• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권1호
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• pp.149-168
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• 2015

In cognitive radio networks (CRNs), hybrid overlay and underlay sharing transmission mode is an effective technique for improving the efficiency of radio spectrum. Unlike existing works in the literature, where only one secondary user (SU) uses overlay and underlay modes, the different transmission modes should be allocated to different SUs, according to their different quality of services (QoS), to achieve the maximal efficiency of radio spectrum. However, hybrid sharing mode allocation for heterogeneous services is still a challenge in CRNs. In this paper, we propose a new resource allocation method for hybrid sharing transmission mode of overlay and underlay (HySOU), to achieve more potential resources for SUs to access the spectrum without interfering with the primary users. We formulate the HySOU resource allocation as a mixed-integer programming problem to optimize the total system throughput, satisfying heterogeneous QoS. To decrease the algorithm complexity, we divide the problem into two sub-problems: subchannel allocation and power allocation. Cutset is used to achieve the optimal subchannel allocation, and the optimal power allocation is obtained by Lagrangian dual function decomposition and subgradient algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm further improves spectrum utilization with a simultaneous fairness guarantee, and the achieved HySOU diversity gain is a satisfactory improvement.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권3호
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• pp.249-257
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• 2013

최근 고속 데이터 서비스의 보급으로 데이터 사용량이 급증함에 따라 이를 수용하기 위한 주파수 자원의 효율적 사용 방법에 대한 연구가 주목받고 있다. 따라서 주파수 효율성을 향상시키기 위해 주파수 사용에 대한 우선권을 가진 사용자와 후순위에 있는 사용자가 해당 주파수 대역을 공유하는 기술인 인지 무선 기술(Cognitive Radio, CR)이 제안되었다. 본 논문에서는 CR 시스템에서 직교하는 채널 벡터를 이용하여 선순위 시스템에게 미치는 간섭을 줄이면서 후순위 시스템의 성능 향상을 동시에 고려한 사용자 선택 기법을 제안한다. 모의실험 결과 제안 기법을 적용했을 때 전체 시스템의 합 용량이 기존 기법보다 약 1.62bps/Hz의 이득을 가지는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권1호
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• pp.91-107
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• 2014

Device-to-device (D2D) communication is an excellent technology to improve the system capacity by sharing the spectrum resources of cellular networks. Multicast service is considered as an effective transmission mode for the future mobile social contact services. Therefore, multicast based on D2D technology can exactly improve the spectrum resource efficiency. How to apply D2D technology to support multicast service is a new issue. In this paper, a resource allocation scheme based on cognitive radio (CR) for D2D underlay multicast communication (CR-DUM) is proposed to improve system performance. In the cognitive cellular system, the D2D users as secondary users employing multicast service form a group and reuse the cellular resources to accomplish a multicast transmission. The proposed scheme includes two steps. First, a channel allocation rule aiming to reduce the interference from cellular networks to receivers in D2D multicast group is proposed. Next, to maximize the total system throughput under the condition of interference and noise impairment, we formulate an optimal transmission power allocation jointly for the cellular and D2D multicast communications. Based on the channel allocation, optimal power solution is in a closed form and achieved by searching from a finite set and the interference between cellular and D2D multicast communication is coordinated. The simulation results show that the proposed method can not only ensure the quality of services (QoS), but also improve the system throughput.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권7호
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• pp.571-579
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• 2013

본 논문은 셀룰러 네트워크에서 D2D (device-to-device) 통신을 고려한 시스템의 에너지 효율적인 모드 선택 기법 (mode selection) 및 파워 할당 기법 (power allocation)을 제안한다. 본 논문에서는 각 단말(device)의 에너지 효율성의 합 측면에서 에너지 효율성 (energy efficiency)을 분석한다. 먼저, 각 단말의 모든 가능한 모드에 대해 에너지 효율을 최대화하는 전송 파워를 계산한다. 제안하는 파워 할당 기법은 시스템 용량 측면에서 최적은 아니지만, 에너지 효율성 측면에서 최적의 성능을 보인다. 제안하는 전송 파워 할당 기법을 기반으로, 모든 가능한 모드에 대해 에너지 효율성을 구한다. 다음 단계로, 모든 가능한 모드 중에서 최대의 에너지 효율성을 갖는 모드를 구하며 동시에 해당 모드의 할당 전송 파워를 도출할 수 있다. 제안 기법은 에너지 효율성 측면에서 최적의 성능을 보이며, 기존 기법에 비해 월등한 성능을 보인다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권4호
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• pp.1941-1960
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• 2019

Unmanned aerial vehicles (UAVs), acting as mobile base stations (BSs), can be deployed in the typical fifth-generation mobile communications (5G) scenarios for the purpose of substantially enhancing the radio coverage. Meanwhile, UAV aided underlay device-to-device (D2D) communication mode can be activated for further improving the capacity of the 5G networks. However, this UAV aided D2D communication system is more vulnerable to eavesdropping attacks, resulting in security risks. In this paper, the D2D receivers work in full-duplex (FD) mode, which improves the security of the network by enabling these legitimate users to receive their useful information and transmit jamming signal to the eavesdropper simultaneously (with the same frequency band). The security communication under the UAV coverage is evaluated, showing that the system's (security) capacity can be substantially improved by taking advantage of the flexible radio coverage of UAVs. Furthermore, the closed-form expressions for the coverage probabilities are derived, showing that the cellular users (CUs)' secure coverage probability in downlink transmission is mainly impacted by the following three factors: its communication area, the relative position with UAV, and its eavesdroppers. In addition, it is observed that the D2D users or DUs' secure coverage probability is relevant to state of the UAV. The system's secure capacity can be substantially improved by adaptively changing the UAV's position as well as coverage.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.179-187
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• 2014

언더레이 프로토콜은 2차 시스템이나 인지된 사용자가 1차 사용자의 품질 저하 없이 동일한 주파수를 사용하는 인지 기술이다. 또한, 무선 환경의 중계 특성으로 인해, 몇몇 노드는 도청 노드라고 불리며, 다른 통신 링크를 위한 정보를 수신한다. 이러한 이유로, 물리 계층의 보안은 도청의 발생을 막기 위해 보안 성취율을 고려하여 응용된다. 본 논문에서는, 물리 계층 보안과 간섭 제약 환경에서 증폭 후 전송 기법의 성능을 협력 통신 노드를 이용하여 분석한다. 이 모델에서, 중계기는 송신단에서 수신단으로의 신호 전송을 돕기 위해 증폭 후 전송 기법을 사용한다. 우수한 중계기는 기회주의적 중계기 선택 기법으로 선정되며, 단 대 단 보안 성취율을 기초로 한다. 시스템 성능은 보안 성취율의 정전 확률로 평가된다. 정전 확률의 상향, 하향 한계는 국제 통계 채널 상태 정보(CSI)에 기초하며, 또한, 닫힌계로 유도한다. 시뮬레이션 결과는 인지 네트워크는 1차 사용자로부터 충분히 멀 때, 중계기에서 도청 노드까지의 거리가 중계기에서 수신단까지의 거리보다 큰 경우 시스템 성능이 향상된 것을 보여준다.