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

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

DOI QR Code

다중 안테나 빔형성 메트릭스 변환 기법 및 사용자 선택 기법

Beamforming Matrix Transformation and User Scheduling for MIMO Systems

  • 박종록 (연세대학교 전기전자공학과 무선네트워크 연구실) ;
  • 이상훈 (연세대학교 전기전자공학과 무선네트워크 연구실)
  • 투고 : 2011.06.11
  • 심사 : 2012.01.12
  • 발행 : 2012.01.31
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

랜덤 빔형성 기법은 사용자에게 심호 대 간섭 잡음비를 되먹임 받아 사용자를 선택하는 다중 안테나 전송 기법이다. 해당 기법은 사용자 수가 많은 환경일 경우 다중 사용자 이득에 따라 좋은 성능을 보이지만 사용자 환경이 적을 경우 다중 사용자 이득이 감소하여 좋은 성능을 얻기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 빔형성 메트릭스 변환 기법 및 이에 따른 사용자 선택 기법을 제안한다. 빔형성 메트릭스 변환 기법은 사용자로부터 되먹임 받은 정보를 기반으로 빔형성 메트릭스를 변환 시키며, 사용자 수가 적은 환경에서 기존 기법 보다 더 좋은 성능을 가진다. 또한, 제안하는 빔형성 메트릭스 변환 기법에 적합한 사용자 선택 기법을 이용하면 사용자 수의 증가에 따른 성능 향상을 기대 할 수 있다.

Random beamforming (RBF) uses the signal to interference plus noise ratio (SINR) feedback to select users in multiple-input multiple-output (MIMO) systems. A large number of users are required to obtain the gain of multi-user diversity for a downlink transmission. However, if the number is not large enough, it may be difficult to obtain multi-user diversity, leading to a rapid degradation in performance. To resolve this problem, we propose the beamforming matrix transformation and the user scheduling method. The beamforming matrix transformation scheme uses the SINRs of each users and have a better performance than conventional schemes over a small number of users. In addition, we propose the user scheduling scheme corresponding to the beamforming matrix transformation. In simulation results, we demonstrate that the sum-rate can be improved according to the number of users.

키워드

참고문헌

  1. E. Dahlman, S. Parkvall, J. Skold, and P. Beming, 3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband. Academic Press, 2007.
  2. S. Sesia, I. Toufik, and M. Baker, LTE-The UMTS Long Term Evolution. Wiley, 2009.
  3. F. Khan, LTE for 4G Mobile Broadband. Cambridge University Press, 2009.
  4. S. Venkatesan and H. Huang, "System capacity evaluation of multiple antenna systems using beamforming and dirty paper coding," Bell Labs.
  5. T. Yoo and A. Goldsmith, "On the optimality of multiantenna broadcast scheduling using zero-forcing beamforming," IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 24, no. 3, pp. 528?541, Mar. 2006. https://doi.org/10.1109/JSAC.2005.862421
  6. J. Chung, C.-S. Hwang, K. Kim, and Y. K. Kim, "A random beamforming technique in mimo systems exploiting multiuser diversity," IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 21, no. 5, pp. 848?855, Jun. 2003. https://doi.org/10.1109/JSAC.2003.810355
  7. M. Sharif and B. Hassibi, "On the capacity of mimo broadcast channels with partial side information," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 51, no. 2, pp. 506?522, Feb. 2005. https://doi.org/10.1109/TIT.2004.840897
  8. C. Au-Yeung and D. J. Love, "On the performance of random vector quantization limited feedback beamforming in a miso system," IEEE Trans. Wireless Commun, vol. 6, no. 2, pp. 458?462, Feb. 2007. https://doi.org/10.1109/TWC.2007.05351
  9. J. Vicario, R. Bosisio, C. Anton-Haro, and U. Spagnolini, "Beam selection strategies for orthogonal random beamforming in sparse networks," IEEE Trans. Wireless Commun, vol. 7, no. 9, pp. 3385?3396, Seb. 2008. https://doi.org/10.1109/TWC.2008.060794
  10. D. Bartolome and A. Perez-Neira, "Mean vs. variance trade-off analysis in multi-antenna multi-user channels," IEEE Trans. Wireless Commun, vol. 5, no. 3, pp. 519?524, Mar. 2006.
  11. Q. 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
  12. K. Huang, "Performance of orthogonal beamforming for SDMA with limited feedback," IEEE Trans. Vehicular Technology, vol. 51, no. 2, pp. 506?522, Jan. 2009.
  13. M. Sharif and B. Hassibi, "A comparison of time-sharing, DPC, and beamforming for MIMO broadcast channels with many users," IEEE Trans. Commun., vol. 55, no. 1, pp. 11.15, Jan. 2007. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2006.887480
  14. P. Viswananth, D. Tse, and R. Laroia, "Opportunistic beamforming using dumb antennas," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 48, pp. 1277.1294, June 2002. https://doi.org/10.1109/TIT.2002.1003822