This paper presents a low-complexity design and implementation results of a multi-input multi-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol detector for high speed wireless LAN (WLAN) systems. The proposed spatial division multiplexing (SDM) symbol detector is designed by HDL and synthesized to gate-level circuits using 0.18um CMOS library. The total gate count for the symbol detector is 238K.
이 논문에서는 기지국 송신 안테나가 둘 이상인 셀룰러 시스템에서 여러 기지국이 협력으로 직교 주파수분할 다중화 (orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 신호를 전달함으로써 브로드캐스트 서비스를 제공하는 방법을 제안한다. 제안한 방식은 셀들을 세 그룹으로 나누고 부반송파들을 여러 부분으로 나눈 뒤, 각 부반송파 부분마다 송신 다양성 부호화 또는 공간 다중화로 생성된 두 브로드캐스트 심볼 열을 서로 다른 셀 그룹과 송신 안테나 쌍으로 전달하는 것이다. 이 방법은 브로드캐스트 패킷을 구성하는 여러 부분에 대한 채널 주파수 응답 특성을 다르게 함으로써 부호화 다양성 차수를 증가시킨다. 제안한 방식의 성능 향상은 송신 안테나 수, 부분 수, 그리고 안테나 송신 방법 등의 다양한 조건 하에 정보 전송률에 대한 아웃티지 확률을 평가함으로써 확인하였다.
We propose a link adaptation and selection method for the links constituting an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based wireless relay network. The proposed link adaptation and selection method selects the forwarding, modulation, and channel coding schemes providing the highest end-to-end throughput and decides whether to use the relay or not. The link adaptation and selection is done for each sub-channel based on instantaneous signal to interference plus noise ratio (SINR) conditions in the source-to-destination, source-to-relay and relay-to-destination links. The considered forwarding schemes are amplify and forward (AF) and simple adaptive decode and forward (DF). Efficient adaptive modulation and coding decision rules are provided for various relaying schemes. The proposed end-to-end link adaptation and selection method ensures that the end-to-end throughput is always larger than or equal to that of transmissions without relay and non-adaptive relayed transmissions. Our evaluations show that over the region where relaying improves the end-to-end throughput, the DF scheme provides significant throughput gain over the AF scheme provided that the error propagation is avoided via error detection techniques. We provide a frame structure to enable the proposed link adaptation and selection method for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-time division duplex relay networks based on the IEEE 802.16e standard.
Al-Jawhar, Yasir Amer;Ramli, Khairun N.;Taher, Montadar Abas;Shah, Nor Shahida M.;Mostafa, Salama A.;Khalaf, Bashar Ahmed
ETRI Journal
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제43권2호
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pp.209-220
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2021
The filtered orthogonal frequency division multiplexing (F-OFDM) system has been recommended as a waveform candidate for fifth-generation (5G) communications. The suppression of out-of-band emission (OOBE) and asynchronous transmission are the distinctive features of the filtering-based waveform frameworks. Meanwhile, the high peak-to-average power ratio (PAPR) is still a challenge for the new waveform candidates. Partial transmit sequence (PTS) is an effective technique for mitigating the trend of high PAPR in multicarrier systems. In this study, the PTS technique is employed to reduce the high PAPR value of an F-OFDM system. Then, this system is compared with the OFDM system. In addition, the other related parameters such as frequency localization, bit error rate (BER), and computational complexity are evaluated and analyzed for both systems with and without PTS. The simulation results indicate that the F-OFDM based on PTS achieves higher levels of PAPR, BER, and OOBE performances compared with OFDM. Moreover, the BER performance of F-OFDM is uninfluenced by the use of the PTS technique.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 신호의 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)을 효과적으로 감소시키기 위하여 클리핑 잡음 (Clipping Noise)을 이용한 적응적 톤 삽입 (Adaptive Tone Injection; ATI) 기법을 제안한다. 제안된 ATI 기법은 기존 TI 방법에서의 복잡도 문제를 개선하기 위해, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 출력 가운데 임계 진폭값 보다 큰 신호들을 클리핑 하는 과정, 클리핑된 신호에 대해 클리핑 잡음을 계산 후 주파수 영역 클리핑 잡음의 심벌 중에서 가장 큰 전력이 할당된 톤을 추출하는 과정, 추출된 톤을 확장된 성상도로 맵핑 후에 부분적으로 IFFT 하는 과정의 총 3단계로 구성된다. 모의실험 결과, 제안된 ATI 기법은 맵핑이 가능한 최적의 톤을 클리핑 잡음을 이용하여 추출함으로써 기존 TI 방법에서와는 달리 본래신호와 동일한 정보를 가지는 등가 신호의 가능한 모든 조합을 필요로 하지 않으며, OFDM PAPR 감소 성능 역시 최적의 TI 방법에 근접함을 보여준다.
송신단에서 채널 상태 정보를 알 수 있는 경우, 적응 알고리즘을 통한 전송 및 다중사용자 스케줄링을 통해 시스템 전송률을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 비트 인터리버와 결합한 부호화된 직교 주파수 다중 분할 (BIC-OFDM; Bit-Interleaved Coded Orthogonal frequency Division Multiplexing) 기법을 기반으로 하는 다중안테나 (MIMO; Multiple-Input Multiple Output) 시스템을 고려한다. 먼저 Levin-Campello 알고리즘을 개선한 비트 로딩 (bit-loading) 기법을 제안하고, 이를 다중안테나 시스템으로 확장하여 한정된 개수의 신호 성상을 사용하는 데 따르는 잔여 파워 문제를 극복하는 알고리즘을 제시한다. 실험 결과는 제안하는 기법이 시스템 성능을 개선시키며 특히 높은 신호 대 잡음비 (SNR; Signal-to-Noise Ratio) 영역에서 기존의 기법에 비하여 큰 성능 이득을 제공함을 보여준다.
본 논문에서는 채널이 시간 및 주파수에서 비선택적일 때를 가정하여 복수의 송신 안테나를 사용하는 SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalization) 시스템에서 순환지연 다이버시티 기술과 위상 회전 기술의 성능을 비교한다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서는 위상 회전을 이용하여 시간축에서 변화하는 채널을 만드는 것과 순환지연 다이버시티를 사용하여 주파수 선택적 채널을 만드는 것은 유사한 성능을 보인다. 그러나 SC-FDE 시스템에서는 시간축에서 변화하는 채널을 만드는 것이 주파수축에서 변화하는 채널을 만드는 것보다 더 우수한 성능을 보일 수 있다.
시공간 부호화기법을 가진 MIMO(Multiple-input multiple-output)-OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing)은 미래의 무선통신 시스템에서 성능향상을 위한 약속된 기술이다. 그러나 다중 송신기를 가진 다른 사용자에 따른 간섭과 다중경로의 지연신호에 따른 영향으로 성능이 크게 감소된다. 이 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 시공간 다이버스티를 유지하면서 이와 같은 간섭신호와 다중경로 지연신호를 효율적으로 제거하기 위하여 MMSE(minimizing the mean squared error) 기반의 pre-FFT 다중 빔형성기법을 제안한다. MIMO-OFDM 시스템에 제안된 다중 빔형성기법을 적용할 경우 성능 개선 효과를 CCI(Cochannel interference)를 가진 다중경로 채널환경에서 모의실험을 통하여 확인한다.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)은 페이딩 환경에서 높은 전송율을 가지는 효율적인 전송 기법이다. 그러나 OFDM 프레임의 시작 시점을 정확히 찾지 못하면 주파수 영역에서 위상회전으로 인해 수신 데이터의 비트오율이 높아진다. 그러므로 코히어런트 OFDM 시스템에선 정수배의 샘플 옵셋뿐만 아니라 소수배의 샘플 옵셋까지 동기를 획득해야 한다. 본 논문에서는 코히어런트 OFDM 시스템에서 수신된 훈련 심볼의 상관관계를 이용하여 0.5 샘플 이전과 이후의 충격응답을 각각 구하고 이들의 차를 이용하여 소수배 샘플 동기를 획득하는 알고리듬을 제안한다. 제안한 심볼 타이밍 동기 기법의 성능을 다중경로 채널과 잡음에 대한 모의실험을 통하여 검증한다.
이 논문에서는 BICM-OFDM(Bit Interleaved Coded modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템을 위한 비트 할당 기법에 대하여 연구한다. 부채널의 상태에 따라 부반송파의 전송 매개 변수를 조절하면 OFDM 시스템의 성능을 크게 개선시킬 수 있다. 여기서는 BICM-OFDM 시스템을 위한 적응 전송 기법으로 데이터 전송률을 일정하게 유지하면서 비트 오류율이 최소가 되도록 부반송파에 비트를 할당한다. 또한, 할당하는 비트 수가 정수인 제한 조건 하에서 최적의 해를 얻기 위해 이산 라그랑지 승수 방법을 사용한다. 모의실험을 통해 제안한 비트 할당 기법의 계산량이 크지 않으며, BICM-OFDM 시스템에 제안한 기법을 사용하면 약 $2\~3$ dB의 신호대 잡음비의 이득을 얻을 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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