양자화된 빔포밍 시스템은 정확한 채널 상태 정보를 특정 벡터로 구성된 유한 집합, 즉 코드북으로 양자화하여 원하는 벡터에 대응되는 인덱스만을 송신단으로 피드백함으로써 피드백 오버헤드 및 지연 등에 의해 발생되는 영향을 최소화한다. 이와 관련하여 전역 (exhaustive) 및 그룹화 (group-based)를 이용한 탐색 기반의 인덱스 재배치 기법을 통해 추가적인 비트의 요구없이 피드백 에러에 의한 성능저하의 최소화 기법에 대한 연구가 수행되었다. 본 논문에서는 기존에 연구되었던 인덱스 재배치 기법에 코드북 내 벡터간의 chordal 거리에 따른 최적 코드북 설계기법 통해 적응적 특성을 갖는 개선된 그룹화 기반의 코드북 인덱스 배치 기법을 제안한다. Monte-Carlo 기반의 모의실험에 의해 제안하는 기법은 송신 안테나 수가 4이고 LTE 코드북을 이용할 경우 인덱스 재배치 기법을 사용하지 않을 때보다 동일한 비트 에러율을 얻기 위해 0.5~1dB 성능이 향상되며, 기존 그룹화 기반의 인덱스 배치 기법보다는 동일 환경에서 0.1~0.2dB 성능이 향상된다.
In this paper, a channel-adaptive beamforming method is proposed for OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multilexing Access) systems with smart antenna, in which the size of a cluster is determined adaptively depending on the frequency selectivity of the channel. The proposed method consists of 4 steps: initial channel estimation, refinement of channel estimates, region-splitting, and computation of weight vector for each region. In the proposed method, the size of a cluster for resource unit is determined adaptively according to a region-splitting criterion. It is shown by simulation that the proposed method shows good performances in both frequency-flat and frequency-selective channels.
The orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) technique is well known to be robust against the frequency-selective fading in wireless channels. It is due to the exploitation of a guard interval that is inserted at beginning of each OFDM symbol. Based on the conventional OFDM and a polyphase filtered orthogonal frequency division multiplexing (PF-OFDM) technique, we developed an adaptive beamforming algorithm for antenna arrays. The proposed algorithm would lead to an efficient use of channel, since it is possible to eliminate a guard interval and also easily suppress interchannel interference at the same time. In this paper, a series of computer simulations have been provided to show the performance of the proposed system.
Multiple antenna technology, such as multiple input multiple output (MIMO), beamforming is one of the most promising technology for broadband wireless communication. In OFDM environment, we found that as the number of paths is increased, smart antenna system cannot fully exploit beamforming gain. In this paper, we propose a beamforming scheme and analyze the performance of the proposed beamforming scheme in WiBro smart antenna system. WiBro is an OFDMA-based multiple access service for wireless broadband multimedia environment. The proposed beamforming technique for WiBro smart antenna system can effectively improve the performance of the systems in multipath fading environment.
최근 빠른속도로 발전하는 무선통신기술로 인하여 스마트 기기의 사용이 날로 증가하고 있다. 이에 따른 데이터 트래픽의 문제가 날로 증가함에 따라 네트워크의 용량 증대를 위하여 아직 개척되지 않은 새로운 영역인 6GHz 이상의 대역에 대한 연구가 진행되었다. 밀리미터파(Millimeter Wave, MmWave) 통신은 6GHz 이상의 대역을 이용하여 초당 기가비트의 데이터 전송률 달성을 가능하게 한다. 작은 파장으로 인한 경로 손실을 극복하기 위해 대량의 안테나 배열을 사용하여 이득을 높인다. 본 논문에서는 하이브리드 빔포밍(Hybrid beamforming)을 이용한 프리코딩 과정에서 시스템의 스펙트럼 효율(Spectral efficiency)을 최대화 하는 알고리즘을 제시하였다. 또한 스펙트럼 효율이 최대가 되는 빔 수의 최적화 방법을 수식을 통해 제안하였다. 제안한 방법으로 스펙트럼 효율을 최대화 하는 것을 확인하였다.
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서 EB(Eigen-Beamforming)는 MIMO 채 널의 특이 값 분해(Singular Value Decomposition: SVD)를 통하여 수신기의 유효 신호 대 잡음비(Signal-to-Interference Plus Noise Ratio: SI-NR)를 최대화하는 빔을 형성하는 방법으로써 널리 활용되고 있으나, 인접 셀 간섭 신호의 영향으로 셀 경계에 위치한 단말기의 신호 검출 성능은 급격히 열화되고 전송 효율은 감소하게 된다. 본 논문에서는 EB 전송을 활용하는 경우, 적응적 인접 셀 간섭 완화 방안을 제시하고 그 수신 성능을 평가한다. 특히, EB 전송을 이용하여 기지국예서 전송된 신호를 단말기가 수신할 때, 최대의 유효 신호 대 간섭 잡음비를 얻기 위한 OC(Optimum Combining) 및 MMSE-ISD(Minimum Mean-Squared Error for Intercell Spatial Demultiplexing)를 적응적으로 사용하기 위한 기준을 제시하고 유효 신호 대 간섭 잡음비 및 전송 용량 측면의 수신 성능을 분석한다. 제안하는 적응적 수신 방식은 수신 빔포밍 벡터만을 사용하는 기존의 EB 수신 방식 대비 평균 전송 용량 측면에서 향상된 성능을 보이며, 셀 경계 지역에 단말기가 위치할 경우 최대 2 bps/Hz 성능 개선을 가져온다.
적응형 어레이는 다중 접속 간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 감쇠시키는 효과적인 방법을 제안하고 현재와 미래의 무선 커뮤니케이션 시스템의 성능을 개선한다. 본 논문에서는 페이딩 환경 안에서 기본 위치(BS, Base Station) 어레이 안테나와 함꼐 IS-95에 근거한 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템의 이론적인 평균 비트 오류율을 분석하기 위해서 제안한 분석법을 적용한다. 사용자의 수, 안테나의 수와 잡음 레벨의 기능에 따른 SINR(Signal Interference plus Noise Ratio)을 위해 수정된 식을 제안한다. 또한 다른 사용자와 채널 시나리오를 고려한 시뮬레이션의 결과를 증명한다.
잡음의 제거는 음성을 인터페이스로 하는 기기들에 필수적이라고 할 수 있다. 실질적으로 통화 품질이나 음성 인식률은 음성 입력부의 주변에서 들어오는 원치 않는 가산성 잡음에 의해서 크게 열화된다. 본 논문에서는 기본적으로 두 개의 마이크로폰을 이용한 잡음제거 방법을 제안한다. 마이크를 여러 개 사용했을 때의 장점은 방향 정보를 이용할 수 있다는 것인데 이는 사람 목소리, 음악 소리 등의 비정상성 잡음을 제거하는 데에 유용하다. 제안된 잡음제거 알고리즘은 위너필터에 기반 한다고 볼 수 있다. 위너필터에 의한 잡음제거를 위해서는 검출하고자 하는 음성과 제거하고자 하는 잡음의 주파수 응답이 동시에 추정 가능해야 한다. 이를 위해서 주파수 영역에서 스펙트럼 분류를 시행하여 위너필터 기반의 잡음제거에 필요한 정보를 얻는다. 제안된 알고리즘을 이용한 성능은 잘 알려진 프로스트 (Frost) 알고리즘 및 적응 모드 컨트롤러를 갖는 generalized sidelobe canceller (GSC)와 비교하였다. 성능의 지표로는 객관적 음질 평가의 방법 중에서 널리 쓰이고 있는 perceptual evaluation of speech quality (PESQ) 및 음성 인식률이 사용되었다.
멀티미디어 강의시스템은 첨단 기술로 스마트해지고 있지만 마이크는 손에 들거나 신체에 부착하는 고전 방식에 여전히 의존하고 있다. 본 논문에서는 천정 부착형 배열 마이크를 제안하여 넓은 범위를 지원하면서 화자가 아무 장비를 착용하지 않고 자유롭게 이동이 가능함을 보였다. 제안된 시스템은 복잡한 빔 포밍 방식 대신에 이동통신의 셀(Cell)과 핸드 오버(Handover)를 적용하여 셀 간에 연속되는 마이크를 저가로 구현하였다. 음성에서 무성음 구간이 의사잡음(Pseudo Noise)과 유사한 특징을 이용하여 3개의 마이크에 지연-합의 다중경로 수신기를 연결하여 소프트 핸드오버를 제공하였다. 제안된 마이크 시스템은 강단 범위인 $6.3{\times}1.5m$ 영역에서 동작을 검증하였다. 실시간 처리를 위하여 상관기(Correlator)의 연산 범위를 82% 이상 줄였으며 출력 지연은 지연 적응 필터로 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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