Codebook-Based Precoding for SDMA-OFDMA with Spectrum Sharing

조한신 한국전자통신연구원 2011 ETRI Journal Vol.33 No.6

This paper focuses on codebook-based precoding for space-division multiple access/orthogonal frequency-division multiple access (SDMA-OFDMA) systems aiming to guarantee high throughput for their users as well as to mitigate interference to fixed satellite service (FSS). A systematic design of SDMA codebook for subband-based OFDMA is proposed, which forms multiple orthogonal beams with common spatial null in the direction of a victim FSS earth station (ES). The design enables both transmitter and receiver to independently construct identical codebook by sharing only on the direction angle of an FSS ES, which takes fewer overhead bits than Gram-Schmidt process, a general method satisfying our design criterion. A system-level throughput evaluation shows that the proposed precoding provides superior performance over existing spectrum sharing method, that is, subband deactivation. The spectrum sharing analysis shows that the proposed precoding, even with an estimation error of the direction angles of an FSS ES, causes lower interference than existing precoding, knockdown precoding.

대용량 다중 입력 다중 출력 시스템에서 코드북 갱신 기반의 새로운 계층적 다중 빔 검색 방법

윤성근(Sung-Geun Yoon),이승준(Seung Joon Lee) 한국정보기술학회 2020 한국정보기술학회논문지 Vol.18 No.1

In this paper, a hierarchical codebook based multi-beam search is studied for multiple stream transmission in the massive MIMO systems. For the multi-beam search where multiple beams are serially searched, it is important that the effect of the already selected beams on each beam should be considered in searching for the next beams. A recently reported scheme for considering the effect of the already selected beams is reviewed and its limitation is investigated. A new hierarchical codebook-based multi-beam search scheme using a codebook update is proposed so as to mitigate that limitation. Computer simulation results are presented to verify that the proposed scheme outperforms the conventional one.

경사 하강법을 이용한 개선된 계층적 코드북 설계

윤성근(Sung-Geun Yoon),이승준(Seung Joon Lee) 한국정보기술학회 2020 한국정보기술학회논문지 Vol.18 No.2

The characteristics and demerits of the conventional hierarchical codebooks are investigated, which have been reported for an efficient beam search in millimeter wave massive multi-input multi-output systems. The followings are required for desirable hierarchical codebooks: every codeword should have constant modulus entries for feasible implementation, every codeword should force all the antenna elements to be active for preventing from total antenna power loss, and neighboring codeword beams should have no interference with each other for high SNR. However there is no conventional scheme satisfying all the requirements. In this paper, the gradient descent method, which is one of the iterative optimization approaches, is applied to derive the codebook meeting all the requirements. It is confirmed by computer simulations that the codebook obtained by the proposed method has larger achievable data rates than the conventional ones.

코드북 기반의 프리코딩을 적용하는 다중 셀 MIMO 전송 기법들의 성능 비교

서방원 에스케이텔레콤 (주) 2012 Telecommunications Review Vol.22 No.6

다중 셀 환경에서 셀 경계 단말기의 성능을 향상시키고 피드백양을 줄이기 위한 방법으로서 코드북 기반의 프리코딩을 적용하는 다중 셀 MIMO 전송 방법들이 제안되어 왔다. 기존의 방법들은 피드백양을 줄이기 위하여 모든 협력 기지국들이 동일한 프리코딩 벡터를 적용하는 첫번째 기법과 피드백양을 증가시키더라도 성능을 향상시키기 위하여 각 협력 기지국들이 각각 최적의 프리코딩 벡터를 적용하는 두번째 방법으로 구분될 수 있다. 그러나 이 방법들은 단말기의 수신기에서 각 협력 기지국으로부터 수신된 신호들간의 보상결합을 보장할 수 없기 때문에 성능 개선에 한계가 있다. 본 논문에서는 각 협력 기지국들에 대한 최적의 프리코딩 벡터 정보와 추가적으로 각 기지국의 프리코딩 벡터들간의 보상 결합을 보장하기 위한 위상 보정값에 대한 정보를 피드백하게 된다. 모의실험을 통하여 제안하는 다중 셀 MIMO 전송기법이 기존의 전송기법들보다 더 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보이고 위상 보정값을 피드백하기 위하여 2 비트 정도가 적합하다는 것을 보인다.

제한적인 피드백 정보를 사용하는 코드북 기반 공간분할다중접속 기법

문철(Cheol Mun),이명원(Myoung-Won Lee),정창규(Chang-Kyoo Jung) 한국정보기술학회 2007 Proceedings of KIIT Conference Vol.2007 No.-

본 논문에서는 제한된 피드백 정보를 사용하는 SDMA 시스템에 사용될 수 있는 코드북을 사용하는 다중 사용자 MIMO 프리코딩 기법을 제안한다. 두 개의 송신 안테나를 사용하는 dual SDMA 시스템에서 precoder 코드북을 디자인하는 방법을 유도하고 이를 임의 개수의 송신 안테나를 사용하는 SDMA 시스템으로 일반화 한다. 제안하는 코드북 디자인 방식은 각 링크에서 신호 대 간섭 및 잡음비의 변동을 크게 하여 다중 사용자 다이버시티에 의한 이득을 증가시킨다. 제안하는 다중 사용자 MIMO 프리코딩 기법이 기존의 다중 사용자 MIMO 기술에 비해 높은 평균 시스템 전송률을 제공함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. In this paper, a codebook based multiuser MIMO precoding scheme is proposed for a space-division multiple access (SDMA) system with limited feedback. Focusing on the case of dual SDMA systems with two transmit antennas, precoder codebook design is proposed based on the idea that a precoder inducing larger fluctuations in the signal to interference and noise ratio (SINR) at each link can lead to a larger gain in terms of multiuser diversity. It is shown that the proposed multiuser MIMO preceding outperforms existing multiuser MIMO techniques in terms of the average system throughput.

제한된 피드백 정보를 이용하는 이중 공간 다중화 시스템의 Precoding 기법

이명원,문철,육종관 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.12

본 논문에서는 제한된 피드백 정보를 사용하는 공간 다중화 시스템을 위한 precoding 기법을 제안하였다. 제안하는 precoding 기법은 unitary 행렬로 구성된 precoder 코드북내에서 precoding 행렬의 선택 정보를 송신단에 전달하는 장구간 피드백과 선택된 unitary 행렬의 열 벡터 중 전송에 사용될 열 벡터 정보를 송신단에 전달하는 단구간 피드백을 이용한다. 또한, zero-forcing 수신기를 사용하는 2×2 MIMO 시스템에 대해 평균 throughput을 최대화하는 precoder 코드북을 디자인하였다. 모의 실험 결과에 따르면 제안된 기법은 몇 비트의 장구간 피드백 정보를 추가함으로써 평균 SNR이 20 dB인 환경에서 멀티모드 안테나 선택 기술이나 멀티모드 기저 선택 기술에 비해 throughput 성능이 각각 11.2 %, 5.1 % 증가한다.

LTE 하향 링크 시스템에서 양자화된 동 이득 전송 기법의 개선된 코드북 인덱스 탐색 기법

박노윤,이신,김영주 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.1

LTE 하향링크 시스템에서 새로운 동 이득 전송 코드북 인덱스 탐색기법을 제안한다. 제안하는 탐색기법은 QEGT 코드북을 Q 개의 인덱스들로 구성된 M 개의 그룹으로 분할한 후, 선택된 최적의 그룹 내 인덱스들 중에서 최적의 인덱스를 결정하는 것으로 기존 탐색기법에 비해 인덱스 결정을 위한 전체 계산량이 감소하면서 링크레벨 성능은 유지가 되는 장점이 있다. TI社의 TMS320C6713 DSP보드를 이용한 인덱스 탐색 알고리즘의 구현을 통해 송신 안테나 수가 4인 경우 최적의 피드백 인덱스 결정을 위한 전체 clock-cycle 수가 기존보다 약 25%로 감소됨을 확인한다. A novel QEGT codebook index searching algorithm for long term evolution (LTE) system is proposed. The proposed algorithm divides the Q precoding vectors into M groups, and selects the optimal precoding vector from the selected group at the receiver. This algorithm reduced the calculation for searching the optimal precoding vector index compared to the previous algorithms. The index searching algorithm is implemented for TI's TMS320C6713 DSP board. When the number of transmit antenna is 4, the number of clock cycles is reduced to 25%.

제한된 피드백 정보를 사용하는 코드북 기반 다중 사용자 MIMO 프리코딩 기법

문철(Cheol Mun),이명원(Myoung-Won Lee),정창규(Chang-Kyoo Jung) 한국정보기술학회 2007 한국정보기술학회논문지 Vol.5 No.2

In this letter, a codebook based multiuser MIMO precoding scheme is proposed for a space-division multiple access (SDMA) system with limited feedback. Focusing on the case of dual SDMA systems with two transmit antennas, precoder codebook design is proposed based on the idea that a precoder inducing larger fluctuations in the signal to interference and noise ratio (SINR) at each link can lead to a larger gain in terms of multiuser diversity. It is shown that the proposed multiuser MIMO precoding outperforms existing multiuser MIMO techniques in terms of the average system throughput.

분할된 선형배열안테나를 위한 채널 환경에 적응하는 MIMO 코드북 최적화

문철 ( Cheol Mun ),정창규 ( Chang Kyoo Jung ),곽윤식 ( Yun Sik Kwak ) 韓國航行學會 2009 韓國航行學會論文誌 Vol.13 No.5

제한된 피드백 정보를 이용하는 이중 공간 다중화 시스템의 Preceding 기법

이명원,문철,육종관,Lee, Myoung-Won,Mun, Cheol,Yook, Jong-Gwan 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.12

본 논문에서는 제한된 피드백 정보를 사용하는 공간 다중화 시스템을 위한 preceding 기법을 제안하였다. 제안하는 precoding 기법은 unitary 행렬로 구성된 precoder 코드북내에서 preceding 행렬의 선택 정보를 송신단에 전달하는 장구간 피드백과 선택된 unitary 행렬의 열 벡터 중 전송체 사용될 열 벡터 정보를 송신단에 전달하는 단구간 피드백을 이용한다. 또한, zero-forcing 수신기를 사용하는 $2{\times}2$ MIMO 시스템에 대해 평균 throughput을 최대화하는 precoder 코드북을 디자인하였다. 모의 실험 결과에 따르면 제안된 기법은 몇 비트의 장구간 피드백 정보를 추가함으로써 평균 SNR이 20 dB인 환경에서 멀티모드 안테나 선택 기술이나 멀티모드 기저 선택 기술에 비해 throughput 성능이 각각 11.2 %, 5.1 % 증가한다. In this paper, for spatial multiplexing with limited feedback, a precoding scheme is proposed based on the joint use of minimal instantaneous feedback and long-term feedback of a small number of bits, wherein the long-term feedback is used to convey a selected preceding matrix within a precodercodebook consisting of a number of unitary matrices, and the active column vectors of the selected unitary matrix are conveyed to the transmitter using instantaneous feedback. Focusing on the case of dual multi-input multi-output(MIMO) systems, precoder codebook design for maximizing the average throughput of a spatial multiplexing system with a zero-forcing(ZF) receiver is proposed. It is shown that the proposed scheme provides a considerable throughput enhancement over multi-mode antenna selection and multi-mode basis selection only with the additional long-yterm feedback of a small number of bits. For example, the throughput increases by 11.5 % than antenna selection and 5.1% than basis selection, respectively, when SNR=20 dB.