Joint design methods of transceivers using duality for MIMO two-way relay systems

Abstract

본 연구에서는 양방향 중계기 시스템에서 각 노드들의 송수신기(transceiver) 를 공동으로 설계하는 새로운 방법을 제안한다. 여기서 말하는 송수신기는 발신기 1(source node 1)의 송신기(transmitter)와 수신기(receiver), 발신기 2 의 송신기와 수신기, 그리고 중계기의 빔형성기(relay beamformer) 를 모두 포함한다. 제안하는 방법에서는, 설계 문제를 세 가지의 부문제(sub-problem)으로 나누고 쌍대성(duality) 를 이용하여 각각의 문제를 닫힌형태의 해(closed-form solution)으로 구할 수 있게 된다. 그리고 다수의 발신기 쌍으로 이루어진 양방향 중계기 시스템에서 MSE 쌍대성을 이용하여 송수신기의 동시 설계 방법을 제안하였다. 앞의 방법과 비슷하게, 원 설계 문제를 세개의 부문제로 나누고 이를 설계하는 방법을 사용하였다. SINR 쌍대성과는 다르게 각각의 부문제들이 볼록하기(convex) 때문에, 제안하는 방법은 각 부문제에 대하여 최적임이 보장되고 항상 수렴성이 보장된다. 모의 실험 결과를 통해, 제안하는 설계 방법은 기존의 방법들에 비해 더 낮은 MSE를 더 적은 연산시간 안에 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서, 제안하는 송수신기 설계 방법은 별도의 볼록 최적화 도구를 사용하지 않고, 더 큰 성능향상을 낮은 복잡도로 얻을 수 있음을 알 수 있다.