IB-DFE를 적용한 SC-FDMA 시스템의 성능 비교 분석

Performance Comparison and Analysis of SC-FDMA Systems employing IB-DFE

  • 조재덕 (고려대학교 전자및정보공학과 신호처리연구실) ;
  • 안상식 (고려대학교 전자및정보공학과)
  • 발행 : 2009.09.30

초록

SC-FDMA는 차세대 이동 통신 방식으로 각광받고 있는 3GPP-LTE 시스템의 상향링크에 채택된 통신 방식으로 등화기를 FD-LE로 간단히 구현할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 FD-LE는 잡음을 증폭하는 단점 때문에, FF 필터는 주파수 영역에서 구현하고 FB 필터는 시간 영역에서 구현하는 Hybrid-DFE보다 성능이 열악하다. 한편, FB 필터의 구현 및 처리 과정이 복잡한 Hybrid-DFE의 단점을 보완하고 FD-LE보다 우수한 성능을 얻기 위한 여러 가지 IB-DFE 알고리즘들이 최근 제안되고 있다. 본 논문에서는 여러 가지 IB-DFE 알고리즘을 3GPP-LTE 상향링크 시스템에 적용하고 BER을 계산하여 성능을 비교한다. 그리고 CAZAC 신호를 사용한 채널추정 오차와 도플러 시프트가 IB-DFE의 성능에 미치는 영향에 대해서 알아본다. 끝으로 IB-DFE 알고리즘의 계산량을 분석하여 설계자가 요구되는 서비스의 특성과 품질에 따라 적절한 알고리즘을 선택하고 반복 횟수를 결정하는 기준을 제시한다.

SC-FDMA is employed in the 3GPP-LTE standard as the uplink transmission scheme. SC-FDMA has advantages that the signal has a low PAPR property and a simple equalizer such as FD-LE can be implemented. But FD-LE has inferior performance to Hybrid-DFE composed of frequency-domain feedforward filter and time-domain feedback filter. Recently, several IB-DFE algorithms have been proposed to overcome the disadvantages of implementation and processing complexity of Hybrid-DFE and to obtain superior performance to FD-LE. In this paper, we apply several IB-DFE algorithms to 3GPP-LTE uplink system and compare their performance by calculating BER. We investigate the effects of channel estimation errors and Doppler shift on performance. Finally, by analyzing computational complexity of IB-DFEs, we present some criteria to choose appropriate algorithm and to decide the number of iterative processes.

키워드

참고문헌

  1. Benvenuto, N.; Tomasin, S., 'On the comparison between OFDM and single carrier modulation with a DFE using a frequencydomain feedforward filter', Communications, IEEE Transactions on, vol. 50, no. 6, pp. 947-955, Jun. 2002 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2002.1010614
  2. Falconer, D. D.; Ariyavisitakul, S. L., 'Broadband wireless using single carrier and frequency domain equalization', Wireless Personal Multimedia Communications,2002. The 5th International Symposium on, vol. 1, no., pp. 27-36, Oct. 2002 https://doi.org/10.1109/WPMC.2002.1088127
  3. Sainte-Agathe, F.; Sari, H., 'Single-Carrier Transmission with Iterative Frequency Domain Decision-Feedback Equalization', Proceedings EUSIPCO 2005, Sept. 2005, Antalya Turkey
  4. Sainte-Agathe, F.; Sari, H., 'Iterative Frequency-Domain Decision-Feedback Equalization', Wireless Communication Systems, 2006. ISWCS'06 3rd International Symposium on, vol., no., pp. 1-5, 6-8, Sept. 2006
  5. Benvenuto, N.; Tomasin, S., 'Iterative design and detection of a DFE in the frequency domain', Communications, IEEE Transactions on, vol.53, no.11, pp.1867-1875, Nov. 2005 https://doi.org/10.1109/TCOMM.2005.858666
  6. Huang, G.; Nix, A.,; Armour, S., 'Decision feedback equalization in SC-FDMA', Personal Indoor and Mobile Radio Communications, 2008. PIMRC 2008. IEEE 19th International Symposium on, vol., no., pp. 1-5, 15-18, Sept.2008
  7. 3GPP, 'Physical Channels and Modulation', TR 36.211 V8.5.0, Dec. 2008
  8. Chu, D., 'Polyphase codes with good periodic correlation properties (Corresp.),' Information Theory, IEEE Transactions on, vol. 18, no. 4, pp. 531-532, Jul. 1972 https://doi.org/10.1109/TIT.1972.1054840
  9. 3GPP, 'Physical Layer Aspects for for Evolved UTRA', TR 25.814 V7.1.0, Sept. 2006
  10. van de Beek, J.-J.; Edfors, O.; Sandell, M.; Wilson, S.K.; Borjesson, P.O., "On channel estimation in OFDM systems," Vehicular Technology Conference, 1995. IEEE 45th, vol. 2, no., pp. 815-819 vol. 2, 25-28 Jul. 1995 https://doi.org/10.1109/VETEC.1995.504981
  11. J. G. Proakis and D. G. Manolakis, Digital Signal Processing : Principles, Algorithms and Applications. 4th Ed, Pearson Prentice Hall, 2007
  12. 이현호, 최성호, '3G LTE 및 IMT-Advanced 서비스', 표준기술동향, TTA 저널 No. 104, 2006