• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권7호
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• pp.2371-2388
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• 2015

In this paper, we investigate the performance evaluation of three dimensional (3D) multiple-input multiple-output (MIMO) systems with an adjustable base station (BS) antenna tilt angle and zero-forcing (ZF) receivers in Ricean/Lognormal fading channels. In particular, we take the lognormal shadow fading, 3D antenna gain with antenna tilt angle and path-loss into account. First, we derive a closed-form lower bound on the sum rate, then we obtain the optimal BS antenna tilt angle based on the derived lower bound, and finally we present linear approximations for the sum rate in high and low-SNR regimes, respectively. Based on our analytical results, we gain valuable insights into the impact of key system parameters, such as the BS antenna tilt angle, the Ricean K-factor and the radius of cell, on the sum rate performance of 3D MIMO with ZF receivers.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.59-64
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• 2009

본 논문은 다중 안테나를 사용하는 통신시스템의 수신부에서 사용하는 복잡도가 낮은 신호검출기법을 제안한. 선형검출기법에는 Zero-Forcing (ZF)기법과 minimum mean squared error (MMSE) 기법이 있고, ZF기법은 MMSE 기법에 비해 하드웨어 구현관점에서 더 간단하나 성능이 열등한 것으로 알려져 있다. 일반적으로 통신시스템에서는 채널상황에 따라 modulation coding scheme (MCS)을 적응으로 바꾸어 사용한다. 본 논문에서는 사용되는 MCS 레벨에 따라 ZF기법과 MMSE기법 중 더 적합한 방식을 선택할 필요가 있음을 보인다. 또한 하드웨어 구현을 통해 적응 선형수신기의 복잡도가 기존의 MMSE 기법의 복잡도와 유사함을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권2A호
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• pp.121-129
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• 2008

본 논문은 ECMA(European Computer Manufacturers Association)의 표준인 MB-OFDM (MultiBand-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) UWB(Ultra Wide-Band) 시스템에서 SISO(Single Input Single Output) 성능을 유지하면서 데이터 전송률을 2배로 올리기 위한 공간 다중화 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 수신기 구조의 성능을 비교, 분석하였다. 이를 위해 송신단은2개의 안테나를 가지는 수평 부호화 방식과 대각 부호화 방식을 사용하였으며 수신단은 2, 3개 안테나에 대한 다양한 공간다중화 수신기 방식을 고려하였다. 다양한 공간 다중화 수신단 구조의 연산 복잡도 비교와 전산 모의 실험을 통해 $2{\times}2$ 구조의 MML 방법 또는 $\2{times}3$ 구조의 ZF 방법이 SISO 성능을 열화시키지 않고 전송률을 높이는 MIMO MB-OFDM의 간단한 수신단 구조임을 확인하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권4호
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• pp.385-390
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• 2011

In this paper, various ultra-wideband (UWB) spatial multiplxing (SM) multiple input multiple output (MIMO) receivers based on a prerake diversity combining scheme are discussed and their performance is analyzed. Several UWB MIMO detection approaches such as zero forcing (ZF), minimum mean square error (MMSE), ordered successive interference cancellation (OSIC), sorted QR decomposition (SQRD), and maximum likelihood (ML) are considered in order to cope with inter-channel interference. The UWB SM systems based on transmitter-side multipath preprocessing and receiver-side MIMO detection can either boost the transmission data rate or offer significant diversity gain and improved BER performance. The error performance and complexity of linear and nonlinear detection algorithms are comparatively studied on a lognormal multipath fading channel.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권11A호
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• pp.1063-1071
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• 2008

본 논문에서는 multiple input multiple output (MIMO) 시스템에서 Zero Forcing (ZF) 검파 결과가 Maximum Likelihood (ML) 검파 결과와 일치하는지 여부를 사전에 검증할 수 있는 사전 검증기를 제안하였다. MIMO 수신기에서 ZF 검파 결과는 신호 대 잡음 환경이 양호한 경우 약 90% 이상이 ML 검파 결과와 일치하기 때문에 제안된 검증기를 사용하여 MIMO 신호를 검파하면 10% 정도만 계산량이 복잡한 ML 검파 방식을 사용하고 나머지는 간단히 ZF 검파만 수행하면 된다. 제안된 검증기는 ZP 검파 결과를 이용하여 MIMO 신호를 single input multiple output (SIMO) 신호로 변환한 후 검파를 수행하면 안테나 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 잡음 분산이 줄어드는 효과를 이용하여 설계되었다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 사전 검증기는 신호 대 잡음이 양호한 경우 80% 이상의 정확한 true 판정 확률을 얻었으며 이때 false 판정 확률은 $10^{-4}$ 정도를 보였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.113-114
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• 2008

In this paper, binary pulse-position modulation (2PPM) time-hoping (TH) ultra-wideband (UWB) system is applied to multiple input multiple output (MIMO) system using vertical bell lab layered space-time (V-BLAST) structure to achieve high-data-rate communications. This UWB-MIMO system and its receivers are analyzed, and its BER performances are evaluated. In the receiver, various MIMO detection algorithms such as zero-forcing (ZF), ZF-ordered successive interference cancellation (OSIC), minimum-mean-square-error (MMSE), MMSE-OSIC and maximum likelihood (ML) are comparatively studied.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권3A호
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• pp.223-231
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• 2011

다중입출력 공간 다중화 시스템은 송수신 안테나 간 상관도가 있는 채널에서 심각한 성능 열화를 겪는다. 본 논문에서는 ML (maximum likelihood) 수신기를 결합한 다중입출력 무선통신 환경을 위해, 송신단에서 채널상관 행렬 정보만을 활용한 새로운 통계적 프리코딩 기법을 소개한다. 우리는 다차원 심볼 성상의 최소 유클리디언 거리를 최대화하는 두 가지 간단한 형식의 (closed-form solution) 프리코더, 회전 변환 및 파워 로딩 기법을 제안한다. 또한, 제안한 기법을 선형 zero-forcing (ZF) 수신기에 확장 적용하여 성능을 향상시키는 방법을 고안한다. 실험 결과를 통해 제안하는 기법은 ML 수신기 및 ZF 수신기에서 기존의 기법에 비하여 각각 2dB 및 8dB의 비트 에러율 성능 이득을 제공함을 확인할 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제8권4호
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• pp.1368-1389
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• 2014

Three-dimensional multiple-input multiple-output (3D MIMO) and large-scale MIMO are two promising technologies for upcoming high data rate wireless communications, since the inter-user interference can be reduced by exploiting antenna vertical gain and degree of freedom, respectively. In this paper, we derive the achievable sum rate of 3D MIMO systems employing zero-forcing (ZF) receivers, accounting for log-normal shadowing fading, path-loss and antenna gain. In particular, we consider the prevalent log-normal model and propose a novel closed-form lower bound on the achievable sum rate exploiting elevation features. Using the lower bound as a starting point, we pursue the "large-system" analysis and derive a closed-form expression when the number of antennas grows large for fixed average transmit power and fixed total transmit power schemes. We further model a high-building with several floors. Due to the floor height, different floors correspond to different elevation angles. Therefore, the asymptotic achievable sum rate performances for each floor and the whole building considering the elevation features are analyzed and the effects of tilt angle and user distribution for both horizontal and vertical dimensions are discussed. Finally, the relationship between the achievable sum rate and the number of users is investigated and the optimal number of users to maximize the sum rate performance is determined.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.2197-2204
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• 2009

본 논문에서는 다중입력 다중출력 (Multiple Input Multiple Output: MIMO) 시스템에서 Maximum Likelihood (ML) 수신기와 같은 성능을 가지지만 복잡도가 낮은 Sphere Decoding (SD) 알고리즘에 대해 분석하고 그 성능을 평가한다. 각각의 송신 안테나에서 채널로 전송되는 독립적인 신호는 QPSK 와 16QAM 방식을 사용하여 변조되며, 채널은 산란이 활발하게 일어나는 레일리 (Rayleigh) 평탄 페이딩 채널로 가정한다. 수신기에서 수신된 신호는 Fincke & Pohst SD 알고리즘에 의해 각 송신 안테나로부터의 독립적인 신호로 검파되며, 그 성능이 ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), SIC (Successive Interference Cancelation), 그리고 ML 수신기의 성능과 비교되었다. 추가적으로 복잡도를 줄이기 위해 개선된 형태인 Viterbo & Boutros SD 알고리즘을 이용하여 검파된 신호의 BER 성능과 부동 소수점 연산량(Floating Point Operations: FLOPS)이 각각 비교 분석되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.47-52
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• 2009

Source로부터 송신된 신호는 무선 채널을 통하여 Destination에 전달된다. 하지만 이동하는 Destination이 Source의 Coverage를 벗어난 경우나 비록 Source의 Coverage 내의 음영 지역에 Destination이 존재하는 경우, Destination은 Source로부터 송신된 신호를 수신할 수 없고 통신을 할 수 없게 된다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 중계기가 사용된다. 이와 같이 중계기를 사용하는 시스템을 다중 홉 중계 (Multi-hop Relay) 시스템이라 한다. 그런데 다중 홉 중계 시스템에서는 서로 다른 시스템용 중계기의 Coverage가 겹치는 경우가 발생할 수 있고, 이 부분에 Destination이 존재하는 경우 Destination에는 간섭이 발생한다. 본 논문에서는 다중 홉 중계 시스템에서 발생 할 수 있는 동일 채널 간섭 (CCI : Co-Channel Interference) 제거 방법에 관해 연구하였다. 간섭 제거 방법은 우선 Zero Forcing (ZF) 또는 Minimum Mean Square Error (MMSE) 개념을 적용한 선형 수신기를 이용하여 간섭을 제거한 후, 정렬된 연속간섭제거 (OSIC : Ordered Successive Interference Cancellation) 알고리즘을 이용하여 추가적인 다이버시티 이득을 얻고 간섭 제거 성능을 향상시킨다. 무선 채널은 레일레이 (Rayleigh) 페이딩 채널을 고려하여 모의 실험을 하였으며, 시스템 성능은 비트 오류 확률 (Bit Error Probability) 측면에서 분석되었다.