• 한국통신학회논문지
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• 제37B권10호
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• pp.938-946
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• 2012

간섭정렬(Interference Alignment : IA)은 높은 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio : SNR)에서 다중 사용자 간섭 채널에서 도달 가능한 최대 자유도를 얻을 수 있는 데이터 전송 기법이다. 그러나 대부분의 간섭정렬에 대한 연구는 네트워크 내의 모든 채널의 정보를 송, 수신단에서 완벽하게 알아야 하는 비현실적인 가정에 기반을 둔다. 본 논문에서는 K 사용자 다중안테나 간섭채널에서 간섭정렬을 위한 채널 상태 정보 (Channel-State Information : CSI)의 궤환 량을 효율적으로 감소시킬 수 있는 CSI 궤환 구조를 제안한다. 기존의 IA기법은 K의 2차함수의 형태로 궤환 오버헤드가 증가하는 반면, 제안된 궤환 구조는 송, 수신 단 사이에서 계산된 IA 송신기의 순차적인 교환을 통하여 K에 선형적으로 증가하는 오버헤드를 갖는다. 또한, 주어진 궤환 구조 하에서 제한된 궤환 채널에 의한 잔여 간섭의 세기를 분석하였으며, 이 때 발생하는 잔여 간섭을 최소화 할 수 있는 IA 조건, 즉, 주어진 채널환경에 따라 각 수신단에서 잔여 간섭을 최소화할 수 있는 최적의 IA 쌍을 순차적으로 결정하는 알고리즘을 제안한다.

• 한국정보기술학회 영문논문지
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• 제9권2호
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• pp.1-14
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• 2019

This paper considers a multiple-input multiple-output (MIMO) power line communication (PLC) network where interference alignment (IA) technique is used to mitigate the interference that arises in multi-user networks. IA as a precoding technique requires perfect channel state information (CSI) to achieve maximum multiplexing gain. Due to the common-mode reception at the receiver ports, we assume imperfect CSI for the IA precoding design. Here, the CSI is quantized and sent via feedback to the transmit ports. For different levels of CSI quantization, we evaluate the performance of various IA algorithms via Monte Carlo simulations. Simulation results reveal the superior performance of the proposed scheme due to common-mode reception in IA MIMO PLC networks. It is shown that for a quantization level of 5 bits, the CM reception improves the sum-rate by up to 70%.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권6호
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• pp.2859-2872
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• 2019

Interference alignment (IA) has been a powerful approach to achieve the maximum degree of freedom (DoF) for K users multiple-input-multiple-output (MIMO) interference channels. However, due to the feasibility constraint, aligning all the interference signals at each receiver is impractical for large K without symbol extension. In this paper, we propose two best-effort interference alignment (BEIA) schemes that the network selects the maximum number of interfering transmitters to align their signals given the feasibility conditions when each transmitter-receiver pair has a constant number of data streams. Besides, in case of not all interfering signals aligned at each receiver, an upper bound of the average throughput is derived. Simulation results show that the proposed schemes have superiority over the traditional methods, such as time division multiple access (TDMA) and cluster IA(CIA), in low and moderate signal-to-noise ratio (SNR) region in terms of average user throughput. In addition, the proposed max-min relative interference distance alignment scheme outperforms the proposed scheme of equal interfering transmitters number alignment in terms of both average user throughput and minimum user throughput.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권6호
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• pp.2014-2034
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• 2015

This paper focuses on solving co-channel interference (CCI) issues arising in the open subscriber group (OSG) mode of heterogeneous networks (HetNets). Considering a general framework consisting of arbitrary number of picocells within a macro cell, where the inter-user interference (IUI) is the main CCI to macro user equipments (UEs), while the the inter-cell interference (ICI) is the major CCI to pico UEs. In this paper, three IA based transceiver design schemes are proposed. For macro cell, we uniformly use block diagonalization (BD) scheme to eliminate the IUI. And for picocells, three IA schemes are proposed to mitigate the ICI. The first scheme, named as zero forcing IA (ZF-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto an arbitrary sub-space of the cross-tier interference using ZF scheme. Considering the channel state information (CSI) of the desired channel of pico UEs, the second scheme, named as optimal desired sub-channel selected IA (ODC-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto a certain sub-space of the cross-tier interference, which guarantees the largest channel gain of the desired signal of pico UEs. The third IA scheme, named as maximum cross-tier interference selected IA (MI-IA) scheme, is designed for the system with less receive antennas. The inter picocell interference is aligned onto the space of the strongest cross-tier interference and only the interference on this space is nullified. The complexity analysis and simulations show that the proposed transceiver design schemes outperform the existing IA schemes in the OSG mode of HetNets, and the MI-IA scheme reduces the requirement of the receive antennas number with lower complexity.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권2호
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• pp.424-442
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• 2014

Most recent research on iterative solutions for interference alignment (IA) presents solutions assuming channel reciprocity based on the suppression of interference from undesired sources by using an appropriate decoding matrix also known as a receiver combining matrix for multiple input multiple output (MIMO) interference channel networks and reciprocal networks. In this paper, we present an alternative solution for IA by designing precoding and decoding matrices based on the concept of signal leakage (the measure of signal power that leaks to unintended users) on each transmit side. We propose an iterative algorithm for an IA solution based on maximization of the signal-to-leakage-and-noise ratio (SLNR) of the transmitted signal from each transmitter. In order to make an algorithm removing the requirement of channel reciprocity, we deploy maximization of the signal-to-interference-and-noise ratio (SINR) in the design of the decoding matrices. We show through simulation that minimizing the leakage in each transmission can help achieve enhanced performance in terms of aggregate sum capacity in the system.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.988-996
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• 2012

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.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권1호
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• pp.18-25
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• 2014

In this paper, we propose a codebook-based interference alignment (IA) scheme in the constant multiple-input multiple-output (MIMO) interference channel especially for the uplink scenario. In our proposed scheme, we assume cooperation among base stations (BSs) through reliable backhaul links so that global channel knowledge is available for all BSs, which enables BS to compute he transmit precoder and inform its quantized index to the associated user via limited rate feedback link. We present an upper bound on the rate loss of the proposed scheme and derive the scaling law of the feedback load to maintain a constant rate loss relative to IA with perfect channel knowledge. Considering the impact of overhead due to training, cooperation, and feedback, we address the effective degrees of freedom (DOF) of the proposed scheme and derive the maximization of the effective DOF. From simulation results, we verify our analysis on the scaling law to preserve the multiplexing gain and confirm that the proposed scheme is more effective than the conventional IA scheme in terms of the effective DOF.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권7호
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• pp.560-570
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• 2013

본 논문에서는 셀 간 간섭과 셀 내 사용자 간 간섭이 공존하는 two-cell 다중 안테나 하향링크 간섭 채널에서 송수신기 설계 방법을 제안한다. 우선 셀 간 간섭과 셀 내 사용자 간 간섭을 다차원 subspace에 정렬하는 zero-forcing 간섭 정렬 방법을 일반화한다. 그리고 일반화한 zero-forcing 간섭 정렬 방법에서 구한 송수신기를 "regularizing" 하는 minimum weighted-mean-square-error 기반 regularized ZF-IA 방법을 제안한다. 기존 weighted-sum-rate-maximizing 송수신기 설계 방법에 비해 제안하는 방법은 weight 를 구하는 반복 연산 과정이 필요하지 않다. 그 결과 제안하는 방법은 비록 sum-rate 최대화하도록 설계되진 않았지만, 기존의 weighted-sum-rate maximizing 방법 보다 계산 복잡도 면에서 효율적이고 더 빠른 수렴 속도를 얻을 수 있다. 다양한 분석과 실험을 통해 제안하는 regularized ZF-IA 방법의 우수성을 확인하였다. 구체적으로 반복 연산 수가 작은 경우, 제안하는 regularized ZF-IA 방법의 sum-rate 성능이 기존의 weighted-sum-rate maximizing 방법보다 SNR = 20 [dB] 에서 약 49.8 % 이상 나음을 확인할 수 있다. 더불어 채널 정보에 오차가 있는 경우 상당한 robustness를 제공하는 robust 송수신기 설계 방법도 제시한다.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권12호
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• pp.2389-2391
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• 2015

본 논문은 전 이중 다중 안테나 셀룰라 네트워크에서 간섭 정렬 타당성을 다루고 있다. 간섭 정렬을 위한 필요충분조건 정립과, 달성 가능 합 자유도를 대칭 네트워크에 내에서 설명했다. 실험결과 기존 반 이중 통신의 합 자유도 보다 향상 되는 것을 확인 할 수 있다.