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

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Distributed MIMO Systems Based on Quantize-Map-and-Forward (QMF) Relaying

양자화 전송 중계 기반 분산 다중 안테나 통신 시스템

  • Hong, Bi (Korea Advanced Institue of Science and Technology (KAIST)) ;
  • Choi, Wan (Korea Advanced Institue of Science and Technology (KAIST))
  • Received : 2014.05.20
  • Accepted : 2014.06.30
  • Published : 2014.07.31
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Abstract

Exploiting multiple antennas at mobile devices is difficult due to limited size and power. In this paper, a distributed MIMO protocol achieving the capacity of conventinal MIMO systems is proposed and analyzed. For exploiting distributed MIMO features, Quantize-Map-and-Forward (QMF) scheme shows improved performance than Amplify-and-Forward (AF) scheme. Also, the protocol based on multiple access channel (MAC) is proposed to improve the multiplexing gain. We showed that sufficient condition of the number of slave nodes to achieve the gain of a MAC based protocol. Because the base station can support multiple clusters operating in distributed MIMO, the total cellular capacity can be extremely enhanced in proportional to the number of clusters.

이동 단말기에 다중 안테나를 장착하는 것은 단말기의 크기와 전력 소모 문제로 현실적인 어려움을 안고 있다. 본 논문에서는 셀룰러 네트워크에서 단일 안테나를 가지는 이동 단말기의 전송 용량 증대를 위해, 다중안테나 통신 (MIMO)을 통해서 얻을 수 있는 선형적인 전송 용량 증대를 달성하는 신호 중계 기반 분산 다중 안테나기법을 제안하고 성능을 분석한다. 분산 다중안테나 시스템을 위한 단말 간 신호 중계에 증폭 후 전달 기법(Amplify-and-Forward)을 사용할 경우에 비해 양자화 후 전달 (Quantize-Map-and-Forward) 기법을 사용하는 경우, 처리율 측면에서 보다 우수한 성능을 달성할 수 있음을 실험을 통해서 보인다. 또한, 선형적 전송 용량 증대폭을 보다 향상시키기 위해 양자화 후 전달 중계 방식을 활용하여 다중접속채널을 구성하는 방법을 제안하고, 이러한 다중접속채널 구성이 가능한 조건을 충족시키기 위한 단말기 선택을 가능하게 하는 후보 이동 단말기 수를 분석하였다. 이러한 분산 다중 안테나 통신 기법은 셀룰러 시스템에서 지역적으로 분리된 클러스터들을 서비스하기 때문에 주파수 재사용을 가능하게 하며, 이로 인해 클러스터의 숫자에 비례하는 전체 셀룰러 용량 증대에 기여한다.

Keywords

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