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다중 사용자 MIMO-OFDM 시스템에서 계산양 감소를 위한 선형 보간법 기반 프리코딩 근사화 기법
Interpolation-based Precoding Approximation Algorithm for Low Complexity in Multiuser MIMO-OFDM Systems 원문보기

한국통신학회논문지. The journal of Korea Information and Communications Society. 무선통신, v.35 no.11A, 2010년, pp.1027 - 1037  

임동호 (영남대학교 정보통신공학과 광대역우선통신연구실) ,  김봉석 (영남대학교 정보통신공학과 광대역우선통신연구실) ,  최권휴 (영남대학교 정보통신공학과 광대역우선통신연구실)

초록
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본 논문에서는 블록 대각화 프리코딩 기법을 사용하는 다중 사용자 MIMO-OFDM 하향링크 시스템에서 전체시스템의 복잡도와 계산양을 감소시키기 위한 선형 보간법 기반 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법을 제안한다. 일반적인 블록 대각화 프리코팅 기법을 다중 사용자 MIMO-OFDM 시스템에 그대로 적용할 경우 계산양이 부반송파의 수에 비례하여 증가하는 단점이 존재한다. 제안하는 선형 보간법 기반 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법은 시스템의 복잡도와 계산양을 감소시키기 위하여 선형 보간법을 프리코딩 행렬의 근사화에 사용하여 성능을 최대한 유지하면서 계산양을 매우 크게 감소시킬 수 있다. 본 논문에서 제안된 선형 보간법 기반 블록 다각화 프리코딩 근사화 기법을 이용하여 시스템의 계산양을 매우 감소시킬 수 있음을 모의실험을 통해 증명했다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose the linear interpolation-based BD (Block Diagonalization) precoding approximation algorithm for low complexity in downlink multiuser MIMO-OFDM (Multiple-input Multiple-output Orthogonal Frequency Division Multiplexing) systems. In the case of applying the general BD precodi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 해결하기 위해서 선형 보간법을 활용하여 필요한 채널 정보를 추정하여 계산양을 감소시키는 기법들이 제안되었다1‘巩 일정 간격의 채널 정보만을 측정하여 피드백한 이후, 송신단에서 선형 보간법을 이용하여 채널 정보를 근사화하고 이를 이용한 프리코딩을 할 경우, 피드백 부담은 경감시킬 수 있지만, 그 자체로 계산양이 많은프리코딩 기법에 있어서 계산양과 복잡도는 감소하지 않고 성능의 저하만 생기는 단점이 여전히 존재한다. '논문에서는 선형 보간법의 계산양 감소 효과와 블록 대각화 프리코딩 기법의 효율적인 간섭제거 효과를 최대한 활용하고 단점을 보완하기 위한 선형 보간법 기반의 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법을 제안한다. 이 기법은 보간 간격에 해당하는 부반송파 채널의 정보만을 피드백하게 되어 피드백에 필요한 CSI의 정보량을 매우 감소시킬 수 있으며, 피드백에 필요한 주파수 대역을 크게 줄일 수 있다.
  • 본 논문에서는 기존의 블록 대각화 기법의 성능을 최대한 유지하면서 계산양과 복잡도를 감소시키기 위하여 모든 /에 대해서 블록 대각화 프리코딩 행렬을 계산하는 대신에 일정 간격으로 선형 보간법을 사용하여 프리코딩 행렬을 근사화하는 기법을 제안한다. H”)은 顶번째 入1용자의 f 번째 부반송파의 채널 행렬이며 Nr, xNt 크기의 행렬로 표현된다.
  • 본 논문에서는 블록 대각화 프리코딩 기법을 다중사용자 MIMO-OFDM 환경으로 확장하여 그 성능을 거의 유지하면서 계산양을 크게 감소시킬 수 있는 선형 보간법 기반의 블록 대각화 프리코딩 근사화 기법을 제안했다. 제안된 기법은 일정 간격의 부반송파 채널 정보만을 피드백하여 블록 대각화 프리코딩 행렬을 생성하고 이를 토대로 나머지 부반송파들의 프리코딩 행렬을 계산하는 방법으로 그 복잡도를 매우 크게 감소시킨다.
  • 뿐만 아니라, 상관 대역폭이 큰 상황, 즉, 채널의 변화가 느린 상황에서는 성능 저하는 거의 없이 복잡도를 매우 크게 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 블록 대각화 프리코딩 기법을 사용하는 다중 사용자 MIMO 시스템 및 MIMO-OFDM 시스템을 위하여 성능을 향상시키기 위한 최적의 방법들을 제안했으며, 제안된 기법들을 이용하여 실제로 시스템의 성능을향상시킬 수 있음을 실험을 통해 증명했다.

가설 설정

  • 본 논문에서는 논문의 핵심을 분산시키지 않고 논문의 주제인 계산양 감소기법을 효과적으로 설명하기 위해, 반송파 간 전력 할당의 최적화는 고려하지 않고 동일하다고 가정한다.
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참고문헌 (12)

  1. M. Jankiraman, Space-Time codes and MIMO systems, Artech House, 2004. 

  2. Q. H. Spencer, A. L. Swindlehurst and M. Haardt, "Zero-forcing methods for downlink spatial multiplexing in multiuser MIMO channels," IEEE Trans. Signal Processing, Vol.52, No.2, pp.461-471, Feb. 2004. 

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  7. R. Chemaly, K. B. Letaief and D. Zeghlache, "Adaptive resource allocation for multiuser MIMO/OFDM networks based on partial channel state information," in Proc Clobal Telecomm. Conference, 2005, GLOBCOM '05. IEEE, Vol.6, 2005. 

  8. G. Caire and S. Shamai, "On the achievable throughput of a multiantenna Gaussian broadcast channel," IEEE Trans. Information Theory, Vol.49, No.7, pp.1691-1706, July 2003. 

  9. Kuei-Chiang Lai, "Reduced-Complexity MIMO Detection Using Adaptive Set Partitioning," in Proc. IEEE WCNC 2008, Apr. 2008. 

  10. C. C. Chou, H. C. Chen and J. M. Wu, "A low complexity channel decomposition and feedback strategy for MIMO precoder design," in Proc. IEEE ICASSP 2009. 

  11. C. Weiwei and Z. Qi "Research on Interpolation Methods for Channel Estimation in the MIMO-OFDM Systems," in Proc. WiCom 2007, Sep. 2007. 

  12. Recommendation ITU-R M. 1225, "Guidelines for evaluation of radio transmission technologies for IMT-2000," 1997. 

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