본 논문에서는 시변 주파수 선택적 페이딩 채널에서 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 시스템을 위한 curve-fitting 채널추정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시간영역 및 주파수영역에서 1차원 curve-fitting을 통하여 smoothing과 interpolation을 순차적으로 수행함으로써 채널추정 정확도를 크게 개선할 수 있다. 먼저, 파일럿 심벌들을 사용하여 LS(least-Square) 추정치를 구하고, 이를 바탕으로 파일럿 밀도가 상대적으로 높은 영역을 선택하여 최소자승오차 기준에 따라 적절한 차수의 다항식으로 1차원 curve-fitting을 수행한다. 다음으로, 이 다항식을 이용하여 주어진 범위 내에 존재하는 LS 추정치들을 smoothing하고, interpolation 또는 prediction을 통하여 데이터 전송을 위하여 필요한 채널추정치들을 구한다. 이어서, 선택된 영역에서 얻어진 채널추정치들을 나머지 영역에서 또 다른 다항식을 사용하여 동일한 과정으로 1차원 curve-fitting을 통하여 smoothing과 interpolation을 수행함으로써 시간영역 및 주파수영역에서의 채널추정을 완료한다. 모의실험을 통하여 다양한 채널환경에서 MSE (mean square error) 및 BER (bit error rate) 성능을 분석한 결과, 제안된 방법이 기존의 채널추정 방법들에 비하여 월등히 우수하며, 최적의 Wiener 필터링 방법보다도 우수함을 보였다.
선택적 감쇄채널 환경에서 분산안테나 간 주파수 오차에 의한 부반송파 간 간섭을 효율적으로 제거하는 알라무티부호화 직교주파수분할다중방식(Alamouti coded OFDM) 기반 간섭제거 기법을 제안한다. 일반적으로 간섭제거 방식에서는 초기검출 심볼로부터 간섭신호를 추정하고 추정한 간섭신호를 원래 수신 신호에서 제거함으로써 성능을 개선시킨다. 이때 초기 검출 심볼의 정확도가 높을수록 제거되는 부반송파간 간섭량 또한 증가하므로 간섭제거 방식에서 초기 검출심볼의 정확도는 매우 중요하다. 제안하는 방식은 초기 검출심볼을 얻는 과정에서 주파수 오차에 의한 부반송파간 간섭의 일부를 자체제거하는 알라무티부호화 직교주파수분할다중방식을 사용함으로써 그 정확도를 높인다. 따라서, 제안하는 방식은 단 1회의 제거과정을 수행함에도 수회의 반복연산을 필요로 하는 기존의 알라무티부호화 직교주파수분할다중방식을 사용한 간섭제거 방식에 비해 개선된 성능을 가진다.
MIMO-OFDM 기술은 시 공간만이 아니라 주파수 영역을 활용할 수 있기 때문에 기존의 시 공간 MIMO 시스템을 유연하게 확장하여 OFDM에 적용시킬 수 있다. 무선 이동 통신에서 발생되는 페이딩은 이동체의 속도, 전송 주파수, 수신 안테나 및 주위 자연 환경에 의해 발생한다. 또한, 무선 이동 통신 채널에 가장 심각하게 나타나는 현상인 다중 경로 페이딩은 각각 다른 지연 시간에 의해 주파수 선택적 페이딩이 발생하게 되며, 이때 ISI로 인해 무선 이동 통신 채널의 성능을 저하시키게 되며, 데이터 전송 속도에 제약을 준다. OFDM은 심벌 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호 구간을 삽입하여 ISI를 제거할 수 있다. 그러나 대역폭 등의 문제로 일반적으로 보호 구간은 심벌 주기의 1/4 정도로 설정하며, 따라서 다중경로의 채널 지연이 보다 심각해질 경우, 보호 구간 만으로는 ISI을 모두 제거할 수 없다 이 경우 채널에서의 전송시간 지연에 의한 왜곡은 등화기를 사용하여 보상해 주어야 하며, 특히 데이터 전송 속도가 고속이 될수록 등화기의 사용이 절대적으로 필요하게 된다. 본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 사전 등화를 이용한 BER 성능을 분석하였다.
한국신호처리시스템학회 2001년도 하계 학술대회 논문집(KISPS SUMMER CONFERENCE 2001
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pp.5-8
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2001
광대역 코드분할다중 접속은 가장 광범위하게 채택되고 있는 3세대 무선접속이다. 무선접속의 물리계층은 표준화 과정에서 주요 토의 주제이다. 본 논문은 실제적인 환경에서 많은 고려 가능한 전송 시나리오상에서 상향 WCDMA 성능을 조사하는 것이 목적이다. 본 논문의 초점은 주파수 선택적 페이딩 채널조건에서 다중 접속 간섭 및 혼합 서비스 환경 경우의 성능분석에 있다. 본 조사를 위해 시뮬레이터를 개발하였으며 다양한 WCDMA 의 무선접속 특징을 포함하고 있다. 시뮬레이션 결과에 의하면 성능은 다중접속 간섭에 의해 크게 영향을 받으며 또한 주파수 선택적 페이딩 조건에 의해 성능열화 현 상을 초래하게 되어 적절한 보상기술 적용이 요구된다.
고속 멀티미디어 전송에 있어서 주파수 선택적 페이딩은 정보 전송율 및 BER 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 효과적인 고속 전송을 위해 터보 부호기를 적용한 적응 QAM(Adaptive Quadrature Amplitude Modulation) 시스템을 제안한다. 친사용자 환경 시뮬레이션 플랫폼 SPW를 이용하여 터보 적응 QAM 시스템을 개발하여 주파수 선택적 채널 환경에서 수율(throughput) 및 BER 성능분석을 수행하였다. 지연 확산이 700ns와 1400ns인 두 전력 지연 프로파일을 생성시켜 수율 및 성능을 조사하였는데 지연 확산 700ns인 프로파일에서 적응 변조 시스템이 고정 QAM 변조 시스템보다 평균 0.1231 bits의 수율 향상을 얻을 수 있었고 약 3dB의 BER 성능 개선을 얻을 수 있었다. 지연 확산 1400ns인 경우에서도 적응 변조 시스템이 고정 변조 시스템보다 더 나은 BER 성능 향상을 얻을 수 있었다.
수중음향통신시스템의 모뎀이나 채널 코딩 설계를 위한 채널 매개변수는 임펄스 응답, 지연 확산, 산란함수, 도플러 확산, 상관 대역폭, 주파수 선택적 페이딩, 상관 시간 및 시변 진폭 페이딩의 통계적 분포 함수 등이다. 이들 매개 변수들은 주어진 해양 음향 조건에서 수층의 음속 구조, 플렛폼의 운동이나 해면의 거칠기에 영향을 받는다. 본 논문에서는 송수신기 고정 천해 수중음향통신 채널에 대한 페이저 기반의 채널 모델과 모의실험 및 채널 매개변수들의 측정과 분석 방법을 제시하고 천해의 실험 자료를 이용하여 이들 매개변수들을 해석하였다. 송수신기 거리가 300 m와 600 m에 대한 이들 매개 변수들은 직접파, 산란 성분을 갖는 해면 반사파 및 해저 반사파로 구성되는 3개 다중 경로에 의해 그 특징이 결정됨을 보인다. 연구의 결과는 천해 고정 시스템의 채널 모델 방법, 채널 매개변수들의 측정과 분석 방법 및 시스템 설계와 성능평가 방법을 제시한다.
본 논문에서는 주파수 다중경로 페이딩과 Near/Gar 영향을 받는 Multi-Carrier CDMA 시스템의 성능을 분석하였다. 성능 분석을 위해 사용한 파라미터들을 Multi-Carrier의 수, 다중사용자의 수, RAKE 수신기의 가지수, 주파수 선택성 다중경로 페이딩의 감쇄지수, 그리고 CDMA 다중사용자의 분포와 세기이다. Multi-Carrier CDMA 시스템에서 Near/Far 영향을 분석하기 위하여 3가지 간섭 분포 모델을 설정하였다. 첫 번째 모델은 다중사용자가 간섭파 대 반송파 비인 I/C를 -4dB에서 4dB 사이에서 2 dB씩의 차이를 가지며 20%씩 균일하게 분포하는 경우이다. 두 번째 모델은 다중사용자가 I/C 비를-2dB에서 2dB 사이에서 2dB씩의 차이를 가지며 33.3%씩 균일하게 분포하는 경우이다. 그리고 세 번재 모델은 모든 다중사용자가 I/C가 0dB로 신호 전력과 간섭전력이 동일하게 분포하여 전력이 완전하게 제어된 경우이다. 그리고 본 논문에서는 주파수 선택성 다중경로 페이딩의 영향을 감소시키기위하여 RAKE 수신기를 채용한 Multi-Carrier CDMA 시스템을 제안하였다. 이 시스템에서는 제시한 3가지 간섭 분포 모델중에서 세 번째 모델(완전 전력제어가 된 경우)이 가장 좋은 성능을 나타내었고, 간섭파의 전력과 신호파의 전력차이가 적을수록 희망 신호에 영향을 주는 간섭 신호의 전력량이 적어서 Multi-Carrier CDMA 시스템의 성능이 향상됨을 알 수 있었다.
In this paper, a new multiuser detector combining multicarrier and decorrelating detection schemes is proposed and analyzed in a frequency selective Rayleigh fading channel. The bit error probability is derived and compared with that of the conventional decorrelating detector. From the numerical results, it is shown that the proposed detector achieves better BER performance and lower computational complexity than those of the conventional decorrelating detector.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 2-D MMSE (2-Dimensional Minimum Mean Square Error) 채널 추정 기법은 주파수/시간 선택적 특성을 가지는 채널에서 우수한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 하지만 2-D MMSE 채널 추정 방식은 주파수 축 뿐만 아니라 시간 축 까지 고려하기 때문에 행렬 크기가 커지고, 이로 인해 복잡도가 크게 증가한다는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 l-D MMSE 채널 추정 구조를 기반으로 가중치 합을 이용하여 기존의 2-D MMSE 채널 추정 방식보다 낮은 복잡도를 갖는 방식을 제안한다. 뿐만 아니라 2-D MMSE 채널 추정을 적용하기 위해 필요한 파라미터인 RMS 지연 확산과 도플러 주파수를 추정하는 기법을 고려한다. 성능 검증 결과 제안하는 방식은 기존의 2-D MMSE 방식에 비해서 복잡도를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 2-D MMSE 채널 추정 방법과 유사한 성능을 나타내는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 주파수 선택성 페이팅 채널의 일종인 two-ray 패이딩 채널에서 TCM(trellis coded modulation)을 CPM(continuous phase modulation) 신호에 적용하였을 때 최적의 TCM을 찾고, 이때의 성능 개선치를 평가하였다. CPM 신호로는 비교적 전력 효율 및 대역 효율이 좋은 IREC, 3RC 및 GMSK를 선택히여 변조 지수를 0.1에서 0.6으로 변화시켜 각 변조 지수에서 성능을 평가하였다. 그리고 TCM을 구성하는 부호기의 구속 길이는 2와 3으로 하였다. 성능평가 결과 구속 길이가 3인 최적의 TCM은 변조지수가 0.5일때 페이딩 채널에서 부호화 되지 않은 경우와 비교하여 1 REC에서 약 2.0dB의 전력이득이 있고 3RC에서 약 2.1dB의 전력 이득이 각각 있었다. 따라서 본 논문에서 제시한 최적의 TCM을 디지털 이동 통신에 적용할 경우 상당한 선로 품질의 향상을 이룰 수 있으리라고 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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