• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권5호
• /
• pp.2015-2028
• /
• 2016

In this paper, we propose a sum transmission rate maximization based cooperative spectrum sharing protocol with quality-of-service (QoS) support for both of the primary and secondary systems, which exploits the situation when the primary system experiences a weak channel. The secondary transmitter ST_b which provides the best performance for the primary and secondary systems is selected to forward the primary signal. Specifically, ST_b helps the primary system achieve the target rate by using a fraction of its power to forward the primary signal. As a reward, it can gain spectrum access by using the remaining power to transmit its own signal. We study the secondary user selection and optimal power allocation such that the sum transmission rate of primary and secondary systems is maximized, while the QoS of both primary and secondary systems can be guaranteed. Simulation results demonstrate the efficiency of the proposed spectrum sharing protocol and its benefit to both primary and secondary systems.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제14권4호
• /
• pp.374-384
• /
• 2012

Utilizing artificial noise (AN) is a good means to guarantee security against eavesdropping in a multi-inputmulti-output system, where the AN is designed to lie in the null space of the legitimate receiver's channel direction information (CDI). However, imperfect CDI will lead to noise leakage at the legitimate receiver and cause significant loss in the achievable secrecy rate. In this paper, we consider a delayed feedback system, and investigate the impact of delayed CDI on security by using a transmit beamforming and AN scheme. By exploiting the Gauss-Markov fading spectrum to model the feedback delay, we derive a closed-form expression of the upper bound on the secrecy rate loss, where $N_t$ = 2. For a moderate number of antennas where $N_t$ > 2, two special cases, based on the first-order statistics of the noise leakage and large number theory, are explored to approximate the respective upper bounds. In addition, to maintain a constant signal-to-interferenceplus-noise ratio degradation, we analyze the corresponding delay constraint. Furthermore, based on the obtained closed-form expression of the lower bound on the achievable secrecy rate, we investigate an optimal power allocation strategy between the information signal and the AN. The analytical and numerical results obtained based on first-order statistics can be regarded as a good approximation of the capacity that can be achieved at the legitimate receiver with a certain number of antennas, $N_t$. In addition, for a given delay, we show that optimal power allocation is not sensitive to the number of antennas in a high signal-to-noise ratio regime. The simulation results further indicate that the achievable secrecy rate with optimal power allocation can be improved significantly as compared to that with fixed power allocation. In addition, as the delay increases, the ratio of power allocated to the AN should be decreased to reduce the secrecy rate degradation.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제10권8호
• /
• pp.3529-3550
• /
• 2016

In heterogeneous networks (HetNets), energy saving is vital for a sustainable network development. Many techniques, such as spectrum allocation, network planning, etc., are used to improve the network energy efficiency (EE). In this paper, micro BSs utilizing cell range expansion (CRE) and spectrum allocation are considered in multi-channel heterogeneous networks to improve EE. Hotspot region is assumed to be covered by micro BSs which can ensure that the hotspot capacity is greater than the average demand of hotspot users. The expressions of network energy efficiency are derived under shared, orthogonal and hybrid subchannel allocation schemes, respectively. Particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to solve the optimal ratio of subchannel allocation in orthogonal and hybrid schemes. Based on the results of the optimal analysis, we propose three service control strategies on the basis of large-scale user behaviors, i.e., adjust micro cell rang expansion (AmCRE), adjust micro BSs density (AmBD) and adjust micro BSs transmit power (AmBTP). Both theoretical and simulation results show that using shared subchannel allocation scheme in AmBD strategies can obtain maximal EE with a very small area ratio. Using orthogonal subchannel allocation scheme in AmCRE strategies can obtain maximal EE when area ratio is larger. Using hybrid subchannel allocation scheme in AmCRE strategies can obtain maximal EE when area ratio is large enough. No matter which service control strategy is used, orthogonal spectrum scheme can obtain the maximal hotspot user rates.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.65-70
• /
• 2013

본 논문에선, 정적 무선 네크워크에서 에너지 절약을 얻기 위한 멀티 홉 협력 전송 프로토콜을 제안한다. 네트워크의 각 터미널에서는 수신된 신호를 각 수신단에서 등 이득 결합 기법을 사용하고 단일 안테나를 설치한다. 또한, 각 구간에서 최적의 전체 전송 전력의 할당 방법을 제안한다. 몬테-카를로 시뮬레이션으로 평균 전체 전송 전력과 구간의 평균 수의 부분에서 멀티 홉 직접 전송(MDT)와 Khadani에 의해 제안된 협력 라우팅 프로토콜을 제안된 프로토콜로 성능을 비교 분석한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제31권12C호
• /
• pp.1240-1248
• /
• 2006

본 논문에서는 다중사용자 하향링크 직교 주파수 분할 다중 접속 방식 (OFDMA)에서 궤환 비트량을 줄일 수 있고 제한된 송신전력 하에서 시스템의 전송률을 높일 수 있는 사용자 선택 방식, 대역 할당 방식 그리고 전력할당 방식에 관한 연구를 하였다. 기존에 제안된 방법은 단일 셀 내의 사용자가 모든 부대역의 채널 상태 정보(CQI, channel quality information)를 기지국으로 전송하였으나, 이러한 방식은 심각한 궤환 정보의 오버헤드가 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 궤환 정보량을 줄이기 위하여 각 사용자가 일부 대역의 채널 상태 정보와 부가 채널정보를 기지국으로 궤환하여 효율적인 대역할당을 하며, 할당된 대역에 따라 효과적인 전력 할당과 변조 및 부호화 방식을 결정하는 시스템을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 전체 시스템에서의 궤환 정보량은 크게 줄이면서 시스템의 전송률 측면에서 조금의 성능열화만 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.65-71
• /
• 2016

무선 페이딩 채널에서 시스템의 성능 저하를 효과적으로 개선하기 위하여 협동 릴레이 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그동안의 연구는 고정된 릴레이를 가정하였는데, 최근에는 실제 이동통신 환경을 고려하여 공간적으로 랜덤하게 분포된 릴레이를 갖는 협동 릴레이 시스템의 연구가 시작되고 있다. 특히 통신 자원의 효율이 높은 추가 기회전송 협동 릴레이 시스템에서는 릴레이를 선택하는 방법에 따라서 시스템의 성능이 변화하는데, 이에 대한 비교 연구는 발표되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 최대 SNR 선택법과 최대-최소 SNR 선택법을 대상으로 최대비 결합을 사용한 추가 기회전송 협동 릴레이 시스템의 성능을 유도하였고, 송신전력이 소스와 릴레이로 배분되었을 때의 오수신율을 비교하였다. 본 논문의 해석적 결과는 이동통신 시스템에 기회전송 증가 릴레이 시스템을 도입하였을 경우 릴레이를 선택하고 송신 전력을 배분하는데 이론적 근거로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제35권12C호
• /
• pp.1020-1028
• /
• 2010

릴레이는 차세대 이동통신 시스템에서 기지국의 서비스 커버리지 영역을 확대하고 음영지역을 해소하기 위해 반드시 필요한 기술이다. 하지만, 기존의 릴레이 관련 연구는 주로 반이중 모드, 즉 서로 다른 시간 혹은 주파수에서 송수신을 수행하도록 제한하고 있다. 반이중 릴레이는 구현이 쉬운 반면 릴레이 송수신 지원 구분이 필요하기 때문에 전체 시스템 용량이 줄어드는 단점이 있다. 본 논문에서는 다중 안테나를 갖는 전이중 릴레이의 다중 사용자 precoding 및 sum rate 정합 기반의 전력 할당 방식을 제안한다. 전이중 릴레이는 같은 주파수에서 동시에 송수신을 수행하기 때문에 릴레이의 송수신 안테나 사이에 발생하는 자기 간섭 문제를 해결해야 한다. 본 논문에서 제안하는 precoding 기법을 통해 다중 사용자 MIMO 전송이 가능하면서 동시에 전이중 릴레이의 자기 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 릴레이가 기지국으로부터 수신하는 정보량과 단말국으로 전달하는 정보량이 동일하도록 하는 조건 하에서 전체 시스템 용량을 최대화하는 전력 할당 기법을 제안한다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.41-51
• /
• 2006

고속 데이터 전송 서비스를 지원하는 1xEV-DO와 같은 CDMA 기반 패킷 전송 시스템들에서 각 기지국은 최대 전송 전력을 가지고 시간분할다중화방식을 이용하여 데이터 패킷들을 전송한다. 따라서 특정 시간에 한 사용자만이 시스템 내에서 서비스를 받을 수 있다. 본 논문에서는 1xEV-DO와 같은 CDMA기반 고속 패킷 데이터 전송 시스템을 위한 전력제어가 결합된 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 하향링크 공동 채널에서 채널 직교성을 이용하는 코드분할다중화전송기법을 채택하여, 스케쥴러에 의해 선택된 첫 번째 사용자가 요구하는 서비스를 지원하고 남은 여분의 자원이 있는 경우 이를 활용하여 주어진 시간에 다른 사용자를 지원할 수 있다. 모의실험을 통하여 제안된 방식이 최대전송률 기반 스케쥴링 알고리즘과 같은 기존 스케쥴링 알고리즘의 성능을 향상 시킬 수 있음을 보였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권12A호
• /
• pp.1006-1013
• /
• 2009

본 논문에서는 블록 대각화 기법을 사용하는 다중 사용자 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 하향링크 채널 환경에서 모든 사용자의 성능을 동일하게 보장하기 위하여 데이터 스트림의 수를 할당하는 기법을 제안한다. 기존의 연구들은 전체 채널 용량의 최대화에 중점을 두고 있고, 각 사용자의 채널 환경에 따라서 채널 용량이 불균등하게 분배되어 사용자 간의 차이가 크다. 뿐만 아니라, water-filling 기법을 사용하여 전력을 제어함으로써, 채널 이득이 작은 사용자는 매우 작은 채널 용량만을 가질 수 있었다. 또한, 대부분의 연구에서는 모든 사용자에 대해 동일한 수의 데이터 스트림을 사용함으로써, 스스로 데이터 스트림의 분배에 의한 추가적인 이득을 제한했다. 본 논문에서는 사용자 채널의 크기에 따라 데이터 스트림을 분배하여 모든 사용자에게 균등한 채널 용량을 보장하는 조건에서 이를 최대화하는 기법을 제안하고 모의실험을 통하여 제안된 기법이 기존의 기법에 비해 송신전력과 채널 용량의 이득이 더 큰 것을 확인한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제14권10호
• /
• pp.4231-4245
• /
• 2020

Non-orthogonal multiple access (NOMA) is widely studied in both academia and industry due to its high spectral efficiency over orthogonal multiple access (OMA). To effectively improve spectrum efficiency, an amplify-and-forward (AF) cooperative NOMA system is proposed as well as a novel detection scheme is proposed, in which we first perform successive interference cancellation (SIC) twice at U1 for the two signals received from two time slots to remove interference from symbol 2, then two new signals apply max ratio combining (MRC). In addition, a closed-form upper bound approximation for the ergodic capacity of our proposed system is derived. Monte-Carlo simulations and numerical analysis illustrate that our proposed system has better ergodic capacity performance than the conventional cooperative NOMA system with decode-forward (DF) relay, the conventional cooperative NOMA system with AF relay and the proposed AF cooperative NOMA system in [16]. In addition, we can see that ergodic capacity of all NOMA cooperative systems increase with the increase of transmit SNR. Finally, simulations display that power allocation coefficients have little effect on ergodic capacity of all NOMA cooperative systems. This is due to this fact that ergodic capacity of two symbols can be complementary with changing of power allocation coefficients.