• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권6호
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• pp.2095-2110
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• 2015

This paper presents a design for a throughput-efficient online relay selection scheme for dual-hop multi-relay cooperative networks. Problems arise with these networks due to unpredictability of the relaying link quality and high time-consumption to probe the dual-hop link. In this paper, we firstly propose a novel probing and relaying protocol, which greatly reduces the overhead of the dual-hop link estimation by leveraging the wireless broadcasting nature of the network. We then formulate an opportunistic relay selection process for the online decision-making, which uses a tradeoff between obtaining more link information to establish better cooperative relaying and minimizing the time cost for dual-hop link estimation to achieve higher throughput. Dynamic programming is used to construct the throughput-optimal control policy for a typically heterogeneous Rayleigh fading environment, and determines which relay to probe and when to transmit the data. Additionally, we extend the main results to mixed Rayleigh/Rician link scenarios, i.e., where one side of the relaying link experiences Rayleigh fading while the other has Rician distribution. Numerical results validate the effectiveness and superiority of our proposed relaying scheme, e.g., it achieves at least 107% throughput gain compared with the state of the art solution.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권2호
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• pp.118-127
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• 2007

We propose a link adaptation and selection method for the links constituting an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based wireless relay network. The proposed link adaptation and selection method selects the forwarding, modulation, and channel coding schemes providing the highest end-to-end throughput and decides whether to use the relay or not. The link adaptation and selection is done for each sub-channel based on instantaneous signal to interference plus noise ratio (SINR) conditions in the source-to-destination, source-to-relay and relay-to-destination links. The considered forwarding schemes are amplify and forward (AF) and simple adaptive decode and forward (DF). Efficient adaptive modulation and coding decision rules are provided for various relaying schemes. The proposed end-to-end link adaptation and selection method ensures that the end-to-end throughput is always larger than or equal to that of transmissions without relay and non-adaptive relayed transmissions. Our evaluations show that over the region where relaying improves the end-to-end throughput, the DF scheme provides significant throughput gain over the AF scheme provided that the error propagation is avoided via error detection techniques. We provide a frame structure to enable the proposed link adaptation and selection method for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-time division duplex relay networks based on the IEEE 802.16e standard.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권9A호
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• pp.758-766
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• 2011

무선 협력 통신 기술은 유선 기간망과 연결 없이 설치 가능한 중계국(Relay Station)을 이용하여 추가적으로 기지국을 설치하지 않아도 커버리지 확장, 음영지역의 해소, 링크 전송률을 향상시킬 수 있다. 중계국은 중요한 이동 통신자원 중 하나로 등장하면서 많은 연구들이 최적의 중계국 선택 방안, 중계국 분배 알고리즘과 같은 주제에 초점을 맞추어 진행하여 왔다. 그러나 특정한 환경에 배치한 중계국 수와 획득할 수 있는 링크 전송률 이득사이 관계를 정확히 분석하는 수학적 모델에 대한 제안은 없었다. 본 논문에서는 Voronoi tessellation에 의한 중계국 기반 클러스터 기법을 제안한다. 또한 Voronoi tessellation에 기반하여 배치한 중계국 수와 사용자가 획득할 수 있는 링크 전송률 이득 사이 관계에 대한 수학적 분석 모텔을 추출한다. 본 논문에서 제안된 수학적 분석 모델의 정확성은 Erceg 경로 손실 모델에 기반한 시뮬레이션에 의해 검증되었다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제36권5호
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• pp.456-469
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• 2009

본 논문에서 ECOT(Estimated Channel Occupancy Time)이라는 새로운 무선 링크 성능 지표를 제시하며, 이를 기반으로 멀티 홉 무선 메쉬 네트워크 환경에서 종간간 높은 수율을 얻고자 한다. ECOT의 핵심적인 특징은 다양한 형태의 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 환경에서 적용이 가능하다는 점이다. 우리는 802.11 DCF(Distributed Coordination Function), 802.11e EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) with BACK(Block Acknowledgement), 802.11n A-MPDU(Aggregate MAC Protocol Data Unit)와 같은 다양한 형태의 링크 계층 구조를 고려하며, 이와 같은 다양한 환경에서 제안하는 ECOT이 기 제안된 다른 성능 지표 방법론과 비교하여 높은 종단간 수율 성능(이득: $8.5{\sim}354.4%$)을 보여줄 수 있다는 것을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권3호
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• pp.1363-1376
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• 2020

An improved clustering scheme based on user group is proposed. Every two users are grouped among N-users in the allowed system according to their link gain from large to small. Each user group is numbered sequentially. Two user clusters are obtained according to the principle of maximizing link gain difference for the users in the first and last user groups. The remaining user groups are added to the two existing user clusters according to the parity of the group number. The clustering should be clustered again among the users in either user cluster if the throughput summation of a user cluster in NOMA is less than that of these users in orthogonal multiple access. The simulation results show that the proposed clustering scheme can increase the system throughput by about 8% compared with the hybrid clustering scheme when the number of users requiring service is 12.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권5호
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• pp.55-62
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• 2005

본 논문에서는 공간-주파수 OFDM (SF-OFDM) 기법을 위한 효율적인 심볼 검출 알고리즘이 제안되고, 이를 기반으로 하는 SF-OFDM 무선 LAN 기저대역 프로세서의 구현 결과가 제시된다. SF-OFDM 기법에서 부반송파의 개수가 적은 경우 부채널간 간섭이 발생하게 되며, 이러한 간섭은 다이버시티 시스템의 성능을 크게 저하시킨다. 제안된 알고리즘은 부채널간 간섭을 병렬적으로 제거함으로써 기존 알고리즘에 비해 큰 성능 이득을 얻는다. 컴퓨터 모의실험을 통한 비트오류율 (BER) 성능 평가 결과 두개의 송${\cdot}$수신 안테나를 사용하는 경우 10-4의 BER에서 기존 알고리즘에 비해 약 3 dB의 성능이득을 얻음을 확인하였다. 제안된 심볼 검출 알고리즘이 적용된 SF-OFDM 무선 LAN 시스템의 패킷오류율 (PER), link throughput 및 coverage 성능이 분석되었다. 최대 전송률의 $80\%$를 목표 throughput으로 설정 했을 때, SF-OFDM 기반 무선 LAN 시스템은 기존의 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템에 비해 약 5.95 dB의 SNR 이득과 3.98 미터의 coverage 이득을 얻을 수 있었다. 제안된 알고리즘이 적용된 SF-OFDM 무선 LAN 기저대역 프로세서는 하드웨어 설계 언어를 통해 설계되었으며, 0.18um 1.8V CMOS 표준 셀 라이브러리를 통해 합성되었다. 제시된 division-free 하드웨어 구조와 함께, 구현된 프로세서의 총 게이트 수는 약 945K개였으며, FPGA 테스트 시스템을 통해 실시간 검증 및 평가되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1639-1644
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• 2016

본 논문에서는 802.11.ac규격 기반의 WiFi 서비스에서 간섭정렬 알고리즘의 적용에 따른 성능 향상을 평가하기 위해 스케줄러를 연동한 물리계층 시뮬레이터를 구성하고 이를 이용하여 수행한 모의실험 결과를 제시한다. 특히, 완전한 채널정보을 가정하고 [13]에서 제안된 SLNR(Signal-to-Leakage-interference-and-Noise Ratio) 기반의 간섭 정렬 기술과 다중사용자 빔형성을 사용한 시간공유 기술을 비교하였고, 결과적으로, 비례공평 스케줄러 하에서 간섭정렬 기술이 시간 공유 기술 대비 70%~100% 정도의 수율 이득이 있음을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권4호
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• pp.412-421
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• 2008

We observe simultaneous transmission of relay stations (RSs) allowed in current IEEE 802.16j draft standard for multi-hop relay networks may involve severe interference among the RSs, hence leading to throughput degradation. Allowing only 1/3 of the RSs to simultaneously transmit instead of 1/2 RSs as in the current draft standard reduces the interference but results in reduced throughput. To remedy this problem, we devise schemes to incorporate network coding at link-layer level (decode-and-forward) into the simultaneous transmission of RSs. Data movement is rearranged to maximize coding gain. Formula is derived to dictate exact movement of packets traveling between base station (BS) and mobile stations (MSs) via intermediate RSs. The frame structure in the current IEEE 802.16j draft standard does not allow broadcast needed for network coding. We devise a new frame structure which supports the broadcast. A new R-MAP (pointers to the burst data) is introduced to implement the broadcast. Since our new frame structure is used only for BS to RS or RS to RS communication, our schemes retain backward compatibility with legacy MSs based on IEEE 802.16e standard. Simulation based on simple configuration of RSs shows considerable improvement in terms of system throughput and round trip delay. For a 4-hop relay network with 1 BS and 4 RSs with symmetric traffic in uplink (UL) and downlink (DL), throughput is improved by 49% in DL and by 84% in UL traffic compared with IEEE 802.16j draft standard under the assumption that omni-directional antennae are used in BS and RSs.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권5호
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• pp.72-76
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• 2012

이동성이 있는 센서 노드로 구성 된 센서 네트워크를 효율적으로 사용하기 위하여 고려해야 할 사항 중 중요한 것이 자원의 효율적인 사용과 신호를 빠르고 정확하게 보내는 것이다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 내에서 SNR(Signal to Noise Ratio)과 릴레이 노드의 신호 증폭률 그리고 노드와 노드 간 직접적으로 통신하는 경우 경로의 이득의 변화에 따른 무선 센서 네트워크의 특성에 대하여 분석하고 다수의 협동 릴레이 노드가 존재할 때 선택기준을 제시하고 이에 따른 영향을 정량적으로 평가하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권7호
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• pp.72-79
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• 2010

셀룰러 네트워크 내에서 cellular 링크와 무선 자원을 공유하는 device-to-device(D2D) 링크는 자신이 속한 셀룰러 네트워크에 심각한 간섭을 줄 가능성이 높기 때문에 그것을 방지하기 위해서는 무선 자원 할당의 최적화가 중요하다. 본 논문에서는 D2D 링크가 자신의 간섭을 최소화하면서 효율적으로 cellular 링크와 공존하기 위해서 subset reuse 방법을 기반으로 하는 자원 할당 기법에 대해 제안한다. Cellular 링크와 D2D 링크 주파수 자원 할당의 효율성을 높이기 위하여 셀 상황에 따라 가변적인 subset 크기를 가지는 group-wise subset reuse 방법을 제안한다. 또한, cellular 링크가 같은 주파수 대역을 사용하는 D2D 전송에 의해 간섭을 받는 경우, D2D 링크의 power를 최적화하여 cellular 링크로의 간섭을 최소화하게 된다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통하여 link SINR에서 성능 이득을 가지며, local traffic이 증가할수록 전체 cell throughput이 높아짐을 보였다.