• Title/Summary/Keyword: Zero-Forcing (ZF)

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OFDM 시스템을 위한 복잡도가 감소된 ZF 등화기법 (A low complexity ZF Equalization for OFDM Systems over Time-varying Channels)

  • 박지현;황승훈;황금찬
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제45권4호
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    • pp.1-8
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    • 2008
  • OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템에서 무선 채널의 시변 특성으로 인해 인접캐리어 간의 간섭(ICI: intercarrier interference)이 발생하며 이로 인해 시스템 성능이 저하되게 된다. 이러한 현상은 도플러(doppler) 주파수가 커질수록 보다 크게 나타나게 된다. ICI의 영향을 완화하기 위하여 일반적인 ZF(zero-forcing) 선형 등화기를 사용할 수 있으나, 이 방식은 큰 행렬의 역행렬 계산이 요구되어 높은 복잡도를 가지게 된다. 본 논문에서는 OFDM 시스템에서 발생되는 ICI의 영향을 제거하기 위하여 적은 계산량을 가지는 ZF 등화 방식을 제안하고자 한다. 제안된 ZF 등화 방식은 역행렬 연산을 위한 수치적인 방법인 2차의 Neumann 급수와 특정한 부반송파에서 발생되는 ICI는 주로 인접 부반송파로부터 온다는 ICI의 특징을 이용한다. 또한, 적은 연산량으로 성능을 향상시키기 위하여 부분 ICI 제거 방법이 사용된다 복잡도 비교와 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 ZF 등화 방식이 계산량을 크게 줄이면서도 일반적인 ZF 등화기법과 거의 동일한 성능을 보임을 확인한다.

A Simplified Zero-Forcing Receiver for Multi-User Uplink Systems Based on CB-OSFB Modulation

  • Bian, Xin;Tian, Jinfeng;Wang, Hong;Li, Mingqi;Song, Rongfang
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제14권5호
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    • pp.2275-2293
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    • 2020
  • This paper focuses on the simplified receiver design for multi-user circular block oversampled filter bank (CB-OSFB) uplink systems. Through application of discrete Fourier transform (DFT), the special banded structure and circular properties of the modulation matrix in the frequency domain of each user are derived. By exploiting the newly derived properties, a simplified zero-forcing (ZF) receiver is proposed for multi-user CB-OSFB uplink systems in the multipath channels. In the proposed receiver, the matrix inversion operation of the large dimension multi-user equivalent channel matrix is transformed into DFTs and smaller size matrix inversion operations. Simulation is given to show that the proposed ZF receiver can dramatically reduce the computational complexity while with almost the same symbol error rate as that of the traditional ZF receiver.

MIMO 채널 대각화: 선형 검출 ZF, MMSE (MIMO Channel Diagonalization: Linear Detection ZF, MMSE)

  • 양재승;신태철;이문호
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제16권1호
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    • pp.15-20
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    • 2016
  • 공간다중화 방식을 사용하는 MIMO 시스템은 다이버시티 기법을 사용하는 MIMO 시스템과 비교할 때 높은 전송률을 달성하지만 다이버시티 이득이 낮아 데이터 전송 신뢰도를 높이기 위하여 MIMO 수신단에서 공간정보스트림을 분리해야한다. 본 논문에서는 격자부호에 의한 채널 용량 검출 기법, 사용자 3인인 간섭채널과 선형검출기법인 ZF(Zero Forcing)와 MMSE(Minimum Mean Square Error) 검파 기법을 비교했다. 이때 채널은 Diagonal 채널이 된다. 즉, Diagonal 채널은 $[H]_N[H]_N^{-1}=[I]_N$로 역행렬이 element-wise inverse로 Jacket 행렬의 성질을 만족함을 확인했다.

이진 PAM DS UWB 통신에서 MIMO 검출 기법 (MIMO Detection Algorithms in Binary PAM DS UWB Communication)

  • 강윤정;김길남;김상준
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
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    • pp.447-450
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    • 2009
  • 본 논문에서는 2PAM(binary pulse-antipodal modulation) DS(direct-sequence) UWB(ultra-wideband) 시스템을 V-BLAST(vertical bell lab layered space-time) 구조를 사용하는 MIMO(multiple input multiple output) 시스템에 적용하여 실내 무선 채널 환경에서 고속 데이터 전송률을 달성하고자 한다. 이러한 2PAM DS UWB MIMO 시스템의 BER 성능과 송수신 안테나의 차원과의 관계가 논의된다. 또한, UWB-MIMO 시스템의 수신기에서는 ZF(zero-forcing), ZF-OSIC(ordered successive interference cancellation), MMSE(minimum-mean-square-error), MMSE-OSIC, ML(maximum likelihood)과 같은 다양한 MIMO(multiple input multiple output)와 같은 다양한 MIMO 검출기법이 비교, 분석된다.

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MIMO System을 위한 Path Metric 비교 기반 적응형 K-best 알고리즘 (An Adaptive K-best Algorithm Based on Path Metric Comparison for MIMO Systems)

  • 김봉석;최권휴
    • 한국통신학회논문지
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    • 제32권11A호
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    • pp.1197-1205
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    • 2007
  • Adaptive K-best 검출 방식은 MIMO system을 위해 제안된 알고리즘이다. 제안된 방식은 각 K-best 단계에서 Zero-Forcing(ZF) 추정치의 신뢰도의 정도를 기반으로 하여, 생존 path들의 개수인 K값을 바꾸는 방식이다. 고정된 K값을 사용하는 K-best 방식의 치명적인 단점은 잘못된 ZF 추정치에 의해 발생하는 불완전한 간섭 제거로 인해 올바른 path임에도 일시적으로 그 거리가 K개의 최소 path 거리들 보다 더 커질 수 있다. 잘못된 ZF 추정치가 발생된 경우에는, path들 간의 거리들이 뚜렷하게 다르지 않다는 것을 관찰을 통해 발견하였다. 본 논문에서는 ZF 추정치의 신뢰도를 나타내는 지표로, 최소값을 갖는 path의 거리와 두 번째 최소값을 가지는 path 거리의 비를 사용한다. 최소값을 가지는 두 path의 거리의 비를 근거로, K값을 적절하게 선택하는 제안된 방식은 기존의 고정된 K값을 사용하는 K-best 방식에 비해, 확연히 개선되었음을 보여준다. 제안된 방식은, 큰 K값을 사용하는 방식에 비해 평균 계산양은 매우 작으면서, 큰 K값을 사용한 방식의 성능을 가진다.

ESPRIT에 의한 공간 채널응답 추정치에 기초를 둔 방향구속 전력 최소화법과 제로포싱 알고리즘의 성능평가 (Performance Analysis of DCMP and ZF based on Spatial Channel Response Estimation by ESPRIT)

  • 정중식;임정빈;안영섭
    • 한국항해항만학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.543-548
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    • 2002
  • 방향구속 전력최소화법(Directionally Constrained Minimization of Power; DCMP)과 제로포싱방법(Zero Forcing; ZF)은 어레이 안테나에 수신된 신호들로부터 채널응답 벡터인 Spatial Signature를 추정하고, 이를 이용하여 최적웨이트(Optimal Weight)를 결정함으로써 어레이 출력 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 향상시킬 수 있는 알고리즘들로 알려져 있다. 본 논문에서는 이동국 주변에서 다중산란된 수신신호들이 어레이 안테나에 수신되는 환경에서 DCMP와 ZF방법의 성능을 분석하였다. 이를 위하여 ESPRIT를 이용하여 수신신호들의 도래각(Direction of Arrival; DOA)과 확산각도(Angular Spread; AS)를 추정하여 Spatial Signature를 구한 후, 그 결과치를 이용하여 DCMP와 ZF방법으로 어레이 출력신호를 합성하였다. 모의 실험을 통하여 어레이 출력 SINR성능을 평가하고 이론적 성능결과와 비교하였다.

Approximate ML Detection with the Best Channel Matrix Selection for MIMO Systems

  • Jin, Ji-Yu;Kim, Seong-Cheol;Park, Yong-Wan
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제3권2호
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    • pp.280-284
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    • 2008
  • In this paper, a best channel matrix selection scheme(BCMS) is proposed to approximate maximum likelihood(ML) detection for a multiple-input multiple-output system. For a one stage BCMS scheme, one of the transmitted symbols is selected to perform ML detection and the other symbols are detected by zero forcing(ZF). To increase the diversity of the symbols that are detected by ZF, multi-stage BCMS detection scheme is used to further improve the system performance. Simulation results show that the performance of the proposed BCMS scheme can approach that of ML detection with a significant reduction in complexity.

Spatial Multiplexing Receivers in UWB MIMO Systems based on Prerake Combining

  • An, Jin-Young;Kim, Sang-Choon
    • Journal of information and communication convergence engineering
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    • 제9권4호
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    • pp.385-390
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    • 2011
  • In this paper, various ultra-wideband (UWB) spatial multiplxing (SM) multiple input multiple output (MIMO) receivers based on a prerake diversity combining scheme are discussed and their performance is analyzed. Several UWB MIMO detection approaches such as zero forcing (ZF), minimum mean square error (MMSE), ordered successive interference cancellation (OSIC), sorted QR decomposition (SQRD), and maximum likelihood (ML) are considered in order to cope with inter-channel interference. The UWB SM systems based on transmitter-side multipath preprocessing and receiver-side MIMO detection can either boost the transmission data rate or offer significant diversity gain and improved BER performance. The error performance and complexity of linear and nonlinear detection algorithms are comparatively studied on a lognormal multipath fading channel.

An Ordered Successive Interference Cancellation Scheme in UWB MIMO Systems

  • An, Jin-Young;Kim, Sang-Choon
    • ETRI Journal
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    • 제31권4호
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    • pp.472-474
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    • 2009
  • In this letter, an ordered successive interference cancellation (OSIC) scheme is applied for multiple-input multiple-output (MIMO) detection in ultra-wideband (UWB) communication systems. The error rate expression of an OSIC receiver on a log-normal multipath fading channel is theoretically derived in a closed form solution. Its bit error rate performance is analytically compared with that of a zero forcing receiver in the UWB MIMO detection scheme followed by RAKE combining.

ZF-THP를 이용한 다중 안테나 다중 사용자 시스템에서 전송률 합 최적화를 위한 전력 할당 알고리즘 (Power Allocation Algorithms for ZF-THP Sum Rate Optimization in Multi-user Multi-antenna Systems)

  • 이욱봉;송창익;이상림;이길봄;곽진삼;이인규
    • 한국통신학회논문지
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    • 제37A권9호
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    • pp.753-761
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    • 2012
  • 이 논문에서 우리는 Tomlinson-Harashima precoding (THP)를 이용한 다중 입력 단일 출력 다중 사용자 하향링크 시스템을 위한 전력할당 기법에 대해 알아본다. Zero-forcing THP 시스템의 sum rate를 최대화하기 위해 우리는 이전 방법과는 달리 mutual information 방법을 적용하였다. 나아가서, 모듈로 오퍼레이션을 사용하는 유저에 적절한 전력 레벨을 할당하기 위해 간단한 전력 할당 알고리즘을 제안한다. 실험 결과는 제안된 기법이 기존의 water-filling 기법보다 성능이 우수하고, 시스템의 최적의 성능을 내는 기법과 성능은 유사하면서 보다 작은 복잡도로 이루는 것을 보여준다.