Distributed transmit beamforming is a kind of cooperative communication which several users transmit a common message. A receiver combining their signals broadcasts one bit feedback to transmitters indicating received-signal-strength(RSS) is improved or worsened in each time slot. Using feedback information, each transmitter controls its phase for phase coherence iteratively. A key point of this system is that it needs to be shown fast convergence of RSS values to increase energy efficiency or reduce time slots. This thesis suggests new distributed transmit beamforming algorithm which is based on bang-bang control using one bit feedback and analyzes probabilistic distribution in steady state in the presence of noisy environment. Simulation results show that the proposed algorithm is faster than the Mudumbai`s algorithm in a convergence speed and it is possible to predict the state of the system in steady state mathematically.
분산 송신 빔포밍은 여러명의 사용자가 공통의 메시지를 보내는 협력 통신에서 쓰이는 기법이다. 수신기에서는 다수의 송신기에서 보내진 신호가 결합되어 측정된 수신 신호 강도가 이전보다 향상되었는지 감소하였는지를 1비트의 피드백 정보로 생성하여 송신단에 브로드캐스트 한다. 이 피드백 정보를 이용하여 각 송신기는 각 신호의 위상을 반복적으로 조절해 나간다. 이러한 분산 송신 빔포밍 시스템의 주요 이슈는 시간이 지남에 따라 수신 신호 강도 값이 이론적으로 최대값에 수렴해 나갈 때, 수렴 시간을 줄여서 송신단의 에너지효율을 높이는 것이다. 본 논문에서는 여러 개의 송신기들이 피드백 정보를 이용하여 위상을 변화시키면서 분산 빔포밍하여 수신단에 신호를 협력 전송할 때, 시간이 지남에 따라 수렴해가는 수신 신호 강도 값의 수렴 속도를 기존 알고리즘보다 향상시키고 노이즈를 고려한 시스템에서 제안한 알고리즘을 정상 상태에서 가질 수 있는 위상 코히어런스의 상태를 확률적으로 분석하고 이를 검증하는 것을 목표로 한다. 기존 분산 송신 빔포밍 방식은 각 송신기들이 동시에 위상을 임의로 변화시켜 수신 신호 강도의 반복적인 측정을 통해 수렴 값을 얻어내는 알고리즘을 제시한 반면, 본 논문에서 제안하는 분산 송신 빔포밍 알고리즘은 한 개의 송신기가 순서적으로 위상을 변화시키면서 반복적인 수신신호 강도 값의 측정을 통해, 기존 알고리즘보다 수신 신호 강도 값의 수렴 속도의 성능을 높이는 기술이다. 또한 노이즈가 존재하는 시스템에서 제안 알고리즘을 적용한 시스템이 정상 상태에 도달했을 때, 시스템의 위상 코히어런스가 이루어진 정도를 확률적인 분포를 통해 알아본다. 즉, 위상 증가분의 크기나 노이즈 파워에 따라 정상 상태로 도달할 수 있는 수신 신호 강도의 평균값 및 그 값 기준으로 시스템의 변동 상태를 나타내는 가중 분산을 계산해 보는 것이다. 이를 검증해보는 과정으로 컴퓨터 모의 실험을 통하여 노이즈가 없는 환경과 노이즈 및 페이딩이 있는 환경에서 기존 알고리즘과 제안 알고리즘의 수신 신호 강도의 수렴 속도를 비교하여 제안 알고리즘이 기존 알고리즘보다 성능이 향상되었음을 보이고, 제안 알고리즘의 이론적인 분석을 통해 얻어진 값들을 실제 실험한 값들과 유사함을 보인다.
