Iterative OSTBC-based Multi-User MIMO Interference Cancellation for Uplink Systems

Abstract

In next-generation wireless communication systems, high-rate data transmission is required with the multimedia contents. Therefore, the wireless communication technology of high channel capacity is required. The Multiple antenna wireless communication systems have recently significant attention due to their higher capacity and better immunity to fading. Multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) uplink transmission system has a trade-off between multiplexing and diversity scheme. There are several methods for obtaining the diversity gain in a special space multiplexing technique. Orthogonal space-time block codes (OSTBC) can be obtained diversity gain by reducing the muti-user interference (MUI). In space-time code, OSTBC scheme is the best method to simplify encoding and decoding and improves the diversity gain. This scheme is used by reducing the MUI in a wireless communication system. However, it is only applicable for downlink transmission. In uplink transmission system, one method that tried to reduce MUI using the unitary property of OSTBC configured the same number of receive antennas with the number of users at the base station, and each receive antenna could detect only single user signal. Therefore, even when equipped with multiple number of receive antennas larger than the number of users, receiver diversity gain can not be obtained. In this paper, we propose an interference cancellation detector with a simple decoding structure for a multi-user MIMO uplink transmission system that utilizes the equivalent channel of each user using the special property of the OSTBC. The proposed OSTBC-based interference cancellation algorithm reduces interferences received from the other users, and simultaneously diversity gain can be achieved. The simulation results validate the proposed algorithm in terms of the bit error rate (BER) performance.차세대 무선 통신 시스템은 멀티미디어 콘텐츠를 포함하는 고속의 데이터 통신이 축이 됨에 따라 고속 의 데이터 전송이 요구되어서, 채널 용량이 많은 무선 통신 기술이 필요하게 된다. 차세대 무선 통신 시스템 설계에는 두 가지 큰 문제를 가지고 있다. 하나는 스 펙트럼이 부족하다는 것이고, 다른 하나는 페이딩과 간섭에 의한 통화 품질이 저하된다는 것이다. 이러한 문제는 다중 송수신 안테나 시스템을 사용함으로써 해결할 수 있다. 그러나 다중 사용자 MIMO 상향링크 시스템은 다중화기법과 다이버시티 기법간의 트레이 드오프가 있다. 특수한 공간 다중화 기법으로 다이버 시티 이득을 얻기 위한 몇 가지 방법들이 있는데, 그 중 OSTBC 기법은 다중 사용자 간섭을 제거함으로써 다이버시티 이득을 얻는다. 이러한 시공간 부호 기법 중 OSTBC 기법은 부호화와 복호화가 간단하고 다이 버시티 이득을 향상시켜주는 가장 좋은 기법이므로 무선 통신 시스템 설계에서 다중 사용자 간섭을 제거 하는 방법으로 많이 이용된다. 그러나 상향링크 전송 시스템에서 OSTBC를 사용하여 MUI를 감소시키는 방 법은 기지국에서 사용자의 수와 수신 안테나의 수가 동일해야하고, 각 수신 안테나는 오직 하나의 사용자 신호만 검출할 수 있다. 따라서 사용자의 수보다 더 많은 수신 안테나를 사용하는 경우에도, 수신 다이버 시티 이득을 얻을 수 없다. 본 논문에서 우리는 OSTBC의 특성을 이용하여 각 사용자의 채널이 직교 성을 유지하는 다중 사용자 MIMO 상향링크 전송 시 스템에서 단순한 복호 구조를 갖는 간섭 제거 검출기 를 제안한다. 제안된 OSTBC 기반 간섭 제거 알고리즘은 다른 사용자로부터 수신 받은 간섭을 제거하고, 동시에 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 시뮬레이션 결과는 BER 성능 면에서 제안된 알고리즘을 검증한 다.