대용량 콘텐츠에 대한 관심이 증가함에 따라 지상파 방송의 전송용량을 증가시키기 위한 다양한 노력들이 시도되고 있다. 미국의 표준화 단체인 Advance Television Systems Committee(ATSC)에서는 초고화질의 데이터 전송이 가능하고 동시에 HD급 이동방송 서비스가 가능한 차세대 방송방식인 ATSC 3.0의 표준화 완료를 목표로 현재 막바지 작업을 진행하고 있다. 본고에서는 ATSC 3.0으로 불리는 ATSC 차세대 방송방식의 물리계층에 대한 표준화 동향과 ATSC 3.0 물리계층의 한 축을 담당하고 있는 프레임 동기를 위한 부트스트랩, Constellation 및 Layered Division Multiplexing(LDM) 기술에 대해 살펴보고, 물리계층의 획기적인 전송용량 증대 기법인 Multiple Input Multiple Output(MIMO) 기술에 대해 정리하고자 한다.
본 논문에서는 다중안테나-직교 주파수 분할 다중화(multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)시스템 중 공간 다중화와 전송 다이버시티 이득을 동시에 얻기 위해 제안된 double space-time block code(D-STBC) OFDM 시스템에 대해 기존 수신 기법인 그룹단위 간섭 제거 기법의 문제점을 보완하는 새로운 간섭 제거 기법을 제안한다. 또한 STBC의 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있는 컴포넌트 인터리버 구조를 송수신단에 추가함으로써 수신 성능을 크게 향상시킨다. 이동방송 수신을 고려한 빠른 시변 채널환경에서의 전산 모의 실험을 통해 STBC의 부호직교성 상실로 인한 성능열화 현상이 개선됨을 보이고 다비어시티 이득에 의해 수신 성능 향상을 확인한다.
최근 비디오 스트리밍과 대화형 비디오 서비스 등과 같은 광대역 멀티미디어 서비스를 지원하기 위하여 Wimax와 같은 4G 무선네트워크 시스템 기술이 발전해 왔다. 4G 무선네트워크의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 MIMO(multi Input Multi Output)은 사용자들에게 매우 유연한 QoS(Quality of Service) 서비스를 제공해 줄 수 있다.[1] 이 논문에서는 다양한 네트워크 상황에서 멀티캐스트 그룹에게 효율적인 방법으로 통신 자원을 할당하기 위해 OFDM 방법을 사용 하였다. 이에 본 논문에서는 한 셀(cell) 내의 서로 다른 멀티캐스트의 그룹의 다른 SNR(Signal to noise Ratio)의 사용자 분포에 따른 적응적인 scalable 비디오 멀티캐스트 방식을 제안한다. 더 나은 수신율을 가진 사용자는 최적의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 할당을 통해 서로 다른 화질의 scalable 비디오 계층 중 높은 해상도의 비디오를 받을 수 있다. 논문에서는 전체 전송률을 최적화 하는 대신 전송받은 전체 비디오의 평균 화질을 최적화하는 방법을 제안한다.
홈 네트워크, 기업의 무선 네트워크 그리고 핫스폿 등과 같은 다양한 환경이 가능하면서 무선 LAN 기술 및 무선 LAN 제품에 대한 요구는 더욱더 증가하고 있으며, 기존 제품과의 호환성을 바탕으로 고속으로 무선 데이터 서비스를 지원할 수 있는 차세대 무선 LAN 기술에 대한 관심이 집중되고 있다. 본 논문에서는 현재 표준화가 진행중인 IEEE 802.11n의 차세대 무선 LAN 기술에 있어 주요하게 언급되고 있는 MAC 프로토콜 및 전송방식들에 대하여 소개한다. IEEE 802.11n은 IEEE 802.11e에서 논의중인 EDCA 및 HCCA를 기반으로 QoS를 보장하고 고속의 무선 LAN 서비스를 지원하기 위해 보다 개선된 MAC 프로토콜의 요구사항을 정의하여 물리계층의 관점에서 MIMO, spatial division multiplexing, space-time block coding 등과 같은 다중 안테나 방안을 고려하고 있다. 또한 주파수의 효율을 증가시키는 방식, 대역폭을 증가하는 방식 그리고 적응 변조를 적용하는 방식 등을 차세대 무선 LAN 전송 방식으로 논의하고 있다.
In this letter, we propose a quasi-orthogonal space-time-frequency (QOSTF) block coded orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) that can achieve full symbol rate with four transmit antennas. Since the proposed QOSTF-OFDM cannot achieve full diversity, we use a diversity advantage collection with zero forcing (DAC-ZF) decoder to compensate the diversity loss at the receiving side. Due to modulation advantage and collected diversity advantage, the proposed scheme exhibits a better bit-error rate performance than other orthogonal schemes.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제5권6호
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pp.1101-1112
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2011
The Multiuser Eigenmode Transmission (MET) has generated significant interests in literature due to its optimal performance in linear precoding systems. The MET can simultaneously transmit several spatial multiplexing eigenmodes to multiple users which significantly enhance the system performance. The maximum number of users that can be served simultaneously is limited due to the constraints on the number antennas, and thus an appropriate user selection is critical to the MET system. Various algorithms have been developed in previous works such as the enumerative search algorithm. However, the high complexities of these algorithms impede their applications in practice. In this paper, motivated by the necessity of an efficient and effective user selection algorithm, a low complexity recursive user selection algorithm is proposed for the MET system. In addition, the fairness of the MET system is improved by using the combination of the proposed user selection algorithm and the adaptive Proportional Fair Scheduling (PFS) algorithm. Extensive simulations are implemented to verify the efficiency and effectiveness of the proposed algorithm.
본 논문에서 우리는 다중사용자 다중입출력 하향링크 통신 시스템을 위한 새로운 빕 형성 기법을 제시한다. 최근 block-diagonalization (BD) 알고리즘이 기지국과 각 사용자들이 다중 안테나는 가지는 다중사용자 다중입출력 하향링크를 위해 제안되고 있다. 그러나, BD 알고리즘은 유저당 제공되는 스트림의 개수가 수신기의 개수보다 작은 경우에는 효율적이지 않다. BD 방법이 수신단의 결합을 고려하지 않고 채널 행렬에 기반한 space를 활용하기 때문에, 빔 형성을 위한 자유도는 수신측에서 전부 얻지 못한다. 본 논문에서 우리는 모든 사용자간의 간섭이 0이 되는 zero forcing (ZF) 조건 하에 수신 빔 형성 벡터를 최적화 한다. 우리는 반복적인 과정에 의해 최적 수신 벡터를 찾는 효율적인 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 수신 결합 벡터를 위해 전방향 정보인 두 phase 값을 요구한다. 또한, 우리는 일반적인 복소 단위 행렬의 분해를 이용하여 단지 한 phase 값만 필요한 또 다른 알고리즘을 제시한다. 시뮬레이션 결과는 에러 확률 관점에서 제안된 빔 형성 기법이 기존 BD 알고리즘보다 성능이 낫고 기지국에서 자유도를 이용함으로써 다이버시티 증가를 획듬함을 보여준다.
공간적으로 다중화된 다중 안테나 시스템에서 OSIC계열의 신호검출 기법은 실현 가능한 연산 복잡도를 가지며 ML성능에 도달하기 위해 지속적으로 발전해 왔다. 하지만 지금까지 제안된 다양한 OSIC 기반의 준 최적 신호검출 기법들은 특정 비트의 연 판정 값을 계산하는 과정에서 공 벡터 문제가 발생하여 상당한 연 판정 성능 저하를 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 해결 방안이 제안되었지만 연 판정 ML성능에 도달하지 못하거나, 도달하기 위해서는 많은 후보 벡터들이 필요하다. 본 논문에서는 복수개의 재 정렬된 채널 행렬과 각 채널 행렬의 QR분해 시 존재하는 상 삼각 행렬의 구조를 효율적으로 이용하는 이중 검출을 바탕으로 공 벡터 문제를 효과적으로 차단하며 경 판정 ML성능뿐만 아니라 연 판정 ML성능에 근접하는 신호 검출 기법을 제안한다. 성능과 연산 복잡도 관점에서 제안된 검출기법은 기존의 제안된 준 최적 검출기법 보다 동일한 성능에서 더 적은 연산 복잡도를 가지거나, 증가된 복잡도 만큼 더 우수한 연 판정 성능을 보임을 확인할 수 있다.
Ad hoc 네트워크는 데이터 발신과 라우터 역할을 동시에 수행할 수 있는 노드들로 구성되며 특정한 네트워크 기반 구조의 지원 없이도 동작할 수 있는 장점을 지니고 있다. Ad hoc 네트워크에서는 무선 네트워크 상의 전체 전송영역에서 높은 처리율과 낮은 지연시간을 반드시 제공할 수 있어야 한다. 최근 들어 빔 생성(beam-forming) 방식이나 멀티플렉싱 방식의 다중안테나 (MIMO)를 이용하여 높은 처리율과 낮은 지연시간을 제공하기 위한 새로운 연구가 수행된 바 있으며, 이러한 연구 결과에 의해 송 수신자들이 서로간에 심각한 간섭을 일으키지 않는다면 다수의 송 수신자가 안테나의 지향성 빔을 이용하여 통신을 위한 공간 재사용 가능성을 높일 수 있음을 검증한바 있다. 그러나 Ad hoc 네트워크에서 노드 밀도가 증가하면 지향성 안테나의 성능은 무지향성 안테나의 성능과 유사하게 된다. 본 연구에서는 QualNet을 이용한 시뮬레이션을 통해 Ad hoc 네트워크 내의 노드 수가 크게 증가하면 지향성 안테나의 평균 처리량과 패킷 에러율이 무지향성 안테나의 성능에 점진적으로 근접한다는 사실을 증명하였으며, 무선네트워크에서 지향성 안테나 성능 개선을 위해 비중 있게 다루어야 할 중요 이슈들에 대해 자세히 기술하였다.
본 논문에서는, zero-forcing 수신기를 적용한 다중사용자 다중 입출력 시스템의 하향링크 채널을 고려한다. 공간분할다중접속 방식은 다중사용자 다이버시티 이득을 얻기 위하여 기지국의 송신안테나에 서로 다른 사용자를 할당하며, 그에 반하여 공간분할다중화 방식은 한 명의 사용자가 모든 안테나를 점유한다. 본 논문에서는 앞서 언급한 두 방식의 성능을 평가하기 위하여 두 시스템이 갖는 최대 성능에 대한 수학적인 분석을 수행한다. 이를 위하여 우리는 먼저 채널 용량에 대한 정확한 수식을 유도하고, 또한 채널 용량의 상한을 근사적으로 유도하여 더욱 간단한 형태의 수식을 제공한다 마지막으로 시뮬레이션 결과를 통해 유도된 수식의 정확성을 검증하고 공간분할다중화 방식의 성능을 최적의 기법과 비교한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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