• 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.

• ETRI Journal
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• 제45권2호
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• pp.203-212
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• 2023

In this study, we developed a co-located and space-shared multiple-input multiple-output (MIMO) antenna module with a modular design and high integration level. The proposed antenna pair includes a half-wavelength loop antenna and a dipole-type antenna printed on the front and back sides of a compact modular board. Owing to their modal orthogonality, these two independent antenna elements are highly self-isolated and free of additional decoupling components, even though they are assembled at the same location and within the same space. Thus, the proposed antenna is attractive in 5G MIMO systems. Furthermore, the proposed co-located and space-shared MIMO antenna module was employed in a 5G smartphone to verify their radiation and diversity performances. A 12 × 12 MIMO antenna system was simulated and fabricated using the proposed module. Based on the results, the proposed module can be employed in large-scale MIMO antenna systems for current and future terminal devices owing to its high integration, compactness, simple implementation, and inherent isolation.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.507-513
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• 2015

본 논문은 최대 32개의 송수신 안테나를 사용하는 준직교 공간시간 블록부호 (QOSTBC) 를 적용한 대규모 MIMO 시스템을 제안한다. QOSTBC 는 전송율 및 복호 복잡성에 있어서 장점을 가지고 있으며 2개 이상의 송수신 안테나를 적용한 MIMO 시스템에서는 중요한 전송다이버시티 기술이다. 대규모 MIMO 는 매우 많은 송수신 안테나를 적용한 MIMO 시스템이며 최소한 15개 이상의 안테나를 적용하여야 한다. 본 논문은 다양한 안테나 구성 ($2{\times}2$, $4{\times}4$, $8{\times}8$, $16{\times}16$, $32{\times}32$) 으로 QOSTBC를 적용한 대규모 MIMO를 제안하며 BPSK 변조를 적용하여 성능을 분석하였다. 기존 대규모 MIMO 시스템과 비교하여 QOSTBC를 적용한 대규모 MIMO 에서는 송수신 안테나 개수 증가에 따른 다이버시티 이득이 증가하면서 높은 성능 개선 효과를 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.280-285
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• 2015

대용량 다중 송신 다중 수신 안테나 환경에서 정합 필터 송신기는 다중 사용자 하향 링크 전송 용량(capacity)을 달성하는 방법으로 알려져 있다. 그러나 기지국이 유한 개수의 대용량 안테나를 장착한 경우 정합 필터는 다중 사용자 하향링크 전송 용량을 제공할 수 없다. 본 논문에서는 유한 대용량 안테나를 갖춘 기지국이 낮은 신호 대 잡음비의 다수의 셀 경계 영역 사용자를 지원할 경우, 효율적 연산 복잡도로 전송 용량을 최대화하는 두 단계 선형 송수신기 설계 방법을 제안한다. 정합 필터로 구성된 첫째 단계 프리코더는 유효 채널 dimension 을 줄이면서 동시에 빔포밍 이득을 통해 수신 신호 대 잡음 비를 개선한다. 그리고 평균 자승 오류율 최소화 기법을 통해 전송 용량을 최대화하는 둘째 단계 선형 송수신기를 구한다. 시뮬레이션과 분석을 통해 전송 용량과 연산 복잡도 면에서 제안하는 방법이 우수함을 보인다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권10호
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• pp.61-67
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• 2004

차세대 무선 통신 시스템은 현재보다 고속의 데이터 전송과 매우 큰 시스템 용량을 요구하며, 이와 같은 요구를 충족시키기 위해서 복수의 안테나를 사용하여 송수신을 하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 널리 연구되고 있다. 이 논문은 하나의 송신기에서 복수의 수신기에게 각각 복수의 데이터 스트림을 동시에 전송하면서 동적 슬롯할당을 이용하여 성능을 향상시키는 동적 슬롯할당 공간분할 다중접속 MIMO 시스템을 제안한다. 제안하는 기술은 빔포밍 차원의 감소로 인한 성능 감소를 최소화하면서 다른 MIMO 기술보다 많은 수의 병렬 데이터를 전송할 수 있게 함으로써 시스템 용량을 크게 증가시키는 것이 가능하다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권6호
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• pp.6-13
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• 2011

시공간 부호화기법을 가진 MIMO(Multiple-input multiple-output)-OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing)은 미래의 무선통신 시스템에서 성능향상을 위한 약속된 기술이다. 그러나 다중 송신기를 가진 다른 사용자에 따른 간섭과 다중경로의 지연신호에 따른 영향으로 성능이 크게 감소된다. 이 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 시공간 다이버스티를 유지하면서 이와 같은 간섭신호와 다중경로 지연신호를 효율적으로 제거하기 위하여 MMSE(minimizing the mean squared error) 기반의 pre-FFT 다중 빔형성기법을 제안한다. MIMO-OFDM 시스템에 제안된 다중 빔형성기법을 적용할 경우 성능 개선 효과를 CCI(Cochannel interference)를 가진 다중경로 채널환경에서 모의실험을 통하여 확인한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권5호
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• pp.220-228
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• 2014

ESPAR(Electronically Steerable Parasitic Array Radiator) 안테나는 기존의 다중 안테나 시스템이 가지는 다중 RF-체인으로 인한 공간적인 제한과 에너지 효율의 문제를 극복하는 기술이다. 다중 안테나와 다중 RF-체인을 사용함으로써 발생하는 문제를 해결하기 위해 단일 RF 체인을 갖는 ESPAR 안테나를 사용하여 다수의 데이터를 동시에 전송할 수 있는 빔 공간 MIMO 시스템이 제안되었다. 기존 연구에서는 PSK 변조 계열에서의 빔 공간 MIMO 시스템에 대해 제안되었다. 본 논문에서는 1개의 능동소자와 2개의 기생소자를 가지는 ESPAR 안테나를 사용하여 PSK 변조뿐만 아니라 QAM 변조에서도 빔 공간 MIMO 시스템이 가능하다는 것을 밝히기 위해 16, 64-QAM 변조방식을 이용한 2x2 빔 공간 MIMO 시스템을 제안하고 성능을 평가하였다. ESPAR 안테나의 기생 소자의 리액턴스를 조절하여 리액턴스 셋을 생성하여 QAM 계열의 심볼을 생성할 수 있다는 것을 확인하고 시뮬레이션을 통해 이를 전송하여 빔 공간 MIMO 시스템의 통신성능이 기존의 MIMO 시스템과 유사하게 되는 것을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제6권4호
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• pp.317-330
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• 2004

In this paper, we explore the utility of recently discovered multiple-antenna techniques (namely MIMO techniques) for medium access control (MAC) design and routing in mobile ad hoc networks. Specifically, we focus on ad hoc networks where the spatial diversity technique is used to combat fading and achieve robustness in the presence of user mobility. We first examine the impact of spatial diversity on the MAC design, and devise a MIMO MAC protocol accordingly. We then develop analytical methods to characterize the corresponding saturation throughput for MIMO multi-hop networks. Building on the throughout analysis, we study the impact of MIMO MAC on routing. We characterize the optimal hop distance that minimizes the end-to-end delay in a large network. For completeness, we also study MAC design using directional antennas for the case where the channel has a strong line of sight (LOS) component. Our results show that the spatial diversity technique and the directional antenna technique can enhance the performance of mobile ad hoc networks significantly.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권8호
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• pp.3068-3078
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• 2015

Although the massive MIMO system supports a high throughput, it requires a lot of channel information for channel compensation. For the reduction of overhead, the massive MIMO system generally uses TDD as duplexing scheme. Therefore, the massive MIMO system is sensitive to rapidly changing fast fading in according to time. For the improvement of reduced SINR by fast fading, the adaptive power control is proposed. Unlike the conventional scheme, the proposed scheme considers mobility of device for adaptive power control. The simulation of the proposed scheme is performed with consideration for mobility of device. The result of the simulation shows that the proposed scheme improves SINR. Since SINR is decreased in according to the number of device in the network by unit of cell, each base station can accommodate more devices by the proposed scheme. Also, because the massive MIMO system with high SINR can use high order modulation scheme, it can support higher throughput.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4759-4780
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• 2017

Full Dimension multiple input multiple output (FD-MIMO) architecture employs a planar array design at the Base Station (BS) to provide high order multi-user MIMO (MU-MIMO) via simultaneous data transmission to large number of users. With FD-MIMO, the BS can also adjust the beam direction in both elevation and azimuth direction to concentrate the energy on the user of interests while minimizing the interference leakage to co-scheduled users in the same cell or users in the neighboring cells. In a typical highly populated macrocell environment, modelling the elevation angular characteristics of three-dimensional (3D) channel is critical to understanding the performance limits of the FD-MIMO system. In this paper, we study the throughput performance of FD-MIMO system with varying elevation angular spread and inter-element spacing using a 3D spatial channel model. Our results show that for a typical urban scenario, horizontal beamforming with correlated antenna spacing achieves optimal performance but by restricting the spread of elevation angles of departure, elevation beamforming achieves high array gain with wide inter-element spacing. We also realize significant gains due to spatial array processing via modelling the elevation domain and varying the inter-element spacing for both the transmitter and receiver.