다중 안테나를 사용하는 인지무선 시스템에서 가중치 precoder를 통한 간섭 제거 기법

Title
다중 안테나를 사용하는 인지무선 시스템에서 가중치 precoder를 통한 간섭 제거 기법
Authors
이선영
Keywords
다중안테나를사용하는인지무선시스템에서가중치precoder를통한간섭제거기법
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
최근 들어 인지무선(Cognitive Radio; CR) 시스템의 효율을 높이기 위해 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output; MIMO)기술을 사용하여 인지무선 시스템의 전송률 및 비트오율 성능을 높이려는 연구들이 제안되었다. 다중 안테나 기술은 공간 상관(spatial correlation)이 없는 채널 환경에서 한정된 주파수 자원 및 송신 전력을 이용하여 공간 다중화를 통해 채널 capacity 를 증대시킬 수 있고, 송신 다이버시티 이득을 얻는 부호화 기법인 시공간 블록 부호(STBC)를 적용해 시스템의 비트오율 성능을 높일 수 있다. 하지만 실제 전파 환경에서는 낮은 채널 산란(scattering)으로 인해 다중 안테나 채널은 서로 상관되어 있으며, 공간 상관이 없다고 가정하였을 때 보다 채널 capacity 가 저하된다. 이러한 단점을 해결하기 위해 송신단에서 채널 정보를 이용하는 경우, 수신단에서만 채널 정보를 이용한 기법들에 비해 채널 capacity, 비트오율 성능 등의 측면에서 상당한 이득을 얻을 수 있다. 특히, 부분적인 채널 정보인 공간 페이딩 상관 행렬만을 사용하더라도 채널 페이딩에 강인한 기법을 구현하는 것이 가능하다. 본 논문에서는 다중 안테나를 사용하는 인지무선 시스템 사용자(부사용자)와 허가된 사용자(우선사용자)가 공존하는 환경을 고려한다. 여기에서 부사용자 송신기는 직교 시공간 부호(OSTBC)를 사용하고 수신기는 Maximum Likelihood (ML) 검출 방식을 사용한다. Flat 페이딩 채널에서 ML 검출기를 사용할 경우, 최적의 precoder 는 고유 빔포밍 방법이다. 그리고 고유 빔포밍 알고리즘에 zero-forcing criteria 를 적용하여 간섭 부공간을 제거하는 projected 고유 빔포밍이 있다. 본 논문에서는 이러한 zero-forcing criteria 를 이용하여 간섭 부공간을 제거하고 제거되지 않는간섭 부공간을 줄이기 위한 방법으로 벡터의 유사성에 기반한 가중치를 적용하여 간섭을 최소화하는 선형 precoding 알고리즘을 제안한다. 이렇게 제안된 방법은 시뮬레이션을 통해 기존의 방식에 비해 간섭 억압 능력(Interference suppression capability), SER(Symbol Error Rate; 심볼오율) 성능 그리고 capacity 측면에서 성능이 향상됨을 확인하였다.
Description
제1장 서 론 1 제2장 인지무선 시스템 4 제 2.1 절 등장배경 4 제 2.2 절 개요 6 제 3 장 MIMO 를 적용한 인지무선 시스템 11 제 3.1 절 개요 11 제 3.2 절 채널 모델 13 제 3.3 절 시스템 모델 15 제 4 장 선형 precoder 20 제 4.1 절 고유 빔포밍 20 제 4.2 절 Projected 고유 빔포밍 23 제 4.3 절 Projected 고유 빔포밍의 단점 25 제 5 장 가중치를 적용한 선형 precoder 26 제 5.1 절 벡터의 유사도 27 제 5.2 절 가중치 계산 알고리즘 29 제 5.3 절 제안된 시스템 블록도 31 제 6 장 시뮬레이션 및 성능분석 34 제 6.1 절 시뮬레이션 파라미터 34 제 6.2 절 우선사용자에게서의 평균 간섭 전력 36 제 6.3 절 SER 성능 37 제 6.4 절 Capacity 43 제 7 장 결론 46 Reference 47 그림 2-1. 미국 FCC 의 라디오 자원 효율성 분석 결과 5 그림 2-2. Ideal Cognition Cycle 7 그림 3-1. Cognitive Radio MIMO 모델 13 그림 3-2. 시스템 모델 블록도 15 그림 5-1. 부공간으로의 사영 27 그림 5-2. 제안된 알고리즘이 적용된 시스템 블록도 31 그림 5-3. 제안된 알고리즘 33 그림 6-1. 우선사용자에서의 평균 간섭 전력, Qth=-10dB 33 그림 6-2. 부사용자의 SER 성능, EBF, k=1, Qth=-10dB 34 그림 6-3. 부사용자의 SER 성능, EBF, k=1, Qth=-20dB 35 그림 6-4. 부사용자의 SER 성능, k=2, Qth=-10dB 36 그림 6-5. 부사용자의 SER 성능, k=2, Qth=-20dB 37 그림 6-6. 부사용자의 SER 성능, k=3, Qth=-10dB 38 그림 6-7. 부사용자의 SER 성능, k=3, Qth=-20dB 39 그림 6-8. 인지무선 시스템의 Capacity 40
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22340
Appears in Collections:
College of Engineering(공과대학) > Graduate School of IT & Telecommunications (정보통신대학원) > Theses(정보통신대학원 석박사 학위논문)
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