신호의 검파는 무선통신시스템에서 매우 중요한 문제이며 최근에는 다중입력다중출력(MIMO) 통신을 위한 검파 알고리즘에 대한 연구가 많이 진행되었다. 그러나 이러한 연구의 많은 부분이 주파수 비선택적 채널을 가정하였거나 주파수 선택적 채널을 가정하더라도 수신단에서의 채널상태정보는 완전하다는 가정 하에 연구가 수행되었다. 따라서, 본 연구에서는 주파수 선택적 채널에서 불완전한 채널정보를 사용할 때 몇 가지 MIMO 검파 알고리즘에 대해 얻을 수 있는 오류율 성능을 비교해 보고자 한다.
본 논문은 MIMO-OFDM 시스템에서 복잡도와 검출 성능의 관점에서 효율성을 위하여, QRD-M과 DFE 및 반복 검출을 통한 분할 검출 기법을 제안한다. 제안된 기법은 공간 스트림에 따라 다른 검출 방법을 사용하여 신호들을 검출한다. 제안된 기법에서 낮은 복잡도를 요구하는 공간 스트림에서는 높은 복잡도와 높은 검출 성능을 가지는 QRD-M을 사용하고 높은 복잡도를 요구하는 공간 스트림에서는 낮은 복잡도와 낮은 검출 성능을 가지는 DFE를 사용한다. 또한 DFE가 사용된 공간 스트림에 대해서는 신뢰성을 보장하기 위해 반복 검출을 수행한다. 시뮬레이션을 통하여, 제안된 기법은 비록 기존의 기법보다 증가된 복잡도를 가지지만, 검출 성능을 월등히 개선시키는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 다중 입출력 (MIMO) 공간다중화 (spatial multiplelxing, SM) 시스템을 위한 효율적인 심볼 검출 알고리즘이 제안되고, 이의 최적 설계 및 구현 결과가 제시된다. 에러 전파 (error propagation)을 야기하는 첫 검출 심볼의 검출 성능을 개선시킴으로써, 제안된 알고리즘은 기존의 정렬된 QR 분해 (sorted QR decomposition, SQRD) 기반 알고리즘이나 정렬된 순차적 검출 (ordered successive detection, OSD) 알고리즘에 비해 성능 이득을 얻을 수 있다. 4개의 송수신 안테나를 갖는 16QAM MIMO-SM 시스템에 대한 성능 평가 결과, 제안된 알고리즘은 기존 알고리즘에 비해 $10^{-3}$의 EBR에서 약 2.5-13.5 dB의 성능 이득을 얻음을 확인하였다. 제안된 알고리즘은 하드웨어 설계 언어를 이용하여 설계 되었고, 0.18um CMOS 표준 셀 공정 라이브러리를 이용하여 합성 및 구현되었다. 구현결과, 제안된 알고리즘은 하드웨어의 큰 증가없이 구현 가능함을 확인할 수 있었다.
본 논문은 MIMO 시스템을 위한 QR 분해 기반의 순차적 신뢰 전파 검출 기법을 제안한다. 제안 기법은 매 반복 과정마다 가장 작은 차수를 가지는 관측 노드의 메시지부터 순차적인 갱신 과정을 진행하여 수렴 속도 향상을 도모한다. 모의실험을 통해 제안 기법이 기존 기법들 대비 향상된 오류 성능을 달성함과 동시에 수렴 속도를 크게 개선함을 확인하였다.
Francisco R. Castillo-Soria;Carlos Gutierrez;Fermin M. Maciel-Barboza;Viktor I. Rodriguez Abdala;Jayanta Datta
ETRI Journal
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제46권2호
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pp.184-193
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2024
This paper presents the performance evaluation of an amplify-and-forward (AF) relay-assisted multiuser multiple input-multiple output (MU-MIMO) downlink transmission system for correlated fading channels. The overall system performance was improved by incorporating a double-quadrature spatial modulation (DQSM) scheme. The bit error rate (BER) performance and detection complexity of the AF-MU-MIMO-DQSM system were analyzed and compared with those of a conventional AF-MU-MIMO system under the same conditions and parameters. The results showed that the correlated fading channel severely affected the performance of systems with higher spectral efficiency (SE). Considering an SE of 12 bpcu/user, the AF-MU-MIMO-DQSM system yielded a gain of up to 3 dB in BER performance compared with that of its conventional counterpart for the analyzed cases. In terms of detection complexity, the AF-MU-MIMO-DQSM system showed a reduction of up to 56 % compared with that of the conventional system for the optimal maximum likelihood detection criterion.
논문에서는 부호화된 MIMO 시스템에서 연판정 반복 검출 방식과 결합하여 효율적으로 사용될 수 있는 복잡도가 감소된 리스트 구 복호 (list sphere decoding; LSD) 방식을 제안한다. 기존의 LSD 방식은 고정된 값의 반지름을 이용하여 후보 신호들을 검색하였다. 그러나, 정해진 수 만큼의 후보 리스트들이 모두 채워지면, 이들에 대한 최대 또는 평균 반지름은 줄어들 가능성이 매우 크다. 반지름을 줄이게 되면 복잡도 또한 줄일 수 있게 된다. 본 논문에서는 LSD 기반의 MIMO 검출 시스템에서 효율적으로 사용될 수 있는 매우 간단한 반지름 갱신 방식 및 이를 이용한 연판정 반복 MIMO 검출 기법을 제안한다. 또한 터보 부호를 이용하여, 연판정 입출력을 이용하는 반복 MIMO 검출 방식에 대한 성능 평가 결과를 제시한다. 본 논문에서 제시된 시뮬레이션 결과에 따르면, 제안된 방식은 기존의 LSD 방식을 사용하는 것에 비해 거의 유사한 비트오류율 성능을 유지하면서도 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다.
Recently, a variety of reduced complexity soft-in soft-output detection algorithms have been introduced for iterative detection and decoding (IDD) systems. However, it is still challenging to implement soft-in soft-output detectors for MIMO systems due to heavy burden in computational complexity. In this paper, we propose a soft detection algorithm for MIMO systems which performs close to the full dimensional joint detection, yet offers significant complexity reduction over the existing detectors. The proposed algorithm, referred to as soft-input soft-output successive group (SSG) detector, detects a subset of symbols (called a symbol group) successively using a deliberately designed preprocessing to suppress the inter-group interference. In fact, the proposed preprocessor mitigates the effect of the interfering symbol groups successively using a priori information of the undetected groups and a posteriori information of the detected groups. Simulation results on realistic MIMO systems demonstrate that the proposed SSG detector achieves considerable complexity reduction over the conventional approaches with negligible performance loss.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권9호
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pp.3907-3923
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2020
An enhanced irregular repetition slotted ALOHA (IRSA) protocol is proposed by using polarization characteristic of satellite link and MIMO detection in low earth orbit (LEO) satellite networks, which is dubbed polarized MIMO IRSA (PM-IRSA). In the proposed scheme, one or two packets in one slot can be decoded by employing polarized MIMO detection, and more than two collided packets in multiple slots which can construct the virtual MIMO model can be decoded by the MIMO detection algorithm. The performance of the proposed scheme is analyzed with the density evolution (DE) approach and the degree distribution is optimized to maximize the system throughput by using a differential evolution. Numerical results certify our analysis and show that the normalized throughput of the proposed PM-IRSA can achieve 1.89 bits/symbol.
MIMO(Multi-input Multi-output) 시스템은 안테나 개수에 비례하여 높은 데이터 전송량을 제공하지만 복호 과정에서 매우 높은 연산량을 필요로 한다. 높은 연산량을 극복하고 보다 정확한 신호추정을 위해 제안된 것이 SD(Sphere Decoding) 알고리듬이다. 본 논문에서는 기존의 SE SD 알고리듬에 MMSE(Minimum Mean Square Error)와 Euclid 거리 기준을 적용하여 연산량은 증가시키지 않으면서 검파 성능을 향상시키는 MIMO 검파 알고 리듬을 제안한다.
본 논문에서는 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서 MIMO 검출 기법의 성능이 이론적으로 분석된다. 제시되는 MIMO 검출 구조는 시공간 결합기와 ZF 검출기로 구성되며 이 구조는 $N_T$ 송신안테나, $N_R$ 수신안테나, 그리고 L 다중경로 성분을 활용하는 시스템으로 $LN_R-N_T+1$의 다양성을 얻을 수 있음을 보인다. 또한 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서의 BER 공식이 제공되고 시뮬레이션 결과와 비교 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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