We propose the algorithm that maximizes the sum rate using local channel state information (CSI) in K-user MIMO (multi-input multi-output) interference channels. Recent works show that sum rate can be approached to capacity by finding optimal DoF (Degree of freedom) and can be maximized by using sum-rate gradient. However, there is still a chance to maximize sum rate even though optimal DoF is achieved because DoF is not the same as sum rate. Moreover, obtaining sum-rate gradient can be impractical because it requires global CSI. The sum rate can be represented as sum of each independent rate by using interference suppression filter and precoder. It means that sum-rate gradient can be represented with only information of Tx-Rx link. Therefore, we propose the algorithm that maximizes sum rate by updating interference suppression filters and precoders using sum-rate gradient that requires the information of Tx-Rx link. Also, we use the optimization method on Grassmann manifold because the solutions of the interference suppression filters and the precoders are on the Grassmann manifold. Simulation results show that proposed scheme outperforms the method finding optimal DoF and is similar to method using the sum-rate gradient in terms of system throughput.
본 논문에서는 K-사용자 다중안테나 간섭채널에서 지역채널정보를 사용해서 합 전송률을 최대화하는 알고리즘을 제안한다. 최근 연구들을 통해 합 전송률은 최적의 자유도를 찾음으로써 전송용량에 근접하게 될 수 있으며, 합 전송률 기울기를 사용해서 최대화될 수 있음을 알 수 있다. 하지만 최적의 자유도를 얻을 수 있다 할지라도 자유도 자체가 합 전송률이 아니기 때문에 합 전송률을 최대화할 수 있는 기회는 여전히 남아있는 상황이다. 게다가 전역채널정보를 요구하기 때문에 합 전송률 기울기를 구하는 것도 현실적이라고는 할 수 없다. 합 전송률은 간섭억제필터와 사전부호화기를 사용하면 각각의 독립된 전송률의 합으로 표현할 수 있다. 이는 오직 송신기-수신기 연결의 정보만으로 합 전송률 기울기를 표현할 수 있음을 의미한다. 따라서 본 논문에서는 송신기-수신기 연결의 정보를 요구하는 합 전송률 기울기를 사용하여 간섭억제필터와 사전부호화기의 해를 갱신함으로써 합 전송률을 최대화하는 알고리즘을 제안한다. 또한 간섭억제필터와 사전부호화기의 해가 Grassmann manifold 위에 있으므로 Grassmann manifold 위의 최적화 방법을 사용한다. 모의실험을 통해 제안한 방법이 시스템의 합 전송률 측면에서 최적의 자유도를 찾는 방법보다 뛰어나며, 전역채널정보를 필요로 하는 합 전송률 기울기를 이용하는 방법과 비슷함을 보인다.
