• ETRI Journal
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• 제30권6호
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• pp.765-773
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• 2008

Spatial correlation is a result of insufficient antenna spacing among multiple antenna elements, while temporal correlation is caused by Doppler spread. This paper compares the effect of spatial and temporal correlation in order to investigate the performance of multiuser scheduling algorithms in multiple-input multiple-output (MIMO) broadcast channels. This comparison includes the effect on the ergodic capacity, on fairness among users, and on the sum-rate capacity of a multiuser scheduling algorithm utilizing statistical channel state information in spatio-temporally correlated MIMO broadcast channels. Numerical results demonstrate that temporal correlation is more meaningful than spatial correlation in view of the multiuser scheduling algorithm in MIMO broadcast channels. Indeed, the multiuser scheduling algorithm can reduce the effect of the Doppler spread if it exploits the information of temporal correlation appropriately. However, the effect of spatial correlation can be minimized if the antenna spacing is sufficient in rich scattering MIMO channels regardless of the multiuser scheduling algorithm used.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제11권2호
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• pp.71-75
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• 2011

The sum-rate maximization rule can find an optimal user set that maximizes the sum capacity in multiple input multiple output (MIMO) broadcast channels (BCs), but the search space for finding the optimal user set becomes prohibitively large as the number of users increases. The proposed algorithm selects a user set of the largest effective channel norms based on statistical channel state information (CSI) for reducing the computational complexity, and uses Tomlinson-Harashima precoding (THP) for minimizing the interference between selected users in time-varying MIMO BCs.

• Journal of Communications and Networks
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• 제12권5호
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• pp.411-432
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• 2010

We consider three different secure broadcasting scenarios: i) Broadcast channels with common and confidential messages (BCC), ii) multi-receiver wiretap channels with public and confidential messages, and iii) compound wiretap channels. The BCC is a broadcast channel with two users, where in addition to the common message sent to both users, a private message, which needs to be kept hidden as much as possible from the other user, is sent to each user. In this model, each user treats the other user as an eavesdropper. The multi-receiver wiretap channel is a broadcast channel with two legitimate users and an external eavesdropper, where the transmitter sends a pair of public and confidential messages to each legitimate user. Although there is no secrecy concern about the public messages, the confidential messages need to be kept perfectly secret from the eavesdropper. The compound wiretap channel is a compound broadcast channel with a group of legitimate users and a group of eavesdroppers. In this model, the transmitter sends a common confidential message to the legitimate users, and this confidential message needs to be kept perfectly secret from all eavesdroppers. In this paper, we provide a survey of the existing information-theoretic results for these three forms of secure broadcasting problems, with a closer look at the Gaussian multiple-input multiple-output (MIMO) channel models. We also present the existing results for the more general discrete memoryless channel models, as they are often the first step in obtaining the capacity results for the corresponding Gaussian MIMO channel models.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권2A호
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• pp.105-111
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• 2010

Random Unitary Beamforming (RUB) 은 다중사용자 다중안테나 broadcast 채널에서 매우 간단하면서도 실제적인 전송 기법이다. 본 논문에서는 일반적인 RUB의 형태를 확장시켜 공간다중화 이득을 얻을 수 있는 방법에 대해 고려하였다. 즉 수신기가 2개의 안테나를 가짐으로써 더 많은 데이터를 가지는 방법을 고려하였다. 이를 위해 송신기와 수신기의 새로운 코드북을 제안하고, 수신기에서 Minimum Mean Square Error Successive Interference Cancellation (MMSE-SIC) 기법을 사용함으로써 총 전송율이 증가함을 모의실험 결과를 통해 확인하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.226-236
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• 2011

본 논문에서는 ST-OFDM (space time coded-orthogonal frequency division multiplexing) MIMO (muti-input multi-output) 시스템 에서 콤 (comb) 방식의 파일럿 배치를 이용한 채널추정을 제안한다. 기존의 채널추정은 각 송신안테나에 따라 위상을 달리한 파일럿 신호를 이용하였다. 제안된 방법은 각각의 안테나에서 전송될 시간영역의 신호에 직교부호를 곱하여 수신단에서 각 안테나가 다른 안테나에 영향을 받지 않고 독립적으로 채널을 추정을 할 수 있게 한다. 제안된 방법은 기존의 방법보다 긴 채널추정이 가능하며, 더 정확한 채널추정이 가능하다. 이러한 결과는 컴퓨터 모의실험의 결과를 통해 검증하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제16권1호
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• pp.1-9
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• 2014

Block diagonalization (BD) has been proposed as a simple and effective technique in multiuser multiple-input multiple-output (MU-MIMO) broadcast channels. However, when channel state information (CSI) knowledge is limited at the transmitter, the performance of the BD may be degraded because inter-user interference cannot be completely eliminated. In this paper, we propose an efficient CSI quantization technique for BD precoded systems with limited feedback where users supported by a base station are selected by dynamic scheduling. First, we express the received signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) when multiple data streams are transmitted to the user, and derive a lower bound expression of the expected received SINR at each user. Then, based on this measure, each user determines its quantized CSI feedback information which maximizes the derived expected SINR, which comprises both the channel direction and the amplitude information. From simulations, we confirm that the proposed SINR-based channel quantization scheme achieves a significant sum rate gain over the conventional method in practical MU-MIMO systems.

• 한국통신학회논문지
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• 제37권8A호
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• pp.601-611
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• 2012

본 논문에서는, 다중 안테나 다중 사용자가 존재하는 3-cell 간섭 Broadcast 채널 (IFBC: interference broadcast channel) 에서 얻을 수 있는 공간 다중화 이득 (spatial multiplexing gain)에 대해서 소개한다. 이러한 공간 다중화 이득을 최대화하면서 총 수율을 높이기 위하여, 우리는 간섭 정렬 기법 (IA: interference alignment)에 스케쥴링 기법을 더한 방법을 제안하며, 이는 IFBC 환경에서 TDMA 기법보다 높은 수율 성능을 보인다. 최적의 스케쥴링 방법은 다중 사용자 이득을 이용하여 총 수율을 최대화하는 전수 조사 알고리즘을 이용한다. 또한, 전수 조사의 계산 복잡도가 매우 높기 때문에, 이를 효과적으로 줄이는 coordinated ascent 방법을 이용한 부최적 스케쥴링 방법도 제안 한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권2호
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• pp.635-656
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• 2019

In this paper, we investigate the degrees of freedom (DoF) of a multi-cell multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) interference broadcast channel (IBC) with non-cooperation distributed base stations (BS), where each BS serves users of its corresponding cell. When all BSs simultaneously transmit their own signals over the same frequency band in the MIMO IBC, the edge users in each cell will suffer the inter-cell interference (ICI) and inter-user interference (IUI) signals. In order to eliminate the ICI and IUI signals, a distributed space time interference alignment (DSTIA) approach is proposed where each BS has only limited access to distributed moderately-delay channel state information at the transmitter (CSIT). It is shown that the DSTIA scheme can obtain the appreciate DoF gains. In addition, the DoF upper bound is asymptotically achievable as the number of antenna at each BS increases. It is shown that the DSTIA method can get DoF gains over other interference alignment schemes with delayed CSIT in literature. Moreover, the DSTIA method can attain higher DoFs than the IA schemes with global CSIT for certain antenna configurations.

• 방송공학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.864-875
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• 2012

본 논문에서는 단일 반송파 MIMO 시스템 기반의 PN 부호열을 이용한 반송파 주파수 오차 추정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 송신되는 각각의 PN 부호열들의 위상을 회전시켜 전송하여, 일부 PN 부호열들이 서로 상쇄되어 버리는 것을 방지한다. 수신한 PN 부호열과 수신기에서 자체 생성한 PN 부호열의 공액곱셈 연산을 통해 변조를 제거한 뒤, 다수의 자기 상관기를 이용한 ML (Maximum Likelihood) 알고리듬을 이용하여 반송파 주파수 오차를 추정한다. 또한 시변채널에서의 정확한 주파수 오차 추정을 위해 채널 정보를 이용한 주파수 오차 추정 구조를 제안하였다. 컴퓨터 모의실험을 통해, 송신 및 수신 안테나가 두 개인 $2{\times}2$ MIMO 시스템에 제안하는 기법을 적용하고 L&R 알고리듬을 이용하여 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 환경 및 시변 Rayleigh 채널에서의 MSE (Mean Square Error) 성능을 측정하였다. 그 결과 AWGN 환경 상에서 MIMO 시스템에 적용한 제안된 기법의 MSE 성능이 SISO 시스템에서의 성능과 거의 동일함을 보였다. 또한 시변 Rayleigh 채널에서 제안된 채널 정보를 이용한 추정 기법의 MSE 성능이 기존 방법 및 SISO 시스템에 비해 높음을 보였다.

• 방송공학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.927-940
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• 2011

본 논문에서는 차세대 DTV(digital television)를 위한 MIMO(multi-input multi-output) 시스템의 기존시간영역 채널추정 알고리듬을 개선한다. 기존 채널추정 알고리듬은 시간영역의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼에 직교코드를 적용한다. 그에 따라 수신단에서 채널을 통과한 OFDM 심볼로부터 직교코드를 곱하여 채널을 추정할 수 있다. 그러나 많은 파일럿의 수로 인해 전송률이 감소하는 단점을 가진다. 본 논문에서는 파일럿의 수를 절반으로 줄이며 긴 직교코드를 사용하여 채널추정 성능과 전송률을 향상시킨다. 개선된 알고리듬의 성능을 컴퓨터 모의 실험을 통하여 검증하였다.