We consider channel-coded multi-input multi-output (MIMO) orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) transmission and obtain a condition on its signal for it to attain the maximum diversity and coding gain. As this condition may not be realizable, we propose a suboptimal design that employs an orthogonal transform and a space-frequency interleaver between the channel coder and the multi-antenna OFDM transmitter. We propose a corresponding receiving method based on block turbo equalization. Attention is paid to some detailed design of the transmitter and the receiver to curtail the computational complexity and yet deliver good performance. Simulation results demonstrate that the proposed transmission technique can outperform the conventional coded MIMO OFDM and the MIMO block single-carrier transmission with cyclic prefixing.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.3
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pp.1156-1173
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2021
In this paper, we propose a new joint precoder and postcoder design strategy to support multiple streams per user in multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) systems. We propose two step precoding strategies using equal channel gain decomposition and block diagonalization at the transmitter. With the proposed precoder, the multiuser MIMO channel can be decomposed into multiple parallel channels with equal channel gain per user. After applying receive postcoder which is generated and sent by the transmitter, we can use ML based decoder per stream to achieve full receive diversity. Achievable sum rate bound and diversity performance of the proposed algorithm are presented with feedback signaling design and quantitative complexity analysis. Simulation results show that the proposed algorithm asymptotically approaches to the sum rate capacity of the MIMO broadcast channel while maintaining full diversity order.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.10C
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pp.929-936
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2009
In this paper, we consider designing a multi-input multi-output (MIMO) overlay system for fixed MIMO wireless link, where a frequency flat narrowband channel is shared by multiple transmitter and receiver pairs. Assuming the perfect knowledge of the second-order statistics of the received legacy signals and the composite channels from the overlay transmitter to the legacy receivers, the jointly optimal linear precoder and decoder matrices of the MIMO overlay system is derived to minimize the total mean squared error (MSE) of the data symbol vector, subject to total average transmission power and zero interference induced to legacy MIMO systems already existing in the frequency band of interest. Furthermore, the necessary and sufficient condition for the existence of the optimal solution is also derived.
Park, Jangyong;Kim, Minjoon;Kim, Hyunsub;Jung, Yunho;Kim, Jaeseok
Journal of Communications and Networks
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v.18
no.2
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pp.210-217
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2016
In this paper, we propose a low complexity multiple-input multiple-output (MIMO) detection algorithm with adaptive interference mitigation in downlink multiuser MIMO (DL MU-MIMO) systems with quantization error of the channel state information (CSI) feedback. In DL MU-MIMO systems using the imperfect precoding matrix caused by quantization error of the CSI feedback, the station receives the desired signal as well as the residual interference signal. Therefore, a complexMIMO detection algorithm with interference mitigation is required for mitigating the residual interference. To reduce the computational complexity, we propose a MIMO detection algorithm with adaptive interference mitigation. The proposed algorithm adaptively mitigates the residual interference by using the maximum likelihood detection (MLD) error criterion (MEC). We derive a theoretical MEC by using the MLD error condition and a practical MEC by approximating the theoretical MEC. In conclusion, the proposed algorithm adaptively performs interference mitigation when satisfying the practical MEC. Simulation results show that the proposed algorithm reduces the computational complexity and has the same performance, compared to the generalized sphere decoder, which always performs interference mitigation.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.36
no.4C
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pp.232-240
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2011
While the water-filling algorithm is an efficient power allocation method that maximizes the ergodic capacity of adaptive MIMO systems, its excessive residual power causes spectrum loss in real systems employing discrete modulation indices. In this paper we propose new power allocation algorithms that improve the spectral efficiency of MIMO systems by efficiently reallocating the residual power of the water-filling algorithm. We apply the proposed algorithms to the adaptive turbo-coded MIMO system to verify their performance through computer simulation in various environments. Simulation results show that the spectral efficiency of the proposed algorithms is better than that of the water-filling algorithm by about 8.9% at SNR of 20dB in Rayleigh fading environments.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.48
no.1
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pp.62-69
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2011
A novel QEGT codebook index searching algorithm for long tenn evolution (LTE) system is proposed. The proposed algorithm divides the Q precoding vectors into M groups, and selects the optimal precoding vector from the selected group at the receiver. This algorithm reduced the calculation for searching the optimal precoding vector index compared to the previous algorithms. The index searching algorithm is implemented for TI's TMS320C6713 DSP board. When the number of transmit antenna is 4, the number of clock cycles is reduced to 25%.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.11
no.2
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pp.71-75
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2011
The sum-rate maximization rule can find an optimal user set that maximizes the sum capacity in multiple input multiple output (MIMO) broadcast channels (BCs), but the search space for finding the optimal user set becomes prohibitively large as the number of users increases. The proposed algorithm selects a user set of the largest effective channel norms based on statistical channel state information (CSI) for reducing the computational complexity, and uses Tomlinson-Harashima precoding (THP) for minimizing the interference between selected users in time-varying MIMO BCs.
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.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.6
no.1
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pp.19-27
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2011
In this paper, we propose the data stream allocation algorithms for maximizing sum capacity of downlink multiuser MIMO (Multiple-input Multiple-output) systems with BD (Block Diagonalization). The conventional BD precoding algorithms maximize the capacity by controlling power against channel gain of each user. In multiuser MIMO systems, however, the number of data streams for each user can be used to as another control parameter, which determines the capacity. This paper proposes the data stream allocation algorithm of BD for increasing capacity in multiuser MIMO systems. The proposed algorithm allocates unequal bit stream to each user based on channel matrix of each user for maximizing sum capacity. It is proved that proposed algorithm can achieve the significantly improved sum capacity by computer simulation.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2011.07a
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pp.466-469
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2011
최근 무선전송에서 SISO(single input singe output) 시스템의 전송률이 샤논 한계(Shannon limit)에 근접함에 따라, 이것을 극복하여 더 높은 데이터 전송률을 얻기 위해 MIMO(multiple input multiple output) 시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 현재 진행 중인 DVB-NGH 시스템 표준화에도 전송률 개선을 위해 MIMO SM(Spatial Multiplexing) 기술에 대해 고려하고 있으며, 방송 시스템 내 송수신 안테나들 간 상관(correlation)이 발생하는 경우에 성능 개선을 위해 Precoding과 MIMO SM을 결합한 $2{\times}2$ 구조의 MIMO SM 방법이 제안되었다. 이 방법은 두 개의 송신안테나에 모두 16QAM 신호가 전송되는 경우와 두 송신안테나에 각각 16QAM, QPSK 신호가 전송되는 경우를 포함하고 있다. 이때 고출력 증폭기(high power amplifier) 전단에서 두 송신 안테나에 서로 다른 변조가 적용되는 경우에 PAPR(peak-to-average power ratio)이 달라서 고출력 증폭기 출력단의 송신전력 차이로 인해 각 신호의 방송권역(coverage)이 같지 않은 문제가 발생한다. 본 논문은 이러한 문제를 극복하기 위해 $2{\times}2$ MIMO SM 방식에서 송신 안테나별로 신호의 변조방식이 서로 다른 경우에 송신신호의 PAPR을 같게 하여 증폭기 출력단에서 각 송신신호의 전력이 동일하게 할 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 수신기의 복잡도를 증가시키지 않으면서 두 송신 신호의 방송권역을 동일하게 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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