본 논문에서는 다중 사용자 다중 안테나직교 주파수 분할 다중 접속 방식 (MIMO-OFDMA) 시스템에서 부분 궤환 정보를 이용한 정규화된 신호 대 잡음비 기반 비례적 공정 스케줄링 (normalized SNR based proportional fair scheduling, NSNR-PFS)을 수행할 경우의 시스템 성능에 대하여 분석하였다. 선택적 부분 채널 품질 정보 궤환 기법 (selective partial channel quality information feedback scheme, SPCQI)이 사용되었을 경우의 하향 링크 채널 용량의 정확한 식을 유도하고, 그것의 점근적 특성을 분석하였다. 이론적 성능 분석과 모의 실험을 통하여 사용자의 수와 상관없이 한정된 평균 궤환량만을 이용하여 최적의 하향 링크 채널 용량 증가율을 얻을 수 있음을 보였다.
OFDM은 무선 환경에서 고속 data 전송에 적합한 방식이다. 그러나 높은 peak-to-average power ratio(PAPR)로 인하여 비선형 왜곡의 문제점이 있다. 여러가지 PAPR 저감 방법 중에 partial transmit sequences(PTS)는 매우 유연하고 스페트럼 왜형이 발생하지 않는 좋은 방식으로 평가된다. 이 방법의 문제점은 최적화된 phase factor를 side information으로서 수신기에 전송해야만 data를 정확히 복원할 수 있다. 본 논문에서는 기존 PTS 방식에서 feedback type으로 side information을 부가하는 기법을 새롭게 제안한다. Simulation 결과를 통해 제안 방식이 종전의 PTS와 동일한 PAPR 저감 성능을 가지면서 정확하게 data를 복원하여 요구 BER을 확보할 수 있다. 또한, 제안 방식은 전송 채널 특성 변화에 무관하며, 간단히 시스템을 구성할 수 있다.
본 논문에서는 다중사용자 하향링크 직교 주파수 분할 다중 접속 방식 (OFDMA)에서 궤환 비트량을 줄일 수 있고 제한된 송신전력 하에서 시스템의 전송률을 높일 수 있는 사용자 선택 방식, 대역 할당 방식 그리고 전력할당 방식에 관한 연구를 하였다. 기존에 제안된 방법은 단일 셀 내의 사용자가 모든 부대역의 채널 상태 정보(CQI, channel quality information)를 기지국으로 전송하였으나, 이러한 방식은 심각한 궤환 정보의 오버헤드가 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 궤환 정보량을 줄이기 위하여 각 사용자가 일부 대역의 채널 상태 정보와 부가 채널정보를 기지국으로 궤환하여 효율적인 대역할당을 하며, 할당된 대역에 따라 효과적인 전력 할당과 변조 및 부호화 방식을 결정하는 시스템을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 전체 시스템에서의 궤환 정보량은 크게 줄이면서 시스템의 전송률 측면에서 조금의 성능열화만 발생하는 것을 확인하였다.
셀룰러 이동 통신 시스템에서 협력적으로 신호를 전송하는 CoMP(Coordinated Multi-Point transmission and reception) 방식은 기지국 간 간섭을 매우 효과적으로 제어하여 시스템의 전송률을 증가시킨다. 그러나 협력적 전송에 참여하는 기지국의 개수가 증가할수록 기지국 간 공유가 요구되는 채널 상태 정보 및 전송 데이터의 교환으로 인한 오버헤드가 비약적으로 증가하는 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 제한적 궤환량을 고려하여 전송 효율이 높은 기지국들만을 협력적 전송에 참여시키는 부분적 CoMP 전송 방식을 제안한다. 이를 위해 시스템 내 코어 망은 사용자가 선호하는 기지국 정보를 반영하여 협력 기지국 조합을 구성한다. 또한, 사용자들의 채널 환경에 따라 선호하는 협력 기지국 조합이 상이할 수 있으므로 코어 망은 구성된 협력 기지국 조합을 다이나믹하게 변형하여 적용한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 제한적 궤환량 사용 시 기존의 비협력적 기지국 전송 방식과 협력적 기지국 전송 방식과의 평균 전송률 성능을 비교하고, 이를 통해 제안 방식의 우수성을 입증한다.
본 논문에서 간섭 채널을 위한 통합 궤환 정보 설계 방법을 연구하였다. 다수의 송신단들은 궤환 정보 링크로 부터 획득한 부분 채널 상태 정보사용을 고려하여 기대 전송율을 최대화 할 수 있는 통합 궤환 정보 설계를 간단한 반복적 알고리즘을 통해서 제안하였다. 또한 모의실험을 통하여 기존의 궤환 설계 대비 제안한 통합 궤환정보 설계의 성능 이득을 보였다.
본 논문에서는 부분적 채널 피드백 정보를 이용하는 다중사용자 직교 주파수 분할다중화 시스템의 하향링크 전송성능을 고려한다. 특히, 두 종류의 부분적 채널 정보 궤환 방식을 고려하는데 첫째는 부반송파 당 1비트의 정보만을 이용하는 1비트(1bit per sub-carrier) 궤환 방법과 선택적으로 채널정보를 궤환하는 선택적 궤환(selective feedback) 방법을 비교 분석한다. 사용자당 주어진 피드백 비트 수에 대한 절대적인 비교 분석은 매우 어려우므로 대신에 각 방법에서의 설계 파라미터에 따른 성능 곡선을 분석함으로써 실제 시스템에의 적용에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
Partial response maximum likelihood (PRML)과 fixed-delay tree search with decision feedback (FDTS/DF)은 기록 재생 시스템에서 준최적 성능을 보이는 정보열 검출 기법 (sequence detection)으로 알려져 있다. 그러나, 정보열 검출 기법 고유의 metric 연산은 심각한 하드웨어 복잡도를 유발한다. 본 논문은 정보열 검출 기법의 복잡도 문제를 극복하기 위한 대안을 제시한다. 제안된 저 복잡도 기법들은 검출 과정에서 덧셈 및 곱셈의 수를 최소화하여 고속 프로세스 및 저 복잡도 하드웨어 구현에 적합하다. 결정 궤환 드화 깁버 (decision feedback equalization; DFE)을 결합하여 ${\tau}$=2 FDTS/DF와 동일한 성능을 보이며, 기록 밀도 S>5.6에서 PR(1111)ML의 성능을 능가함이 모의 실험을 통해 보여진다.
In this paper, we investigate the method for reducing the amount of feedback in multi-user downlink orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems. The objective is to maximize the total throughput of the system under the constraints of transmit power. In previous methods, each user in a cell transmits channel quality information (CQI) of its all sub-bands to the base station, which requires extremely high feedback overhead. Thus, we propose an efficient sub-band allocation algorithm in which each user transmits partial CQI and one additional information to reduce the amount of feedback. Simulation results show that we can greatly reduce the amount of feedback than full feedback system.
To reduce the feedback overhead of predicted CSI (channel status information) of adaptive OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), we use partial data of CSI and employ linear interpolation. Simulation results show estimated CSI and its MSE.
LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) 이후 무선 통신 시스템에서는, 시스템 전송률의 향상을 위해 증가한 개수의 입출력 안테나를 사용하는 MIMO (multiple-input multiple-output) 시스템이 활용될 것이다. 이러한 증가한 개수의 안테나 어레이를 사용하는 경우, 채널 정보의 궤환에 있어서 과도한 오버헤드가 문제가 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 상황에서 채널 정보의 궤환 오버헤드를 줄이기 위한 방안과, 특히 수신단에서 두 개 혹은 그 이상의 수신 안테나를 사용하는 다중 랭크 전송시의 적용 방안을 제안한다. 수신단에서 송신단으로 일시에 궤환되는 정보의 양을 줄이기 위해 안테나 어레이를 분할하여 추정하는 채널을 기반으로 특이값 분해 (SVD, Singular Value Decomposition)를 활용하는 빔포밍 방안을 제시한다. SVD의 연산과정의 특성 상, 분할된 행렬에 대한 SVD 연산은 원 행렬의 특성을 상실시킬 수 있으므로 이에 대한 대응 방안에 대해서도 설명한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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