Energy efficiency is one of the most critical concerns for wireless sensor networks. By allowing sensor nodes in close proximity to cooperate in transmission to form a virtual multiple-input multiple-output(MIMO) system, recent progress in wireless MIMO communications can be exploited to boost the system throughput, or equivalently reduce the energy consumption for the same throughput and BER target. However, these cooperative transmission strategies may incur additional energy cost and system overhead. In this paper, assuming that data collectors are equipped with antenna arrays and superior processing capability, energy efficiency of relevant traditional and cooperative transmission strategies: Single-input-multiple-output(SIMO), space-time block coding(STBC), and spatial multiplexing(SM) are studied. Analysis in the wideband regime reveals that, while receive diversity introduces significant improvement in both energy efficiency and spectral efficiency, further improvement due to the transmit diversity of STBC is limited, as opposed to the superiority of the SM scheme especially for non-trivial spectral efficiency. These observations are further confirmed in our analysis of more realistic systems with limited bandwidth, finite constellation sizes, and a target error rate. Based on this analysis, general guidelines are presented for optimal transmission strategy selection in system level and link level, aiming at minimum energy consumption while meeting different requirements. The proposed selection rules, especially those based on system-level metrics, are easy to implement for sensor applications. The framework provided here may also be readily extended to other scenarios or applications.
In this paper, we propose new multiuser detectors (MUDs) based on compressed sensing approaches for the large-scale multiple antenna systems equipped with dozens of low-power antennas. We consider the scenarios where the number of receiver antennas is smaller than the total number of users, but the number of active users is relatively small. This prior information motivates sparsity-embracing MUDs such as sparsity-embracing linear/nonlinear MUDs where the detection of active users and their symbol detection are employed. In addition, sparsity-embracing MUDs with maximum a posteriori probability criterion (MAP-MUDs) are presented. They jointly detect active users and their symbols by exploiting the probability of user activity, and it can be solved efficiently by introducing convex relaxing senses. Furthermore, it is shown that sparsity-embracing MUDs exploiting common users' activity across multiple symbols, i.e., frame-by-frame, can be considered to improve performance. Also, in multiple multiple-input and multiple-output networks with aggressive frequency reuse, we propose the interference cancellation strategy for the proposed sparsity-embracing MUDs. That first cancels out the interference induced by adjacent networks and then recovers the desired users' information by exploiting the low user activity. In simulation studies for binary phase shift keying modulation, numerical evidences establish the effectiveness of our proposed MUDs exploiting low user activity, as compared with the conventional MUD.
Tracking systems for launch vehicle consist mainly of radar transponder (beacon), RF switch or power divider, antennas as onboard system, and single or multiple radars as ground one. In this paper, tracking systems, which are applicable to KSLV (Korea Space Launch Vehicle)-l, are introduced and the electrical performances for developed prototypes are presented. We have also performed RF link analysis for both uplink and downlink, and estimated that the maximum distance to be able to track KSLV-l stably is dependent on uplink characteristic in our system.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.26
no.8
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pp.748-757
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2015
MIMO systems utilizing multiple antenna transmission and reception is one of the key technologies to enhance the capacity of 5G wireless communications. In order to obtain an appropriate performance evaluation of MIMO techniques, the usage of wireless channel model reflecting spatial channel characteristics is required, such as the 3-dimensional spatial channel model(3D SCM) proposed by 3GPP TR36.873 documentation. In this paper, we implement and verify the channel simulation environment based on 3D SCM, to present and compare the characteristics of UMi and UMa environments. We also apply MIMO transmission to the UMa scenario to investigate the channel correlation among antenna elements with different array distances and to identify the corresponding throughput changes. By evaluating the channel power correlations for randomly distributed users within the sector for different horizontal and vertical antenna distances, we present the statistical characteristics which determine the transmission performance under the SCM environment.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.23
no.5
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pp.568-573
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2019
Modern Radars are evolving into MFRs which can search multiple targets simultaneously and then track them. Additionally they should be able to avoid some external jamming signals. Applying to these MFRs, Antennas should be able to perform DBF including to not only real-time beam steering but also multi-beam forming simultaneously. And they can cancel the beam at the specific direction. In this paper, we describe the implementation of sub-array type antenna hardware which can be applying DBF. Also we propose the modified amplitude aperture distribution for suppressing the side lobe level and explain the sub-array receiver design with amplitude tapering. It consists in making the amplitude weighting in 2 steps. In order to compare two weighting cases, we investigate the G/T performance for the array antenna. At the conclusion, we make a comparative study for the dynamic range of every sub-array receiver and present the hardware implementation that is more advantageous for sub-array alignment and calibration in DBF.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.6C
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pp.429-437
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2008
Multiple-input multiple-output (MIMO) techniques can be used for the spectral efficiency enhancement of the cellular systems, which can be categorized into spatial multiplexing (SM) and spatial diversity schemes. MIMO systems suffer a severe performance degradation due to the intercell interference from the adjacent cells as the mobile terminal moves toward the cell boundary. Therefore for the spectral efficiency enhancement, an appropriate transmission scheme for the given channel environment and reception scheme which can mitigate the intercell interference are required. In this paper, we propose an adaptive signal transmission/reception scheme for the spectral efficiency improvement of $M_R{\times}M_T$ MIMO systems, present the decision criteria for the adaptive operation of the proposed scheme, and demonstrate the performance gain. The proposed scheme performs adaptive transmission using spatial multiplexing and spatial diversity, and adaptive reception using maximal ratio combining (MRC) and intercell spatial demultiplexing (ISD) when the spatial diversity transmission is used at the transmitter. Spatial multiplexing/demultiplexing is performed at the high signal-to-interference ratio (SIR) range, and the transmit diversity in conjunction with the adaptive reception uses either conventional MRC or ISD which can mitigate the $M_R-1$ interference signals, based on the mobile location. For the performance evaluation of the proposed adaptive scheme, the probability density function (pdf) of the effective SIR for the transmission/reception methods in consideration are derived for $M_R{\times}M_T$ MIMO systems. Using the results, the average effective SIR and spectral efficiency are presented and compared with simulation results.
Multiple-input multiple-output (MIMO) systems can achieve the increasing of performances by using an adaptive power allocation. The related previous work limited the transmit antenna number because orthogonal space-time block codes (OSTBCs) yield full transmit rate only for two transmit antennas. We extend a robust system under imperfect channel estimation for four transmission antennas with maintaining a full transmission rate.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.29
no.1
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pp.32-35
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2018
Massive multiple-input multiple-output (MIMO) transmission is an essential technique for achieving the high bandwidth efficiency required in 5G mobile communication systems. Various forms of arrays can be used as the number of antenna elements increases for massive MIMO transmission. In this letter, we propose a beamforming algorithm applicable to multiuser MIMO transmission using uniform circular arrays. By employing quasi-orthogonal beam pairs obtained from the inter-beam correlation information, we minimize inter-user interference and evaluate the resulting performance gain.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.9
no.1
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pp.97-101
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2014
We propose a timing-offset resilient OFDMA with achieving full diversity for uplink cooparative base station (BS) systems. In uplink OFDMA, timing offset (TO) among multiple users destroys subcarrier orthogonality and thus, it degrades the performance. In order to avoid this performance degradation, the accurate processing, so called 'ranging', is required to synchronize. However, in cooparative BS systems, it is difficult to perform ranging scheme. This is because if the ranging scheme is performed for a specific BS, timing offset has to occur for other BSs. Thus, the conventional ranging method cannot achieve full diversity gain in cooperative BS systems. By employing TO resilient OFDMA, so called, 'ZCZ time-spread OFDMA'. we achieve full diversity gain even with TO among multiple users. We show that the proposed scheme achieves the same performance with case of no multiple acces interference.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.45
no.7
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pp.45-52
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2008
In typical cellular systems using frequency reuse scheme, the terminal suffers a performance degradation due to the intercell interference signals from adjacent cells as the terminal moves toward the cell boundary. In this paper, a signal transmission and reception scheme which achieve spatial multiplexing and beamforming gain from a distributed MIMO (multiple-input multiple-output) channel using multiple-antenna terminal is proposed for the spectral efficiency enhancement in a multi-cell downlink environment, when geographically separated base stations cooperatively transmit signals. In particular, we analyze the effective signal-to-interference ratio and spectral efficiency of the proposed scheme for different frequency reuse patterns and for varying numbers of receive antennas, and compare with the performance of the MRC (maximal ratio combining) reception scheme in typical cellular systems. We evaluate the amount of transmission efficiency of the scheme by comparing the performance near the cell boundary where the strong intercell interference is experienced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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