• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권11호
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• pp.2597-2615
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• 2013

This paper proposes a dynamic downlink load control scheme that jointly employs dynamic load threshold management and virtual coverage management schemes to reduce the degree of performance degradation due to traffic overload in two-tier femtocell networks. With the proposed scheme, the downlink load in a serving macrocell is controlled with a load threshold which is adjusted dynamically depending on the varying downlink load conditions of neighboring macrocells. In addition, traffic overloading is alleviated by virtually adjusting the coverage of the overloaded serving macrocell, based on the adjusted load threshold of the serving macrocell. Simulation results show that the proposed scheme improves the performance of two-tier femtocell networks in terms of the outage probability and sum throughput. This improvement is significantly increased with appropriate values of load thresholds and with an intermediate-level adjustment of the virtual coverage area (i.e., handover hysteresis margin: HOM). Furthermore, the proposed scheme outperforms both a previously proposed load control scheme with a static load threshold and the LTE system without a HOM adjustment.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제13권2호
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• pp.50-56
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• 2014

본 논문에서는 LTE 700MHz(Band12, 13, 14, 17, 28, 44) 대역에서 동작 가능한 4개의 포트를 가진 펨토셀(Femtocell) MIMO 안테나를 설계 제작하였다. 마이크로스트립 패치 안테나를 기반으로 임피던스 매칭을 위하여 쇼트핀을 이용하였고, 한정된 크기에서 충분한 안테나 격리도를 얻기 위해 십자형 디커플러를 이용하였다. 시뮬레이션에 의한 최적화된 파라미터를 가지고 제작하였으며, 제작된 안테나는 VSWR${\leq}2$에서 105MHz(0.698~0.803) 대역폭을 만족하고 1.97dBi의 이득과 격리도는 13dB이상의 값을 얻었다. MIMO 안테나의 성능을 판단하는 주요 파라미터인 안테나간 상관계수는 0.2 이하의 결과를 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권5A호
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• pp.339-347
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• 2012

최근에 실내 커버리지 확장 및 광대역 데이터 서비스를 위한 가정용 기지국인 펨토셀에 대한 연구가 활발하다. 펨토셀이 배치될 때, 기존에 있던 네트워크 상황 속에서 다양한 기술적인 문제들을 발생 시킬 수 있다. 본 논문에서는 OFDMA 시스템에서 펨토 - 매크로셀 간의 간섭 완화에 대하여 연구하였고, 동적인 하향링크 자원 관리 방법을 제안하였다. 펨토셀의 전송 파워를 매크로셀로부터 오는 신호의 세기에 기반을 두어서 선택하는 방법과 펨토셀 에게 할당 할 부반송파를 동적으로 관리하는 방식을 제안하였다. 이러한 방법으로 펨토셀과 매크로셀 사용자와의 간섭을 줄일 수 있다. 제안하는 방법은 수용율을 비롯한 여러 평가 지표로 성능을 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권8호
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• pp.667-673
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• 2014

스마트 조선소는 조선소 내 여러 사이트에서 제작되는 모듈부터 최종통합하기까지의 모든 업무를 모바일 애플리케이션을 이용하여 현장에서 바로 처리 가능하게 한다. 본 논문에서는 하위조선소에 적용할 수 있는 LTE 펨토셀 네트워크 구성과 상위조선소와 중요정보를 주고받는 트래픽을 주고받기 위한 일반 트래픽을 분리하는 오프로드 방식을 제안하였다. 상위 조선소의 메인서버와 하위 조선소 간에 정보와 일반 트래픽의 오프로드를 지원하기 위한 펨토셀 게이트웨이에서의 모드전환, 오프로드 관련 정보 관리, 관련 메시지를 정의하였다. 제안한 방안을 통해 무선구간에서의 과부화된 트래픽을 최적화된 경로로 보낼 수 있는지 기능 수행여부를 송수신 메시지 플로우와 state transition diagram을 이용하여 확인하였다. 우리는 이동통신망과 LTE 펨토셀 네트워크를 스마트 조선소내에 적용하여 조선소 업무와 생산성 향상이 기대된다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권6호
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• pp.664-677
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• 2011

In order to control interference and improve spectrum efficiency in the femtocell and macrocell overlaid system (FMOS), we propose a joint frequency bandwidth dynamic division, clustering and power control algorithm (JFCPA) for orthogonal-frequency-division-multiple access-based downlink FMOS. The overall system bandwidth is divided into three bands, and the macro-cellular coverage is divided into two areas according to the intensity of the interference from the macro base station to the femtocells, which are dynamically determined by using the JFCPA. A cluster is taken as the unit for frequency reuse among femtocells. We map the problem of clustering to the MAX k-CUT problem with the aim of eliminating the inter-femtocell collision interference, which is solved by a graph-based heuristic algorithm. Frequency bandwidth sharing or splitting between the femtocell tier and the macrocell tier is determined by a step-migration-algorithm-based power control. Simulations conducted to demonstrate the effectiveness of our proposed algorithm showed the frequency-reuse probability of the FMOS reuse band above 97.6% and at least 70% of the frequency bandwidth available for the macrocell tier, which means that the co-tier and the cross-tier interference were effectively controlled. Thus, high spectrum efficiency was achieved. The simulation results also clarified that the planning of frequency resource allocation in FMOS should take into account both the spatial density of femtocells and the interference suffered by them. Statistical results from our simulations also provide guidelines for actual FMOS planning.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권4A호
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• pp.350-359
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• 2010

본 논문에서는 OFDMA를 이용하는 dedicated channel 펨토셀 시스템에서 각 펨토셀이 사용할 subchannel을 할당하는 방법에 대하여 연구한다. 본 subchannel 할당 기법은 가장 적은 수의 subchannel을 할당받는 펨토셀의 subchannel 수를 최대화 하면서 시스템 내의 펨토셀들이 사용하는 subchannel 수의 합을 최대화하는 것을 목표로 한다. 제안된 알고리즘은 interference graph 생성, 컬러링 수행, 각 컬러별 subchannel 연결의 세 단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 펨토셀 시스템을 각 펨토셀을 node로, 서로 간섭을 겪는 펨토셀들을 edge로 한 interference graph로 모델링 한다. 이후 interfrence graph에 graph theory의 컬러링 기법을 이용하여 각 펨토셀에 컬러를 할당하고, 각 컬러에 subchannel들을 매핑하여, 각 펨토셀에 subchannel을 할당한다. 마지막으로 본 알고리즘의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권7B호
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• pp.505-516
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• 2012

4G 이동통신 핵심 기술 중 펨토셀 시스템 실제 구현 시에 매크로셀과 펨토셀이 동일 주파수를 사용하면 동일채널 간섭이발생되기 때문에 이를 해결하기 위해 주파수 자원을 서로 다르게 할당하는 간섭 회피 기술이 필요하다. 본 논문에서는 매크로셀과 펨토셀 간의 기존 자원 할당 방식을 분석하여, 문제점을 도출하고 이를 기반으로, 본 논문에서는 FFR (Fractional Frequency Reuse) 기반의 펨토셀이 분포된 환경에서 셀 용량을 증가시키고 주파수 효율을 최대화하기 위한 적응 주파수 자원 할당 방식에 대해 제안하였다. 모의 실험 수행 결과, 기존 방식과 비교하여 SINR (Signal to Interference Noise Ratio) 분포에서는 근소한 개선 효과를 보였고, 전체 셀 용량에서는 큰 개선 효과를 보여주었다. 본 논문의 현실적인 구현을 위해 펨토 및매크로 유저 분포의 검출 방안 등에 대한 연구 및 전력 제어나 다중 신호 간섭 검출을 통해 간섭을 완화하는 방안 과의 결합방식 들에 대한 연구가 향후 추가 적으로 더 진행 되어야 할 것으로 생각 된다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4331-4346
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• 2015

The femtocell network, which is designed for low power transmission and consists of consumer installed small base stations, coexists with macrocells to exploit spatial reuse gain. For its realization, cross-tier interference mitigation is an important issue. To solve this problem, we propose a joint access and power control scheme that requires limited information exchange between the femto and macro networks. Our objective is to maximize the network throughput while satisfying each user's quality of service (QoS) requirement. To accomplish this, we first introduce two distributed interference detection schemes, i.e., the femto base station and macro user equipment based schemes. Then, the proposed scheme dynamically adjusts the transmission power and makes a decision on the access mode of each femto base station. Through extensive simulations, we show that the proposed scheme outperforms earlier works in terms of the throughput and outage probability.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권9호
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• pp.2153-2169
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• 2012

Femtocells provide high quality indoor communications with low transmit power. However, when femtocells are applied in cellular systems, a co-channel interference problem between macrocells and femtocells occurs because femtocells use the same spectrum as do the macrocells. To solve the co-channel interference problem, a previous study suggested a resource allocation scheme in LTE cellular systems using FFR. However, this conventional resource allocation scheme still has interference problems between macrocells and femtocells near the boundary of the sub-areas. In this paper, we define an optimization problem for resource allocation to femtocells and propose a femtocell resource allocation scheme to solve the optimization problem and the interference problems of the conventional scheme. The evaluation of the proposed scheme is conducted by System Level Simulation while varying the simulation environments. The simulation results show that the proposed scheme is superior to the conventional scheme and that it improves the overall performance of cellular systems.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.53-59
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• 2015

In this paper we propose a resource management scheme which allocates hierarchical resources stepwise based on the users' QoS requirement of each service in the macro-femtocell overlaid LTE-Advanced network. Our proposed scheme adjusts the transmission rate to the minimum which guarantees the allowable minimum requirement of delay for each user service. In this way it minimizes the interference on the adjacent channels and it is able to increase the resource utilization efficiency. Simulation results show that our scheme provides better performances than the conventional one in respect of the outage probability and data transmission throughput.