• 한국통신학회논문지
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• 제40권7호
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• pp.1397-1404
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• 2015

최근 해상 통신망에서 대용량 데이터 전송이 요구 되고 있다. 이에 따라 본 논문에서 다중 입출력의 공간 다중화 기법을 고려하였다. 하지만 공간 다중화 기법은 송 수신 안테나 사이의 공간 채널 상관 및 직접파 성분에 의해 수신 성능이 열화 된다. 특히, 해상 통신 환경에서 송 수신기 주변의 산란체가 거의 존재하지 않아 채널 상관 및 직접파 수신이 빈번하게 발생한다. 이를 위해 수신기로부터 채널정보를 피드백 받아 프리코딩을 적용하여 수신 성능 열화를 줄일 수 있다. 하지만 채널 상관과 직접파 성분이 동시에 존재 하는 경우 공간 다중화를 위한 프리코딩은 폐형 수식 도출 및 적용의 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 수신기로부터 채널정보를 요구하지 않는 개루프 프리코딩 기반으로 채널 상관 및 LOS에 대한 성능을 분석하여 해상 통신망 환경에서 고속 데이터 전송 방법을 제시하였다. 개루프 프리코딩을 적용한 공간 다중화 기법은 수신기로부터 채널 정보를 피드백 받지 않고 채널 상관 및 직접파 수신 환경에서도 성능 열화를 줄일 수 있음을 확인하였다. 따라서 해상 통신 환경에서 신뢰성 및 고속 데이터 전송을 위한 기법으로 개루프 프리코딩 기반의 공간 다중화 기법이 적합할 것으로 예상된다.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.115-120
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• 2012

In multi-user multi-input multi-output (MU-MIMO) system, zero forcing beamforming (ZFB) is regarded as a realistic solution for transmitting scheme due to its low complexity and simple structure. However, ZFB shows a significant performance degradation when channel matrix has large condition number. In this case, the largest singular value of the channel inversion matrix has a dominant effect on transmit power. In this paper, we propose a perturbation method for reducing an effect of the dominant singular value. In the proposed algorithm, channel inverse matrix is first decomposed by SVD for the transmit signal to be expressed as a combination of singular vectors. Then, the transmit signal is perturbed to reduce the coefficient of the singular vector corresponding to the largest singular value. When a number of transmit antennas is 4, the simulation results of this paper shows that the proposed method shows 8dB performance enhancement at 10-3 uncoded bit error rate (BER) compared with conventional ZFB. Also, the simulation results show that the proposed method provides a comparable performance to Tomlinson-Harashima Precoding (THP) with much lower complexity.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권4호
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• pp.1841-1865
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• 2017

This paper proposes a new interference mitigation scheme for device-to-device (D2D) communications underlaying a cellular network. The object of the proposed scheme is to determine the number of data streams, a precoding matrix, and a decoding matrix of D2D networks so as to maximize the system capacity given the number of data streams of a cellular network while satisfying the constraint of the inter-system interference from D2D networks to the cellular network. Unlike existing interference mitigation schemes based on the interference alignment technique, the proposed scheme operates properly regardless of the number of data streams of a cellular network and moreover it does not require changing the precoding and decoding matrices of a cellular network. The simulation results demonstrate that the proposed scheme significantly increases the system capacity by mitigating the intra- and inter-system interference.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.77-85
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• 2018

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) is the core technology for improving the channel capacity compared to Single-User MIMO (SU-MIMO) by using multiuser gain and spatial diversity. Key problem for the MU-MIMO is the user selection which is the grouping the users optimally. To solve this problem, we adopt Extreme Value Theory (EVT) at the beginning of the proposed algorithm, which defines a primary user set instead of a single user that has maximum channel power according to a predetermined threshold. Each user in the primary set is then paired with all of the users in the system to define user groups. By comparing these user groups, the group that produces a maximum sum rate can be determined. Through computer simulations, we have found that the proposed method outperforms the conventional technique yielding a sum rate that is 0.81 bps/Hz higher when the transmit signal to noise ratio (SNR) is 30 dB and the total number of users is 100.

• 한국통신학회논문지
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• 제30권10A호
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• pp.906-911
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• 2005

본 논문에서는 제한된 피드백 정보를 사용하는 공간 다중화 기법에 사용될 수 있는 부 공간 방식 기반 preceding 기법을 제안한다. 제안된 preceding 기법은 수신기에서 다수의 공통 기저 집합(common basis sets)으로 부터 용량을 최대로 하는 기저들을 선택하고, 선택된 기저들은 feedback 정보를 통해 송신기에 전달되곤 송신기에서는 선택된 기저들로 이루처진 preceding 행렬을 구성한다. 선택된 기저들은 해당 기저들이 속한 기저 집합의 index에 대한 feedback 정보와 선택된 기저 집합에서 각 기저들의 선택 여부에 대한 feedback 정보를 통해 송신기로 feedback된다. 선택된 기저 집합 index는 송수신기가 약속한 공통 기저 집합 중에서 해당 MIMP 채널의 부 공간의 좌표(coordinate)에 가장 적합한 좌표를 나타내고, 해당 좌표에서 상당한 양의 에너지를 포함하는 기저들을 선택함으로써 적은 feedback 정보량으로 MIMO 채널을 묘사한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 부 공간 방식 기반 preceding 기법이 적은 feedback 정보량을 사용하면서 폐루프 MIMO 용량 (closed-loop MIMO capacity)에 근접하는 용량을 제공함을 보인다.

• ETRI Journal
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• 제36권1호
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• pp.62-68
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• 2014

This paper presents a novel user selection method based on the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR), which is approximated using limited feedback data at the base stations (BSs) of multiple user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems. In the proposed system, the codebook vector index, the quantization error obtained from the correlation between the measured channel and the codebook vector, and the measured value of the largest singular value are fed back from each user to the BS. The proposed method not only generates precoding vectors that are orthogonal to the precoding vectors of the previously selected users and are highly correlated with the codebook vector of each user but also adopts the quantization error in approximating the SINR, which eventually provides a significantly more accurate SINR than the conventional SINR-based user selection techniques. Computer simulations show that the proposed method enhances the sum rate of the conventional SINR-based methods by at least 2.4 (2.62) bps/Hz when the number of transmit antennas and number of receive antennas per user terminal is 4 and 1(2), respectively, with 100 candidate users and an SNR of 30 dB.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.261-279
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• 2023

In this article, the uplink achievable rate is investigated for massive multiple-input multiple-output (MIMO) under correlated Ricean fading channel, where each base station (BS) and user are both deployed multiple antennas. Considering the availability of prior knowledge at BS, two different channel estimation approaches are adopted with and without prior knowledge. Based on these channel estimations, a two-layer decoding scheme is adopted with maximum ratio precoding as the first layer decoder and optimal second layer precoding in the second layer. Based on two aforementioned channel estimations and two-layer decoding scheme, the exact closed form expressions for uplink achievable rates are computed with and without prior knowledge, respectively. These derived expressions enable us to analyze the impacts of line-of-sight (LoS) component, two-layer decoding, data transmit power, pilot contamination, and spatially correlated Ricean fading. Then, numerical results illustrate that the system with spatially correlated Ricean fading channel is superior in terms of uplink achievable rate. Besides, it reveals that compared with the single-layer decoding, the two-layer decoding scheme can significantly improve the uplink achievable rate performance.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권6호
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• pp.2546-2566
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• 2016

This paper investigates an efficient transmission scheme for the remote wireless sensors to receive information which is rarely discussed in the integrated remote wireless sensor and multibeam satellite networks (IWSMSNs). The networks can be employed to exchange sensing information for emergency scenario, ocean scenario, and so on, which are isolated from available terrestrial networks. As the efficient transmission link is important to the IWSMSNs, we propose a hybrid full frequency (HFF) precoding by taking advantage of frequency reuse and multiple-input multiple-output (MIMO) precoding. Considering energy efficiency and sinks fairness are crucial to transmission link, thus the HFF precoding problems are formulated as transmit power minimization (TPM) and max-min fair (MMF) received signal to interference plus noise ratio (SINR) problems, which can be transformed to indefinite quadratic optimization programs. Then this paper presents a semi-definite programming (SDP) algorithm to solve the problems for the IWSMSNs. The promising potential of HFF for the real IWSMSNs is demonstrated through simulations.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제49권6호
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• pp.15-26
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• 2012

본 논문에서는 개선된 AF(Amplify-and-Forward)와 DF(Decode-and-Forward) Relay 프로토콜을 결합한 다중 사용자 MIMO (Multiple Input Multiple Output) Relay 네트워크에서 간섭 제거 기술을 논의 한다. 간섭 제거 기술은 Relay 노드가 적용된 전체 전송 시스템의 오류 성능을 향상시키기 위해 eNB(evolved NodeB), Relay 노드(RN: Relay Node)와 UE(User Equipment)에 의해 이루어진다. 간섭 제거를 수행하기 위해 ZF(Zero Forcing), MMSE(Minimum Mean Square Error), SIC(Successive Interference Cancellation)와 OSIC(Ordered Successive Interference Cancellation)가 적용된 DPC(Dirty Paper Coding)와 THP(Thomilson Harashima Precoding)를 사용하였다. 이러한 기본적인 기술이 적용된 Relay 노드 기능들이 연구되고 개선된다. 협력 Relay 노드에서 두 계층 간의 간섭 제거를 강화한 DF는 성능을 향상시킨다. eNB와 RN간의 가중치 벡터를 사용하여 간섭 제거가 수행된다. 연구 최종 결과, 기존의 알고리즘과 비교하여 제안된 알고리즘이 낮은 SNR에서 더 좋은 성능을 나타냈다. 모의실험 결과 LTE-Advanced 시스템에서 제안된 기법이 오류 성능 면에서 상당한 향상을 나타냈다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권7호
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• pp.723-731
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• 2016

5G 이동무선통신에서 요구되는 증가된 데이터 속도를 제공하기 위한 핵심적인 기술 축은 대규모 어레이를 활용하는 MIMO 전송을 통한 주파수 효율의 향상이다. MIMO 전송을 위해서는 CSI-RS (channel state information-reference signaling)를 이용하는 채널 추정 및 추정 결과에 적합한 빔포밍이 필요하며, 따라서 빔포밍 벡터를 정의하는 코드북의 설계는 매우 중요한 이슈이다. 본 논문에서는 공간채널모델을 이용하여 생성된 채널의 통계적인 특성을 활용하여 DFT (discrete Fourier transform) 행렬 기반 다중 랭크 코드북의 설계 방안을 제안하였다. 제안 방식은 인접한 안테나 원소 간 위상차의 분포와 전송 레이어 별 선택되는 코드벡터의 특징을 고려하여 PMI (precoding matrix indicator)의 구조 변경을 하였으며, LTE (long-term evolution) 시스템에서 사용 중인 3GPP 표준 코드북과의 성능 비교를 통하여 제안 방식의 이득을 산출하고 검증하였다.