Greedy 기법을 이용한 수정된 블록 대각화 프리코딩 기법

Modified Block Diagonalization Precoding with Greedy Approach

  • 김성태 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신 연구실) ;
  • 서우현 (연세대학교 전자공학과) ;
  • 곽경철 (연세대학교 전기전자 공학과) ;
  • 홍대식 (연세대학교 전기전자공학과 정보통신 연구실)
  • 발행 : 2008.01.31

초록

본 논문에서는 다중사용자 multiple-input-multiple output(MIMO) 하향링크 채널 환경에서 시스템 용량을 향상시키기 위한 프리코딩(preceding) 기법에 관해 논의한다. 다중사용자 MIMO 시스템에서는 시스템 용량을 향상시키기 위한 다양한 프리코딩 기법들이 연구되어 왔다. 블록 대각화(Block Diagonalization) 프리코딩 기법은 다중사용자 MIMO broadcast 채널 환경에서 만들어진 여러 가지 프리코딩 기법 중 하나로 특이값 분해를 이용하여 제로-포싱(zero-forcing)을 하는 간단한 방법으로 구성되어 있다. 그러나 블록 대각화 기법은 복잡도가 낮아진 만큼 시스템 용량이 저하되는 단점을 갖고 있으며, 이러한 현상은 시스템 용량의 저하는 안테나들 사이에 상관도가 높을 때 더 심각해진다. 따라서 본 논문에서는 블록 대각화 기법을 수정하여 시스템 용량을 향상시킬 수 있는 프리코딩 기법을 제안한다. 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안하는 방법이 기존의 블록 대각화 기법에 비해 높은 시스템 용량 성능을 보임을 확인할 수 있다.

Dirty Paper Coding(DPC) can achieve the sum capacity of a multiuser multiple-input multiple-output(MU MIMO) broadcast channels. However, due to the high computational complexity of the successive encoding and decoding, deploying DPC in real systems is impractical. As one of practical alternatives to DPC, Block Diagonalization(BD) was researched. BD is an extension of the zero-forcing preceding technique that eliminates interuser interference(IUI) in downlink MIMO systems. Though BD has lower complexity than DPC, BD shows poor sum capacity performance. We show that sum capacity performance of BD is degraded due to no IUI constraint. Then, we modify BD to improve its sum capacity performance with relaxing the constraint and sub optimal channel set searching. With simulation results, it can be verified that our modification in BD induces some improvement in sum capacity performance.

키워드

참고문헌

  1. KyunByoung Ko, Taeyoung Kim, Sooyong Choi, Changeon Kang, and Daesik Hong, "A novel RBF-based detector for MIMO systems over rich-scattering fading channels," in Proc. IEEE GLOBECOM, vo. 1, pp. 434-438, Taipei, Taiwan, Nov. 17-21, 2002
  2. Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst, and M. Haardt, "Zero-forcing methods for downlink spatial multiplexing in multiuser MIMO channels," IEEE Trans. Signal Process., vol. 52, no. 2, pp. 461.471, Feb. 2004 https://doi.org/10.1109/TSP.2003.821107
  3. H. Weingarten, Y. Steinberg, and S.Shamai(Shitz), "The capacity region of the Gaussian MIMO broadcast channel," IEEE ISIT 2004. Proceedings. International Symposium on 27 June-2 July 2004 Page(s):174
  4. N. Jindal and A. Goldsmith, "Dirty-paper coding versus TDMA for MIMO broadcast channels," IEEE Trans. Inf. Theory, vol.51, no.5, pp. 1784-1794, May 2005
  5. K.-K. Wong, R. D. Murch, R. S.-K. Cheng, and K. B. Letaief, "Optimizing the Spectral Efficiency of Multiuser MIMO Smart Antenna.Systems," in Proceedings of the Wireless Comniunica!ions and Networking Confernce, vol. 1, pp. 426.430, IEEE, 2000
  6. J. Wang and K. Yao, "Multiuser Spatio-Temporal Coding for Wireless Communications," in Proceedings of the IEEE Wire1e.n Communications and Nehwrking Conference, vol. 1, pp. 276-279, IEEE, March 2002
  7. L. U. Choi and R. D. Murch, "A transmit preprocessing technique for multiuser MIMO systems using a decomposition approach," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 3, no. 1, pp. 20.24, Jan. 2004 https://doi.org/10.1109/TWC.2003.821148
  8. K. K. Wong, R. D. Murch, and K. B. Letaief, "A joint-channel diagonalization for multiuser MIMO antenna systems," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 4, pp. 773.786, Jul. 2003
  9. Z. Shen, R. Chen, J. G. Andrews, R. W. Heath, Jr., and B. L. Evans, "Low complexity user selection algorithms for multiuser MIMO systems with block diagonalization," in Proc. IEEE Asilomar Conf. Signals, Systems, Computers, Pacific Grove, CA, Oct. 30.Nov. 2, 2005, pp. 628.632
  10. Z. Shen, R. Chen, J. G. Andrews, R. W. Heath, Jr., and B. L. Evans, "Sum capacity of multiuser MIMO broadcast channels with block diagonalization," Information Theory, 2006 IEEE International Symposium on July 2006 Page(s):886 - 890 Digital Object Identifier 10.1109/ISIT.2006.261786