A precoding scheme for multiuser broadcast communications is described. In the multiple-antenna broadcast channel, each user is not allowable to cooperate other users, so the efficient and well-designed precoding scheme to reduce other user’s interferences is needed.
As a simple precoding, linear precoding using linear pre-equalization filter at transmitter was proposed [11]. Furthermore, to achieve the capacity of the multiple-antenna broadcast channel, studies have shown that combination of dirty paper coding [3] and linear precoding [13], using spheresearching algorithm.
Recently, the use of lattice basis reduction(LR) has been shown to be a very effective method for precoding in multiuser multiple antenna systems [14]. Lattice basis reduction helps us to reduce the average transmitted energy by modifying the region which includes the constellation points. Even though the LR precoding method achieves a full diversity order, the performance loss caused by quantization error still remains. In this thesis, we propose a simple precoding technique which adapts lattice basis reduction and reduces quantization error, analyzing the patterns of the error. The proposed scheme establishes a lattice list to provide candidates for more reliable lattices due to the quantization error with low computational complexity. Simulation results show that the proposed scheme performs well, and as compared to the more complex methods (such as the perturbation vector using sphere-encoding) has a negligible loss. Furthermore, the complexity of these schemes are compared and proposed scheme has still low complexity with performance gain.
본 논문은 다중사용자 다중안테나(Multiuser Multi-Input Multi-Output: Mu-MIMO System) 시스템의 하향링크(Downlink) 에서 각 사용자에게 전송될 데이터 스트림들을 저복잡도로 효율적인 프리코딩하는 기법을 제안한다. 이와 같은 시스템에서는 각 사용자들간의 협력 신호처리가 불가능 하므로 사용자 단말측은 독립적으로 신호를 검출해야 한다. 따라서, 수신측에서 상호 간섭신호가 없도록 송신측에서 precoding하여 데이터를 전송하게 된다. 본 연구는 송신단에서 사용자의 데이터를 알고 있다면 간섭효과를 제거하여 효과적으로 다중사용자 무선통신을 이루는 기법을 다루고 있다.
기존의 precoding 기법으로 크게 선형기법과 비선형 기법으로 구분지을 수 있다. 선형기법은 간단하지만 전송파워가 커지게 되어 비효율적인 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 vector-perturbation 기법들로 sphere-encoding 과 lattice-reduction 기반 precoding등이 제안되었다. 그러나 각각의 기법은 복잡도가 불규칙적이고 크다는 단점과 양자화 오류에 따른 성능의 열화라는 문제점들을 가지고 있다. 본 논문에서 는 vector-perturbation의 전송신호의 패턴을 분석하여 이러한 양자화 오류를 줄일 수 있는 리스트 양자화기를 제안하여 기존 방식의 문제점을 해결하였다.
제안된 알고리즘은 이와 같은 dirty-paper coding의 기법을 적용한 효과적인 통신을 이루어지도록 한 기법중의 하나로서, lattice-reduction기법을 기반으로 하지만 리스트 양자화기를 사용하여 기존기술의 단점을 해결하였다. 기존 기술인 Sphere Encoding 기반의 알고리즘에 근접한 성능을 나타내며 복잡도는 훨씬 적은 것을 알 수 있다. 또한 Sphere Encoding 기반 알고리즘에서는 연산량의 편차가 크고, Encoding 지연시간이 불규칙적으로 나타나는 큰 문제가 있는데, 본 발명은 일정한 연산량 복잡도를 가지며 특히, 구현시 병렬구조로 설계한다면 지연시간은 기존의 Lattice-reduction 기반 알고리즘과 같이 일정하며 매우 적은 지연시간으로 유지 할 수 있다. 이는 송신단에서 실제 구현시 큰 장점이 된다. 이러한 개선된 과정을 통해 저복잡도로 성능개선을 이끌어 내었다.
