본 논문은 송수신기가 다중 안테나를 가지고 있는 multi-input multi-output (MIMO) 시스템에서 송수신을 동시에 수행하는 full-duplex 기법을 다룬다. MIMO full-duplex가 가지는 근본적인 문제에 대해 알아보고, 이를 위한 해결 방안에 대해 조사한다. 특히, 그동안 학계에서 논의 되고 있는 MIMO full-duplex 송수신기 설계 기법에 대해 기술적으로 리뷰하고 문제점들에 대해 고찰하고, LTE 및 WiFi 등의 상용화 시스템에서 사용 가능성에 대해 분석한다.
최근 자기간섭제거 기술의 발전으로 무선 네트워크에서 전이중통신이 가능하게 되었다. 전이중통신은 같은 채널에서 동시에 송/수신을 할 수 있기 때문에 차세대 무선통신기술로 주목 받고 있다. 기존 MAC(Medium Access Control) 프로토콜들은 반이중통신을 기반으로 설계되었기 때문에 전이중통신에 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 전이중 MAC 프로토콜을 설계할 때 고려해야 될 사항에 대해 논의하고, 이를 바탕으로 새로운 전이중 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 MAC 프로토콜과 기본 전이중통신을 비교하여 성능향상을 확인한다.
최근 들어, 자기 간섭 제어 기술의 발달로 인하여 PHY 계층에서는 full-duplex 통신이 가능한 수준에 도달하였다. 이러한 full-duplex 통신을 지원하기 위한 다양한 MAC 계층의 기술들이 활발히 연구 중이다. 본 논문에서는 무선랜 (WLAN) 시스템에서 full-duplex 통신의 특징과 이로 인하여 발생하는 문제점들을 알아보고, 이 문제를 해결하기 위하여 제안된 다양한 MAC 프로토콜을 살펴본다. 그리고 현재 초기 단계에 있는 무선랜 시스템에서의 full-duplex 통신과 관련된 MAC 계층의 향후 연구 과제를 논의한다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제9권6호
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pp.647-651
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2011
In this letter, non-regenerative Amplify-and-Forward (AF) relay systems based on half and full duplex schemes are investigated and their performance is analyzed and compared in terms of outage probability. Although the AF relay systems have been widely investigated in many previous literatures, most of them adopted a half duplex scheme due to hardware limitation and mathematical tractability. To the best of our knowledge, this letter is the first study to investigate the performance of the full duplex AF relay system considering practical hardware limitations. In full duplex AF relay systems, it is important to secure the isolation between transmit and receive antennas. Our numerical and simulation results show that there exists a threshold point of the isolation gain that the full duplex relay system outperforms the half duplex relay system.
본 논문에서는 다중 안테나를 갖는 릴레이 (relay)의 양방향 (full-duplex) 동작을 위한 프리코딩(precoding) 기법을 제안한다. 양방향 릴레이는 기존의 반이중 (half-duplex) 릴레이와 달리 같은 주파수 대역에서 동일한 시간에 송수신을 수행하기 때문에, 릴레이의 송신 안테나로부터 수신 안테나로 유입되는 자기 간섭 (self interference)이 발생한다. 제안한 프리코딩 기법은 이러한 자기 간섭을 블록 대각화 (block diagonalization) 기법을 통해 제거하여 릴레이의 양방향 동작이 가능하도록 한다. 또한, 모의 실험을 통해 양방향 릴레이가 기존의 반이중 릴레이에 비해 향상된 채널 용량을 가짐을 증명한다.
본 리뷰 논문은 전이중 (Full-Duplex) 셀룰라 시스템의 간섭 제어에 관한 최근 연구동향을 소개한다. 먼저 전이중 셀룰라 시스템과 밀접한 연관이 있는 상향링크-하향링크 공존 환경에서의 간섭 제어에 대해 간략히 소개한다. 다음으로 전이중 셀룰라 시스템의 자기간섭 제어 기법과 이를 통한 전이중 셀룰라 시스템의 이론적 모델에 대해 소개한다. 전이중 셀룰라 시스템의 경우 자기간섭을 완벽히 제거하더라고 사용자간 간섭이라는 새로운 간섭현상이 존재한다. 따라서 전이중 통신을 통해 망의 용량을 획기적으로 증대하기 위해서는 이러한 사용자간 간섭을 효율적으로 제어하여야 한다. 최근 전이중 셀룰라 시스템에서 망의 최적 자유도를 달성하는 새로운 간섭 제어 기법이 제안되었다. 본 리뷰 논문은 이러한 최적 간섭 제어 기법에 대해 중점적으로 소개하고자 한다.
무선랜 이용률 증가에 따라 무선랜 단말뿐만 아니라 AP의 밀집도가 증가하고 있고, 이로 인해 무선랜의 실제 성능(real performance)이 저하되고 있다. 이를 개선하기 위한 PHY/MAC 기술 중 OFDMA와 full duplex가 있다. 기존 OFDMA기반 무선랜 MAC 연구는 채널 utilization과 충돌확률 측면에서의 문제점이 있고 따라서 보다 효율적인 채널할당 프로토콜에 대한 연구가 필요하다. Full duplex는 같은 주파수에 동시에 송수신이 가능한 방식으로 half duplex에 비해 더 유연한 채널할당이 가능하다. 본 논문에서는 full duplex 전송 노드의 idle 채널정보를 바탕으로 서브 채널을 할당하는 OFDMA FD-MAC(Full Duplex MAC) 프로토콜을 제안하였다. 또한, 성능분석을 통해 throughput이 개선됨을 확인하였다.
본 논문에서는 이동성이 전이중 라디오의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 이를 위해 배터리로 전원 공급이 가능하여 이동환경에서 동작이 가능한 소프트웨어 정의 라디오를 사용하여 전이중 라디오 원형을 구현하였다. 또한 다중 안테나 기반 전이중 라디오와 서큘레이터기반 전이중 라디오를 모두 고려하여 두 경우의 간섭 제거 성능을 비교하였다. 끝으로 이동성이 전이중 라디오 시스템의 자기간섭제거 성능에 부정적인 영향을 미침을 보이고, 자기간섭제거 필터의 갱신주기가 성능에 미치는 영향을 분석한다. 특히 갱신주기를 약 1000배 줄였을 때, 자기 간섭의 전력이 서큘레이터 기반 전이중 라디오는 5.7dB 두 안테나 기반 전이중 라디오는 3.1dB 감소하는 결과를 얻었다.
In-band wireless full-duplex is a promising technology that enables a wireless node to transmit and receive at the same time on the same frequency band. Due to the complexity of self-interference cancellation techniques, only base stations (BSs) are expected to be full-duplex capable while user terminals remain as legacy half-duplex nodes in the near future. In this case, two different nodes share a single subchannel, one for uplink and the other for downlink, which causes inter-node interference between them. In this paper, we investigate the joint problem of subchannel assignment and power allocation in a single-cell full-duplex orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) network considering the inter-node interference. Specifically, we consider two different scenarios: i) The BS knows full channel state information (CSI), and ii) the BS obtains limited CSI through channel feedbacks from nodes. In the full CSI scenario, we design sequential resource allocation algorithms which assign subchannels first to uplink nodes and then to downlink nodes or vice versa. In the limited CSI scenario, we identify the overhead for channel measurement and feedback in full-duplex networks. Then we propose a novel resource allocation scheme where downlink nodes estimate inter-node interference with low complexity. Through simulation, we evaluate our approaches for full and limited CSIs under various scenarios and identify full-duplex gains in various practical scenarios.
본고에서는 기지국이 Full duplex를 지원하는 셀룰러 망의 자유도(Degrees of freedom) 에 관한 최근 연구 결과를 소개한다. 구체적으로 단말이 Half duplex로 동작하는 환경과 단말이 Full duplex로 동작하는 환경 각각의 경우에 대해 얻을 수 있는 최적의 자유도에 대해 살펴본다. 최근에 각각의 환경에 대해 최적의 자유도가 완벽히 규명되었다. 기지국이 Full duplex 동작을 지원할 경우, 단말의 수가 기지국의 안테나 수에 비해 충분히 많다면, 기지국이 Half duplex 로 동작하는 기존의 셀룰러 네트워크에 비해 최대 두 배 자유도 향상을 달성할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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