDMA(우수한 자기상관 특성의 시퀀스를 사용하는 순한확장 CDMA) 시스템이 제안되었고 그 시스템의 상향링크의 신호대 잡음비 성능이 분석되었다. 다른 사용자를 구분하기 위해 위상이 편이된 시퀀스가 사용된다. GAS-CP-CDMA 시스템의 신호는 좋은 자기상관 특성 덕분에 동일 셀내의 다른 사용자 신호와 거의 간섭을 일으키지 않는다. 그러나 인접셀의 사용자 신호는 간섭을 일으킨다. CDMA 시스템에서 주파수 재사용율은 0.6 정도이다. 따라서 기존 CDMA 방식에서 인접셀로 부터 유입되는 간섭은 전체 간섭의 40% 정도가 된다. 수치분석은 주파수 재사용율에 대한 신호대 잡음비와, 사용자 수에 따른 신호대 잡음비 성능에 대해 수행되었으며, GAS-CP-CDMA 시스템은 기존 CDMA 시스템보다 우수한 성능을 가지는 것으로 분석되었다. 제안된 시스템의 상향링크 사용자 용량은 기존 CDMA 시스템의 약 2배로 증가됨을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.69-75
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• 2018

최근 제한된 스펙트럼 대역을 더욱 효율적으로 사용할 수 있는 비직교 다중화 (Non-orthogonal multiple access)방식이 차세대 이동통신 다중화 방식으로 주목받고 있다. 한편 스펙트럼 효율은 상황인지 무선통신으로도 높일 수 있는데, 상황인지 무선통신 방식은 비허가 사용자가 허가사용자에게 제한된 간섭을 주는 조건으로 동일한 스펙트럼을 이용할 수 있기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 NOMA 시스템과 상황인지 방식을 결합하였을 때 상황인지 협동 NOMA 시스템의 성능을 분석하였다. 협동 통신을 위한 릴레이는 근거리 사용자 중에서 선택하였으며, 원거리 사용자는 선택결합을 가정하였다. 릴레이 및 원거리 사용자의 오수신율을 closed-form으로 유도하였으며, 수치적인 결과는 Monte Carlo 시뮬레이션 결과와 잘 일치하였다. 수치적인 해석결과 릴레이의 오수신율은 전력할당 계수에 따라서 영향을 받았으며, 주어진 조건에서 원거리 사용자의 전력할당계수가 0.86인 경우 오수신율이 가장 낮았다. 원거리 사용자의 오수신율은 주어진 상황 하에서 주파수 획득확률이 1인 경우에 비하여 0.5인 경우 $1{\times}10^{-13}$의 오수신율을 유지하기 위하여 15 dB 이상의 신호 대 잡음비가 더 필요하였다. 따라서 상황인지 릴레이의 주파수 획득확률에 따라서 원거리 사용자의 성능이 현저히 영향을 받음을 알 수 있었다.