KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권4호
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pp.692-710
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2013
Conventional interference alignment (IA) for a MIMO interference channel (IFC) requires global and perfect channel state information at transmitter (CSIT) to achieve the optimal degrees of freedom (DoF), which prohibits practical implementation. In order to alleviate the global CSIT requirement caused by the coupled relation among all of IA equations, we propose an IA scheme with a single feedback link of each receiver in a limited feedback environment for a three-user MIMO IFC. The main feature of the proposed scheme is that one of users takes out a fraction of its maximum number of data streams to decouple IA equations for three-user MIMO IFC, which results in a single link feedback structure at each receiver. While for the conventional IA each receiver has to feed back to all transmitters for transmitting the maximum number of data streams. With the assumption of a random codebook, we analyze the upper bound of the average throughput loss caused by quantized channel knowledge as a function of feedback bits. Analytic results show that the proposed scheme outperforms the conventional IA scheme in term of the feedback overhead and the sum rate as well.
본 논문에서는 다중 셀 상향링크 네트워크에서 합 용량을 크게 개선할 수 있는 에너지 효율적 기회적 간섭 정렬 기술을 소개한다. 각 사용자는 요구되는 신호 질을 만족하면서 타 셀 기지국에게 발생하는 간섭량을 최소화하는 측면에서 최적의 송신 벡터 설계 및 전력 제어를 수행한다. 주요 결과로써, 줄어든 간섭 레벨로 인하여 제안하는 기회적 간섭 정렬 기술은 전력 제어가 없는 기존 기회적 간섭 정렬보다 대부분의 신호 대 잡음 비 영역에서 더욱 높은 합 용량을 취득할 수 있음을 보인다. 뿐만 아니라, 제안하는 기회적 간섭 정렬 기술과 함께 수신 단에서 zero-forcing 검파 및 minimum mean square error (MMSE) 검파기를 사용할 경우 둘 사이 성능 비교를 수행하고, MMSE 검파 기반 기회적 간섭 정렬 기술이 우수한 성능을 취득할 수 있음을 보인다.
간섭 채널에 대한 연구는 정보 이론적으로 매우 중요한 문제로써 이에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지만 가장 간단한 경우인 두 사용자 간섭 채널에서조차 특별한 경우를 제외하고는 채널 용량이 아직까지 밝혀져 있지 않다. 따라서 최근에는 채널 용량을 정확히 알아보는 대신, 높은 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to noise power ratio) 대역에서의 전송률의 경향을 보는 다중화 이득에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최적의 다중화 이득을 얻으면 높은 신호 대 잡음 비 대역에서 채널 용량의 경향을 알 수 있다. 두 명의 사용자가 존재하는 간섭 채널에서는 간섭을 제거하면 최적의 다중화 이득을 얻을 수 있다. 하지만 사용자 수가 셋 이상인 경우에는 간섭 제거(Zero Forcing)만으로 최적의 다중화 이득을 얻을 수 없고, 간섭 정렬이라는 새로운 기법이 필요하다는 것이 최근 연구에서 밝혀졌다. 간섭정렬 기법은 크게 두 종류로 나눌 수 있다. 송수신 빔 형성(Beamforming) 행렬을 적절하게 골라서 신호와 간섭을 효과적으로 분리하는 방법과 유리수와 무리수의 성질을 이용하여 구조화된 코드(Structured code)를 구성하는 방법이다. 간섭 정렬 기법은 간섭 채널, X 채널, 복합 방송 채널(Compound broadcast channel), 다중 송수신처(Multi source multi destination)를 위한 다중 홉(Multi hop) 네트워크 등의 다양한 환경에서 최적의 다중화 이득을 달성할 수 있으며, 최근에는 데이터 분산 저장(distributed storage)에도 적용되고 있다. 본 논문에서는 지연된 채널 정보의 DoF를 구했다.
기지국이 사용자 간의 채널 상태 정보를 완벽하게 알고 있는 가정 하에서, 기존의 상향링크 셀룰러 시스템에서의 간섭 정렬 (IA) 방식은 인접 셀 간섭 채널을 임의로 설정된 참조 벡터로 모두 정렬시킴으로써 셀 간 간섭 (ICI) 을 완벽히 제거할 수 있다. 하지만, 현실적으로 사용자와 기지국 간의 채널 상태 정보의 교환은 제한된 궤환 채널에 의해 이루어지고 그 결과 궤환 오류에 의한 잔여 ICI 의 발생은 시스템 성능 저하에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 이러한 잔여 ICI 를 최소화 할 수 있는 IA을 위한 최적화된 참조 벡터의 설계를 제안하고자 한다. 다음으로, 잔여 ICI의 최소화 뿐 만 아니라 기지국과 사용자 간의 요구 신호 (Desired signal) 세기의 최대화도 동시에 고려하는 반복적 연산 구조의 IA 기반 송수신기 설계 기법을 제안한다. 또한, 제안된 IA 알고리즘들과 연동된 사용자 스케줄링 기법을 제시함으로써 ICI를 효율적으로 제거함과 동시에 다중사용자 다양성 이득을 획득할 수 있도록 한다. 마지막으로, 이론적 분석 및 실험 결과를 통하여 기존의 IA 방식과 비교하여 제안된 IA 방식이 간섭 제한 영역에서 높은 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 오행(五行)[1]의 상보성원리를 위상 간섭제거에 응용했다. 상생과 상극개념을 송신과 수신의 직접신호와 간섭신호에 대응시켰다. 오행(五行)(5 prime substances : 5 user networks)과 같은 네트워크 토폴로지(topology)를 제안한다. 전송된 신호의 할당 가능성을 조절 및 간섭 할당 방법을 잘 선택해, 최적의 대칭 DoF(degree of freedom)가 다른 채널동기 시간의 5 user 네트워크 달성이 가능함을 설명한다. 이론적으로는 5 user 네트워크가 무선 이동 채널 환경에 잘 match 된다는 결과를 보이고, 제안한 네트워크가 무선 네트워크 응용에 적용될 수 있음을 보여주는 다른 채널 동기 시간에 대해 대칭 DoF를 달성함을 보인다. 5 user 네트워크 토폴로지에서 modulo 3 성능을 이용하면 송신기 협력이 간섭 할당 방법으로 2/3의 DoF를 보다 쉽게 달성할 수 있다.
In this paper, a new decomposition method of the interference EMG signal using MAMDF filtering and digital signal processor. The efficient software and hardware signal processing techniques are employed. The MAMDF filter is employed in order to estimate the presence and likely location of the respective templates which may include in the observed mixture, and high-resolution waveform alignment is employed in order to provide the optimal combination set and time delays of the selected templates. The TMS320C25 digital signal processor chip is employed in order to execute the intensive calculation part of the software. The method is verified through a simulation with real templates which are obtain ed from needle EMG. As a result, the proposed method provides an overall speed improvement of 32-40 times.
We demonstrate an alignment technology using an imprinting process on an inorganic NiOx film. The aligned nanopattern was fabricated on a silicon wafer by laser interference lithography. The aligned nano pattern was then imprinted onto the sol-gel driven NiOx film using an imprinting process at an annealing temperature of $150^{\circ}C$. After the imprinting process, parallel grooves had been formed on the NiOx film. Atomic force microscopy and water contact angle measurements were performed to confirm the parallel groove on the NiOx film. The grooves caused liquid crystal alignment through geometric restriction, similar to grooves formed by the rubbing process on polyimide. The liquid crystal cell exhibited a pretilt angle of $0.2^{\circ}$, which demonstrated homogeneous alignment.
In wireless X networks where all transmitters send the independent messages to all receivers, the theoretical bound on the degrees of freedom (DOF) and interference alignment (IA) scheme for its achievability are given by Cadambe and Jafar [1]. However, IA scheme for wireless X network may be infeasible in practice unless the transmitters have the perfect channel information. In addition, if the transmitter with single antenna uses time-varying channel coefficients as a beamforming vector, the infinite channel extension is required to achieve the theoretical bound on the DOF of wireless X networks with perfect IA scheme. In this paper, we consider K-user MIMO X network where K transmitters and K receivers have M antennas each. While the beamforming vectors have been constructed with multiple channel uses over multiple time slot in the earlier work, we consider the beamforming vectors constructed only by a spatial signature over unit time. Accordingly the channel information at the transmitters can be available instantaneously. Then we propose the perfect IA scheme with no channel extension. Based on our sum-rate analysis and the simulation results, we confirm that our proposed scheme can achieve MK/2 DOF which is quite close to the theoretical bound on the DOF region of wireless X networks.
본 논문에서는 상향링크와 하향링크가 공존하는 역 듀플렉스 셀룰러 네트워크 상황에서 단방향 기지국 협력을 통한 단사 간섭 정렬 타당성에 대한 연구를 하였다. 일반적인 안테나 개수와 사용자수에 따른 단사 간섭 정렬의 필요조건과 충분조건을 제시하였고, 이어서 특정 조건을 만족하는 네트워크에서 간략화 된 충분조건을 제시하였다. 특히 대칭 네트워크 상황에서는 단사 간섭 정렬의 필요충분조건을 제시하였고, 각 셀 당 두 명의 사용자가 존재하는 대칭 네트워크 상황에서는 닫힌 형태의 필요충분조건을 규명하였다. 제안한 단방향 기지국협력을 통해 합 자유도를 크게 증가시킬 수 있으며, 모의실험을 통해 상용 신호 대 잡음비 영역에서 합 전송률을 획기적으로 개선 할 수 있음을 확인 하였다.
본 논문에서는 8 괘(卦)와 같은 제안한 네트워크 토폴로지를 이용하여 기존의 간섭 제거에 대해 서술한다. 전송신호의 할당 제어를 통해 간섭할당 방법을 적절히 선택함으로서 다른 동기시간에 최적의 대칭 DoF가 달성될 수 있다는 점을 중요하게 서술한다. 그러나 이 결과 복잡한 문제가 발생되는데 간섭제거 및 반복 코딩과 같은 다른 방법을 혼합하여 사용하는 문제 때문이다. 이 방법에 덧붙여 최적의 DoF를 달성하기 위해 8 user 네트워크를 위한 TTC(triangular transmit cooperation) 알고리즘을 제안한다. 또한 8 괘(卦)의 상보성원리를 위상 간섭제거에 응용했다. 상생과 상극개념을 송신과 수신의 직접신호와 간섭신호에 대응시켰다. 상보성 원리를 역(易)(I Ching)의 괘(卦)에서 뿌리를 찾았다. 즉 대(對)와 대(待)이다. 서로 대립하면서도 서로의 공존관계를 8개의 송 수신단에 적용한 결과 대칭 DoF는 4/3 였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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