KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권9호
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pp.3008-3028
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2022
In this paper, we investigate traffic scheduling for a delay-sensitive multi-hop relay network, and aim to minimize the priority-based end-to-end delay of different data packet via joint relay selection, subcarrier assignment, and power allocation. We first derive the priority-based end-to-end delay based on queueing theory, and then propose a two-step method to decompose the original optimization problem into two sub-problems. For the joint subcarrier assignment and power control problem, we utilize an efficient particle swarm optimization method to solve it. For the relay selection problem, we prove its convexity and use the standard Lagrange method to deal with it. The joint relay selection, subcarriers assignment and transmission power allocation problem for each hop can also be solved by an exhaustive search over a finite set defined by the relay sensor set and available subcarrier set. Simulation results show that both the proposed routing scheme and the resource allocation scheme can reduce the average end-to-end delay.
In recent deregulation and competitive power market environment, electric utilities plan and operate their systems for economic benefit with secure system condition. Flexible AC transmission system(FACTS) technology opens up new opportunities of controlling power and enhancing the usable capacity of present transmission system. This paper presents a method for security constrained optimal allocation of FAETS considering contingencies for the purpose of enhanced system operation. The proposed scheme uses Benders decomposition to account of both corrective and preventive mode.
Multiple-input multiple-output (MIMO) systems can achieve the increasing of performances by using an adaptive power allocation. The related previous work limited the transmit antenna number because orthogonal space-time block codes (OSTBCs) yield full transmit rate only for two transmit antennas. We extend a robust system under imperfect channel estimation for four transmission antennas with maintaining a full transmission rate.
Chanho Yoon;Woncheol Cho;Kapseok Chang;Young-Jo Ko
ETRI Journal
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제44권6호
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pp.925-935
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2022
In this study, we propose a limited feedback-based frequency divided group beamforming with sparse space-frequency transmit diversity coded orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system for ultrareliable low latency communication (URLLC) scenario. The proposed scheme has several advantages over the traditional hybrid beamforming approach, including not requiring downlink channel state information for baseband precoding, supporting distributed multipoint transmission structures for diversity, and reducing beam sweeping latency with little uplink overhead. These are all positive aspects of physical layer characteristics intended for URLLC. It is suggested in the system to manage the multipoint transmission structure realized by distributed panels using a power allocation method based on cooperative game theory. Link-level simulations demonstrate that the proposed scheme offers reliability by achieving both higher diversity order and array gain in a nonline-of-sight channel of selectivity and limited spatial scattering.
We investigate rate scheduling and power allocation problem for a delay constrained CDMA systems. Specifically, we determine an energy efficient scheduling policy, while each user maintains the short term (n time slots) average throughput. More importantly, it is shown that the optimal transmission strategy for the uplink is same as that of the downlink, called uplink and downlink duality. We then examine the performance of the optimum transmission strategy for the uplink and the downlink for various system environments.
다중 반송파를 사용하는 직접 대역확산 부호분할 다중접속 통신시스템에서 주파수 효율 향상을 위한 전송 전력 및 전송률 적응화 시스템을 제안하고 그 성능을 분석하였다. 본 논문에서는 수신단에서 이상적인 채널상태 정보를 알고 있다는 가정 하에, 주파수 영역에서는 각 사용자의 부채널 중에서 가장 채널상태가 좋은 한 대역을 선택하여 전력을 할당하고 시간 영역에서는 목표 수신 품질을 만족하도록 전송률을 결합 조정하는 것을 제안하였다. 수학적 분석을 통하여 평균 전송 전력이 고정되어 있을 때 제안한 방식의 평균 데이터 전송률을 구하고 전력 혹은 전송률 적응화가 적용된 단일 반송파 부호분할 다중접속 통신시스템과 그 성능을 비교하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권6호
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pp.3012-3028
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2017
In this paper, we propose a joint power control strategy for both the uplink and downlink transmission by considering the energy requirements of the user equipments' uplink data transmissions in data and energy integrated communication networks (DEINs). In DEINs, the base station (BS) adopts the power splitting (PS) aided simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) technique in the downlink (DL) transmissions, while the user equipments (UEs) carry out their own uplink (UL) transmissions by exploiting the energy harvested during the BS's DL transmissions. In our DEIN model, there are M UEs served by the BS in order to fulfil both of their DL and UL transmissions. The orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) technique is adopted for supporting the simultaneous transmissions of multiple UEs. Furthermore, a transmission frame is divided into N time slots in the medium access control (MAC) layer. The mathematical model is established for maximizing the sum-throughput of the UEs' DL transmissions and for ensuring their fairness during a single transmission frame T, respectively. In order to achieve these goals, in each transmission frame T, we optimally allocate the BS's power for each subcarrier and the PS factor for each UE during a specific time slot. The original optimisation problems are transformed into convex forms, which can be perfectly solved by convex optimisation theories. Our numerical results compare the optimal results by conceiving the objective of maximising the sum-throughput and those by conceiving the objective of maximising the fair-throughput. Furthermore, our numerical results also reveal the inherent tradeoff between the DL and the UL transmissions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권7호
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pp.1823-1840
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2023
In order to improve spectral efficiency and reduce power consumption for reconfigurable intelligent surface (RIS) assisted wireless communication systems, a joint design considering irregular RIS topology, RIS on-off switch, power allocation and phase adjustment is investigated in this paper. Firstly, a multi-dimensional variable joint optimization problem is established under multiple constraints, such as the minimum data requirement and power constraints, with the goal of maximizing the system energy efficiency. However, the proposed optimization problem is hard to be resolved due to its property of nonlinear nonconvex integer programming. Then, to tackle this issue, the problem is decomposed into four sub-problems: topology design, phase shift adjustment, power allocation and switch selection. In terms of topology design, Tabu search algorithm is introduced to select the components that play the main role. For RIS switch selection, greedy algorithm is used to turn off the RISs that play the secondary role. Finally, an iterative optimization algorithm with high data-rate and low power consumption is proposed. The simulation results show that the performance of the irregular RIS aided system with topology design and RIS selection is better than that of the fixed topology and the fix number of RISs. In addition, the proposed joint optimization algorithm can effectively improve the data rate and energy efficiency by changing the propagation environment.
Journal of information and communication convergence engineering
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제14권1호
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pp.21-25
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2016
N-screen is a promising technology to improve support for multimedia multicasting, content sharing, content mobility, media scalability, and seamless mobility. In this paper, the WiMedia distributed-MAC (D-MAC) protocol is adopted for development of a seamless N-screen wireless service. Furthermore, to provide a multi-hop, one source multi-use N-screen service through point to point streaming in a seamless D-MAC protocol, a dynamic multi-frame transmission technology is proposed. In this technology, a dynamic time slot allocation scheme and a multi-hop resource reservation scheme are combined. In the proposed dynamic time slot allocation scheme, two thresholds, a hard threshold and a soft threshold, are included to satisfy the power consumption and delay requirements. A multi-frame DRP reservation scheme is proposed to minimize end-to-end delay during the multi-hop transmissions between N-screen devices. The proposed dynamic multi-frame transmission scheme enhances N-screen performance in terms of the multi-hop link establishment success rate and link establishment time compared to the conventional WiMedia D-MAC system.
This paper considers a cooperative orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based cognitive radio network where the primary system leases some of its subchannels to the secondary system for a fraction of time in exchange for the secondary users (SUs) assisting the transmission of primary users (PUs) as relays. Our aim is to determine the cooperation strategies among the primary and secondary systems so as to maximize the sum-rate of SUs while maintaining quality-of-service (QoS) requirements of PUs. We formulate a joint optimization problem of PU transmission mode selection, SU (or relay) selection, subcarrier assignment, power control, and time allocation. By applying dual method, this mixed integer programming problem is decomposed into parallel per-subcarrier subproblems, with each determining the cooperation strategy between one PU and one SU. We show that, on each leased subcarrier, the optimal strategy is to let a SU exclusively act as a relay or transmit for itself. This result is fundamentally different from the conventional spectrum leasing in single-channel systems where a SU must transmit a fraction of time for itself if it helps the PU's transmission. We then propose a subgradient-based algorithm to find the asymptotically optimal solution to the primal problem in polynomial time. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can significantly enhance the network performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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