Performance Analysis of Multiuser MIMO Systems with Zero Forcing Receivers

성창경,문성현,박은성,이인규,Sung, Chang-Kyung,Moon, Sung-Hyun,Park, Eun-Sung,Lee, In-Kyu The Korean Institute of Communications and Informa 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.8a

본 논문에서는, zero-forcing 수신기를 적용한 다중사용자 다중 입출력 시스템의 하향링크 채널을 고려한다. 공간분할다중접속 방식은 다중사용자 다이버시티 이득을 얻기 위하여 기지국의 송신안테나에 서로 다른 사용자를 할당하며, 그에 반하여 공간분할다중화 방식은 한 명의 사용자가 모든 안테나를 점유한다. 본 논문에서는 앞서 언급한 두 방식의 성능을 평가하기 위하여 두 시스템이 갖는 최대 성능에 대한 수학적인 분석을 수행한다. 이를 위하여 우리는 먼저 채널 용량에 대한 정확한 수식을 유도하고, 또한 채널 용량의 상한을 근사적으로 유도하여 더욱 간단한 형태의 수식을 제공한다 마지막으로 시뮬레이션 결과를 통해 유도된 수식의 정확성을 검증하고 공간분할다중화 방식의 성능을 최적의 기법과 비교한다. In this paper, we consider multiuser multi-input/multi-output antenna systems with zero-forcing receivers in downlink. In this case, to exploit multiuser diversity, spatial-division multiple access (SDMA) system allows to assign different users to a part of transmit antennas at the base station whereas spatial-division multiplexing (SDM) system assigns all antennas to single user's data stream. In this paper, we present analytical frameworks to evaluate performance of these systems. We first analyze the performance of these two systems by deriving closed-form expressions of achievable throughput. Numerical results show that the derived expressions are very tight. In addition, we approximate the capacity expression of SDM and SDMA systems and compare the SDM with the optimal case.

Quasi-Orthogonal STBC with Iterative Decoding in Bit Interleaved Coded Modulation

성창경,김지훈,이인규,Sung, Chang-Kyung,Kim, Ji-Hoon,Lee, In-Kyu The Korea Institute of Information and Commucation 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.4A

In this paper, we present a method to improve the performance of the four transmit antenna quasi-orthogonal space-time block code (STBC) in the coded system. For the four transmit antenna case, the quasi-orthogonal STBC consists of two symbol groups which are orthogonal to each other, but intra group symbols are not. In uncoded system with the matched filter detection, constellation rotation can improve the performance. However, in coded systems, its gain is absorbed by the coding gain especially for lower rate code. We propose an iterative decoding method to improve the performance of quasi-orthogonal codes in coded systems. With conventional quasi-orthogonal STBC detection, the joint ML detection can be improved by iterative processing between the demapper and the decoder. Simulation results shows that the performance improvement is about 2dB at 1% frame error rate.

Multiuser Bit-Interleaved Coded OFDM with Limited Feedback Infonnation

성창경,김지훈,이인규,Sung, Chang-Kyung,Kim, Ji-Hoon,Lee, In-Kyu The Korean Institute of Communications and Informa 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.2A

무선 접속 시스템에서는 주파수 선택적 페이딩 환경에서 직교 주파수 분할 다중화 기법 (OFDM)의 성능을 향상시키기 위한 연구가 많이 진행되었다. 시불변 채널을 송수신단 모두 알고 있는 경우, 워터 필링 (water-filling) 기법을 이용한 적응변조 기법이 최적이라고 증명되었다. 하지만, OFDM 시스템에서는 워터 필링 기법은 모든 부채널에 대한 채널정보를 송신단으로 보내기 위한 방대한 양의 오버헤드를 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 제한된 궤환정보를 이용한 하항링크 적응변조 및 부호화 기법에 대해 제안하고자 한다. 궤환정보의 양을 최소화하기 위해서 각 부채널에 대한 채널정보 대신 하나의 OFDM 심볼을 기준으로 한 적응변조 방법을 적용한다. 궤환정보의 양이 대폭 감소되었지만, 성능열화 정도는 2dB 보다 적게 나타남을 모의실험을 통해 확인하고자 한다. 또한, OFDM 시스템에서는 부채널들을 그룹화하여 다중사용자 환경에서 사용될 수 있다. 이러한 다중사용자 환경에서는 본 논문에서 제안하는 기법의 전송률이 부채널 그룹이 증가할수록, 그리고 사용자가 많아질수록 채널용량에 근접함을 보여주고자 한다. In wireless access systems, there has been much interest in enhancing the performance of orthogonal frequency division multiplexing OFDM) in a frequency selective fading channel. If the channel is static and is perfectly known to both the transmitter and the receiver, the water-filling technique with adaptive modulation is known to be optimal. However, for OFDM systems, this requires intensive traffic overheads for reporting channel side information on all subcarriers to the transmitter In this paper, we propose an adaptive modulation and coding scheme for bit-interleaved coded OFDM (BIC-OFDM) for downlink packet transmissions with reduced feedback information. To minimize the feedback information, we employ a rate adaptation method based on the OFDM symbol rather than on each subcarrier. To illustrate the performance gap between the optimal water-filling and the proposed scheme, we will compare cutoff rates for both schemes. It is shown that the loss is less than 2dB while the proposed scheme significantly reduces the feedback payloads. Also, the OFDM system in multiuser environment with subcarrier grouping is considered. It is shown that by exploiting multiuser diversity the throughput of the proposed scheme approaches the channel outage capacity as the number of users and the number of subcarrier groups increase.

Zero Forcing 수신기를 결합한 다중사용자 다중안테나 시스템의 성능 분석

성창경(Chang Kyung Sung),문성현(Sung-Hyun Moon),박은성(Eunsung Park),이인규(Inkyu Lee) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.8

제한된 궤환정보를 이용한 다중사용자 BIC-OFDM

성창경(Chang Kyung Sung),김지훈(Jihoon Kim),이인규(Inkyu Lee) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.2A

무선 접속 시스템에서는 주파수 선택적 페이딩 환경에서 직교 주파수 분할 다중화 기법 (OFDM)의 성능을 향상시키기 위한 연구가 많이 진행되었다. 시불변 채널을 송수신단 모두 알고 있는 경우, 워터 필링 (water-filling) 기법을 이용한 적응변조 기법이 최적이라고 증명되었다. 하지만, OFDM 시스템에서는 워터 필링 기법은 모든 부채널에 대한 채널정보를 송신단으로 보내기 위한 방대한 양의 오버헤드를 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 제한된 궤환정보를 이용한 하향링크 적응변조 및 부호화 기법에 대해 제안하고자 한다. 궤환정보의 양을 최소화하기 위해서 각 부채널에 대한 채널정보 대신 하나의 OFDM 심볼을 기준으로 한 적응변조 방법을 적용한다. 궤환정보의 양이 대폭 감소되었지만, 성능열화 정도는 2㏈ 보다 적게 나타남을 모의실험을 통해 확인하고자 한다. 또한, OFDM 시스템에서는 부채널들을 그룹화하여 다중사용자 환경에서 사용될 수 있다. 이러한 다중사용자 환경에서는 본 논문에서 제안하는 기법의 전송률이 부채널 그룹이 증가할수록, 그리고 사용자가 많아질수록 채널용량에 근접함을 보여주고자 한다. In wireless access systems, there has been much interest in enhancing the performance of orthogonal frequency division multiplexing OFDM) in a frequency selective fading channel. If the channel is static and is perfectly known to both the transmitter and the receiver, the water-filling technique with adaptive modulation is known to be optimal<SUP>[1]</SUP>. However, for OFDM systems, this requires intensive traffic overheads for reporting channel side information on all subcarriers to the transmitter. In this paper, we propose an adaptive modulation and coding scheme for bit-interleaved coded OFDM (BIC-OFDM) for downlink packet transmissions with reduced feedback information. To minimize the feedback information, we employ a rate adaptation method based on the OFDM symbol rather than on each subcarrier. To illustrate the performance gap between the optimal water-filling and the proposed scheme, we will compare cutoff rates for both schemes. It is shown that the loss is less than 2㏈ while the proposed scheme significantly reduces the feedback payloads. Also, the OFDM system in multiuser environment with subcarrier grouping is considered. It is shown that by exploiting multiuser diversity the throughput of the proposed scheme approaches the channel outage capacity as the number of users and the number of subcarrier groups increase.

고준위방사성폐기물관리 5개년 연구개발계획(안)

성창경(Chang Kyung SUNG) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10

심볼 기반의 적응 변조 기법을 이용한 채널 부호화된 MIMO-OFDM 시스템

성창경(Chang Kyung Sung),김지훈(Jihoon Kim),이인규(Inkyu Lee) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.1A

Quasi-Orthogonal STBC with Iterative Decoding in Bit Interleaved Coded Modulation

Chang Kyung Sung(성창경),Jihoon Kim(김지훈),Inkyu Lee(이인규) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.4A

In this paper, we present a method to improve the performance of the four transmit antenna quasi-orthogonal space-time block code (STBC) in the coded system. For the four transmit antenna case, the quasi-orthogonal STBC consists of two symbol groups which are orthogonal to each other, but intra group symbols are not. In uncoded system with the matched filter detection, constellation rotation can improve the performance. However, in coded systems, its gain is absorbed by the coding gain especially for lower rate code. We propose an iterative decoding method to improve the performance of quasi-orthogonal codes in coded systems. With conventional quasi-orthogonal STBC detection, the joint ML detection can be improved by iterative processing between the demapper and the decoder. Simulation results shows that the performance improvement is about 2㏈ at 1% frame error rate.

해상풍력 추진현황 및 중장기 개발 계획

이상훈(Sang Hoon Lee),오정환(Joung Hwan Oh),성창경(Chang Kyung Sung) 한국신재생에너지학회 2014 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.11

전자 홀로그래피 및 초 다시점 3차원 영상 디스플레이

손정영,이형,성창경,김정,Son, Jung-Young,Lee, Hyung,Sung, Chang-Kyung,Kim, Jung 한국광학회 2013 한국광학회지 Vol.24 No.5

초 다시점 및 전자 홀로그래픽 디스플레이는 향후 기대가 되는 연속시차를 주는 3차원 디스플레이 방식이나, 아직 가용한 디스플레이의 부재로 초기 개발 단계에 있다. 초 다시점의 구현은 다시점 영상의 수 보다는 화소셀/요소 영상내의 화소 수와 화소 사이즈에 의존하며, 전자 홀로그래피도 전체 패널내의 화소 수와 화소 사이즈에 의존하므로 이들의 구현을 위한 요구 사항에는 차이가 없다. 그러나 구현 영상자체는 전자 홀로그래피의 경우는 공간 부양 영상이므로 초 다시점의 패널을 앞뒤로 한 깊이감의 표시보다 시각적인 효과가 더 클 것으로 예상된다. Supermultiview and electro-holographic displays are promising displays for the future because they provide continuous parallaxes as their depth cue. But they are still in the early development stage due to the lack of supporting technologies. Achieving the continuous parallax in the supermultiview relies more on the number and size of pixels in the pixel cell/elemental image rather than the number of different view images. For the electro-holographic display, it also relies on the number and size of pixels in the panel. So these two methods share the same requirements for achieving the parallax. But the image displayed on the holographic display provides more impressive visual appeal than that on the supermultiview because the image can be floated on the front space of the display.