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비직교 다중접속 방식을 이용한 다중 유니캐스트와 멀티캐스트 스트림 동시 전송
신창용(Changyong Shin) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.2
본 논문에서는 주파수 효율적으로 다중 유니캐스트와 멀티캐스트 스트림을 동시에 전송하기 위한 채널정렬 기반 비직교 다중접속 방법을 제안한다. 이 방법에서 멀티캐스트 클러스터 내 수신기들은 자신의 채널을 정렬하는 수신 빔포밍 벡터를 채용하고 기지국은 정렬된 채널 정보를 이용하여 멀티캐스트 클러스터 간 간섭을 제거하는 송신 빔포밍 벡터를 설계한다. 유니캐스트 수신기들은 송신 빔포밍 벡터와 결합된 유효수신채널 정보를 이용하여 유니캐스트 수신기 간 간섭을 제거하는 수신 빔포밍 벡터를 설계한다. 제안한 방법은 간섭을 효과적으로 제거하여 높은 SNR 영역에서 기존의 직교 다중접속 방법보다 높은 총합 데이터 율을 달성한다. 또한 제안한 비직교 다중접속 방법과 기존의 직교 다중접속 방법의 장점을 결합하는 하이브리드 방법을 제안한다. 이 방법은 채널상태에 따라 적응적으로 낮은 SNR 영역에서는 수신신호전력을 향상하는 기존의 직교 다중접속 방법을 적용하고 높은 SNR 영역에서는 효과적으로 간섭을 제거하는 제안한 비직교 다중접속 방법을 적용한다. 이를 통해 제안한 하이브리드 방법은 전체 SNR 영역에서 우수한 총합 데이터율을 달성한다. In this paper, we propose a non-orthogonal multiple access (NOMA) method based on channel alignment to simultaneously transmit multiple unicast and multicast streams in frequency-efficient manner. In this method, all receivers in a multicast cluster use the receive beamforming vectors that align their channels, and the base station uses the aligned channel information to design the transmit beamforming vectors that eliminate interference between multicast clusters. Using the effective receive channel information combined with the transmit beamforming vectors, unicast receivers design their own receive beamforming vectors that eliminate interference between unicast receivers. Since the proposed method effectively eliminates the interference, it achieves a higher sum rate than the existing orthogonal multiple access (OMA) method in high SNR regions. In addition, we present a hybrid method that exploits the benefits of the proposed NOMA method and the existing OMA method. Depending on the channel state, the hybrid method adaptively employs the existing OMA method, which improves the received signal power, in low SNR regions and the proposed NOMA method, which effectively eliminates the interference, in high SNR regions, thereby achieving a good sum rate over the entire SNR region.
대역내 전이중 셀룰러 시스템을 위한 반복적인 자기간섭 채널 추정
신창용(Changyong Shin),유영기(Young Kee Ryu) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.4
본 논문은 long-term evolution (LTE) 시스템과 같이 하향링크에서 orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) 방식을 이용하고 상향링크에서 single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) 방식을 이용하는 대역 내 전이중 셀룰러 시스템을 위한 반복적인 자기간섭 채널 추정 방법을 제안한다. 이 방법은 기지국이 알고 있는 하향링크 신호와 상향링크 파일럿 신호를 이용하여 대략적인 자기간섭 채널 추정치를 획득한 후, 이것에 주파수 영역에서의 평균화와 시간 영역에서의 채널 절단을 순차적으로 적용하여 채널 추정치를 정교하게 만든다. 또한 이 방법은 이러한 추정 절차를 반복적으로 수행함으로써 채널 추정치의 정확도를 더욱 향상시키며 자기간섭 채널을 획득하기 위해 별도의 무선자원을 전혀 요구하지 않는다. 시뮬레이션을 통해 제안 방법이 정확한 자기간섭 채널 길이에 대한 정보 없이도 자기간섭 채널 추정 성능을 크게 향상하여 자기간섭이 완벽히 제거된 경우에 매우 근접한 상향링크 채널 추정 성능과 SINR 성능을 달성함을 보인다. In this paper, we propose an iterative self-interference (SI) channel estimation method for in-band full-duplex cellular systems that employ orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) on downlink (DL) and single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) on uplink (UL), as in Long Term Evolution (LTE) systems. The proposed method first acquires coarse estimates of SI channels using DL signals and UL pilots, which are known to the base stations, and then refines the estimates by consecutively exploiting averaging in the frequency domain and channel truncation in the time domain. In addition, the method enhances the estimates further by iteratively executing this estimation procedure, and does not require any radio resources dedicated to SI channel estimation. Simulation results demonstrate that by significantly improving the SI channel estimation performance without requiring exact knowledge of the SI channel length, the proposed method achieves UL channel estimation performance and signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) performance very close to those in perfect SI cancellation.
비가시선 채널에서 이중 편파 안테나 시스템의 용량 증대
신창용(Shin, Changyong) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.7
본 논문은 비가시선 채널 환경에서 이중 편파 안테나를 이용하여 두 명의 사용자에게 데이터를 전송하는 시스템의 전송 용량 향상 방안을 고려한다. 이것을 위해 이 시스템의 멀티캐스트 및 유니캐스트 평균 채널 용량의 상한 분석을 수행하 여 평균 채널 용량을 최대화하는 복소 교차 편파 식별도의 조절 조건을 제안한다. 또한 최대 평균 채널 용량에 근접한 성능을 달성하면서 동시에 시스템 복잡도를 줄일 수 있는 복소 교차 편파 식별도 조절 조건 역시 제시한다. 마지막으로 시뮬레이션 기반 성능 검증을 통해 제안한 조절 조건을 이용하는 시스템이 현존하는 복소 교차 편파 식별도 조절 조건을 포함한 다양한 다른 조절 조건을 채용하는 시스템 보다 높은 주파수 이용 효율을 획득할 수 있음을 보인다. In this paper, we consider the capacity improvement of systems exploiting dual-polarized antennas for two-user transmission. To this end, we analyze the upper bounds of ergodic capacities for multicast and unicast data services in the systems, and propose the condition for adjusting the complex cross-polarization discriminations (XPDs) to maximize the ergodic capacities. In addition, we present the adjustment condition of the complex XPDs that can achieve spectral efficiencies close to the maximum ergodic capacities with lower system complexity. Lastly simulation results demonstrate that the systems using the proposed conditions can obtain higher spectral efficiencies than the ones employing different adjustment conditions including the exiting adjustment condition.