상향링크 다중 사용자 기반 가상적 MIMO-OFDM 시스템의 파일럿 오버헤드와 다중화 이득의 트레이드오프

A Tradeoff of Multiplexing Gain and Pilot Overhead in Multi-User OFDM Virtual MIMO Uplink Systems

본 논문에서는 다중사용자 환경의 상향링크 가상적 MIMO-OFDM 시스템 기반 하에서 정보 이론적인 관점에서의 합 전송률을 최대화 할 수 있는 최적의 사용자 수에 대하여 분석하였다. 다중 안테나 기반의 기지국과 단일 안테나용 단말기를 기반으로 하고 있으며 주파수 비선택적 블록 페이딩 및 시변 페이딩 채널 하의 파일럿 기반의 채널 추정 방식을 가정하였다. 이론적 분석을 통하여 낮은 SNR 영역에서 다중화 이득과 파일럿 오버헤드 간의 트레이드오프가 있음을 증명하였고 동일한 파일럿 및 신호 전력이 주어질 때, 주파수 비선택적 블록 채널에서의 시스템 성능을 최대화 하는 최적의 사용자 수는 min ($N_r$,LT/2)으로 결정되는 반면, 페이딩 채널에서는 min($N_r$, ${\lfloor}{\sqrt{LT+1}}-1{\rfloor}$)으로 접근함을 보여 준다.

In this paper, we derive the optimum number of users which can maximize the information theoretic sum capacity in multiuser OFDM virtual MIMO uplink system. In which, there are multiple antennas at the base station and a number of users with single transmit antenna. Pilot-assisted channel state estimation is assumed for a block fading channel and time-varying fading channel. We analyze the tradeoff between the multiplexing gain and pilot overhead especially in low SNR regime and conclude that the optimum number of users is min ($N_r$,LT/2 ) in frequency nonselective block fading channel and approximately equal to min ($N_r$, ${\lfloor}{\sqrt{LT+1}}-1{\rfloor}$) in time varying fading channel. assuming the same pilot and signal pwoer.