We propose new channel-based or covariance-based closed-loop space-time signal processing schemes that combines transmit beamforming and spatial multiplexing in Rayleigh frequency-flat fading channel. We assume that the number of transmit antennas is greater than the number of receive antennas. To implement the proposed schemes, we use the following three maximization criterions: signal-to-noise ratio (SNR) maximization criterion, mutual information maximization criterion, and signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) maximization criterion. The proposed schemes achieve the multiplexing gain by spatial multiplexing and the antenna gain by beamforming.
The achievable SNR and mutual information are shown according to each criterion. Bit error rate (BER) with ML (Maximum Likelihood) and MMSE (Minimum Mean-Squared Error) nulling and cancelling detection algorithm are given for spatial multiplexing, TAA (Transmit Antenna Array) beamforming, double-STTD (Space-Time Transmit Diversity) or D-STTD, and proposed schemes in Rayleigh frequency-flat fading channel with Monte-Carlo simulation. We show that the proposed schemes have lower BER than the other schemes. We show that the channel-based scheme is adaptive to slowly varying channel environment and covariance-based scheme is adaptive to fast varying channel environment.
본 논문에서는 전송 빔형성과 공간 다중화를 결합한 채널 기반, 채널 공분산 기반의 폐루프 시공간 신호처리 구조를 제안한다. 본 논문에서는 송신 안테나 개수가 수신 안테나 개수보다 많다고 가정한다. 제안된 구조를 위해서, 우리는 다음의 세 가지 최대화 기준을 사용한다: 신호대 잡음비 최대화, 상호 정보량 최대화, 신호대 간섭더하기잡음비 최대화. 제안된 구조는 공간 다중화에 의해 멀티플렉싱 이득을 얻고 빔형성에 의해 안테나 이득을 얻는다.
본 논문에서는 기존의 구조와 제안된 구조에 대해 SNR과 상호 정보량을 구하고 제안된 구조의 성능이 더 우수함을 보인다. 또한 BER 모의 실험을 통해 제안된 구조가 다른 기존의 구조들보다 더 낮은 BER 성능을 가짐을 보인다. 또한 우리는 제안된 구조가 채널 기반 구조가 느리게 변하는 채널 환경에 적합하고 공분산 기반 구조가 빠르게 변하는 채널 환경에 적합하다는 것을 보인다.
