• Journal of Communications and Networks
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• 제16권6호
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• pp.627-638
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• 2014

In this paper, we study the joint price and power allocation in spectrum sharing macro-femtocell networks. The proposed game theoretic framework is based on bi-level Stackelberg game where macro base station (MBS) works as a leader and underlaid femto base stations (FBSs) work as followers. MBS has fixed data rate and imposes interference price on FBSs for maintaining its data rate and earns revenue while FBSs jointly adjust their power for maximizing their data rates and utility functions. Since the interference from FBSs to macro user equipment is kept under a given threshold and FBSs compete against each other for power allocation, there is a need to determine a power allocation strategy which converges to Stackelberg equilibrium. We consider two cases for MBS power allocation, i.e., fixed and dynamic power. MBS can adjust its power in case of dynamic power allocation according to its minimum data rate requirement and number of FBSs willing to share the spectrum. For both cases we consider uniform and non-uniform pricing where MBS charges same price to all FBSs for uniform pricing and different price to each FBS for non-uniform pricing according to its induced interference. We obtain unique closed form solution for each case if the co-interference at FBSs is assumed fixed. And an iterative algorithm which converges rapidly is also proposed to take into account the effect of co-tier interference on interference price and power allocation strategy. The results are explained with numerical simulation examples which validate the effectiveness of our proposed solutions.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.215-220
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• 2012

무선 Ad-Hoc 네트워크는 전력제한을 갖기 때문에 네트워크의 소모 전력을 최소화 하는 것이 최근의 연구 주제 중 하나이다. 본 논문은 최근에 제안된 수신가지 수가 제한된 이중기회전송 릴레이 시스템의 전력 소모를 줄이고, 시스템의 성능을 개선하기 위하여 각 송신 노드의 최적 전력 분배방식을 제안하고 시스템의 성능을 유도하였다. 분석결과 각 송신 노드가 동일한 전력으로 송신할 경우보다 각 송신노드에 최적의 전력을 할당한 경우가 오수신율이 항상 우수함을 보였고, 또한 평균 채널전력 이득이 작을 경우 평균 송신 릴레이 수를 증가시켜 다이버시티 이득을 크게 함으로써 오수신율을 최소화 하는 것을 알 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.1-8
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• 2009

최근에 많은 연구가 진행되고 있는 무선 ad-hoc 네트워크는 전력 제한 시스템이기 때문에 전력 절약은 ad-hoc 네트워크의 매우 중요한 연구 주제 중 하나이다. 그러므로 본 논문에서는 무선 ad-hoc 네트워크에 기회전송 릴레이(Opportunistic transmission relay) 시스템을 적용하였을 때, 전체 시스템의 오수신율이 최소가 되도록 제한된 전력을 각 송신 노드에 최적으로 할당하는 방법에 관하여 제안하고 각 값들을 수식적으로 유도하였다. 유도한 결과는 각 노드들에 통일한 전력을 할당할 때보다 시스템의 오수신 특성이 항상 우수하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.4661-4680
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• 2016

Cognitive radio (CR) technology is an effective solution to the spectrum scarcity issue. Collaborative spectrum sensing is known as a promising technique to improve the performance of spectrum sensing in cognitive radio networks (CRNs). However, collaborative spectrum sensing is vulnerable to spectrum data falsification (SSDF) attack, where malicious users (MUs) may send false sensing data to mislead other secondary users (SUs) to make an incorrect decision about primary user (PUs) activity, which is one of the key adversaries to the performance of CRNs. In this paper, we propose a coalition based malicious users detection (CMD) algorithm to detect the malicious user in CRNs. The proposed CMD algorithm can efficiently detect MUs base on the Geary'C theory and be modeled as a coalition formation game. Specifically, SSDF attack is one of the key issues to affect the resource allocation process. Focusing on the security issues, in this paper, we analyze the power allocation problem with MUs, and propose MUs detection based power allocation (MPA) algorithm. The MPA algorithm is divided into two steps: the MUs detection step and the optimal power allocation step. Firstly, in the MUs detection step, by the CMD algorithm we can obtain the MUs detection probability and the energy consumption of MUs detection. Secondly, in the optimal power allocation step, we use the Lagrange dual decomposition method to obtain the optimal transmission power of each SU and achieve the maximum utility of the whole CRN. Numerical simulation results show that the proposed CMD and MPA scheme can achieve a considerable performance improvement in MUs detection and power allocation.

• 한국정보처리학회논문지
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• 제6권3호
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• pp.692-698
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• 1999

이 논문에서는 CDMA(C여e Division Multiple Access) 셀롤러 시스템에서 전력할당개념 (Power Allocation Concept)을 이용한 채널할당기법(Channel Assignment Scheme)을 제안하였다. 또한, 제안한 기법의 성능을 분석한 후 고정 전력할당을 이용한 채널할당기법의 성능과 서로 비교하였다. 제안한 기법에서는 순방향링크(Forward Link)에서 인접 셀(Neighbor Cells) 의 트래픽 부하 및 트래픽 분포 패턴에 따라 적용적으로 전력을 할당한다 제안한 기법에 대한 분석결과, 전체 호 블럭킹 확률(Call Blocking Probability: Pr)은 물리적인 채널의 수($C_{th}$)가 30인 경우에 고갈 확률(Outage Probability: Po)보다 블럭킹 확률(Blocking Probability : $P_B$)에 더 의존적이라는 사실을 발견할 수 있었다. 그리고 Pr는 $C_{th}$가 32인 경우, $P_B$ 및 Po 에 동일 비율로 종속되고 이 경우에 $P_{TA}$(blc$\xi$king probability for the adaptive power 머location)는 $P_{TF}$(blocking probability f for the fixed power allocation) 보다 6%정도 높음을 알 수 있었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권7호
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• pp.2338-2353
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• 2015

In this paper, the optimal power allocation algorithm that minimizes the aggregate bit error rate (BER) of the secondary user (SU) in a downlink orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based cognitive radio (CR) system, while subjecting to the interference power constraint and the transmit power constraint, is investigated under the assumption that the instantaneous channel state information (CSI) of the interference links between the secondary transmitter and the primary receiver, and between the primary transmitter and the secondary receiver is perfectly known. Besides, a suboptimal algorithm with less complexity is also proposed. In order to deal with more practical situations, we further assume that only the channel distribution information (CDI) of the interference links is available and propose heuristic power allocation algorithms based on bisection search method to minimize the aggregate BER under the interference outage constraint and the transmit power constraint. Simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed algorithms.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권4A호
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• pp.337-344
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• 2011

본 논문은 모든 노드가 다중 안테나를 갖는 다중 안테나 (MIMO, multiple-input and multiple-output) 공간 다중화 (SM, spatial multiplexing) 릴레이 시스템을 비트 오율 (BER, bit error rate) 관점에서 연구한다. 제한된 전력 자원을 효율적으로 이용하기 위해서는 각 노드와 안테나에서 최적화된 전력 할당 전략이 필요하다. 본 논문은 이런 관점에서 다중 안테나 공간 다중화 릴레이 시스템을 위한 비트 오율 최소화에 기반을 둔 전력 할당 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 평균 비트 오율을 직접 최소화하여 얻어지며, 노드 간 (inter-node) 전력 할당 알고리즘과 안테나 간 (inter-antenna) 전력 할당 알고리즘으로 구성된다. 비트 오율 성능에 있어서, 기존의 균등 전력 할당 (EPA, equal power allocation) 알고리즘보다 추가적인 전력 소비 없이도 월등한 성능을 보인다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권4호
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• pp.619-628
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• 2016

This paper describes a theoretical framework for rate allocation to maximize the power efficiency of overall heterogeneous wireless networks whose users are assumed to have multihoming capabilities. Therefore, the paper first presents a power consumption model considering the circuit power and radio transmission power of each wireless network. Using this model, two novel power efficient rate allocation schemes (PERAS) for multihoming services are proposed. In this paper, the convex optimization problem for maximizing the power efficiency over wireless networks is formulated and solved while guaranteeing the required quality of service (QoS). Here, both constant bit rate and variable bit rate services are considered. Furthermore, we extend our theoretical framework by considering the sleep-operation management of wireless networks. The performance results obtained from numerical analysis reveal that the two proposed schemes offer superior performance over the existing rate allocation schemes for multihoming services and guarantee the required QoS.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권10호
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• pp.1986-1993
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• 2015

본 논문에서는 다중 셀 셀룰러 네트워크에서 단말 간 직접 통신(Device-to-Device: D2D)의 성능을 최대화하기 위한 최적 자원 및 전력 할당 알고리즘을 제안한다. 셀룰러 단말과 D2D 단말이 통신 자원을 공유하는 상황에서 필연적으로 D2D 단말은 자신이 속한 셀뿐만 아니라 인접한 셀의 D2D 단말과 셀룰러 단말로부터 간섭을 받게 된다. 이러한 환경에서 셀 내의 간섭과 인접 셀의 간섭을 고려한 인집 기지국간의 협력적 D2D 자원 할당 방법을 제안한다. 또한 자원 할당이 이루어진 후 D2D 단말의 최적 전력 할당 문제를 제시하고 최적해를 찾는 알고리즘을 제시한다. 제안하는 D2D 자원 및 전력 할당 알고리즘은 셀룰러 단말의 성능을 보장하기 위해 D2D 단말의 송신전력 제약 조건을 갖는 상황에서 셀룰러 단말로부터의 간섭과 인접 셀 D2D 단말로부터의 간섭을 고려하여 D2D 단말이 얻을 수 있는 전송률을 최대화시킬 수 있다. 다중 셀 환경에서의 모의실험을 통하여 제안한 자원 및 전력 할당 알고리즘의 성능을 검증하고 기존의 비협력적 자원 할당 방식과 비교하여 제안한 협력적 자원 할당 방식의 성능 이득을 확인한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.420-428
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• 2016

In this paper, we investigate the scheduling and power allocation for coordinated multi-point transmission in downlink long term evolution advanced (LTE-A) systems, where orthogonal frequency division multiple-access is used. The proposed scheme jointly optimizes user selection, power allocation, and modulation and coding scheme (MCS) selection to maximize the weighted sum throughput with fairness consideration. Considering practical constraints in LTE-A systems, the MCSs for the resource blocks assigned to the same user need to be the same. Since the optimization problem is a combinatorial and non-convex one with high complexity, a low-complexity algorithm is proposed by separating the user selection and power allocation into two subproblems. To further simplify the optimization problem for power allocation, the instantaneous signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) and the average SINR are adopted to allocate power in a single cell and multiple coordinated cells, respectively. Simulation results show that the proposed scheme can improve the average system throughput and the cell-edge user throughput significantly compared with the existing schemes with limited feedback.