• ETRI Journal
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• 제30권3호
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• pp.355-364
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• 2008

Multiple-input multiple-output (MIMO) systems can provide significant increments in capacity; however, the capacity of MIMO systems degrades severely when spatial correlation among multipath channels is present. This paper demonstrates that the influence of shadowing on the channel capacity is more substantial than that of multipath fading; therefore, the shadowing effect is actually the dominant impairment. To overcome the composite fading effects, we propose combining macroscopic selection diversity (MSD) schemes with MIMO technology. To analyze the system performance, the capacity outage expression of MIMO-based MSD (MSD-MIMO) systems using a characteristic function is applied. The analytic results show that there are significant improvements when MSD schemes are applied, even for the two-base-station diversity case. It is also observed that the effect of spatial correlation due to multipath fading is almost negligible when multiple base stations cooperatively participate in the mobile communication topology.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.77-85
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• 2018

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) is the core technology for improving the channel capacity compared to Single-User MIMO (SU-MIMO) by using multiuser gain and spatial diversity. Key problem for the MU-MIMO is the user selection which is the grouping the users optimally. To solve this problem, we adopt Extreme Value Theory (EVT) at the beginning of the proposed algorithm, which defines a primary user set instead of a single user that has maximum channel power according to a predetermined threshold. Each user in the primary set is then paired with all of the users in the system to define user groups. By comparing these user groups, the group that produces a maximum sum rate can be determined. Through computer simulations, we have found that the proposed method outperforms the conventional technique yielding a sum rate that is 0.81 bps/Hz higher when the transmit signal to noise ratio (SNR) is 30 dB and the total number of users is 100.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.107-113
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• 2011

An OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) includes a MIMO(Multi-Input Multi-Output) scheme for improving spectral efficiency and data throughput. Recognizing that the performance of MIMO system is heavily dependent upon the accuracy of channel estimation, we propose a novel channel estimation for the MIMO scheme based on OFDMA. Conventional interpolation-based channel estimation suffers from poor estimation error at specific subcarriers. Proposed scheme makes use of a planar interpolation instead of linear interpolation for those subcarriers of bad accuracy. Simulation results show that the proposed scheme improves the performance of MIMO system by improving the accuracy in channel estimation especially for the adverse subcarrier positions. It is observed that the proposed scheme outperforms the conventional method by about 2dB in terms of both mean squared error and overall bit error rate with a reasonable computational complexity.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권4호
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• pp.180-187
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• 2014

본 논문에서는, 하향 다중 사용자 MIMO 환경에서 간섭 검출 및 제거를 하기위해 확장된 fixed-complexity sphere decoder (FSD) 알고리즘이 제안되었다. 제안된 알고리즘은, generalized sphere decoder (GSD) 알고리즘을 이용한 채널행렬 확장과 간섭신호와 요구신호를 고려한 채널행렬 순서화를 통해 FSD 알고리즘을 간섭신호 검출에 활용 가능하도록 확장 하였다. IEEE802.11ac의 통신모드 중 네 명의 다중 사용자에게 각각 702 Mbit/s 전송이 가능한 환경의 몬테카를로실험을 통해서, 제안된 알고리즘이 10% packet error rate기준으로 간섭제거 기능이 없는 maximum-likelihood 검출성능 대비 $E_b/N_0$가 약 3 dB 향상됨을 보여주었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권6호
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• pp.981-989
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• 2015

최적 ML(Maximum Likelihood) 기법 및 sphere decoding(SD), QRM-MLD(QR decomposition with M-algorithm Maximum Likelihood Detection) 기반의 준 최적 검출 기법을 적용한 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템에서의 LLR(Log Likelihood Ratio) 계산은 변조 차수 및 송/수신 안테나의 수가 증가할수록 그 복잡도가 지수적으로 증가하여 구현 및 성능 면에서 큰 문제점을 야기한다. 본 논문에서는 고차 변조 방식 기반의 $N_T{\times}N_R$ MIMO시스템 수신기의 QRM-MLD 기반 MIMO 검출기에서 연판정 시 아주 낮은 복잡도로 1dB 이내의 ML 검출 기법에 대한 오류 성능 접근도를 갖는 LLR 계산 방법을 제시하고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 여러 M 값에 대한 MIMO 시스템의 BER(Bit Error Rate) 결과를 도출하고 분석하여 제시된 방법의 유효성을 검증한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5571-5578
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• 2015

본 논문에서는 수중 수직통신채널 환경에서 Alamouti를 이용한 MIMO-OFDM 방식을 분석하였다. 수중 수직통신채널은 수중환경에 적합한 전달손실과 다중경로손실 등을 고려해야 해서 수중통신에서 통신 성능과 효율을 향상할 수 있는 방안이 필요하다. 따라서 본 논문은 각 손실을 고려한 실질적인 모의 수중통신 환경을 구현하기 위해, 오차를 유발하는 환경에서 다중경로 손실, 전달손실, 도플러확산을 고려하여 모델링하였고, 모델링된 임펄스응답에 대한 채널 다중경로 프로파일을 Alamouti STBC 방식의 MIMO-OFDM 시스템을 통하여 시뮬레이션 했다. 본 논문에서 제안한 수중 수직통신채널에서 모델링한 Alamouti STBC 방식의 MIMO-OFDM 시스템 2Tx-2Rx 방식이 2Tx-1Rx 방식에 비하여 $10^{-3}$ BER 기점을 기준으로 약 3~5 dB 가량의 이득을 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권12A호
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• pp.1233-1241
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• 2008

본 논문에서는 UMPC급의 휴대 단말에 장착 가능한 소형 MIMO 안테나를 설계 및 측정 분석하였다. 제안된 MIMO 안테나는 두 개의 노치 안테나와 하나의 변형된 모노폴 안테나를 이용해서 $40mm\;{\times}\;100mm$ 기판안에 세개의 방사 소자를 넣은 것이다. 각 안테나는 중심 주파수 1.8GHz에서 80-200MHz의 대역폭을 가진다. 또 전 주파수 대역에서 격리도가 l0dB 보다 크게 나타나고 있다. 제안된 MIMO 안테나의 성능 평가를 위해서 ARC/TARC, correlation, MEG를 소개하고 안테나의 성능을 평가 하였다. 포락선 상관도는 0.04이하로 계산되었고 평균 유효 이득(MEG)은 1에 가깝게 나타났다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1368-1389
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• 2014

Three-dimensional multiple-input multiple-output (3D MIMO) and large-scale MIMO are two promising technologies for upcoming high data rate wireless communications, since the inter-user interference can be reduced by exploiting antenna vertical gain and degree of freedom, respectively. In this paper, we derive the achievable sum rate of 3D MIMO systems employing zero-forcing (ZF) receivers, accounting for log-normal shadowing fading, path-loss and antenna gain. In particular, we consider the prevalent log-normal model and propose a novel closed-form lower bound on the achievable sum rate exploiting elevation features. Using the lower bound as a starting point, we pursue the "large-system" analysis and derive a closed-form expression when the number of antennas grows large for fixed average transmit power and fixed total transmit power schemes. We further model a high-building with several floors. Due to the floor height, different floors correspond to different elevation angles. Therefore, the asymptotic achievable sum rate performances for each floor and the whole building considering the elevation features are analyzed and the effects of tilt angle and user distribution for both horizontal and vertical dimensions are discussed. Finally, the relationship between the achievable sum rate and the number of users is investigated and the optimal number of users to maximize the sum rate performance is determined.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.357-364
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• 2015

본 논문에서는 6중 이동통신 대역을 만족하는 단말기용 PIFA(Planar Inverted F Antenna) + IFA(Inverted F Antenna) 하이브리드 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나를 설계하고, 이를 구현하였다. 커플링 급전구조를 이용하여 PIFA와 IFA가 동시에 동작하도록 함으로써 접지 면이 많은 현재의 스마트폰에 효과적으로 적용될 수 있도록 시도하였다. 후면이 접지인 부분에는 PIFA를 설계하였고, 접지가 없는 휴대폰 상단 작은 공간에는 IFA를 설계하였다. 안테나는 폰과 동일한 크기로 carrier가 없는 PCB embedded로 대각선 급전 MIMO 안테나로 구현하였다. 베어보드에 구현된 안테나는 CDMA, GSM900, DCS, KPCS, USPCS, WCDMA의 6중 이동통신 서비스 대역에서 VSWR 3 : 1 이하의 특성을 만족하였다. 평균이득과 효율은 CDMA, GSM900대역에서 -5.19~-3.16 dBi 및 30.27~48.26 %를 보였다. 또한, DCS, KPCS, USPCS, WCDMA 대역에서는 -9.50~-5.19 dBi의 평균이득과 11.23~30.28 %의 효율특성을 가짐으로써 휴대폰 안테나로 적용될 수 있음을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권2C호
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• pp.86-92
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• 2011

본 논문에서는 공간 다중화 방식과 적응형 빔 형성 기법을 결합한 다중 안테나 시스템에 대한 하향 링크 성능이 다루어진다. 이 결합 기법은 IEEE 802.16e 표준에 기반한 한국형 직교 주파수 분할 다중 접속 표준인 와이브로 시스템에 적용되었다. 성능 분석은 고정 소수점 모의실험 테스트 장비 및 컴퓨터 모의실험을 사용하여 수행되었다. 실험결과는 와이브로 시스템에 다중 입출력과 적응형 빔형성 기법이 결합되어 적용될 경우 기존의 단순한 다중 입출력 방식만 사용할 때보다 프레임 에러율 1%를 기준으로 QPSK에 대해서는 3dB, 16QAM에 대해서는 2.5dB의 신호 대 잡음비 이득을 제공함이 밝혀졌다. 고정 소수점 모의실험 테스트 장비 구현과 이를 이용한 실험을 통해, 다중 입출력과 적응형 빔형성의 결합 기법이 와이브로 기지국에 적용 가능함을 보여주였다.