다단계 MIMO 프리코드‑포워드 시스템의 대규모 용량 및 최적 전송 설계

본 논문은 다단계(Multi‑level) MIMO 릴레이 시스템을 모델링하고, 각 홉이 상관된 레일리 페이딩을 겪으며 릴레이 단계에서는 잡음이 무시된다는 가정 하에 시스템의 용량 특성을 분석한다. 시스템은 k₀개의 송신 안테나, k_N개의 수신 안테나, 그리고 N‑1개의 릴레이 스테이지(각 스테이지 i는 k_i개의 안테나 보유)로 구성된다. 각 홉의 채널 행렬 H_i는 Kronecker 모델 H_i = C_{r,i}^{1/2} Θ_i C_{t,i}^{1/2} 로 표현되며, Θ_i는 i.i.d. 복소 가우시안 행렬, C_{t,i}, C_{r,i}는 각각 송·수신 상관 행렬이다. 릴레이는 선형 프리코딩 행렬 P_i 를 적용해 수신 신호 y_i 를 전처리하고, x_i = P_i y_i 로 다음 홉에 전송한다. 전송 파워 제약은 tr(E