본 논문에서는 기존의 하이브리드 MIMO 기법들이 정수 배의 멀티플렉싱 이득만 달성할 수 있는 단점을 해결하기 위해서 임의의 멀티플렉싱 이득을 달성할 수 있는 하이브리드 MIMO 기법을 제안한다. 제안된 기법은 다양한 멀티플렉싱 이득을 달성하기 위해서 전송 matrix 의 구성을 기존의 MIMO 기법들과 다르게 구성함으로써 멀티플렉싱 이득의 조절이 가능하다.
현재 무선 이동통신의 발달로 고속 신뢰성 높은 데이터 전송을 요구하고 있다. 그러나 무선 이동통신 환경은 데이터 전송 시 지연과 간섭 등에 의해 주파수 선택성 페이딩을 가진다. OFDM은 주파수 선택성 페이딩에 영향을 받는 통신 시스템에서 채용되는 강력한 기술이다. OFDM에 적응 변조와 함께 송수신기에 다중의 안테나를 설치함으로서 채널 지연 확산에 강력히 대응한다. 본 논문의 연구는 MIMO 시스템에 적용된 적응 변조를 가진 OFDM이다. OFDM 각 서브채널의 상태에 따라 최적의 비트값을 할당하고 전력을 제어한다. 본 논문에서 제안한 적응비트로딩 MIMO-OFDM 시스템을 사용하면 현재의 시스템보다 더 좋은 BER을 가지며 고속 통신할 수 있다.
We analyze the relationship between channel coherence bandwidth and two complexity-reduced lattice reduction aided detection (LRAD) algorithms for multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems in correlated fading channels. In both the adaptive LR algorithm and the fixed interval LR algorithm, we exploit the inherent feature of unimodular transformation matrix P that remains the same for the adjacent highly correlated subcarriers. Complexity simulations demonstrate that the adaptive LR algorithm could eliminate up to approximately 90 percent of the multiplications and 95 percent of the divisions of the brute-force LR algorithm with large coherence bandwidth. The results also show that the adaptive algorithm with both optimum and globally suboptimum initial interval settings could significantly reduce the LR complexity, compared with the brute-force LR and fixed interval LR algorithms, while maintaining the system performance.
OFDM(Orthogonall Frequency Division Multiplexing) is an efficient transmission techniques for the frequency selective fading wireless channel where conventional modulations suffer from severe performance degradation. Recently, more efficient techniques for the OFDM are paid much attention such as adaptive modulation for each subcarrier, since more bit rate has been required for the wireless data network [1-3]. The proposed system employs the adaptive modulation between transmitter and receiver in each subcarrier, where the bit and power is properly allocated. Also multiple antenna system called MIMO is considered, which result in robustness in channel delay, improved power efficiency and improved bit SNR for the given BER.
다중사용자 무선 채널 환경에서 공간분할 다중접속 기법을 사용함으로서 전체 시스템의 전송률을 대폭 증가시킬 수 있다. 송신단에서 정확한 채널정보를 알고 있는 경우, 전송률을 적절하게 조절함으로서 시스템 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 주파수 선택적 페이딩 특성을 갖는 광대역 무선 채널에서는 채널 부호화를 통해 채널 다이버시티를 활용하여 신뢰성이 높은 데이타 전송이 가능하도록 BIC-OFDM 기술을 사용한다. 본 논문에서는 제한된 궤환정보를 이용한 기회적 스케줄링 기법과 결합된 적응 변조 시스템을 제안하고자 한다. 제안된 기법은 주파수 다이버시티와 다중 사용자 다이버티시를 이용하여 링크 성능을 항샹시킬 수 있다. 또한, 적은양의 궤환정보를 위해 모든 부채널 대신 하나의 OFDM심볼을 기준으로 적응 변조 기법을 사용한다. 모의 실험에서는 본 논문에서 제안한 기법이 적절한 계산복잡도를 가지면서도 상당한 링크 성능 향상이 있음을 보여주고자 한다.
고속 이동통신 시스템의 핵심 기술인 다중입력 다중출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output) 직교주파수분할(OFDM ; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 신뢰성 있는 데이터 수신을 위하여 낮은 추정 오차와 복잡도를 가지는 효과적인 채널추정 기법을 필요로 한다. 본 논문은 MIMO-OFDM 통신시스템에서 주로 사용되어 왔던 LS(Least Square)와 같은 기존의 채널추정 방식에 비해 낮은 채널추정 오차를 가지면서, MMSE(Minimum Mean Square Error) 기반의 채널추정 방식과는 유사한 추정 오차를 가지고 복잡도는 MMSE보다 월등히 낮은 채널추정 기법과 이를 위한 프리앰블(preamble) 파일럿 구조를 제안한다. 제안된 방식은 시간영역에서 LMS (Least Mean Square) 적응 알고리즘을 기반으로 채널을 추정하고, 추정된 채널벡터는 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 검파기로 보내진다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 MIMO-OFDM 채널추정 방식의 성능을 확인한다.
송신단에서 채널 상태 정보를 알 수 있는 경우, 적응 알고리즘을 통한 전송 및 다중사용자 스케줄링을 통해 시스템 전송률을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 비트 인터리버와 결합한 부호화된 직교 주파수 다중 분할 (BIC-OFDM; Bit-Interleaved Coded Orthogonal frequency Division Multiplexing) 기법을 기반으로 하는 다중안테나 (MIMO; Multiple-Input Multiple Output) 시스템을 고려한다. 먼저 Levin-Campello 알고리즘을 개선한 비트 로딩 (bit-loading) 기법을 제안하고, 이를 다중안테나 시스템으로 확장하여 한정된 개수의 신호 성상을 사용하는 데 따르는 잔여 파워 문제를 극복하는 알고리즘을 제시한다. 실험 결과는 제안하는 기법이 시스템 성능을 개선시키며 특히 높은 신호 대 잡음비 (SNR; Signal-to-Noise Ratio) 영역에서 기존의 기법에 비하여 큰 성능 이득을 제공함을 보여준다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제5권11호
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pp.1959-1975
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2011
Adaptive Bit Loading (ABL) in Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (MIMO-OFDM) is often used to achieve the desired Bit Error Rate (BER) performance in wireless systems. In this paper, we discuss some of the bit loading algorithms, compare them in terms of the BER performance, and present an effective and concise Adaptive Grouped Loading (AGL) algorithm. Furthermore, we propose a "weight factor" for loading algorithm to converge rapidly to the final solution for various data rate with variable Signal to Noise Ratio (SNR) gaps. In particular, we consider the bit loading in near optimal Singular Value Decomposition (SVD) based MIMO-OFDM system. While using SVD based system, the system requires perfect Channel State Information (CSI) of channel transfer function at the transmitter. This scenario of SVD based system is taken as an ideal case for the comparison of loading algorithms and to show the actual enhancement achievable by our AGL algorithm. Irrespective of the CSI requirement imposed by the mode of the system itself, ABL demands high level of feedback. Grouped Loading (GL) would reduce the feedback requirement depending upon the group size. However, this also leads to considerable degradation in BER performance. In our AGL algorithm, groups are formed with a number of consecutive sub-channels belonging to the same transmit antenna, with individual gains satisfying predefined criteria. Simulation results show that the proposed "weight factor" leads a loading algorithm to rapid convergence for various data rates with variable SNR gap values and AGL requires much lesser CSI compared to GL for the same BER performance.
본 논문에서는 IEEE 802.11a OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서 별도의 피드백 채널 없이 ARQ(Automatic Repeat Request) 신호를 이용한 적응변조 기법을 제안한다. 제안한 기법은 일정수의 ACK(Acknowledgement)를 수신하면 이전 패킷의 변조단계로부터 변조 단계를 올리고 일정수의 NACK(Non-acknowledgement)를 수신하면 변조단계를 낮춤으로써 최적의 변조율을 추정하는 기술로 간단하고 빠른 수렴 속도를 갖는 장점이 있다. MIMO 시스템 기반의 본 논문에서는 모든 안테나의 전송률을 동일하게 조절하는 SRC(Same Rate Control)기법과 안테나별로 독립적으로 전송률을 조절하는 IRC(Individual Rate Control) 기법을 제안한다. 다양한 모의실험을 통하여 제안한 적응변조 기법들이 변조 방식이 고정된 기법뿐 아니라 기존의 ARQ를 이용하는 적응변조 기법에 비해서도 좋은 전송 효율을 나타냄을 확인하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권8호
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pp.3704-3724
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2018
This paper proposes an advanced turbo receiver with joint inter-carrier interference (ICI) self cancellation and channel equalization for multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems over rapidly time-varying channel environment. The ICI caused by impairment of local oscillators and carrier frequency offset (CFO) is the major problem for MIMO-OFDM communication systems. The existing schemes (conjugate cancellation (CC) and phase rotated conjugate cancellation (PRCC)) that deal with the ICI cancellation and channel equalization can't provide satisfactory performance over time-varying channels. In term of error rate performance and low computational complexity, ICI self cancellation is the best choice. So, this paper proposes a turbo receiver to deal with the problem of joint ICI self cancellation and channel equalization. We employ the adaptive phase rotations in the receiver to effectively track the CFO variations without feeding back the CFO estimate to the transmitter as required in traditional existing scheme. We also give some simulations to verify the proposed scheme. The proposed schene outperforms the existing schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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