차세대 고속 데이터 전송을 위해 연구되고 있는 MC-CDMA 방식은 이동통신환경에서 송신 신호의 주기가 채널의 지연확산보다 충분히 크지 않으면 심볼간의 간섭이 발생하여 성능이 열화된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 직 병렬 변환기를 통과시킴으로써 채널의 지연확산보다 충분히 큰 주기 신호를 만들고, 직 병렬 변환기의 서브채널 수에 따라 스펙트럼 효율을 가변적으로 높일 수 있다. 또한 이동통신환경에서 성능향상을 위해 MC-CDMA에 병렬 주파수 다이버시티 블럭을 첨가한다. 제안된 모델의 스펙트럼 효율을 계산하여 MC-CDMA의 스펙트럼 효율과 비교하고, 다중 경로 레일리 페이팅 채널 모델에서 성능 향상을 시뮬레이션을 통해 검증한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권8호
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pp.4006-4020
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2018
In recent years, one of the most remarkable 5G technologies is massive multiple-input and multiple-output (MIMO) system which increases spectral efficiency by deploying a large number of transmit-antennas (eg. tens or hundreds transmit-antennas) at base station (BS). However, conventional massive MIMO system using single-polarized (SP) transmit-antennas increases the size of the transmit-array proportionally as the number of transmit-antennas increases. Hence, size reduction of large-scale transmit-array is one of the major concerns of massive MIMO system. To reduce the size of the transmit-array at BS, dual-polarized (DP) transmit-antenna can be the solution to halve the size of the transmit-array since one collocated DP transmit-antenna deploys vertical and horizontal transmit-antennas compared to SP transmit-antennas. Moreover, proposed DP massive MIMO system increases the spectral efficiency by not only in the space domain but also in the polarization domain whereas the conventional SP massive MIMO system increases the spectral efficiency by space domain only. In this paper, the comparative performance of DP and SP massive MIMO systems is analyzed by space division multiple access (SDMA) and space-polarization division multiple access (SPDMA) respectively. To analyze the performance of DP and SP massive MIMO systems, DP and SP spatial channel models (SCMs) are proposed which consider depolarized propagation channels between transmitter and receiver. The simulation results show that the performance of proposed 32 transmitter (Tx) DP massive MIMO system improves the spectral efficiency by about 91% for a large number of user equipments (UEs) compare to 32Tx SP massive MIMO system for identical size of the transmit-array.
지상 모바일 위성 통신에서 MRC 기법을 사용하는 하이브리드 위성-지상 중계기 네트워크는 위성으로부터 전송된 신호의 품질을 향상하는데 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 하이브리드 위성-지상 중계기 네트워크에서 TCP 처리율과 spectral efficiency 성능을 수식으로 도출해보고 다양한 환경의 TCP 성능 평가 결과에 대해서 분석해보았다. 분석 결과, MRC 덕분에 지상 중계기의 수를 증가하는 것으로 TCP 처리율과 spectral efficiency 성능을 향상할 수 있지만 채널 상태에 상관없이 고정된 지상 중계기 수를 적용하는 것은 오버헤드가 발생할 수 있다. 또한 TCP 성능은 패킷손실률에 민감하기 때문에 하이브리드 위성-지상중계기 네트워크에서 MRC 기법 적용만으로는 성능 향상에 한계가 있다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 본 논문에서는 추가적으로 오버헤드를 줄이고 네트워크 성능을 향상할 수 있는 솔루션들에 대해서도 토론해 본다.
이 논문에서는 주파수 선택적 시변 채널환경에서 시분할 듀플렉싱(TDD) 기반의 적응 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템(OFDM)에 적합한 최적의 부대역-프레임 크기와 모드 변환점 결정 기법을 제안하고 이를 분석하였다. 목표 BER을 만족시키면서, 주파수 선택성과 사용자의 이동성과 모드 변환 정보에 의한 시그널링 오버헤드를 고려한 스펙트럼 효율을 최대화하는 관점에서 최적화된 모드 변환점 및 이에 따른 부대역과 프레임 크기를 구하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 부대역-프레임 크기가 고정값으로 주어진 상황에서, 목표 BER을 만족하면서 스펙트럼 효율이 최대화되는 모드 변환점을 찾은 후에, 다음으로 여러 후보군 중에서 스펙트럼 효율을 최대화시키는 부대역-프레임 크기가 결정될 수 있도록 하였다. 모의 실험 결과를 통해서 제안한 방식이 스펙트럼 효율과 BER 관점에서 기존의 방식보다 성능이 뛰어남을 보여준다.
본 논문에서는 기지국의 역할을 수행하는 드론을 기반으로 하는 무선 통신 시스템에서 주파수 효율 성능 향상을 위한 확률적 핸드오버 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 이동하는 드론 기지국이 지상에 위치한 사용자 단말에게 서비스를 제공하는 무선 네트워크 환경에서 드론 기지국과 사용자 단말 간 거리 및 소규모 페이딩을 고려하여 드론기지국들 간의 핸드오버를 수행한다. 또한, 제안하는 기법은 빈번한 핸드오버 수행 시 발생할 수 있는 시그널링 오버헤드를 완화하기 위해 드론 기지국들 간 핸드오버를 수행할 확률을 고려한다. 드론 기반 무선 통신 시스템에서의 시뮬레이션을 통해 제안하는 핸드오버 기법 및 기존 핸드오버 기법의 주파수 효율 성능 및 핸드오버 확률을 평가한다. 시뮬레이션 결과를 통해 드론 기지국과 사용자 단말 간의 거리만을 고려한 기존의 핸드오버 기법보다 제안하는 핸드오버 기법에서 더 높은 평균 주파수 효율 성능이 나타남을 보인다.
In this study, an airborne alpha detection system, which consists of a passivated implanted planar silicon (PIPS) detector and an air filter, was developed. A collimator applied to the alpha detection system showed an enhancement in resolution and a degradation in detection efficiency. The resolution and detection efficiency were compared and analyzed to evaluate the performance of the collimator. Thus, the resolution was found to be more important than the efficiency as a determining factor of the detection system performance, from the viewpoint of radionuclide identification. The performance was evaluated on three properties of the collimator: hole shape, hole length, and the ratio between the hole and frame pitches. From the hole shape performance evaluation, a hexagonal collimator showed the highest resolution. Further, the collimator with a hole pitch of 14 mm was found to have the highest resolution while that with a frame pitch of 4-6 mm (i.e., 1.2-1.4 times longer than the hole pitch) showed the highest resolution.
An exponentially accurate nonconforming spectral element method for elasticity systems with discontinuities in the coefficients and the flux across the interface is proposed in this paper. The method is least-squares spectral element method. The jump in the flux across the interface is incorporated (in appropriate Sobolev norm) in the functional to be minimized. The interface is resolved exactly using blending elements. The solution is obtained by the preconditioned conjugate gradient method. The numerical solution for different examples with discontinuous coefficients and non-homogeneous jump in the flux across the interface are presented to show the efficiency of the proposed method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권3호
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pp.1074-1086
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2015
We Relay-assisted cellular network architecture has been developed to cover cell-edge users and to improve capacity. However, the deployment of relay stations (RSs) in cellular networks may increase the total energy consumption. Though energy efficiency has become a major concern in cellular networks, little work has studied the energy efficiency of relay-assisted cellular networks by sleep scheduling. In this paper, a distributed base stations (BSs) sleep scheduling scheme in relay-assisted cellular networks is proposed. The goal is to maximize the energy efficiency under the spectral efficiency constraint. Firstly, whether the BSs should be sleeping or active is determined by the traffic profile. Then, the transmission powers of the active BSs are optimized within the game-theoretic framework, by using an interior-point method, so as to maximize the energy efficiency. Simulation results demonstrate that the effectiveness of the proposed scheme is superior to that turning on all the BSs without sleep scheduling.
Energy efficiency is one of the most critical concerns for wireless sensor networks. By allowing sensor nodes in close proximity to cooperate in transmission to form a virtual multiple-input multiple-output(MIMO) system, recent progress in wireless MIMO communications can be exploited to boost the system throughput, or equivalently reduce the energy consumption for the same throughput and BER target. However, these cooperative transmission strategies may incur additional energy cost and system overhead. In this paper, assuming that data collectors are equipped with antenna arrays and superior processing capability, energy efficiency of relevant traditional and cooperative transmission strategies: Single-input-multiple-output(SIMO), space-time block coding(STBC), and spatial multiplexing(SM) are studied. Analysis in the wideband regime reveals that, while receive diversity introduces significant improvement in both energy efficiency and spectral efficiency, further improvement due to the transmit diversity of STBC is limited, as opposed to the superiority of the SM scheme especially for non-trivial spectral efficiency. These observations are further confirmed in our analysis of more realistic systems with limited bandwidth, finite constellation sizes, and a target error rate. Based on this analysis, general guidelines are presented for optimal transmission strategy selection in system level and link level, aiming at minimum energy consumption while meeting different requirements. The proposed selection rules, especially those based on system-level metrics, are easy to implement for sensor applications. The framework provided here may also be readily extended to other scenarios or applications.
Most research efforts on the OCDMA technology assume single-bit-per-symbol transmission techniques such as on-off keying. However, achieving high spectral efficiency with such transmission techniques is likely to be a challenging task due to the "unipolar" nature of optical signals. In this paper, an M-ary transmission technique using more than two equally-weighted codes is proposed for OCDMA local area networks, and ie BER performance and spectral efficiency are analyzed. Poison frame arrival and randomly generated codes are assumed for the BER analysis, and the probability of incorrect symbol detection is analytically derived. From the approximation, it is found that there exists an optimal code weight that minimizes the BER, and its physical interpretation is drawn in an intuitive and simple statement. Under the assumption of this optimized code weight and sufficiently large code dimension, it is also shown that the spectral efficiency of OCDMA networks can be significantly improved by increasing the number (M) of symbols used. Since the cost of OCDMA transceivers is expected to increase with the code dimension, we finally provide a guideline to determine the optimal number of symbols for a given code dimension and traffic load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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