• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제18권4호
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• pp.1042-1058
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• 2024

Terahertz (THz) communication is becoming a key technology for future 6G wireless networks because of its ultra-wide band. However, the implementation of THz communication systems confronts formidable challenges, notably beam splitting effects and high computational complexity associated with them. Our primary objective is to design a hybrid precoder that minimizes the Euclidean distance from the fully digital precoder. The analog precoding part adopts the delay-phase alternating minimization (DP-AltMin) algorithm, which divides the analog precoder into phase shifters and time delayers. This effectively addresses the beam splitting effects within THz communication by incorporating time delays. The traditional digital precoding solution, however, needs matrix inversion in THz massive multiple-input multiple-output (MIMO) communication systems, resulting in significant computational complexity and complicating the design of the analog precoder. To address this issue, we exploit the characteristics of THz massive MIMO communication systems and construct the digital precoder as a product of scale factors and semi-unitary matrices. We utilize Schatten norm and Hölder's inequality to create semi-unitary matrices after initializing the scale factors depending on the power allocation. Finally, the analog precoder and digital precoder are alternately optimized to obtain the ultimate hybrid precoding scheme. Extensive numerical simulations have demonstrated that our proposed algorithm outperforms existing methods in mitigating the beam splitting issue, improving system performance, and exhibiting lower complexity. Furthermore, our approach exhibits a more favorable alignment with practical application requirements, underlying its practicality and efficiency.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.59-69
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• 2018

본 논문에서는 5G 무선 통신을위한 다중 셀 다중 입력 다중 출력 (MIMO)-비 직교 다중 접속 (NOMA) 다운 링크 시스템에서 WSRM (weighted sum-rate maximization) 문제를 해결하기위한 견고한 빔 형성 설계를 제시한다. 이 연구는 채널 추정 행렬에 최악의 모델, 즉 SVOF (singular value uncertainty model)로서 불확실성을 추가함으로써 기지국 (BS)에서 불완전한 채널 상태 정보 (CSI)를 고려한다. 이러한 관찰을 통해, WSRM 문제는 BS에서의 전송 전력 제약에 따라 공식화된다. 객관적 문제는 해결하기 어려운 비 결정적 다항식 (NP) 문제로 알려져 있다. 객관적 문제를 효율적으로 해결할뿐만 아니라 최적의 송신 빔 포밍 행렬을 찾기 위해 ML (majorization minimization) 기법을 안정화시킨 견고한 빔 형성 설계를 제안한다. 또한 최상의 사용자 쌍을 클러스터로 선택하여 더 높은 합계를 달성하는 공동 사용자 클러스터링 및 전력 할당 (JUCPA) 알고리즘을 제안한다. 제안 된 JUCPA 알고리즘과 함께 제안된 견고한 빔 포밍 설계가 기존의 NOMA 기법 및 기존의 OMA (orthogonal multiple access) 기법과 비교하여 총 레이트 측면에서 성능을 크게 향상 시킨다는 것을 보여주기 위해 광범위한 수치 결과가 제공된다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권8호
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• pp.1109-1119
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• 2009

최근 무선 인터넷 수요의 증가와 더불어 WLAN의 표준화 작업도 활발히 진행 중이다. IEEE 802.11e에서 통신 품질 보장과 함께 데이터 전송속도가 54Mbps 이상의 성능을 보이고 있지만 아직까지 사용자들의 요구에 부응하지 못하고 있는 것이 현실이다. IEEE802.11e다음 버전인 IEEE 802.11n의 연구 동향은 크게 두 가지로 MAC 계층에서 패킷 간의 Aggregation을 통하여 시스템 처리량을 높인 결과와 PHY 계층에서 MIMO 시스템을 적용하여 데이터 전송속도를 높인 결과로 정리될 수 있다. 그러나 아직까지 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 IEEE 802.11n의 성능 분석을 보인 결과는 발표되지 않았다. 그래서 본 논문에서는 IEEE 802.11n 시스템에서 MAC계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 성능을 분석한다. MAC 계층에서의 A-MPDU 기반 하에 PHY 계층에서 MIMO 방식을 적용한다. MIMO 방식은 실내용 WLAN MIMO TGn 채널 모델의 사용과 함께 SVD 기법을 적용하여 분석하였고, 결과적으로 기존의 방식에 비해 데이터 전송속도의 증가와 처리량이 향상되었음을 보인다. 또한, MAC과 PHY의 연동을 고려하여 현실성 있는 시뮬레이터인 Ns-2를 사용하기로 한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.2113-2120
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• 2011

본 논문에서는 셀 경계지역 사용자의 스펙트럼 효율성 향상을 위하여 3GPP LTE-A (Long-Term Evolution-Advanced) 시스템에서 논의되는 셀 간 협력 전송기법 중 하나인 CoMP (Coordinated Multi-Point) 시스템을 소개하고, 성능 검증을 위해 시스템 레벨 시뮬레이터를 개발한다. 셀 간 협력 전송 시 시스템의 성능 개선 정도를 확인하기 위하여 기존 이동통신 시스템 중 가장 높은 성능을 보이는 3GPP LTE-A 시스템을 참조 시스템으로 선정하여 성능 비교를 수행한다. CoMP 시스템 레벨 시뮬레이션은 널리 사용되고 있는 OPNET을 기반으로 하는데, 셀 간 협력 전송 시스템 설계를 바탕으로 CU (Central Unit), CeNB (CoMP eNodeB), UE (User Equipment), MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 채널 모델 등의 모듈을 구현한다. WINNER 무선 채널 모델 및 ITU (International Telecommunication Union) 네트워크 모델 환경을 통하여 하위 5%의 스펙트럼 효율성을 가지는 셀 가장자리 사용자의 성능을 검증할 때, 3GPP LTE-A 참조 시스템 대비 제안한 CoMP 시스템의 용량이 약 2.5배 정도 증가하였음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권7A호
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• pp.530-539
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• 2009

Wireless Relaying is a promising solutions to overcome the channel impairments and provides high data rate coverage that appear for beyond 3G mobile communications. In this paper we present end to end BER performance of dual hop wireless communication systems equipped with multiple Decode and Forward relays over Rayleigh fading channel with the best relay selection. We compare the BER performance of the best relay with the BER performance of single relay. We select the best relay based on the end to end channel conditions. We further calculate the outage probability of the best relay. It is shown that the outage probability of the best relay is equivalent to the outage probability when all relays take part in the transmission. We apply Orthogonal Space Time Block coding(OSTBC) at the source terminal. Numerical and simulation results are presented to verify our analysis.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권1호
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• pp.27-39
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• 2016

This paper derives and analyzes a novel block fast Fourier transform (FFT) based joint detection algorithm. The paper compares the performance and complexity of the novel block-FFT based joint detector to that of the Cholesky based joint detector and single user detection algorithms. The novel algorithm can operate at chip rate sampling, as well as higher sampling rates. For the performance/complexity analysis, the time division duplex (TDD) mode of a wideband code division multiplex access (WCDMA) is considered. The results indicate that the performance of the fast FFT based joint detector is comparable to that of the Cholesky based joint detector, and much superior to that of single user detection algorithms. On the other hand, the complexity of the fast FFT based joint detector is significantly lower than that of the Cholesky based joint detector and less than that of the single user detection algorithms. For the Cholesky based joint detector, the approximate Cholesky decomposition is applied. Moreover, the novel method can also be applied to any generic multiple-input-multiple-output (MIMO) system.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권5호
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• pp.421-427
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• 2011

Problems encountered in IEEE 802.11 medium access control (MAC) design are interferences from neighboring or hidden nodes and collision from simultaneous transmissions within the same contention floors. This paper presents the selective decoding schemes in MAC protocol for multiple input multiple output ad-hoc networks. It is able to mitigate interferences by using a developed minimum mean-squared error technique. This interference mitigation combined with the maximum likelihood decoding schemes for the Alamouti coding enables the receiver to decode and differentiate the desired data streams from co-channel data streams. As a result, it allows a pair of simultaneous transmissions to the same or different nodes which yields the network utilization increase. Moreover, the presented three decoding schemes and time line operations are optimally selected corresponding to the transmission demand of neighboring nodes to avoid collision. The selection is determined by the number of request to send (RTS) packets and the type of clear to send packets. Both theoretical channel capacity and simulation results show that the proposed selective decoding scheme MAC protocol outperforms the mitigation interference using multiple antennas and the parallel RTS processing protocols for the cases of (1) single data stream and (2) two independent data streams which are simultaneously transmitted by two independent transmitters.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권3호
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• pp.1016-1033
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• 2016

In this paper, we present a joint relay-and-antenna selection and power allocation strategy for multiple-input multi-output (MIMO) amplify-and-forward (AF) two-way relay networks (TWRNs). In our approach, we select the best transmit and receive antennas at the two sources, a best relay and a best transmit and receive antenna at the selected relay based on maximizing the minimum of the end-to-end received signal-to-noise-ratios (SNRs) under a total transmit power constraints. We obtained the closed-form solution for the optimal power allocation firstly. Then with the optimal allocation solution we found, we can reduce the joint relay-and-antenna selection to a simpler problem. Besides, the overall outage probability is investigated and a tight closed-form approximation is derived, which provides a method to evaluate the outage performance easily and fast. Simulation results are presented to verify the analysis.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제3권2호
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• pp.217-224
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• 2005

Generally, the underwater flight vehicle (UFV) depth control system operates with the following problems: it is a multi-input multi-output (MIMO) system because the UFV contains both pitch and depth angle variables as well as multiple control planes, it requires robustness because of the possibility that it may encounter uncertainties such as parameter variations and disturbances, it requires a continuous control input because the system that has reduced power consumption and acoustic noise is more practical, and further, it has the speed dependency of controller parameters because the control forces of control planes depend on the operating speed. To solve these problems, an adaptive fuzzy sliding mode controller (AFSMC), which is based on the decomposition method using expert knowledge in the UFV depth control and utilizes a fuzzy basis function expansion (FBFE) and a proportional integral augmented sliding signal, is proposed. To verify the performance of the AFSMC, UFV depth control is performed. Simulation results show that the AFSMC solves all problems experienced in the UFV depth control system online.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권3호
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• pp.271-277
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• 2013

본 논문에서는 해상 무선 통신에서 선박의 흔들림으로 인한 신호의 편차문제를 해결하기 위한 새로운 접근방법을 제안하였고, 이를 위해 송신기는 육상에 있고, 수신기는 선박에 위치한 선박과 육상의 통신 시나리오를 가정하였다. 선박은 파도와 바람의 영향으로 인한 해양의 환경 때문에 안정적이지 못하고, 지속적으로 흔들리게 되는데, 이러한 선박의 흔들림은 선박에 위치한 안테나의 흔들림을 유발하여 신호의 수신을 불안정하게 만든다. 여기서, 우리는 신호가 높은 비트 에러율을 발생 수신기에서 상쇄되는 것을 예측할 수 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위해 MIMO기술을 사용하여 해결하였다. 본 논문에서 여러 송신 안테나를 사용하는 빔포밍 기술을 구현할 것을 제안하였으며, 제안 방법에 대한 기술의 구현은 강건한 해상 통신 네트워크를 구성할 수 있다.