• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권3호
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• pp.14-26
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• 2012

본 논문에서는 직교 구조를 갖는 고속 대각 하중 재킷 행렬(DWJM:diagonal-weighted Jacket matrices)을 제안 한다. 고속 알리즘을 이용해 높은 차수의 DWJM을 낮은 차수의 희소 행렬로 분해를 통해 연속적인 DWJM의 계산 수를 줄인다. 원소연산 역행렬 특성을 가진 대각 하중 프레임워크(framework)의 결과로, 제안되는 DWJM은 프리코딩(precoding) MIMO(Multiple Input and Multiple Output) 무선통신에 적용된다. DWJM의 성질에 기반하여, DWJM은 대체 오픈 루프 순환 지연 다이버시티 (CDD : Cyclic Delay Diversity) 프리코딩으로 사용될 수 있으며, 이는 셀룰러(cellular) 통신 시스템에 이용될 수 있다. 이와 같은, DWJM에 기반한 프리코딩 시스템의 성능에 대해 OSTBC (Orthogonal Space-Time Block Code) MIMO LTE 시스템과 비교 한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권11A호
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• pp.1027-1037
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• 2010

본 논문에서는 블록 대각화 프리코딩 기법을 사용하는 다중 사용자 MIMO-OFDM 하향링크 시스템에서 전체시스템의 복잡도와 계산양을 감소시키기 위한 선형 보간법 기반 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법을 제안한다. 일반적인 블록 대각화 프리코팅 기법을 다중 사용자 MIMO-OFDM 시스템에 그대로 적용할 경우 계산양이 부반송파의 수에 비례하여 증가하는 단점이 존재한다. 제안하는 선형 보간법 기반 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법은 시스템의 복잡도와 계산양을 감소시키기 위하여 선형 보간법을 프리코딩 행렬의 근사화에 사용하여 성능을 최대한 유지하면서 계산양을 매우 크게 감소시킬 수 있다. 본 논문에서 제안된 선형 보간법 기반 블록 다각화 프리코딩 근사화 기법을 이용하여 시스템의 계산양을 매우 감소시킬 수 있음을 모의실험을 통해 증명했다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권4호
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• pp.1330-1350
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• 2022

As a preprocessing operation of transmitter antennas, the hybrid precoding is restricted by the limited computing resources of the transmitter. Therefore, this paper proposes a novel hybrid precoding that guarantees the communication efficiency with low complexity and a fast computational speed. First, the analog and digital precoding matrix is derived from the maximum eigenvectors of the channel matrix in the sub-connected architecture to maximize the communication rate. Second, the extended power iteration (EPI) is utilized to obtain the maximum eigenvalues and their eigenvectors of the channel matrix, which reduces the computational complexity caused by the singular value decomposition (SVD). Third, the Aitken acceleration method is utilized to further improve the convergence rate of the EPI algorithm. Finally, the hybrid precoding based on the EPI method and the Aitken acceleration algorithm is evaluated in millimeter-wave (mmWave) massive multiple-input and multiple-output (MIMO) systems. The experimental results show that the proposed method can reduce the computational complexity with the high performance in mmWave massive MIMO systems. The method has the wide application prospect in future wireless communication systems.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권1호
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• pp.58-60
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• 2015

본 논문은 송신 상관 MIMO 채널에서 SM 시스템의 성능 열화를 극복하는 개루프 프리코딩 기법을 제안한다. 제안 기법은 성상도의 최소거리를 최대화 하는 프리코딩의 피드백 오류에 따른 성능 분석을 통해 제시하였고, 제안한 프리코딩 기법은 수신기로부터 채널 정보의 피드백 없이 성능 열화를 줄일 수 있다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권2호
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• pp.141-149
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• 2007

Multiple-input multiple-output (MIMO) transmit pre-coding/beamforming can significantly improve system spectral efficiency. However, several obstacles prevent precoding from wide deployment in early wireless networks: The significant feedback overhead, performance degradation due to feedback delay, and the large storage requirement at the mobile devices. In this paper, we propose a precoding method that addresses these issues. In this approach, only 3 or 6 bits feedback is needed to select a precoding matrix from a codebook. There are fifteen codebooks, each corresponding to a unique combination of antenna configuration (up to 4 antennas) and codebook size. Small codebooks are prestored and large codebooks are efficiently computed from the prestored codebook, modified Hochwald method and Householder reflection. Finally, the feedback delay is compensated by channel prediction. The scheme is validated by simulations and we have observed significant gains comparing to space-time coding and antenna selection. This solution was adopted as a part of the IEEE 802.16e specification in 2005.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2011년도 하계학술대회
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• pp.137-140
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• 2011

A precoding strategy is one of the representative interference management techniques in cognitive radio (CR) network which is a typical interference-limited environment. The interference minimization approach to precoding is an appropriate scheme to mitigate the interference efficiently while it may cause the capacity loss of the desired channel. The precoding scheme for the maximal capacity of the desired channel improves the capacity of the desired channel while it increases the interference power and finally causes the capacity loss of the interfered users. Therefore, we propose a precoding scheme which satisfies these two conflicting goals and manages the interference signal in such an interference-limited environment. The proposed scheme consists of two steps. First, the precoder nulls out the largest singular value of the interference channel to mitigate the dominant interference signal based on the interference minimization approach. Second, the transmitter calculates the sum capacities per mode and selects a mode to maximize the sum capacity. In the second step, each mode consists of the right singular vectors corresponding to the singular values except the largest singular value eliminated in the first step. Simulation results show that the proposed precoding scheme not only efficiently mitigate the interference signal, but also has the best performance in terms of the sum capacity in a MIMO-based CR network.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권11호
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• pp.2145-2147
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• 2015

본 논문에서는 MRT 및 ZF 프리코딩 기법을 사용하는 Massive MIMO 시스템의 DoF 수에 따른 성능을 분석한다. 본문에서는 하향링크에서 각 MRT 및 ZF 프리코딩 사용시 평균 수신 SINR을 송신 안테나 수에 따라 정규화된 DoF의 수에 대한 Closed-Form으로 도출하였다. 분석 및 모의실험 결과를 통해 DoF 수가 적을 경우 MRT 프리코딩이 ZF 프리코딩 대비 우수한 성능을 달성할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제15권4호
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• pp.370-382
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• 2013

Distributed massive MIMO systems, which have high bandwidth efficiency and can accommodate a tremendous amount of traffic using algorithms such as zero-forcing beam forming (ZFBF), may be deployed in large public venues with the antennas mounted under-floor. In this case the channel gain matrix H can be modeled as a multi-banded matrix, in which off-diagonal entries decay both exponentially due to heavy human penetration loss and polynomially due to free space propagation loss. To enable practical implementation of such systems, we present a multi-banded matrix inversion algorithm that substantially reduces the complexity of ZFBF by keeping the most significant entries in H and the precoding matrix W. We introduce a parameter p to control the sparsity of H and W and thus achieve the tradeoff between the computational complexity and the system throughput. The proposed algorithm includes dense and sparse precoding versions, providing quadratic and linear complexity, respectively, relative to the number of antennas. We present analysis and numerical evaluations to show that the signal-to-interference ratio (SIR) increases linearly with p in dense precoding. In sparse precoding, we demonstrate the necessity of using directional antennas by both analysis and simulations. When the directional antenna gain increases, the resulting SIR increment in sparse precoding increases linearly with p, while the SIR of dense precoding is much less sensitive to changes in p.

• 전자공학회논문지
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• 제51권12호
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• pp.3-11
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• 2014

다중 안테나는 송신부가 채널상태정보(CSI : channel state information)를 알고 있으면 높은 채널용량을 제공할 수 있다. 프리코딩(precoding)이란 송신부 측에서 CSI를 이용하는 기술이다. 본 논문에서는 HMP (hybrid multiple-input multiple-output precoding)라 부르는 적응적인 프리코딩 방법을 제시한다. HMP 는 선형과 비선형 프리코딩을 조합한 기술이다. 기존 안테나 선정방법은 4개 이하의 안테나를 사용하나 HMP 방법은 5개 이상의 안테나를 사용한다. 채널 용량을 극대화시키기 위해 주어진 채널 중에서 반드시 선택 되어야하는 채널을 좋은 채널 (good channel)이라 하며, 나쁜 채널 (bad channel) 은 나머지 채널을 의미한다. HMP 방법에서는 좋은 채널에 비선형 프리코딩을 사용하고, 나쁜 채널에 선형 프리코딩을 사용한다. 비선형 프리코딩으로서 고려되고 있는 것은 널리 알려진 THP(Tomlinson-Harashima precoding)이다. 기존 방법인 BD(block diagonalization), antenna selection 및 THP와 제안한 HMP 방법의 성능을 비교하기 위해 이 시스템이 달성할 수 있는 throughput MSE (minimum square error)를 제시하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권2B호
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• pp.159-167
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• 2011

LTE-Advanced 시스템은 최대 15bps/Hz의 주파수 효율을 달성하기 위해 상향링크 다중 안테나 전송을 지원해야 한다 본 논문은 LTE-Advanced 상향링크 MIMO 시스템 구조를 제안하고 프리코딩에 의한 링크 적응방식을 고려하여 단말당 오류율을 줄이고 시스템 용량을 향상시키는데 기여할 수 있다 특히, $2{\times}4$ MIMO 시스템에서 최적의 프리코딩 행렬을 선택하여 랭크를 결정하는 방식을 제안하고 MMSE(minimum mean squared error) 수신기에 대한 SINR(signal-to-interference and noise ratio)을 유도한다. 제안 방식의 성능 검증을 위해 실질적인 MIMO 채널 모델에서 BLER(BLock Error Rate) 시뮬레이션을 수행한다. 제안 방식이 full-rank로 고정해서 보내는 경우 보다 더 좋은 성능을 발휘하며 MCS가 낮거나 고속 이동시에 더 큰 이득을 얻을 수 있다.