본 논문에서는 다중경로 패이딩 환경의 DS/CDMA 통신방식에서 성능저하 원인인 동일채널 간섭을 제거하기 위하여 dead zone 검출방식을 이용한 직렬 간섭제거기를 제안하고, 그 성능을 분석하였다. 직렬 간섭제거는 수신기 correlator 출력에서 검출한 데이터를 이용하여 동일채널 간섭을 재생한 후 다음 단계에서 제거해주는 방식이다. Dead zone 검출 방식은 이동통신 환경에서 동일채널 간섭의 제거 성능을 향상시키기 위해 비교적 강한 신호를 검출 방식으로써 제안한 직렬 간섭제거기의 성능분석 결과, 기존 수신기에 비해 동일채널의 사용자수가 약 4배 정도 증가하였으며, 제안한 dead zone 검출방식이 hard 검출방식에 비해 약 17% 정도 사용가 수의 증가하는 개선된 결과를 얻었다. 또한 원근문제에 있어서 사용자수 증가에 따라서 안정적인 전력제어가 필요함을 알수 있었다.
본 논문에서는 다중 경로 이동통신 환경에서 LDPC 코드를 COFDM-CDMA에 적용하는 기법을 제안한다. LDPC 코드는 부호화율이 증가함에 따라 AWGN 채널이나 플랫 페이딩 채널에서는 우수한 복호화 성능을 나타내지만 수신 신호의 품질이 상대적으로 열악한 다중 경로 페이딩 채널의 경우에서는 LDPC 코딩의 성능 또한 상대적으로 저하된다. SNR이 16 ㏈ 이하인 다중 경로 이동통신 환경에서 부호화율이 1:3 이하인 LDPC 코드의 복호 기능을 만분의 일 이차의 BER로 낮추기 위해서는 LDPC 코드의 패리티 정보와 함께 COFDM-CDMA 수신기의 등화기 탭 값 갱신을 위한 채널 추정 파일럿 정보를 전송 심벌에 포함시켜야 한다. 예를 들어, 일반적인 1:3 LDPC 코드로 부호화된 전송 심벌의 데이터와 패리티의 비율이 1:3이라면 제안한 방식의 LDPC 채널 부호화기는 데이터, 패리티 및 파일럿의 비율이 1:2:1이 된다. 전송 심벌에 포함되는 파일럿 정보는 채널 추정 및 등화기 탭 값 갱신에 사용될 뿐 만 아니라 이 정보를 패리티 정보와 함께 LDPC 코드의 복호화에도 사용함으로써 동일한 데이터 전송율에서 1:3, LDPC 코드보다 더 우수한 성능을 얻을 수 있다. 다중 경로 레일리 페이딩 채널 환경에서 제안한 기법을 COFDM-CDMA 시스템에 적용하여 그 성능을 분석한 결과, 제안한 방식의 성능이 순수한 LDPC 코드를 적용한 시스템에 비하여 SRN 대 BER 측면에서 더 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
시간 반전 (time-reversal, TR) 전처리 기법은 유효 채널의 전력을 특정 시간으로 집중시키는 역할을 하며, 이를 통해 단일 탭 수신기의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 선형 블록 전처리 형태를 가지는 주파수 영역 동일 이득 결합 (frequency-domain equal-gain-combining, FD-EGC) TR 기법은 기존의 TR 기법에 비해 temporal focusing 성능이 뛰어나다. 또한, FD-EGC는 분산 안테나 시스템 (distributed antenna systems, DAS)에서 minimum mean square error 수신기의 수신 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 이러한 FD-EGC의 수신 성능 분석에 그치지 않고, capacity 성능을 분석하는 것에 중점을 두었다. 우선, DAS에서 FD-EGC의 capacity를 유도하였으며, 안테나 수에 따라 capacity가 증가함을 보였다. 이어 정보 이론적 보안 측면에서 secrecy rate를 유도하였으며, 이를 통해 FD-EGC가 다른 사용자에게 보안을 유지하면서도 목표 사용자에게는 많은 양의 정보를 전송할 수 있음을 보였다.
이 논문에서는 비동기 채널에서 쌍직교 신호 별자리를 갖는 격자부호화 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 알맞도록 역상관 여파기와 비터비 복호기를 쓰는 여러쓰는이 수신기를 제안하고 그 성능을 분석한다. 쌍직교성은 쓰는이 서명파와 역상관 여파기로 구현한다. 제안한 시스템 성능의 점근 성능을 중점적으로 분석하였다. 제안한 시스템을 쓰면 부호 이득을 얻을 수 있고 원근 문제에 강하다는 것을 보인다. 또한, 제안한 시스템에 기지국 안테나 배열을 썼을 때 성능을 분석한다.
5G 이동통신 네트워크에서, 상호작용 이동통신 게임 사용자들이 다수 늘어나고 있고, 이러한 사용자들은 상관 정보원으로 작용한다. 비직교 다중접속 기술은 5G 이동통신에서 중요한 기술로 고려되고 있다. 비직교 다중접속에서는, 사용자들이 채널 자원을 공유하기 때문에, 상관 정보원이 각각의 사용자의 BER 성능에 영향을 주며, 이러한 현상은 직교 다중접속에는 발생하지 않는다. 본 논문에서는 상관 정보원을 가진 비직교 다중접속에 대한 최적 수신기를 유도하고 각각의 사용자의 BER 성능에 상관 정보원의 영향을 고찰한다.
논문은 W-CDMA 고속 다운링크 패킷접속(HSDPA: high-speed downlink packet access) 시스템에서 다중경로 간섭성분에 대해 직렬간섭제거(SIC successive interference cancellation) 알고리즘을 적용하여 오류율 성능을 유도하고 수치해석으로 성능을 분석한 것이다. 성능분석 결과에 의하면, 다중경로수가 증가함에 따라 오류율 성능이 급격하게 포화됨을 알 수 있었고, 확산이득(PG)이 증가할수록 성능향상이 매우 커짐을 확인하였다. 두개의 다중경로와 평균 오류율 $1.0{\times}10^{-3}$에서 확산이득 PG=64와 128의 경우 기존 검출방식에 비해 직렬간섭제거 성능이 각각 7dB와 1.4dB이상 우수함을 보였다. 파일럿 채널과 데이터 채널들에 할당하는 가중치가 '1'에 가까울수록 오류율 성능이 포화됨을 알 수 있었다. 그리고 다중코드수(K)가 증가할수록 다중경로수에 비례한 간섭전력 증가로 인해 성능저하가 커졌다. 또한 상대적으로 뒤에 도달한 다중경로의 페이딩 채널이득이 적을수록 성능이 향상됨을 알 수 있었다 이상과 같은 성능분석 결과에 따르면 고속전송을 위한 다중코드, 낮은 처리이득 및 채널 페이딩 등의 환경에서 성능향상을 위해서는 다중경로 간섭제거가 필수적임을 알 수 있었다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.4g MR-OFDM SUN 시스템에 적용 가능한 4개의 멀티채널 대역폭 및 최대 84 dB 전압이득을 제공할 수 있는 기저대역 수신기를 제안한다. 제안하는 기저대역 수신기는 연산증폭기를 이용한 저항 부궤환 구조의 가변 이득 증폭기 2개와 한 개의 Active-RC 5차 Chebyshev필터, 그리고 한 개의 DC-offset 제거회로로 구성된다. 제안하는 기저대역 수신기는 100 kHz, 200 kHz, 400 kHz, 그리고 600 kHz의 1 dB 다중 채널 차단 주파수를 지원하며, +7 dB에서 +84 dB까지 1 dB 단계로 전압 이득을 제공한다. 또한 제안하는 기저대역 수신기는 DC-offset 제거 회로를 사용함으로써 직접 변환 수신기 구조에서 발생되는 DC-offset 문제를 회피하였다. 모의실험 결과 제안하는 수신기는 최대 차동 신호 $1.5V_{pp}$의 입력 신호를 받아들일 수 있으며, 5 kHz와 500 kHz에서 42 dB, 37.6 dB 노이즈 지수를 각각 제공한다. 제안하는 I/Q기저대역 수신기는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며, 1.8 V의 전압으로 부터 총 17 mW 전력을 소모한다.
OFDM 전송방식에서는 여러 개의 부반송파를 사용하여 데이터를 전송한다. 그러므로 송신 비선형 전력증폭기와 반송파 주파수편차에 의한 부반송파 간 간섭으로 인하여 수신기에서 비트 오류율이 증가된다. 무선 다중경로 페이딩 전송채널에서는 여러 개의 OFDM 부반송파 주파수 구간동안 연속적으로 전송이득이 작은 구간이 존재하므로, 전송 시 연집에러가 발생되어, 데이터 재생 시 비트 오류율이 증가 된다. 이러한 연집에러에 의한 비트 오류율의 감소에는 인터리버와 컨볼루션 에러제어코딩이 효과적이다. 한편 파일럿 심볼을 이용하여 전송채널을 추정하는 현 시스템에서는 전송채널 추정에러로 인하여 역시 비트 오류율이 증가된다. 그러므로 본 논문에서는 비선형 전력증폭기, 반송파 주파수편차 및 채널추정에러의 영향을 고려하여, 송신 신호가 다중경로 페이딩 채널을 통하여 전송될 때, 인터리버와 컨볼루션 코딩을 이용하는 OFDM 시스템의 데이터 비트 오류율 성능을 분석한다.
위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 시스템은 중앙의 송신기인 위성과 지상보조 중계기인 Gap-filler로 구성되는 단일 주파수 망이다. NLOS 환경의 음영지역을 커버하기 위해서는 다수의 Gap-filler 설치가 필요한데, 이로 인해 다중경로 성분이 증가하여 Finger의 수가 제한된 현 RAKE 수신기의 성능을 저하시킨다. 이에 본 논문은 RAKE 수신기를 대신하여 주파수 영역 등화기를 사용하되, 현재 시스템의 변경을 최소화하기 위하여 기존 주파수 영역 등화기 기술에서 필요로 한 보호구간을 사용하지 않는 것으로 하고, 시뮬레이션을 통해 그 성능을 분석한다. 시뮬레이션 결과를 통해 주파수 영역 등화기는 현 RAKE 수신기보다 Gap-filer 개수의 증가에 둔감하고, 보다 큰 CDM 채널 용량을 가질 수 있음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 다양한 채널 모델에서의 결과는 주파수 영역 등화기가 기존의 시스템에서도 환경에 따라 충분히 사용가능할 수 있음을 말해준다.
다중 경로 감쇄 채널 환경에서 순방향 DS-CDMA 송수신기의 성능은 사용자에 할당된 확산 수열의 특성에 따라 영향을 받는다. DS-CDMA의 수신기 비트 오류 확률 (BER) 성능은 수신단에서의 신호 대 간섭전력비 (SIR)의 함수로서, 사용자 확산 수열로 왈시 부호와 같은 직교 수열을 사용한 직교 확산 방식과 임의의 랜덤 수열로 사용한 랜덤 확산 방식에서의 수신 신호 간섭 전력은 상이한 특성을 가진다. 이 논문에서는 채널 부호를 사용하지 않은 경우와 길쌈 부호를 사용한 경우에 대해 두 시스템에서의 수신 심벌 SIR을 유도한 뒤 몬테 카를로 분석을 통해 이론적인 BER 성능을 구하고, 전산 모의 실험을 통해 이러한 분석의 타당성을 확인한다. 위상 지연이 동일한 다른 사용자 신호들로 인한 간섭 전력의 상승으로 인해 랜덤 확산 방식은 직교 확산 방식에 비해 성능이 크게 떨어진다. 경로수가 증가함에 따라 이러한 성능 차이는 감소하나 경로수가 많은 경우에도 2배 이상의 사용자 용량 차이가 발생한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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