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하향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 Zero-Forcing 빔 형성을 이용한 효과적인 사용자 선택 기법
An Efficient User Selection Algorithm in Downlink Multiuser MIMO Systems with Zero-Forcing Beamforming 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.34 no.6A, 2009년, pp.494 - 499  

고현성 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 통신신호처리 연구실) ,  오태열 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 통신신호처리 연구실) ,  최승원 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과 통신신호처리 연구실)

초록
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본 논문에서는 하향링크 다중 사용자 Multiple Input Multiple Output (MIMO) 채널 환경에서 시스템 용량을 최대화시키기 위한 효과적인 사용자 선택 기법에 대해서 논의한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 사용자 채널 파워와 채널 간의 각도를 이용하여 최적의 사용자 집단을 선택하는 새로운 방법이다. 이 방법은 SUS 방법에 비해 허용 상관도 값을 별도로 생각하지 않아도 되기 때문에 간단한 방법이며, 시스템 성능을 최대화시키는 사용자들을 찾는 방법이기 때문에 향상된 성능을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we provide an efficient method of user selection for achieving the maximum system throughput in downlink multiuser Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems. A proposed method is for selecting a fine user set only with powers of each user channel and angles between them. This algo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 하향링크 다중 사용자 MIMO 시스템을 위한 효과적인 방법에 대해서 논의하였다 또한, 본 논문은 사용자들의 채널 파워 값과 채널 간의 상관도 값을 이용해서 효과적으로 시스템의 성능을 최대화시키는 사용자 집단을 찾는 방법을 제안하였다. 제안 방법은 DPC나 옵티멀 ZFBF보다는성능이 좋지 않지만, 기존 SUSS] 최적 허용 상관도, (a) 값을 별도로 생각하지 않아도 되기 때문에 간단한 방법이며, 성능 면에서도 기존 SUS보다 향상된 성능을 보인다는 것을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.
  • 하지만, 이 방법은 사용자 집단을 선택하기 위한 최적 허용 상관도 값이 전체 사용자 수의 변화에 따라 달라진다는 단점이 있다. 논문은 허용 상관도 값에 대한 고려가 필요하지 읺-으면서 기존 SUS보다 성능이 좋은 새로운 사용자 선택 방법을 제안한다. 본 논문의 2절에서는 다중사용자 MIMO을 위한 시스템 구조도를 설명하고, 3절에서는 ZFBF과 기존 SUS에 대한 소개한 후, 4절에서 제안하는 사용자 선택 방법에 대해서 설명한다.

가설 설정

  • 蚱。"은 송신 신호 벡터, 는 기지국과 시용자 *;사이의 평균이 0이고 분산이 1인 채널 이득을 갖는 채널 벡터, 리고 는 additive white gaussian noise (AWGN) 항이다 송신 신호의 파워 제약은 冏a卢시 = 戶라고 가정한다.
  • 기지국 송신 안테나는 2개와 4개, 셀 내 사용자 수는 10, 20, 30, 50, 70, 100명, 각각의 사용지들은 단일 안테나를 가지고 있다고 설정하였匸또한, 평균 수신 신호의 SNRe 10dB이고 기지국이 모든 사용자들의 채널을 완벽히 알고 있다고 가정한다.
  • 연산량을 적게 하기 위해서 해당 방법 역시 greedy algorithm을 이용한다. Greedy algorithm에 적용되는 人!용자 선택 기준을 설명하기 위해서 기지국의 송신 안테나의 수가 2 (归二2)이고, 사용자들의 채널 정보를 완벽하게 알고 있고 尸= 1로 가정한다. 이때, 각 사용자들의 수신 신호를 살펴보면,
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참고문헌 (7)

  1. E. Telatar, 'Capacity of multi-antenna Gaussian channels,' Eur. Trans. Telecommun., vol. 10, pp. 585-598, Nov. 1999 

  2. G. J. Foschini and M. J. Gans, 'On limits of wireless communications in a fading environment when using multiple antennas,' Wireless Pers. Commun., vol. 6, pp. 311-335, Mar. 1998 

  3. M. Costa, 'Writing on dirty paper,' IEEE Trans. Inf. Theory, vol.IT-29, no.3, PP.439-441, May 1983 

  4. H. Weingarten, Y. steinberg, and S. Shamai, 'The capacity region of the Gaussian MIMO broadcast channel,'in proc. IEEE Int. Symp. Inf. Theory (ISIT), Chicago, IL, 2004 

  5. T. Yoo and A. Goldsmith, 'On the optimality of multi-antenna broadcast scheduling using zero-forcing beamforming,'IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 24, pp. 528-542, Mar. 2006 

  6. G. Caire and S.Shamai(Shitz), 'On the achievable throughput of a multiantenna Gaussian broadcast channel,'IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 49, no,7, pp. 1691-1706, Jul. 2003 

  7. Jianqi Wang, David J. Love, 'User Selection With Zero-Forcing Beamforming Achieves the Asymptotically Optimal Sum Rate,'IEEE Trans. Signal process, vol. 56, no. 8, Aug. 2008 

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