Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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2020.07a
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pp.83-84
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2020
Sum Utility를 최적화하는 Convex Optimization Algorithm을 제안한다. 일반적으로, Sum Utility 최적화 문제는 Non Convex Optimization Problem이다. 하지만, '상대간섭'과 '간섭주요화'를 활용하여 Non Convex Optimization Problem이 간섭구간에 따라 Convex Optimization으로 해결할 수 있음을 확인하였다. 특히, 유틸리티 함수는 상대간섭 0.1 이하에서는 오목함수임을 확인하였다. 실험결과 상대간섭이 작아질수록 제안하는 알고리즘에 의한 Sum Utility는 증가함을 확인하였다.
Power system analysis, Non-Convex Economic Dispatch (NED) is considered as an open and demanding optimization problem. Despite the fact that realistic ED problems have non-convex cost functions with equality and inequality constraints, conventional search methods have not been able to effectively find the global answers. Considering the great potential of meta-heuristic optimization techniques, many researchers have started applying these techniques in order to solve NED problems. In this paper, a new and efficient approach is proposed based on imperialist competitive algorithm (ICA). The proposed algorithm which is named multi-operator ICA (MuICA) merges three operators with the original ICA in order to simultaneously avoid the premature convergence and achieve the global optimum answer. In this study, the proposed algorithm has been applied to different test systems and the results have been compared with other optimization methods, tending to study the performance of the MuICA. Simulation results are the confirmation of superior performance of MuICA in solving NED problems.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.8
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pp.1353-1362
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2003
This paper considers a simultaneous optimization problem of structure and control systems. The problem is generally formulated as a non-convex optimization problem for the design parameters of mechanical structure and controller. Therefore, it is not easy to obtain the global solutions for practical problems. In this paper, we parameterize all design parameters of the mechanical structure such that the parameters work in the control system as decentralized static output feedback gains. Using this parameterization, we have formulated a simultaneous optimization problem in which the design specification is defined by the Η$_2$and Η$\_$$\infty$/ norms of the closed loop transfer function. So as to lead to a convex problem we approximate the nonlinear terms of design parameters to the linear terms. Then, we propose a convex optimization method that is based on linear matrix inequality (LMI). Using this method, we can surely obtain suboptimal solution for the design specification. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.25
no.7
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pp.75-83
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2020
We consider the D2D utility optimization problem in the cellular system. More specifically, we develop a concave function decision rule which reduces the complexity of non-convex optimization problem. Typically, utility function, which is a function of the signal and the interference, is non-convex. In this paper, we analyze the utility function from the interference perspective. We introduce the 'relative interference' and the 'interference majorization'. The relative interference captures the level of interference at D2D receiver's perspective. The interference majorization approximates the interference by applying the major interference. Accordingly, we propose a concave function decision rule, and the corresponding convex optimization solution. Simulation results show that the utility function is concave when the relative interference is less than 0.1, which is a typical D2D usage scenario. We also show that the proposed convex optimization solution can be applied for such relative interference cases.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.5
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pp.1503-1515
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2023
This paper considers the jointly active and passive beamforming design in the IRS-aided MISO downlink vehicle communication system where both V2I and V2V communication paradigms coexist. We formulate the problem as an optimization problem aiming to minimize the total transmit power of the base station subject to SINR requirements of both V2I and V2V users, total transmit power of base station and IRS's phase shift constraints. To deal with this non-convex problem, we propose a method which can alternately optimize the active beamforming at the base station and the passive beamforming at the IRS. By using first-order Taylor expansion, matrix analysis theory and penalized convex-concave process method, the non-convex optimization problem with coupled variables is converted into two decoupled convex sub-problems. The simulation results show that the proposed alternate optimization algorithm can significantly decrease the total transmit power of the vehicle base station.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.6
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pp.2595-2618
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2018
In this paper, we investigate secure communication with the presence of multiple eavesdroppers (Eves) in a two-tier downlink dense heterogeneous network, wherein there is a macrocell base station (MBS) and multiple femtocell base stations (FBSs). Each base station (BS) has multiple users. And Eves attempt to wiretap a macrocell user (MU). To keep Eves ignorant of the confidential message, we propose a physical-layer security scheme based on cross-layer cooperation to exploit interference in the considered network. Under the constraints on the quality of service (QoS) of other legitimate users and transmit power, the secrecy rate of system can be maximized through jointly optimizing the beamforming vectors of MBS and cooperative FBSs. We explore the problem of maximizing secrecy rate in both non-colluding and colluding Eves scenarios, respectively. Firstly, in non-colluding Eves scenario, we approximate the original non-convex problem into a few semi-definite programs (SDPs) by employing the semi-definite relaxation (SDR) technique and conservative convex approximation under perfect channel state information (CSI) case. Furthermore, we extend the frame to imperfect CSI case and use the Lagrangian dual theory to cope with uncertain constraints on CSI. Secondly, in colluding Eves scenario, we transform the original problem into a two-tier optimization problem equivalently. Among them, the outer layer problem is a single variable optimization problem and can be solved by one-dimensional linear search. While the inner-layer optimization problem is transformed into a convex SDP problem with SDR technique and Charnes-Cooper transformation. In the perfect CSI case of both non-colluding and colluding Eves scenarios, we prove that the relaxation of SDR is tight and analyze the complexity of proposed algorithms. Finally, simulation results validate the effectiveness and robustness of proposed scheme.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.319-333
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2022
In order to enhance system energy efficiency, bidirectional link resource allocation strategy in GFDM-based multiuser SWIPT systems is proposed. In the downlink channel, each SWIPT user applies power splitting (PS) receiver structure in information decoding (ID) and non-linear energy harvesting (EH). In the uplink channel, information transmission power is originated from the harvested energy. An optimization problem is constructed to maximize weighted sum ID achievable rates in the downlink and uplink channels via bidirectional link power allocation as well as subcarriers and subsymbols scheduling. To solve this non-convex optimization problem, Lagrange duality method, sub-gradient-based method and greedy algorithm are adopted respectively. Simulation results show that the proposed strategy is superior to the fixed subcarrier scheme regardless of the weighting coefficients. It is superior to the heuristic algorithm in larger weighting coefficients scenario.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.11
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pp.4595-4610
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2020
In the practical communication environment, the accurate channel state information (CSI) is difficult to obtain, which will cause the mismatch of resource and degrade the system performance. In this paper, to account for the channel uncertainties, a robust power allocation scheme for a downlink Non-orthogonal multiple access (NOMA) heterogeneous network (HetNet) is designed to maximize energy efficiency (EE), which can ensure the quality of service (QoS) of users. We conduct the robust optimization model based on worse-case method, in which the channel gains belong to certain ellipsoid sets. To solve the non-convex non-liner optimization, we transform the optimization problem via Dinkelbach method and sequential convex programming, and the power allocation of small cell users (SCUs) is achieved by Lagrange dual approach. Finally, we analysis the convergence performance of proposed scheme. The simulation results demonstrate that the proposed algorithm can improve total EE of SCUs, and has a fast convergence performance.
Kim, Seog-Joo;Chung, Soon-Hyun;Cheon, Jong-Min;Kim, Chun-Kyung;Lee, Jong-Moo;Kwon, Soon-Man
Proceedings of the KIEE Conference
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2004.11c
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pp.729-731
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2004
This paper deals with the design of a low order $H_{\infty}$ controller by using an iterative linear matrix inequality (LMI) method. The low order $H_{\infty}$ controller is represented in terms of LMIs with a rank condition. To solve the non-convex rank-constrained LMI problem, a linear penalty function is incorporated into the objective function so that minimizing the penalized objective function subject to LMIs amounts to a convex optimization problem. With an increasing sequence of the penalty parameter, the solution of the penalized optimization problem moves towards the feasible region of the original non-convex problem. The proposed algorithm is, therefore, convergent. Numerical experiments show the effectiveness of the proposed algorithm.
Kim Seogj-Joo;Kwon Soonman;Kim Chung-Kyung;Moon Young-Hyun
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.11
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pp.747-752
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2004
This paper presents an iterative linear matrix inequality (LMI) approach to the design of a static output feedback (SOF) stabilization controller. A linear penalty function is incorporated into the objective function for the non-convex rank constraint so that minimizing the penalized objective function subject to LMIs amounts to a convex optimization problem. Hence, the overall procedure results in solving a series of semidefinite programs (SDPs). With an increasing sequence of the penalty parameter, the solution of the penalized optimization problem moves towards the feasible region of the original non-convex problem. The proposed algorithm is, therefore, convergent. Extensive numerical experiments are Deformed to illustrate the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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