• 제목/요약/키워드: MIMO channel capacity

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Combination of Array Processing and Space-Time Coding In MC-CDMA System

  • Hung Nguyen Viet;Fernando W. A. C
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2004년도 ICEIC The International Conference on Electronics Informations and Communications
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    • pp.302-309
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    • 2004
  • The transmission capacity of wireless communication systems may become dramatically high by employ multiple transmit and receive antennas with space-time coding techniques appropriate to multiple transmit antennas. For large number of transmit antennas and at high bandwidth efficiencies, the receiver may become too complex whenever correlation across transmit antennas is introduced. Reducing decoding complexity at receiver by combining array processing and space-time codes (STC) helps a communication system using STC to overcome the big obstacle that prevents it from achieving a desired high transmission rate. Multi-carrier CDMA (MC-CDMA) allows providing good performance in a channel with high inter-symbol interference. Antenna array, STC and MC-CDMA system have a similar characteristic that transmit-receive data streams are divided into sub-streams. Thus, there may be a noticeable reduction of receiver complexity when we combine them together. In this paper, the combination of array processing and STC in MC-CDMA system over slow selective-fading channel is investigated and compared with corresponding existing MC-CDMA system using STC. A refinement of this basic structure leads to a system design principle in which we have to make a trade off between transmission rate, decoding complexity, and length of spreading code to reach a given desired design goal.

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A three-dimensional two-hemisphere model for unmanned aerial vehicle multiple-input multiple-output channels

  • Zixu Su;Wei Chen;Changzhen Li;Junyi Yu;Guojiao Gong;Zixin Wang
    • ETRI Journal
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    • 제45권5호
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    • pp.768-780
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    • 2023
  • The application of unmanned aerial vehicles (UAVs) has recently attracted considerable interest in various areas. A three-dimensional multiple-input multiple-output concentric two-hemisphere model is proposed to characterize the scattering environment around a vehicle in an urban UAV-to-vehicle communication scenario. Multipath components of the model consisted of lineof-sight and single-bounced components. This study focused on the key parameters that determine the scatterer distribution. A time-variant process was used to analyze the nonstationarity of the proposed model. Vital statistical properties, such as the space-time-frequency correlation function, Doppler power spectral density, level-crossing rate, average fade duration, and channel capacity, were derived and analyzed. The results indicated that with an increase in the maximum scatter radius, the time correlation and level-crossing rate decreased, the frequency correlation function had a faster downward trend, and average fade duration increased. In addition, with the increase of concentration parameter, the time correlation, space correlation, and level-crossing rate increased, average fade duration decreased, and Doppler power spectral density became flatter. The proposed model was compared with current geometry-based stochastic models (GBSMs) and showed good consistency. In addition, we verified the nonstationarity in the temporal and spatial domains of the proposed model. These conclusions can be used as references in the design of more reasonable communication systems.

OFDM 용량 극대화를 위한 적응 부 반송파 선택에 관한 연구 (Capacity Maximizing Adaptive Subcarrier Selection in OFDM with Limited Feedback)

  • 문철;정창규;박동희;곽윤식
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제9권5호
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    • pp.905-911
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    • 2005
  • 본 논문은 제한적인 피드백을 이용하는 OFDM 시스템에서 용량 극대화를 위한 효율적인 적응 부 반송파 선택 방식을 제안한다. 제안하는 방식에서는 데이터 전송에 사용될 부 반송파들과 각 부 반송파에 적용될 변조 및 코딩 방식들이 수신기에서 결정되고, 제한적인 피드백을 통해 송신기로 전달된다. 본 연구에서는 채널 환경에 따라 적절한 수의 높은 신호 대 잡음 비를 갖는 부 반송파들을 선택함으로써 용량이 극대화됨을 이론적으로 유도한다. 또한, 낮은 복잡도로 최적의 부 반송파 집합을 선택하기 위한 정렬 방식을 사용하는 적응 부 반송파 선택 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 적응 부 반송파 선택 방식이 제한된 feedback 정보량만으로 water-filling 방식에 의한 부 반송파 선택 방식이나 water-filling 전력 할당에 의한 용량보다 높은 용량을 제공함을 보여준다.

Selection of the Best Two-Hop AF Wireless Link under Multiple Antenna Schemes over a Fading Channel

  • Rahaman, Abu Sayed Md. Mostafizur;Islam, Md. Imdadul;Amin, M.R.
    • Journal of Information Processing Systems
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    • 제11권1호
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    • pp.57-75
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    • 2015
  • In evaluating the performance of a dual-hop wireless link, the effects of large and small scale fading has to be considered. To overcome this fading effect, several schemes, such as multiple-input multiple-output (MIMO) with orthogonal space time block codes (OSTBC), different combining schemes at the relay and receiving end, and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) are used in both the transmitting and the relay links. In this paper, we first make compare the performance of a two-hop wireless link under a different combination of space diversity in the first and second hop of the amplify-and-forward (AF) case. Our second task in this paper is to incorporate the weak signal of a direct link and then by applying the channel model of two random variables (one for a direct link and another for a relayed link) we get very impressive result at a low signal-to-noise ratio (SNR) that is comparable with other models at a higher SNR. Our third task is to bring other three schemes under a two-hop wireless link: use of transmit antenna selection (TAS) on both link with weak direct link, distributed Alamouti scheme in two-hop link and single relay antenna with OFDM subcarrier. Finally, all of the schemes mentioned above are compared to select the best possible model. The main finding of the paper is as follows: the use of MIMO on both hops but application TAS on both links with weak direct link and the full rate OFDM with the sub-carrier for an individual link provide a better result as compared to other models.

공간 채널 상관도에 따른 다중 안테나 시스템의 적응 송.수신 기법 (Adaptive Transmission & Receiving Technology Considering Spatial Channel Correlation in Multiple Antenna Systems)

  • 박성호;김규현;장경희
    • 한국통신학회논문지
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    • 제31권9A호
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    • pp.844-855
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    • 2006
  • 다중 안테나 통신시스템은 서비스 및 채널 환경의 특성에 따라 송수신 다이버시티 기법, 공간 다중화 기법과 빔형성 기법 등을 이용하여 링크의 신뢰성 혹은 시스템 용량을 증가시킨다. 이러한 다중 안테나 통신 시스템은 공간 채널 환경에 민감한 특징을 갖는다. 다이버시티 기법의 경우, 각 링크 간 채널 상관도가 낮을수록 성능이 향상된다. 하지만, 실제 채널 환경은 안테나 간의 상관관계가 많이 존재하며, 이상적인 경우와 실제 성능의 차이가 클 수 있다. 이와 반대로 빔형성 기법의 경우, 채널 상관도가 높은 LoS (Line-of-Sight) 환경에서 가장 좋은 성능을 나타낸다. 이와 같은 공간 채널의 특성을 활용한 공간채널 적응전송기법을 사용할 경우, 최소한의 링크 성능을 유지하며, 전체적인 시스템 성능을 보장할 수 있게 된다. 본 논문에서는 채널의 이러한 특성을 이용하여 링크의 신뢰성이 요구되는 시스템에서 공간 채널 상관도에 따른 다이버시티 기법과 빔형성 기법 간의 적응 송 수신을 통한 성능 향상 방안을 제시한다.

Hybrid Relaying을 위한 Zero-forcing Beamforming 기법 (Zero-forcing Beamforming for Hybrid Relaying)

  • 박종록;함성준;이상훈
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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    • pp.251-252
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    • 2008
  • Throughput and quality-of-service (QoS) over multi-cell environments are two of the most challenging issues that must be addressed when developing next generation wireless network standards. Currently, multiple-input/multiple-output (MIMO), inter-cell coordination and multi-hop relay technologies are viable options for improving channel capacity or coverage extension. Nevertheless, severe QoS degradation occurs in the outer region of multi-cells due to significant interference from neighboring cells or relay stations, thereby limiting overall performance. Therefore, we propose a scheme which adapted to hybrid relaying.

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Optimized BD-ZF Precoder for Multiuser MIMO-VFDM Cognitive Transmission

  • Yao, Rugui;Xu, Juan;Li, Geng;Wang, Ling
    • ETRI Journal
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    • 제38권2호
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    • pp.291-301
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    • 2016
  • In this paper, we study an optimized block-diagonal zero-forcing (BD-ZF) precoder in a two-tiered cognitive network consisting of a macro cell (MC) and a small cell (SC). By exploiting multiuser multiple-input and multiple-output Vandermonde-subspace frequency-division multiplexing (VFDM) transmission, a cognitive SC can coexist with an MC. We first devise a cross-tier precoder based on the idea of VFDM to cancel the interference from the SC to the MC. Then, we propose an optimized BD-ZF intra-tier precoder (ITP) to suppress multiuser interference and maximize the throughput in the SC. In the case where the dimension of a provided null space is larger than that required by the BD-ZF ITP, the optimized BD-ZF ITP can collect all limited channel gain by optimizing rotating and selecting matrices. Otherwise, the optimized BD-ZF ITP is validated to be equivalent to the conventional BD-ZF ITP in terms of throughput. Numerical results are presented to demonstrate the throughput improvement of the proposed optimized BD-ZF ITP and to discover the impact of imperfect channel state information.

다중 사용자 다중 안테나 하향링크 채널에서 GTD 기반의 적응적인 자원 할당 기법 (Adaptive Resource Allocation Algorithm with GTD in Downlink MU-MIMO Channel)

  • 최승규;이충용
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제48권11호
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    • pp.53-59
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    • 2011
  • 본 논문에서는 다중 사용자 다중 안테나 하향링크 채널에서 실제 사용하는 BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM 변조방식을 적용하였을 때 얻을 수 있는 데이터 전송량을 최대화하기 위하여 generalized triangular decomposition (GTD) 기반의 적응적 자원할당 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 자원 할당 시 데이터 전송량 뿐 아니라 부가적으로 에러확률을 고려하여 시스템의 에러확률 성능도 향상 시킨다. 모의실험을 통해 제안하는 기법은 이론적인 채널 전송량 대비 2bit 정도 차이까지 도달할 수 있고, 에러확률은 모든 신호 대 잡음비에서 singular-value decomposition (SVD) 기반 자원 할당 기법에 비해 우수함을 확인한다.

Selective Decoding Schemes and Wireless MAC Operating in MIMO Ad Hoc Networks

  • Suleesathira, Raungrong;Aksiripipatkul, Jansilp
    • Journal of Communications and Networks
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    • 제13권5호
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    • pp.421-427
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    • 2011
  • Problems encountered in IEEE 802.11 medium access control (MAC) design are interferences from neighboring or hidden nodes and collision from simultaneous transmissions within the same contention floors. This paper presents the selective decoding schemes in MAC protocol for multiple input multiple output ad-hoc networks. It is able to mitigate interferences by using a developed minimum mean-squared error technique. This interference mitigation combined with the maximum likelihood decoding schemes for the Alamouti coding enables the receiver to decode and differentiate the desired data streams from co-channel data streams. As a result, it allows a pair of simultaneous transmissions to the same or different nodes which yields the network utilization increase. Moreover, the presented three decoding schemes and time line operations are optimally selected corresponding to the transmission demand of neighboring nodes to avoid collision. The selection is determined by the number of request to send (RTS) packets and the type of clear to send packets. Both theoretical channel capacity and simulation results show that the proposed selective decoding scheme MAC protocol outperforms the mitigation interference using multiple antennas and the parallel RTS processing protocols for the cases of (1) single data stream and (2) two independent data streams which are simultaneously transmitted by two independent transmitters.

조광제어를 고려한 MIMO-VLC 시스템의 전력 효율 분석 (Power-efficiency Analysis of the MIMO-VLC System considering Dimming Control)

  • 김용원;이병진;이병훈;이민정;김경석
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제18권6호
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    • pp.169-180
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    • 2018
  • 백색 발광다이오드(LEDs)는 형광등보다 경제적이며 높은 밝기, 수명, 내구성을 제공한다. 이러한 LED는 사람들의 일상생활과 밀접하게 연결되어 있기 때문에 LED의 조광제어는 에너지 절약과 삶의 질 향상에 중요한 요소이다. 이 LED를 사용하는 가시광통신시스템에서는 안테나 수에 비례해 채널 용량을 확보할 수 있다는 점에서 복수의 MIMO(입력 다중 출력) 기술이 많은 관심을 끌었다. 본 논문은 가시광통신(VLC) 시스템에서 적용된 공간-시간 블록 코드(STBC) 기법의 세 가지 변조의 전력 성능을 분석한다. 변조 방식은 RZ-OOK(Return-to-On-Ok), 가변 펄스 위치 변조(VPPM), 중첩 펄스 위치 변조(OPPM) 및 조광 제어를 적용하였다. 전력 요구사항과 전력 소비는 세 가지 종류의 변조 하에서 $2{\times}2$ STBC-VLC 환경에서 전력 효율을 비교하는 지표로 사용되었다. 조광 제어가 각 변조 체계의 통신 성능에 영향을 미치는지 확인하였다. 확인 결과 VPPM은 세 가지 변조 중 소비량이 더 많았으며 OPPM은 VPPM에 비해 에너지 절감 효과를 보였다.