Анализ выравнивания помехи на основе предварительного кодирования многопользовательской системы MIMO

Автор(и)

  • А. Бора Северо-восточный региональный институт науки и техники (NERIST), Нирджули, Індія
  • А. Хусейн Северо-восточный региональный институт науки и техники (NERIST), Нирджули, Індія
  • Дж. Бора Северо-восточный региональный институт науки и техники (NERIST), Нирджули, Індія

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021110054

Ключові слова:

многопользовательская система со многими входами и многими выходами, MU-MIMO, выравнивание помех, комбинирование антенн, среднегеометрическое разложение, GMD, сингулярное разложение, SVD, общая пропускная способность

Анотація

В современных системах связи подавление помех является исключительно важным для улучшения эффективности работы системы. Постоянно растущий спрос на беспроводную связь вызвал появление новой группы исследователей, занимающихся вопросами спектральной эффективности, максимально возможными скоростями передачи для пользователей, и вопросами повторного использования частотного спектра и минимального уровня помех. Выравнивание помех IA (interference alignment) является новым способом подавления межсотовых помех ICI (inter-sell interference) сети, что ведет к улучшению работы системы. Одним из эффективных методов, реализующих указанную схему, является выравнивание сигнала помехи от каждого передатчика соседней соты в заданном направлении, и получении комбинированного вектора приемной антенны каждого пользователя. При наличии полной информации о состоянии канала и наличии в системе обратной связи с передатчиком базовой станции соты, система IA может увеличивать общую пропускную способность системы. Увеличение спектральной эффективности на границе соты в сотовой системе связи является одним из главных факторов эффективной работы. Эта статья основана на исследовании пользователей сотовой системы связи на границе соты. В этой работе использованы методы планирования для выбора лучших пользователей и антенн из больших групп пользователей и антенн, соответственно. В статье рассмотрена конструкция с прекодером, где методы выбора антенны и пользователя основаны на частичном IA в сети с двумя и тремя сотами для многопользовательской системы со многими входами и многими выходами MU-MIMO (multiuser MIMO) с нисходящим спутниковым каналом связи. Проведен сравнительный анализ рабочей эффективности системы с использованием метода предварительного кодирования на основе сингулярного разложения SVD (singular value decomposition) и метода предварительного кодирования на основе среднегеометрического разложения GMD (geometric mean decomposition). В работе использована кодовая книга сети LTE, которая известна как передатчику, так и приемнику.

Посилання

V. R. Cadambe, S. A. Jafar, “Interference alignment and degrees of freedom of the K-user interference channel,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 54, no. 8, pp. 3425–3441, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TIT.2008.926344.

M. A. Maddah-Ali, A. S. Motahari, A. K. Khandani, “Communication over MIMO X channels: interference alignment, decomposition, and performance analysis,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 54, no. 8, pp. 3457–3470, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TIT.2008.926460.

Y. Fadlallah, P. Ferrand, L. S. Cardoso, J.-M. Gorce, “Interference alignment for downlink cellular networks: joint scheduling and precoding,” in 2016 IEEE 17th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), 2016, vol. 2016-Augus, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/SPAWC.2016.7536752.

T. Liu, C. Yang, “On the degrees of freedom of asymmetric MIMO interference broadcast channels,” in 2014 IEEE International Conference on Communications (ICC), 2014, pp. 1971–1976, doi: https://doi.org/10.1109/ICC.2014.6883612.

A. Bayesteh, A. Mobasher, Y. Jia, “Downlink multi-user interference alignment in two-cell scenario,” in 2011 12th Canadian Workshop on Information Theory, 2011, pp. 182–185, doi: https://doi.org/10.1109/CWIT.2011.5872152.

R. Heath, D. Love, B. Rao, V. Lau, D. Gesbert, M. Andrews, “Exploiting limited feedback in tomorrow’s wireless communication networks,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 26, no. 8, pp. 1337–1340, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/JSAC.2008.081001.

J. Thukral, H. Bolcskei, “Interference alignment with limited feedback,” in 2009 IEEE International Symposium on Information Theory, 2009, pp. 1759–1763, doi: https://doi.org/10.1109/ISIT.2009.5205266.

O. El Ayach, S. W. Peters, R. W. Heath, “The feasibility of interference alignment over measured MIMO-OFDM channels,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 59, no. 9, pp. 4309–4321, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2010.2082005.

Y. Zhu, Y. Ou, “Interference alignment-based precoding and user selection with limited feedback in two-cell downlink multi-user MIMO systems,” J. Eng. Sci. Technol. Rev., vol. 9, no. 2, pp. 115–120, 2016, doi: https://doi.org/10.25103/jestr.092.19.

= [5]

N. Jindal, “MIMO broadcast channels with finite-rate feedback,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, no. 11, pp. 5045–5060, 2006, doi: https://doi.org/10.1109/TIT.2006.883550.

T. Yoo, N. Jindal, A. Goldsmith, “Finite-rate feedback MIMO broadcast channels with a large number of users,” in 2006 IEEE International Symposium on Information Theory, 2006, pp. 1214–1218, doi: https://doi.org/10.1109/ISIT.2006.261998.

= [4]

G. Sridharan, W. Yu, “Degrees of freedom achieved using subspace alignment chains for three-cell networks,” in 2013 Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, 2013, pp. 1869–1874, doi: https://doi.org/10.1109/ACSSC.2013.6810627.

C. Suh, M. Ho, D. N. C. Tse, “Downlink interference alignment,” IEEE Trans. Commun., vol. 59, no. 9, pp. 2616–2626, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2011.070511.100313.

W. Shin, N. Lee, J.-B. Lim, C. Shin, K. Jang, “On the design of interference alignment scheme for two-cell MIMO interfering broadcast channels,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 10, no. 2, pp. 437–442, 2011, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2011.120810.101097.

J. Tang, S. Lambotharan, “Interference alignment techniques for MIMO multi-cell interfering broadcast channels,” IEEE Trans. Commun., vol. 61, no. 1, pp. 164–175, 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2012.100912.110644.

S. Peng, W. Lu, L. Zhong, Z. Kong, “Spatial interference alignment relying on limited precoding matrix feedback indices,” in 2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference (VTC2020-Spring), 2020, vol. 2020-May, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/VTC2020-Spring48590.2020.9129168.

X. Chen, F.-K. Gong, G. Li, H. Ding, “Interference subspace alignment in multiple-multicast networks,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 68, no. 9, pp. 8853–8865, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2019.2929475.

H. Lee, I. Sohn, K. B. Lee, “Low-feedback-rate and low-complexity downlink multiuser MIMO systems,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 59, no. 7, pp. 3640–3645, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2010.2050504.

3GPP, “Design and evaluation of precoder codebooks for CSI feedback. R1-103839, Ericssion, and ST-Ericsson,” 2010.

Двухсотовая многопользовательская сеть MIMO с нисходящим спутниковым каналом связи

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-30 — Оновлено 2022-01-22

Як цитувати

Бора, А., Хусейн, А., & Бора, Д. (2022). Анализ выравнивания помехи на основе предварительного кодирования многопользовательской системы MIMO. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(11), 705–712. https://doi.org/10.20535/S0021347021110054

Номер

Том 64 № 11 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.