In this thesis, a new beam design paradigm for coordinated beamforming (CB) for current
and future cellular networks is proposed based on a relaxed zero-forcing (RZF) constraint.
In the conventional zero-forcing (ZF) CB, each cooperating transmitter designs its transmit
beamforming matrix to null out interference to undesired receivers completely in the MIMO
interference channels. In the proposed RZF paradigm, however, the ZF constraint is relaxed so
that a tolerable amount of interference leakage to undesired receivers is allowed for the beam
design at each transmitter. By relaxing the ZF constraint in such a way, transmitters have
more degrees of freedom for their beam design to increase the overall data rate of the network.
An efficient algorithm for the RZFCB is proposed based on a adaptive projected subgradient
method. Numerical results show that the proposed RZFCB shows a noticeable gain over the
conventional ZFCB. In the MISO interference channels, we show that a optimal structure of
the RZF paradigm is a linear combination of sequential orthogonal projections. We also find
a optimal solution for two-user case and a very fast algorithm for MISO RZFCB is proposed
based on the optimal structure.
이 논문에서는 다중입력-다중출력 간섭채널 상황에서, 간섭을 완전히 없애는 제로포싱 빔 조건을 완화시켜, 원하지 않는 수신기에게로 가는 간섭을, 잡음을 고려하여 적절하게 허용하게 하는 완화된 제로포싱 패러다임을 제안하였다. 기지국간의 협력을 통하여 각 유저가 받을 수 있는 최대 간섭량을 미리 결정하면서, 최대화 하고자 하는 총 데이터율 최적화 문제가 하계를 통해 볼록 최적화 문제로 바꿀수 있게 되고, 그것의 최적 해를 수치적으로 찾아가는 알고리즘 적응 정사영 기울기 방법을 기반하여, 완화 제로포싱을 위한 빔 형성 벡터 혹은 행렬을 설계하였다. 다중입력-단일출력 간섭채널 상황에서 이 완화된 제로포싱 기법에 대하여, 최적 해를 2명의 사용자에서 닫힌 꼴로 구하였고, 최적 해의 구조를 임의의 여러명 사용자에서 순차적 제로 포싱 벡터 들의 선형결합으로 되어 있음을 증명하였다. 2명의 사용자에서 최적해는 기존에 파레토 최적 경계선을 만족하는 선형 결합 구조인 제로포싱필터와 정합필터의 선형결합 구조와 정확히 일치하는 것을 보였다. 그리고 완화된 제로 포싱 기법에서 여러명 사용자에서 순차적 제로 포싱 벡터들의 선형결합으로 최적 구조가 되어있음을 이용하여서 새로운 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 기존에 알려져 있는 기법보다 준 최적방법이지만 훨씬 더 빨리 해를 찾는 알고리즘이다.
