• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권7호
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• pp.2992-3009
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• 2016

The performance of D-MIMO systems is not only affected by multipath fading but also from shadowing fading, as well as path loss. In this paper, we investigate the ergodic capacity of D-MIMO systems operating in non-correlated K fading (Rayleigh/Gamma) channels. With the aid of majorization and Minkowski theory, we derive analytical closed-form expressions of the upper and lower bounds on the ergodic capacity for D-MIMO systems over non-correlated K fading channels, which are quite general and applicable for arbitrary signal-to-noise ratio (SNR) and the number of transceiver antennas. To intuitively reveal the impacts of system and fading parameters on the ergodic capacity, we deduce asymptotic approximations in the high and low SNR regimes. Finally, we pursue the massive MIMO systems analysis for the lower bound and derive closed-form expressions when the number of antennas at BS grows large, and when the number of antennas at transceivers becomes large with a fixed and finite ratio. It is demonstrated that the proposed expressions on the ergodic capacity accurately match with the theoretical analysis.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권10호
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• pp.4231-4245
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• 2020

Non-orthogonal multiple access (NOMA) is widely studied in both academia and industry due to its high spectral efficiency over orthogonal multiple access (OMA). To effectively improve spectrum efficiency, an amplify-and-forward (AF) cooperative NOMA system is proposed as well as a novel detection scheme is proposed, in which we first perform successive interference cancellation (SIC) twice at U1 for the two signals received from two time slots to remove interference from symbol 2, then two new signals apply max ratio combining (MRC). In addition, a closed-form upper bound approximation for the ergodic capacity of our proposed system is derived. Monte-Carlo simulations and numerical analysis illustrate that our proposed system has better ergodic capacity performance than the conventional cooperative NOMA system with decode-forward (DF) relay, the conventional cooperative NOMA system with AF relay and the proposed AF cooperative NOMA system in [16]. In addition, we can see that ergodic capacity of all NOMA cooperative systems increase with the increase of transmit SNR. Finally, simulations display that power allocation coefficients have little effect on ergodic capacity of all NOMA cooperative systems. This is due to this fact that ergodic capacity of two symbols can be complementary with changing of power allocation coefficients.

• ETRI Journal
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• 제40권3호
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• pp.330-336
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• 2018

Free-space optical (FSO) systems have attracted much attention from both research and application perspectives owing to their many benefits, such as license-free operation, low-cost, and high data rates. This paper investigates the ergodic capacity of FSO systems, which is an important metric of system performance. The stochastic temporary laser-beam blockage, pointing errors, and atmospheric turbulence are simultaneously considered. The results illustrate that the link blockage causes a decreased ergodic capacity. We show that to maximize the ergodic capacity, there is an optimal value of the laser-beam radius at the waist, which largely depends on pointing errors; however, it is independent of the atmospheric turbulence and the probability of link blockage.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1630-1638
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• 2016

본 논문에서는 다중 사용자(multiuser)가 다수의 기지국 안테나(MIMO, Multiple-Input and Multiple-Output)를 동시에 사용하는 다중 사용자 massive MIMO 시스템 환경을 고려한다. 다중 사용자를 동시에 지원하기 위해 기지국에서는 ZFBF(Zero-Forcing Beamforming) 기법을 고려하고 수신 신호 검출을 위해 파일럿 신호를 고려한 하향 링크 프레임 구조를 적용하여 평균 셀 용량을 도출한다. 평균 셀 용량은 기지국 안테나 수 및 사용자 수에 대해 오목 함수 (concave function)임을 수식적으로 증명하고, 오목 함수 특징을 통해 최적의 기지국 안테나 수 및 사용자 수를 도출한다. 실험 결과를 통해 수식적으로 도출한 최적 값을 검증하고, 최적값 기반의 평균 셀 용량은 송신 SNR(Signal to Noise Ratio)에 비례하여 증가함을 확인할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권8호
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• pp.724-732
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• 2013

본 논문은 다중 사용자 (multiuser) 다중 안테나 (MIMO, multiple-input and multiple-output) 시스템을 기반으로 거대 안테나 시스템 (massive MIMO system)에 대한 성능 분석을 진행한다. 하향 링크 프레임 구조를 고려한 평균 셀 용량을 도출하고, 해당 평균 셀 용량을 기지국 안테나 수 및 사용자 수에 대하여 분석한다. 평균 셀 용량은 기지국 안테나 수 및 사용자 수에 대해 오목 함수 (concave function)이며 이러한 특징을 통해 최적의 기지국 안테나 수 및 사용자 수를 도출한다. 실험 결과를 통해 수식적으로 도출한 최적 안테나 수 및 사용자 수는 실험을 통한 최적 값과 일치함을 확인하였으며 도출한 최적 값을 통해 최대 값의 평균 셀 용량을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.267-271
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• 2006

본 논문에서는 공간적 전파전파 특성을 고려한 MIMO 안테나에 적용한 OFDM 전송 채널 모형을 사용하여, 채널의 에르고딕 용량을 계산하고 그 특성에 대해 논의한다. 특히 3GPP TR 25.966 V6.1.0에 정의되어 있는 case I의 LOS off 채널의 에르고딕 용량을 구하고, 클러스터 각 퍼짐과 도착 각도(Angle Of Arrival: AOA)의 차이에 따른 채널 용량 변화를 고찰한다. 연구 결과 클러스터 각 퍼짐의 증가에 따라 채널 용량이 증가하며, 35도 이상에서는 큰 증가가 없는 것을 볼 수 있었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제7권2호
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• pp.182-184
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• 2009

In this letter, we derive a tight closed-form formula for an ergodic capacity of a multiple-input multiple-output (MIMO) for the application of wireless communications. The derived expression is a simple closed-form formula to determine the ergodic capacity of MIMO systems. Assuming the channels are independent and identically distributed (i.i.d.) Rayleigh flat-fading between antenna pairs, the ergodic capacity can be expressed in a closed form as the finite sum of exponential integrals.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.18-19
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• 2008

In this paper, we define the normalized mean square covariance (MIMO) of multiple input multiple output (MIMO) channels and study the relationship between ergodic MIMO channel capacity and the channel NMSV value.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5C호
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• pp.415-422
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• 2010

본 논문에서는 주파수 비선택성이고 준정적인 동일 분포 독립 Nakagami-m 페이딩 채널에서 GLCODs(Generalized Linear Complex Orthogonal Designs)와 GCIODs(Generalized Coordinate Interleaved Orthogonal Designs)로 얻은 STBCs(Space-Time Block Codes)의 에르고딕 용량을 Meijer의 G함수로 표현되는 닫힌꼴로 유도한다. 유도된 해석적 결과는 Monte-Carlo 모의실험 결과와 매우 잘 일치함을 보였다. 그러므로 대규모 Monte-Carlo 모의실험 없이 다양한 안테나 구성과 상이한 채널환경에서 GLCODs와 GCIODs로 얻은 STBCs의 에르고딕 용량 성능을 분석하고 예측하는 유용한 기법이 제안되었다고 할 수 있다. 마지막에는 유도된 식의 정확도를 입증하는 수치적인 결과들을 제시한다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제10권3호
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• pp.99-103
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• 2010

Motivated by recent works on spectrum-sharing systems, this paper investigates the effects of transmit diversity on the peak interference power limited cognitive radio(CR) networks. In particular, we derive the ergodic and outage capacities of a spectrum-sharing system with multiple transmit-antennas. To derive the capacities, peak interference power constraint is imposed to protect the primary receiver. In a CR transmitter and receiver pair with multiple antennas at the transmitter side, the allowable transmit power is distributed over the transmit-antennas to achieve transmit diversity at the receiver. We investigate the effect of this power distribution when a peak interference power constraint is imposed to protect the primary receiver. We show that the transmit diversity does not improve the ergodic capacity compared to the single-antenna system. On the other hand, the transmit diversity significantly improves the outage capacity. For example, two transmit-antennas improve the outage capacity 10 times compared to the single-antenna with a 0 dB interference constraint.