• Journal of Communications and Networks
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• 제13권3호
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• pp.232-239
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• 2011

This paper investigates the user selection problem of successive zero-forcing precoded multiuser multiple-input multiple-output (MU-MIMO) downlink systems, in which the base station and mobile receivers are equipped with multiple antennas. Assuming full knowledge of the channel state information at the transmitter, dirty paper coding (DPC) is an optimal precoding strategy, but practical implementation is difficult because of its excessive complexity. As a suboptimal DPC solution, successive zero-forcing DPC (SZF-DPC) was recently proposed; it employs partial interference cancellation at the transmitter with dirty paper encoding. Because of a dimensionality constraint, the base station may select a subset of users to serve in order to maximize the total throughput. The exhaustive search algorithm is optimal; however, its computational complexity is prohibitive. In this paper, we develop two low-complexity user scheduling algorithms to maximize the sum rate capacity of MU-MIMO systems with SZF-DPC. Both algorithms add one user at a time. The first algorithm selects the user with the maximum product of the maximum column norm and maximum eigenvalue. The second algorithm selects the user with the maximum product of the minimum column norm and minimum eigenvalue. Simulation results demonstrate that the second algorithm achieves a performance similar to that of a previously proposed capacity-based selection algorithm at a high signal-to-noise (SNR), and the first algorithm achieves performance very similar to that of a capacity-based algorithm at a low SNR, but both do so with much lower complexity.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권9A호
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• pp.673-678
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• 2009

본 논문은 다중 사용자 MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 하향링크 채널 환경에서 시스템 용량을 향상시키기 위한 피드백 방법에 대해 연구하였다. 기존의 피드백 방법인 CVQ (Channel Vector Quantization)는 채널 용량을 증가시키기 위하여 피드백 부하를 증가시킬 뿐만 아니라 양자화 비트 수도 증가시킨다. CVQ는 각각의 사용자가 채널을 미리 정의된 N개의 코드북 벡터 중에서 하나로 양자화하여 그 벡터의 인덱스 값을 피드백한다. 본 논문에서는 피드백 부하의 증가없이 채널 상태 정보를 피드백 해줌으로써 시스템 용량을 향상시키는 새로운 피드백 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 기존 방법인 CVQ와 성능을 분석하였다. 송신 안테나 수가 두 개인 경우, 제안 방법은 3비트 피드백으로 기존 CVQ 방법 6비트와 동일한 시스템 용량을 얻는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권5C호
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• pp.556-564
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• 2007

본 논문에서는 다중 채널 레이리 페이딩으로 인하여 발생하는 시변 채널 환경에서 효율적으로 채널을 추적할 수 있는 방식을 제안하였다. 제안된 적응 채널 추적 방식은 채널 변화를 추정하여 채널을 예측할 수 있으며 예측된 채널 응답을 이용하여 주파수 영역에서 다른 안테나로부터 수신되는 간섭 신호를 제거한다. 그 후 AWGN 성분을 줄이기 위하여 시간영역 채널 추정을 수행한다. 제안된 방식의 장점은 매 심벌 마다 채널 추적시 역행렬을 구할 필요가 없다. 시뮬레이션 결과는 기존의 채널 추적 방식보다 시변 채널 환경에서 더 나은 성능을 보였다. 도플러 주파수 300 Hz, BER = 10-3 조건에서 기존의 Li 방식 보다 약 2.5 dB 성능이 개선되었다. 도플러 주파수 600 Hz에서 기존 방식과 제안된 방식의 성능 차이는 더욱 커졌다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제4권5호
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• pp.1-9
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• 2003

본 논문에서는 CDMA 시스템에서 적응 변조 및 부호화 (AMC) 기법의 성능을 향상시키기 위한 방안으로서 기지국과 단말기 간에 개루프 및 폐루프 전송 다이버시티를 적용하였다. 이는 전송 다이버시티를 적용하여 수신 단의 신호 대 잡음비 (SNR)를 개선함으로써, 보다 높은 전송률을 지원하는 변조 및 부호화 레벨이 선택될 확률을 증가시키고 이에 따른 평균 전송률의 이득을 얻고자 하는 것이다. 개루프 전송 다이버시티로는 시공간 블록 부호화 기반 전송 다이버시티 (STTD) 기법을, 폐루프 전송 다이버시티로는 선택적 전송 다이버시티 (STD) 기법을 적용하였다. 모의 실험 결과, AMC 기법과 전송 다이버시티를 결합함으로써 기존 시스템에 비하여 향상된 전송률을 얻을 수 있었다. 단일 경로 레일리 페이딩 채널 환경에서 두 개의 전송 안테나를 사용한 AMC-STTD는 9dB신호 대 잡음비에 대하여 기존의 AMC 기법보다 약 250kbps의 전송률 이득을 보였다. 또한 두 개의 전송 안테나를 사용한 AMC-STD의 경우는 역시 9dB 신호 대 잡음비에서 약 420kbps의 전송률 이득이 얻어짐을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1559-1565
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• 2021

본 논문에서는 다중 사용자 거대 다중 안테나 시스템에서 안테나 선택 기법을 제안한다. 제안된 안테나 선택 기법은 심화 강화학습 네트워크를 활용함으로써 피드백 오버헤드를 획기적으로 낮추면서 기존 방식과 거의 같은 성능을 얻을 수 있다. 각 사용자는 기지국의 거대 안테나들과 형성된 채널의 이득 값을 L번째 큰 채널 이득과 비교하여 대소관계에 따라서 단일 비트의 이진수로 변환하여 피드백함으로써 기존 피드백 방식보다 오버헤드를 낮출 수 있다. 제안 방식에서는 감소한 피드백 정보로 인한 성능 저하를 방지하기 위해서 심화 강화학습 네트워크를 활용하였다. 제안 방식의 성능을 분석하기 위하여 다양한 환경에서 시뮬레이션을 수행하였으며, 제안 방식이 최적 방식에 가까운 기존 방식과 유사한 평균 전송률을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.199-205
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• 2017

도심의 빌딩 등 인구밀집지역에서 사용되는 소형 셀 기지국에서는 셀 용량 증대를 위해 이중편파 다중안테나(MIMO)가 주로 사용된다. 본 논문은 이중편파 다중안테나(MIMO)를 사용하는 소형 셀의 용량을 향상시킬 수 있는 높은 교차편파분리도(XPD)를 가지는 이중편파 슬롯 안테나를 제안한다. 제안한 안테나는 평형구조 및 차동 급전회로를 사용하여 교차편파를 효과적으로 억제하고 높은 교차편파분리도(XPD)를 가진다. 또한 두 편파가 동일한 방사특성을 가지게 되어 소형 셀 다중안테나(MIMO) 시스템에 적합한 특성을 가진다. 모의실험, 제작 및 측정결과 제안한 안테나는 반사계수 -10 dB를 기준 180 MHz (2.51~2.7 GHz)의 대역폭, 최대 4.5 dBi 방사이득(3.5~4.5 dBi), 85도의 반 전력 빔폭을 가짐을 확인하였다. 또한 평균 교차편파 분리도(XPD)가 26.4 dB로 기존의 단일방사체에 서로 다른 급전을 이용하는 방법, 스위칭을 통해 편파를 선택적으로 사용하는 방법에 비하여 13.8 dB이상 개선된 특성을 가짐을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제39권4호
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• pp.535-545
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• 2017

This paper presents a novel K-band (18 GHz) 16-quadrature amplitude modulation (16-QAM) orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)-based $2{\times}2$ line-of-sight multi-input multi-output communication system. The system can deliver 356 Mbps on a 56 MHz channel. Alignment mismatches, such as amplitude and/or phase mismatches, between the transmitter and receiver antennas were examined through hardware experiments. Hardware experimental results revealed that amplitude mismatch is related to antenna size, antenna beam width, and link distance. The proposed system employs an alignment mismatch compensation method. The open-loop architecture of the proposed compensation method is simple and enables facile construction of communication systems. In a digital modem, 16-QAM OFDM with a 512-point fast Fourier transform and (255, 239) Reed-Solomon forward error correction codecs is used. Experimental results show that a bit error rate of $10^{-5}$ is achieved at a signal-to-noise ratio of approximately 18.0 dB.

• Journal of Communications and Networks
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• 제18권5호
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• pp.688-698
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• 2016

In this paper, we investigate the achievable sum rate and energy efficiency of downlink massive multiple-input multiple-output antenna systems with zero-forcing precoding, by taking into account the randomness of user locations. Specifically, we propose two types of non-uniform user distributions, namely, center-intensive user distribution and edge-intensive user distribution. Based on these user distributions, we derive novel tight lower and upper bounds on the average sum rate. In addition, the impact of user distributions on the optimal number of users maximizing the sum rate is characterized. Moreover, by adopting a realistic power consumption model which accounts for the transmit power, circuit power and signal processing power, the energy efficiency of the system is studied. In particular, closed-form solutions for the key system parameters, such as the number of antennas and the optimal transmit signal-to-noise ratio maximizing the energy efficiency, are obtained. The findings of the paper suggest that user distribution has a significant impact on the system performance: for instance, the highest average sum rate is achieved with the center-intensive user distribution, while the lowest average sum rate is obtained with the edge-intensive user distribution. Also, more users can be served with the center-intensive user distribution.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권10호
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• pp.3342-3360
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• 2014

In this paper, the capacity and BER performance of downlink distributed antenna systems (DAS) with transmit antenna selection and multiple receive antennas are investigated in MIMO composite channel, where path loss, Rayleigh fading and lognormal shadowing are all considered. Based on the performance analysis, using the probability density function (PDF) of the effective SNR and numerical integrations, tightly-approximate closed-form expressions of ergodic capacity and average BER of DAS are derived, respectively. These expressions have more accuracy than the existing expressions, and can match the simulation well. Besides, the outage capacity of DAS is also analyzed, and a tightly-approximate closed-form expression of outage capacity probability is derived. Moreover, a practical iterative algorithm based on Newton's method for finding the outage capacity is proposed. To avoid iterative calculation, another approximate closed-form outage capacity is also derived by utilizing the Gaussian distribution approximation. With these theoretical expressions, the downlink capacity and BER performance of DAS can be effectively evaluated. Simulation results show that the theoretical analysis is valid, and consistent with the corresponding simulation.

• 한국통신학회논문지
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• 제42권2호
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• pp.338-344
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• 2017

본 논문에서는 송신단, 수신단, 중계 전송단에서 모두 다중 안테나를 가지고 양방향 중계 증폭 전송 방식으로 동작하는 통신 환경을 고려한다. 양방향 중계 전송에서 발생하는 자기 간섭을 한 쪽의 수신단에서는 제거할 수 있고, 다른 한 수신단에서는 제거할 수 없는 상황에서 최대 전송률을 보내기 위해 릴레이 구조를 최적화하는 것을 목표로 한다. 먼저 최대 전송률을 구하기 위하여 GD(gradient descent) 기반의 지역 최적화 알고리즘을 개발하고, 보다 간단한 구조를 가지는 특이값 분해(SVD: singular value decomposition) 기반의 블록 삼각화 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안하는 양방향 기법들이 기존의 양방향 방법에 비해 자기간섭 제거 기능이 없는 기기가 상용될 때 향상된 성능을 얻는다는 것을 보여준다.