• Journal of Communications and Networks
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• 제10권2호
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• pp.137-147
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• 2008

This paper proposes a novel approach to interference avoidance via inter-cell relaying in cellular OFDMA-TDD (orthogonal frequency division multiple access - time division duplex) systems. The proposed scheme, termed asymmetry balancing, is targeted towards next-generation cellular wireless systems which are envisaged to have ad hoc and multi-hop capabilities. Asymmetry balancing resolves the detrimental base station (BS)-to-BS interference problem inherent to TDD networks by synchronizing the TDD switching points (SPs) across cells. In order to maintain the flexibility of TDD in serving the asymmetry demands of individual cells, inter-cell relaying is employed. Mobile stations (MSs) in a cell which has a shortage of uplink (UL) resources and spare downlink (DL) resources use free DL resources to off-load UL traffic to cooperating MSs in a neighboring cell using ad hoc communication. In an analogous fashion DL traffic can be balanced. The purpose of this paper is to introduce the asymmetry balancing concept by considering a seven-cell cluster and a single overloaded cell in the center. A mathematical model is developed to quantify the envisaged gains in using asymmetry balancing and is verified via Monte Carlo simulations. It is demonstrated that asymmetry balancing offers great flexibility in UL-DL resource allocation. In addition, results show that a spectral efficiency improvement of more than 100% can be obtained with respect to a case where the TDD SPs are adapted to the cell-specific demands.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권2B호
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• pp.159-167
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• 2011

LTE-Advanced 시스템은 최대 15bps/Hz의 주파수 효율을 달성하기 위해 상향링크 다중 안테나 전송을 지원해야 한다 본 논문은 LTE-Advanced 상향링크 MIMO 시스템 구조를 제안하고 프리코딩에 의한 링크 적응방식을 고려하여 단말당 오류율을 줄이고 시스템 용량을 향상시키는데 기여할 수 있다 특히, $2{\times}4$ MIMO 시스템에서 최적의 프리코딩 행렬을 선택하여 랭크를 결정하는 방식을 제안하고 MMSE(minimum mean squared error) 수신기에 대한 SINR(signal-to-interference and noise ratio)을 유도한다. 제안 방식의 성능 검증을 위해 실질적인 MIMO 채널 모델에서 BLER(BLock Error Rate) 시뮬레이션을 수행한다. 제안 방식이 full-rank로 고정해서 보내는 경우 보다 더 좋은 성능을 발휘하며 MCS가 낮거나 고속 이동시에 더 큰 이득을 얻을 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권4C호
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• pp.341-348
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• 2009

본 논문에서는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 동기식 디지털 이중화(Synchronous Digital Duplexing) 방식에 적합한 그룹핑 기법을 제안한다. SDD 방식은 상호 레인징(mutual ranging) 과정을 통해 획득한 상호 시간 정보와 상호 채널 정보를 이용하여 상 하향링크 신호를 동시에 전송 가능하기 때문에 자원 할당의 유연성과 데이터 전송 효율이 증가하는 장점을 갖는다. 그러나 AP(access point)와 각 SS(subscriber station), SS와 다른 SS 사이의 상호 시간 지연과 상호 채널 길이의 합이 CP(cyclic prefix) 길이보다 긴 경우에는 OFDMA 심볼의 직교성을 유지하기 위해 추가의 CS(cyclic suffix)를 삽입해야하는 단점이 있다. 본 논문에서는 SDD 방식에서 추가의 CS가 필요한 경우에 CS 길이를 최소화하기 위하여 셀 내에 존재하는 AP 혹은 SS를 그룹으로 구분하여 송수신 시간을 제어하는 그룹핑 기법을 제안하며, 모의실험을 통해 성능을 비교 분석한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권1호
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• pp.64-77
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• 2013

본 논문에서는 요구되는 통신 거리가 길고 LOS 확보가 쉽지 않은 산악 지형이 보편적인 군 전술 통신 환경에서 커버리지 확장과 음영 지역 제거를 위한 협력 중계 기반의 IEEE 802.16j 네트워크를 고려한다. 이를 통해 IEEE 802.16j 네트워크의 상향 링크(UL)에서 협력 중계 전송을 위한 대역 할당과 경로 선택을 통합적으로 수행하는 기법을 제안한다. 이를 위해 OFDMA 프레임 구조에서 협력 중계에 의한 처리율 증가량과 UL 접속 구간 및 UL 중계 구간의 대역 제한폭을 고려하여 전체 시스템의 데이터 처리율을 최대화하는 최적화 문제를 정의하고, 다중 차원 다중 선택 배낭 문제(MMKP)로 변환 후, 전역 탐색 알고리즘을 이용하여 최적해를 구한다. 협력 중계를 이용하지 않는 경우에 대해서도 최적화 문제를 정의하고, MMKP 기반 기법을 제안한다. 성능 비교를 위해 링크 품질 기반 (LQB) 기법의 전체 시스템 처리율도 평가한다. 군 전술 통신 환경 중 LOS 확보가 쉽지 않은 산악 지형 환경에서 OPNET 기반 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법들의 전체 시스템 처리율을 비교 분석하고, 제안하는 MMKP 기반 기법들이 LQB 기법들에 비해 좋은 성능을 나타냄을 보이고, 협력 중계를 사용하는 기법들이 그렇지 않은 기법들보다 더 높은 전체 시스템 처리율을 제공함을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.248-256
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• 2007

본 논문에서는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 상향 링크 시스템에서 발생하는 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 문제를 해결하기 위한 방법으로 선택적 DFT(Discrete Fourier Transform) spreading 기법을 새롭게 제안한다. 제안된 방법은 기존의 DFT spreading 기법에 선택적 특성을 추가한 것으로, SLM(Selective Mapping) 기법과 DFT spreading 기법이 혼합된 형태를 갖는다. 그러나 제안된 기법은 copy branch를 사용함에 있어 그 복잡도의 증가를 최소화하기 위해 하나의 DFT만을 사용하고, DFT출력 신호에 여러 개의 각기 다른 matrix를 곱함으로써 여러 개의 copy branch를 생성한다. 여기서 사용된 matrix는 DFT 앞에서의 입력 데이터 위상 회전을 선형 변환함으로써 얻어진 것으로, 각각의 matrix는 그 복잡도가 하나의 DFT보다 매우 낮게 설계된다. 성능 분석을 위해 QPSK 변조 및 512 point IFFT의 사용을 가정하고 한 사용자에게 할당된 sub-carrier 수는 각각 75, 100인 두 가지 경우를 고려하였다. 성능 분석 결과에서, 제안된 선택적 DFT spreading 기법은 copy branch 수가 4일 때 약 5.2 dB 이상의 PAPR 저감 효과를 가지며, 이는 기존의 DFT spreading만을 사용하는 경우 보다 약 1.8 dB 이상, 그리고 32 copy branch를 사용하는 SLM보다도 약 0.95 dB 이상의 뛰어난 PAPR 저감 성능이다. 또한 복잡도의 비교에서도 사용자에게 할당된 sub-carrier의 수가 100일 때, 제안된 기법은 기존의 DFT spreading 기법 보다는 증가되었으나 제안된 기법의 성능에 가장 근접하는 32 copy branch의 SLM보다 약 91.79 % 저감된 곱셈 량을 갖는다. 제안된 기법의 효율성을 확인할 수 있으며, 사용자에게 할당된 sub-carrier의 수가 증가되어 단일 사용자가 모든 sub-carrier를 사용하는 경우, 즉 일반적인 OFDM과 같은 상황에서도 유사한 성능적 이득을 예상할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권1C호
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• pp.103-112
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• 2010

본 논문에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) FDD(Frequency Division Duplexing) / TDD(Time Division Duplexing) 듀얼 모드 하향 링크 수신기를 위한 주파수 동기 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 3GPP LTE OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에서의 대략적 주파수 동기는 PSS(Primary Synchronization Signal)를 이용한 상관 방식이 적용되며, 미세 주파수 동기는 OFDMA 심볼의 보호 구간(CP: Cyclic Prefix) 상관 방식이 적용된다. 그러나 기존의 대략적 주파수 동기 알고리즘들은 페이딩 환경에서 상관 패턴의 열화와 잡음의 제곱으로 인한 SNR(Signal to Noise Ratio) 손실로 충분한 성능 이득을 얻지 못한다. 또한 주파수 분할을 통하여 양방향 송수신되는 FDD 모드와 달리 TDD 모드에서는 상향링크 구간과 하향링크 구간이 시분할로 전송되기 때문에 TDD 모드에서 기존 미세 주파수 동기 알고리즘은 상향링크와 하향링크의 신호 전력의 차이로 인해 안정적인 동작을 수행할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 기존 방식의 문제점을 분석하고, 이를 기반으로 3GPP LTE FDD 모드뿐 아니라, TDD 모드에서도 안정적인 동작이 가능한 주파수 동기 알고리즘을 제안하였다. 다양한 환경에서의 컴퓨터 모의실험을 통해 제안된 주파수 동기 알고리즘은 기존 방식들에 비해 우수한 성능을 보이며, 3GPP LTE FDD/TDD 듀얼 모드 하향 링크 수신기에서 안정적인 동작이 가능함을 입증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.25-33
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• 2018

본 논문은 long-term evolution (LTE) 시스템과 같이 하향링크에서 orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) 방식을 이용하고 상향링크에서 single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) 방식을 이용하는 대역 내 전이중 셀룰러 시스템을 위한 반복적인 자기간섭 채널 추정 방법을 제안한다. 이 방법은 기지국이 알고 있는 하향링크 신호와 상향링크 파일럿 신호를 이용하여 대략적인 자기간섭 채널 추정치를 획득한 후, 이것에 주파수 영역에서의 평균화와 시간 영역에서의 채널 절단을 순차적으로 적용하여 채널 추정치를 정교하게 만든다. 또한 이 방법은 이러한 추정 절차를 반복적으로 수행함으로써 채널 추정치의 정확도를 더욱 향상시키며 자기간섭 채널을 획득하기 위해 별도의 무선자원을 전혀 요구하지 않는다. 시뮬레이션을 통해 제안 방법이 정확한 자기간섭 채널 길이에 대한 정보 없이도 자기간섭 채널 추정 성능을 크게 향상하여 자기간섭이 완벽히 제거된 경우에 매우 근접한 상향링크 채널 추정 성능과 SINR 성능을 달성함을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권6A호
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• pp.573-587
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• 2007

본 논문에서는 2.6 GHz 대역에서 WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 시스템과 M-WiMAX (Mobile-Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템 모두 SISO (Single Input Single Output) 만을 적용한 상태에서, 상호 시스템 간에 미치는 간섭의 영향을 분석한다. 간섭이 발생하는 경우는 각 시스템 별로 네 가지로써, 총 여덟 가지의 경우가 존재한다. 그 중에서도 간섭원의 하향링크가 피간섭원의 상향링크에 미치는 간섭의 크기가 가장 심각한 경우임을 밝히며, 간섭의 영향을 최소화하기 위해 여덟 가지 경우 모두에 5MHz 의 보호대역을 적용한다. 특히 M-WiMAX 시스템이 피간섭원인 경우가 WCDMA 시스템이 피간섭원인 경우에 비해 더 많은 간섭이 발생하며, 이는 두 시스템간의 최대 송신 전력의 차이가 주된 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 실질적인 상황과는 다르게 Spectrum Mask 내에 간섭원에 해당되는 시스템의 송신전력이 가득 채워져 있는 경우로 가정하였기 때문에, 보다 엄격한 Emission Mask를 사용하고 실질적인 시스템 간 간섭분석의 Worst-case 결과로 볼 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권1호
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• pp.23-36
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• 2016

본 논문에서 제안하는 새로운 유형의 상향링크 OFDM-CDMA 기법은 ZCZ(Zero Correlation Zone) 부호와 블록 확산 기법을 함께 이용하여 사용자간의 넓은 접속시간 동기오차 허용범위를 가진다. 또한, 제안하는 기법은 OFDM 신호에 보호구간을 삽입하지 않아 주파수 효율을 최대화 한다. 넓은 사용자간 접속시간 동기오차 허용범위를 가지려면 보호구간의 길이를 늘여야 하는 기존 기법과 달리, 본 논문에서 제안하는 기법은 보호구간을 삽입하지 않아도 아주 넓은 사용자간 접속시간 동기오차 허용범위를 가진다. 제안하는 보호구간이 없는 상향링크 OFDM-CDMA 기법은 다중경로 페이딩 환경에서 수신단의 역확산 과정을 통해 모든 사용자간 간섭이 사라지는 특성을 가진다. 더욱이, 제안하는 기법은 복수개의 OFDM 심볼 길이만큼의 사용자간 동기오차 환경에서도 모든 사용자간 간섭이 없다. 보호구간이 없기 때문에 자기 신호의 부반송파간 간섭은 존재하지만, 제안하는 블록 확산 방식으로 인한 블록의 첫 번째 심볼이 ISI(Inter Symbol Interference)가 없는 특성을 이용하여 간단한 SIC(Successive Interference Cancellation)를 통해 첫 번째 이후 심볼의 간섭도 효과적으로 억제할 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제6권6호
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• pp.1479-1495
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• 2012

Spectrum scarcity seems to be the most challenging issue to be solved in new wireless telecommunication services. It is shown that spectrum unavailability is mainly due to spectrum inefficient utilization and inappropriate physical layer execution rather than spectrum shortage. Daily increasing demand for new wireless services with higher data rate and QoS level makes the upgrade of the physical layer modulation techniques inevitable. Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) which utilizes multicarrier modulation to provide higher data rates with the capability of flexible resource allocation, although has widely been used in current wireless systems and standards, seems not to be the best candidate for cognitive radio systems. Filter Bank based Multi-Carrier (FBMC) is an evolutionary scheme with some advantages over the widely-used OFDM multicarrier technique. In this paper, we focus on the total throughput improvement of a cognitive radio network using FBMC modulation. Along with this modulation scheme, we propose a novel uplink radio resource allocation algorithm in which fairness issue is also considered. Moreover, the average throughput of the proposed FBMC based cognitive radio is compared to a conventional OFDM system in order to illustrate the efficiency of using FBMC in future cognitive radio systems. Simulation results show that in comparison with the state of the art two algorithms (namely, Shaat and Wang) our proposed algorithm achieves higher throughputs and a better fairness for cognitive radio applications.