Performance of a Hybrid DS/SFH Spread Spectrum System over Nakagami Fading Channel in the Presence of Multiple Tone Jamming

다중 톤 방해신호가 존재하는 나카가미 페이딩 전송로에서 DS/SFH 복합 확산대역 시스템의 성능분석

In this paper, the performance of a hybrid DS/SFH-SS(direct-sequence/slow-frequency-hopped spread-spectrum) system with coherent BPSK modulation over Nakagami fading channel in the presence of multiple tone jamming is analyzed. Because the Nakagami m-distribution can describe not only Rayleigh fading but also more general fluctuations involving a specular component by adjusting the value of the fading index m. It is known that for m=1 corresponds to Rayleigh fading, for $1/2{\le}m{\le}1$ corresponds to the worst case fading condition, for m>1 corresponds to Rician fading, and for $m{\to}{\infty}$ corresponds to the nonfading condition. The bit error probability is derived over Nakagami model and numerical evaluations are presented for some combinations of system parameters. The results show that as m increases, the bit error probability is better. Also, at a low JSR(jamming-to-signal power ratio), a pure DS-SS system can achieve lower bit error probability than a hybrid DS/SFH-SS system. But at a high JSR, a hybrid DS/SFH-SS system is shown to be superior to a pure DS-SS system. Therefore, it is demonstrated that without increasing the total system bandwidth, the performance of a hybrid DS/SFH-SS is superior to that of a pure DS-SS system in the presence of multiple tone jamming.

본 논문에서는 다중톤 방해신호가 존재하는 나카가미 페이디 전송로에서 BPSK 변조 및 동기검출을 이용하는 직접시퀀스/느린 주파수 도약(DS/SFH) 복합 확산대역 시스템의 성능을 분석한다. 나카가미 페이딩 전송로 모델은 페이딩 지수 m에 따라 다양한 전파환경을 표현할 수 있는 장점을 지니는데, m=1이면 레일레이 페이딩 분포를 나타내고, $1/2{\le}m{\le}1$이면 레일레이 페이딩보다 심한 페이딩을 나타낸다. m>1이면 라이시안 페이딩을 나타내고, m이 무한대로 감에 따라 페이딩이 없는 조건을 나타낸다. 본 논문은 이 모델을 근거로 복합 확산대역 시스템의 비트오율식을 유도하고, 여러가지 시스템 파라미터에 대하여 계산한 결과를 제시한다. 계산결과로부터 m이 증가함에 따라 페이딩의 영향은 줄어들고 이에 따라 더 좋은 성능을 나타내는 것을 알 수 있으며, 방해신호대 원하는 신호의 전력비(JSR)가 작은 경우에는 DS 확산대역 시스템의 성능이 DS/SFH 복합 확산대역 시스템보다 좋은 성능을 나타내지만, 방해신호대 원하는 신호의 전력비(JSR)가 큰 경우에는 DS/SFH 복합확산대역 시스템의 성능이 DS 확산대역 시스템 성능보다 더 우수하다. 결론적으로, 전체 대역폭을 일정하게 유지할 경우, 다중톤 방해신호가 존재하는 환경에서 DS/SFH 복합 확산대역 시스템의 성능이 DS확산대역 시스템의 성능보다 훨씬 더 우수함을 알 수 있다.