• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제17권1호
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• pp.1-7
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• 2019

In this paper, we present the block diagonalization (BD) algorithm for the multiple-user multiple input multiple output (MU-MIMO) $4{\times}4$ system using specific purpose processor (SPP) hardware. Our objective is to improve the single-user MIMO (SU-MIMO) system using the MU-MIMO technology, which is remarkably fast and allows more users to connect simultaneously. To that end, our MU-MIMO precoder uses the BD algorithm to ensure signal integrity when connecting multiple users; but remains accurate and stable. However, a precoder that uses the BD algorithm is computationally complex; therefore, we use an SPP with special functions designed to compute the BD algorithm. The implementation test results show that our SPP computes the BD algorithm faster than the software solution.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권7호
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• pp.1286-1292
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• 2015

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.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권6C호
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• pp.429-437
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• 2008

셀룰러 환경에서 전송 효율을 향상시키기 위하여 일반적으로 사용되는 다중 안테나 (multiple-input multiple-output: MIMO) 시스템은 공간 다중화 (spatial multiplexing: SM) 기법과 공간 다이버시티 (spatial diversity) 기법으로 구분된다. 이러한 MIMO 시스템은 셀룰러 환경에서 단말기가 셀 경계로 이동할수록 인접 셀로부터 오는 간섭 신호의 영향을 받게 되어 심각한 성능 열화를 겪게 된다. 따라서 MIMO 시스템의 전송 효율을 증대시키기 위하여 채널 환경에 적합한 송신 기법과 함께 셀 경계에서의 인접 셀 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 수신 기법의 활용은 매우 중요하다. 본 논문에서는 $M_T$개의 송신 안테나와 $M_R$개의 수신 안테나를 갖는 하향 링크 MIMO 시스템의 전송 효율 증대를 위하여 채널 환경에 따라 공간 다중화 및 공간 다이버시티를 이용한 적응적 송신 방법을 사용하곡 공간 다이버시티가 적용될 경우 MRC (maximal ratio combining) 기법과 ISD (intercell spatial demultiplexing) 기법을 적응적으로 사용하기 위한 선택 기준과, 적응적인 송수신 방식 적용시의 성능 이득을 산출한다. 단말기가 기지국 근처에 위치하여 높은 SIR (signal-to-interference ratio)을 가질 경우에는 공간 다중화를 이용한 송신 기법과 함께 SD (spatial demultiplexing) 수신 기법을 사용하고, 셀 경계와 같이 낮은 SIR을 가질 경우에는 공간 다이버시티를 이용한 송신 기법과 함께 기존의 MRC 수신 방식과 $M_R-1$개의 인접 셀 간섭 신호 성분들을 제거할 수 있는 ISD 수신 방식을 적응적으로 사용함으로써 시스템 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방안을 제시한다. 제안한 송수신 방식의 성능을 검증하기 위하여 $M_R{\times}M_T$ MIMO 시스템에서 각각의 송수신 방식에 따른 수신 신호의 유효 신호 대 간섭 비의 확률 밀도 함수를 유도하곡 이를 활용하여 평균 유효 신호 대 간섭 비와 전송 효율을 산출하며, 모의실험 결과와의 비교를 통해 검증한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제12권4호
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• pp.358-365
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• 2010

We develop a low complexity cooperative diversity protocol for low energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) based wireless sensor networks. A cross layer approach is used to obtain spatial diversity in the physical layer. In this paper, a simple modification in clustering algorithm of the LEACH protocol is proposed to exploit virtual multiple-input multiple-output (MIMO) based user cooperation. In lieu of selecting a single cluster-head at network layer, we proposed M cluster-heads in each cluster to obtain a diversity order of M in long distance communication. Due to the broadcast nature of wireless transmission, cluster-heads are able to receive data from sensor nodes at the same time. This fact ensures the synchronization required to implement a virtual MIMO based space time block code (STBC) in cluster-head to sink node transmission. An analytical method to evaluate the energy consumption based on BER curve is presented. Analysis and simulation results show that proposed cooperative LEACH protocol can save a huge amount of energy over LEACH protocol with same data rate, bit error rate, delay and bandwidth requirements. Moreover, this proposal can achieve higher order diversity with improved spectral efficiency compared to other virtual MIMO based protocols.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권2호
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• pp.186-193
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• 2008

A two-hop multiple-input multiple-output (MIMO) relay network which comprises a multiple antenna source, an amplify-and-forward MIMO relay and many potential users are studied in this paper. Consider the achievable sum rate as the performance metric, a joint design method for the processing units of the BS and relay node is proposed. The optimal structures are given, which decompose the multiuser MIMO relay channel into several parallel single-input single-output relay channels. With these structures, the signal-to-noise ratio at the destination users is derived; and the power allocation is proved to be a convex problem. We also show that high sum rate can be achieved by pairing each link according to its magnitude. The sum rate of three broadcast strategies, time division multiple access (TDMA) to the strongest user, dirty paper coding (DPC), and beamforming (BF) are investigated. The sum rate bounds of these strategies and the sum capacity (achieved by DPC) gain over TDMA and BF are given. With these results, it can be easily obtained that how far away TDMA and BF are from being optimal in terms of the achievable sum rate.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권11C호
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• pp.1113-1121
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• 2009

본 논문에서는 기지국간 간섭이 큰 다중기지국 환경에서 multiple-input multiple output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) 시스템을 위한 파일럿 시퀀스 설계 방법 및 채널 추정 기법을 제안한다. 제안 파일럿 시퀀스의 경우 평균 제곱 오류치 (Mean Square Error)를 최소화시키며, 설계된 파일럿에 적합한 채널 추정 방법을 제안한다. 제안된 파일럿 시퀀스 및 채널 추정 기법은 추 시퀀스의 상관관계 특성을 이용해 설계되며 모의실험을 통해 설계된 파일럿 시퀀스를 이용한 채널 추정 기법이 기지국간 간섭을 완화에 효과적임을 보여준다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권4호
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• pp.362-369
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• 2013

The optimal number of users achieving the maximum sum throughput is analyzed in zero-forcing (ZF) based multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) systems with a large number of base station (BS) antennas. By utilizing deterministic ergodic sum rates for the ZF-beam forming (ZF-BF) and ZF-receiver (ZF-R) with a large number of BS antennas [1], [2], we can obtain the ergodic sum throughputs for the ZF-BF and ZF-R for the uplink and downlink frame structures, respectively. Then, we can also formulate and solve the optimization problems maximizing the ergodic sum throughputs with respect to the number of users. This paper shows that the approximate downlink sum throughput for the ZF-BF is a concave function and the approximate uplink sum throughput for the ZF-R is also a concave function in a feasible range with respect to the number of users. The simulation results verify the analyses and show that the derived numbers of users provide the maximum sum throughputs for the ZF-BF as well as ZF-R in multiuser MIMO systems with a large number of BS antennas.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권5호
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• pp.25-32
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• 2011

본 논문에서는 MIMO 시스템에서 최적의 수신 성능을 제공하면서 낮은 복잡도를 요구하는 부분 검색 공간 기반의 검파 기법이 제안된다. 최적의 최대 우도 검파기는 신호의 전체 검색 공간을 활용하기 때문에 많은 복잡도를 요구하게 되는 데, 이에 대한 해결 방안으로 신호의 부분 검색 공간에 기반한 부분 후보 심볼 벡터 생성 기법이 제안된다. 또한, 최적의 수신 성능을 제공하기 위해서 전체 검색 공간에 기반한 전체 후보 심볼 벡터 생성 기법이 제안된다. 결론적으로 제안하는 부분 검색 공간 기반의 검파 기법은 MIMO 시스템에서 낮은 복잡도를 필요하면서 최적의 수신 성능을 제공하는 검파기법으로 사용될 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권3호
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• pp.333-339
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• 2016

A multi-stage turbo equalization scheme based on the bit-level combining (BLC) is proposed for multiple-input multiple-output (MIMO) systems with hybrid automatic repeat request (HARQ). In the proposed multi-stage turbo equalization scheme, the minimum mean-square-error equalizer at each iteration calculates the extrinsic log-likelihood ratios for the transmitted bits in a subpacket and the subpackets are sequentially replaced at each iteration according to the HARQ rounds of received subpackets. Therefore, a number of iterations are executed for different subpackets received at several HARQ rounds, and the transmitted bits received at the previous HARQ rounds as well as the current HARQ round can be estimated from the combined information up to the current HARQ round. In addition, the proposed multi-stage turbo equalization scheme has the same computational complexity as the conventional bit-level combining based turbo equalization scheme. Simulation results show that the proposed multi-stage turbo equalization scheme outperforms the conventional BLC based turbo equalization scheme for MIMO systems with HARQ.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권1호
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• pp.26-35
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• 2014

We consider multiple-input multiple-output decode-and-forward relay systems in Rayleigh fading channels under the partial channel state information (CSI) that the channel statistics of the source-relay (SR) link and the instantaneous CSI of the source-destination and relay-destination links are known at the destination. In this paper, we propose a new near maximum likelihood (near-ML) decoder with two-level pairwise error probability (near-ML-2PEP) which uses the average PEP instead of the exact PEP. Then, we theoretically prove that the near-ML and near-ML-2PEP decoders achieve the maximum diversity, which is confirmed by Monte Carlo simulations. Moreover, we show that the near-ML-2PEP decoder can also achieve the maximum diversity by substituting the average PEP with the values that represent the error performance of the SR link.