• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권9호
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• pp.4242-4263
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• 2017

Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) technology has recently attracted significant attention from academia and industry because of it is increasingly important role in improving networks' capacity and data rate. Moreover, MU-MIMO systems for the Fifth Generation (5G) have already been researched. High Quality of Service (QoS) and efficient operations at the Medium Access Control (MAC) layer have become key requirements. In this paper, we propose a downlink MU-MIMO MAC protocol based on adaptive Channel State Information (CSI) feedback (called MMM-A) for Wireless Local Area Networks (WLANs). A modified CSMA/CA mechanism using new frame formats is adopted in the proposed protocol. Specifically, the CSI is exchanged between stations (STAs) in an adaptive way, and a packet selection strategy which can guarantee a fairer QoS for scenarios with differentiated traffic is also included in the MMM-A protocol. We then derive the expressions of the throughput and access delay, and analyze the performance of the protocol. It is easy to find that the MMM-A protocol outperforms the commonly used protocols in terms of the saturated throughput and access delay through simulation and analysis results.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권2호
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• pp.868-874
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• 2018

In this paper, we propose a new jammer suppression algorithm that uses orthogonal waveform space projection (OWSP) processing for a multiple input multiple output (MIMO) radar system exposed to a jamming signal. Generally, a conventional suppression algorithm based on adaptive beamforming (ABF) needs a covariance matrix composed of the jammer and noise only. By exploiting the orthogonality of the transmitting waveforms of MIMO, we can construct a transmitting waveform space (TWS). Then, using the OWSP processing, we can build a space orthogonal to the TWS that contains no SOI. By excluding the SOI from the received signal, even in the case that contains the SOI and jamming signal, the proposed algorithm makes it possible to evaluate the covariance matrix for ABF. We applied the proposed OWSP processing to suppressing the jamming signal in bistatic MIMO radar. We verified the performance of the proposed algorithm by comparing the SINR loss to that of the ideal covariance matrix composed of the jammer and noise only. We also derived the computational complexity of the proposed algorithm and compared the estimation of the DOD and DOA using the SOI with those using the generalized likelihood ratio test (GLRT) algorithm.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제2권3호
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• pp.136-141
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• 2021

This paper analyzes the tree expansion for multiple-input multiple-output (MIMO) detection in the viewpoint of hardware implementation. The tree expansion is to calculate path metrics of child nodes performed in every visit to a node while traversing the detection tree. Accordingly, the tree-expansion unit (TEU), which is responsible for such a task, has been an essential component in a MIMO detector. Despite the paramount importance, the analyses on the TEUs in the literature are not thorough enough. Accordingly, we further investigate the hardware complexity of the TEUs to suggest a guideline for selection. In this paper, we focus on a pair of major ways to implement the TEU: 1) a full parallel realization; 2) a transformation of the formulae followed by common subexpression elimination (CSE). For a logical comparison, the numbers of multipliers and adders are first enumerated. To evaluate them in a more practical manner, the TEUs are implemented in a 65-nm CMOS process, and their propagation delays, gate counts, and power consumptions were measured explicitly. Considering the target specification of a MIMO system and the implementation results comprehensively, one can choose which architecture to adopt in realizing a detector.

• 한국항행학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.328-335
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• 2010

본 논문에서는 2개의 송수신 안테나를 갖는 $2{\times}2$ MIMO-OFDM 기반 무선 LAN 기저대역 수신 모뎀을 위한 효율적인 수신 알고리즘 및 면적 효율적인 하드웨어 구조를 제시한다. 수신기 성능향상을 위해 효율적인 시간 동기 알고리즘과 MML 알고리즘 기반 MIMO 심볼 검출기 구조를 제안한다. 또한, 제안된 심볼 검출기는 IEEE 802.11n 무선 LAN 규격에 정의된 대로 MIMO 전송 기법 중 공간 다이버시티 모드뿐 아니라 공간 다중화 모드를 모두 지원하며, 다단 (multi-stage) 파이프라인 구조와 극좌표 형태의 복소수 승산 방법을 사용하여 연산블록의 공유와 연산기의단순화를 진행하였고, 이를 통해 하드웨어 복잡도를 크게 감소시켰다. 제안된 하드웨어 구조는 하드웨어 설계 언어(HDL)를 이용하여 설계 되었고, 0.13um CMOS standard 셀 라이브러리 통해 합성되었다. 그 결과 기존의 설계 구조와 비교시 56% 감소된 하드웨어 복잡도로 구현 가능함을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.63-69
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• 2014

가시광 무선통신은 LED의 깜박임(ON/OFF)을 이용한 통신 방식으로, 인간의 시신경 인식의 한계로 조명의 기능도 유지된다. VLC 시스템에서 사용되는 LED의 밝기 조절은 에너지 절약과 생활 혜택을 제공하는데 필요한 중요한 요소이다. 또한, VLC 시스템이 발전하면서 MIMO 기술은 안테나 수에 비례하는 채널 용량을 얻을 수 있다는 점에서 큰 주목을 받아오고 있다. 이에 본 논문에서는 VLC 시스템의 MIMO 방식 중 하나인 RC방식으로, 4개의 변조 방법인 RZ-OOK, VPPM, MPPM, OPPM을 사용하여 디밍에 따른 통신 성능을 분석하였다. 이에 대해 시뮬레이션 한 결과, 4개의 변조들 중 power requirement 측면에서는 MPPM 변조가, spectral efficiency와 bandwidth requirement 측면에서는 OPPM 변조가 성능이 좋음을 확인하였고, 디밍에 따라서 각 변조들의 통신 성능이 달라짐을 확인하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.3-15
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• 2015

지상파 디지털 방송시스템에서도 높은 전송율에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해서는 무엇보다도 MIMO 기술 도입이 필요하다. 본 논문에서는 DVB-NGH 시스템에서 편파 $2{\times}2$ MIMO SM을 적용할 경우 공간 채널 상관도가 높은 지상파 방송 채널에서의 성능을 개선하기 위한 전치 부호화 기법을 제안하였다. 또한, 제안한 전치 부호화 기법을 적용할 때, 2개의 안테나에 서로 다른 변조 차수를 가진 신호를 전송할 경우 서로 다른 전력을 이용하여 수신 성능을 향상시키는 기법을 제안하였다. 제안한 기법을 최적화하기 위해 전치 부호화를 위한 위상 회전값과 적합한 서로 다른 전력비를 구하였다. 도출된 파라미터를 지상파 방송환경에 적용하여 모의실험을 통해 기존 SM에 비해 성능이 향상됨을 보였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.351-354
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• 2017

본 논문에서는 스마트 안경용 초소형 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나를 제안하였다. 제안된 MIMO 안테나는 가깝게 놓인 두 개의 대칭 IFA(Inverted-F Antenna) 안테나 사이에 접힌 T-형태의 isolator를 삽입하고, 접지면에 추가로 한 쌍의 slots을 설계함으로써 격리도 개선 및 임피던스 매칭 특성을 얻었다. 제안된 안테나는 2.4 GHz ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 동작하며, $35mm{\times}9mm{\times}0.8mm$의 작은 크기를 갖는다. 제안된 안테나는 phantom을 사용하여 인체의 영향을 고려해 설계하였으며, 측정실험을 통해 18 dBm의 입력하에서 1.38 W/kg의 SAR(Specific Absorption Rate)값을 가짐을 확인하였다. 제안된 안테나의 성능은 기존의 연구결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권10A호
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• pp.1065-1071
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• 2007

본 논문은 도심 협곡 환경에서 마이크로파 대역 다중안테나 이용기술의 주파수 이용효율 특성을 파악하기 위한 3.7GHz와 8GHz의 MIMO 측정 데이터 및 채널 용량을 분석한 결과를 기술하였다. 채널 측정 데이터는 분당의 3-4층 빌딩 밀집지역에서 실험된 데이터를 이용하였으며, 3.7 GHz와 8 GHz대역 전파특성 파라미터를 추출하여 비교 분석하였다. 다중안테나 사용에 따른 채널용량을 분석한 결과 3.7 GHz와 8 GHz 대역의 $2{\times}2$ 다중안테나 환경에서 9.1 bps/Hz와 5 bps/Hz으로 분석되었으며, $4{\times}4$ 안테나 이용 시 각각 21 bps/Hz와 12.5 bps/Hz로 분석되었다. 이를 통해 실외 도심협곡 환경의 신호 대 잡음비와 커버리지 특성을 고려해 볼 때 3.7 GHz대역의 주파수 전송효율이 8 GHz 보다 우월한 특성을 보임을 확인하였다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권9호
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• pp.8-16
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• 2023

In Japan, high-speed ground transportation service using linear motors at speeds of 500 km/h is scheduled to begin in 2027. To accommodate 5G services in trains, a subcarrier spacing frequency of 30 kHz will be used instead of the typical 15 kHz subcarrier spacing to mitigate Doppler effects in such high-speed transport. Furthermore, to increase the cell size of the 5G mobile system, multiple base station antennas will transmit identical downlink (DL) signals to form an expanded cell size along the train rails. In this situation, the forward and backward antenna signals are Doppler-shifted in opposite directions, respectively, so the receiver in the train may suffer from estimating the exact Channel Transfer Function (CTF) for demodulation. In a previously published paper, we proposed a channel estimator based on Delay and Doppler Profiler (DDP) in a 5G SISO (Single Input Single Output) environment and successfully implemented it in a signal processing simulation system. In this paper, we extend it to 2×2 MIMO (Multiple Input Multiple Output) with spatial multiplexing environment and confirm that the delay and DDP based channel estimator is also effective in 2×2 MIMO environment. Its simulation performance is compared with that of a conventional time-domain linear interpolation estimator. The simulation results show that in a 2×2 MIMO environment, the conventional channel estimator can barely achieve QPSK modulation at speeds below 100 km/h and has poor CNR performance versus SISO. The performance degradation of CNR against DDP SISO is only 6dB to 7dB. And even under severe channel conditions such as 500km/h and 8-path inverse Doppler shift environment, the error rate can be reduced by combining the error with LDPC to reduce the error rate and improve the performance in 2×2 MIMO. QPSK modulation scheme in 2×2 MIMO can be used under severe channel conditions such as 500 km/h and 8-path inverse Doppler shift environment.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권5호
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• pp.643-653
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• 2014

High-capacity video, control and situation awareness data should be transmitted efficiently to control robots properly in the ground unmanned system, which requires the technology maximizing the communication range and the data transmission throughput. This technology is connected to the OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)-MIMO(Multiple Input Multiple Output) transmission technology under the limited bandwidth and transmission power. In this paper, we design MIMO communication system for ground unmanned systems, and investigate the data reception performance experimentally, comparing with SISO(Single Input Single Output) system. Experiment results show that the data reception performance of MIMO is significantly improved compared to that of SISO, e.g. 4dB gain of sensitivity and 5dB of SNR at the value MPR = 1, for the mobile stations with $2{\times}2$ STBC diversity.