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SVD를 이용한 MIMO 릴레이 시스템 선형 처리 기법

Linear Processing Design Using SVD for MIMO Relay Systems

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MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 릴레이(relay) 채널들은 무선통신에서 다중 안테나를 이용하여 채널 용량과 에러율의 향상이 가능하기 때문에 최근 활발한 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 송신단과 릴레이, 수신 단 모두에서 채널 정보를 이용하는 MIMO 릴레이 AF (Amplify-and-Forward) 시스템에 대해 송신단과 릴레이단을 최적화하는 선형 처리 기법들을 소개한다. 먼저 여러 가지 방식에 따른 기존 릴레이 기법들을 비교 소개한다. 이후 기 존 채널 용량 관점에서 설계된 SVD(Singular Value Decomposition) 기반의 파워 분배 최적화 기법을 설명하고, MSE(Mean-Square Error)를 최소화하는 송신단/릴레이 선형 처리 기법으로 이를 확장한다. 모의 실험 결과를 통해 제안하는 MSE 최적화 기법이 릴레이만을 최적화한 기존 기법에 비해 3dB 이상 에러율 관점에서 이득이 있다는 것을 확인할 수 있다.

Abstract

In this paper, we consider multiple-input multiple-output (MIMO) relay channels which can increase the system capacity and the error rate performance by exploiting multiple antennas. We introduce a linear processing design for optimizing at the source and relay nodes on MIMO amplify-and-forward (AF) relay protocols. It is assumed that the channel state information (CSI) is available at the source node as well as the relay and the destination. First we briefly explain the conventional relay methods. Then, the singular value decomposition (SVD) based power-loading method is reviewed for achieving the capacity of the AF system. Finally, we design the linear processing filters at the source and the relay to minimize the mean-square error (MSE). Simulation results show that the MSE minimization method can obtain the signal-to-noise ratio (SNR) gain more than 3dB in terms of the error probability.

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