• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4483-4501
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• 2015

In this paper, we investigate a security transmission scheme at the physical layer for cooperative wireless relay networks in the presence of a passive eavesdropper. While the security scheme has been previously investigated with perfect channel state information(CSI) in the presence of a passive eavesdropper, this paper focuses on researching the robust cooperative relay beamforming mechanism for wireless relay networks which makes use of artificial noise (AN) to confuse the eavesdropper and increase its uncertainty about the source message. The transmit power used for AN is maximized to degrade the signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) level at the eavesdropper, while satisfying the individual power constraint of each relay node and worst-case SINR constraint at the desired receiver under a bounded spherical region for the norm of the CSI error vector from the relays to the destination. Cooperative beamforming weight vector in the security scheme can be obtained by using S-Procedure and rank relaxation techniques. The benefit of the proposed scheme is showed in simulation results.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.55-62
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• 2019

본 논문에서는 K 사용자 MIMO 간섭 채널을 고려하였으며, 정보와 전력을 동시에 전송하는 SWIPT 시스템을 위한 송수신기 설계 방법에 대해서 다룬다. 그리고, 정보 수신 장치와 전력 수확 장치가 같은 수신기에 존재하는 SWIPT 시스템을 고려한다. 제안하는 방식에서는 신호대 누수 잡음비 (SLNR)를 비용 함수로 사용하고, 수확 전력에 대한 임계값을 만족하도록 송수신기를 설계한다. 즉, 수확 전력에 대한 제약 조건 하에서, SLNR을 최대화시키도록 송신단 프리코딩 벡터, 수신단 검파기 벡터, 전력 분배 상수를 동시에 설계한다. 컴퓨터 모의실험을 통하여, 제안하는 기법과 기존 기법의 신호 대 간섭 잡음비 (SINR) 성능을 비교하였다. 사용자 수, 송신 안테나 개수, 수신 안테나 개수 간의 특별한 제약 조건을 만족하는 경우, 제안하는 기법은 낮은 SNR에서 기존 기법보다 우수한 SINR 성능을 나타낸다는 것을 보였다. 또한, 특별한 제약 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 제안 기법이 모든 SNR 범위에 대해서 기존 기법보다 더 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.75-82
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• 2018

본 논문에서는 분산 안테나 시스템의 하향링크 다중 사용자 MIMO를 위한 프리코더 설계에 대해서 고려한다. 분산 안테나 시스템에서 RRH (Remote Radio Head)는 셀 영역 내에서 지리적으로 서로 다른 위치에 배치되게 되는데, RRH에서 적용하기 위한 세 가지 종류의 프리코더 설계 방법을 제안한다. 모든 RRH들의 전송 전력 합, 또는 각 RRH의 전송 전력에 대한 제약 조건 하에서, 개별 SLNR 또는, 결합 SLNR (Signal-to-Leakage plus Noise Ratio) 비용함수를 최대화시키도록 프리코더를 설계한다. 그리고, 각각의 최적화 문제에 대한 분석적 이론해를 제시한다. 컴퓨터 모의실험을 통하여, 결합 SLNR 기반의 프리코더 설계 방법이 개별 SLNR 기반의 프리코더 설계 방식보다 더 높은 SINR (Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 성능과 더 낮은 BER (Bit Error Rate) 성능을 갖는다는 것을 보인다. 또한, 모든 RRH들의 전력 합에 대한 제약 조건을 갖는 프리코더 설계 방법이 각 RRH 전송 전력 제약 조건을 갖는 방식보다 더 좋은 성능을 갖는다는 것을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권12호
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• pp.3037-3054
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• 2013

Interference between primary user (PU) and secondary user (SU) transceivers should be mitigated in order to implement underlay spectrum sharing in cognitive radio networks (CRN). Considering this scenario, an improved joint subcarrier and bit allocation scheme for cognitive user with primary users' cooperation (PU Coop) in CRN is proposed. In this scheme, the optimization problem is formulated to minimize the average interference power level at the PU receiver via PU Coop, which guarantees a higher primary signal to interference plus noise ratio (SINR) while maintaining the secondary user total rate constraint. The joint optimal scheme is separated into subcarrier allocation and bit assignment in each subcarrier via arith-metric geo-metric (AM-GM) inequality with asymptotical optimization solution. Moreover, the joint subcarrier and bit optimization scheme, which is evaluated by the available SU subcarriers and the allocated bits, is analyzed in the proposed PU Coop model. The performance of cognitive spectral efficiency and the average interference power level are investigated. Numerical analysis indicates that the SU's spectral efficiency increases significantly compared with the PU non-cooperation scenario. Moreover, the interference power level decreases dramatically for the proposed scheme compared with the traditional Hughes-Hartogs bit allocation scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3370-3392
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• 2017

Next Generation Beyond 4G/5G systems will rely on the deployment of small cells over conventional macrocells for achieving high spectral efficiency and improved coverage performance, especially for indoor and hotspot environments. In such heterogeneous networks, the expected performance gains can only be derived with the use of efficient interference coordination schemes, such as Fractional Frequency Reuse (FFR), which is very attractive for its simplicity and effectiveness. In this work, femtocells are deployed according to a spatial Poisson Point Process (PPP) over hexagonally shaped, 6-sector macro base stations (MeNBs) in an uncoordinated manner, operating in hybrid mode. A newly introduced intermediary region prevents cross-tier, cross-boundary interference and improves user equipment (UE) performance at the boundary of cell center and cell edge. With tools of stochastic geometry, an analytical framework for the signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) distribution is developed to evaluate the performance of all UEs in different spatial locations, with consideration to both co-tier and cross-tier interference. Using the SINR distribution framework, average network throughput per tier is derived together with a newly proposed harmonic mean, which ensures fairness in resource allocation amongst all UEs. Finally, the FFR network parameters are optimized for maximizing average network throughput, and the harmonic mean using a fair resource assignment constraint. Numerical results verify the proposed analytical framework, and provide insights into design trade-offs between maximizing throughput and user fairness by appropriately adjusting the spatial partitioning thresholds, the spectrum allocation factor, and the femtocell density.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권6호
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• pp.2240-2254
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• 2021

We investigate the channel allocation problem in an ultra-dense device-to-device (D2D) enabled cellular network in underlaying mode where multiple D2D users are forced to share the same channel. Two kinds of low complexity solutions, which just require partial channel state information (CSI) exchange, are devised to resolve the combinatorial optimization problem with the quality of service (QoS) guaranteeing. We begin by sorting the cellular users equipment (CUEs) links in sequence in a matric of interference tolerance for ensuring the SINR requirement. Moreover, the interference quota of CUEs is regarded as one kind of communication resource. Multiple D2D candidates compete for the interference quota to establish spectrum sharing links. Then base station calculates the occupation of interference quota by D2D users with partial CSI such as the interference channel gain of D2D users and the channel gain of D2D themselves, and carries out the channel allocation by setting different access priorities distribution. In this paper, we proposed two novel fast matching algorithms utilize partial information rather than global CSI exchanging, which reduce the computation complexity. Numerical results reveal that, our proposed algorithms achieve outstanding performance than the contrast algorithms including Hungarian algorithm in terms of throughput, fairness and access rate. Specifically, the performance of our proposed channel allocation algorithm is more superior in ultra-dense D2D scenarios.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권6A호
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• pp.568-576
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• 2011

본 논문에서는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)기반의 WMN(Wireless Mesh Network)에서 분산 MR(distributed Mesh Router)간 TDoA(Time Difference of Arrival)에 의한 ISI(Inter-Symbol Interference) 및 ICI(Inter-Carrier Interference) 간섭을 완화시키기 위한 자원할당 기법을 제안한다. WMN에서 서로 다른 지연 시간에 따른 ISI와 ICI의 영향을 최소화하기 위하여 각 MR별로 자원할당에 따른 SINR을 정의하고, 이를 바탕으로 fairness를 고려한 자원 할당 기법을 제안한다. 제안된 자원할당 기법은 기존의 기법과 비교하여 WMN에서 BER 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 모의실험을 통하여 확인한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권6A호
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• pp.603-610
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• 2006

본 논문은 다중 셀 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 외곽 지역 사용자들의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해 두 단계로 이루어진 자원 할당 알고리즘을 제안한다. 다중 셀 환경에서 셀 외곽 지역에 위치한 사용자들은 인접 셀에서 발생하는 동일 채널 간섭에 의한 수신 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)의 열화가 셀 내부 지역의 사용자들에 비해 심각하다. 제안하는 기법은 인접한 셀들의 외곽 사용자들 간 배타적 부반송파 할당과 전력 재할당을 통해 동일 채널 간섭을 억제한다. 모의실험 결과 외곽 지역의 데이터 전송률을 600Kbps이상 향상시킴으로써 지역 간 불균형한 서비스 제공 현상을 완화시켜 사용자수와 사용자의 셀 내 위치에 대해 안정적인 데이터 전송률을 지원하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.360-370
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• 2010

본 논문에서는 다수의 송수신기 쌍과 다수의 중계 노드로 구성된 분산 빔포밍 Amplify-and-Forward (AF) 중계 네트워크를 다루고 있다. 제안한 방법에서는 빔포머 수의 자유도를 높이기 위하여 첫 번째 단계에서 송신기들이 직교 채널을 이용하여 중계기로 신호를 보낸다. 두 번째 단계에서 각 중계기는 송신기로부터 받은 신호에 복소 가중치를 곱하여 신호를 증폭하고 역방향 채널에 의해 생긴 위상 변화를 조정하여 하나의 채널로 수신기에 신호를 보낸다. 최적의 빔포밍 벡터는 서비스 품질 수준을 만족시키기 위해 수신기 각각의 신호 대 간섭 및 잡음비가 특정 문턱값보다 크면서 전체 중계 전송 전력을 최소화시키도록 구하였다. 모의실험을 통해 기존의 직교 분할 다중화 방법과 공간 분할 다중화 방법에 비하여 적당히 낮은 데이터 속도 범위에서 중계 송신 전력을 줄일 수 있음을 확인하였다.