Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
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Determination and Performance Evaluation of Codevectors Utilizing Phase Difference Distribution Characteristics of Circular Antenna Arrays

원형 안테나 배열의 위상 차이 분포 특성을 활용한 코드벡터 결정 방식 및 성능 평가

  • Kim, Huiwon (Department of Electronic Engineering, Sogang University) ;
  • Suh, Junyeub (Department of Electronic Engineering, Sogang University) ;
  • Sung, Wonjin (Department of Electronic Engineering, Sogang University)
  • Received : 2016.07.28
  • Accepted : 2016.09.23
  • Published : 2016.10.25
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Abstract

Current mobile communication systems utilize the multiple-input multiple-output (MIMO) transmission technique as an important means to enhance the bandwidth efficiency. Accurate beamforming via channel estimation contributes to the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) increase and the system performance improvement when MIMO transmission techniques are employed. Therefore, determination of beamforming vectors as well as the design of appropriate codebooks defining these codevectors play an important role in system operation. In this paper, we statistically analyze the phase difference between the channels corresponding to adjacent antenna elements in order to design an efficient codebook for uniform circular arrays (UCAs). We introduce new parameters which compensate for the additional phase difference observed in its probability density functions (PDFs). The performance of the proposed codebook is tested using the spatial channel model (SCM) to demonstrate its gain over the standard codebooks adopted in the long term evolution (LTE) Releases 8 and 10.

현재 사용 중인 이동 통신 시스템에서는 주파수 효율을 높이기 위한 주요한 방법으로 다중 입출력 송수신 (multiple-input multiple-output; MIMO) 전송 기술을 사용하고 있다. MIMO 전송 시 채널의 추정을 통한 정확한 빔포밍의 수행은 수신 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비 (signal-to-interference-plus-noise ratio; SINR) 증가와 시스템의 성능 향상에 기여하며, 따라서 빔포밍 벡터와 이를 정의하는 코드북 설계에 관한 논의는 매우 중요하다. 본 논문에서는 균일 원형 배열 (uniform circular array; UCA) 구조 환경에 적합한 코드북을 제안하기 위해 인접 안테나 간 채널의 위상 차이를 통계적으로 분석한 후, 확률 밀도 함수의 분포에서 나타난 위상의 이동 정도를 보상하기 위해 새로운 매개 변수를 추가하는 방법을 사용한다. 제안 코드북은 공간채널모델 환경에서 성능 평가를 진행하여 기존의 LTE (long term evolution) Release 8과 Release 10에서 제시한 표준 코드북 대비 큰 폭의 성능 이득을 보임을 확인한다.

Keywords

References

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