• 한국통신학회논문지
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• 제42권1호
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• pp.77-87
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• 2017

현재 사용되고 있는 LTE/LTE-A 이동통신망의 성능은 일반적인 무선 통신 서비스를 제공하는데 충분히 높은 대역폭과 낮은 지연시간을 제공하고 있지만, 차세대 이동통신망의 주요 서비스가 될 가상현실, 원격 제어 등의 초저지연 서비스를 지원하기 위해서는 수 ms 수준의 낮은 지연시간이 필요하다. 그러나 LTE/LTE-A 시스템에서의 상향링크 전송은 단말이 전송에 필요한 무선자원을 획득하기 위해 기지국으로부터 자원을 할당받는 스케줄링 승인 과정이 선행되어야 한다. 이 과정은 고정적인 지연시간을 가져오고, 상향링크 전송에서 낮은 지연시간을 달성하는데 걸림돌이 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 스케줄링 승인 과정으로 인해 발생하는 지연시간을 줄이기 위해 새로운 상향링크 전송 방법인 Cut-in 상향링크 전송방법을 제안한다. 제안하는 상향링크 전송방법의 검증을 위해 모의실험을 수행하였으며, 이 결과를 통하여 제안하는 상향링크 전송방법이 기존 LTE/LTE-A 상향링크 전송 방법보다 낮은 지연시간을 발생시킴을 보인다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권4호
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• pp.212-220
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• 2014

The current cellular communications are optimized for low mobility users, meaning that their performance is degraded at high speed. Therefore, passengers in a high-speed train experience very poor radio link quality due to the significantly large number of simultaneous handovers. In addition, wireless data traffic is expanding exponentially in trains, subways and buses due to the widespread use of smartphones and mobile devices. To solve the inherent problem of cellular communication networks and meet the growing traffic demand, this paper proposes the mobile hotspot network of a millimeter-wave communication system as a mobile wireless backhaul. This paper describes the physical layer design of uplink and downlink in the proposed system, and the performances of uplink and downlink are evaluated under Rician fading channel conditions. The implemented baseband prototype of the proposed millimeter-wave communication modem is presented. This system can provide a Gbps data rate service in high-speed trains carrying hundreds of wireless Internet users.

• 한국정보기술학회 영문논문지
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• 제8권2호
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• pp.13-25
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• 2018

The paper analyzes the sum spectral efficiency (SE) for a heterogeneous cellular network (HetNet) which has the backhaul, provided with wireless full-duplex massive multiple-input multiple-out (MIMO) with hardware distortions. We derive approximate expressions to obtain the uplink/downlink sum SE of the backhaul. The analytic results have been shown to be exact when compared to Monte Carlo simulations. From the analysis, it is shown that the desired signal and the hardware distortion noise have the same order. The sum SE generally improves when the number of receive antennas increases but degrades when the hardware quality reduces. A sum SE performance ceiling is introduced by the hardware quality level.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.57-66
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• 2010

본 연구에서는 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE)와 같은 이동통신 네트워크에서 역방향 전송이 전용회선 방식이 아닌 패킷 전송으로 이루어지는 환경에서의 고신뢰성 역방향 패킷 스케줄링 기법을 제안하고, 기존 방안과 성능을 비교하여 장단점을 분석한다. 제안하는 고신뢰성 역방향 패킷 스케줄링 기법은 전송속도 혹은 처리용량의 극대화를 추구하는 기존 방식과 다르게 현재 차세대 이동통신의 핵심 연구 분야로 고려되는 Machine Type Communication (MTC) 분야에서, 단말의 위치 및 단말의 무선링크 상태에 독립적으로, 반드시 단말이 생성한 정보가 네트워크로 전송되어야 하는 요구사항을 만족하도록 제안되었으며, 성능 평가를 통하여 제안방안이 기존 방안 대비 우수한 신뢰성을 제공하는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권6호
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• pp.1996-2013
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• 2015

This paper considers a scenario that more D2D users exist in the cell, they compete for cellular resources to increase their own data rates, which may cause transmission interference to cellular users (CU) and the unfairness of resource allocation. We design a resource allocation scheme for selfish D2D users assisted by cooperative relay technique which is used to further enhance the users' transmission rates, meanwhile guarantee the QoS requirement of the CUs. Two transmission modes are considered for D2D users: direct transmission mode and cooperative relay transmission mode, both of which reuses the cellular uplink frequency resources. To ensure the fairness of resource distribution, Nash bargaining theory is used to determine the transmission mode and solve the bandwidth allocation problem for D2D users choosing cooperative relay transmission mode, and coalition formation game theory is used to solve the uplink frequency sharing problem between D2D users and CUs through a new defined "Selfish order". Through theoretical analysis, we obtain the closed Nash bargaining solution under CUs' rate constraints, and prove the stability of the formatted coalition. Simulation results show that the proposed resource allocation approach achieves better performance on resource allocation fairness, with only little sacrifice on the system sum rates.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.537-542
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• 2017

본 논문에서는 시분할 이중화 상향링크 셀룰러 네트워크에서 사용자의 복잡도와 오버헤드를 줄이기 위한 새로운 스케쥴링 방법을 제안한다. 시분할 이중 통신 네트워크에서 사용자들은 주변의 기지국들로부터 전송된 신호를 측정함으로써 주변 기지국으로 야기하는 간섭량을 추정할 수 있다. 이를 바탕으로, 기존의 max SGIR 스케쥴링 방식은 사용자들의 신호 대 발생 간섭의 비율 (SGIR)을 계산하여 기지국으로 피드백하고, 기지국은 가장큰 SGIR 값을 가지는 사용자를 선택하여 데이터를 전송하게 한다. 이 방식은 기지국의 수가 증가할수록 사용자들이 측정하는 간섭 채널의 수가 증가하여 사용자의 하드웨어와 알고리즘 복잡도가 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는, 사용자가 발생시키는 간섭 중 가장 큰 단일 간섭 정보만을 사용하여 SGIR 값을 예측함으로써 사용자의 복잡도를 낮출 수 있는 max SmGIR 스케쥴링 방식을 제안한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과에 따르면, 제안 방식은 이러한 낮은 복잡도에도 기존의 max SGIR 방식과 유사한 성능을 보였다.

• ETRI Journal
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• 제37권3호
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• pp.450-459
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• 2015

Small cell networks, as an important evolution path for next-generation cellular networks, have drawn much attention. Different from the traditional base stations (BSs) always-on model, we proposed a BSs on-off model, where a new, simple expression for the probabilities of active BSs in a heterogeneous network is derived. This model is more suitable for application in practical networks. Based on this, we develop an analytical framework for the performance evaluation of small cell networks, adopting stochastic geometry theory. We derive the system coverage probability; average energy efficiency (AEE) and average uplink power consumption (AUPC) for different association strategies; maximum biased received power (MaBRP); and minimum association distance (MiAD). It is analytically shown that MaBRP is beneficial for coverage but will have some loss in energy saving. On the contrary, MiAD is not advocated from the point of coverage but is more energy efficient. The simulation results show that the use of range expansion in MaBRP helps to save energy but that this is not so in MiAD. Furthermore, we can achieve an optimal AEE by establishing an appropriate density of small cells.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권2호
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• pp.137-147
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• 2008

This paper proposes a novel approach to interference avoidance via inter-cell relaying in cellular OFDMA-TDD (orthogonal frequency division multiple access - time division duplex) systems. The proposed scheme, termed asymmetry balancing, is targeted towards next-generation cellular wireless systems which are envisaged to have ad hoc and multi-hop capabilities. Asymmetry balancing resolves the detrimental base station (BS)-to-BS interference problem inherent to TDD networks by synchronizing the TDD switching points (SPs) across cells. In order to maintain the flexibility of TDD in serving the asymmetry demands of individual cells, inter-cell relaying is employed. Mobile stations (MSs) in a cell which has a shortage of uplink (UL) resources and spare downlink (DL) resources use free DL resources to off-load UL traffic to cooperating MSs in a neighboring cell using ad hoc communication. In an analogous fashion DL traffic can be balanced. The purpose of this paper is to introduce the asymmetry balancing concept by considering a seven-cell cluster and a single overloaded cell in the center. A mathematical model is developed to quantify the envisaged gains in using asymmetry balancing and is verified via Monte Carlo simulations. It is demonstrated that asymmetry balancing offers great flexibility in UL-DL resource allocation. In addition, results show that a spectral efficiency improvement of more than 100% can be obtained with respect to a case where the TDD SPs are adapted to the cell-specific demands.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.1480-1485
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• 2017

서빙 기지국과의 자기 신호 채널 이득이 가장 큰 사용자를 선택하여 자원을 할당하는 기존의 max SNR 방식은 간섭 영향이 크지 않은 환경에서 우수한 성능을 나타내며, 서빙 기지국과의 자기 신호 채널 이득과 함께 사용자가 인접 셀의 기지국에 야기하는 간섭을 함께 고려하여 자원을 할당하는 max SGIR 방식은 간섭이 큰 환경에서 뛰어난 성능을 나타낸다. 이처럼, 기존의 자원할당 방식들은 각기 다른 간섭 환경에서 최적의 성능을 나타낸다. 본 논문에서는 이러한 기존 방식의 단점을 극복하기 위하여 적응적 스케쥴링 기법을 제안한다. 제안된 방식은 max SNR 기법에 따라서 사용자를 선택하며, 선택된 사용자 발생 간섭량이 특정 임계치보다 클 경우 max SGIR 방식에 따라서 새로운 사용자가 선택된다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과에 따르면 제안 방식은 다양한 간섭 환경에서 기존의 방식들 대비 항상 우수한 성능으로 최대 30%의 성능향상을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2576-2583
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• 2015

전이중(full-duplex) 셀룰라 네트워크에서 상향링크 사용자는 하향링크 사용자에게 간섭을 유발하므로 같은 무선 자원을 동시에 사용하는 상 하향링크 사용자 쌍을 어떻게 결정하는 지가 시스템 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 사용자의 서비스의 질을 보장하기 위한 목적으로 아웃티지(outage) 발생의 최소화를 위한 최적화 문제를 제시하고, 낮은 복잡도를 갖는 차선의 사용자 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 제안하는 스케쥴링 방식은 나쁜 신호 품질을 갖는 하향링크 사용자에게 간섭을 덜 미치는 상향링크 사용자를 먼저 선택할 수 있도록 우선권을 주는 방식으로 동작한다. 시뮬레이션 결과 제안하는 사용자 스케쥴링 방식을 사용하는 전이중 시스템은 최적에 가까운 아웃티지 성능을 달성하면서 기존 반이중 모드의 셀룰라 시스템 대비 아웃티지 발생을 현저히 줄인다.