본 논문에서는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법에 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기법이 결합된 Adaptive-MCM(Modulation, Coding and MIMO) 시스템을 제안하고, 모의실험을 통해 그 성능을 분석한다. AMC 기법은 채널 환경에 따라서 변조방식, 코드율을 적응적으로 변화시켜 전송률과 신뢰도의 향상을 가져온다. 제안된 Adaptive-MCM 시스템은 채널 환경에 따라서 MIMO 기법을 적응적으로 활용함으로써 기존의 변조방식과 코드율의 조합에 국한된 AMC 기법보다 더욱 향상된 전송률과 에러 성능을 가져 오게 한다. 제안된 시스템의 성능 분석은 Adaptive-MCM 시스템을 적용한 시스템과 적용하지 않은 시스템의 각 전송률 결과를 바탕으로 비교 수행되었다. 실험결과, Adaptive-MCM 시스템을 적용함으로써 각 MCMS(Modulation, Coding, and MIMO Scheme) 레벨에 해당하는 조합을 고정적으로 사용하는 시스템에서 나타났던 SNR(Signal to Noise Ratio) 확보와 데이터율 증가 사이의 Trade-Off 관계 개선이 이루어졌으며, 이를 통해 평균 데이터율의 향상을 가져올 수 있었다.
본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에 여러 MIMO 기법을 적용한 후 모의실험을 통하여 성능을 비교 및 분석하였고, 또한 Pre-coding, Antenna Subset Selection, AMC 기법을 적용하여 시스템을 분석하였다. 그리고 최종적으로 제안한 Adaptive-MCM(Adaptive-MIMO-Coding-Modulation) 기법의 성능을 분석하였다. 그 결과 4세대 이동통신 시스템에서 요구되고 있는 최대 전송률과 고품질 서비스의 Trade-off 관계를 개선할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 실내 환경에서 대표적인 적응 MIMO 알고리즘들의 스펙트럼 효율을 비교, 분석한다. 먼저, MIMO 알고리즘들의 변복조 기법을 간략히 고찰하고 BPSK 와 256QAM 까지의 정방형 QAM 변조방식을 이용하여 적응 알고리즘을 구성한다. 끝으로, 실내 전파환경에서 (2$\times$2) 혹은 (4$\times$4) 안테나 어레이로 구성되는 적응 MIMO 알고리즘들의 스펙트럼 효율을 시뮬레이션을 통해 비교, 분석한다.
Water-filling 알고리즘은 적응 MIMO 시스템의 ergodic 용량을 최대화하는 효율적인 전력 할당 방식이지만 이산 변조 지쉬discrete modulation index)를 사용하는 실제의 시스템의 경우 과도한 잉여 전력(residual power)으로 인해 스펙트럼 효율이 감소하는 단점이 있다. 본 논문에서는 water-filling 알고리즘의 잉여 전력을 효율적으로 재할당 함으로써 적응 MIMO 시스템의 스펙트럼 효율을 향상시키는 새로운 전력 할당 알고리즘을 제안한다. 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 터보 코드가 적용된 적응 MIMO 시스템을 구성하고 다양한 환경에서 시뮬레이션을 수행한다 시뮬레이션 결과, 레일리이 페이딩 환경에서 SNR이 20dB일 때 제안된 알고리즘의 스펙트럼 효율이 기존의 water-filling 알고리즘에 비해 대략 8.9% 향상됨을 알 수 있었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권12호
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pp.3200-3219
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2013
This paper proposes an adaptive combined scalable video coding (CSVC) system for video transmission over MIMO-OFDM (Multiple-Input Multiple-Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) broadband wireless communication systems. The scalable combination method of CSVC adaptively combines the medium grain scalable (MGS), the coarse grain scalable (CGS) and the scalable spatial modes with the limited feedback partially from channel state information (CSI) of MIMO-OFDM systems. The objective is to improve the average of peak signal-to-noise ratio (PSNR) and bit error rate (BER) of the received video stream by exploiting partial CSI of video sources and channel condition. Experimental results show that the delivered quality using the proposed adaptive CSVC over MIMO-OFDM system performs better than those proposed previously in the literature.
적응 전송 MIMO(multiple input multiple output)-OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템은 CSI(channel state information)의 되먹임을 이용하여 각 부반송파의 채널 상황에 따라 변조 방식을 다르게 전송하는 시스템이다. CSI 되먹임 채널인 상향링크 채널에는 송수신기 처리지연, 전송 지연, 프레임 지연 등 다중 지연 요소가 존재한다. 이러한 다중 지연요소로 인한 CSI 불일치는 채널 상황에 따라 적절한 변조 방식을 결정하는데 오류를 발생시키게 되어 시스템 성능을 떨어트린다. 본 논문에서는 적응 시스템에 내장되는 다중 지연 채널 예측 방식인 CTSBP(comb type samples based prediction)와 BTSBP(block type samples based prediction)에 대해 전송 지연 및 채널 신호 대 잡음비에 따른 MSE (mean square error), 데이터 율 등 성능을 비교한다. 이를 통하여 악조건 다중경로 채널환경에 강건한 적응 전송 SISO(single input single output)-OFDM/MIMO-OFDM을 설계한다. 또한 CSI 되먹임 오버헤드를 줄이기 위한 방안으로 선형보간 방법을 제안하고 선형 보간 간격에 따른 MSE를 도출한다.
본 논문은 분할된 선형배열안테나를 사용하는 다중 사용자 MIMO 기술에서 코드북(codebook)을 운용 환경에 따라 최적화 하는 기술을 제안한다. 제안하는 기술은 공간상관도가 없는 MIMO 채널을 가정하여 디자인된 코드북을 각 순방향 링크의 송신 공간상관행렬을 이용하여 컬러링(coloring)하는 기술이며, 이를 위해 필요한 각 링크의 송신 상관행렬을 제한된 양의 long-term 피드백을 통해 피드백하는 기술을 제안한다. Zero-forcing maximum eigenmode transmission 기술을 사용하는 다중 사용자 MIMO 시스템에서, 제안하는 코드북 최적화 기술의 성능을 분석하였으며, 제안하는 기술이 적은양의 추가 피드백 정보량으로 다양한 운용 환경에 적응적으로 코드북을 최적화함을 보인다.
Park, Jangyong;Kim, Minjoon;Kim, Hyunsub;Jung, Yunho;Kim, Jaeseok
Journal of Communications and Networks
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제18권2호
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pp.210-217
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2016
In this paper, we propose a low complexity multiple-input multiple-output (MIMO) detection algorithm with adaptive interference mitigation in downlink multiuser MIMO (DL MU-MIMO) systems with quantization error of the channel state information (CSI) feedback. In DL MU-MIMO systems using the imperfect precoding matrix caused by quantization error of the CSI feedback, the station receives the desired signal as well as the residual interference signal. Therefore, a complexMIMO detection algorithm with interference mitigation is required for mitigating the residual interference. To reduce the computational complexity, we propose a MIMO detection algorithm with adaptive interference mitigation. The proposed algorithm adaptively mitigates the residual interference by using the maximum likelihood detection (MLD) error criterion (MEC). We derive a theoretical MEC by using the MLD error condition and a practical MEC by approximating the theoretical MEC. In conclusion, the proposed algorithm adaptively performs interference mitigation when satisfying the practical MEC. Simulation results show that the proposed algorithm reduces the computational complexity and has the same performance, compared to the generalized sphere decoder, which always performs interference mitigation.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권8호
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pp.3068-3078
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2015
Although the massive MIMO system supports a high throughput, it requires a lot of channel information for channel compensation. For the reduction of overhead, the massive MIMO system generally uses TDD as duplexing scheme. Therefore, the massive MIMO system is sensitive to rapidly changing fast fading in according to time. For the improvement of reduced SINR by fast fading, the adaptive power control is proposed. Unlike the conventional scheme, the proposed scheme considers mobility of device for adaptive power control. The simulation of the proposed scheme is performed with consideration for mobility of device. The result of the simulation shows that the proposed scheme improves SINR. Since SINR is decreased in according to the number of device in the network by unit of cell, each base station can accommodate more devices by the proposed scheme. Also, because the massive MIMO system with high SINR can use high order modulation scheme, it can support higher throughput.
고속데이터 전송이 요구되는 경우, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 다중경로에 의해 발생되는 주파수 선택성 페이딩에 쉽게 대처할 수 있다는 장점 때문에 다양한 고속 무선 통신 시스템에 채택되어왔다. 본 논문에서는 최적의 적응 비트로딩 알고리즘을 제안하고, 이를 확인하기 위해 SISO(Single Input Single Output)-OFDM 시스템에 이 알고리즘을 적용하고 고정 변조를 사용하는 SISO-OFDM과 비교 분석 하였다. 특히 다중 경로페이딩 채널에서 채널을 알고 있는 경우, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템의 적응 비트로딩을 시험하기 위해, 특이치 분해(SVD : Singular Value Decomposition)를 사용하여 MIMO 채널을 SISO 채널로 병렬 분해하여, 제안한 적응비트로딩 알고리즘을 적용하였다. 시뮬레이션 결과, 적응 비트로딩 MIMO-OFDM 시스템은 SISO-OFDM 시스템 보다 BER 성능이 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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