In the multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) system, orthogonal random beamforming (ORBF) scheme is proposed to serve multiple users simultaneously in order to achieve the multi-user diversity gain. The opportunistic space-division multiple access system (OSDMA-S) scheme performs multiple weighting matrices during the training phase and chooses the best weighting matrix to be used to broadcast data during the transmitting phase. The OSDMA-S scheme works better than the original ORBF by decreasing the inter-user interference during the transmitting phase. To save more time in the training phase, a partly random multiple weighting matrices selection scheme is proposed in this paper. In our proposed scheme, the Base Station does not need to use several unitary matrices to broadcast pilot symbol. Actually, only one broadcasting operation is needed. Each subscriber generates several virtual equivalent channels with a set of pre-saved unitary matrices and the channel status information gained from the broadcasting operation. The signal-to-interference and noise ratio (SINR) of each beam in each virtual equivalent channel is calculated and fed back to the base station for the weighting matrix selection and multi-user scheduling. According to the theoretical analysis, the proposed scheme relatively expands the transmitting phase and reduces the interactive complexity between the Base Station and subscribers. The asymptotic analysis and the simulation results show that the proposed scheme improves the throughput performance of the multi-user MIMO system.
CCI Canceller와 MRC 다이버시티 수신 기볍을 채용하는 DS-CDMA /DPSK 셀룰라 이동통신 시스댐의 오율을, 가산성 가우스 잡음과 다중접속간섭(MUI) 및 m-분포 페이딩에 의해 특정지워지는 셀룰라 무선채널에서 해석하였다. 셀당의 사용자수를 나타내는 시스댐의 용량을 유도하여 수치 계산한 결과를, PN 코드의 길이, 페 이딩 지수, BER, 다이버시티 가지수, $E_b/N_o$, 동을 함수로 하여 그림으로 나타내었다. 본논문에서는 음성구동계 수를 3/8으로 가정하였고 셀은 3개의 섹터로 나뉘어져 있다고 가정하였으며 다중접속간섭은 가우시안 랜덤과 정으로 가정하였다. 얻은 결과로부터, 가산성 가우스 잡음과 다중접속간섭의 존재하에서 PN 코드의 길이에 따 른, CCI Canceller를 채용하는 DS-CDMA /DPSK 셀룰라 이동통신 시스댐의 용량을 구할 수 있었고,m-분포 페이딩 환경에서 페이딩 지수와 다이버시티 가지수의 변화에 따른 시스댐 용량의 증가를 구할 수 있었다.
직접경로 신호성분이 존재하는 위성채널을 새도우드(shadowed) 라이시안 페이딩 채널로 모델링하였으며 다중경로 억제능력파 용량증가의 특성을 갖는 DS /CDMA에 대한 성능분석을 하였다. 성능에 중요한 영향을 주는 요인인 브랜치(branch)수, 다중사용자수, 확산코드길이 등의 변화에 따른 비트에러율에 의하여 성능평가하였다. 성능개선을 위한 방법으로는 선택 합성법의 다이버시티와 채널부호로 해밍 부호, BCH 부호와 길쌍부호를 적용하였다. 성능분석 겸과, 다중사용자수가 감소하고 다이버시티 합성 브랜치수가증가함에 따라, 그리고 칩주기가 일정할 때 확산코드 갈이가 증가함에 따라 성능이 개선되었다 다이버시티와 채널 부호화를 동시에 적용한 경우가 성능면에서 더 효과적이었고, 해밍 부호보다는 BCH 부호나 길쌍 부호를 적용한 성능이 우수하였다. 전반적으로 심한(heavy) 새도우잉의 경우 직접경로 신호성분이 아주 작아지기 때문에 약한(light) 경우나 중간 (average) 경우에 비하여 성능이 저조하였다.
본 논문에서는 무선 다중셀 다중 사용자 네트워크에서 전송용량과 도청용량의 차로 정의되는 기밀용량을 증대시키기 위한 단말의 전력조절 기법을 제안한다. 모의실험 결과를 통해 제안 전력조절 기법과 임계값 기반의 스케줄링의 결합이 다중셀 환경에서 기밀 전송률을 상당히 향상시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
기존의 다중 셀 전송 다양성 기법의 경우, 단말기는 채널 상태가 가장 좋은 송신 안테나에 대한 인덱스를 기지국으로 피드백하고, 각 기지국은 그 정보에 의해 한 개의 송신 안테나만을 이용하여 다중 셀 전송 다양성 기법을 적용한다. 그러나, 채널이 빠르게 변하는 경우에는 단말기의 피드백 시점과 기지국의 데이터 스케줄링 시점의 채널이 매우 달라지게 된다. 또한, 기지국에 장착된 송신 안테나들은 보통 개별적인 전력 증폭기를 가지고 있기 때문에, 한 개의 송신 안테나만을 사용할 경우 가용 전력의 일부만을 사용하게 되어서 전체 성능이 감소하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 기지국이 단말기의 피드백 정보에 의존하지 않고 모든 송신 안테나들을 동시에 사용하는 프리코딩 벡터 기반의 다중 셀 전송 다양성 기법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 이웃한 부반송파들 간에 서로 다른 프리코딩 벡터를 적용함으로써, 수신 신호가 넓은 대역에 걸쳐서 큰 채널 감쇄 현상을 겪는 것을 회피하게 된다. 모의 실험을 통하여, 단말기의 이동 속도가 빠른 경우에는 제안하는 방법이 기존 방법보다 더 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보인다.
저자는 참고문헌 [2]에서 복수의 송신안테나를 이용한 두 가지 Pre-Rake 송신다이버시티 방법 (system 1과 system 2)을 제안하였고 이론적인 해석과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안 시스템의 성능을 분석하였다. 그러나, 참고문헌 [2]에서는 전체 안테나를 이용하여 송신하는 system 2 에 대하여 다중사용자 환경을 고려한 성능 평가가 이루어지지 않았다. 따라서 본 논문에서는 다중사용자 환경에 대하여 system 2의 성능을 이론적으로 해석하고 한 개의 안테나를 선택하여 송신하는 system 1의 성능과 비교한다. 두 시스템의 성능평가 결과를 통해 사용자 수가 적을 때는 system 1이 좋은 성능을 보이며 사용자 수가 많아질수록 system 2가 system 1보다 좋은 성능을 나타내는 사실을 밝힌다. 이로써 사용자 수에 따라 Pre-Rake 송신다이버시티 타입을 기지국에서 선택하여 전송하는 것이 최상의 시스템 성능을 얻기 위해 필요함을 제시한다.
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.
차세대 양방향데이터방송 (BIFS: BInary Format for Scenes) 서비스에서는 하향링크(downlink) 데이터 전송률에 상응하는 높은 상향링크(uplink) 데이터 전송률이 요구되고 있다. 이에 무선 전송 채널의 한정된 자원 환경 속에서 상향링크 전송용량 증대를 위한 주파수 효율성 제고 기술의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 차세대 양방향데이터방송을 위한 다중 모바일(mobile) 사용자의 클러스터(cluster) 기반 상향링크 협동 다이버시티(cooperative diversity) 기법을 제안한다. 제안된 기법은 하나의 단일 안테나(single antenna) 방송 기지국과 다수의 단일 안테나 모바일 사용자가 있는 상향링크 시분할다중접속 (TDMA: Time Division Multiple Access) 시스템에서 데이터 지연허용(delay-tolerant)에 따라 클러스터를 구성하고 제곱 다이버시티 차수(square diversity order)의 협동 프로토콜(cooperative protocol)을 통해 높은 공간다이버시티 이득(spatial diversity gain)을 얻는다. 또한, 비대칭(asymmetric) 무선 채널 환경에서 공정성(fairness)을 보장한다.
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.
본 논문에서는 다중사용자 환경 및 Rayleigh 페이딩 통신로 환경으로 모델링 되는 DS-CDMA 와 FH-CDMA 통신 시스템의 성능을 비교 분석하였다. 성능 개선기법으로는 MRC다이버시티 기법을 적용하여 두 시스템간의 개선 정도를 구하여 비교 분석하였다. 동일한 조건에서 두시스템의 성능을 비교하기위해 동일통신대역(300kHz)을 사용, 재밍신호 10∼20dB, 사용자 데이터율 300bps의 조건에서 사용자 수를 증가시키면서 BER성능을 분석하였다 결과에 의하면 다중사용자 환경에서의 DS방식과 FH방식은 Rayleigh 페이딩 환경하에서 현저하게 열화되지만 MRC 다이버시티 수신기법을 적용함으로써 열화된 시스템의 성능을 개선 시킬 수 있었고 특히 DS시스템에서의 MRC기법을 적용하였을때가 FH시스템보다 약 9.5배의 우수한 성능개선을 보임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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