• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제5권3호
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• pp.508-522
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• 2011

Femtocell is an economical solution to provide high speed indoor communication instead of the conventional macro-cellular networks. Especially, OFDMA femtocell is considered in the next generation cellular network such as 3GPP LTE and mobile WiMAX system. Although the femtocell has great advantages to accommodate indoor users, interference management problem is a critical issue to operate femtocell network. Existing OFDMA resource management algorithms only consider optimizing system-centric metric, and cannot manage the co-channel interference. Moreover, it is hard to cooperate with other femtocells to control the interference, since the self-configurable characteristics of femtocell. This paper proposes a novel interference-aware resource allocation algorithm for OFDMA femtocell networks. The proposed algorithm allocates resources according to a new objective function which reflects the effect of interference, and the heuristic algorithm is also introduced to reduce the complexity of the original problem. The Monte-Carlo simulation is performed to evaluate the performance of the proposed algorithm compared to the existing solutions.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5A호
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• pp.339-347
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• 2012

최근에 실내 커버리지 확장 및 광대역 데이터 서비스를 위한 가정용 기지국인 펨토셀에 대한 연구가 활발하다. 펨토셀이 배치될 때, 기존에 있던 네트워크 상황 속에서 다양한 기술적인 문제들을 발생 시킬 수 있다. 본 논문에서는 OFDMA 시스템에서 펨토 - 매크로셀 간의 간섭 완화에 대하여 연구하였고, 동적인 하향링크 자원 관리 방법을 제안하였다. 펨토셀의 전송 파워를 매크로셀로부터 오는 신호의 세기에 기반을 두어서 선택하는 방법과 펨토셀 에게 할당 할 부반송파를 동적으로 관리하는 방식을 제안하였다. 이러한 방법으로 펨토셀과 매크로셀 사용자와의 간섭을 줄일 수 있다. 제안하는 방법은 수용율을 비롯한 여러 평가 지표로 성능을 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5B호
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• pp.338-347
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• 2012

본 논문에서는 OFDMA 기반의 기업형 펨토셀 네트워크 환경에서 펨토셀의 성능 향상을 위한 협력 통신 기법(cooperative transmission scheme; CTS)을 제안한다. 제안된 알고리즘에서 UE(user equipment)는 현재 접속 중인 fBS(serving femtocell base station)에서 뿐만 아니라 주변 fBS에서 원하는 신호(desired signal)를 받게 된다. 따라서 UE는 동기화된 두 개의 신호에 의해 향상된 신호 대 간섭 잡음 비(SINR)를 얻게 된다. 알고리즘의 성능 평가를 위해 콜 레벨 QoS(quality of service)와 패킷 레벨 QoS를 성능 지표로 나타낸다. 먼저 다양한 offered load에서 하향 링크 자원에 대한 호 차단 확률과 자원 사용률을 측정한다. 그리고 측정된 값을 사용하여 시스템의 outage 확률과 시스템 처리량(effective throughput)을 시뮬레이션 한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 알고리즘이 기존 시스템에 비해 시스템 처리량에서 향상된 성능을 가짐을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.350-359
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• 2010

본 논문에서는 OFDMA를 이용하는 dedicated channel 펨토셀 시스템에서 각 펨토셀이 사용할 subchannel을 할당하는 방법에 대하여 연구한다. 본 subchannel 할당 기법은 가장 적은 수의 subchannel을 할당받는 펨토셀의 subchannel 수를 최대화 하면서 시스템 내의 펨토셀들이 사용하는 subchannel 수의 합을 최대화하는 것을 목표로 한다. 제안된 알고리즘은 interference graph 생성, 컬러링 수행, 각 컬러별 subchannel 연결의 세 단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 펨토셀 시스템을 각 펨토셀을 node로, 서로 간섭을 겪는 펨토셀들을 edge로 한 interference graph로 모델링 한다. 이후 interfrence graph에 graph theory의 컬러링 기법을 이용하여 각 펨토셀에 컬러를 할당하고, 각 컬러에 subchannel들을 매핑하여, 각 펨토셀에 subchannel을 할당한다. 마지막으로 본 알고리즘의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권4호
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• pp.1535-1554
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• 2016

This paper proposes a novel channel assignment scheme called multi-cluster based dynamic channel assignment (MC-DCA) to improve system performance for the downlink of dense femtocell networks (DFNs) based on orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) and frequency division duplexing (FDD). In order to dynamically assign channels for femtocell access points (FAPs), the MC-DCA scheme uses a heuristic method that consists of two steps: one is a multiple cluster assignment step to group FAPs using graph coloring algorithm with some extensions, while the other is a dynamic subchannel assignment step to allocate subchannels for maximizing the system capacity. Through simulations, we first find optimum parameters of the multiple FAP clustering to maximize the system capacity and then evaluate system performance in terms of the mean FAP capacity, unsatisfied femtocell user equipment (FUE) probability, and mean FAP power consumption for data transmission based on a given FUE traffic load. As a result, the MC-DCA scheme outperforms other schemes in two different DFN environments for commercial and office buildings.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.26-34
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• 2011

저전력으로 옥내 고품질의 통신환경을 제공하는 펨토셀에는 등록된 유저만 접근이 가능한 Closed Access mode와 모두에게 접근을 허락한 Open Access mode, 이렇게 대표적으로 두 가지의 접근 모드가 있다. 본 논문에서는 두 접근 방식의 펨토셀이 혼재된 LTE 기반의 OFDMA 셀룰라 환경에서 유저 간의 성능 차이를 완화하고, 시스템 전체의 성능을 향상시키는 접근 모드에 따른 자원 분배를 제안한다. 상대적으로 Closed Access mode보다 다른 유저들에게 고품질의 통신 환경을 제공하는 Open Access mode 펨토셀에게 더 많은 무선 자원을 허용한다. 무선 자원을 더 많이 허용하면 Open Acees mode 펨토셀을 사용하는 유저의 성능은 향상하지만 동시에 다른 유저에게 미치는 간섭 또한 증가하기 때문에 이러한 trade-off 관계를 고려한 최적의 자원 할당이 필요하다. 따라서 시스템 레벨 시뮬레이션을 통해서 최적의 자원 할당 값을 구하고 기존 방식과 최적 값을 적용한 제안한 방식을 시뮬레이션 한 결과, 제안한 방식이 기존 방식보다 전체적인 셀 성능을 향상 되는 것을 볼 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38B권4호
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• pp.257-265
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• 2013

본 연구에서는 펨토 기지국 (Access Point: AP) 밀도가 높은 Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) 기반 펨토셀 네트워크 환경에서 하향링크 시스템 성능 향상을 위한 그래프 컬러링 기반 동적채널할당 (Graph Coloring based Dynamic Channel Assignment: GC-DCA) 방법을 연구한다. 제안하는 GC-DCA는 그래프 컬러링을 이용한 펨토 AP 그룹화 단계와 펨토 사용자 단말 (User Equipment: UE)의 신호 대 잡음비 (Signal to Interference plus Noise Ratio: SINR)을 고려한 동적채널할당 단계로 구성된다. 시뮬레이션을 통해 평균 펨토 UE 전송률과 펨토 UE 가 요구하는 전송률을 만족하지 못하는 펨토 UE 확률을 분석한 후, 제안하는 GC-DCA 가 다른 채널할당 방법들 보다 우수함을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.2153-2169
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• 2012

Femtocells provide high quality indoor communications with low transmit power. However, when femtocells are applied in cellular systems, a co-channel interference problem between macrocells and femtocells occurs because femtocells use the same spectrum as do the macrocells. To solve the co-channel interference problem, a previous study suggested a resource allocation scheme in LTE cellular systems using FFR. However, this conventional resource allocation scheme still has interference problems between macrocells and femtocells near the boundary of the sub-areas. In this paper, we define an optimization problem for resource allocation to femtocells and propose a femtocell resource allocation scheme to solve the optimization problem and the interference problems of the conventional scheme. The evaluation of the proposed scheme is conducted by System Level Simulation while varying the simulation environments. The simulation results show that the proposed scheme is superior to the conventional scheme and that it improves the overall performance of cellular systems.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권1호
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• pp.44-57
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• 2013

본 논문에서는 co-channel deployment 방식을 사용하는 closed access 펨토셀 주변에서 마크로셀 단말의 동기소실 문제를 해결하고 펨토셀의 전력 누수 때문에 발생하는 셀 탐색을 줄이기 위하여 CS(Common Signal)을 사용한 펨토셀 탐색 기법을 제안한다. CS는 특정 마크로셀 내의 펨토셀들이 같은 시간에 공통으로 전송하는 신호로, 펨토셀이 CS를 송신할 경우 마크로셀 내에서 마크로셀 기지국의 CINR(Carrier to Interference Noise and Ratio) 값이 크게 유지되어 closed access 펨토셀 주변에서 마크로셀 단말이 동기를 유지할 수 있다. 또한, CS는 단말이 CS를 사용하여 측정한 CSCINR(Common Signal Carrier to Interference Noise and Ratio) 값을 이용하여 펨토셀 존재 여부를 판단할 수 있도록 설계되므로, 마크로셀 단말은 마크로셀 기지국에 동기를 유지하면서 펨토셀 존재여부를 판단할 수 있다. 그리고 제안된 방식에서는 옥외에서 이동 중인 단말이 자신의 이동성을 이용하여 펨토셀 탐색 여부를 판단함으로써 단말의 펨토셀 탐색 빈도를 줄인다. 따라서 펨토셀 탐색에 대한 부담을 줄이고, 이에 대한 부가적 이득으로 핸드오버 시도의 빈도 감소를 기대할 수 있다.