• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권4호
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• pp.1884-1903
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• 2019

Device-to-Device (D2D) communications can provide proximity based services in the future 5G cellular networks. It allows short range communication in a limited area with the advantages of power saving, high data rate and traffic offloading. However, D2D communications may reuse the licensed channels with cellular communications and potentially result in critical interferences to nearby devices. To control the interference and improve network throughput in overlaid D2D cellular networks, a novel channel assignment approach is proposed in this paper. First, we characterize the performance of devices by using Poisson point process model. Then, we convert the throughput maximization problem into an optimal spectrum allocation problem with signal to interference plus noise ratio constraints and solve it, i.e., assigning appropriate fractions of channels to cellular communications and D2D communications. In order to mitigate the interferences between D2D devices, a cluster-based multi-channel assignment algorithm is proposed. The algorithm first cluster D2D communications into clusters to reduce the problem scale. After that, a multi-channel assignment algorithm is proposed to mitigate critical interferences among nearby devices for each D2D cluster individually. The simulation analysis conforms that the proposed algorithm can greatly increase system throughput.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권12호
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• pp.4946-4960
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• 2020

In a device-to-device (D2D) underlaid cellular network, there exist two types of co-channel interference. One type is inter-layer interference caused by spectrum reuse between D2D transmitters and cellular users (CUEs). Another type is intra-layer interference caused by spectrum sharing among D2D pairs. To mitigate the inter-layer interference, we first derive the interference limited area (ILA) to protect the coverage probability of cellular users by modeling D2D users' location as a Poisson point process, where a D2D transmitter is allowed to reuse the spectrum of the CUE only if the D2D transmitter is outside the ILA of the CUE. To coordinate the intra-layer interference, the spectrum sharing criterion of D2D pairs is derived based on the (signal-to-interference ratio) SIR requirement of D2D communication. Based on this criterion, D2D pairs are allowed to share the spectrum when one D2D pair is far from another sufficiently. Furthermore, to maximize the energy efficiency of the system, a resource allocation scheme is proposed according to weighted graph coloring theory and the proposed ILA restriction. Simulation results show that our proposed scheme provides significant performance gains over the conventional scheme and the random allocation scheme.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권10호
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• pp.898-907
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• 2013

셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 지원하기 위해서는 기존의 셀룰러 통신과 D2D 통신이 셀룰러 자원을 공유하므로 주파수 효율성과 간섭에 대한 고려가 반드시 필요하다. 따라서 D2D 통신을 위한 자원할당은 셀룰러 통신과의 간섭을 최소화하면서 동시에 주파수 재사용에 따른 스펙트럼 이용 효율을 최대화하는 것이 바람직하다. 본 논문에서는 D2D 단말과 기지국이 상호 협력적인 방법으로 D2D 자원을 할당하는 기법을 제안한다. D2D 단말은 스펙트럼 센싱을 통해 셀룰러 단말과 다른 D2D 단말로부터 오는 간섭을 인지하여 최적의 셀룰러 자원을 선택하여 기지국에 보고한다. 기지국은 해당 셀룰러 단말과 D2D 단말이 동일한 자원을 공유하도록 자원할당을 함으로써 간섭의 영향을 최소화한다. 3GPP LTE (Long Term Evolution)-Advanced 환경에서 모의실험을 통해 제안한 자원할당 기법의 성능을 검증한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권11호
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• pp.5209-5228
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• 2016

Device-to-device (D2D) communication underlaying cellular networks can bring significate benefits for improving the performance of mobile services. However, it hinges on elaborate resource sharing scheme to coordinate interference between cellular users and D2D pairs. We formulate a joint mode selection, link allocation and power control optimization problem for D2D communication sharing uplink resources in a multi-user cellular network and consider the efficiency and the fairness simultaneously. Due to the non-convex difficulty, we propose a three-step scheme: firstly, we conduct mode selection for D2D pairs based on a minimum distance metric after an admission control and obtain some cellular candidates for them. And then, a cellular candidate will be paired to each D2D pair based on fairness. Finally, we use Lagrangian Algorithm to formulate a joint power control strategy for D2D pairs and their reused cellular users and a closed-form of solution is derived. Simulation results demonstrate that our proposed algorithms converge in a short time. Moreover, both the sum rate of D2D pairs and the energy efficiency of cellular users are improved.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권9호
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• pp.3276-3292
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• 2015

Relay-assisted D2D communication extends the communication range of the D2D pairs and helps users to form D2D pairs effectively. However, due to the introduction of the multi-hop relaying, the D2D communication has to occupy extra transmission time, which may decrease the efficiency of the communication system. In this paper, we propose a scheme to make node receive D2D signal and BS signal at overlapping time to improve the spectrum efficiency according to ZigZag decoding and successive-interference-cancellation (SIC). In this way, more data can be delivered during the same duration, thus the network throughput can be further improved. Numerical results verify the performance improvement of the proposed scheme when compared with a baseline scheme. Moreover, we expand the proposed scheme from one-hop relay scenario to multi-hop relay scenario.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.125-131
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• 2017

본 논문에서는 이동통신, 무인기 통신, 차량 간 통신 등에 이용될 수 있는 효율적인 단말 간 직접통신 (D2D: device-to-device)을 위한 동기 프리앰블 (preamble) 구조를 제안하고 성능을 비교한다. 단말 간 직접 통신을 위해서는 향상된 주파수 및 시간 동기 요구 성능을 만족 시킬 수 있어야 하며, 본 논문에서는 이를 위한 프리앰블 구조를 제안한다. 주파수 영역에서 하나 걸러 하나씩의 부반송파에는 신호를 전송하지 않는 대신, 나머지 부반송파에서는 심볼 당 에너지를 2배로 전송하는 제안하는 구조가 기존 LTE D2D 프리앰블 구조에 비해 주파수 옵셋 추정 성능은 유지하면서도 시간 옵셋 추정 성능을 크게 향상시킴을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권3호
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• pp.1057-1073
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• 2015

In this paper, we consider cooperative D2D communications in cellular networks. More precisely, a cellular user leases part of its spectrum to facilitate the D2D communication with a goal of improving the energy efficiency of a D2D pair. However the D2D pair is untrusted to the cellular user, such resource sharing may result in the information of this cellular user unsecured. In order to motivate the cellular user's generosity, this D2D pair needs to help the cellular user maintain a target secrecy rate. To address this issue, we formulate a joint spectrum and power allocation problem to maximize the energy efficiency of the D2D communication while guaranteeing the physical layer security of the cellular user. Then, a theorem is proved to indicate the best resource allocation strategy, and accordingly, an algorithm is proposed to find the best solution to this resource allocation problem. Numerical results are finally presented to verify the validity and effectiveness of the proposed algorithm.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권10호
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• pp.601-609
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• 2014

본 논문에서는 다중 셀 환경에서 단말 간 직접 통신 (D2D: Device-to-Device)에 적합한 자원 할당 방식을 제안한다. 제안한 방식은 셀 간 간섭을 해결하기 위해 D2D 통신을 위한 자원 그룹을 할당하고, 이러한 자원 정보를 이웃 셀과 공유하는 절차를 수행한다. 또한, 셀 간 간섭을 감소시키기 위해 D2D 통신 링크 간 파워 조절 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 셀 간 협력 자원 할당 방식은 셀룰러 상향링크와 D2D 통신 링크의 평균 SINR (Signal-to-Noise Ratio)을 10 dB 이상 유지시킬 수 있는 반면, 셀 간 비협력 자원 할당 방식은 D2D 통신링크의 평균 SINR이 0 dB 까지 저하되었다. 또한, 제안한 방식은 셀 간 비협력 자원 할당 방식보다 셀 처리율을 8 % 향상시킬 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권8호
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• pp.1532-1541
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• 2015

D2D 통신은 시스템의 용량 및 스펙트럼의 효율성을 향상시키는 유망한 기술이다. 전체 스펙트럼의 효율성을 향상시킬 수 있는 이유는 기지국이 이미 셀룰러 단말에 할당한 무선 자원을 D2D 통신에 할당하여 자원을 재사용할 수 있기 때문이다. 하지만 동일한 자원을 셀룰러 및 D2D 통신이 공유함으로써 셀 내에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 동일한 자원을 사용하는 셀룰러 통신과 D2D 통신 간에 간섭 조정을 위한 적절한 자원 할당 기법이 필요하다. 본 논문에서는 영역 그룹 및 D2D pair 그룹화를 통해 간섭을 최소화하는 그룹핑 자원 할당 기법을 제안한다. 제안 기법의 성능 분석 결과 자원 할당에 쓰인 셀룰러 자원의 수, 자원 할당을 위한 계산량 등의 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2010년도 하계학술대회
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• pp.267-269
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• 2010

3D 모니터의 공급으로 IT영역 및 의료영상 분야 에서도 3D 영상에 관한 산업 발달이 화두가 되고 있다. 의료영상은 CT, MRI 영상의 정확한 판독이 필요하기 때에 2D 의료영상보다 구체적인 3D 정보를 얻을 수 있는 3D 입체영상에 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 3D 의료 촬영기계가 아닌 기존의 2D 의료 평면 영상 한 장만을 이용한 3D 입체영상을 제작하는 방법을 제안한다. 실험 영상으로 CT의 2D 의료영상을 사용한다. 장기의 영역 분할을 한후, 각 장기 성분을 분석한다. 분리 한 장기들은 명암값에 의해 구분 되며, 이를 바탕으로 영상의 깊이 정보를 추출한다. 추출한 정보로 깊이맵을 작성한다. 작성된 깊이 맵과 기본 2D 의료영상과 합성, 깊이를 할당하여 3D영상을 구현한다.