Data Stream Allocation for Fair Performance in Multiuser MIMO Systems

This paper proposes a data stream allocation technique for fair capacity performance in multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) systems using block diagonalization (BD) algorithm. Conventional studies have been focused on maximum sum capacity. Thus, there is a very large difference of capacity among users, since user capacity unfairly distributed according to each user channel environment. In additional, poor channel user has very small capacity, since base station allocates the power by using water-filling technique. Also, almost studies limited itself to obtain the additional gain by using the same number of data streams for all users. In this paper, we propose the technique for maximizing sum capacity under the fair performance constraint by allocating data stream according to user channel environment. Also, proposed algorithm has more gain of sum capacity and transmit power than conventional equal allocation via computer simulation.

다중 사용자 MIMO 환경에서 균등한 성능을 보장하는 데이터 스트림 할당 기법

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.