본 논문에서는 협대혁 시 역전 통신 시스템의 이론적 ergordic 채널 용량의 수식을 closed-form으로 구한다. 시 역전 통신 방식은 송신단에서 보낸 신호를 시 역전 어레이들이 받아 이를 시간 축에서 역전시켜 데이터와 함께 보내는 통신 방식이다. 본 논문에서는 송신단은 하나의 안테나로 구성되어 있고 시 역전 어레이는 여러 안테나로 구성되어 있고 안테나사이의 간격이 넓어 수신 신호는 독립적이라 가정한다. 또 채널의 변동이 충분히 느려 시역전과정 동안 채널의 변화는 없다고 가정한다. 그리고 채널 페이딩 특성을 Rayleigh와 Ricean이라 가정한다. 수치 해석을 통해 시 역전 통신 방식과 기존의 통신 방식을 비교해서 시 역전 통신의 장, 단점을 논한다.
이동 통신 환경은 다중로 전파에 의해 ISI가 발생할 수 있으며 채널을 주기적으로 추정하기 위해 적응 알고리듬이 필요하며, 또한 적응 알고리듬을 이용한 배열 안테나는 전통적인 안테나에 비해 같은 면적을 처리할 때 시스템 용량과 성능, 처리 범위 등을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 여러 가지 LMS 적응 알고리즘 종류를 비교 설명하고, 다중로와 다중 사용자가 존재할 때, 적응 배열 안테나 기지국 시스템을 LMS로 구현하여 성능을 평가한다. 시뮬레이션 결과, 적응 배열 안테나 시스템은 희망 신호를 선택하고, 간섭을 제거하기 위해 안테나 패턴을 조정할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 중 장대파 대역 주파수를 사용하는 단축 모노폴 안테나의 전송 대역폭을 해석하고 대역폭에 따른 전송 데이터 용량을 적용한 전송방식을 해석하였다. 아울러 요구 유효방사전력 특성 및 안테나 효율을 고려한 송신 출력 특성을 산출하였다. 전송방식과 송신기 출력 특성 분석을 위하여 중 장대파 대역 안테나 시스템으로 65kHz 대역의 시각정보 전송시스템과 283.5kHz 대역의 위성항법보정시스템을 고려하였으며, 제한된 물리적 안테나 사이트 환경에 설계된 기부 절연형 지선식 안테나를 적용하였다. 적용된 중 장대파 대역 안테나의 방사 특성을 모의 실험하고 안테나 임피던스 특성으로부터 등가회로를 산출하고 안테나 대역폭을 산출하여 모의 실험한 안테나 대역폭과 비교 분석하였다. 아울러, 송신 안테나의 요구 유효방사전력을 위한 중 장대파 대역 송신기 출력 특성을 유도하고, 전송 안테나 대역폭에 따른 중 장대파 대역 전송시스템의 전송방식을 설계하고 제안하였다.
저궤도 위성통신시스템의 성능분석은 다양한 요소로 다양하게 시도되고 있다. 본 논문은 저궤도 위성통신시스템의 이전까지 연구에 없었던 사용자 밀집도를 고려한 셀 내 단말기 분포에 따른 간섭의 변화를 살펴보고, 단말기 분포 평균 거리에 따른 최대 사용자 수를 살펴보았다. 또한 저궤도 이동 통신시스템에 사용하는 안테나 종류(tapered-apertured antenna gaussian antenna)의 스폿 빔 isolation값에 따른 간섭을 살펴보았다. 이러한 간섭을 저궤도 위성 통신 시스템의 채널용량에 대입하여, 중요한 파라미터(대역폭, 캐리어 수)를 가지고 성능분석을 하였다. tapered-apertured antenna와 gaussian antenna를 비교함으로써, 어느 안테나가 간섭에 더 효과적이고 최적인지 알아보고자 한다.
본 논문에서는 IMT-2000 3GPP 규격의 비동기 역방향 링크 DS-CDMA 시스템에서 신호 구조 기반 Constant Modulus Algorithm (U)을 이용하는 적응 배열 안테나 RAKE 시스템의 성능을 평가한다. 또한, 참조 신호 기반 Least Mean Square (LMS)방식을 이용하는 배열 안테나 시스템과 비교한다. Monte Carlo 실험에서 다중경로, 경로간 감쇄지수, 확산이득 다중사용자 둥과 같은 환경 파라미터가 고려된다. 결과로부터 신호 전력을 분산시키는 다중 경로의 경우 CMA을 이용하는 적응 배열 안테나가 LMS를 이용하는 배열 안테나에 비해 더 큰 수용 용량을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 논문은 도심 협곡 환경에서 마이크로파 대역 다중안테나 이용기술의 주파수 이용효율 특성을 파악하기 위한 3.7GHz와 8GHz의 MIMO 측정 데이터 및 채널 용량을 분석한 결과를 기술하였다. 채널 측정 데이터는 분당의 3-4층 빌딩 밀집지역에서 실험된 데이터를 이용하였으며, 3.7 GHz와 8 GHz대역 전파특성 파라미터를 추출하여 비교 분석하였다. 다중안테나 사용에 따른 채널용량을 분석한 결과 3.7 GHz와 8 GHz 대역의 $2{\times}2$ 다중안테나 환경에서 9.1 bps/Hz와 5 bps/Hz으로 분석되었으며, $4{\times}4$ 안테나 이용 시 각각 21 bps/Hz와 12.5 bps/Hz로 분석되었다. 이를 통해 실외 도심협곡 환경의 신호 대 잡음비와 커버리지 특성을 고려해 볼 때 3.7 GHz대역의 주파수 전송효율이 8 GHz 보다 우월한 특성을 보임을 확인하였다.
본 논문에서는 하향링크에서 사용자 용량 증가를 위하여 통계적 다중화에 기반한 RFH-OFDMA(Random Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 제안한다. 사용자 용량은 한 셀에서 주어진 기본 데이터 전송률로 데이터 전송이 가능한 최대 사용자의 수를 의미한다. 본 논문에서는 제안된 통계적 다중화 기반의 RFH-OFDMA 방식의 하향링크 사용자 용량과 기존 FH-OFDMA 방식에서의 하향링크 사용자 용량을 비교한다. 사용자 용량은 부반송파 개수와 인접 셀 간섭에 의하여 제한되며 수신 SINR이 가장 열악한 환경에서의 시스템 용량을 상호 비교하기 위하여 사용자는 모두 셀 경계에 있다고 가정하고 인접 셀 간섭은 최대 값을 갖는다고 가정한다. 시뮬레이션 결과를 통하여, 사용자의 채널 활성도가 0.1, 수신단에서 요구되는 Eb/IO가 6dB, 3-sector 안테나가 사용된 경우에 제안된 RFH-OFDMA 방식이 262명을 수용한 반면에 기존의 FH-OfDMA방식의 경우 51명의 사용자를 수용할 수 있음을 보여준다.
본 논문은 Correlated MIMO-OFDM 페이딩 채널을 위한 클러스터 응답 모델의 용량에 대한 연구이다. 송신기에서 채널 정보를 알고 있는 경우와 채널 정보를 모르는 경우를 고려하여, 수신기의 correlation에 의한 용량과 송${\cdot}$수신기 양쪽의 correlation에 의한 용량을 비교 한다. 결과로부터 수신기의 correlation에 의한 용량이 송${\cdot}$수신기의 correlation에 의한 용량보다 더 좋은 것을 확인 할 수 있다. 또한 Water-filling 방법을 사용하여 송신 안테나에 파워를 할당한 경우 균일한 파워를 할당한 경우보다 Water-filling 이득에 의해 더 큰 용량을 가지는 것으로 나타난다. 그러나 클러스터의 수가 correlation 행렬의 최대 랭크보다 크고 SNR이 높은 영역인 경우 Water-filling에 의한 이득이 거의 없음을 보인다.
UWB 통신용으로 소형 광대역 안테나의 두 가지 형태를 제안하고자 한다. 하나는 회로 기판 위에 쉽게 장착되고 동축 선로로 급전되는 소형 바이코니컬 형태이며, 다른 하나는 CPW로 급전되는 보우 타이 형태이다. 일반적으로 후자 형태는 전자보다 주파수 대역폭이 더 좁다. 그러나 CPW의 중심 도체 선로에 특성 임피던스가 더 높은 좁은 선로로 대치해줌으로써 일렬의 유도성 성분을 도입한다면 보우 타이 안테나도 바이코니컬 안테나처럼 비교될만한 대역폭을 확장할 수 있다. 이런 유도성 성분은 소형 보우 타이 안테나의 용량성 성분을 상쇄하는 중요한 역할을 하며, 광대역 임피턴스 매칭을 가능하게 만든다. 설계 검증을 위해 소형 평면 보우 타이 안테나를 제작 및 실험하였고, 반사 손실의 측정 결과는 계산 결과와 거의 일치하였으며, 방사 패턴도 측정하여 제시하였다.
본 논문에서는 상향링크 다중사용자 MIMO/FDD 시스템에서 최적 성능을 보이면서 낮은 복잡도를 가지는 안테나 선택 기반 스케줄링 방식을 제안한다. 가장 복잡하면서 가장 우수한 성능을 보이는 스케줄링 알고리즘인 Brute-Force 스케줄러(BFS)의 성능에 근접하면서 복잡도가 현저히 낮은 세 가지 스케줄링 방식을 제안하고 채널용량, 복잡도, SER 관점에서의 성능 비교를 보인다. 실험 결과 제안한 스케줄링 방식 중 CSS(Capacity-Stacking Scheduler)와 SOAS(Semi-orthogonal Antenna Scheduler) 방식은 낮은 복잡도를 유지하면서 BFS와 같은 성능을 보였으며, 좀 더 복잡도를 줄인 RC-SOAS(Reduced Complexity-SOAS)의 경우 안테나 수가 적은 경우에는 BFS 와의 성능차가 거의 없음을 확인하였다. 또한, 스케줄링을 하기 위한 안테나 채별의 집합을 형성하는 방식으로 Full-Set(FS) 방식과 Sub-Set(SS) 방식을 비교하여, SS 방식을 통해 안테나 수가 적은 경우 성능 열화 없이 추가적으로 복잡도의 이득을 얻을 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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