• 한국통신학회논문지
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• 제36권1B호
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• pp.21-28
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• 2011

본 논문에서는 IEEE 802.16e 기반의 펨토셀 환경에서 이동단말이 매크로셀에서 펨토셀로 핸드오버를 수행할 때 발생하는 긴 스캐닝 지연 시간과 큰 배터리 소요를 줄이고자 한다. IEEE 802.16e 시스템에서는 이동단말이 핸드오버를 수행할 때 인접한 기지국들을 스캐닝 해서 적절한 후보 기지국들을 선정하는데, 펨토셀이 도입되면 인접한 펨토셀의 수만큼 추가적으로 스캐닝 동작을 수행하여야 한다. 따라서 이동단말의 스캐닝 지연 시간 몇 배터리 소모가 증가하는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 삼각 측위법과 펨토셀의 모니터링 메커니즘을 이용하여 이동단말의 위치로부터 가장 근접한 하나의 펨토셀을 찾는 방안을 제안한다. 이동단말은 선정된 하나의 펨토셀에 대해서만 스캐닝 동작을 수행하기 때문에 스캐닝 지연 시간 및 배터리 소모를 줄일 수 있다. 시뮬레이션을 통해 제 안 방안으로 동작할 경우 실제 이동단말의 위치에서 가장 근접한 펨토셀을 찾을 수 있는 확률이 높음을 확인하였으며 스캐닝 대상 펨토셀을 줄임으로써 기존 방안보다 스캐닝 지연 시간이 현저히 줄어들었음을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권6호
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• pp.627-638
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• 2014

In this paper, we study the joint price and power allocation in spectrum sharing macro-femtocell networks. The proposed game theoretic framework is based on bi-level Stackelberg game where macro base station (MBS) works as a leader and underlaid femto base stations (FBSs) work as followers. MBS has fixed data rate and imposes interference price on FBSs for maintaining its data rate and earns revenue while FBSs jointly adjust their power for maximizing their data rates and utility functions. Since the interference from FBSs to macro user equipment is kept under a given threshold and FBSs compete against each other for power allocation, there is a need to determine a power allocation strategy which converges to Stackelberg equilibrium. We consider two cases for MBS power allocation, i.e., fixed and dynamic power. MBS can adjust its power in case of dynamic power allocation according to its minimum data rate requirement and number of FBSs willing to share the spectrum. For both cases we consider uniform and non-uniform pricing where MBS charges same price to all FBSs for uniform pricing and different price to each FBS for non-uniform pricing according to its induced interference. We obtain unique closed form solution for each case if the co-interference at FBSs is assumed fixed. And an iterative algorithm which converges rapidly is also proposed to take into account the effect of co-tier interference on interference price and power allocation strategy. The results are explained with numerical simulation examples which validate the effectiveness of our proposed solutions.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.519-525
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• 2014

이 논문은 스마트폰의 3G/4G 통신 모듈을 이용하여 가정과 사무실의 DLNA 네트워크에 직접 접속하는 방법을 보여준다. 이를 통해 사용자는 활성화된 무선 통신 모듈의 종류에 상관없이 DLNA 서비스를 보다 편리하게 활용할 수 있다. 이 기능의 구현을 위해 이 논문에서는 소형기지국인 펨토셀을 사용하였다. 스마트폰의 3G/4G 통신 모듈이 가지는 IP 주소체계와 지역망의 IP 주소체계의 차이로 발생하는 문제들은 LIPA 기법을 적용하여 해결하였다. 또한 DLNA 프로토콜 구동에 필요한 멀티캐스트 패킷 처리 기능을 터널링 기법을 적용하여 구현하였다. 그 결과 스마트폰에서 활성화된 무선 통신 모듈의 종류에 상관없이 DLNA 서비스의 사용이 가능해졌다. 설계 결과는 상용 WCDMA 펨토셀에 적용하여 그 적정성을 입증하였다.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신설비학회 2009년도 정보통신설비 학술대회
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• pp.275-280
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• 2009

Femtocells are viewed as a promising option for mobile operators to improve coverage and provide high-data-rate services in a cost-effective manner Femtocells can be used to serve indoor users, resulting in a powerful solution for ubiquitous indoor and outdoor coverage. TThe frequency accuracy and phase alignment is necessary for ensuring the quality of service (QoS) forapplications such as voice, real-time video, wireless hand-off, and data over a converged access medium at the femtocell. But, the GPS has some problem to be used at the femtocell, because it is difficult to set-up, depends on the satellite condition, and very expensive. The IEEE 1588 specification provides a low-cost means for clock synchronisation over a broadband Internet connection. The Time of Packet (ToP) specified in IEEE 1588 is able to synchronize distributed clocks with an accuracy of less than one microsecond in packet networks. However, the timing synchronization over packet switched networks is a difficult task because packet networks introduce large and highly variable packet delays. This paper proposes an enhanced filter algorithm to reduce ths packet delay variation effects and maintain ToP slave clock synchronization performance. The results are presented to demonstrate in the intra-networks and show the improved performance case when the efficient ToP filter algorithm is applied.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권1호
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• pp.35-42
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• 2012

본 논문은 광선로 대신 Ethernet을 이용하여 저가형 WiMAX remote radio head (RRH)를 구현한 내용을 담고 있다. 간략화된 프레임 형식을 적용하여 최대 전송률이 상대적으로 낮은 Ethernet 선로의 사용 효율을 극대화하면서 기지국과 RRH들 사이에 데이터 전송이 이루어지도록 하였다. 또한 원격지에 설치되는 기지국과 RRH들이 동시에 무선데이터 송수신할 수 있도록 장치 간 동기화기법을 적용하였다. 설계된 내용은 FPGA 상에 구현되었으며 WiMAX Femtocell과 연동하여 정상적으로 무선데이터를 송수신함을 보였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권5호
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• pp.1514-1531
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• 2014

Femtocell provides better coverage and higher spectrum efficiency in areas rarely covered by macrocells. However, serious two-tier interference emerging from randomly deploying femtocells may create dead zones where the service is unavailable for macro-users. In this paper, we present adopting cognitive radio spectrum overlay to avoid intra-tier interference and incorporating spectrum underlay and overlay to coordinate cross-tier interference. It is a novel centralized control strategy appropriate for both uplink and downlink transmission. We introduce the application of proper spectrum sharing strategy plus optimal power allocation to address the issue of OFDM-based femtocells interference-limited downlink transmission, along with, a low-complexity suboptimal solution proposed. Simulation results illustrate the proposed optimal scheme achieves the highest transmission rate on successfully avoiding two-tier interference, and outperforms the traditional spectrum underlay or spectrum overlay, via maximizing the opportunity to transmit. Moreover, the strength of our proposed schemes is further demonstrated by comparison with previous classic power allocation methods, in terms of transmission rate, computational complexity and signal peak-to-average power ratio.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권4호
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• pp.327-338
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• 2011

With the incitation to reduce power consumption and the aggressive reuse of spectral resources, there is an inevitable trend towards the deployment of small-cell networks by decomposing a traditional single-tier network into a multi-tier network with very high throughput per network area. However, this cell size reduction increases the complexity of network operation and the severity of cross-tier interference. In this paper, we consider a downlink two-tier network comprising of a multiple-antenna macrocell base station and a single femtocell access point, each serving multiples users with a single antenna. In this scenario, we treat the following beamforming optimization problems: i) Total transmit power minimization problem; ii) mean-square error balancing problem; and iii) interference power minimization problem. In the presence of perfect channel state information (CSI), we formulate the optimization algorithms in a centralized manner and determine the optimal beamformers using standard convex optimization techniques. In addition, we propose semi-decentralized algorithms to overcome the drawback of centralized design by introducing the signal-to-leakage plus noise ratio criteria. Taking into account imperfect CSI for both centralized and semi-decentralized approaches, we also propose robust algorithms tailored by the worst-case design to mitigate the effect of channel uncertainty. Finally, numerical results are presented to validate our proposed algorithms.

• Journal of Communications and Networks
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• 제14권5호
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• pp.578-587
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• 2012

One of the key elements in the emerging, packet-based long term evolution (LTE) cellular systems is the deployment of multiple femtocells for the improvement of coverage and data rate. However, arbitrary overlaps in the coverage of these femtocells make the handover operation more complex and challenging. As the existing handover strategy of LTE systems considers only carrier to interference plus noise ratio (CINR), it often suffers from resource constraints in the target femtocell, thereby leading to handover failure. In this paper, we propose a new efficient, multi-objective handover solution for LTE cellular systems. The proposed solution considers multiple parameters like signal strength and available bandwidth in the selection of the optimal target cell. This results in a significant increase in the handover success rate, thereby reducing the blocking of handover and new sessions. The overall handover process is modeled and analyzed by a three-dimensional Markov chain. The analytical results for the major performance metrics closely resemble the simulation results. The simulation results show that the proposed multi-objective handover offers considerable improvement in the session blocking rates, session queuing delay, handover latency, and goodput during handover.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권6호
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• pp.136-150
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• 2010

최근 많은 실내 사용자들이 증가함에 따라 실내에서의 취약한 통화 품질의 문제가 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 셀 소형화 기법이 제시되고 있고, 셀 소형화 기법 중 펨토셀(Femtocell)은 저렴한 설치 비용 대비 고성능의 통화 품질을 제공하기 때문에 문제 해결을 위한 방법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 펨토셀은 사용자에 의해 직접 설치되어 다른 사용자에 대한 간섭을 고려하기 힘들기 때문에, 자기 스스로 주변의 간섭을 고려하여 전력을 설정하여야 한다. 만약 펨토셀 전력이 크게 설정되면 매크로셀 시스템에 간섭으로 작용할 것이며, 반대로 펨토셀 전력이 작게 설정되면 펨토셀 사용자의 수신 성능은 나빠지게 될 것이다. 그러므로 펨토셀 기지국은 매크로셀과 펨토셀 시스템 사이에서 발생하는 trade-off 관계를 잘 고려하여 다른 시스템의 사용자에게는 간섭을 최소화 시키고, 자신의 시스템에 속해있는 사용자에게는 최대의 신호를 송신하여 좋은 성능을 갖도록 하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 trade-off 관계로 인한 문제점을 해결하기 위해 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하여 최적의 펨토셀 전력을 설정한다. 또한 가중치합(Weighted Sum Approach) 기법을 통해 시스템 목적에 따라 다른 가중치를 부여하여 여러 가지 목적에 부합하는 시스템 성능을 갖도록 한다. 컴퓨터 시뮬레이션 수행을 통해 기존의 전력 설정 방식과 제안하는 가중치 합 유전자 알고리즘 기반 펨토셀 전력 설정 방식의 성능을 비교하였으며, 그 결과 제안한 알고리즘의 전력 설정 방식이 사용자에게 더 좋은 SINR(Signal to Noise Interference Ratio)과 많은 채널 용량을 갖는 것을 확인하였다.

• 정보와 통신
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• 제25권9호
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• pp.41-48
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• 2008

펨토셀(Femtocell), 가정용 기지국(Home Base Station 혹은 Home e-NodeB) 등 여러 가지 이름으로 불리고 있는 초소형 기지국은 셀룰러 망과 동일한 기술을 이용하여 동일 혹은 인접 주파수 영역에서 서비스를 제공하는 일반 사용자 장비이다. 이미 규격화가 완료되어 서비스 중인 무선 접속기술들은 초소형 기지국을 효과적으로 지원하지 못하고 있는 반면 차세대 무선 통신 기술로 논의가 진행 중인 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 가정용 초소형 기지국을 논의 처음부터 고려하여 무선 접속 기술 및 시스템을 설계하고 있다. 본 고에서는 현재 LTE 시스템에서 펨토셀을 지원하기 위해 고려 중인 다양한 제안들과 결정 사항들을 알아본다.