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피드백 에러가 있는 빔포밍 시스템에서 개선된 인덱스 배치기법
박노윤(Noe Yoon Park),김영주(Young Ju Kim) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.49 No.5
양자화된 빔포밍 시스템은 정확한 채널 상태 정보를 특정 벡터로 구성된 유한 집합, 즉 코드북으로 양자화하여 원하는 벡터에 대응되는 인덱스만을 송신단으로 피드백함으로써 피드백 오버헤드 및 지연 등에 의해 발생되는 영향을 최소화한다. 이와 관련하여 전역 (exhaustive) 및 그룹화 (group-based)를 이용한 탐색 기반의 인덱스 재배치 기법을 통해 추가적인 비트의 요구없이 피드백 에러에 의한 성능저하의 최소화 기법에 대한 연구가 수행되었다. 본 논문에서는 기존에 연구되었던 인덱스 재배치 기법에 코드북 내 벡터간의 chordal 거리에 따른 최적 코드북 설계기법 통해 적응적 특성을 갖는 개선된 그룹화 기반의 코드북 인덱스 배치 기법을 제안한다. Monte-Carlo 기반의 모의실험에 의해 제안하는 기법은 송신 안테나 수가 4이고 LTE 코드북을 이용할 경우 인덱스 재배치 기법을 사용하지 않을 때보다 동일한 비트 에러율을 얻기 위해 0.5~1dB 성능이 향상되며, 기존 그룹화 기반의 인덱스 배치 기법보다는 동일 환경에서 0.1~0.2dB 성능이 향상된다. The quantized beamforming systems always need the channel state information, which must be quantized into a finite set of vectors (named codebook), and feedback only sends the index representing the desired vector. Thereby it minimized the impact of feedback errors, caused by feedback overhead and delay. In this regard, index assignment (IA) methods, an exhaustive-search and group-based schemes, have been presented for minimizes the performance degradation without additional feedback bits. In this paper, we proposed enhanced group-based IA method, which used the optimal codebook design with chordal distance, having the adaptive properties in application of the existing IA methods. When the number of transmit antennas is 4 and LTE codebook is used, Monte-Carlo simulations verify that the proposed scheme has a power advantage of 0.5~1dB to obtain the same bit error rate than methods without IA, and it has 0.1~0.2 dB better performance compared with the existing IA methods over same environment.
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다중 안테나 시스템에서 양자화된 동 이득 전송 기법의 코드북 검색 복잡도 감쇄 기법
박노윤(Noe-Yoon Park),김영주(Young-Ju Kim) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.1
최대 비 전송 기법에 비해 송신단의 고출력 증폭기에서 발생하는 비선형 왜곡 전달 특성에 강인한 QEGT 코드북 기반의 동 이득 전송 기법에 대해 개선된 인덱스 검색 기법을 제안, 이를 MIMO-OFDM 시스템에 적용한다. 제안하는 검색 기법은 QEGT 코드북을 개의 인덱스들로 구성된 개의 그룹으로 분할한 후, 선택된 최적의 그룹 내 인덱스들 중에서 피드백 인덱스를 결정하는 것으로 기존 검색 기법에 비해 피드백 인덱스 결정을 위한 전체 계산량이 감소하는 장점이 있다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 통해 송신 안테나 수가 3~7인 경우, 인덱스 검색 수가 감소하면서도 기존 검색 기법과 거의 동일한 성능을 보임을 확인한다. Reduced complexity codebook searching for Quantized Equal Gain Transmission(QEGT) is proposed over MIMOOFDM systems. QEGT codebook is divided into groups of index members. Each group has a representative index. At the 1st stage only the representative indices are searched then the best index is selected. At the 2nd stage the optimum index is determined only among the group of the selected representative index. This strategy reduces the overall index search algorithm comparing to the conventional methods. Monte-Carlo simulation shows that the searching complexity is reduced, but the link-level performance is still almost the same as the conventional methods when the number of transmission antennas are 3 to 7.
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MISO 빔포밍 시스템에서 효율적인 QEGT 코드북 탐색 기법
박노윤(Noe-Yoon Park),김영주(Young-Ju Kim) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.11
본 논문은 Rayleigh 플랫 페이딩 채널에서 MISO 빔포밍 시스템의 효율적인 양자화된 동 이득 전송 코드북인덱스 탐색 기법을 제안한다. 코드북의 사이즈가 선형적으로 증가함에 따라 비트 오율 성능은 증가하지만, 최적의 가중치 벡터를 찾는 시간은 지수적으로 증가한다. 따라서 본 논문에서 새로운 간단한 메트릭을 이용하여 2개에서 5개의 후보 벡터들만 찾아내는 빠른 탐색 기법을 제안한다. 후보 벡터들에는 기존의 정확한 탐색 기법을 적용하여 최적의 벡터를 찾아낸다. 제안하는 기법은 전반적인 탐색 시간을 줄이면서도 비트 오율에는 거의 영향을 주지 않는다. 더욱이 코드북의 사이즈가 증가함에 따라 탐색 시간도 기존의 기법에 비해 매우 감소된다. This paper presents an efficient Quantized Equal Gain Transmission(QEGT) codebook index searching technique for MISO beamforming system in a Rayleigh flat fading channel. The searching time for the optimum weight vector among the codebook vectors increases exponentially when the codebook size increases linearly, although the bit error rate decreases. So, newly defined simple metric is proposed for fast searching, which determines a few candidates. Then the conventional method combined with accurate search algorithm selects the optimal index. This strategy significantly reduces the overall search time, while maintaining almost the same bit error rate performance, Furthermore, as the codebook size increases, the search time is considerably decreased compared to that of the conventional approach.
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8-PSK 성운을 이용하는 이중계층 차분 선부호화 기법의 성능 분석
박노윤(Noe-yoon Park),김영주(Young-ju Kim) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.5C
LTE 및 LTE-A 시스템에서 8-PSK 성운을 알파벳으로 가지는 이중계층 차분 코드북을 제안한다. 인접하는 무선 채널의 시간 상관으로 선부호화 행렬은 천천히 변화하므로, 무선 채널 공간의 전체를 양자화 하지 않고, 시간 상관에 따른 채널 공간의 일부분의 차분 성분만을 양자화하여 피드백을 한다면, 기존과 동일한 크기의 코드북으로도 가상적으로는 코드북이 매우 커지는 효과를 얻을 수 있어 채널 용량이 증가한다. 특히 제안하는 코드북은 LTE release-8의 코드북 설계조건인 8-PSK 성운을 사용하는 동 이득 특성 및 이중 계층 코드북이 단일 계층 코드북을 포함하는 특성을 가지는 새로운 차분 코드북이다. 코드북 내 코드워드들의 인자들이 8-PSK 성운만을 사용하므로, 선부호화 및 복호 시에 계산량이 낮아지는 LTE 코드북의 장점을 그대로 유지할 수 있다. 또한 동 이득 성질은 상대적으로 저렴한 비선형 증폭기를 사용할 수 있는 장점이 있어 가격의 제한을 받는 단말기 설계에는 필수적인 요소이다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 이중계층 선부호화 기법의 성능 분석에서, 동일한 피드백 비트 수를 갖는 같은 크기의 코드북에서 제안하는 차분 코드북은 정상상태에서 기존 LTE 코드북보다 최소 1.2dB 성능 향상을 보인다. Dual-layer differential codebook using 8-PSK (phase shift keying) constellation as its codeword elements, is proposed for Long term evolution (LTE) and/or LTE-Advanced systems. Due to the temporal correlation of the adjacent channel matrices, the consecutive precoding matrices are likely to be similar. This approach quantize only the differential information of the channel instead of the whole channel subspace, which virtually increase the codebook size to realize more accurate quantization of the channel. Especially, the proposed codebook has the same properties of LTE release-8 codebook that is, constant modulus, complexity reduction, and nested property. The mobile station can be designed by using less expensive non-linear amplifier utilizing constant modulus property. Computer simulations show that the capacity of the proposed dual-layer codebook performs almost 1.2dB better than those of any other non-differential codebooks with the same amount of feedback information.
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코드북을 이용한 동 이득 전송 빔포밍 시스템에서 빠른 인덱스 탐색 기법
박노윤(Noe Yoon Park),김영주(Young Ju Kim),이신(Xun Li),이관섭(Kwan Seob Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.12
코드북을 이용하는 동 이득 전송 시스템에서 빠른 인덱스 탐색기법을 제안한다. 새로운 간단한 매트릭을 이용하여 빠르게 rough 탐색을 하여 몇 개의 후보 가중치 벡터들을 선택하고, 선택된 벡터들에 기존의 개념을 적용하는 accurate 탐색을 하여 최적의 가중치 벡터를 결정한다. 제안하는 기법은 송신 안테나 수가 2개, 3개일 경우 기존의 방법에 비해 탐색 시간이 반 이하로 줄어들면서, 링크 레벨 성능은 거의 동일하게 유지된다. 또한 코드북 크기가 커질수록 탐색시간이 기존의 방식에 비해 현저히 감소한다 Simple but effective fast codebook searching algorithms for quantized EGT(equal gain transmission) are presented. Using newly defined metric, rough searching selects a few candidate weight vectors. Using the conventional metric, accurate searching determines the optimal vector among the candidates. This strategy reduces the entire searching time. When the number of transmit antenna is two or three, the searching time reduces more than a half less than the conventional searching time. Moreover, the more the size of codebook increases, the more the searching time reduction also increases.
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