The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Mode Selection Technique Between Antenna Grouping and Beamforming for MIMO Communication Systems

다중 입출력 시스템에서 안테나 그룹화와 빔 형성 사이의 모드 선택 기법

  • 김경철 (서울대학교 전기텀퓨터공학부 무선신호처리 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소) ;
  • 이정우 (서울대학교 전기텀퓨터공학부 무선신호처리 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소)
  • Published : 2009.02.28
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Abstract

Antenna grouping algorithm is hybrid of beamforming and spatial multiplexing. In antenna grouping system, we partition $N_t$ transmit antennas into $N_r$ groups and use beamforming in a group, spatial multiplexing between groups. We can transmit $N_r$ data streams in the $N_t{\times}N_r$ antenna grouping system. With antenna grouping, we can achieve diversity gain through beamforming, and high spectral efficiency through spatial multiplexing. But if channel is ill-conditioned or there are some correlations between antennas, the performance of antenna grouping is seriously degraded and in that case, beamforming is the best transmit strategy. By selecting the antenna grouping mode when channel is well-conditioned and by selecting the beamforming mode when channel is ill-conditioned, we can prevent serious fluctuation of BER performance caused by varying channel condition and achieve the best BER performance. In this paper, we investigate mode selection algorithm which can select antenna grouping mode or beamforming mode. we also propose a simple mode selection criterion.

안테나 그룹화(antenna grouping)는 빔 형성(beamforming)파 공간 다중화 기법(spatial multiplexing)의 결합이라 할 수 있다. 안테나 그룹화는 $N_t$개의 송신 안테나를 $N_r$개의 그룹으로 나누고, 한 그룹 내에서는 빔 형성으로 하나의 데이터 정보를, 각 그룹 사이에서는 공간 다중화 기법으로, 전체 $N_r$개의 데이터 정보를 전송하는 시스템을 가정한다. 안테나 그룹화를 통하면 빔 형성을 통하여 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 동시에 공간 다중화 기법에 따른 다중화 이득을 통하여 주파수 효율을 높일 수 있다. 하지만 통신 채널이 조건 나쁜(ill-conditioned) 행렬로 모델링 되거나, 안테나 사이에 상관관계가 있는 경우에는 안테나 그룹화의 BER 성능이 열화될 수 있으므로, 이 경우에는 전체 시스템에서 하나의 데이터 정보만 전송하는 빔 형성의 성능이 가장 좋다. 이 논문에서는 채널이 안테나 그룹화에 적합하면 안테나 그룹화 모드를 선택하여 전송하고, 빔 형성에 적합하면 빔 형성 모드를 선택하여 전송하는 시스템을 가정하였다. 그리고 간단한 모드 선택 기법을 제안한다. 이 모드 선택 기법을 사용하면 매 시간동안 일정한 데이터를 전송할 때, 채널 상태에 따른 BER 성능의 열화를 막고, 최적의 BER 성능을 얻을 수 있다.

Keywords

References

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