Earticle

Interference alignment (IA) has been studied extensively as an advanced technology to obtain the maximum degree of freedom (DoF) of multi-user wireless communication systems. This letter provides a brief review of recent works on IA. The most effective approach of IA is to deploy optimal linear transceivers by exploiting spatial characteristics of wireless channels. It is evaluated in measured multi-input multi-output (MIMO) interference channels. The implementation of IA depends on the characteristics of channel state information (CSI) feedback to the transmitters, such as imperfect, noisy, localized, delayed nature, and so on. In this work, we present a review of existing techniques for IA in typical multi-user MIMO systems. Moreover, we also consider some future research issues related to implementation. The study covers IA's feasibility conditions, solution algorithms in MIMO interference channel and MIMO multi-cell networks, with emphasis on the CSI feedback technology which remains as the major challenge of IA.

본 논문에서는 TH PPM UWB-IR 시스템에서 다중 접속시 발생하는 간섭을 개선하기 위해 CCI canceller를 적용하여 동일 채널 상의 다중 사용자 간섭을 제거하였다. 결과에 의하면, CCI canceller를 적용함으로써 낮은 수신 전력에서도 고속의 데이터 전송이 가능한 수신 성능을 얻을 수 있었고 100Mbps의 고속 전송 시에도 최대 동시 접속 수 40까지 수용이 가능한 채널 용량을 얻을 수 있었다.

In this paper, We applied CCI canceller to remove multi-user interference in co-channel environment and improved performance of TH PPM UWB-IR system. As a result, We could get reception performance that data transmission of high speed is available in small reception power applying CCI canceller. Also, We could get permission available channel capacity to maximum access number 40 in high speed transmission environment more than 100Mbps.

간섭 채널에 대한 연구는 정보 이론적으로 매우 중요한 문제로써 이에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 하지 만 가장 간단한 경우인 두 사용자 간섭 채널에서조차 특별한 경우를 제외하고는 채널 용량이 아직까지 밝혀져 있지 않 다. 따라서 최근에는 채널 용량을 정확히 알아보는 대신, 높은 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to noise power ratio) 대역에서의 전송률의 경향을 보는 다중화 이득에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최적의 다중화 이득을 얻으면 높 은 신호 대 잡음 비 대역에서 채널 용량의 경향을 알 수 있다. 두 명의 사용자가 존재하는 간섭 채널에서는 간섭을 제 거하면 최적의 다중화 이득을 얻을 수 있다. 하지만 사용자 수가 셋 이상인 경우에는 간섭 제거(Zero Forcing)만으로 최적의 다중화 이득을 얻을 수 없고, 간섭 정렬이라는 새로운 기법이 필요하다는 것이 최근 연구에서 밝혀졌다. 간섭 정렬 기법은 크게 두 종류로 나눌 수 있다. 송수신 빔 형성(Beamforming) 행렬을 적절하게 골라서 신호와 간섭을 효 과적으로 분리하는 방법과 유리수와 무리수의 성질을 이용하여 구조화된 코드(Structured code)를 구성하는 방법이다. 간섭 정렬 기법은 간섭 채널, X 채널, 복합 방송 채널(Compound broadcast channel), 다중 송수신처(Multi source multi destination)를 위한 다중 홉(Multi hop) 네트워크 등의 다양한 환경에서 최적의 다중화 이득을 달성할 수 있으 며, 최근에는 데이터 분산 저장(distributed storage)에도 적용되고 있다. 본 논문에서는 지연된 채널 정보의 DoF를 구했다.

The study on interference channel is very important information theoretically and many studies have been done on it. However, even in the simplest case, even in the case of two user interfering channels, the channel capacity is not yet known except in special cases. Recently, research on the multiplexing gain that shows the tendency of the transmission rate in the high signal to noise ratio (SNR) band has been actively carried out, instead of accurately grasping the channel capacity. Obtaining optimal multiplexing gain can reveal trends in channel capacity at high signal-to-noise ratio bands. In an interfering channel with two users, the best multiplexing gain can be obtained by eliminating the interference. However, recent research shows that when the number of users is more than three, the optimal multiplexing gain can not be obtained only by zero forcing and a new technique called interference sorting is needed. There are two types of interference sorting techniques. Beamforming A method of effectively separating signals and interference by properly selecting matrices and constructing structured codes using rational numbers and irrational numbers. The interference alignment technique can achieve optimal multiplexing gain in various environments such as interference channel, X channel, compound broadcast channel, and multi hop network for multi source multi destination. In recent years, it has also been applied to distributed storage. Lee et al., "Lattice Code Interference Alignment in Cooperative Multipoint Transmission (COMP) for Interference Channels of Three Users", Journal of the Institute of Electronics Engineers, vol.49-TC,no.6,2012. In this paper, the DoF of delayed channel information is obtained.

In next-generation wireless communication systems, high-rate data transmission is required with the multimedia contents. Therefore, the wireless communication technology of high channel capacity is required. The Multiple antenna wireless communication systems have recently significant attention due to their higher capacity and better immunity to fading. Multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) uplink transmission system has a trade-off between multiplexing and diversity scheme. There are several methods for obtaining the diversity gain in a special space multiplexing technique. Orthogonal space-time block codes (OSTBC) can be obtained diversity gain by reducing the muti-user interference (MUI). In space-time code, OSTBC scheme is the best method to simplify encoding and decoding and improves the diversity gain. This scheme is used by reducing the MUI in a wireless communication system. However, it is only applicable for downlink transmission. In uplink transmission system, one method that tried to reduce MUI using the unitary property of OSTBC configured the same number of receive antennas with the number of users at the base station, and each receive antenna could detect only single user signal. Therefore, even when equipped with multiple number of receive antennas larger than the number of users, receiver diversity gain can not be obtained. In this paper, we propose an interference cancellation detector with a simple decoding structure for a multi-user MIMO uplink transmission system that utilizes the equivalent channel of each user using the special property of the OSTBC. The proposed OSTBC-based interference cancellation algorithm reduces interferences received from the other users, and simultaneously diversity gain can be achieved. The simulation results validate the proposed algorithm in terms of the bit error rate (BER) performance.

전이중 무선 통신 시스템은 반이중 통신 시스템에 비해 향상된 대역폭 효율을 얻을 수 있다. 전이중 방식의 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서는 단말 간 간섭에 의한 성능 열화 문제가 발생한다. 본 논문에서는 단말 간 간섭 채널의 통계적 정보만을 이용하여 시스템의 대역폭 효율을 최대화하는 하향 링크 전력 할당 기법을 제안한다.

In full-duplex wireless communication, spectral efficiency can be improved over half-duplex communication system. In this paper, we consider full-duplex multiple-user (MU) multiple-input multiple-output (MIMO) system in which inter-user interference may degrade the performance of the full-duplex system. We propose a downlink power allocation technique at base station that can maximize the spectral efficiency only with the statistical information about the inter-user interference channel.

본 논문에서는 동기 BPSK 직접확산 부호분할 다원접속(DS/CDMA)시스템에서 발생하는 다원접속 간섭을 제거할 수 있는 시스템을 제시한다. 확산부호로는 오프셋된 PN 부호와 Simplex 부호를 사용하며 임의의 순간에서는 PN 부호 또는 Simplex 부호 중 하나만을 사용하는 것으로 한다. 수신기는 기준 상관수신기를 이용하여 정보를 검출하고 다원접속간섭을 제거하도록 구성한다. 제안된 시스템을 수식적으로 해석하며 이러한 해석 결과로 제안된 시스템은 다원접속간섭을 상당히 제거함을 알 수 있다. 또한 AWGN 환경 및 나카가미 페이딩 하에서 임의의 사용자에서 발생하는 간섭을 해석하고 평균 오류확률을 분석한다.

In this paper, we propose a system to cancel the multi-user interference of synchronous BPSK DS/CDMA systems. In this CDMA scheme, the spectrum of the user's signal is directly spread by means of the Simplex code or the phase offsetted PN code. But in arbitrary bit interval, we use the one spreading code of the Simplex code and the phase offsetted PN code. The receiver cancel the multi-user interference and demodulate information bits by using reference correlator. This paper presents a interference cancellation model and analyzes this system mathematically. The suggested system show that the interference resulting from other users are remarkably reduced. In AWGN and Nakagami fading environment we analyze interference generated from other users and compare the resulting performance with that of the conventional receiver in same user side.

OFDMA 접속방식에서는 각 사용자에게 여러 개의 부반송파를 할당하여 데이터를 전송한다. 송신 비선형 전력증폭기와 반송파 주파수편차에 의하여 부반송파 간 간섭이 발생된다. 또한 OFDM 신호가 도플러 시변 채널을 통하여 전송될 때 부반송파 간 간섭이 발생된다. 이러한 부반송파 간 간섭은 다른 사용자에게 간섭을 일으키게 되어 전송품질이 열화 된다. OFDMA 상 하향링크에서 이러한 다중 사용자 간섭을 고려하여, 데이터가 주파수 선택적 시변 채널을 통하여 전송될 때의 성능을 분석한다. 분석 결과, OFDMA 상향링크가 하향링크에 비하여 다중 사용자 간섭의 영향을 더욱 크게 받는다. 본 논문에서는 우선 그 원인을 밝히고, 우수한 비트 오류율 특성을 위하여 다중 사용자 상 하향링크에서 요구되는 비선형 증폭기의 특성과 반송파 주파수 편차의 크기를 구하며, 도플러 페이딩의 정도에 따라 결정되는 비트 오류율 특성 열화를 분석한다.

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technique uses multiple sub-carriers for the data transmission. Therefore, Inter Carrier Interference(ICI) is generated because of nonlinear high power amplifier and carrier frequency offset. Wireless OFDM transmission over Doppler fading channels also causes ICI. In OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), multiple sub-carriers are allocated to each user. Therefore, inter carrier interference causes interference to other users. I evaluate the BER performance of OFDMA systems in frequency selective fading channel, considering Multi-User Interference (MUI) owing to the carrier frequency offset, the nonlinear high power amplifier, and the Doppler fading. In the uplink OFDMA, multi-user interference introduces larger BER degradation than in the downlink. I explain the reason and obtain the required characteristics of the nonlinear amplifier and the value of frequency offset for good BER performance. And I also analyze the BER degradation upon Doppler fading channel.

본 논문은 다중 셀 기반의 다중 안테나 상향링크 네트워크에서 사용자가 인접 셀 기지국에 미치는 간섭의 양을 기반으로 송신 전력을 제어하고 사용자를 분산적으로 스케쥴링 방식을 제안한다. 시분할 시스템의 상호 호환성 특성을 이용하여 각 사용자는 인접 기지국으로부터 받은 파일럿 신호를 통하여 간섭 채널을 습득하고 데이터 전송 시 인접 셀 기지국들에 미칠 간섭을 각자 계산할 수 있다고 가정한다. 각 사용자는 특이값 분해를 통해서 송신 빔포밍 벡터를 생성하고 인접 셀 기지국으로 미칠 간섭의 양을 계산하여 미리 결정된 임계값보다 클 경우 자신의 송신 전력을 낮춘다. 각 기지국에서는 사용자들 중 전력 제어된 채널 이득 값이 가장 큰 사용자를 선택한다. 제안된 기법의 상향링크 데이터 전송률은 기존의 사용자 스케쥴링 알고리즘들에 비하여 월등히 좋은 성능을 보인다.

In this paper, we propose a distributed user scheduling with transmit power control based on the amount of generating interference to other base stations (BSs) in multi-cell multi-input multi-output (MIMO) networks. Assuming that the time-division duplexing (TDD) system is used, the interference channel from users to other cell BSs is obtained at each user. In the proposed scheduling, each user first generates a transmit beamforming vector by using singular value decompositon (SVD) over MIMO channels and reduces the transmit power if its generating interference to other BSs is larger than a predetermined threshold. Each BS selects the user with the largest effective channel gains among users, which reflects the adjusted power of users. Simulation results show that the proposed technique significantly outperforms the existing user scheduling algorithms.

본 논문은 다중 셀 상향링크 네트워크에서 사용자의 신호 대 발생 간섭 및 잡음비 (SGINR)를 최대화하기 위하여 간섭인지 및 전력제어 기술을 이용한 분산 스케쥴링 방식을 제안한다. 먼저 시분할 시스템의 상호 호환성 특성을 이용하여 각 사용자는 인접 기지국으로부터 받은 파일럿 신호를 통하여 채널을 습득하고 데이터 전송 시 인접 셀 기지국들에 미칠 간섭을 각자 계산할 수 있다고 가정한다. 제안한 스케쥴링은 사용자가 인접 셀 기지국에 미치는 간섭의 양을 계산하여 미리 결정된 임계값보다 클 경우 자기 신호의 송신 전력을 낮추는 전력 제어 알고리즘을 이용하여 사용자를 분산적으로 선택한다. 제안한 기법의 상향링크 데이터 전송률은 기존의 사용자 스케쥴링 알고리즘들에 비하여 월등히 좋은 성능을 보인다.

In this paper, we propose a distributed user scheduling with interference-aware power control (IAPC) to maximize signal to generating interference plus noise ratio (SGINR) in uplink multi-cell networks. Assuming that the channel reciprocity time-division duplexing (TDD) system is used, the channel state information (CSI) can be obtained at each user from pilot signals from other BSs. In the proposed scheduling, to be specific, each user reduces the transmit power if its generating interference to other BSs is larger than a predetermined threshold. Each BS selects the user with the largest SGINR among users. Simulation results show that the proposed technique significantly outperforms the existing user scheduling algorithms. It is worth noting that the proposed technique operates with distributed manner without information exchange among cells. Hence, it can be easily applied to the practical wireless systems like 3GPP LTE without significant modifications of the specification.