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다중 사용자 다중 입출력 시스템에서 Seysen 기법을 이용한 격자 감소 기반 전부호화 기법
송형준(Hyungjoon Song),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.6
본 논문에서는 다중 사용자 다중 입출력 시스템을 위해 격자 감소 기법 기반 전부호화(precoding) 기법에 대해 연구하였다. 송신 단에서 완벽한 채널 상태 정보(CSI : channel state information)를 이용할 수 있을 때, 벡터 분산 기법(VP : vector perturbation)은 큰 채널 전송 용량(sum capacity)을 얻을 수 있으면서 간단한 수신기로 구현될 수 있다<SUP>[1~2]</SUP>. 그러나 VP 기법의 부호화는 비결정적 난해(NP-hard : nondeterministic polynomial time-hard) 문제이다. 이에 반해 격자 감소 기법 기반의 VP 기법은 부호화 복잡도를 크게 줄일 수 있다<SUP>[3]</SUP>. 본 논문에서는 기본 및 이중 베이시스의 동시 감소를 통한 Seysen 격자 감소 기반 VP 기법(VP-SLR : vector perturbation with Seysen's lattice reduction)을 제안한다. 모의실험 결과는 LLL 기반 VP기법(VP-LLL : vector perturbation with Lenstra-Lenstra-Lovasz lattice reduction)에 비해 제안된 VP-SLR 기법이 더 낮은 비트 오류율(BER : bit error rate)과 더 큰 전송 용량을 가짐을 보여준다. We investigate lattice-reduction-aided precoding techniques for multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) channels. When assuming full knowledge of the channel state information only at the transmitter, a vector perturbation (VP) is a promising precoding scheme that approaches sum capacity<SUP>[1]</SUP> and has simple receiver<SUP>[2]</SUP>. However, its encoding is nondeterministic polynomial time (NP)-hard problem. Vector perturbation using lattice reduction algorithms can remarkably reduce its encoding complexity<SUP>[3]</SUP>. In this paper, we propose a vector perturbation scheme using Seysen's lattice reduction (VP-SLR) with simultaneously reducing primal basis and dual one. Simulation results show that the proposed VP-SLR has better bit error rate (BER) and larger capacity than vector perturbation with Lenstra-Lenstra-Lovasz lattice reduction (VP-LLL)<SUP>[3]</SUP> in addition to less encoding complexity.
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시변 페이딩 채널에서 상향 직교 주파수 분할 다중 접속을 위한 혼합 간섭 제거 기법
송형준(Hyungjoon Song),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.6
시변 채널에서 상향 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA uplink : Orthogonal Frequency Division Multiple Access uplink) 시스템은 도플러 현상 (Doppler Effect)과 시간 비동기에 의한 부반송파 간의 간섭 (ICI : Inter-Channel Interference)으로 인해 치명적인 성능 열화가 발생한다. 본 논문에서는 OFDM uplink 시스템에서 부반송파 간의 간섭으로 인한 열화를 줄이기 위해 혼합 간섭 제거 기법 (HIC : Hybrid Interference Cancellation)을 제안한다. 제안된 혼합 간섭 제거 기법은 직렬 간섭 제거 기법 (SIC : Successive Interference Cancellation)의 강인한 간섭 제거 효과와 병렬 간섭 제거 기법 (PIC : Parallel Interference Cancellation)의 복잡도 감소 효과를 동시에 얻을 수 있도록 설계되었다. 이것은 신호 대 간섭 및 잡음 비 (SINR : Signal-to-Interference and Noise Ratio)에 따라 정렬된 수신 신호의 효과적인 군(Group) 선택과 위너 여파기 (WF : Wiener Filter), 그리고 시변 채널 특성을 고려한 신호 선택 기준을 통해 구현된다. 모의 실험 결과에서는 기존 OFDMA 기법의 등화기가 시변 페이딩 채널의 영향이 커짐에 따라 성능 열화가 심해지는 것에 반해 제안된 간섭 제거 기법은 간섭 제거를 위한 신호 선택 기준에 의해 저복잡도에서도 비트 오류 확률 성능이 더욱 향상되며, 또한 성능과 복잡도의 교환이 가능한 유연한 시스템인 것을 보여 준다. In time-varying multipath fading channels, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) uplink systems suffer severe performance degradation caused by inter-channel interference (ICI). In this paper, we propose a hybrid interference cancellation (HIC) for suppressing the degradation effect of ICI. The proposed HIC can achieve both exact interference cancellation and low detection complexity through efficient combination of parallel detection and serial cancellation. Simulation results show that, as the effect of Doppler increases, the proposed HIC achieves bit error rate (BER) performance enhancement in compared with severe performance degradation of conventional OFDMA receivers. In addition, both the computational complexity and total detection time are reduced.
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OFDMA 시스템에서 전송률 향상을 위한 충돌 회피 스케줄링
김영주(Youngju Kim),송형준(Hyungjoon Song),권동영(Dong-Young Kwon),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.11
본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식 (OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)에서 다중 사용자 다이버시티 이득을 증가시키기 위하여 사용자간 충돌 (collisions)을 피하도록 하는 스케줄링 기법을 제안한다. 제안하는 스케줄링 기법은 각 사용자간 채널 상태의 차이를 조사하여 최소 충돌 조건 (minimum collision criterion)을 만족시키도록 동작한다. 또한 제안된 스케줄링을 사용했을 때 OFDMA 시스템의 전송률을 분석하였는데, 이 분석을 통해 OFDMA 시스템의 전송률이 선택된 사용자들 간의 충돌 횟수에 따라 달라진다는 것을 확인할 수 있다. 모의실험을 통해 제안하는 스케줄링 기법이 사용자 간 충돌의 감소를 통하여 시스템의 전송률을 증대시킬 수 있음을 보인다. 또한 기존의 스케줄링 기법과의 비교를 통해, 제안된 스케줄링 기법이 전송률 측면에서 더 우월하다는 것을 확인한다. In this paper, we propose a collision avoidance scheduling to increase the multiuser diversity gains in the adaptive orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) system. The scheduling policy is based on the minimum collision criterion which investigates the differences of user channels. The paper includes the derivation of capacity expressions for the adaptive OFDMA system with the proposed scheduling. The analysis shows that the capacity of the system depends on the number of collisions between the selected users to be simultaneously served. Numerical results show that the proposed scheduling provides improved capacity performance over existing ones.
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순방향 다중 안테나 MC-CDMA 시스템에서 Maximum Likelihood 합동 검파 성능 분석
김영주(Youngju Kim),송형준(Hyungjoon Song),홍대식(Daesik Hong) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.11
본 논문은 순방향 다중 안테나 다중 반송파-부호 분할 다중 접속 (MC-CDMA: multicarrier code division multiple access) 시스템에서 maximum likelihood (ML)를 기준으로 한 합동 검파 방식의 심벌 오류 확률을 분석한다. 심벌 오류 확률의 분석은 상향 바운드 (bound)의 형태로 주어지며, 주어진 바운드는 레일리 페이딩 채널 환경에서 다중 안테나 MC-CDMA 시스템의 심벌 오류 확률에 근사한 값을 나타낸다. 또한, 본 논문에서는 주어진 시스템에서 획득 가능한 다이버시티의 차수를 유도한다. 이 다이버시티의 차수는 시스템의 성능에 확산 계수, 코드의 수, 그리고 송수신 안테나의 수가 미치는 영향을 보여준다. 다이버시티 차수의 분석으로부터, loading되는 코드의 수가 확산 계수보다 작은 경우에, 주어진 시스템이 수신 안테나 다이버시티 외에 추가적인 다이버시티를 얻는다는 것을 알 수 있다. 오류 확률과 다이버시티의 분석은 모의실험과 비교하여 검증하였다. In this paper, we analyze the symbol error rate (SER) performance of maximum likelihood (ML) joint detection in downlink multiple-input multiple-output (MIMO) multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) systems by deriving a tight union bound on the symbol error rate (SER). The union bound for ML joint detection is utilized to demonstrate the performance of MIMO MC-CDMA systems quantitatively in multiuser and frequency selective Rayleigh fading environments. An analysis of the diversity order of the systems shows the effects of multiple users, spread subcarriers, and multiple antennas on the ML joint detection performance. Furthermore, the analysis shows that MIMO MC-CDMA systems without full loading can achieve more diversity than MIMO orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems.
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