• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.784-795
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• 2016

In this paper, we investigate the resource allocation problem in time-varying heterogeneous wireless networks (HetNet) with multi-homing user equipments (UE). The stochastic optimization model is employed to maximize the network utility, which is defined as the difference between the HetNet's throughput and the total energy consumption cost. In harmony with the hierarchical architecture of HetNet, the problem of stochastic optimization of resource allocation is decomposed into two subproblems by the Lyapunov optimization theory, associated with the flow control in transport layer and the power allocation in physical (PHY) layer, respectively. For avoiding the signaling overhead, outdated dynamic information, and scalability issues, the distributed resource allocation method is developed for solving the two subproblems based on the primal-dual decomposition theory. After that, the adaptive resource allocation algorithm is developed to accommodate the timevarying wireless network only according to the current network state information, i.e. the queue state information (QSI) at radio access networks (RAN) and the channel state information (CSI) of RANs-UE links. The tradeoff between network utility and delay is derived, where the increase of delay is approximately linear in V and the increase of network utility is at the speed of 1/V with a control parameter V. Extensive simulations are presented to show the effectiveness of our proposed scheme.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권4호
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• pp.762-768
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• 2015

LTE-Advanced 네트워크에서 D2D 통신은 기지국의 부하를 감소시켜줄 뿐만 아니라 네트워크 성능을 향상시키는 통신 기술이다. 그러나 이 기술은 셀룰러 사용자와 D2D 페어들간에 자원을 공유함으로써 많은 양의 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있으므로 D2D 통신의 자원 할당 시 간섭에 의한 영향이 고려되어야 함에도 불구하고, 기존 자원 할당 관련 기존 연구는 셀룰러 사용자에 기할당된 자원 중 최고의 CQI 값을 가지는 자원을 재사용하여 D2D 페어에 할당한다. 이로인해 D2D 페어와 셀룰러 통신이 같은 자원을 공유하기 때문에 D2D 페어는 주 통신인 셀룰러 통신에 간섭을 야기하며, 기할당된 셀룰러 자원의 재사용으로인해 계산 복잡도가 높아지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 셀 내 간섭을 제거하면서 계산 복잡도가 낮은 D2D 자원 할당 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 전체 자원 중 미사용 중인 자원을 임의로 선택하여 할당하고, 할당 받은 자원을 D2D 페어들간에 공유하게 한다. 즉 D2D 페어들 간 간섭이 발생하지 않는다면, 해당 페어들 간에는 같은 자원을 사용하도록 허용한다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과 비교 알고리즘에 비해 제안 알고리즘이 수용하는 D2D 페어의 개수에 비례하여 최대 11배까지 계산 복잡도가 낮아지는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권3호
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• pp.1357-1372
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• 2017

Energy harvesting techniques, particularly radio frequency energy harvesting (RF-EH) techniques, which are known to provide feasible solutions to enhance the performance of energy constrained wireless communication systems, have gained increasing attention. In this paper, we consider a wireless-powered cooperative communication network (WPCCN) for transferring energy in the downlink and forwarding signals in the uplink. The objective is to maximize the average transmission rate of the system, subject to the total network power constraint. We formulate such a problem as a form of wireless energy transmission based on resource allocation that searches for the joint subcarrier pairing and the time and power allocation, and this can be solved by using a dual approach. Simulation results show that the proposed joint optimal scheme can efficiently improve system performance with an increase in the number of subcarriers and relays.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권1호
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• pp.102-110
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• 2013

This paper considers a cooperative orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based cognitive radio network where the primary system leases some of its subchannels to the secondary system for a fraction of time in exchange for the secondary users (SUs) assisting the transmission of primary users (PUs) as relays. Our aim is to determine the cooperation strategies among the primary and secondary systems so as to maximize the sum-rate of SUs while maintaining quality-of-service (QoS) requirements of PUs. We formulate a joint optimization problem of PU transmission mode selection, SU (or relay) selection, subcarrier assignment, power control, and time allocation. By applying dual method, this mixed integer programming problem is decomposed into parallel per-subcarrier subproblems, with each determining the cooperation strategy between one PU and one SU. We show that, on each leased subcarrier, the optimal strategy is to let a SU exclusively act as a relay or transmit for itself. This result is fundamentally different from the conventional spectrum leasing in single-channel systems where a SU must transmit a fraction of time for itself if it helps the PU's transmission. We then propose a subgradient-based algorithm to find the asymptotically optimal solution to the primal problem in polynomial time. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can significantly enhance the network performance.

• 전기학회논문지
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• 제61권4호
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• pp.629-631
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• 2012

In Cognitive Radio network, spectrum selection scheme is one of a important part to manage idle spectrums efficiently. However, in CR networks, they have to adopt time-varying channel availability to minimize the interference to primary users (PU), and be able to manage spectrum resources efficiently. In this paper, we proposed a modified PF scheduler which can be appropriate to schedule downlink CR users and channels, by considering the fairness and the throughput as well as the primary user characteristics of each channel.

• 대한산업공학회지
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• 제28권2호
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• pp.139-146
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• 2002

The third generation mobile communication needs to provide multimedia service with increased data rates. Thus an efficient allocation of radio and network resources is very important. This paper models the 'burst switching' as an efficient radio resource allocation scheme and the performance is compared to the circuit and packet switching. In burst switching, radio resource is allocated to a call for the duration of data bursts rather than an entire session or a single packet as in the case of circuit and packet switching. After a stream of data burst, if a packet does not arrive during timer2 value ($\tau_{2}$), the channel of physical layer is released and the call stays in suspended state. Again if a packet does not arrive for timerl value ($\tau_{1}$) in the suspended state, the upper layer is also released. Thus the two timer values to minimize the sum of access delay and queuing delay need to be determined. In this paper, we focus on the decision of $\tau_{2}$ which minimizes the access and queueing delay with the assumption that traffic arrivals follow Poison process. The simulation, however, is performed with Pareto distribution which well describes the bursty traffic. The computational results show that the delay and the packet loss probability by the burst switching is dramatically reduced compared to the packet switching.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권11호
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• pp.5264-5281
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• 2017

Multihop relay-based cellular networks are attracting much interest because of their throughput enhancement, coverage extension, and low infrastructure cost. In these networks, relay stations (RSs) between a base station (BS) and mobile stations (MSs) drastically increase the overall spectral efficiency, with improved channel quality for MSs located at the cell edge or in shadow areas, and enhanced throughput of MSs in hot spots. These relay-based networks require an advanced radio resource management scheme because the optimal amount of radio resource for a BS-to-RS link should be allocated according to the MS channel quality and distribution, considering the interference among RSs and neighbor BSs. In this paper, we propose optimal resource planning algorithms that maximize the overall utility of relay-based networks under a proportional fair scheduling policy. In the first phase, we determine an optimal scheduling policy for distributing BS-to-RS link resources to RSs. In the second phase, we determine the optimal amount of the BS-to-RS link resources using the results of the first phase. The proposed algorithms efficiently calculate the optimal amount of resource without exhaustive searches, and their accuracy is verified by comparison with simulation results, in which the algorithms show a perfect match with simulations.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제8권1호
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• pp.82-91
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• 2009

기지국과 이동 단말 간의 경로 설정, 즉 라우팅은 멀티홉 셀룰러 시스템의 핵심 기술 중 하나이다. 또한, 멀티홉 셀룰러 시스템에서 기지국과 중계기들이 각 셀의 자원을 공유하므로, 전체 시스템의 가용 무선 자원을 최대한 이용할 수 있는 자원 할당 기법이 필요하다. 본 논문에서는 OFDMA 기반 멀티홉 셀룰러 시스템을 위한 통합 자원할당-라우팅 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 전체 시스템의 하향 링크 처리율을 최대화하기 위한 통합 자원 할당-라우팅 문제를 MMKP 기반 휴리스틱 알고리즘을 이용하여 근사 해를 구한다. 실험 결과는 제안하는 기법이 시스템의 하향 링크 처리율 측면에서 링크 품질 기반 라우팅 기법보다 높은 성능을 나타내며, 최적 해를 도출하는 기법에 근접한 성능을 나타냄을 보인다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권7호
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• pp.23-31
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• 2012

스케쥴링 및 데이터율의 결합 제어와 같은 자원할당 기술은 전파인지 네트워크에서는 매우 중요한 문제이다. 그러나 전파인지 네트워크에서는 주사용자 채널의 스토케스틱 특성으로 인하여 데이터율 및 스케쥴링을 결합하여 제어하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 전파인지 네트워크에서 신뢰성 제한 조건들을 고려한 비대칭 데이터율 및 스케쥴링 결합 제어 기법을 제안한다. 데이터율 및 스케쥴링 문제를 컨벡스 최적화 기법으로 공식화하고 쌍대성 분해 기법을 사용하여 부분 문제로 변환하여 분산화 하였다. 본 논문에서는 전체 시스템의 효용함수를 최대화 하도록 분산 노드들의 데이터율을 분산적으로 제어하는 알고리즘을 제안 하였다. 반면, 스케줄링은 기지국이 최적화하는 비대칭 기법을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 비대칭 결합 제어 알고리즘은 전체 최적화 해로 수렴하는 것을 수치해석 기법으로 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.35-41
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• 2017

스펙트럼 자원의 부족문제를 해결하고 스펙트럼 자원을 보다 효율적으로 사용하기 위해 인지무선통신기술이 제안되었으며 많은 연구가 이루어지고 있다. 애드혹 인지무선통신에서 멀티 홉 라우팅은 저 전력으로 먼 거리까지 데이터 전송할 수 있는 중요한 기법이다. 멀티채널을 갖는 멀티홉 라우팅에서 전송채널을 선택할 때 우선적으로는 주 사용자에 대한 간섭을 최소화할 수 있는 채널선택이 되어야하며 전송용량을 극대화하기 위해 채널 간 간섭을 최소화할 수 있는 채널선택기법이 필요로 된다. 본 논문에서는 멀티채널 멀티 홉 인지무선네트워크에서에서 채널 간 간섭을 최소화하며 주 사용자와의 충돌을 줄임으로써 용량을 높일 수 있는 채널 스케줄링 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 라우팅경로와 채널선택을 동시에 수행한다. 제안된 채널 할당방식에 대한 시뮬레이션을 통해 용량과 충돌률 관점에서 그 성능을 분석하였다.