• ETRI Journal
• /
• 제42권6호
• /
• pp.846-858
• /
• 2020

The non-orthogonal multiple access (NOMA) technique offers throughput improvement to meet the demands of the future generation of wireless communication networks. The objective of this work is to further improve the throughput by including an underlay cognitive radio network with an existing multi-carrier NOMA network, using cooperative communication. The throughput is maximized by optimal resource allocation, namely, power allocation, subcarrier assignment, relay selection, user pairing, and subcarrier pairing. Optimal power allocation to the primary and secondary users is accomplished in a way that target rate constraints of the primary users are not affected. The throughput maximization is a combinatorial optimization problem, and the computational complexity increases as the number of users and/or subcarriers in the network increases. To this end, to reduce the computational complexity, a dynamic network resource allocation algorithm is proposed for combinatorial optimization. The simulation results show that the proposed network improves the throughput.

• ETRI Journal
• /
• 제38권1호
• /
• pp.62-69
• /
• 2016

In this paper, we propose two novel user selection algorithms for multiuser multiple-input and multiple-output downlink wireless systems, in which both a base station (BS) and mobile stations (MSs) are equipped with multiple antennas. Linear transmit beamforming at the BS and receive combining at the MSs are used to avoid interference between users and find a better sum-rate capacity performance. An optimal technique for selecting users would entail an exhaustive search, which in practice becomes computationally complex for a realistic number of users. Suboptimal algorithms with low complexity are proposed for a coordinated beamforming scheme. Simulation results show that the performance of the proposed algorithms is better than that provided by previous algorithms and is very close to an optimal approach with reduced complexity.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제12권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2012

In this paper, we investigated the throughput of a cognitive radio network where two primary frequency channels (PCs) are sensed and opportunistically accessed by N secondary users. The sharing sensing member (SSM) protocol is introduced to sense both PCs simultaneously. According to the SSM protocol, N SUs (Secondary User) are divided into two groups, which allows for the simultaneous sensing of two PCs. With a frame structure, after determining whether the PCs are idle or active during a sensing slot, the SUs may use the remaining time to transmit their own data. The throughput of the network is formulated as a convex optimization problem. We then evaluated an iterative algorithm to allocate the optimal sensing time, fusion rule and the number of members in each group. The computer simulation and numerical results show that the proposed optimal allocation improves the throughput of the SU under a misdetection constraint to protect the PCs. If not, its initial date of receipt shall be nullified.

• 산업융합연구
• /
• 제17권4호
• /
• pp.131-137
• /
• 2019

전통적으로 예상 전송 시간 메트릭을 라우팅으로 사용하는 인프라스트럭처 무선 메쉬 네트워크는 모바일 유저에게 심각한 지연을 발생한다. 캐시를 갖는 메쉬 라우터를 통해 성능 향상을 기대할 수 있지만, 콘텐츠 인기도, 캐시 비용 및 다운로드 지연을 고려한 캐싱 할당 기법에 대한 연구는 부족하다. 이러한 문제점을 해결하고자 모바일 유저 수의 증가에 따라 성능을 극대화할 수 있는 최적화 기반 사용자 중심의 캐싱 기법을 제안한다. 또한 메타 휴리스틱 기법인 유전 알고리즘 (일정 교차/변이)을 적용하여 예상 지연 시간을 줄이며 캐시 적중률에 만족하는 최적의 모바일 유저 수를 찾는다. 이는 인프라스트럭처 무선 메쉬 네트워크를 운영하는 통신 사업자가 다양한 캐싱 비용, 라우터 속도, 콘텐츠 인기도를 고려한 목표 캐시 적중률을 만족할 뿐만 아니라 성능 향상을 기대할 수 있다.

• 한국항행학회논문지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.506-515
• /
• 2013

무선 인지 네트워크의 많은 연구는 한 번의 스펙트럼 센싱 수행으로 한 개의 데이터 슬롯을 전송하는 프레임 구조에 대하여 연구하였다. 프레임 길이가 짧은 경우, 데이터 전송률이 낮아지는 문제가 있다. 본 논문에서는 한 번의 스펙트럼 센싱 수행으로 다수의 데이터 슬롯을 전송하는 군집형 데이터 슬롯 구조에 대해서 연구한다. 이를 위해서 Chapman-Kolmogorov 방정식을 이용하여 선순위 사용자의 전송 확률을 모델링하고 이를 이용하여 후순위 사용자의 전송률을 최대화하기 위한 최적화 문제를 제시한다. 최적화 문제의 해를 구하여 최적의 스펙트럼 센싱 시간과 데이터 슬롯의 길이와 군집할 데이터 슬롯의 수를 도출한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.175-186
• /
• 1996

An optimal channel input-traffic control (OCIC) policy is proposed for slotted frequency-hopped spread-spectrum multiple access communication systems. When the number of channel input packets is set to the optimal number, the conditional throughput for the OCIC policy is analyzed. The state transition probability is derived, the steady state performance is analyzed, and the mean pracket delay is obtained. It is shown that the mean packet delay decreases considerably when the priority of transmission is given to backlogged users. The smaller is the number of requency slots, the larger are the differences between the preformance of the OCIC policy and that of the other policies.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.77-82
• /
• 2015

최근 폭발적으로 증가하고 있는 모바일 데이터 트래픽를 효과적으로 서비스하기 위한 기술 중의 하나로 다중 사용자 거대 다중 안테나 네트워크가 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 다중 사용자 거대 다중 안테나 네트워크는 기지국에 복잡한 하드웨어 구성이 필요할 뿐만 아니라 최적의 사용자 조합을 선택하기 위하여 많은 계산량을 유발한다. 본 논문에서는 이러한 하드웨어 복잡도와 사용자 선택 알고리즘의 계산량을 동시에 획기적으로 감소시킬 수 있는 안테나와 사용자 선택 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방식은 $O((N-S_a+1){\times}min(S_a,K))$의 계산 복잡도를 가지며, 이는 Brute-Force 탐색 기반의 최적 방식의 계산 복잡도 $$O\left({_N}C_S_a\sum_{i=1}^{min(S_a,K)}_KC_i\right)$$보다 획기적으로 감소된 것이다. 여기서 N은 모든 전송안테나의 수, $S_a$은 선택된 안테나 수, K는 사용자의 수를 나타낸다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제37B권12호
• /
• pp.1102-1112
• /
• 2012

스마트폰의 급격한 보급에 따른 무선 접속망의 과부하 문제가 네트워크에서 중요한 문제로 부각되고 있다. 이 논문에서는 매크로 셀, 펨토 셀, 와이파이 접속망으로 다양하게 구성되어 있는 현재 이종 네트워크에서 접속망 과부하 문제를 해결하기 위한 최적의 셀 선정 기법과 리소스 할당 기법을 제안한다. 주어진 현재 서비스 부하 상태에서 네트워크가 동시에 추가 수용할 수 있는 사용자 수를 최대화할 수 있는 사용자-셀 간의 선정 기법을 제공한다. 이를 위해 이종 무선 접속망에서의 셀 선정 문제를 이진 정수계획 모형으로 최적화 문제를 수립하고, 이를 최적화 해법 도구를 이용하여 접속망 과부하를 억제할 수 있는 최적의 셀 선정 기법을 도출한다. 네트워크 레벨 시뮬레이션을 통해 이 논문에서 제안된 기법이 현재 무선 접속망에서 주로 사용되고 있는 국소적 셀 선정기법에 비해, 과부하가 걸린 무선 접속망에서 주어진 여러 셀들을 최대한 균등하게 효율적으로 활용함으로써 현저하게 네트워크 접속 장애율을 감소시킬 수 있음을 보인다. 또한 논문에서 사용된 이진 정수계획 모형의 최적화 문제를 푸는 데 소요되는 계산 복잡도에 대한 실험을 통해 제안된 알고리즘의 실용 가능성에 대해서 검증한다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제11권2호
• /
• pp.71-75
• /
• 2011

The sum-rate maximization rule can find an optimal user set that maximizes the sum capacity in multiple input multiple output (MIMO) broadcast channels (BCs), but the search space for finding the optimal user set becomes prohibitively large as the number of users increases. The proposed algorithm selects a user set of the largest effective channel norms based on statistical channel state information (CSI) for reducing the computational complexity, and uses Tomlinson-Harashima precoding (THP) for minimizing the interference between selected users in time-varying MIMO BCs.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제18권5호
• /
• pp.688-698
• /
• 2016

In this paper, we investigate the achievable sum rate and energy efficiency of downlink massive multiple-input multiple-output antenna systems with zero-forcing precoding, by taking into account the randomness of user locations. Specifically, we propose two types of non-uniform user distributions, namely, center-intensive user distribution and edge-intensive user distribution. Based on these user distributions, we derive novel tight lower and upper bounds on the average sum rate. In addition, the impact of user distributions on the optimal number of users maximizing the sum rate is characterized. Moreover, by adopting a realistic power consumption model which accounts for the transmit power, circuit power and signal processing power, the energy efficiency of the system is studied. In particular, closed-form solutions for the key system parameters, such as the number of antennas and the optimal transmit signal-to-noise ratio maximizing the energy efficiency, are obtained. The findings of the paper suggest that user distribution has a significant impact on the system performance: for instance, the highest average sum rate is achieved with the center-intensive user distribution, while the lowest average sum rate is obtained with the edge-intensive user distribution. Also, more users can be served with the center-intensive user distribution.