Journal of information and communication convergence engineering
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제2권4호
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pp.228-232
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2004
This paper proposes an efficient detection algorithm, which is composed of an interference nulling-and cancelling-based detection algorithm and a maximum likelihood (ML) detection algorithm having reduced numbers of signal points to be tested, for the quasi-orthogonal space-time code with four transmit antennas. When high-level modulation schemes are employed, the algorithm enables the quasi-orthogonal code to achieve near ML performance with a significant reduction in the computational load.
본 논문에서는 그룹(group)을 2개의 심볼(symbol)로 나누는 시스템을 제안하는데, 이 두 개의 더해진 심볼들은 다중화에 의해 분리된 후 역다중화 기술을 이용해 다시 합해진다. 제안된 시스템에서 간단한 PIC(Partial Interference Cancelation) 그룹 복호화 기술은 Double-ABBA(D-ABBA) 유사 직교(Quasi-Orthogonal) 시공간 부호(Space Time Code)를 위해 사용된다. 이 부호는 고차 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시공간 블록 부호화에서 복호화시에 복잡도를 줄여준다. 그리고 기존의 방법과 제안된 방법과의 성능을 비교한다.
In this paper, a cooperative relaying protocol called soft-decision-and-forward (SDF) with multiple antennas in each node is introduced. SDF protocol exploits the soft decision source symbol values from the received signal at the relay node. For orthogonal transmission (OT), orthogonal codes including Alamouti code are used and for non-orthogonal transmission (NT), distributed space-time codes are designed by using a quasi-orthogonal space-time block code. The optimal maximum likelihood (ML) decoders for the proposed protocol with low decoding complexity are proposed. For OT, the ML decoders are derived as symbolwise decoders while for NT, the ML decoders are derived as pairwise decoders. It can be seen through simulations that SDF protocol outperforms AF protocol for both OT and NT.
Since the publication of Alamouti's famous space-time block code, various quasi-orthogonal space-time block codes (QSTBC) for multi-input multi-output (MIMO) fading channels for more than two transmit antennas have been proposed. It has been shown that these codes cannot achieve full diversity at full rate. In this paper, we present a simple feedback scheme for rich scattering (flat Rayleigh fading) MIMO channels that improves the coding gain and diversity of a QSTBC for 2$^n$ (n=3, 4, ${\cdots}$) transmit antennas. The relevant channel state information is sent back from the receiver to the transmitter quantized to one or two bits per code block. In this way, signal transmission with an improved coding gain and diversity near to the maximum diversity order is achieved. Such high diversity can be exploited with either a maximum-likelihood receiver or low-complexity zero-forcing receiver.
본 논문에서는 4개의 전송 안테나 시스템에서 좌표축 인터리빙된 직교 신호로 디자인(Coordinate interleaved orthogonal design: CIOD)된 시 공간 블록 부호(Space time block code: STBC)가 시간 선택적 페이딩 채널인 1차 Markov 채널을 통과하였을 때에 성능 분석을 다룬다. 채널이 준 정지 페이딩 채널(Quasi-static fading channel)일 경우 STBC-CIOD는 최대 전송률과 최대 다이버시티(Full rate full diversity: FRFD)를 만족하고, 단일 심볼 복호가 가능한(single symbol decodable: SSD) 코드이나, 시간 선택적 페이딩 환경에서는 신호간의 간섭이 생기므로 FRFD을 만족시키더라도 단일 심볼 복호를 수행하였을 때 간섭에 의한 성능 열화가 생길 것이다. 심볼 오류율(Symbol error rate: SER)의 Union bound를 신호 쌍 오류 확률(pairwise error probability)을 유도하여 구한다. 그리고 4-ary PSK 신호에 대한 모의실험을 통하여 유도된 심볼 오류율을 구하고 이를 수식으로 구한 심볼 오류율의 union bound 와 비교한다.
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.
IMT-2000 시스템에서 직교 STBC (Space-Time Block Code)와 같은 송신 다이버시티(diversity) 기법은 순방향 링크용량을 향상시킬 수 있다. 그러나 완벽한 다이버시티 (full diversity) 이득과 코드율 1 (full code rate)을 갖는 직교 STBC는 송신안테나 개수가 2개일 경우만 존재한다. 이 논문에서는 4개의 송신안테나와 1개의 수신안테나를 갖는 시스템에서 코드율 1 을 갖는 준직교 STBC를 사용할 경우 안테나 선택적 feedback 정보를 이용하여 완벽한 다이버시티 이득을 얻는 동시에 feedback 정보량은 줄일 수 있음을 보여 준다.
In this work, we study the performance of a serial concatenated scheme comprising a convolutional code (CC) and an orthogonal space-time block code (STBC) separated by an inter-leaver. Specifically, we derive performance bounds for this concatenated scheme, clearly quantify the impact of using a CC in conjunction with a STBC, and compare that to using a STBC code only. Furthermore, we examine the impact of performing antenna selection at the receiver on the diversity order and coding gain of the system. In performing antenna selection, we adopt a selection criterion that is based on maximizing the instantaneous signal-tonoise ratio (SNR) at the receiver. That is, we select a subset of the available receive antennas that maximizes the received SNR. Two channel models are considered in this study: Fast fading and quasi-static fading. For both cases, our analyses show that substantial coding gains can be achieved, which is confirmed through Monte-Carlo simulations. We demonstrate that the spatial diversity is maintained for all cases, whereas the coding gain deteriorates by no more than $10\;log_{10}$ (M / L) dB, all relative to the full complexity multiple-input multiple-output (MIMO) system.
3개 이상의 송신안테나를 사용하고, 개루프 상황 하에서 준직교 시공간 블록 코드(Quasi-Orthogonal STBC, QO-STBC)는 완전한 전송률 및 최대의 다중화 이득에 근접한 효과를 얻을 수 있는 코드로 기존에 제안되어 왔다. 그러나, 기존의 QO-STBC는 검출행렬의 간섭성분으로 인한 성능 열화 및 높은 복호 복잡도를 요구하는 단점이 있다. 이에 따라 최근에 이러한 QO-STBC에 특정 로테이션 행렬을 곱해주는 간단한 복호를 통해 복호 복잡도를 줄이면서 간섭 성분을 제거하는 방법이 제안되었고, 본 논문에서는 이를 좀 더 일반화하여 EVD(Eigenvalue Decompostion) 기법을 이용하여 간섭성분을 제거하는 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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