• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4738-4758
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• 2017

Resource allocation plays a crucial role in multiuser multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems to improve overall system performance. While previously proposed resource allocation algorithms are mainly designed from the point of view of the information-theoretic, we formulate the resource allocation problem as an average bit error rate (BER) minimization problem subject to a total power constraint when considering employing realistic MIMO detection techniques. Subsequently, we derive the optimal subcarrier and power allocation algorithms for three types of well-known MIMO detectors, including the maximum likelihood (ML) detector, linear detectors, and successive interference cancellation (SIC) detectors. To reduce the complexity, we also propose a two-step suboptimal algorithm that separates subcarrier and power allocation for each detector. We also analyze the diversity gain of the proposed suboptimal algorithms for various MIMO detectors. Simulation results confirm that the proposed suboptimal algorithm for each detector can achieve a comparable performance with the optimal allocation with a much lower complexity. Moreover, it is shown that the suboptimal algorithms perform better than the conventional algorithms that are known in the literature.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.1286-1291
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• 2013

부족한 주파수 자원의 효율성을 높이기 위하여 다중 사용자 기반 Massive MIMO에 대한 활발한 연구가 이루어진다. 이렇게 많은 송신 안테나를 사용하는 Massive MIMO 기술은 기지국의 기저대역 (Baseband)과 Radio Frequency와 같은 전송단의 하드웨어 복잡도와 빔포밍 벡터 계산량이 급격히 증가시키는 문제를 야기한다. 이러한 문제점은 기지국에서 전송단의 개수를 송신 안테나 수보다 작게 제한하고, 전체 송신 안테나들 중에서 채널 상태를 고려하여 전송단의 개수에 해당하는 안테나만을 선택하여 데이터를 전송함으로써 큰 성능 저하 없이 해결될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 다중 사용자 기반의 Massive MIMO 시스템에 적용할 수 있는 간단하고 효율적인 안테나 선택 기법을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권11A호
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• pp.1095-1104
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• 2008

다중 사용자 OFDM 시스템에서 제한된 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 부반송파와 비트의 할당은 중요한 역할을 한다. 하지만 부반송파와 비트의 할당문제는 비선형적 문제로 모든 경우의 수를 계산하여 최적의 값을 얻기에는 사실상 불가능하다. 본 논문에서는 비선형적 문제의 효율적인 자원 활용을 위해서 새로운 유전자 알고리즘을 사용하였다. 논문에서 제안된 알고리즘은 기존의 정형화된 유전자 알고리즘보다 다양한 조합을 참고하여 해를 찾게 된다. 따라서 수치적 시뮬레이션 결과들을 통해서 기존의 알고리즘들과 제안된 알고리즘을 비교해 볼 때, 제안한 알고리즘이 기존의 알고리즘들보다 뛰어난 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권9호
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• pp.528-534
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• 2014

본 논문에서는 LDPC 부호화된 멀티유저 상향링크 massive-MIMO 시스템에서, 연판정 MRC 검출기와 LDPC 복호기를 이용한 반복적 검출 및 복호 수신기를 제안한다. 우선 MRC 검출기에 대해 연판정 기법을 제안하고, 검출기와 LDPC 복호기간 정보 교환 관계를 유도한다. 제안된 반복적인 검출 및 복호 과정을 통해 성능이 향상될 수 있음을 시뮬레이션을 통해 확인한다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권3호
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• pp.256-265
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• 2017

In this paper, an ascheme is proposed for multiuser underwater acoustic communication by using the multi-chirp rate signals. It differs from the well known TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) or CDMA (Code Division Multiple Access), by assigning each users with different chirp-rate carriers instead of the time, frequency or PN code. Multi-chirp rate signals can be separated from each other by FrFT (Fractional Fourier Transform), which can be regarded as the chirp-based decomposing, and superior to the match filter in the underwater acoustic channel. VTRM (Virtual Time Reverse Mirror) is applied into the system to alleviate the ISI caused by the multipatch and make the equalization more simple. Results of computer simulations and pool experiments prove that the proposed multiuser underwater acoustic communication based on the multi-chirp rate exhibit well performance. Outfield experments carrie out in Xiamen Port show that using about 10 kHz bandwidth, four users could communicate at the same time with 425 bps with low BER and can match the UAC application.

• Journal of Communications and Networks
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• 제10권2호
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• pp.186-193
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• 2008

A two-hop multiple-input multiple-output (MIMO) relay network which comprises a multiple antenna source, an amplify-and-forward MIMO relay and many potential users are studied in this paper. Consider the achievable sum rate as the performance metric, a joint design method for the processing units of the BS and relay node is proposed. The optimal structures are given, which decompose the multiuser MIMO relay channel into several parallel single-input single-output relay channels. With these structures, the signal-to-noise ratio at the destination users is derived; and the power allocation is proved to be a convex problem. We also show that high sum rate can be achieved by pairing each link according to its magnitude. The sum rate of three broadcast strategies, time division multiple access (TDMA) to the strongest user, dirty paper coding (DPC), and beamforming (BF) are investigated. The sum rate bounds of these strategies and the sum capacity (achieved by DPC) gain over TDMA and BF are given. With these results, it can be easily obtained that how far away TDMA and BF are from being optimal in terms of the achievable sum rate.

• ETRI Journal
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• 제38권2호
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• pp.291-301
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• 2016

In this paper, we study an optimized block-diagonal zero-forcing (BD-ZF) precoder in a two-tiered cognitive network consisting of a macro cell (MC) and a small cell (SC). By exploiting multiuser multiple-input and multiple-output Vandermonde-subspace frequency-division multiplexing (VFDM) transmission, a cognitive SC can coexist with an MC. We first devise a cross-tier precoder based on the idea of VFDM to cancel the interference from the SC to the MC. Then, we propose an optimized BD-ZF intra-tier precoder (ITP) to suppress multiuser interference and maximize the throughput in the SC. In the case where the dimension of a provided null space is larger than that required by the BD-ZF ITP, the optimized BD-ZF ITP can collect all limited channel gain by optimizing rotating and selecting matrices. Otherwise, the optimized BD-ZF ITP is validated to be equivalent to the conventional BD-ZF ITP in terms of throughput. Numerical results are presented to demonstrate the throughput improvement of the proposed optimized BD-ZF ITP and to discover the impact of imperfect channel state information.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권4A호
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• pp.344-350
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• 2007

최근 고속의 멀티미디어 서비스를 요구하는 추세에 따란 대역폭 효율이 높은 다중 사용자 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 자원 할당 방법에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 모든 사용자가 각각의 최소 데이터 율과 일정한 오류 확률을 요구하는 멀티미디어 환경에서 시스템 성능을 향상시키기 위해서는 제한된 자원을 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는지가 중요하다. 기존 방법에 비해서 서비스를 사용하지 못하는 사용자들에게 할당된 부반송파들을 서비스를 사용할 수 있는 사용자들에게 분배함으로써 부반송파를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다. 제안된 자원 할당 방법은 기존의 방법에 비해 실제 사용자가 시스템을 이용할 수 있을 지 없을지 판단하기 위한 임시 저장 공간이 약간 증가하나 결과적으로 부반송파를 효율적으로 사용하여 더 많은 사용자가 시스템을 이용할 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.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권11호
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• pp.3674-3710
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• 2014

In this tutorial, we integrate the concept of cognitive radio technology into game theory and supermarket game theory to address the problem of resource allocation in multiuser multicarrier cognitive radio networks. In addition, multiuser multicarrier transmission technique is chosen as a candidate to study the resource allocation problem via game and supermarket game theory. This tutorial also includes various definitions, scenarios and examples related to (i) game theory (including both non-cooperative and cooperative games), (ii) supermarket game theory (including pricing, auction theory and oligopoly markets), and (iii) resource allocation in multicarrier techniques. Thus, interested readers can better understand the main tools that allow them to model the resource allocation problem in multicarrier networks via game and supermarket game theory. In this tutorial article, we first review the most fundamental concepts and architectures of CRNs and subsequently introduce the concepts of game theory, supermarket game theory and common solution to game models such as the Nash equilibrium and the Nash bargaining solution. Finally, a list of related studies is highlighted and compared in this tutorial.