이 논문에서는 다중사용자 (multi-user) 다중안테나 (multiple-in multiple-out : MIMO) 시스템을 위한 전송기법을 제안한다. Costa가 증명한 더티페이퍼코딩 (dirty-paper coding: DPC)이론에 따르면 송신기가 수신기의 가우시안 분포를 갖는 간섭 신호를 알고 있는 경우 간섭 신호에 상관 없이 채널 캐패시티를 얻을 수 있음이 알려져 있다. 단독사용자 채널의 경우 간단하며 효율적인 DPC기법들이 알려져 있으나 다중사용자 환경에는 실제 구현하는데 있어 복잡도와 관련해 많은 문제를 가지고 있다. 이 논문에서 우리는 다중사용자 환경에서 송신기에 알려진 갑선신호를 효율적으로 제어할 수 있는 네트워크 채널 행렬 삼각화 (network channel matrix triangulation: NMT)기법을 제안하고자 한다. 제안하는 NMT 알고리즘은 다중사용자 MIMO 채널을 서로 독립된 병렬의 Single-input Single-output (SISO) 채널들로 변환하여 단독사용자 환경을 위해 제안되어 있는 기존 DPC기법들을 다중사용자 환경에서도 사용 가능케 한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 알고리즘이 다중사용자 환경의 채널 캐패시티에 거의 접근함을 보일 것이다.
본 논문은 가시선 (line-of-sight) 성분이 지배적인 채널 환경에서 다중 사용자로의 정보 전송을 위해 이중 편파를 이용하는 다중 안테나 시스템을 제안한다. 이 시스템은 공간 및 편파 자원을 효율적으로 활용하여 기존의 단일 편파 안테나를 이용하는 MU-MIMO(multi-user multiple input multiple output) 시스템 보다 향상된 총 전송률을 제공할 수 있음을 보인다
Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) is the core technology for improving the channel capacity compared to Single-User MIMO (SU-MIMO) by using multiuser gain and spatial diversity. Key problem for the MU-MIMO is the user selection which is the grouping the users optimally. To solve this problem, we adopt Extreme Value Theory (EVT) at the beginning of the proposed algorithm, which defines a primary user set instead of a single user that has maximum channel power according to a predetermined threshold. Each user in the primary set is then paired with all of the users in the system to define user groups. By comparing these user groups, the group that produces a maximum sum rate can be determined. Through computer simulations, we have found that the proposed method outperforms the conventional technique yielding a sum rate that is 0.81 bps/Hz higher when the transmit signal to noise ratio (SNR) is 30 dB and the total number of users is 100.
본 논문에서는 하향링크 다중사용자(multi-user, MU) 다중입출력(multi-input multi-ouput, MIMO) 시스템에 블록 Tomlinson-Harashima 전처리기(block Tomlinson-Harashima precoder, BTHP)를 적용했을 때, 시스템의 송신 전력에 대한 정확한 분석 결과를 제공하였다. 각 사용자별로 상위 사용자들로부터 전달되는 간섭신호를 BTHP를 통해 제거하는 과정에서 큰 간섭신호 가정을 이용한 기존의 분석과는 달리, 실제로 전달되는 간섭신호의 통계적 특성을 분석함으로써 향상된 정확도를 갖는 분석 방법을 제안하였고, 모의실험을 통해 제안한 분석 결과가 기존 결과보다 정확함을 확인하였다.
본 논문에서는 다중 사용자 MIMO 시스템을 위한 고정 복잡도를 갖는 스피어 인코더 (FSE)를 제안하고, FSE의 복잡도를 감소시키는 2가지 방법을 제시한다. FSE는 성능과 복잡도 간의 트레이드오프 관계를 적응적으로 조절할 수 있고, 병렬의 트리 탐색구조를 적용함으로써 프리코딩 지연을 상당히 감소시킬 수 있다. $4\times4$ 다중 사용자 MIMO 시스템에서 시뮬레이션을 수행한 결과, 제안한 FSE는 QRDM 인코더 (QRDM-E)에 비하여 작은 BER 성능 감소를 가져오지만 최적의 다이버시티 오더를 달성함과 더불어 일반적인 QRDM-E 복잡도의 16%정도만을 갖고, 인코딩 처리량(throughput)이 7.5배 향상됨을 확인하였다.
유저 스케줄링 기법은 802.11 Wi-Fi 시스템의 전송 용량을 증대시키는 최적의 유저 집합을 선택함으로써 멀티유저 MIMO의 이득을 크게 높인다. 하지만, 대부분의 기법들은 실제 시스템에서 채널정보 교환에 의한 오버헤드 때문에 이득을 얻는데 실패한다. 본 논문은 채널 정보 교환 오버헤드를 고려한 유저스케줄링 기법과 이를 위한 MAC 프로토콜 ACE를 제안한다. AP가 모든 유저의 채널정보를 얻은 후 스케줄링을 수행하는 기존의 기법들과는 달리, ACE는 채널 정보 교환과 스케줄링이 동시에 이루어진다. 즉, AP는 이미 스케줄된 유저들의 채널 정보를 알려주고, 남아있는 유저들은 그 채널정보를 기반으로 자신의 유효채널을 계산하여 그 값에 따라 AP에게 채널 정보를 전송한다. 트레이스 기반의 MATLAB 시뮬레이션을 통해 우리는 제안한 기법이 기존 프로토콜들에 비해 높은 처리량 이득을 얻을 수 있음을 확인 할 수 있었다.
Exploiting block diagonal geometric mean decomposition (BD-GMD) for the multi-user MIMO broadcast channels, each user can achieve identical received SNRs for its subchannels. Thus, equal rate modulation can be applied to each user. Using BD-GMD, we can apply an adaptive modulation to each user with the required bit error rate (BER). In this paper, we propose an adaptive modulation algorithm for the multi-user MIMO broadcast channels with BD-GMD to maximize the system throughput satisfying the required BER performance.
We compare the achievable throughput of time division multiple access (TDMA) multiple-input multiple-output (MIMO) schemes illustrated in the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) MIMO technical report, versus the sum-rate capacity of space-time multiple access (STMA). These schemes have been proposed to improve the 3GPP high speed downlink packet access (HSDPA) channel by employing multiple antennas at both the base station and mobile stations. Our comparisons are performed in multi-user environments and are conducted using TDMA such as Qualcomm's High Data Rate and HSDPA, which is a simpler technique than STMA. Furthermore, we present the unified optimal power allocation strategy for HSDPA MIMO schemes by exploiting the similarity of multiple antenna systems and multi-user channel problems.
본 논문에서는 802.11n WLAN 시스템에서 우수한 오류성능을 유지하고 시스템 용량을 개선하기 위해 순환 지연 다이버시티와 블록 대각화 프리코딩 기법을 적용한 다중 사용자 MIMO OFDM 시스템을 제안하였다. 순환 지연 다이버시티(CDD : Cyclic Delay Diversity) 기법은 주파수 다이버시티를 이용하여 OFDM 시스템의 성능을 향상시키는 기법이다. 또한 블록 대각화 프리코딩 기법은 다중 사용자 MIMO 채널 환경에서 만들어진 여러 거지 프리코딩 기법 중 하나로 특이값 분해를 이용하여 zero-forcing을 하는 간단한 방법으로 구성되어 있다. 모의실험 결과를 통해 본 논문에서 제안하는 방법이 기존의 프리코딩을 사용하지 않는 CDD MIMO-OFDM 시스템에 비하여 높은 시스템 용량 성능을 보임을 확인할 수 있다.
Recently, there are many user selection algorithms in multi user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems. One of well-known user selection methods is Semi orthogonal user selection (SUS). It is an algorithm maximizing channel capacity. However, it is applicable only when user's antenna is one. We propose a generalized user selection algorithm regardless of the number of user's antennas. In the proposed scheme, Base station (Bs) selects the first user who has the highest determinant of channel and generates a user group that correlation with first user's channel is less than allowance of correlation. Then, each determinant of channels made up of first user's channel and a user's channel in the generated group is calculated and BS selects the next user who has the highest determinant of that. BS selects following users by repeating above procedure. In this paper, we get better performance because of selecting users who have the highest determinant of channel as well as allowance of correlation optimally calculated through matrix operations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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