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MIMO 시스템의 채널 용량에 대한 채널 추정 오차의 영향 분석
함재상,심세준,이충용,박현철,홍대식 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.41 No.8
The capacity of MIMO systems is numerically analyzed when channel estimation error exists. The analysis shows that the capacity is influenced by Mean Square Error (MSE) as well as average Signal to Noise Ratio (SNR). Furthermore, in this paper we present the standard selecting a channel estimator suitable to a system owing to get a tolerable channel estimation error in a given average SNR and channel capacity loss. The simulation results show that the tolerable MSEs for 1 bps/Hz capacity loss are about 10$^{-2}$ and 10$^{-4}$ at n dB and 40 dB average SNR, respectively. 채널 추정 오차가 존재하는 상황에서 MIMO 시스템의 채널 용량을 수식적으로 분석한다. 수식적인 분석에 의해, 채널 용량은 평균 신호 대 잡음비 (SNR) 와 함께 채널 추정 오차 (MSE)에 영향을 받음을 알 수 있다. 또한 본 논문에서는 평균 SNR 과 채널 용량의 손실량이 제한되어 있을 경우, 허용가능한 채널 추정 오차를 구함으로써 주어진 시스템에 적합한 채널 추정기법을 선택하는 기준을 제시한다. 실험 결과로부터 1 bps/Hz 채널용량의 손실에 대해 허용 가능한 채널 추정 오차는 20dB와 40dB의 평균 신호 대 잡음비에서 각각 10/sup -2/와 10/sup -4/임을 확인 할 수 있다.
Performance Analysis of WF-MIMO Systems with Channel Estimation Error
함재상(Jaesang Ham),유병욱(Byoungwook Yoo),강지원(Jiwon Kang),이충용(Chungyong Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.8
기존 WF(water-filling)-MIMO 시스템은 수신단에서 채널정보를 정확히 추정한다고 가정한다. 그러나, 일반적으로 정확한 채널 정보를 수신단에서 추정할 수 없기 때문에, 시스템에 채널 추정 오차를 고려해야 한다. 그래서 본 논문에서는 채널 추정오차를 고려하여 WF-MIMO 시스템의 성능을 수식적으로 분석하였다. 이러한 분석 결과, 평균 오차 제곱이 10<SUP>-4</SUP> 이하인 경우, 정확한 채널 추정이 이루어졌을 때와 동일한 시스템 성능을 갖게 됨을 확인할 수 있다. The conventional WF(water-filling)-MIMO systems assumes that the channel state information is perfectly known at receiver. However, since, generally, the perfect channel state information is not available at receiver, channel estimation error should be considered at the system. Therefore, in this paper, the performance of the conventional WF-MIMO systems is numerically analyzed when channel estimation error is considered. The analysis results show that mean square error of channel estimation up to 10<SUP>-4</SUP> is tolerable to get the same performance obtained when perfect channel information is available.
다중셀 환경에서 MIMO-MC-CDMA시스템의 점근적 성능
김경연,이충용,함재상 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.7
This paper analyzes the output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) for a multiple-input-multiple-output (MIMO) multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) system with minium mean square error receivers in multi-cell environments. A previous work in single cell environments is extended into analysis in multi-cell environments. The use of Haar unitary code matrix for asymptotic analysis causes other cell interferences expressed with a diagonal matrix having different diagonal values. This paper shows that other cell interferences converge to an identity matrix whose gain is expressed by only other cell interference power in mean square sense and finds asymptotic deterministic SINRs for a given other cell interference. Under the assumption that the sum of lognormal fading components is distributed by other lognormal function, we show the comparison between theoretical performances and simulations from the view point of bit error rate and present average throughput performance according to the cell radius. 본 논문은 다중 셀 환경에서 MMSE 수신기를 가지는 MIMO MC-CDMA시스템의 출력 SINR을 점근적으로 분석한다. 단일 셀에서의 점근적 성능 분석이 다중셀 환경으로 확장 적용된다. 점근적 분석을 위한 Haar 유니터리 코드의 사용은 다른 셀로부터의 간섭성분이 대각성분들의 값이 다른 대각행렬로 나타나게 한다. 본 논문에서는 다른 셀의 코드 간섭 성분을 mean square측면에서 간섭의 전력으로 수렴함을 보이고, 셀간 간섭 성분이 주어질 때 점근적으로 특정 SINR값을 찾는다. 다중 셀에서의 거리에 따른 느린 페이딩을 로그노말 분포를 가정하여 구한 이론적인 비트오차 확률과 실험을 비교하여 비슷함을 보이고, 점근적 성능에 의한 데이터 전송 수율의 셀 반경에 따른 성능을 보인다.
MIMO MC-CDMA시스템에서MMSE 수신기 출력의 점근적 양상
김경연,이충용,심세준,함재상 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.4
This paper analyzes the output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) for a multiple-input-multiple-output (MIMO) multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) system with minium mean square error receivers. A previous work of a single antenna MC-CDMA system cannot directly applied to a MIMO MC-CDMA system because some assumptions for single antenna do not match the case of multiple antenna. Therefore this paper expands the concept of freeness to MIMO system by using the Marcenko Pastur law. The analysis shows that the output SINR asymptotically converges to a deterministic value and finds the value on the assumption of freeness. From the analysis, it is easy to calculate bit error rate and the calculation is verified by simulations. 본 논문은 MMSE 수신기를 가지는 MIMO MC-CDMA시스템에서의 출력 SINR을 분석한다. 단일 안테나에서의 분석을 위한 가정들이 다중안테나에 바로 확장 적용되지 않기 때문에 단일 안테나를 가지는 MC-CDMA시스템에 대한 기존의 성능 분석은 MIMO MC-CDMA 시스템에 바로 적용하지 못한다. 그러므로 본 논문에서는 Marcenko Pastur law와 확장된 Haar 유니터리 행렬의 특성을 이용하여 MIMO system에 대한 성능 분석을 시도한다. 분석을 통해 확산 코드 길이가 무한대로 갈 때 출력 SINR이 특정값으로 접근함을 보이고 그 값을 freeness가정을 통해 구하여 비트 오차확률을 구하고 실험과 비교한다.