다중 셀 MIMO 환경의 협조적 빔포밍 전송 방안 및 수신 구조 연구 : A Study on the Cooperative Beamforming Transmission Schemes and Receiver Structures in Multicell MIMO Environments
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 전자공학과
- 식별자(기타) 000000108397
- 본문언어 한국어
목차
본 논문에서는 다중 셀 환경에서 다중 수신 안테나를 활용한 셀간 공간 역다중화 (Intercell Spatial Demultiplexing; ISD) 방식의 인접 셀 간섭 제거 효과를 유효 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR) 성능 분석을 통해 확인한다. 셀간 공간 역다중화 방식은 최고 비 결합(Maximum Ratio Combining; MRC) 방식에 비해 인접 셀의 간섭을 제거하는 성능 향상 효과가 있으며 구체적인 검출 방식으로 MMSE(Minimum Mean-Square Error)방식은 ISD를 통한 간섭 제거 이득과 수신 안테나 수의 다이버시티 이득을 모두 가진다.
이를 통해 셀룰러 다중입력 다중 출력(Multiple-Input Multiple-Output; MIMO) 안테나 시스템의 하향링크에서 고유 빔포밍(Eigen-Beamforming; EB) 전송을 활용하는 경우, 수신 성능을 향상시킬 수 있는 ISD를 변형한 신호 처리 방식을 제시하고 그 성능을 평가한다. 고려하는 모든 성능 지표에 대해 제안하는 EB 전송 및 MMSE 검출방식은 EB 수신 벡터만을 사용하는 기존의 방식과 비교하여 셀 외각 지역에서 크게 향상된 성능을 보인다.
마지막으로 기지국이 단일 송신 안테나를 가질 때 다중 안테나 단말과 기지국간 협조적 전송에 의해 생성되는 분산 MIMO 채널을 활용해 협조적 EB 전송과 ISD 기법의 결합 방법을 제시하고 협조적 전송을 하지 않는 MRC 방식과 비교해 성능 향상 정도를 확인한다. 협조적 EB 전송과 ISD 방법을 결합할 때 기존 MRC 수신 기법 대비 유효 SINR 향상 효과가 존재하지만 기지국 간 협조적 전송에 따른 평균 전송 효율 감소 효과가 있으므로 셀간 협조적 전송 가능 여부 및 평균 전송 효율을 고려해 송수신 방법을 결정하는 것이 바람직하다.
목차
In this thesis, we analyze the inter-cell interference cancellation effect of the intercell spatial demultiplexing (ISD) method via effective SINR performance analysis using multiple receive antennas in a multicell environment. The ISD scheme has the performance enhancement due to the adjacent cell interference cancellation compared to the maximum ratio combining (MRC), and the MMSE detection method combined with ISD shows the interference cancellation gain as well as the diversity gain corresponding to the number of the receive antennas.
In addition, we present signal processing techniques to modify ISD to enhance the receiver performance when the eigen-beamforming (EB) transmission is used for the downlink transmission in cellular Multi-Input Multi-Output(MIMO) antenna systems, and evaluate the performance of the proposed schemes. For all performance measures in consideration, the proposed methods demonstrate a significantly improved performance for outer cell regions when compared to the conventional EB reception.
Finally, we suggest a method to combine the cooperative EB transmission and the ISD by utilizing distributed MIMO channel generated by a terminal with multiple antennas, and cooperative transmission between base stations when base stations have a single transmission antenna. The performance enhancement compared to conventional MRC is analyzed. Combining the cooperative EB transmission and the ISD reception shows effective SINR enhancement compared to the conventional MRC, however there is performance degradation of the average spectral efficiency due to the cooperative transmission between base stations. So, it is desirable to determine appropriate transmission-reception methods by considering the possibility of the cooperative transmission and the average spectral efficiency.
