• ETRI Journal
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• 제36권4호
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• pp.625-634
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• 2014

This paper studies a dual-hop multiple-access relay network where two independent source nodes transmit information to a common destination node with the aid of multiple single-antenna amplify-and-forward relays. Each relay node is subject to an individual power constraint. We focus on the design of distributed beamforming schemes for the relays to support the transmission rate requirements of the two sources. To this end, we first characterize the achievable rate region for this network via solving a sequence of corner point optimization problems proposed in this paper. We also develop several low-complexity suboptimal schemes in closed form. Two inner bounds of the achievable rate region are theoretically shown to be approximately optimal in two special scenarios. Finally, numerical results demonstrate the effectiveness of our proposed approaches.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권6호
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• pp.633-638
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• 2011

In this paper, we consider resource allocation with proportional fairness in the downlink orthogonal frequency division multiple access relay networks, in which relay nodes operate in decode-and-forward mode. A joint optimization problem is formulated for relay selection, subcarrier assignment and power allocation. Since the formulated primal problem is nondeterministic polynomial time-complete, we make continuous relaxation and solve the dual problem by Lagrangian dual decomposition method. A near-optimal solution is obtained using Karush-Kuhn-Tucker conditions. Simulation results show that the proposed algorithm provides superior system throughput and much better fairness among users comparing with a heuristic algorithm.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권7호
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• pp.747-749
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• 2016

본 논문에서는 시분할 다중 접속 릴레이 채널을 고려한다. 여기서 두 개의 송신 노드들은 서로 다른 데이터율을 가진 데이터를 네트워크 코딩을 수행하는 단일 릴레이 노드를 통해 단일 수신 노드에게 전송한다. 하지만 이러한 비대칭한 데이터율 때문에 릴레이 노드는 수신한 비트에 대하여 XOR 기반의 네트워크 코딩을 효율적으로 수행할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 위와 같은 문제를 해결하기 위해 제로 패딩(Zero Padding) 방식과 계층 16QAM 방식을 개별적으로 네트워크 코딩과 결합하여 성능비교를 수행한다.

• 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.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권5호
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• pp.559-567
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• 2014

In this paper, a framework for power allocation of downlink transmissions in orthogonal frequency division multiple access-based decode-and-forward cellular relay networks is investigated. We consider a system with a single base station communicating with multiple users assisted by multiple relays. The relays have limited power which must be divided among the users they support in order to maximize the data rate of the whole network. Advanced power allocation schemes are crucial for such networks. The optimal relay power allocation which maximizes the data rate is proposed as an upper bound, by finding the optimal power requirement for each user based on knapsack problem formulation. Then by considering the fairness, a new relay power allocation scheme, called weighted-based scheme, is proposed. Finally, an efficient power reallocation scheme is proposed to efficiently utilize the power and improve the data rate of the network. Simulation results demonstrate that the proposed power allocation schemes can significantly improve the data rate of the network compared to the traditional scheme.

• Journal of Communications and Networks
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• 제13권5호
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• pp.463-471
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• 2011

Cooperative communications using relays in wireless networks have similar effects of multiple-input and multiple-output without the need of multiple antennas at each node. To implement cooperation into a system, efficient protocols are desired. In IEEE 802.11 families such as a/b/g, mobile stations can automatically adjust transmission rates according to channel conditions. However throughput performance degradation is observed by low-rate stations in multi-rate circumstances resulting in so-called performance anomaly. In this paper, we propose active relay-based cooperative medium access control (AR-CMAC) protocol, in which active relays desiring to transmit their own data for cooperation participate in relaying, and it is designed to increase throughput as a solution to performance anomaly. We have analyzed the performance of the simplified AR-CMAC using an embedded Markov chain model to demonstrate the gain of AR-CMAC and to verify it with our simulations. Simulations in an infrastructure network with an IEEE 802.11b/g access point show noticeable improvement than the legacy schemes.

• 한국항공운항학회지
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• 제20권3호
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• pp.22-27
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• 2012

In oceanic flight routes, HF radio and satellite data links have been used for air-to-ground communication, but these systems have long propagation delay and low data throughput. In this paper, we propose a reliable system to overcome the weakness of current HF radio and satellite communication systems for oceanic aeronautical flight routes. The proposed scheme uses only one aeronautical VHF channel in multi-hop oceanic communication environments and supports a hybrid type of multiple access, which consists of random access and TDMA (Time Division Multiple Access) scheme. The proposed system improves performance on delay and throughput as an effective solution to communicate end-to-end on the oceanic flight routes and strengthens the reliability of oceanic aeronautical communication.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.54-56
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• 2015

본 논문은 두 노드가 하나의 중계기를 통하여 서로 데이터를 주고받는 양방향 중계 네트워크에서 중계기의 안테나의 개수가 2개 이상인 다중 안테나 환경을 고려하여 물리계층 네트워크 코딩 기법을 제안한다. 본 논문에서는 양방향 중계 채널에서 다중접속구간 (multiple access phase)에서의 성능에 집중한다. 본 논문에서는 무선 통신 채널을 송신 노드에서 미리 알지 못하는 경우를 고려하고 무선채널이 시간에 따라 독립적으로 변하는 Fast fading 환경을 고려한다. 수신단에서는 채널 상태 정보를 이용하여 각 심벌을 최대 우도비기반의 신호 복호기법을 이용하고 채널부호화기법으로는 Convolutional Codes를 이용한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 중계기의 안테나의 개수가 증가함에 따라 비트 오류 확률의 성능이 향상되는 것을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제10권6호
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• pp.173-180
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• 2021

비 직교 다중 접속(NOMA : Non Orthogonal Multiple Access) 기술은 5G 네트워크의 등장으로 폭발적으로 증가한 사용자의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위한 기술이다. 비 직교 다중 접속 기술은 기존의 직교 다중 접속(OMA : Orthogonal Multiple Access) 기술에서 주파수의 직교성을 없애고 다른 신호를 구분하기 위해 전력을 차등적으로 할당하는 기술이다. NOMA 기술 중 협력 NOMA 기술은 거리가 먼 사용자들에게 보내기 위해 많은 전력을 소모하는 것이 아닌 중계 노드에게 신호를 보내어서 중계 노드가 대신 NOMA를 수행하는 방법이다. 하지만, 협력 NOMA에서는 중계 노드가 협력 NOMA에 참여하는 동기가 반드시 필요하다. 이를 위해 기지국은 중계 노드에게 인센티브를 지급할 수 있지만 중계 노드가 기여한 만큼 공정하게 지급해야 한다. 이러한 인센티브 체계를 수립할 때 발생하는 문제점이 있는데 그것은 중계 노드가 자신의 기여를 속인다면 기지국 입장에서는 전체 시스템 성능도 하락할 뿐 아니라 높은 인센티브를 지급해야 한다는 것이다. 본 논문에서는 협력 NOMA 네트워크에 참여하는 중계 노드들이 이기적으로 행동하여 거짓된 정보를 보고하는 것을 방지하기 위해 메커니즘 디자인을 사용한 기법을 제안한다. 메커니즘 디자인 중 VCG메커니즘을 사용하여 중계 노드들의 이기적인 행동을 제어하고 전체 시스템 성능을 높일 수 있도록 하였다. 실험 결과로 중계 노드들이 이기적으로 행동했을 때의 전체 시스템 성능보다 VCG 메커니즘을 사용하여 모두가 진실하게 행동했을 때의 전체 시스템 성능이 증가함을 보였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권2호
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• pp.11-17
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• 2009

본 논문은 공평성 제한(fairness constraint)이 존재하는 재생(regenerative) 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 중계 네트워크(relay network)에서 새로운 적응 중계기 선택(adaptive relay selection) 기법을 제안한다. 제안된 기법에서 K 개의 중계기 중 시스템 용량(system capacity)을 최대화하는 M 개의 중계기를 선택한다. 선택된 중계기 사이에서는 공평성 제한을 만족하면서 시스템 성능 열화(system performance degradation)를 최소화하도록 부반송파를 재할당(subcarrier reallocation)한다. 그런 다음 보다 향상된 성능을 얻기 위해 워터필링(water-filling) 방법을 통한 적응적 전력할당이 이루어진다. 시스템 용량과 공평성 사이의 트레이드오프(trade-off) 관계를 이용하여 제안된 기법의 개선 방법 또한 연구되었다.