The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Performance of PN Code Based Time Hopping Sequences in M-ary Ultra Wide Band Multiple Access Systems Using Equicorrelated Signal Sets

동일 상관 신호군을 이용하는 M-ary UWB 다원 접속 시스템에서 PN 부호 기반 시간 도약 시퀀스의 성능

  • 양석철 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 신요안 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2003.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, we evaluate the performance of PN (Pseudo Noise) code based time hopping sequences for M-ary UWB (Ultra Wide Band) multiple access systems using the equicorrelated signal sets. In particular, we consider two different types of M-ary UWB systems in UWB indoor wireless multipath channels: The first type of the systems (System #1) has identical symbol transmission rate regardless of the number of symbols M since the length of signal pulse train is fixed while M increases, and the second type of the systems (System #2) has the same bit transmission rate regardless of M since the length of signal pulse train is extended according to the increase of M. We compare the proposed systems with those using the ideal random time hopping sequence in terms of the symbol error rate performance. Simulation results show that the PN code based time hopping sequence achieves quite good performance which is favorably comparable to that of the ideal random sequence. Moreover, as M increases, we observe that System #2 shows better robustness against multiple access interference than System # 1.

본 논문에서는 동일 상관 신호군을 이용하는 M-ary UWB (Ultra Wide Band) 다원 접속 시스템에서 PN(Pseudo Noise) 부호 기반의 시간 도약 시퀀스를 이용하는 경우의 성능을 평가하였다. 특히 심벌 수 M이 증가해도 신호 펄스열의 길이가 변화하지 않아 M에 관계없이 동일 심벌 전송률을 갖게 되는 M-ary UWB 시스템 (시스템 #1)과 신호 펄스열의 길이가 M의 증가에 따라 확장되어 M이 증가하여도 동일 비트 전송률을 갖게 되는 M-ary UWB 시스템 (시스템 #2)을 모두 고려하여, UWB 실내 무선 다중 경로 채널 하에서의 심벌오율 성능을 이상적인 랜덤 시간 도약 시퀀스를 적용한 다원 접속 시스템의 성능과 비교 분석하였다. 모의 실험 결과, PN 부호 기반의 시간 도약 시퀀스가 이상적인 랜덤 시퀀스와 거의 유사한 매우 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 심벌수가 증가함에 따라 시스템 #2의 경우가 시스템 #1의 경우보다 다원 접속 간섭에 대한 강인성 측면에 있어서 월등히 우수함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Federal Communications Commission, Revision of Part 15 of the Commission's Rules Regarding Ultra-Wideband transmission, ET Docket 98-153, April 2002
  2. http://www.ieee802.org/15/pub/SG3a.html
  3. Federal Communications Commission, Measured Emissions Data for Use in Evaluating the Ultra- Wideband (UWB) Emissions Limits in the Frequency Bands Used by the Global Positioning System (GPS), Project TRB 02-02 Report, October 2002
  4. R. A. Scholtz, 'Multiple access with time-hopping impulse modulation,' Proc. Military Commun. Conf. (MILCOM '93), pp. 447- 450, Boston, USA, October 1993
  5. M. Z. Win and R. A. Scholtz, 'Impulse radio : How it works,' IEEE Commun. Lett., vol. 2, no. 2, pp. 36-38, February 1998 https://doi.org/10.1109/4234.660796
  6. R. A. Scholtz and M. Z. Win, 'Impulse radio,' in Wireless Communications (S. G. Glisic and P. A. Leppanen, Eds.), Kluwer Academic Publisheis, 1997
  7. P. Withington, 'Impulse radio overview,' available at http://www.time-doinam.com
  8. M. Z. Win and R. A. Scholtz, ''Ultra-wide bandwidth time-hopping spread-spectrum impulse radio for wireless multiple-access communications,' IEEE Trans. Commun., vol. 48, pp. 679-691, April 2000 https://doi.org/10.1109/26.843135
  9. H. Lee, B. Han, Y. Shin, and S. Im, 'Multipath characteristics of impulse radio channels,' Proc. Veh. Tech. Conf. (VTC 2000 - Spring), vol. 3, pp. 2487-2491, Tokyo, Japan, May 2000
  10. C. J. Le Martret and G. B. Giannakis, 'All-digital PAM impulse radio for multiple-access through frequency-selective multipath,' Proc. IEEE Global Telecommun. Conf. (GLOBECOM 2000), vol. 1, pp. 77-81, San Francisco, USA, November 2000
  11. H. Grebel, A. M. Haimovich, and L. Zhao, 'Performance of ultra-wideband communications in the presence of interference,' Proc. Int'l Conf. Commun. (ICC 2001), vol. 10, pp. 2948-2952, Helsinki, Finland, June 2001
  12. A. M. Haimovich and L. Zhao, 'Performance of ultra-wideband communications in the presence of interference,' IEEE Jour. Selected Areas in Commun., vol. 20, no. 9, pp. 1684-1691, December 2002 https://doi.org/10.1109/JSAC.2002.805061
  13. A. M. Haimovich and L. Zhao, 'The capacity of an UWB multiple-access communications system,' Proc. Int'l Conf. Commun. (ICC 2002), vol. 3, pp. 1964-1968, New York City, USA, April 2002
  14. F. Ramirez-Mireles, 'Performance of ultrawideband SSMA using time hopping and M-ary PPM,' IEEE Jour. Selected Areas in Comnun., vol. 19, no. 6, pp. 1186-1196, June 2002
  15. 박광희, 신요안, '초광대역 임펄스 무선 전송 시스템을 위한 의사 잡음 부호 기반의 시간도약 시퀀스,' 한국통신학회논문지, 제26권, 제7B호, pp. 1021-1033, 2001년 7월
  16. S. Kim, K.-H. Park, S. Yang, H.-S. Kim, and Y. Shin, 'Time hopping sequences based on pseudo random codes for ultra wideband impulse radio systems,' Proc. Int'l Tech. Conf. Circuits/Systems, Computers & Commun. (ITC-CSCC 2002), vol. 2, pp. 1354-1357, Phuket, Thailand, July 2002
  17. 양석철, 김산해, 김학성, 신요안, '다중 경로 성분이 존재하는 실내 무선 채널에서 UWB 시간 도약 다원 접속 시스템의 성능 분석,' 제15회 신호처리합동학술대회 논문집, 2002년 9월
  18. S. Yang and Y. Shin, 'Performance of multiple access UWB systems in indoor channels,' (Invited Paper), Proc. 4th Korea-Japan Joint Workshop Microwave & Millimeter-Wave Photonics, Daejon, Korea, January 2003
  19. M. K. Simon et. al., Spread Spectrum Communications Handbook, McGraw-Hill, 1994
  20. A. W. Lam and S. Tantaratana, theory and Applications of Spread-Spectrum Systems, IEEE Press, 1994
  21. J. R. Foerster, 'The effects of multipath interference on the performance of UWB systems in an indoor wireless channel,' Proc. Vehicular Technol. Conf. (VTC 2001 -Spring), vol. 2, pp. 1176-1180, Rhodes, Greece, May 2001
  22. M. Z. Win, F. Ramirez-Mireles, R. A. Scholtz, and M. A. Barnes, 'Ultra-wide bandwidth (UWB) signal propagation for outdoor wireless communications,' Proc. Vehicular Technol. Conf. (VTC '97), vol. 1, pp. 251-255, Phoenix, USA, May 1997
  23. Y. Shin, J. Ahn and S. Im, 'A performance analysis of ultra wideband time hopping impulse radio communication systems,' Proc. Int'l Tech. Conf. Circuits/Systems, Computers & Commun. (ITC-CSCC '99), vol. 2, pp. 1346-1349, Niigata, Japan, July 1999
  24. 안진철, 신요안, '초광대역 시간 도약 이진임펄스 무선 전송 시스템의 성능 평가,' 한국통신학회논문지, 제25권, 제11A호, pp. 1672-1681, 2000년 11월
  25. 안진철, 박광희, 신요안, '초광대역 M진 펄스 위치 변조 임펄스 무선 전송 시스템의 성능,' 한국통신학회논문지, 제25권, 제11A호 pp. , 2000년 11월
  26. Y. Shin and J. Ahn, 'Effect of timing jitters in an ultra wideband impulse radio system,' Proc. Int'l Symp. Intelligent Signal Proc. & Commun. Syst. (ISPACS 2000), vol. 2, pp. 502-505, Honolulu, Hawaii, November 2000
  27. 박광희, 신요안, '비동기 다원 접속 초광대역 시간 도약 임펄스 무선 전송 시스템의 성능 분석,' 2000년도 한국통신학회 추계종합학술발표회 논문집, 상권, pp. 27-30, 2000년 11월
  28. 양석철, 김산해, 김학성, 신요안, '초광대역 시간 도약 임펄스 무선 통신 다원 접속 시스템에서 복조 방식에 따른 성능,' 2002년도 한국통신학회 하계종합학술발표회 논문집, 2002년 7월
  29. D. Cassioli, and M. Z. Win, F. Vatalaro, and A. F. Molisch, 'Performance of low-complexity rake reception in a realistic UWB channel,' Proc. Int'l Conf. Commun. (ICC 2002), vol. 2, pp. 763-767, New York City, USA, April 2002
  30. M. Z. Win and Z. A. Kostic, 'Impact of spreading bandwidth on Rake reception in dense multipath channels,' IEEE Jour. Selected Areas in Commun., vol. 17, no. 10, pp. 1794-1806, October 1999 https://doi.org/10.1109/49.793314
  31. M. Z. Win, G. Chrisikos, and N. R. Sollenberger, 'Performance of Rake reception in dense muldpath channels: Implications of spreading bandwidth and selection diversity order,' IEEE Jour. Selected Areas in Commun., vol. 18, no. 8, pp. 1516-1525, August 2000 https://doi.org/10.1109/49.864015
  32. M. Z. Win and R. A. Scholtz, 'Characterization of ultra-wide bandwidth wireless indoor channels: a communication-theoretic view,' IEEE Jour. Selected Areas in Commun., vol. 20, pp. 1613-1627, Dec. 2002 https://doi.org/10.1109/JSAC.2002.805031
  33. M. Z. Win and Z. A. Kostic, 'Virtual path analysis of selective Rake receiver in dense multipath channels,' IEEE Commun. Lett., vol. 3, no. 11, pp. 308-310, November 1999 https://doi.org/10.1109/4234.803465
  34. M. Z. Win, G. Chrisikos, and N. R. Sollenberger, 'Effects of chip rate on selective Rake combining,' IEEE Commun. Lett., vol. 4, no. 7, pp. 233-235, July 2000 https://doi.org/10.1109/4234.852926
  35. M. Z. Win and G. Chrisikos, 'Impact of spreading bandwidth and selection diversity order on selective Rake reception,' in Wideband Wireless Digital Communications (A. F. Molisch, Ed.), Prentice-Hall, pp. 424-454, 2001
  36. M. Z. Win, G. Chrisikos, A. F. Molisch, and N. R. Sollenberger, 'Selective Rake diversity in multipath fading with arbitrary power delay profile,' Proc. Global Telecommun. Conf. (GLOBECOM 2000), vol. 2, pp. 960-964, San Francisco, USA, November 2000
  37. D. Cassioli, M. Z. Win, F. Vatalaro, and A. F. Molisch, 'Performance of selective Rake reception in a realistic UWB channel,' Proc. Int'l Conf. Communun. (ICC 2002), vol. 2, pp. 763-767, New York City, USA, April 2002