• 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.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제4권2호
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• pp.5-11
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• 2009

본 논문에서는 무선 인지 시스템 사용자의 전송 품질을 향상시킬 수 있는 위성을 이용한 무선 인지 시스템의 무선 자원 할당 방법을 제안한다. 무선 인지 시스템은 주파수 사용의 효율성을 높이기 위해 제안된 시스템이다. 무선 인지 시스템은 주사용자의 성능에 영향을 미치지 않도록 동작하여야 하기 때문에 무선 인지 시스템 사용자의 상황에 따라서 전송 품질을 보장할 수 없는 경우가 생긴다. 특히, 무선 인지 시스템의 사용자가 늘어날수록 주사용자에게 미치는 간섭 외에도 무선 인지 사용자간의 간섭 또한 증가하기 때문에 시스템 성능이 저하 될 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 무선 인지 시스템과 위성을 이용한 적응적인 자원 할당 기법을 제안한다. 이 방법을 통해 무선 인지 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권7호
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• pp.1533-1546
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• 2013

Wireless multicast is considered as an effective transmission mode for the future mobile social contact services supported by Long Time Evolution (LTE). Though wireless multicast has an excellent resource efficiency, its performance suffers deterioration from the channel condition and wireless resource availability. Cognitive Radio (CR) and Device to Device (D2D) are two solutions to provide potential resource. However, resource allocation for cognitive wireless multicast based on D2D is still a great challenge for LTE social networks. In this paper, a joint sub-carriers and power allocation model based on D2D for general cognitive radio multicast (CR-D2D-MC) is proposed for Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) LTE systems. By opportunistically accessing the licensed spectrum, the maximized capacity for multiple cognitive multicast groups is achieved with the condition of the general scenario of imperfect spectrum sensing, the constrains of interference to primary users (PUs) and an upper-bound power of secondary users (SUs) acting as multicast source nodes. Furthermore, the fairness for multicast groups or unicast terminals is guaranteed by setting a lower-bound number of the subcarriers allocated to cognitive multicast groups. Lagrange duality algorithm is adopted to obtain the optimal solution to the proposed CR-D2D-MC model. The simulation results show that the proposed algorithm improves the performance of cognitive multicast groups and achieves a good balance between capacity and fairness.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제3권3호
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• pp.485-499
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• 1999

1989년 뉴질랜드에서 전파관리에 시장메커니즘이 도입된 이후 전세계적으로 동 방식에 대한 관심이 증대되고 있으며, 그 도입도 점차 확산되고 있다. 이러한 추세에 따라 한국에서도 전파관리에 시장메커니즘 도입에 관한 논의가 최근 들어 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같은 배경 하에서 최근 정보통신부가 입법예고한 전파법 개정(안)에는 주파수에 재산권을 도입하고, 도입된 주파수 재산권을 경매방식을 통하여 배분하는 내용이 포함되어 있다. 경매는 자원의 가격결정과 배분이라는 두 가지 문제를 풀기 위해 적용될 수 있기 때문에 매력적인 시장방식의 메커니즘으로 인식되고 있다. 그럼에도 불구하고 경매방식의 유효성은 주파수 재산권 배분에서 당연한 것으로 받아들여져서는 안될 것이다. 경매가 잘 못 설계될 경우 당초에 의도하였던 것과는 달리 비효율적인 주파수 배분이 이루어 질 수도 있게 될 뿐만 아니라, 전파관리에 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 주파수 재산권 경매방식 설계시 고려해야 할 핵심요소와 논점들을 기존의 경매이론과 주요국의 경험을 토대로 논의하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권12호
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• pp.5803-5819
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• 2017

In this paper, we proposed a contract theory based cooperative spectrum sharing scheme with joint power and bandwidth optimization under asymmetric information, where the primary user (PU) does not know the secondary users' (SUs) private information. To improve performance, PU needs to provide incentives to stimulate nearby SUs to help forward its signal. By using contract theory, PU and SUs' negotiations are modeled as a labor market. PU and SUs act as the employer and employees, respectively. Specifically, SUs provide labor (i.e. the relay power, which can be used for forwarding PU's signal) in exchange for the reward (i.e. the spectrum access bandwidth which can be used for transmitting their own signals). PU needs to overcome a challenge how to balance the relationship between contributions and incentives for the SUs. We study the optimal contract design which consists of relay power and spectrum access bandwidth allocation. We show that the most efficient SUs will be hired by the PU to attend the cooperative communication. PU can achieve the same maximum utility as in the symmetric information scenario. Simulation results confirm that the utility of PU is significantly enhanced with our proposed cooperative spectrum sharing scheme.

• Journal of Communications and Networks
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• 제11권4호
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• pp.368-374
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• 2009

This paper focuses on a distributed multiple spectrum pricing scheme to maximize system capacity in next generation multiaccess systems, where multimode user equipments (MUEs) can connect simultaneously to multiple base stations (BSs) with multiple radio access technologies (RATs). The multi-price based scheme provides a distributed decision making for an optimal solution where radio resource allocations are determined by each MUE, unlike most centralized mechanisms where BS controls the whole radio resource. By the proposed optimal solution, MUEs can decide their share of spectrum bands and power allocation according to the spectrum price of each RAT, and at the same time the multiaccess system can achieve maximized total throughput. Numerical analysis shows that the proposed scheme achieves the maximal capacity by distributed resource allocation for the multiaccess system.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.849-859
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• 2013

최근 각국은 무선 광대역 서비스용 주파수 확보를 위하여 공공주파수와 방송용 주파수의 효율적 이용을 도모하고 있다. 본 연구는 해외의 공공주파수 및 방송용 주파수 관리 정책 동향을 살펴보고, 이를 참고하여 우리나라의 관련 현안에 대한 정책 방안을 제시하고자 한다. 공공주파수의 효율적 활용을 위한 정책 방안으로, 공공주파수에 대한 이용실태 조사, 공공주파수에 대한 기회비용 부과, 주파수 효율성 기금의 설치, 군주파수의 효율적 이용을 위한 유인 제공, 공공주파수에 대한 공유정책 도입 등을 제안하였다. 그리고 방송용 주파수의 효율적 활용을 위하여는 단기적으로는 방송통신발전기금의 부과기준 변경, 중장기적으로 상업용 방송주파수에 대한 할당방식 변경과 행정가격 부과를 제안하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권8호
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• pp.46-51
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• 2012

본 논문에서는 무선 인지 중계 네트워크에서의 파워 할당 기법에 대해서 연구한다. 무선 인지 중계 네트워크는 주파수 공유를 통해서 주파수 효율성을 높일 뿐만 아니라 중계기의 사용으로 시스템의 커버리지를 확장시킬 수 있는 장점을 가진다. 그러나 기존의 연구들에서는 주파수 공유를 위해서 이차 사용자가 일차 사용자 사이와의 채널 정보를 완벽하게 알아야 한다고 가정한다. 그러나 이 채널 정보는 시변 특성 또는 피드백 지연 등의 이유로 이차 사용자가 불완전한 채널 정보를 얻게 된다. 이러한 불완전한 채널 정보로 인하여 결국 이차 사용자는 간섭 제약을 위반하게 되고 주파수를 공유할 수 없게 된다. 따라서 이 문제를 극복하기 위해서 본 논문에서는 일차 사용자의 허용 가능한 outage확률 간섭 제약을 만족하는 이차 사용자의 파워 할당 기법을 제안한다. 제안된 파워 할당 기법은 순시적인 채널 정보를 사용하지 않기 때문에, 이차 사용자의 피드백 부담을 덜어줄 뿐만 아니라 지연된(outdated) 채널 환경에 관계없이 간섭 제약을 만족시키는 장점을 가진다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.1468-1474
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• 2015

Efficient spectrum sharing is an important issue in Device-to-Device (D2D) communications underlaying cellular networks as it can mitigate the interference to cellular users and improve the performance of the systems. In this paper, we formulate the radio resource allocation in D2D communications as a mixed nonlinear integer programing. We show the formulated problem is NP-hard and thus a polynomial time algorithm to solve is not possible. Since such a problem is very hard to obtain the optimal solution within a short running time, we instead propose a fast heuristic suboptimal algorithm to mitigate the interference caused to cellular users and improve the performance of the systems. Simulation results are provided to evaluate the performance of the proposed algorithm.