This paper considers a cooperative orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based cognitive radio network where the primary system leases some of its subchannels to the secondary system for a fraction of time in exchange for the secondary users (SUs) assisting the transmission of primary users (PUs) as relays. Our aim is to determine the cooperation strategies among the primary and secondary systems so as to maximize the sum-rate of SUs while maintaining quality-of-service (QoS) requirements of PUs. We formulate a joint optimization problem of PU transmission mode selection, SU (or relay) selection, subcarrier assignment, power control, and time allocation. By applying dual method, this mixed integer programming problem is decomposed into parallel per-subcarrier subproblems, with each determining the cooperation strategy between one PU and one SU. We show that, on each leased subcarrier, the optimal strategy is to let a SU exclusively act as a relay or transmit for itself. This result is fundamentally different from the conventional spectrum leasing in single-channel systems where a SU must transmit a fraction of time for itself if it helps the PU's transmission. We then propose a subgradient-based algorithm to find the asymptotically optimal solution to the primal problem in polynomial time. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can significantly enhance the network performance.
Park, Jong-Seok;Hwang, Jae-Ho;Jang, Sung-Jeen;Kim, Jae-Moung;Lee, Hyung-Soo
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.8
no.6
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pp.88-97
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2009
As the development of wireless techniques, transmission technology of body area network plays an important role in realizing a welfare society by combining IT and BT when applying to vehicles. Off-body WBAN (Wireless Body Area Network) systems for video data transmission require low battery consumption and high data rate. To satisfy the requirement, UWB has been considered as a promising candidate for high rate WBAN. This paper introduces an antenna selection technique for ultra-wideband based off-body WBAN system with low complexity. In this paper, we propose an antenna selection scheme using non-coherent receiver for off-body high data rate WBAN system. The proposed receiver antenna selection method takes advantage of the characteristic of BPPM (Binary Pulse Position Modulation). With the property of BPPM, this scheme calculates the approximate SNR of the received signal with non-coherent receiver.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.6
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pp.1828-1847
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2014
Coordinated multi-point (CoMP) transmission has been regarded as a potential technology for LTE-Advanced. In frequency division duplexing systems, channel quantization is applied for reporting channel state information (CSI). Considering the dynamic number of cooperation base stations (BSs), asymmetry feature of CoMP channels and high searching complexity, simply increasing the size of the codebook used in traditional multiple antenna systems to quantize the global CSI of CoMP systems directly is infeasible. Per-cell codebook based channel quantization to quantize local CSI for each BS separately is an effective method. In this paper, the theoretical upper bounds of system throughput are derived for two codeword selection schemes, independent codeword selection (ICS) and joint codeword selection (JCS), respectively. The feedback overhead and selection complexity of these two schemes are analyzed. In the simulation, the system throughput of ICS and JCS is compared. Both analysis and simulation results show that JCS has a better tradeoff between system throughput and feedback overhead. The ICS has obvious advantage in complexity, but it needs additional phase information (PI) feedback for obtaining the approximate system throughput with JCS. Under the same number of feedback bits constraint, allocating the number of bits for channel direction information (CDI) and PI quantization can increase the system throughput, but ICS is still inferior to JCS. Based on theoretical analysis and simulation results, some recommendations are given with regard to the application of each scheme respectively.
Nowadays, smart meter (SM) technology is widely effectively used. In addition, power allocation (PA) and channel selection (CS) are considered problems with many proposed approaches. In this paper, we will suggest a specific scenario for an SM configuration system and show how to solve the optimization problem for transmission between SMs and the data concentrator unit (DCU), the center that collects the data from several SMs, via simulation. An efficient CS with PA scheme is proposed in the TV white space system, which uses the TV band spectrum. On the basic of the optimal configuration requirements, SMs can have a transmission schedule and channel selection to obtain the optimal efficiency of using spectrum resources when transmitting data to the DCU. The optimal goals discussed in this paper are the maximum capacity or maximum channel efficiency and the maximum allowable power of the SMs used to satisfy the quality of service without harm to another wireless system. In addition, minimization of the interference to the digital television system and other SMs is also important and needs to be considered when the solving coexistence scenario. Further, we propose a process that performs an interference analysis scheme by using the spectrum engineering advanced Monte Carlo analysis tool (SEAMCAT), which is an integrated software tool based on a Monte-Carlo simulation method. Briefly, the process is as follows: The optimization process implemented by genetic evolution optimization engines, i.e., a genetic algorithm, will calculate the best configuration for the SM system on the basis of the interference limitation for each SM by SEAMCAT in a specific configuration, which reaches the solution with the best defined optimal goal satisfaction.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.3A
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pp.215-222
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2011
In this paper, we propose a power control scheme for effective serving cell selection in Relay environment of 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Tenn Evolution)-Advanced system. A conventional serving cell selection scheme which does not use channel states of backhaul link has a problem that this scheme does not select serving cell supporting maximum throughput. Also, conventional proposed serving cell selection schemes that eNB or RN transmits channel states of backhaul link have problems that conventional schemes need to additional data transmission, serving cell selection process complexity is increased because UE considers channel states of backhaul link, and received signal is degraded because strong interference which is transmission signal from RN. Therefore, for solve these problems, we propose power control scheme that RN control transmission power according to received SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) of backhaul link. By extensive computer simulation, we verify that the power control Relay scheme is attractive and suitable for the Relay environment.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.47
no.5
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pp.25-32
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2010
This paper evaluates the outage probability of cognitive relay networks with cooperation between secondary users based on the underlay approach, when multiple primary receivers coexist with secondary users. Using an appropriate relay selection criterion in cognitive radio networks, we derive the outage probability of secondary user. It is shown that the outage probability increases as the number of primary receivers increases and we quantify the increase. Through the simulation results, we verify that the performance of relaying transmission is varied more sensitively compared to that of direct transmission as the number of primary receivers increases. In addition, the relaying transmission can be less efficient than the direct transmission when multiple primary receiver exist but it can be more efficient than the direct transmission by increasing the relay selection diversity.
The routing protocols designed for wired networks can hardly be used for mobile ad-hoc networks due to limited bandwidth of wireless transmission and unpredictable topological change. Recently, several routing protocols for mobile ad-hoc networks have been proposed. However, when these protocols are applied to support real time services like multimedia transmission, they still have problems in ad-hoe networks, where the topology changes drastically. In this paper, we propose a new route selection algorithm which selects the most reliable rouse that is impervious to route failures by topological changes by mobile hosts. For reliable route selection, the concept of virtual zone (stable lone and caution zone) is proposed. The lone is located in a mobile node's transmission range and determined by mobile node's mobility information received by Global Positioning System (GPS). The proposed algorithm is applied to the route discovery procedure of the existing on-demand routing protocol, AODV, and evaluated by simulation in various traffic conditions and mobility patterns.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.44
no.7
s.361
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pp.59-69
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2007
In this paper, we propose a MIMO-OFDMA (Multi Input Multi Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) system based on Grassmannian beamforming for performance improvement of downlink real-time traffic transmission in harsh channel conditions with low CIR (Carrier-to-Interference Ratio). In the proposed system to reduce feedback information for the beamforming, we also apply Grassmannian Beamforming. Furthermore, we propose antenna selection scheme which performs the beamforming with more useful transmit antennas. In the proposed system, the optimal combination of transmit antennas with maximum MRT (Maximum Ratio Transmission) beamforming gain, is selected. Simulation results reveal that the proposed MIMO-OFDMA system achieves significant improvement of spectral efficiency in low CIR region as compared to a typical open-loop MIMO-OFDMA system using pseudo-orthogonal space time block code.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38A
no.7
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pp.571-579
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2013
This paper proposes an energy-efficient mode selection and power allocation scheme in device-to-device (D2D) communication system as an underlay coexistence with cellular networks. We analyze the energy efficiency which is defined as the summation of the energy efficiencies for all devices. The proposed scheme consists of two steps. First, we calculate the transmission power maximizing the energy efficiency for all possible modes of each device. Although the proposed power cannot maximize the system capacity, we prove that the proposed transmission power is the optimal power which maximizes the energy efficiency. In the second step, we select a mode which has the maximal energy efficiency among all possible mode combinations of the devices. Then we can jointly obtain the transmission power and the mode which can maximize the energy efficiency. The proposed scheme has the optimal performance with respect to the energy efficiency and outperforms the conventional schemes.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.7A
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pp.451-466
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2003
Untethered nodes in mobile ad-hoc networks strongly depend on the efficient use of their batteries. In this paper, we propose a new metric, the drain rate, to forecast the lifetime of nodes according to current traffic conditions. This metric is combined with the value of the remaining battery capacity to determine which nodes can be part of an active route. We describe new route selection mechanisms for MANET routing protocols, which we call the Minimum Drain Rate (MDR) and the Conditional Minimum Drain Rate (CMDR). MDR extends nodal battery life and the duration of paths, while CMDR also minimizes the total transmission power consumed per packet. Using the ns-2 simulator and the dynamic source routing (DSR) protocol, we compare MDR and CMDR against prior proposals for power-aware routing and show that using the drain rate for power-aware route selection offers superior performance results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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