• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권5호
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• pp.1944-1956
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• 2021

This paper considers a cellular two-way relay network with one base station (BS), one relay station (RS), and two users. The two users are far from the BS and no direct links exist, and the two users exchange messages with the BS via the RS. A non-orthogonal multiple access (NOMA) and network coding (NC)-based decode-and-forward (DF) two-way relaying (TWR) scheme TWR-NOMA-NC is proposed, which is able to reduce the number of channel-uses to three from four in conventional time-division multiple access (TDMA) based TWR approaches. The achievable sum-rate performance of the proposed approach is analyzed, and a closed-form expression for the sum-rate upper bound is derived. Numerical results show that the analytical sum-rate upper bound is tight, and the proposed TWR-NOMA-NC scheme significantly outperforms the TDMA-based TWR and NOMA-based one-way relaying counterparts.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.2098-2117
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• 2012

This paper jointly investigates the bandwidth allocation, transmission strategy and relay positions for two-way transmission aware cellular networks with network coding (NC). Our goal is to minimize the transmission power of mobile terminals (MTs). Consider a cellular system, where multiple MTs exchange information with their common base station, firstly, we propose an efficient bandwidth allocation method and then give a transmission strategy for each MT to determine whether to use relay stations (RSs) for its two-way transmission with the BS or not. To further improve the system performance, the optimal positions of RSs are also jointly discussed. A GA-based algorithm is presented to obtain the optimum positions for RSs. Besides, the impacts of frequency reuse on MT's transmission power and system spectral efficiency (SE) under different number of relays are also discussed in our work. Numerical results show that the proposed NC aware scheme can extend MTs' battery life at least 6% more than traditional method.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.202-215
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• 2023

This paper proposes a non-orthogonal multiple access (NOMA) based low-complexity relaying approach for multiuser cellular two-way relay channels (CTWRCs). In the proposed scheme, the relay detects the signal using successive interference cancellation (SIC) and re-generates the transmit signal with zero-forcing (ZF) transmit precoding. The achievable data rates of the NOMA-based multiuser two-way relaying (TWR) approach is analyzed. We further study the power allocation among different data streams to maximize the weighted sum-rate (WSR). We re-form the resultant non-convex problem into a standard monotonic program. Then, we design a polyblock outer approximation algorithm to sovle the WSR problem.The proposed optimal power allocation algorithm converges fast and it is shown that the NOMA-TWR-OPA scheme outperforms a NOMA benchmark scheme and conventional TWR schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권1호
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• pp.365-382
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• 2021

This paper proposes a novel two-way relaying (TWR) approach for a two-relay wireless network based on non-orthogonal multiple access (NOMA), where two terminals exchange messages with a cellular base station (BS) via two intermediate relay stations (RSs). We propose a NOMA-based TWR approach with two relaying schemes, i.e., amplify-and-forward (AF) and decode-and-forward (DF), referred to as NOMA-AF and NOMA-DF. The sum-rate performance of our proposed NOMA-AF and NOMA-DF is analyzed. A closed-form sum-rate upper bound for the NOMA-AF is obtained, and the exact ergodic sum-rate of NOMA-DF is also derived. The asymptotic sum-rate of NOMA-AF and NOMA-DF is also analyzed. Simulation results show that the proposed scheme outperforms conventional orthogonal multiple access based transmission schemes. It is also shown that increasing the transmit power budget of the relays only cannot always improve the sum-rates.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.193-200
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• 2013

최근 이동통신 뿐 만 아니라 TV방송 등에서도 릴레이를 이용한 양방향 무선채널의 전송효율을 높이기 위한 네트워크 코딩에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 동시에 여러 개의 릴레이가 전송하는 대신 최선의 릴레이를 이용하여 양방향 데이터를 전송하는 네트워크 코딩 시스템의 평균 전송용량 및 오수신율을 유도하였다. 일반적으로 양방향 통신 시스템의 경우 순방향 및 역방향 링크의 데이터 비대칭성이 존재하므로, 데이터 대칭 링크와 비대칭 링크도 포함하여 성능을 유도하였다. 유도한 결과 병렬 릴레이의 수가 증가할수록 공간 다이버시티에 의한 신호 대 잡음비(SNR) 이득이 증가함을 알 수 있었고, 대칭 링크의 경우 주어진 조건하에서 단일 릴레이를 사용하였을 때보다 9개의 릴레이가 존재하는 경우 11.4 dB의 SNR 이득을 얻을 수 있었다. 또한 비대칭 링크의 경우, 오수신율은 데이터 비대칭성보다는 릴레이의 수에 민감하다는 결과를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권4호
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• pp.29-39
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• 2009

제한된 전파 스펙트럼 자원은 전파 네트워크의 빠른 발전에 큰 장벽이 되고 있다. 대부분의 전파 스펙트럼은 면허 방식으로 분배되어 서비스에 이용되고 있다. 반면 비면허 방식으로 분배된 전파 스펙트럼은 전파를 이용한 서비스와 기술을 크게 향상하는데 큰 기여를 하였다. 최근에 무선인지 기술은 이러한 전파 스펙트럼 자원의 부족을 해결하기 위한 기술로써 주목받고 있다. 이 기술은 전파 스펙트럼을 효율적으로 사용 가능하도록 한다. 한편으로 멀티홉 기술이 에드홀 및 피어 투 피어 네트워크에서 집중적으로 연구되고 있으나 이동통신 네트워크에서 성능 향상을 위하여 멀티홉 기술의 연구는 최근에야 이루어지고 있다. 멀티홉 기술은 음영 지역에 고속의 데이터를 제공하고 적은 비용으로 서비스 영역을 효율적으로 확장할 수 있는 기술이다. 이동통신 시스템에서 스펙트럼 이용률을 극대화하는 무선인지 멀티홉 기술의 연구는 그 유용성에도 불구하고 아직까지 많지 않았다. 따라서 본 논문에서는 시스템 스루풋을 최대화 하는 무선인지 멀티홉 기술을 적용한 네트워크를 제안한다. 본 논문에서 제안된 시스템의 스루풋 성능을 주사용자와 부사용자의 전파 반경 및 이용률 파라메터와 같은 다양한 파라메터를 사용하여 해석적으로 모델링하고 수치해석을 통하여 제안된 시스템의 성능이 현재의 시스템에 비하여 크게 향상됨을 보였다.