DS/CDMA 시스템 역방향 링크의 파일롯 신호방식으로 파일롯 채널방식과 파일롯 심볼방식이 있다. 파일롯 채널방식은 데이터 채널과 병렬로 파일롯 신호를 전송하며, 파일롯 심볼방식은 데이터 채널과 직렬로 파일롯 신호를 전송한다. 본 연구에서는 이 두 방식을 해석적으로 비교하고 분석하였다. 두 방식을 분석한 결과 이들 두 방식의 성능은 부가잡음, 패이딩정도, 심볼 삽입주기 및 파일롯 채널의 전력에 영향을 받음을 할 수 있었다. 분석결과 파일롯 심볼방식이 파이롯 채널방식보다 우수함을 확인하였다.
이 논문은 직교 주파수 다중 전송 통신 방식의 첨두대 평균 전력비를 줄이기 위하여 대역폭과 전력의 효율성을 고려하여 파일롯과 데이터 심볼에 회전 위상을 중첩한 기법에 대한 연구 논문이다. 즉 파일롯 심볼에 위상 회전 벡터를 부가하여 파일롯 심볼 사이의 데이터 심볼의 위상 회전 벡터를 파일롯 심볼의 위상 회전 벡터와 동일하게 하여 전송하는 기법이다. 이러한 방식에 따라 송신기는 부분 분할 전송 기법에 의한 첨두대 평균 전력비를 줄일 수 있고 수신기에서 위상 회전 벡터를 파일롯 심볼의 채널 추정에 의하여 원래의 데이터 심볼을 복원할 수 있다. 따라서 송신기에서는 별도의 부반송파를 첨두대 평균 전력비의 저감하는 용도로 사용하지 않음으로써 효율적인 대역폭의 운용이 가능하고 수신기에서 위상 회전 벡터에 대한 부가적인 전송에 따른 오류에 의한 비트 오율의 급격한 증가를 방지할 수 있다. 다시 말해서 대역폭과 전력 및 통신 성능을 모두 개선할 수 있는 방법이라 할 수 있다.
이동무선 채널 하에서 QPSK 시스템의 성능을 개선시키기 위하여 파일롯 심볼 삽입 기법을 이용하여 성능개선을 시도하였다. 먼저 이동무선 채널에서 파일롯 심볼 삽입 기법을 이용한 시스템을 모델링하고 이를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 성능을 평가하였다. 제안된 시스템의 성능은 보정 기법을 적용하지 않은 시스템에 비해 현저한 성능 개선을 가져왔다.
본 논문에서는 two-way 릴레이 네트워크에서 파일롯(pilot)기반 채널 추정 기법과, 전송시 데이터 심볼과 함께 파일롯 심볼을 전송하는 기법을 제안한다. 채널상태정보(channel state information : CSI)가 없는 경우, destination은 파일롯 심볼을 사용해 채널을 추정한다. 이 시스템에서 릴레이는 파일롯 심볼과 데이터 심볼을 증폭하고 AF(amplify and forward)프로토콜을 사용하여 destination에 전송한다. 릴레이 이득이 고정되어 있어서 릴레이는 채널을 추정할 필요가 없기 때문에 destination이 채널을 추정한다. 이 채널 추정에는 이미 잘 알려진 LS(least-square)와 MMSE(minimum mean-square error)를 사용하였다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 하나의 데이터 열(data stream)을 낮은 데이터 전송률을 갖는 작은 데이터로 나누고, 이들을 부반송파(subcarrier)를 통해 동시에 전송한다. OFDM이 차세대 전송방식으로 채택된 이유는 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)이나 협대역(narrow band)간 간섭에 받는 영향이 적어 고속 통신이 가능하기 때문이다. 본 논문에서는 RS 부호(Reed-Solomon Code)를 사용하여 OFDM에서 대용량 데이터를 전송할 때 발생하기 쉬운 연집 오류(burst error)를 정정하도록 하였다. 또한 채널 사이에 파일롯 심볼(pilot symbol)을 삽입하여 채널 추정을 통한 신호의 타이밍 오류도 고려하였다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 하나의 데이터 열(data stream)을 낮은 데이터 전송률을 갖는 작은 데이터로 나누고, 이들을 부반송파(subcarrier)를 통해 동시에 전송한다. OFDM이 차세대 전송방식으로 채택된 이유는 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)이나 협대역(narrow band)간 간섭에 받는 영향이 적어 고속 통신이 가능하기 때문이다. 본 논문에서는 RS 부호(Reed-Solomon Code)를 사용하여 OFDM에서 대용량 데이터를 전송할 때 발생하기 쉬운 연집 오류(burst error)를 정정하도록 하였다. 또한 채널 사이에 파일롯 심볼(pilot symbol)을 삽입하여 채널 추정을 통한 신호의 타이밍 오류도 고려하였다.
IEEE 802.11a WLAN(Wireless Local Area Network)의 동기 알고리즘은 짧은 훈련심볼, 긴 훈련 심볼 그리고 파일롯을 이용하는 세가지 단계를 거쳐야 되는데 실제구현상에서는 두 가지의 문제점을 가지고 있다. 첫째는 긴 훈련 심볼 및 파일롯을 이용하는 동기 과정이 복잡하다. 둘째로 긴 훈련 심볼 영역에서는 짧은 훈련 심볼에서 구해진 오프셋 정정 계수만을 이용한 보상이 이루어지기 때문에 긴 훈련 심볼 영역에서 구한 등화기 계수를 완전히 신뢰 할 수가 없고 이러한 불안정한 영역에서 등화기 계수를 구하게 된다면 성능에 악영향을 미치게 된다. 특히, 시스템의 데이터 영역이 54 Mbps 전송이 가능한 구조로 이루어져 있고 데이터 길이가 최대인 경우에 시스템의 성능열화가 가장 심하게 나타난다. 본 논문에서는 이러한 동기단에서의 구현상의 복잡성과 구조적인 오류의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 알고리즘을 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이를 확인 한다.
DMT 방식의 송·수신기는 파일롯 채널의 페이즈 정보를 이용하여 샘플동기를 맞추게 된다. 파일롯 채널의 페이즈 값은 심볼 단위로 행해지는 FFT 결과에서 구할 수 있으므로, 심볼동기를 샘플동기 이전에 맞추어 주어야 한다. DMT VDSL시스템의 경우, 심볼 내의 반복되는 구간사이의 상관성을 통해서 심볼동기를 구할 수 있게 된다. 수신신호의 부호를 기본으로한 최우도 추정함수를 사용하여 심볼동기를 구하는 기법에 대해 제안하였으며, Tx 윈도우에 의해, 심볼동기의 추정값이 잡음에 민감해지는 것을 막기위해 가중합을 적용한 추정 방법을 제안하였다. 송·수신기 사이에 샘플링 클럭 옵셋이 존재할 경우, 샘플동기를 위해 디지털 영역에서 샘플링 클럭 옵셋을 보정해주는 기법을 제안하였다.
본 논문에서는 cdma2000 규격을 채용한 역방향 링크 동기식 DS-CDMA 시스템을 시뮬레이션 하여 시스템의 성능을 분석하였고, 파일롯 채널과 정보 채널 즉, 기존의 트래픽 채널간의 최적 전력비를 구하였다. cdma2000 시스템은 기존의 IS-95와는 달리 파일롯 채널을 이용하여 페이딩 채널을 추정하고 이를 이용하여 채널 환경에 의한 수신신호의 위상변화를 보강해 준다. 채널 추정길이 31pcg 심볼에서 파일롯 채널과 트래픽 채널의 최적 전력비를 구하였다. 또한 시스템에 전력 제어를 적용하여 목표 FER을 만족시키기 위한 required Eb/No를 구하였고, 다중의 사용자가 고속의 데이터를 동시에 전송할 때의 성능을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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