KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권5호
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pp.1682-1701
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2015
In this paper, we propose an intergraded unified imperfect CSI model and investigate the joined effects of feedback delay and channel estimation errors (CEE) for two-hop relaying systems with transmit beamforming and relay selection. We derived closed-form expressions for important performance measures including the exact analysis and lower bounds of outage probability as well as error performance. The ergodic capacity is also included with closed-form results. Furthermore, diversity and coding gains based on the asymptotic analysis at high SNRs are also presented, which are simple and concise and provide new analytical insights into the corresponding power allocation scheme. The analysis indicates that delay effect results in the coding gain loss and the diversity order loss, while CEE will merely cause the coding gain loss. Numerical results verify the theoretical analysis and illustrate the system is more sensitive to transmit beamforming delay compared with relay selection delay and also verify the superiority of optimum power allocation. We further investigate the outage loss due to the CEE and feedback delays, which indicates that the effect of the CEE is more influential at low-to-medium SNR, and then it will hand over the dominate role to the feedback delay.
본 논문에서는 비정형 궤도를 따라 이동하며 통신하는 비행체들 간의 데이터 전송 신뢰성을 보장하기 위해 컨볼루션 코드를 연접한 연접 단일 안테나 다이버시티 시스템을 제안하고 이 시스템의 성능을 분석하였다. 제안한 시스템은 단일 안테나를 사용하면서도 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 컨볼루션 코드를 연접하였기 때문에 부호화 이득 또한 동시에 얻을 수 있다. 제안한 시스템의 비트 오율 성능(BER: bit error rate)을 시뮬레이션하여 컨볼루션 코드와 비교한 결과 BER $10^{-4}$에서 약 9.5dB 우수하였고, 최대 다이버시티 이득을 갖는 시공간 블록코드와 비교한 결과 BER $10^{-3}$에서 약 14dB 우수함을 확인 하였다. 마지막으로 부호화 이득과 다이버시티 이득을 동시에 갖는 시공간 트렐리스 코드와 그 성능을 비교하였을 때 $10^{-5}$의 BER에서 약 4dB 우수하였다. 따라서 비정형 궤도를 따라 이동하며 통신하는 비행형 에어노드간의 신뢰성 있는 통신을 위해서는 연접 단일 안테나 다이버시티 시스템의 적용이 필요하다.
본 논문에서는 이동 멀티미디어 방송 서비스를 위한 효율적인 협동 다이버시티 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안된 방식은 시간에 따라 변화하는 이동위성 채널에 적절하게 대처할 수 있는 전송 다이버시티 기법으로써, 채널 적응에 필요한 채널 품질 정보를 역방향 채널로부터 받을 필요가 없는 기법이다. 제안된 방식은 도심 지역의 음영 문제를 해소하기 위하여 여러 개의 지상 중계기가 설치되어 있는 시스템에서 시공간 블록 부호(Space-Time Block Coding ;STBC)와 더불어 오류정정부호를 동시에 활용하여 협동 다이버시티를 구현할 수 있도록 하는 방식이다. 즉, 위성과 지상 중계기는 서로 협동하여 적절히 시공간 및 채널 부호화된 신호를 전송하고 단말기에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있도록 하는 방식이다. 본 논문에서 제시된 시뮬레이션 결과를 통하여 제안된 방식을 통하여 상당한 성능개선을 이룰 수 있음을 확인할 수 있다.
The analysis of maximum diversity order and coding gain for multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems over time-and frequency-selective (or doubly-selective) channels is addressed in this paper. A novel channel time-space correlation function is developed given the spatially correlated doubly-selective Rayleigh fading channel model. Based on this channel-model assumption, the upper-bound of pairwise error probability (PEP) for MIMO-OFDM systems is derived under the maximum likelihood (ML) detection. For a certain space-frequency code, we quantify the maximum diversity order and deduce the expression of coding gain. In this wort the impact of channel time selectivity is especially studied and a new definition of time diversity is illustrated correspondingly
The block error probabilities of noncoherent frequency shift keying in a Nakagami fading channel are presented in this papaer. The channel fading speed, show or fast. is consider in evaluating block error probabilities. The effectiveness of diversity combing and error correction coding in improving block error performance is examined. The effect of cochannel interference on block error performance is also studied in this paper.
시공간 부호(space-time coding)는 무선통신 시스템의 성능 개선을 위한 효율적인 송신 다이버시티를 위해 설계된 부호화 방식이다. 이러한 시공간 부호를 이용한 송신 다이버시티의 경우 수신기에서는 각 송신 안테나에 대응되는 채널을 추정하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 시공간 부호를 이용하는 OFDM 시스템에서 삼각다항식에 기반한 채널 추정 기법을 제안한다. 제안한 채널 추정 방법은 주어진 채널의 지연확산에 대해 기존의 방법 보다 계산의 복잡도 면에서 효율적이다 즉, QAM 변조방식의 경우 FFT 크기가 128일 때, 기존의 방법은 significant tap caching으로 J=7을 고려하면 TU, HT, BV 채널 각각에 대해 요구되는 복소곱의 수는 9852로 동일한 반면에 제안한 방법은 TU, HT, BU 채널 각각에 대해 2560, 7680, 3584의 복소곱을 요구한다. 제안한 방법은 최대 지연 확산이 작을수록 BER 성능과 계산의 복잡도의 개선을 동시에 가져온다. 부가적으로 채널의 지연 확산을 정확히 알지 못하는 경우에 대해 최대 지연 확산 추정을 위한 방법의 성능을 분석한다. 채널 추정 기법의 성능은 다양한 무선 채널에 대해 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 BER을 통해 분석한다.
본 논문에서는 AMC(Adaptive Modulation and Coding)기법을 적용한 D-STTD(Double-Space Time Transmit Diversity) 통신 시스템을 제안하고, 모의실험을 통해 그 성능을 분석한다. AMC기법은 채널 응답의 정보를 바탕으로 적절한 채널 코딩율과 변조 기법을 선택하여 신호를 전송하는 기법으로 에러율과 전송률의 적절한 조화를 이끌어내어 전체 시스템의 전송률과 전송품질의 향상을 가져온다. D-STTD기법은 기존의 STTD(Space Time Transmit Diversity)기법을 전송률 측면에서 보완한 기법으로 STTD기법에 비해 약 2배의 전송률 향상을 가져온다. 모의실험 결과, SNR(Signal to Noise Ratio)이 좋아질수록 높은 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨을 선택하는 확률이 높아지는 것을 볼 수 있었으며, AMC기법을 적용한 D-STTD 통신 시스템은 AMC기법을 적용하지 않은 D-STTD 통신 시스템에 비해 전 SNR구간에서 고른 전송률 분포를 나타냈다. 또한 AMC기법을 적용한 D-STTD 통신 시스템은 기존 AMC 통신 시스템, 혹은 AMC기법이 적용된 STTD 통신 시스템보다 2배 높은 최대 전송률을 나타내었다.
m-분포 페이딩과 임펄스 잡음이 함께 존재하는 환경에서 다이버시티 수신기법으로 수신했을 때의 QPSK 및 Q QDPSK 신호의 오율식을 유도한 후 이를 수치계산하여 신호의 오율성능을 분석하였고 가우스 잡음 환경일 때 의 성능과 비교하였다. 그 결과 임펄스 잡음이 강할수록 오융성능은 열화되며 QDPSK 신호일 때의 열화정도가 QPSK 신호일 때 보 다더 심함을알수있었다. 또한 다이버시티 수신기볍을 이용하면 가우스 잡음과 페이딩이 함께 존재하는 환경에서 뿐만 아니라 임펼스 잡음과 페이딩이 함께 존재하는 환경에서도 오율성능을 개선시킬 수 있고 다이버시티 기법을 이용하므로서 얻을 수 있는 개선은 CNR면에서 약 1여B -l&1B가 된다는 것도 얄 수 있었으며 다이버시티 기볍 중에서는 최대 비 합성 다이버시티 기법이 가장우수함도 확인하였다. 임펄스 잡음과 Rayleigh 페이딩이 함께 존재하는 환경에서 다이버시티 수신 기법과 부호화 기볍을 함께 이용 할 경우에는 다이버시티 수신 기법만을 이용할 때 보다 오율생능이 CNR변에서 약 12dB -l&1B만큼 개선됨을 알 수 있었으며 BCH 부호화를 이용할 때 보다 RS 부호화를 이용할 때가 CNR면에서 약 2dB정도 개선된다는 것도 알 수 있었다.
직접경로 신호성분이 존재하는 위성채널을 새도우드(shadowed) 라이시안 페이딩 채널로 모델링하였으며 다중경로 억제능력파 용량증가의 특성을 갖는 DS /CDMA에 대한 성능분석을 하였다. 성능에 중요한 영향을 주는 요인인 브랜치(branch)수, 다중사용자수, 확산코드길이 등의 변화에 따른 비트에러율에 의하여 성능평가하였다. 성능개선을 위한 방법으로는 선택 합성법의 다이버시티와 채널부호로 해밍 부호, BCH 부호와 길쌍부호를 적용하였다. 성능분석 겸과, 다중사용자수가 감소하고 다이버시티 합성 브랜치수가증가함에 따라, 그리고 칩주기가 일정할 때 확산코드 갈이가 증가함에 따라 성능이 개선되었다 다이버시티와 채널 부호화를 동시에 적용한 경우가 성능면에서 더 효과적이었고, 해밍 부호보다는 BCH 부호나 길쌍 부호를 적용한 성능이 우수하였다. 전반적으로 심한(heavy) 새도우잉의 경우 직접경로 신호성분이 아주 작아지기 때문에 약한(light) 경우나 중간 (average) 경우에 비하여 성능이 저조하였다.
대부분의 DS-CDMA 시스댐에 단순히 한가지 변조방식만을 채용하여 이용 되었다. 본 논문에서는 합성변조기 법인 MFSK -MDPSK/DS-CDMA 시스댐을 이용하였으며 MRC 다이버시티 수신 기법과 컨별루션 부호화 기법을 채용하여 오율 성능을 유도하였다. 나카가미 페이딩 환경하에서 합성변조기법인 MFSK-MDPSK/DSC CDMA 시스템에서 다이버시티 가지수와 부호화 이득이 증가 할수록 성능이 향상됨을 알았다. 또한, 전력 효율과 대역폭 효율이 일반적인 방식인 MFSK/DS-CDMA, MDPSK/DS-CDMA 시스템보다 합성변조기법인 MFSK-MDPSK/DS-CDMA의 효율을 개선시킬 수 있음을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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