Non-orthogonal multiple access (NOMA) has been considered for the fifth generation (5G) mobile networks to provide high system capacity and low latency. We calculate the channel capacity for the weak channel user in NOMA and the channel capacity region for NOMA. In this paper, Gaussian mixture channel is compared to the additive white Gaussian noise (AWGN) channel. Gaussian mixture channel is modeled when we assume the practical signal modulation for the inter user interference, such as the binary phase shift keying (BPSK) modulation. It is shown that the channel capacity with BPSK inter user interference is better than that with Gaussian inter user interference. We also show that the channel capacity region with BPSK inter user interference is larger than that with Gaussian inter user interference. As a result, NOMA could perform better in the practical environments.
본 논문에서 제안하는 새로운 유형의 상향링크 OFDM-CDMA 기법은 ZCZ(Zero Correlation Zone) 부호와 블록 확산 기법을 함께 이용하여 사용자간의 넓은 접속시간 동기오차 허용범위를 가진다. 또한, 제안하는 기법은 OFDM 신호에 보호구간을 삽입하지 않아 주파수 효율을 최대화 한다. 넓은 사용자간 접속시간 동기오차 허용범위를 가지려면 보호구간의 길이를 늘여야 하는 기존 기법과 달리, 본 논문에서 제안하는 기법은 보호구간을 삽입하지 않아도 아주 넓은 사용자간 접속시간 동기오차 허용범위를 가진다. 제안하는 보호구간이 없는 상향링크 OFDM-CDMA 기법은 다중경로 페이딩 환경에서 수신단의 역확산 과정을 통해 모든 사용자간 간섭이 사라지는 특성을 가진다. 더욱이, 제안하는 기법은 복수개의 OFDM 심볼 길이만큼의 사용자간 동기오차 환경에서도 모든 사용자간 간섭이 없다. 보호구간이 없기 때문에 자기 신호의 부반송파간 간섭은 존재하지만, 제안하는 블록 확산 방식으로 인한 블록의 첫 번째 심볼이 ISI(Inter Symbol Interference)가 없는 특성을 이용하여 간단한 SIC(Successive Interference Cancellation)를 통해 첫 번째 이후 심볼의 간섭도 효과적으로 억제할 수 있다.
본 논문에서는 협력 빔형성(Coordinated Multi-Point Coordinated Beamforming : CoMP CB) 시나리오에서 인접한 사용자들 때문에 발생되는 간섭(Inter User Interference : IUI)을 제거하기 위해 사용된 Block Diagonal Geometric Mean Decomposition(BD-GMD)기반의 IUI 제거 알고리즘을 Successive Signal to Leakage plus Noise Ratio(SSLNR) 환경에서의 ZF(Zero-Forcing)에 적용하여 누출 전력을 제거한다. 또 IUI 제거 알고리즘을 사용했을 시 문제가 되는 원하는 신호 전력(Desired signal power)의 크기를 크게 보장할 수 없다는 점을 보완하기 위해 적절한 채널 열 순열(Channel ordering)을 수행하여 원하는 신호의 전력을 높인다. IUI 제거 알고리즘 사용과 적절한 채널 열 순열을 통해 기존의 SSLNR-Zero-Forcing Tomlinson Harashima precoding(ZF-THP) 기법보다 더 나은 비트오류확률(Bit Error Rate : BER)성능을 낼 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권6호
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pp.2014-2034
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2015
This paper focuses on solving co-channel interference (CCI) issues arising in the open subscriber group (OSG) mode of heterogeneous networks (HetNets). Considering a general framework consisting of arbitrary number of picocells within a macro cell, where the inter-user interference (IUI) is the main CCI to macro user equipments (UEs), while the the inter-cell interference (ICI) is the major CCI to pico UEs. In this paper, three IA based transceiver design schemes are proposed. For macro cell, we uniformly use block diagonalization (BD) scheme to eliminate the IUI. And for picocells, three IA schemes are proposed to mitigate the ICI. The first scheme, named as zero forcing IA (ZF-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto an arbitrary sub-space of the cross-tier interference using ZF scheme. Considering the channel state information (CSI) of the desired channel of pico UEs, the second scheme, named as optimal desired sub-channel selected IA (ODC-IA) scheme, aligns the inter picocell interference onto a certain sub-space of the cross-tier interference, which guarantees the largest channel gain of the desired signal of pico UEs. The third IA scheme, named as maximum cross-tier interference selected IA (MI-IA) scheme, is designed for the system with less receive antennas. The inter picocell interference is aligned onto the space of the strongest cross-tier interference and only the interference on this space is nullified. The complexity analysis and simulations show that the proposed transceiver design schemes outperform the existing IA schemes in the OSG mode of HetNets, and the MI-IA scheme reduces the requirement of the receive antennas number with lower complexity.
현재의 이동 통신 환경에서 셀룰러 시스템에서의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술의 사용은 이미 보편화 되었다고 봐도 과언이 아닐 정도이다. 그러나 최근 스마트폰의 사용의 급증에서 나타난 가장 큰 문제점을 보면 알 수 있듯이 이와 같은 셀룰러 시스템 환경은 인접 셀간의 간섭 문제가 심각하게 작용한다. 본 논문에서는 기존에 제안된 알고리즘의 성능이 각 셀 영역에서 사용자 분포에 어떤 관계가 있는지 알아보고 이를 모의실험을 통해 확인하도록 한다. 그 결과, 적절한 셀 영역의 사용자 분포를 확인하였으며 이를 통해 셀간 간섭 완화 기법의 성능에도 영향을 미치는 것을 확인하였다.
전이중 무선 통신 시스템은 반이중 통신 시스템에 비해 향상된 대역폭 효율을 얻을 수 있다. 전이중 방식의 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서는 단말 간 간섭에 의한 성능 열화 문제가 발생한다. 본 논문에서는 단말 간 간섭 채널의 통계적 정보만을 이용하여 시스템의 대역폭 효율을 최대화하는 하향 링크 전력 할당 기법을 제안한다.
네트워크 수요량 향상 방안 중 가장 주목받고 있는 Proximity Service는 주파수 사용의 효율성 증대를 위해 대부분 주파수 재사용 방식을 사용한다. 그 결과 셀 edge에서 셀룰러 사용자의 Proximity Service 사용자의 셀 간 간섭 문제가 발생한다. 본 논문에서는 eNB에 Proximity Function의 기능과 파라미터를 새롭게 정의하고, ProSe 파라미터와 ProSe user equipment에 대한 정보를 X2 인터페이스를 통해 인접 셀과 교환하게 함으로써 셀 간섭 완화 방안을 제안한다. 우선 ProSe 탐색 과정에서 주파수 센싱을 통해 셀 간 간섭 문제를 일으키지 않을 자원을 할당한다. 그리고 ProSe 통신 상황에서는 ProSe application code, ProSe application QoS, ProSe application ID의 validity timer를 기반으로 간섭을 일으키지 않을 적합한 자원을 재 할당함으로써 셀 간 간섭 문제를 해결한다.
본 논문에서는 OFDM 시스템에서 인접 셀 간 간섭을 줄이기 위한 새로운 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 스케줄링을 할 때에 셀 별로 서로 다른 부채널 할당 순서를 적용하며 정수계획법을 이용하여 인접한 셀 간의 간섭을 최소화시키는 파라미터를 도출하며 이에 기반하여 스케줄링을 수행하는 방식이다. 시스템 시뮬레이션을 통하여 제안한 방식의 성능을 도출하였으며, 시뮬레이션 결과 제안한 스케줄링 알고리즘은 기존의 알고리즘들에 비해서 평균 전송율 외에 사용자별 공평성 측면에서 개선이 되고 이로 인해서 가입자 QoS 지원을 더 강화할 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 기지국 간 협조적 전송을 통해 다중 사용자 MIMO 이동통신 시스템에서 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR)를 최대화하기 위한 송수신 빔포밍 벡터를 생성하는 방법을 제안한다. 다중 사용자 MIMO 이동통신 시스템의 성능에 영향을 주는 간섭 신호로는 기지국 간 협조적 전송을 통해 신호를 전송하는 사용자 들 간 간섭 신호 성분 및 협조적 신호 전송에 참여하지 않는 기지국으로부터의 간섭 신호 성분이 있다. 제안하는 기법은 다중 사용자 간 간섭은 블록 대각화 기법(Block Diagonalization; BD)을 활용하여 제거하고, 협조적 신호전송에 참여하지 않는 기지국으로부터의 간섭 신호는 간섭 신호의 통계적 정보를 활용한 최적 결합(Optimal Combining; OC) 기반의 수신 빔포밍 벡터 및 송신 빔포밍 벡터를 생성함으로써 완화 시킨다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 협조적 신호 전송에 참여하지 않는 기지국 간섭 신호의 통계적 정보를 송수신단 빔포밍 벡터를 생성하는데 활용하는 제안 방식의 평균 SINR 측면에서의 성능이득을 기존의 통계적 정보를 활용하지 않거나 수신단에서만 활용하는 방식들과 비교하여 검증한다. 성능평가를 위해 안테나 간 독립적인 채널뿐만 아니라 상관도가 존재하는 채널에서도 실험을 수행하여 제안 방식이 실제 채널에서 사용될 때에 발생할 수 있는 성능열화에 대한 정량적인 수치를 제시며, 또한 제안 방식이 안테나 간 상관도가 존재하는 경우에 강건한 성능을 보임을 검증한다.
Non-orthogonal multiple access (NOMA) where all users share the entire time and frequency resource has paid attention as one of the key technologies to enhance the spectral efficiency and the total throughput. Nevertheless, as the number of users and SIC error increase, the inter-user interference and the residual interference due to the SIC error also increase, resulting in performance degradation. In order to mitigate the performance degradation, we propose grouping-based NOMA system. In the proposed scheme, all users are divided into two groups based on the distance between the BS and each user, where one utilizes the first half of the bandwidth and the other utilizes the rest in the orthogonal manner. On the other hand, users in each group share the spectrum in the non-orthogonal manner. Grouping users can reduce both the inter-user interference and residual interference due to the SIC error, so it can outperform conventional NOMA system, especially in case that the number of users and the SIC error increase. Based on that, we also present the hybrid operation of the conventional and the proposed NOMA systems. In numerical results, the total throughput of the proposed NOMA systems is compared with that of the conventional NOMA systems with regard to the number of users and SIC error. It is confirmed that the proposed NOMA system outperforms the conventional NOMA system as the number of users and the SIC error increase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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