• 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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• 제33권1C호
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• pp.79-85
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• 2008

본 논문에서는 다중사용자 multiple-input-multiple output(MIMO) 하향링크 채널 환경에서 시스템 용량을 향상시키기 위한 프리코딩(preceding) 기법에 관해 논의한다. 다중사용자 MIMO 시스템에서는 시스템 용량을 향상시키기 위한 다양한 프리코딩 기법들이 연구되어 왔다. 블록 대각화(Block Diagonalization) 프리코딩 기법은 다중사용자 MIMO broadcast 채널 환경에서 만들어진 여러 가지 프리코딩 기법 중 하나로 특이값 분해를 이용하여 제로-포싱(zero-forcing)을 하는 간단한 방법으로 구성되어 있다. 그러나 블록 대각화 기법은 복잡도가 낮아진 만큼 시스템 용량이 저하되는 단점을 갖고 있으며, 이러한 현상은 시스템 용량의 저하는 안테나들 사이에 상관도가 높을 때 더 심각해진다. 따라서 본 논문에서는 블록 대각화 기법을 수정하여 시스템 용량을 향상시킬 수 있는 프리코딩 기법을 제안한다. 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안하는 방법이 기존의 블록 대각화 기법에 비해 높은 시스템 용량 성능을 보임을 확인할 수 있다.

• 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.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.776-781
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• 2005

본 논문은 수신된 채널 정보를 이용하여 각 사용자의 성상도와 전력, 송신 안테나를 선택함으로써 중저속 이동체를 위한 환경에서의 MIMO 다중 사용자 시스템에서 성능을 분석한다. 각 사용자의 성상도와 전력, 선택되는 송신 안테나는 주어진 목표 심벌 에러 확률에서 각 사용자의 정보량과 채널의 추정 정보에 따라 MMSE, V-Blast 수신기에서 요구되는 SNR이 최소화 되도록 결정한다. 또한 중저속 이동체 환경에서의 MIMO 시스템의 상향링크 채널을 통해 기지국으로부터 유저들에게 전송하는 무선 채널 정보를 안테나 선택기법으로 전력제어를 할 때 시스템 성능을 분석한다. 모의실험을 통해, 송신 안테나를 모두 사용하여 데이터를 전송하는 것보다 선택 알고리즘을 사용하여 데이터를 전송하는 것이 독립 페이딩 채널뿐만 아니라 상관 채널에서도 상당한 성능 개선이 있음을 확인 할 수 있었다.

• ETRI Journal
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• 제34권6호
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• pp.869-878
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• 2012

A beam design method based on signal-to-leakage-plus-noise ratio (SLNR) has been recently proposed as an effective scheme for multiuser multiple-input multiple-output downlink channels. It is shown that its solution, which maximizes the SLNR at a transmitter, can be simply obtained by the generalized eigenvectors corresponding to the dominant generalized eigenvalues of a pair of covariance matrices of a desired signal and interference leakage plus noise. Under time-varying channels, however, generalized eigendecomposition is required at each time step to design the optimal beam, and its level of complexity is too high to implement in practical systems. To overcome this problem, a predictive beam design method updating the beams according to channel variation is proposed. To this end, the perturbed generalized eigenvectors, which can be obtained by a perturbation theory without any iteration, are used. The performance of the method in terms of SLNR is analyzed and verified using numerical results.

• ETRI Journal
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• 제34권6호
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• pp.879-884
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• 2012

When the number of users is finite, the performance improvement of the orthogonal random beamforming (ORBF) scheme is limited in high signal-to-noise ratio regions. In this paper, to improve the performance of the ORBF scheme, the user set and transmit power allocation are jointly determined to maximize sum rate under the total transmit power constraint. First, the transmit power allocation problem is expressed as a function of a given user set. Based on this expression, the optimal user set with the maximum sum rate is determined. The suboptimal procedure is also presented to reduce the computational complexity, which separates the user set selection procedure and transmit power allocation procedure.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권7호
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• pp.1293-1295
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• 2015

본 논문은 LTE-A 시스템과 같은 상향링크 다중사용자 환경에서 시변채널을 적절한 복잡도와 좋은 성능으로 추정할 수 있는 적응형 다중안테나 채널추정 기법을 제안하였다. 제안하는 채널추정기가 다양한 시변채널 환경 및 트래픽 패턴에서도 좋은 채널 트래킹 성능을 제공할 수 있음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권9C호
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• pp.915-921
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• 2009

LLL (Lenstra-Lenstra-Lovasz) 알고리즘은 보다 좋은 채널 행렬의 기저를 얻기 위하여 주로 사용되는 격자 감소기법이다. 본 논문에서는 LRA (lattice reduction aided) 프리코딩 기법에서 채널 행렬의 기저 (basis) 벡터를 격자 감소시키기 위하여 LLL 알고리즘 대신 Seysen 알고리즘 (SA)을 사용하였으며, 기존의 선형 프리코딩 기법을 SA를 통하여 얻어진 변환된 채널 행렬에 적용하였다. SA를 통하여 LLL 알고리즘보다 높은 직교성을 가진 기저를 얻어낼 수 있으므로, SA 기반의 LRA 프리코딩 기법은 기존의 LLL 기반의 LRA 프리코딩 기법보다 우수한 성능을 가진다. 모의실험 결과를 통하여 LRA 프리코딩에서 격자 감소를 위하여 SA를 사용한 경우, LLL 알고리즘을 사용한 경우보다 target BER $10^{-5}$에서 0.5dB정도의 BER 성능 이득이 얻어짐을 입증한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권8A호
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• pp.775-783
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• 2006

이 논문에서는 다중 사용자 환경에서 MIMO(Multi-Input Multi-Out)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템의 성능 향상을 위해 빔 형성기와 결합된 space-time decoder를 가진 새로운 시스템 구조와 이 구조에 적합한 적응 빔 형성기법을 제안한다. MIMO-OFDM시스템에서 Nr 개의 안테나를 가진 수신기에 송신안테나 수(Nt)와 동일한 수의 빔 형성기를 설치함으로서 이 빔 형성기에 의해 CCI(cochannel interference)가 제거된 Nt개의 신호들이 출력되고 출력된 신호들은 space-time decoding 되어 diversity 이득을 얻을 수 있다. 따라서 CCI가 있는 다중 사용자 환경에서 제안된 MIMO-OFDM 시스템의 성능은 크게 향상된다. MIMO-OFDM 시스템에 제안된 적응 빔 형성기법과 결합된 S-T coding기법을 적용할 경우 수렴특성과 성능 개선 효과를 모의 실험을 통하여 확인한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권10C호
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• pp.929-936
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• 2009

기존의 MIMO 다중 송수신기들이 협대역 flat 채널을 공유하고 있는 환경에서 오버레이 MIMO 시스템의 디자인을 고려한다. 오버레이 시스템의 수신기로 수신되는 기존 시스템 신호의 2nd-order 통계량과 오버레이 송신단으로부터 기존 시스템들의 수신단 사이의 채널이 모두 알려져 있다고 가정한다. 평균 송신 전력 제약과 이미 관심대역을 차지하고 있는 기존 시스템들의 수신단에 간섭을 일으키지 않는다는 제약 아래 오버레이 시스템의 각 수신안테나 출력에서의 데이터 심볼의 평균 제곱 오차 (MSE: mean-squared error)의 합인 전체 MSE를 최소화 하는 최적 오버레이 시스템의 선형 precoding과 decoding 행렬을 유도한다. 최적 해가 존재하기 위한 필요충분 조건 또한 유도하고, 제안된 시스템의 성능에 대한 모의 실험 결과를 제공한다.