• Journal of Communications and Networks
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• 제7권2호
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• pp.157-170
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• 2005

The combination of multiple antennas and multi-carrier code division multiple-access (MC-CDMA) is a strong candidate for the downlink of the next generation mobile communications. The study of such systems in scenarios that model real-life trans-missions is an additional step towards an optimized achievement. We consider a realistic MIMO channel with two or four transmit antennas and up to two receive antennas, and channel state information (CSI) mismatches. Depending on the mobile terminal (MT) class, its number of antennas or complexity allowed, different data-rates are proposed with turbo-coding and asymptotic spectral efficiencies from 1 to 4.5 bit/s/Hz, using three algorithms developed within the European IST-MATRICE project. These algorithms can be classified according to the degree of CSI at base-station (BS): i) Transmit space-frequency prefiltering based on constrained zero-forcing algorithm with complete CSI at BS; ii) transmit beamforming based on spatial correlation matrix estimation from partial CSI at BS; iii) orthogonal space-time block coding based on Alamouti scheme without CSI at BS. All presented schemes require a reasonable complexity at MT, and are compatible with a single-antenna receiver. A choice between these algorithms is proposed in order to significantly improve the performance of MC-CDMA and to cover the different environments considered for the next generation cellular systems. For beyond-3G, we propose prefiltering for indoor and pedestrian microcell environments, beamforming for suburban macrocells including high-speed train, and space-time coding for urban conditions with moderate to high speeds.

• 한국통신학회논문지
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• 제31권4C호
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• pp.351-363
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• 2006

우리나라의 지상파 DTV 전송 방식인 8-VSB 변조 방식은 크기에 정보를 실어서 보내기 때문에 다중경로에 의한 심벌간 간섭에 다소 취약한 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 지상파 DTV 수신기에서는 판정 궤환 등화기를 사용하여 채널 등화를 수행해 왔다. 하지만 SFN(single frequency network) 환경과 같은 열악한 채널에서는 판정 오류로 인한 에러전파로 안정적인 등화를 수행하지 못한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 주파수 영역에서 직접 채널의 역을 곱해서 채널등화를 수행하는 zero forcing 등화 방법을 제안한다. 이를 위해서 채널 정합 필터와 비인과 필터를 사용하여 비최소 위상(nonminimum phase) 채널을 최소 위상(minimum phase) 채널로 근사화시킴으로써 채널의 역의 안정성을 보장할 수 있게 하였다. 시뮬레이션을 통하여 SFN 채널 환경에서 제안된 주파수 영역 등화기가 기존의 판정 궤환 등화기에 비하여 안정성과 SER(symbol error rate) 측면에서 모두 향상된 성능을 얻을 수 있음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권4C호
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• pp.414-423
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• 2009

본 논문은 최대 전송률에 가까운 성능을 보이는 선형 preceding 기법을 제안한다. MMSE preceding은 ZF preceding 방식보다 우수한 평균 자승 오차 성능을 가진다. 반면 MMSE preceding 방식의 전송률은 낮은 SNR 범위에서는 ZF 방식에 비해 개선된 성능을 보여주지만 높은 SNR에서는 오히려 성능 열화현상을 보인다. 이와 같은 사실에 착안하여 본 논문에서는 최대 전송률에 근접하는 선형 preceding 기법을 제안한다. 제안된 방식은 ZF precoding방식에서 사용되는 역행렬 연산을 전송율이 최대화될 수 있도록 정규화하는 방식이고 이를 위한 간단한 수치 알고리즘이 제안된다. 또한 그 과정에서 낮은 복잡도를 가지는 간단한 전력 재할당에 의한 정규화 방식이 제안된다. 시뮬레이션과 성능분석을 통해 제안된 방식이 모든 SNR 범위에서 기존의 ZF preceding 방식과 MMSE preceding방식보다 높은 전송률을 가짐을 보인다. 또한 제안된 방식은 채널 추정 오차가 존재하는 경우에도 기존의 선형 preceding 방식들과 비교하여 성능 이득을 유지하면서 채널 추정 오차에 강인함을 가진다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권5A호
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• pp.423-430
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• 2010

터보 부호화된 시공간 블록 부호(space-time block coding; STBC) 방식을 사용하는 디지털 통신 시스템에서는 STBC 방식에서 어떻게 연판정 값을 제공하느냐가 터보 부호의 성능과 밀접하게 관련되어 있기 때문에 세심한 주의가 필요하다. 본 논문에서는 이와 같은 시스템의 수신단에서 터보 부호의 복호화기에 들어가는 STBC 복호화기의 출력 값인 연판정 검출(soft decision detection; SDD) 값의 정확도의 정도에 따른 성능을 살펴본다. 최근 유사 직교 STBC(quasi-orthogonal STBC; QO-STBC) 방식의 복호 과정에서 발생하는 잡음 향상 효과를 완화시키기 위한 방식으로써 잡음 백색화 필터(noise whitened filter)를 이용한 방식이 제안되어 성능 향상 및 복잡도 개선에 도움이 될 수 있음이 밝혀진 바 있다. 이에 본 논문에서는 이러한 잡음 백색화 필터를 이용한 QO-STBC 방식에 대한 보다 명확한 수학적 분석 결과를 제시하고, 이에 적합한 SDD 방식을 제안한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권6A호
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• pp.577-582
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• 2008

본 논문에서는 Sphere decoder의 최대 복잡도 문제를 극복하기 위한 기법을 소개한다. 최소 근접 격자점을 탐색하는 과정 중 접근하는 노드의 회수에 제한을 두고, 만약 노드 접근 회수가 제한치를 넘으면, 가장 최근에 접근한 노드와 초기 단계의 ZF 검출 값을 이용해서 제 1 후보 심볼을 얻는다. 그리고 ZF 검출 값을 이용해서 제 2 후보 심볼 벡터를 얻은후, 이 두 후보 심볼 벡터 중 수신 신호와 유클리드 거리가 작은 후보 심볼 벡터를 최종적으로 검출한 심볼 벡터로 얻는다. 또한 제한치 설정에 따른 SER 성능의 upper bound를 이론적으로 분석하였다. 전산 실험 결과 제안한 방법은 높은 SNR 영역에서는 SER 성능에서 최대 0.5dB의 열화가 있었으나, 평균 복잡도와 최대 복잡도가 기존의 제안된 sphere decoder에 비해 상당히 줄어든 것을 확인하였다.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제37A권10호
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• pp.865-875
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• 2012

본 논문은 포트 당 일정 파워 제약을 전제한 상황에서, 다중 안테나를 장착한 분산 안테나 (distributed antenna: DA) 포트를 갖는 분산 안테나 시스템 (distributed antenna system: DAS)의 안테나 위치 설계 방법을 분석한다. 안테나 위치의 설계를 위해 복잡하게 셀 당 평균 ergodic sum rate를 최대화하는 대신, 본 논문에서는 단일 셀 상황에서는 signal-to-noise ratio (SNR) 기댓값의 lower bound에, 그리고 이중 셀 상황에서는 signal-to-leakage ratio (SLR) 기댓값의 lower bound에 각각 초점을 맞춘다. 단일 셀 상황의 경우, 기존의 반복적 알고리즘에 비해 SNR criterion의 최적화 문제는 닫힌 형태 (closed-form)의 솔루션을 제공한다. 또한, 이중 셀 상황에선 gradient ascent 방법을 이용한 알고리즘을 제안하여 SLR criterion의 최적화 솔루션을 도출한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권12C호
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• pp.764-773
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• 2011

다중 안테나 전송은 단일 셀 환경에서 큰 성능 이득을 제공하는 반면에 다중셀 환경에서는 간섭에 의해서 다중 안테나의 이득이 많이 사라지게 된다. 또한, 다중셀 환경에서 효율적인 빔 형성 방법을 계산하는 것은 여전히 어려운 문제중에 하나이다. 먼저 이 논문에서는 다중셀 환경에서 점근적으로 낮은 SNR과 높은 SNR에서 최적의 하향링크 빔행성 방법이 MRT 빔형성과 ZF 빔형성임을 보인다. 둘째, 이 점근적 최적 빔 형성 결과를 이용하여 쌍대 역방향 문제로부터 얻어진 MMSE 빔형성 형태를 갖는 두가지의 준최적 하향 빔형성 방식을 제안한다. 각 빔 형성 방식에 대해서 복잡도에 띠라서 세가지의 다른 부클래스 알고리즘을 고려한다. 모의 실험을 통하여 제안된 준 최적 알고리듬은 복잡도와 성능 사이에 트레이드 오프를 제공함을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권9A호
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• pp.673-678
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• 2009

본 논문은 다중 사용자 MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 하향링크 채널 환경에서 시스템 용량을 향상시키기 위한 피드백 방법에 대해 연구하였다. 기존의 피드백 방법인 CVQ (Channel Vector Quantization)는 채널 용량을 증가시키기 위하여 피드백 부하를 증가시킬 뿐만 아니라 양자화 비트 수도 증가시킨다. CVQ는 각각의 사용자가 채널을 미리 정의된 N개의 코드북 벡터 중에서 하나로 양자화하여 그 벡터의 인덱스 값을 피드백한다. 본 논문에서는 피드백 부하의 증가없이 채널 상태 정보를 피드백 해줌으로써 시스템 용량을 향상시키는 새로운 피드백 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 기존 방법인 CVQ와 성능을 분석하였다. 송신 안테나 수가 두 개인 경우, 제안 방법은 3비트 피드백으로 기존 CVQ 방법 6비트와 동일한 시스템 용량을 얻는 것을 확인 할 수 있었다.

• 대기
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• 제26권1호
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• pp.35-45
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• 2016

Initialization of the global seasonal forecast system is as much important as the quality of the embedded climate model for the climate prediction in sub-seasonal time scale. Recent studies have emphasized the important role of soil moisture initialization, suggesting a significant increase in the prediction skill particularly in the mid-latitude land area where the influence of sea surface temperature in the tropics is less crucial and the potential predictability is supplemented by land-atmosphere interaction. This study developed a new soil moisture initialization method applicable to the KMA operational seasonal forecasting system. The method includes first the long-term integration of the offline land surface model driven by observed atmospheric forcing and precipitation. This soil moisture reanalysis is given for the initial state in the ensemble seasonal forecasts through a simple anomaly initialization technique to avoid the simulation drift caused by the systematic model bias. To evaluate the impact of the soil moisture initialization, two sets of long-term, 10-member ensemble experiment runs have been conducted for 1996~2009. As a result, the soil moisture initialization improves the prediction skill of surface air temperature significantly at the zero to one month forecast lead (up to ~60 days forecast lead), although the skill increase in precipitation is less significant. This study suggests that improvements of the prediction in the sub-seasonal timescale require the improvement in the quality of initial data as well as the adequate treatment of the model systematic bias.