이 논문에서는 다중사용자 (multi-user) 다중안테나 (multiple-in multiple-out : MIMO) 시스템을 위한 전송기법을 제안한다. Costa가 증명한 더티페이퍼코딩 (dirty-paper coding: DPC)이론에 따르면 송신기가 수신기의 가우시안 분포를 갖는 간섭 신호를 알고 있는 경우 간섭 신호에 상관 없이 채널 캐패시티를 얻을 수 있음이 알려져 있다. 단독사용자 채널의 경우 간단하며 효율적인 DPC기법들이 알려져 있으나 다중사용자 환경에는 실제 구현하는데 있어 복잡도와 관련해 많은 문제를 가지고 있다. 이 논문에서 우리는 다중사용자 환경에서 송신기에 알려진 갑선신호를 효율적으로 제어할 수 있는 네트워크 채널 행렬 삼각화 (network channel matrix triangulation: NMT)기법을 제안하고자 한다. 제안하는 NMT 알고리즘은 다중사용자 MIMO 채널을 서로 독립된 병렬의 Single-input Single-output (SISO) 채널들로 변환하여 단독사용자 환경을 위해 제안되어 있는 기존 DPC기법들을 다중사용자 환경에서도 사용 가능케 한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 알고리즘이 다중사용자 환경의 채널 캐패시티에 거의 접근함을 보일 것이다.
This paper studies the design of a multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) system, where a base station (BS) transmits independent messages to multiple users. The remarkable "dirty paper coding (DPC)" result was first presented by Costa that the capacity does not change if the Gaussian interference is known at the transmitter noncausally. While several implementable DPC schemes have been proposed recently for single-user dirty-paper channels, DPC is still difficult to implement directly in practical multiuser MIMO channels. In this paper, we propose a network channel matrix triangulation (NMT) algorithm for utilizing interference known at the transmitter. The NMT algorithm decomposes a multiuser MIMO channel into a set of parallel, single-input single-output dirty-paper subchannels and then successively employs the DPC to each subchannel. This approach allows us to extend practical single-user DPC techniques to multiuser MIMO downlink cases. We present the sum rate analysis for the proposed scheme. Simulation results show that the proposed schemes approach the sum rate capacity of the multiuser MIMO downlink at moderate signal-to-noise ratio (SNR) values.
