International journal of advanced smart convergence
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제9권4호
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pp.42-51
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2020
In this paper, the authors propose the pseudo complex correlation coefficient (PCCC) of the two complex random variables (RV), because the four real correlation coefficients (RCC) of the corresponding four real RVs cannot be obtained only from the complex correlation coefficient (CCC) of given two complex RV. Such observation is motivated by the general statement; "The complex jointly-Gaussian random M-vector cannot be completely described by the complex covariance matrix, even though the real Gaussian random 2M-vector can be completely descried by the real covariance matrix. Therefore, in order to describe completely the complex jointly-Gaussian random M-vector, we need an additional matrix, namely the complex pseudo-covariance matrix, along with the complex covariance matrix." Then, we apply PCCC to correlated information sources (CIS) for non-orthogonal multiple access (NOMA) in 5G system, and investigate impact of the proposed PCCC on the achievable data rate of the stronger channel user in the conventional successive interference cancellation (SIC) NOMA with CIS. It is shown that for the given same CCC, the achievable data rates with the different PCCC are different, because the corresponding RCC are different. We also show that as the absolute value of the same CCC increases, the impact of the different PCCC becomes more significant.
본 논문에서는 기지국이 단말들에게 데이터를 전송하는 경우에, 전체 시스템의 수율을 향상시키기 위하여 다중사용자 다중안테나 기법(MU-MIMO), 시공간부호화 기법(STBC), 비직교 다중접속 기법(NOMA)을 동시에 적용하는 방식을 제안한다. 기지국과 가까이 위치한 두 개의 단말에 대해서는 MU-MIMO 기법을 적용하고, 기지국과 멀리 떨어진 단말은 채널 정보를 얻기가 어렵기 때문에 STBC 기법을 적용한다. 또한 기지국에 가까운 단말과 멀리 떨어진 단말의 데이터들을 구분하기 위하여 NOMA 기법을 적용한다. MU-MIMO를 적용하는 단말들 간에는 서로 직교하는 두 개의 프리코딩 벡터들을 사용함으로써 서로 간의 간섭이 존재하지 않도록 설계한다. 또한 기지국에서 멀리 떨어진 단말에 대해서는 두 개의 프리코딩 벡터들을 사용하는 STBC 기법을 적용한다. 성능 분석 및 모의실험을 통하여 제안하는 기법이 기존 기법보다 더 높은 전체 시스템 수율 값을 갖는다는 것을 보인다.
비직교 다중 접속에서 약 채널 사용자의 저하된 성능은 문제로 제기되고 있다. 본 논문에서는, 수용 가능한 정도의 강 채널 사용자의 BER 손실로, 비직교 다중 접속의 약 채널 사용자의 BER 성능을 향상시키기 위해, 비대칭 2PAM을 제안한다. 먼저, 비대칭 2PAM을 설계하고, 총 할당 전력을 계산한 후, 제안된 기법의 BER에 대한 폐쇄형 수식을 구한다. 다음, 강 채널 사용자의 적은 BER 저하로, 약 채널 사용자의 BER이 향상되었음을 보여준다. 또한, 강 채널 사용자의 3 dB 의 SNR 저하로 약 채널 사용자의 SNR 이득이 10 dB 에 달하는 것을 보여줌으로서 제안된 기법의 우수성을 입증한다. 결과적으로, 5G 시스템의 비직교 다중 접속에서 비대칭 2PAM이 고려될 수도 있다. 향후 연구 주제로서, 제안된 기술에 대한 최대 전송률을 분석하는 것은 의미있는 연구일 수 있다.
최근 비직교 다중 접속에 대해, 단지 자체 상관 중첩 코딩 기법만 고찰되었기 때문에, 본 논문은 비직교 다중 접속에 대한 교차 상관 관계 중첩 코딩 기법을 제한한다. 먼저, 제안된 교차 상관 관계 중첩 코딩 기법의 총 전송률의 폐쇄형 수식을 유도한다. 다음 수치 해석을 기반으로 하여, 제안된 교차 상관 관계 중첩 코딩 기법의 총 전송률이 기존의 자체 상관 관계 중첩 코딩 기법의 총 전송률보다 향상된 것을 입증한다. 또한, 강 채널 사용자에 대해, 기존의 자체 상관 관계 중첩 코딩 기법과 비교하여, 제안된 교차 상관 관계 중첩 코딩 기법의 SNR 이득이 대략 15 임을 보여준다. 결론적으로, 제안된 교차 상관 관계 중첩 코딩 기법은 6G URLLC를 위한 유망한 기술로 고려될 수 있다.
본 논문은 연속 가우시안 입력 변조를 사용하는 대부분의 기존 NOMA 설계와는 대조적으로, BPSK 변조하에서 상관 정보원의 NOMA에 대한 최대 전송률을 분석한다. 먼저, BPSK 변조와 상관 정보원의 NOMA에 대한 최대 전송률의 폐쇄형 표현식을 유도한다. 다음, 수치적 결과를 통해, 강 채널 사용자에 대해서는, 독립 정보원의 최대 전송률과 비교하여, 상관 정보원의 최대 전송률이 감소하는 것을 보여준다. 또한, 약 채널 사용자에 대해서는, 독립 정보원의 최대 전송률과 비교하여, 상관 정보원의 최대 전송률이 증가하는 것을 입증한다. 추가로, 수신 신호와 사용자 간 간섭의 확률 분포 함수의 심도 있는 분석을 통해 이론적 결과를 입증한다.
본 논문은 표준 SIC NOMA와는 대조적으로, SIC를 수행하지 않는 SUD 수신기의 최대 전송률을 고찰한다. 먼저, 강 채널 사용자에 대해 상관 정보원의 SUD NOMA에 대한 최대 전송률의 폐쇄형 표현식을 유도한다. 다음, 강 채널 사용자에 대해서는, 독립 정보원의 SIC NOMA의 최대 전송률과 비교하여, 상관 정보원의 SUD NOMA의 최대 전송률은 일반적으로 감소하는 것을 보여준다. 그러나, 아주 강한 상관 정보원에 대해서는, 독립 정보원의 SIC NOMA의 최대 전송률과 비교하여, 상관 정보원의 SUD NOMA의 최대 전송률은 아주 우수하다는 것을 입증한다. 추가로, 상관 정보원이 SUD 수신기의 최대 전송률에 미치는 영향을 고찰하기 위해, 다양한 상관 관계 계수에 대해, SUD NOMA의 최대 전송률과 SIC NOMA의 최대 전송률을 폭넓게 비교한다.
이진 변조 비직교 다중접속에서 1+1 용량 영역을 달성하는 주제에 대한, 다시 말해, 총 전력은 얼마나 필요한가와 이때 전력은 어떻게 할당해야 되는가에 대한 연구가 다소 미흡하다. 본 논문에서는, 허용 가능한 손실범위 안에서, 2PAM 비직교 다중 접속의 1+1 용량 영역을 달성할 수 있는 평균 총 전송 전력을 고찰한다. 다음으로, 충분한 평균 총 전력을 기반으로 1+1 용량 영역을 달성할 수 있는 전력 할당 계수를 계산한다. 그리고, 수치적 결과를 통해서 0.008 미만의 허용 가능한 손실 범위 안에서, 근접 1+1 용량 영역이 달성됨을 보여준다. 또한, 수치상으로 근접 1+1 용량 영역을 달성하는 양 사용자의 전력 할당 계수를 계산한다. 결론적으로 2PAM 비직교 다중 접속이 근접 1+1 용량 영역에서 동작하기 위해, 적절한 전력 할당과 함께, 적당한 총 전력이 비직교 다중접속 설계에서 계산될 수 있다.
차세대 이동통신 시스템은 다양한 서비스의 융합과 멀티모드를 지원하기 위한 구조로 연구되고 있다. 또한 다양한 서비스를 제공받기 위한 사용자의 요구는 점차 증가되고 있으며, 서비스 지원을 위한 대용량 데이터 전송을 위한 많은 통신방식들이 출현하고 있다. 그 중 대표적인 시스템으로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하는 WiBro(Wireless Broadband), WLAN(Wireless Local Area Network) 등이 있다. 하지만 차세대 이동통신 시스템에서는 하나의 단말로 OFDM 방식을 이용한 통신방식 이외 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA) 방식을 동시에 지원 받고자한다. 통합된 시스템은 SoC(System on Chip) 기술 적용으로 빠른 발전을 이루고 있지만, 무선통신 시스템에서 필수적으로 요구되는 요소 중 전력 증폭기의 비선형 특성으로 인한 신호의 왜곡을 유발시켜 인접채널 간섭을 성화 시키고 시스템의 효율을 떨어뜨리는 문제를 해결해야 한다. 전력증폭기의 문제점을 해결하기 위해 많은 선형화 기법들이 제시되었으며, 다항식 사전왜곡 기법은 증폭기로 입력되는 신호가 증폭기의 역 특성을 갖도록 하는 기법으로 다항식을 통하여 증폭기를 모델링하기 때문에 수렴 속도가 빠르고 다른 기법들과 비교하여 우수한 성능을 보인다. 본 논문에서는 차세대 이동통신 서비스를 위한 모뎀 구조를 제시하고 OFDM 방식 사용에 있어 발생 되는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 감소 기법을 적용한 후 다항식 사전왜곡 기법을 적용하여 차세대 이동통신 시스템을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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