본 논문에서는IEEE802.11a 표준 무선 랜(WLAN) 시스템에 적용하기 위한 시간동기(timing synchronization) 검색시스템을 제안한다. IEEE802.11a표준을 이용한 WLAN에서는 수신된 신호와 상관계수들과의 상호상관을 이용하여 시간동기를 검색하는데, 이때 수신단의 시간동기를 위한 상관기의 상관계수는 짧은 훈련심볼(short training symbol)을 사용한다. 본 논문에서 제안하는 시스템에서는 시간동기시스템의 복잡도를 줄이기 위해 상관기의 상관계수를 2$^{i}$ 형태를 가지는 값들로 양자화 하여 사용한다(i는 정수값). 2$^{i}$ 형태의 양자화 값을 사용하면, 상관기를 구성하는 기능 중 곱셈기능을 i-비트 쉬프터(i-bit shifter)를 이용하여 단순화시킬 수 있다. 본 논문에서는 i-비트 쉬프터와 덧셈기로 구성된 상관기를 이용한 시간동기 시스템의 성능을 검토하기 위해, 백색 가우시안 잡음(AWGN)과 레일레이 페이팅(Rayleigh fading) 채널 하에서 기존 방식들과의 성능을 비교하였다. 본 연구에서 제안한 방식과 기존 방식을 비교한 결과 기존 방식과 비슷한 성능을 유지하면서도. 기존 방식에 비 해 90%가량의 하드웨어 복잡도 감소 효과가 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.16e layered LDPC(Low Density Parity Check) 복호기의 layer별 에러 수렴속도 및 비트오율 성능 분석을 통해 최적 설계사양을 도출하였다. Matlab으로 모델링된 layered LDPC 복호기를 QPSK 변조와 백색 가우시안 잡음 채널 하에 시뮬레이션 하였다. 표준에 제시된 블록길이 중 576, 1440, 2304에 대해 부호화율이 1/2, 2/3A, 2/3B, 3/4A, 3/4B, 5/6인 PCM(Parity Check Matrix)을 사용한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 블록길이와 부호율이 복호기의 성능에 미치는 영향을 분석하였으며, 고정소수점 비트 폭이 8 비트 이상일 때 안정된 복호성능을 가진다.
본 논문에서는 다경로 페이딩 현상이 나타나는 디지틀 이동통신 채널을 새로운 방법으로 모델링하여, 이에 적합한concatenated 코드를 구성한다. Concatenated 코드의 외부코드로는 BCH 코드를 사용하며, 내부 코드로는 콘볼루션 코드를 사용하고, 이는 일반적으로 외부 코드를 Reed Solomon 코드로 하는 다른 concatenated 코드에 비해 간단하고, 특히 외부 코드를 코드율이 높은 코드를 사용함으로써 이동통신 시스템의 환경에 부적합한 과다한 부가비트들의 사용을 피할 수 있다. 이동통신 채널에서 concatenated 코드의 성능을 구하기 위해서, 다경로 페이딩 현상과 백색 가우시안잡음 현상이 존재하는 채널을 새로운 방식으로 모델링한다. 특히 페이딩율이 8 Hz와 12 Hz인 경우에 대해 이동통신 채널의 특성을 갖는 채널을 구성한다. 모델링된 페이딩 채널에 가장 적합한 concatenated 코드를 찾기 위해, (7,4),(63,45),(63,57),(31,26) 코드를 외부 코드로 선정하여 시스템을 구성하여 비교 실험 한다.
안테나 배열을 사용하는 직접 대역 확산 시스템에서 초기 동기 포착을 위하여 안테나 배열을 사용하는 병렬 포착 방식을 제안한다. 제안된 병렬 방식은 단일 안테나를 사용하는 기존의 병렬 방식에 비하여 포착이 가능한 SNR의 범위를 크게 낮출 수 있다. 이를 위하여, 동일한 PN (pseudo-noise) 위상에 해당하는 안테나 배열로부터의 독립된 판정 변수들을 합하여 새로운 판정 변수로 사용한다. 성능분석을 위하여 부가성 백색 가우시안 잡음과 Rayleigh 페이딩 채널하에서 검출확률, 손실확룔, 오인확룔이 유도되며, 이러한 값들을 이용하여 제안된 방식의 평균 포착 성능을 평가한다. 수치적인 분석 결과를 통하여, 제안된 시스템의 성능은 안테나의 개수가 증가함에 따라 지속적으로 향상된다는 사실을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 위성 중계기의 비선형 특성을 포함한 군 지연 및 이득 변동 특성을 감안하여 OFDM 기반 위성통신 시스템에 반송파 간섭 OFDM 및 채널 부호화를 적용하여 성능을 비교함으로써 개선 효과를 분석하였다. 일반적인 OFDM을 적용하는 경우와 반송파 간섭 OFDM을 적용하는 경우를 부가 백색 가우시안 잡음 환경에서 중계기의 특성과 지정된 입력 backoff 상태에 따른 BER 성능을 비교하여 성능 개선 정도를 제시하였다. 36 MHz 대역폭의 중계기 채널에 120 Mps 전송률의 정보를 16 QAM을 사용하여 전송하는 경우에 대하여 중계기의 특성이 이상적인 경우와 최악 조건의 경우로 나누어 모의실험을 적용하였다. 모의실험 결과를 통하여 중계기 내의 성능 열화에 상대적으로 심각한 영향을 미치는 군 지연과 비선형 특성에 대한 반송파 간섭 OFDM과 채널 부호화에 의한 개선 정도가 두드러지게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 최악의 조건으로 근접할수록 적용한 채널 부호화에 의한 개선보다 반송파 간섭 OFDM에 의한 개선 효과가 더욱 커짐을 확인할 수 있었다.
전력 및 대역폭 제한적인 디지털 통신 시스템을 위한 새로운 변복조 기술인 8SQAM(8-state Superposed Quadrature Amplitude Modulation) 시스템을 제안한다. 8SQAM은 심볼간 간섭(ISI)이 없으며 인접하는 두 심볼간의 진폭과 위상 사이에 상관관계를 유지함으로써 부드럽고 연속적인 위상천이와 함께 적은 포락선 변동을 갖는 출력신호를 생성한다. 따라서 8SQAM 시스템은 기존의 8PSK와 비교하여 비선형 왜곡에 의한 ISI와 혼변조(IM)에 의한 영향을 적게 받는다. 본 논문에서는 백색 가우시안 잡음 (AWGN)과 ISI 그리고 IM 성분을 갖는 비선형 증폭 채널 환경에서 8SQAM 시스템의 성능을 전산모의 실험을 통해서 분석하였다. 전산모의 실험결과 8SQAM은 고출력증폭기(HPA)의 input back-off(IBO)가 3dB일 때, BER=1$\times$$10^{-4}$ 을 유지하기 위해서 요구되는 CNR 값이 $\alpha$ = 0.25의 roll-off 값을 갖는 8PSK 보다 2.5dB 우수한 성능을 갖는다.
이중 이진 구조의 터보부호는 우수한 성능을 기반으로 무선 도심영역네트워크(wireless metropolitan area networks, WMAN)를 포함한 각종 차세대 통신 시스템의 표준으로 채택되고 있다. 이러한 이중 이진 구조 터보부호를 구성하는 요소 중의 하나가 인터리버인데 802.16 d/e 시스템의 경우 유사정형순환(almost regular permuation, ARP) 인터리버를 사용하고 있으나 파라미터들이 최적화 되어 있지 않다. 이에 본 논문에서는 인터리빙 파라미터 최적화를 위해 인터리빙 전, 후의 공간적 거리, 스프레드, 부호어 간의 최소 거리를 고려한 세 가지 최적화 방안을 제시하고 각각의 경우에 있어서 최적의 파라미터들을 찾는다. 성능 평가를 위해 가산성 백색가우시안 잡음 환경에서 시뮬레이션을 수행하였으며 기존 파라미터에 의한 성능과 제안 방법들에 의해 최적화된 파라미터들을 적용한 성능들을 비교, 분석하였다. 제안 파라미터를 적용할 경우 블록 크기에 따라 최대 1.0 dB의 전력 이득을 얻을 수 있음을 검증하였으며, 이러한 이득은 단순한 파라미터 변경 만으로 이루어지므로 기존 시스템의 복잡도를 전혀 증가시키지 않는다.
무선통신 환경의 한정된 주파수 자원에서 신뢰성 있는 고속의 통신방식이 요구되고 있다. 직교 진폭 변조 (QAM) 는 대역폭의 증가없이 고속의 데이터 처리가 가능한 유용한 변조 방식이다. 이제까지 사각형(rectangular) 직교 진폭 변조 (R-QAM) 신호의 일반화된 BER 식은 유도된바 없다. 이 논문에서는 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 그레이 부호화된 R-QAM의 일반화된 closed-from 형태의 EBR식을 유도하고 분석한다. 먼저 I-ary PAN 신호에 대하여 Irk 4, 8, 16 일 때의 유도하고 이 결과들로부터 유도 과정의 규칙성을 찾아내며, 그 규칙성들로부터 임의의 I-ary PAM 신호에 대한 일반화된 BER 식을 유도한다. R-QAM 신호는 각각 독립적인 동상 성분의 I-ary PAM 과 직교 성분의 J-ary PAM으로 구성되기 때문에 I-ary PAM 의 일반화된 BER 식으로부터 R-QAM 신호에 대한 일반화된 BER 식을 구한다. 또한 SNR이 높을 때에 지배적인 항을 고려한 간단한 근사식도 유도한다.
처프 확산 대역 (chirp spread spectrum: CSS) 기술은 넓은 주파수 대역에 걸쳐 데이터를 확산하는 기술로, 다중 경로 페이딩에 강인한 특성을 보인다. 이로 인해 무선 통신 분야에서 크게 주목받고 있다. 하지만 다중 경로 페이딩 환경에 따른 CSS 시스템의 성능에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널이 직접 변조 (direct modulation: DM) M진 위상 편이 방식 (M-ary phase shift keying: MPSK) 시스템에 미치는 영향에 대해 알아본다. 채널 환경은 레일레이 페이딩을 가정하고, 덧셈 꼴 백색 가우시안 잡음의 (additive white Gaussian noise: AWGN) 영향을 받은 chirp 신호의 이론적인 심볼 에러율을 (symbol error rate: SER) 구한다. 그리고 실험적인 결과를 통해 이론적인 SER이 실험적인 SER과 일치함을 확인한다.
본 논문에서는 WiMAX용 LDPC(Low-Density Parity Check) 복호기의 비트오율 성능 분석을 통해 최적 설계 사양을 도출하였다. LLR SPA(LLR Sum-Product Algorithm)을 근사화 시킨 최소합 알고리듬(Min-Sum Algorithm; MSA)을 Matlab으로 모델링한 후, 시뮬레이션을 통해 LLR 비트 폭과 최대 반복 복호 횟수에 따른 비트오율(Bit Error Rate; BER) 성능을 분석하였다. 모델링된 LDPC 복호기는 IEEE 802.16e 표준에 제안된 블록길이 2304, 부호화율 1/2인 PCM(Parity Check Matrix)을 사용하였으며, QPSK 변조와 백색 가우시안 잡음채널 하에서 시뮬레이션 하였다. 비트오율 성능을 분석한 결과, LLR 비트 폭은 (8,6)이고 반복 복호 횟수는 7인 경우에 비트오율 성능이 가장 우수함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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