OFDM 방식은 전통적인 단일 반송파 전송방식과는 달리 전송할 데이터를 병렬적으로 변조하여 주어진 다중전송채널에 다수의 반송파를 실어보내므로 고속의 데이터전송을 수행하고 주파수를 직교적으로 오버랩 시킴으로써 높은 스펙트럼 효율을 제공할 수 있어 여러 분야에서 적용되고 있으며 계속해서 연구되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 변조방식에 따른 OFDM 무선통신시스템의 성능을 평가하였으며 변조방식으로서는 M-PSK, M-QAM을 사용하였다. 시뮬레이션은 다중로지연확산, 가우시안채널잡음, Peak Power Clipping, Frame Start Time Error 등이 포함된 가상의 채널환경과 실제채널환경에서 적용되었다. 시뮬레이션 결과 OFDM 시스템에서의 변조방식으로는 M-QAM 방식이 M-PSK 방식보다 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 향후 초고속 W-PAN(Wireless Personal Area Network)을 위한 유력한 전송 기술로서 각광받고 있는 MB-OFDM UWB(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra Wide Band) 시스템의 동기화를 위한 효과적인 반송파 및 샘플링 주파수 오프셋 결합 추정 기법을 제시하고 성능을 평가하였다. 이를 위해 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 프리앰블 내의 채널 추정 시퀀스를 이용하고 MB-OFDM UWB 시스템 기술 규격 및 주파수 운용 방식을 고려하였으며, 반송파와 샘플링 주파수 오프셋을 결합 추정하는 방법으로서 먼저 샘플링 주파수 오프셋을 추정하고 추정된 샘플링 주파수 오프셋을 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 추정하는 방식을 적용하였다. 또한 추정된 오프셋 값들의 신뢰도 향상을 위해 각 과정에서 가중치 기반의 주파수 오프셋 추정 기법을 사용하였다. IEEE 802.15 Task Group 3a에서 제공하는 4가지 UWB 실내 채널 모델을 이용한 모의실험 결과, 각 부채널에서의 수신 신호 평균 전력을 반영하는 제안된 간단한 형태의 가중치 기반 추정 기법의 성능이 채널의 주파수 응답을 사용하여 완벽한 채널 추정을 필요로 하는 이상적인 방법에 비해 훨씬 낮은 복잡도로 유사한 성능을 얻을 수 있음을 확인 하였다.
OFDM 전송방식에서는 여러 개의 부반송파를 사용하여 데이터를 전송한다. 그러므로 송신 비선형 전력증폭기와 반송파 주파수편차에 의한 부반송파 간 간섭으로 인하여 수신기에서 비트 오류율이 증가된다. 무선 다중경로 페이딩 전송채널에서는 여러 개의 OFDM 부반송파 주파수 구간동안 연속적으로 전송이득이 작은 구간이 존재하므로, 전송 시 연집에러가 발생되어, 데이터 재생 시 비트 오류율이 증가 된다. 이러한 연집에러에 의한 비트 오류율의 감소에는 인터리버와 컨볼루션 에러제어코딩이 효과적이다. 한편 파일럿 심볼을 이용하여 전송채널을 추정하는 현 시스템에서는 전송채널 추정에러로 인하여 역시 비트 오류율이 증가된다. 그러므로 본 논문에서는 비선형 전력증폭기, 반송파 주파수편차 및 채널추정에러의 영향을 고려하여, 송신 신호가 다중경로 페이딩 채널을 통하여 전송될 때, 인터리버와 컨볼루션 코딩을 이용하는 OFDM 시스템의 데이터 비트 오류율 성능을 분석한다.
본 논문에서는 OFDM 기반의 다중 흡 릴레이시스템에서 계층적 프리앰블 구조를 이용하여 물리계층에서 셀 간 핸드오버와 셀 내 핸드오버를 구분함으로써 핸드오버 오버헤드를 줄일 수 있는 새로운 핸드오버 절차를 제안한다. 계층 구조의 프리앰블 설계에 있어서, 기지국을 구분하기 위한 Cell ID와 함께 셀 내 릴레이를 구분하기 위한 Subcell ID의 개념을 제안한다. 셀 간 핸드오버와 셀 내 핸드오버의 판단은 계층 구조의 프리앰블에 의하여 제공되는 신호품질 척도인 CBINR(Carrier of BS to Interference and Noise Ratio)과 CRINR(Carrier of RS to Interference arid Noise Ratio)에 의해 이루어진다. 제안하는 핸드오버 절차를 통해 스캐닝 절차의 간소화와 망 진입 절차의 간략화 또는 생략이 가능하여 핸드오버 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
In this paper, we analyze the performance of code division multiple access (CDMA) systems with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) that employ random spreading sequences in an additive white Gaussian noise (AWGN) channel. We obtain the probability density function (pdf) of the multiple access interference and extend the results to OFDM-CDMA systems to determine the pdf of multiple access and inter-carrier interference in terms of the number of users, the spreading length, the number of sub-carriers, and the frequency offset. We consider the synchronous downlink of cellular multi-carrier CDMA and derive a Gaussian approximation of the multiple access and inter-carrier interference. Overall the effect of frequency offset is shown to vary with the system loading. The analysis in this paper is critical for further development into fading channels and frequency selective multipath channels.
본 논문은 구현에 사용된 동기알고리즘에 의한 구현손실과 다중경로 페이딩을 고려하여 MB-OFDM UWB(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra Wide Band) 시스템 수신기 링크 마진 (link margin)을 시뮬레이션을 통해 정량적으로 분석하였다. MB-OFDM UWB시스템은 CP(Cyclic Prefix)대신에 ZP(Zero padding)를 사용하고 심볼마다 3개 주파수 대역을 호핑(Hopping)하는 TFI(Time Frequency Interleaving)모드와 하나의 주파수 대역을 선택하여 신호를 전송하는 FFI(Fixed Frequency Interleaving)모드를 지원한다. 이러한 MB-OFDM UWB 시스템의 특징은 기존 연속적인 신호를 전송하는 OFDM 시스템들에 비해 평균전력은 동일하지만 유효송신출력 측면에서 더 높은 전력 방사를 가능하게 하는 장점이 있다. 본 논문에서 수행한 시뮬레이션 결과를 이용한 링크마진 계산 결과 200Mbps 모드에서 4m 서비스 반경을 보장하기 위해서는 TFI 모드 구현이 필수적이며, 480Mbps모드의 실질적인 서비스 반경은 가시거리가 확보되는 다중경로 환경에서 1-2m정도 일 것으로 분석되었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권11호
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pp.5377-5391
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2017
In this paper, we propose a new scheme to suppress the narrowband interference (NBI) in OFDM-based systems. The scheme utilizes code division multiple access (CDMA) and weighted-type fractional Fourier transform (WFRFT) domain preprocessing technologies. Through setting the WFRFT order, the scheme can switch into a single carrier (SC) or a multi-carrier (MC) frequency division multiple access block transmission system. The residual NBI can be eliminated to the maximum extent when the WFRFT order is selected properly. Final simulation results show that the proposed system can outperform MC and SC with CDMA and frequency domain preprocessing in terms of the narrowband interference suppression.
OFDMA 접속방식에서는 각 사용자에게 여러 개의 부반송파를 할당하여 데이터를 전송한다. 송신 비선형 전력증폭기와 반송파 주파수편차에 의하여 부반송파 간 간섭이 발생된다. 또한 OFDM 신호가 도플러 시변 채널을 통하여 전송될 때 부반송파 간 간섭이 발생된다. 이러한 부반송파 간 간섭은 다른 사용자에게 간섭을 일으키게 되어 전송품질이 열화 된다. OFDMA 상 하향링크에서 이러한 다중 사용자 간섭을 고려하여, 데이터가 주파수 선택적 시변 채널을 통하여 전송될 때의 성능을 분석한다. 분석 결과, OFDMA 상향링크가 하향링크에 비하여 다중 사용자 간섭의 영향을 더욱 크게 받는다. 본 논문에서는 우선 그 원인을 밝히고, 우수한 비트 오류율 특성을 위하여 다중 사용자 상 하향링크에서 요구되는 비선형 증폭기의 특성과 반송파 주파수 편차의 크기를 구하며, 도플러 페이딩의 정도에 따라 결정되는 비트 오류율 특성 열화를 분석한다.
In this paper, we consider subcarrier-index modulation (SIM) for precoded orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with a few activated subcarriers per user and its generalization to multi-carrier multiple access systems. The resulting multiple access is called sparse index multiple access (SIMA). SIMA can be considered as a combination of multi-carrier code division multiple access (MC-CDMA) and SIM. Thus, SIMA is able to exploit a path diversity gain by (random) spreading over multiple carriers as MC-CDMA. To detect multiple users' signals, a low-complexity detection method is proposed by exploiting the notion of compressive sensing (CS). The derived low-complexity detection method is based on the orthogonal matching pursuit (OMP) algorithm, which is one of greedy algorithms used to estimate sparse signals in CS. From simulation results, we can observe that SIMA can perform better than MC-CDMA when the ratio of the number of users to the number of multi-carrier is low.
세계 여러 나라들은 향상된 방송 서비스를 제공하기 위해서 지상파 UHDTV (Ultra High Definition Television) 전송방식에 관한 연구를 진행하고 있으며, 대부분이 다중경로에 강건한 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 다중 반송파 전송방식을 고려하고 있다. 일부 국가에서는 이를 기반으로 하는 DVB-T2 (Digital Video Broadcasting 2nd generation Terrestrial) 표준에 향상된 대용량 데이터 압축기술을 더해 UHDTV 실험 방송을 진행 중이다. 그러나 다중경로에 취약하다고 알려진 단일 반송파 전송방식에서도 수신기에서 주파수 영역에서 채널 등화를 수행하는 SC-FDE (Single Carrier-Frequency Domain Equalizer)를 사용하면 이러한 단점을 보완할 수 있기 때문에, 두 방식 간의 성능 차이가 미미하게 나타난다. 이를 고려해 본 논문에서는 UHDTV 방송을 위해서 고차 신호 성상을 전송하는데 다중 반송파와 단일 반송파 중 어느 방식이 적합한지에 대한 판단 근거를 제공하고자 두 방식의 수신 성능을 비교한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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