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3D-SCM이 적용된 셀룰러 시스템의 MIMO 전송 성능 분석

MIMO Transmission Performance Analysis of Cellular Systems Using 3D-SCM

초록/요약

스마트폰, 태블릿 PC등의 대용량 멀티미디어 콘텐츠를 소비하는 기기의 수요가 급증하게 되면서, 현재 이동 통신 시스템에서는 급격히 증가한 데이터 트래픽 양을 다루기 위한 연구가 활발히 진행 중 이다. 그러한 데이터 트래픽 양을 다루기 위하여, 대규모의 안테나 어레이를 활용하는 다중 입출력 시스템(multiple-input multiple-output; MIMO)의 중요성이 강조되고 있다. MIMO 시스템에서 안테나의 개수가 증가함에 따라 전송률 측면에서의 이득을 얻을 수 있을 것이라 기대가 되지만, 대규모 안테나 어레이를 구현하는 측면에서의 어려움도 존재하게 된다. 대규모 안테나를 배치하기 위한 공간적 한계와, 많은 안테나 채널 정보를 피드백함으로 발생하는 오버헤드 문제점들이 발생하게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 안테나 배열 방법으로 2D 형태의 안테나 어레이 배열들이 존재하고, 또한 안테나의 일부분씩 피드백함으로써 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 이러한 MIMO 시스템을 실험적으로 분석하기 위해서는, 그에 적합한 현실적인 채널 모델이 필요하다. 3D SCM (Spatial Channel Model) 채널 모델이 그에 적합한 채널 모델 중 하나라고 할 수 있다. 3D SCM 채널 모델은 다중 경로와 송수신 안테나의 채널 상관도 등의 여러 요소들을 고려하여, 실제 환경의 전파 특성과 유사한 특성을 갖는 채널 모델이다. 따라서 3D SCM 채널을 구현하고, 생성된 채널을 분석함으로써 실제 채널에 가까운 채널 특성을 분석할 수 있게 되는 것이다. 본 논문에서는 3D SCM 채널의 특성을 분석하고, 채널 특성을 활용할 수 있는 방안을 제안한다. 채널 특성을 활용하여 얻을 수 있는 지역 정보를 활용한 코드북을 제안한다. 제안 방식을 멀티셀 환경의 시스템 레벨 시뮬레이션을 통하여 평가하고, 전송률 측면에서의 이득을 보인다.

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초록/요약

The demand for devices such as smartphones and tablet PCs that consume a large amount of multimedia content, increases rapidly. With this demand, research for dealing with the rapid increase of data traffic is being actively conducted. To deal with such an amount of data traffic, multiple-input multiple-output (MIMO) systems utilizing a large number of antenna elements has been proposed and to be deployed. While such MIMO systems yields performance gains in terms of data rates as the number of antennas increases, the difficulty in implementing large-scale antenna arrays also increases. There is not only a spatial limitation for positioning such large arrays, and but the overhead caused to feedback the number of antenna channel information is very challenging. In order to empirically analyze MIMO antenna arrays, it is necessary to use realistic channel models. 3D SCM (Spatial Channel Model) can be used as such a model, which takes into account a number of factors such as the multi-path and channel correlation of the transmit and receive antennas. Thus it exhibits characteristics similar to the actual propagation of the physical environment. In this thesis, we analyze the characteristics of 3D SCM and propose a scheme to take advantage of the channel properties. We propose a codebook using local information that can be obtained by using channel characteristics. To verify the effectiveness of the proposed method, we use a multi-cell system-level simulation and evaluate the throughput gain.

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