• 한국통신학회논문지
• /
• 제41권5호
• /
• pp.520-530
• /
• 2016

기존 MIMO 시스템 대비 수십 또는 수백 배 많은 송신 안테나들이 설치되어 있는 주파수 분할(frequency division duplex, FDD) 방식의 거대 다중 안테나(massive multiple-input mulitple-output, Massive MIMO)에선 송신 안테나 별 CSI-RS(channel state information reference signal) 전송을 위해 기존 MIMO 시스템 대비 너무 많은 하향 및 상향링크 자원 요소가 필요하다는 한계를 갖는다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 본 논문에선 주파수 분할 방식의 거대 다중 안테나 시스템에서 많은 송신 안테나를 사용하더라도 자원요소(resource element, RE)를 재사용함으로써 송신 안테나 수에 비례하지 않는 제한된 양의 하향링크 자원만을 사용하여 CSI-RS를 효과적으로 전송하는 기술 및 자원격자 구조를 제안하였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제38B권3호
• /
• pp.216-221
• /
• 2013

본 논문에서는 massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의 채널 특성 분석을 위해, 3차원 레이트레이싱 기반 무선 채널 시뮬레이터인 Wireless Insite를 이용하여, 마이크로셀 환경에서 수평으로 선형 배열된 4개와 128개의 이중 편파 안테나 (dual polarized antenna)로 구성된 송신 배열 안테나 시스템의 각도 확산(angular spread), 교차 편파 식별도(cross polarization discrimination, XPD), 그리고 지연 확산(delay spread) 특성을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 및 분석을 통해 128개의 안테나 원소로 구성된 massive MIMO 시스템의 각도확산과 지연 확산은 4개의 안테나 원소로 구성된 MIMO 시스템 보다 작아지고 교차 편파 식별도는 커진다는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제39A권7호
• /
• pp.413-423
• /
• 2014

전송 데이터 용량의 요구치가 급속히 증가하면서 공간 스트림마다 독립된 정보를 전송할 수 있는 spatial multiplexing (SM) 기반 multi-input multi-output (MIMO) 기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 3GPP LTE-advanced, IEEE 802.11ac 등의 최근 표준들에서는 최대 8개까지의 공간 스트림을 지원하고 있으며, beyond 4G 시스템의 핵심 기술로 고려되고 있는 massive MIMO나 mm-wave 시스템에서는 수십~수백개 이상의 안테나 까지도 지원을 고려하고 있다. SM MIMO 시스템의 최적 복조 기법인 maximum likelihood (ML) 방식의 연산복잡도는 안테나수에 지수적으로 증가하므로, 안테나 수의 급속한 증가는 연산량의 급격한 증가를 유발하게 되어 낮은 복잡도로 구현 가능한 수신 기법들에 대한 필요성을 증대시키게 되었다. 본 논문에서는 이러한 SM MIMO 복조 기법들에 대한 연구 결과들을 설명한다. 또한, 기존의 복조 기법들과 달리, 지수적으로 복잡도의 증가가 필요하지 않는 간단한 선형 기법에 기반한 massive MIMO 시스템용 수신 기법에 대해서도 설명하고 향후의 시스템 디자인 시 고려할 사항들에 대해 간략히 정리한다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.32-35
• /
• 2018

5G 이동통신시스템에서 요구되는 높은 주파수 효율을 달성하기 위해서는 대규모 다중 입출력 송수신(Massive Multiple-Input Multiple-Output: Massive MIMO) 기술의 활용이 필수적이며, 원소 수의 증가에 따라 다양한 형태의 어레이 형상이 사용될 수 있다. 본 논문에서는 균일 원형 어레이(Uniform Circular Array: UCA)를 사용하는 다중 사용자 MIMO 전송 시 활용 가능한 빔 형성 알고리듬을 제시하며, 빔 간 상관도를 활용하여 준 직교적인 빔 인덱스 쌍을 바탕으로 사용자간 간섭을 최소화하여 얻어지는 성능 이득을 평가한다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제15권4호
• /
• pp.352-361
• /
• 2013

Combining multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) with a massive number of transmit antennas (massive MIMO-OFDM) is an attractive way of increasing the spectrum efficiency or reducing the transmission energy per bit. The effectiveness of Massive MIMO-OFDM is strongly affected by the channel state information (CSI) estimation method used. The overheads of training frame transmission and CSI feedback decrease multiple access channel (MAC) efficiency and increase the CSI estimation cost at a user station (STA). This paper proposes a CSI estimation scheme that reduces the training frame length by using a novel pilot design and a novel unitary matrix feedback method. The proposed pilot design and unitary matrix feedback enable the access point (AP) to estimate the CSI of the signal space of all transmit antennas using a small number of training frames. Simulations in an IEEE 802.11n channel verify the attractive transmission performance of the proposed methods.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제40권11호
• /
• pp.2145-2147
• /
• 2015

본 논문에서는 MRT 및 ZF 프리코딩 기법을 사용하는 Massive MIMO 시스템의 DoF 수에 따른 성능을 분석한다. 본문에서는 하향링크에서 각 MRT 및 ZF 프리코딩 사용시 평균 수신 SINR을 송신 안테나 수에 따라 정규화된 DoF의 수에 대한 Closed-Form으로 도출하였다. 분석 및 모의실험 결과를 통해 DoF 수가 적을 경우 MRT 프리코딩이 ZF 프리코딩 대비 우수한 성능을 달성할 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제9권8호
• /
• pp.2797-2820
• /
• 2015

In order to accommodate huge number of antennas in a limited antenna size, a large scale antenna array is expected to have a three dimensional (3D) array structure. By using the Active Antenna Systems (AAS), the weights of the antenna elements arranged vertically could be configured adaptively. Then, a degree of freedom (DOF) in the vertical plane is provided for system design. So the three-dimension MIMO (3D MIMO) could be realized to solve the actual implementation problem of the massive MIMO. However, in 3D massive MIMO systems, the pilot contamination problem studied in 2D massive MIMO systems and the inter-cell interference as well as inter-vertical sector interference in 3D MIMO systems with vertical sectorization exist simultaneously, when the number of antenna is not large enough. This paper investigates the interference management towards the above challenges in 3D massive MIMO systems. Here, vertical sectorization based on vertical beamforming is included in the concerned systems. Firstly, a cooperative joint vertical beams adjustment and pilot assignment scheme is developed to improve the channel estimation precision of the uplink with pilots being reused across the vertical sectors. Secondly, a downlink interference coordination scheme by jointly controlling weight vectors and power of vertical beams is proposed, where the estimated channel state information is used in the optimization modelling, and the performance loss induced by pilot contamination could be compensated in some degree. Simulation results show that the proposed joint optimization algorithm with controllable vertical beams' weight vectors outperforms the method combining downtilts adjustment and power allocation.

• ETRI Journal
• /
• 제39권3호
• /
• pp.326-335
• /
• 2017

In the uplink transmission of massive (or large-scale) multi-input multi-output (MIMO) systems, large dimensional signal detection and its hardware design are challenging issues owing to the high computational complexity. In this paper, we propose low-complexity hardware architectures of Richardson iterative method-based massive MIMO detectors. We present two types of massive MIMO detectors, directly mapped (type1) and reformulated (type2) Richardson iterative methods. In the proposed Richardson method (type2), the matrix-by-matrix multiplications are reformulated to matrix-vector multiplications, thus reducing the computational complexity from $O(U^2)$ to O(U). Both massive MIMO detectors are implemented using a 65 nm CMOS process and compared in terms of detection performance under different channel conditions (high-mobility and flat fading channels). The hardware implementation results confirm that the proposed type1 Richardson method-based detector demonstrates up to 50% power savings over the proposed type2 detector under a flat fading channel. The type2 detector indicates a 37% power savings compared to the type1 under a high-mobility channel.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제39A권9호
• /
• pp.566-568
• /
• 2014

본 논문에서는 대규모 MIMO 시스템을 위한 MMSE 기반 반복 연판정 간섭 제거 기법을 제안한다. 제안 기법은 기존 기법에서의 연산량 감소를 위해 Sherman-Morrison-Woodbury 식을 사용하여 매 Iteration 마다 단 한 번의 역행렬 계산으로 모든 송신 심볼의 MMSE 검출 벡터를 계산한다. 모의실험을 통해 제안 기법이 대규모 MIMO 시스템에서 기존 기법과 거의 동일한 BER을 달성함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제20권7호
• /
• pp.1249-1254
• /
• 2016

최근 들어서, Multi-User Massive MIMO 네트워크에서 하드웨어와 알고리즘 측면에서 복잡도를 낮추면서 높은 전송률을 얻을 수 있는 다양한 전송 안테나 선택 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 차세대 이동통신 네트워크에서 에너지 소모량을 줄이기 위한 다양한 기술들에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그래서, 본 논문에서는 Multi-User Massive MIMO 네트워크에서 낮은 계산 복잡도를 달성하면서 에너지 효율성을 높일 수 있는 전송 안테나 선택 기법을 연구하였다. 먼저, Brute-Force 탐색 기반의 최적 방식을 소개하고 최적 방식 대비 계산 복잡도를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 안테나 선택 기법을 제안하였다. 안테나 수가 증가할수록 최적 방식의 복잡도는 지수적으로 증가하는 반면 제안 방식은 선형적으로 증가한다. 그럼에도 불구하고, 제안 방식과 모든 경우를 고려하는 최적 방식의 에너지 효율 성능 차이는 크지 않다.