본 논문에서는 신호의 반 파장 간격으로 안테나 소자를 배치한 빔형성 시스템에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 빔형성 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 수신 신호 공간을 스팬(span)하는 고유 벡터들을 이용하여 빔형성 한다. 본 논문에서는 채널 추정을 위한 최적의 고유 공간 차수를 정하기 위한 기준도 제안한다. 제안된 알고리즘을 적용한 빔형성 시스템은 기존의 빔형성 시스템과는 달리 각 퍼짐이 증가함에 따라 다이버시티 이득을 얻어 그 성능이 개선된다. 본 논문은 제안된 알고리즘의 설명과 함께 다양한 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 제안 알고리즘의 성능 분석을 제공한다.
본 논문에서는 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 시스템을 위한 JBSTBC (Joint Beamforming Space-Time Block Code) 기법에 대해 소개한다 제안된 기법은 부스트림간 간섭등의 열악한 페이딩 상관이 존재하는 경우에 공간 다이버시티 이득을 높이기 위해 블록순 계층적 검파기(block-ordered layered detector)와 함께 송수신 고유빔 형성기법을 적용하였다. 본 논문에서는 제안된 JBSTBC 기법의 성능을 분석하기 위하여 여러 경우의 채널 환경에서 모의실험을 수행하였으며, 이러한 영향을 분명히 하기 위해 자세한 수식적인 유도를 수행하였다.
This paper introduces the downlink Eigen-beamformer with Space-Time Block Code (STBC)[1,2] employed on the MISO (Multiple Input Multiple Output) systems. The proposed scheme is acquired both transmit diversity gain from STBC and beamforming gain from Eigen-beamformer. In general, it is well described that the diversity gain be maximized when channel parameters associated to fingers are mutually independent. Major role of utilizing Eigen-beamformer is to enforce channel parameters being uncorrelated. According to this, the proposed STBC combined with Eigen-beamformer on the downlink significantly improves its performance under the spatially correlated channel. Simulation results are accomplished under three distinct channels conditioned with varying the degree of their correlations. The result indicates that our proposed scheme is good performance in spatially correlated channel.
Kim, Hong-Cheol;Park, jae-Hyung;Yoan Shin;Lee, Won-Cheol
대한전자공학회:학술대회논문집
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대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -3
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pp.1932-1935
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2002
This paper introduces the downlink Eigen-beamformer with Space-Time Block Code (STBC) 〔1,2〕employed on the MISO (Multiple Input Multiple Output) systems. The proposed scheme is acquired both transmit diversity gain from STBC and beamforming gain from Eigen-beamformer. In general, it is well described that the diversity gain be maximized when channel parameters associated to fingers are mutually independent. Major role f utilizing Eigen-beamformer is to enforce channel parameters being uncorrelated. According to this, the proposed STBC combined with Eigen-beamformer on the downlink significantly improves its performance under the spatially correlated channel. Simulation results are accomplished under three distinct channel conditioned with varying the degree of their correlations. The result indicates hat our proposed scheme is good performance in spatially correlated channel.
Suitable for multi-input multi-output (MIMO) communications, the joint beamforming space-time block coding (JBSTBC) scheme is proposed for high-speed downlink transmission. The major functionality of the scheme entails space-time block encoder and joint transmit and receive eigen-beamformer (EBF) incorporating with block-ordered layered decoder (BOLD), and its operating principle is described in this paper. Within these functionalities, the joint EBFs will be utilized for decorrelating fading channels to cause an enhancement in the spatial diversity gain. Furthermore, to fortify the capability of layered successive interference cancellation (LSIC) in block-ordered layered decoding process, this paper will develop a simple ad-hoc transmit power discrimination scheme (TPDS) based on a particular power discrimination function (PDF). To confirm the superior behavior of the proposed JBSTBC scheme employing ad-hoc TPDS, computer simulations will be conducted under various channel conditions with the provision of detailed mathematical derivations for clarifying its functionality.
본 논문에서는 다중 안테나를 사용하는 인지무선 시스템과 허가된 사용자(주사용자)가 공존하는 환경을 고려한다. 여기에서 부사용자 송신기는 직교 시공간 부호(OSTBC)를 사용하고 수신기는 Maximum Likelihood(ML) 검출 방식을 사용한다. Flat 페이딩 채널에서 ML 검출기를 사용할 경우, 최적의 precoder는 고유 빔포밍 방법이다. 본 논문에서는 벡터의 유사성에 기반한 가중치를 적용하여 간섭을 최소화하는 선형 precoding 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 알고리즘이 기존의 ZF(Zero-forcing) 빔포밍보다 최소 2~8dB 우수한 간섭억압 능력을 보여 우수한 SER 성능과 최대 8bps/Hz의 Capacity 증가를 보이는 것으로 나타났다.
고전송률 지상파 디지털멀티미디어 방송 즉 Advanced T-DMB 방송 (이하 AT-DMB)은 기존 T-DMB와 역호환성을 유지하면서 전송률을 최대 2 배로 높이기 위한 방법의 하나로 개발 되고 있다. AT-DMB 시스템은 T-DMB의 DQPSK 변조신호에 새로운 변조가 적용된 신호를 중첩하는 계층변조를 적용 한다. AT-DMB의 계층변조에는 새로 추가하는 향상 계층신호로 이동성에 강한 BPSK 신호를 더하는 B 모드와 보다 많은 데이터 전송을 위한 QPSK 신호를 더하는 Q 모드가 있다. T-DMB와 역호환성 유지 및 방송권역 축소를 최소화하기 위해 향상 계층의 신호를 작게 유지 해야 한다. 이 때문에 새로 추가된 향상계층 신호는 전송채널에 존재하는 페이딩에 의해 쉽게 왜곡될 수 있다. 이를 위해 향상 계층의 신호에는 기존의 길쌈 부호 보다 에러 정정 능력이 뛰어난 터보 부호를 채용하고 있다. 그러나 AT-DMB의 경우 기본계층과 향상계층 사이에 존재하는 QEF(quasi error free) SNR(signal to noise ratio) 차이로 인해 방송권역에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 별도의 송신 출력의 증가 없이 AT-DMB 신호를 안정적으로 수신할 수 있는 빔형성 이득과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있는 고유 공간 빔형성 기법을 적용한 AT-DMB 수신 방법을 제안한다. 제안한 고유 공간 빔형성 기법이 적용된 AT-DMB 수신 방법에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였고 그 적용성을 제시하였다.
본 논문은 CDMA2000, W-CDMA, W-LAN 채널의 다중경로 방식을 사용하는 스마트 안테나 시스템에서 빔포밍 이득과 다이버시티 이득을 신호 환경에 따라 선택하는 새로운 빔형성 알고리즘을 제안하였다. 본 논문에서는 정량화된 실험치를 근거로 하여 어느 시점에서 다이버시티 이득을 얻을 것인지에 대한 판단 기준을 제시하였다. 제안된 방법은 퍼짐각이 존재할 때 두 개의 고유벡터를 이용하는 기존의 방법보다 더 좋은 성능을 제시함을 알 수 있었다. 다양한 실험을 통해 성능분석 결과 제안 방법이 기존의 알고리즘보다 $3{\sim}4$배 정도 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
본 논문은 이동통신 환경하에서 각도퍼짐(Angle Spread)이 증가하여도 우수한 성능을 유지하는 그래디언트 온-오프 빔형성 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 수신 벡터신호의 자기상관행렬의 최대 고유치에 대응하는 고유벡터를 이용하되 상대적으로 큰 고유치에 대응하는 2개 고유벡터를 이용하여 다이버시티 이득을 얻음으로써 하나의 고유벡터 하나만 이용하는 방법[1]보다 우수한 성능을 나타난다. 본 제안된 방법을 IS-2000 1X신호환경에서 모의실험 결과 각도퍼짐이 증가하여도 기존의 하나의 고유벡터 하나를 사용하는 알고리즘보다 성능이 우수함을 확인 하였다.
본 논문은 수신신호의 자기상관행렬로부터 얻어진 2개의 고유벡터를 이용하여 웨이트 벡터를 구함으로써 각도퍼짐이 존재하는 환경에서도 스마트 안테나의 성능을 향상시키는 새로운 방법을 제시하였다 기존의 고유치에 의거한 빔형성 기술은 가장 큰 고유치의 상응 고유백터 만을 사용하는 것에 비해 본 논문에서 제시하는 방법은 두개의 고유백터를 효율적으로 적용함으로써 각퍼짐이 많은 신호환경에서 특히 강인한 성능을 보인다. 본 논문에서 사용하는 고유벡터는 첫번째와 두번째로 가장 큰 고유값에 대응되는 벡터이며, 현재 상용화되고 있는 DSP로 구현 가능한 계산량(3.5$N_2$+ 12N)을 통해 정확하게 구해진다. 본 제안방법을 WCDMA 환경에서 모의 실험한 결과 넓은 각도퍼짐에도 성능이 우수하였으며, 고유함수 계산을 위한 상용 툴인 MATLABTM 프로그램의 고유함수를 이용하여 얻은 이론적인 성능값과도 큰 차이가 없음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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