이종 네트워크를 포함하는 다중 셀 시스템의 클러스터 구성 및 협조적 빔포밍 방식 연구
A study on Transmission Clustering and Collaborative Beamforming Methods for Multi-Cell Systems Including Heterogeneous Network
- 주제(키워드) MIMO , Heterogeneous , CoMP
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046836
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
안테나가 분산적으로 위치하는 다중 사용자 MIMO (multiple-input multiple-output) 시스템은 셀 내에 자유롭게 배치된 단만들에 대한 평균 수신 전력 및 평균 간섭 전력이 모두 다르기 때문에 안테나가 한 곳에 위치하는 집중식 MIMO 구조 하에서 유도된 방식과 다른 접근 방법이 필요하다. 분산된 안테나 간의 협력을 위해서는 시스템이 백본 망을 통해서 연결되어있어야 하며, 기존의 집중식 MIMO와 같은 TPC (total power constraint)가 아닌 송신 안테나 마다 일정 전력을 넘지 않아야하는 PAPC (per-antenna power constraint)가 적용되어야한다. 본 논문에서는 분산 안테나 시스템을 위한 전송방식과 사용자의 채널 전력을 이용한 전력 제어 방식을 제안하고, 기존의 방식 및 복잡한 계산이 필요한 최적의 방식과의 성능 비교를 하였다. 분산 안테나 협력 방식은 셀 경계의 사용자 전송률을 높일 수 있다. 하지만 협력 집합의 경계에는 여전히 낮은 전송률을 가지는 사용자가 존재하게 되는데 이것을 막기 위해 협력 집합을 조절하는 클러스터 방식이 필요하다. 최적의 방식으로는 모든 송신 안테나, 즉 모든 기지국이 협력을 하는 network MIMO 방식이 있지만, 복잡도가 높고 궤환 데이터가 방대하기 때문에 실질적으로 구현이 어렵다. 이러한 단점을 극복하는 낮은 복잡도의 클러스터 방식을 제안하고, 성능을 비교 분석한다. CoMP (Coordinated Multipoint Transmission/Reception) 전송 방식은 사용자의 전송률 측면에서 큰 장점이 있으나 앞서 설명한 것과 같이 복잡도가 높고 궤환 데이터가 방대하다는 단점이 존재한다. 기존의 협력 전송 시스템이 아닌 부분 협력 전송 시스템을 사용하여 협력 전송 시스템과 같은 성능을 발휘할 수 있다면 복잡도를 줄이고 궤환 데이터의 양을 줄일 수 있을 것이다. 협력 전송과 비협력 전송의 장점을 동신에 갖는 복잡도는 낮고 성능은 우수한 동종 네트워크와 이종 네트워크의 부분 협력 전송 시스템의 제안하고 비협력 전송 시스템과 협력 전송 시스템과의 성능을 비교하고 평가 한다.
more초록/요약
Multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) systems with distributed antennas have different characteristics from conventional co-located MIMO systems, due to various levels of received signal power and interference. Thus new approaches different from conventional methods are needed. We consider distributed MIMO systems with base stations connected via high-capacity backhaul, which are operated under the per-antenna power constraint (PAPC), unlike the total power constraint (TPC) of the co-located MIMO systems. In this thesis, we propose a strategy to determine the transmission power for users, referred to as channel norm-based power control to obtain near-optimal performance in terms of the sum-rate. We compare performance of the proposed schemes with the conventional zero-forcing (ZF) scheme in terms of the sum-rate. We also show that the proposed power control scheme can be efficiently utilized in conjunction with existing multi-user transmission schemes. Since the rates for users located near the cell boundaries are low, a clustering method to adjust collaborative base stations in accordance with the users’ location is needed. The optimal clustering method requires a fully collaborative system which is referred to as the network MIMO, but this method has a high complexity and requires a large amount of feedback data. We propose a rotational clustering method for low complexity and analyze the performance. Coordinated Multipoint Transmission/Reception (CoMP) requires high operation complexity and has large feedback overhead. However, its sum-rate performance significantly enhances that of the non-CoMP case. We propose patial CoMP in homogeneous and heterogeneous network which has lower feedback overhead and operation complexity. Also, it has near CoMP performance in terms of the sum-rate.
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