본 논문에서는 다중 전송률을 지원하는 차세대 무선 이동통신 시스템의 상향 채널에 적용할 수 있는 새로운 알고리즘의 병렬간섭제거기를 제안하였다. 제안된 방법은 기존 IS-95방식과 달리 다중 데이터율에 적용할 수 있는 알고리즘을 이용하며 이를 통해 CDMA시스템에서의 성능저하 및 채널 용량의 제한을 가져오는 MAI(Multiple Access Interference)를 제거할 수 있도록 하였다. 제안된 방법의 성능평가를 위하여 사용자수증가에 따른 BER (Bit Error Rate), 단수 (stage) 증가에 따른 BER등의 방법을 사용하였다. 다양한 모의실험 환경을 통해서 본 연구에서 제안된 알고리즘이 비록 계산량의 증가는 있으나 기존에 제안된 여러 간섭제거 기에 비해 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다.
본 논문에서는 IMT-2000 3GPP 규격의 비동기 역방향 링크 DS-CDMA 시스템에서 신호 구조 기반 Constant Modulus Algorithm (U)을 이용하는 적응 배열 안테나 RAKE 시스템의 성능을 평가한다. 또한, 참조 신호 기반 Least Mean Square (LMS)방식을 이용하는 배열 안테나 시스템과 비교한다. Monte Carlo 실험에서 다중경로, 경로간 감쇄지수, 확산이득 다중사용자 둥과 같은 환경 파라미터가 고려된다. 결과로부터 신호 전력을 분산시키는 다중 경로의 경우 CMA을 이용하는 적응 배열 안테나가 LMS를 이용하는 배열 안테나에 비해 더 큰 수용 용량을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 논문은 CDMA 셀룰라 역방향 접속 시스템의 성능개선을 위하여 이중직교 신호에 대한 다중심볼 검파방식을 제안하고, 이에 대한 성능해석과 컴퓨터 모의실험을 수행한다. 이 방식은 기존의 심볼단위 비동기 검파대신 복잡도를 줄인 근사 MLSE에 의해 다중심볼로 구성된 복조 데이터와 채널을 동시에 예측한다. 이 방식은 또한 주어진 심볼의 워드수 M에 대해 관측하는 다중심볼 길이 N을 적절히 선택할 때 채널의 예측이 없이도 이상적인 동기검파 방식에 근접한 오류성능을 얻게 해준다. 특히 매우 의미 있는 사항은 이 방식을 CDMA 역방향 접속 시스템에 적용할 때 요구되는 평균 비트당 신호대 잡은 전력비 ${\gamma}_{b}$를 약 1.4dB정도 줄일 수 있어 38% 정도의 용량이 증가된다.
본 논문에서는 한국전자통신연구소가 개인통신서비스 시스템 규격으로 제안한 4.3008Mcps 광대역 CDMA의 물리계층을 소개한다. 제안된 물리계층은 $28{\times}2^n$ 길이의 Hadamard 코드를 사용하여 5MHz 대역에 적합하게 설계되었다. 여기서는 13kbps CELP를 주 보코더로 채택했고 32kbps ADPCM도 채택할 수 있다. 역방향 링크에 버스트 파일럿 방법이 제안되었고, 이것은 연속 파일럿 방식에 비해 용량 증가를 가져온다. 또 시그널링이 많아질 경우에도 서비스의 품질을 유지하기 위하여 정보 데이터와 시그널링 데이터를 시간다중화하였고, 시그널링 활성도를 이용하는 것이 제안되어 용량을 증가시켰다. QPSK 데이터와 QPSK 확산, 가변 프레임크기, 코드쌍 할당 방법을 이용하여 정보데이타를 64kbps가지 전송한다. 제안된 여러 가지 방법들은 향후 FPLMTS의 요소 기술로도 이용될 수 있다.
본 논문은 다중접속 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 기지국 어레이 안테나를 이용하여 전파음영 환경하에서 빔 형성 알고리즘과 전력 제어 오차에 따른 DS/CDMA 셀룰라 시스템의 역방향 링크에 대한 성능을 분석한다. 블로킹(blocking) 확률을 어레이 파라미터와 E$_{b}$/N$_{o}$ 및 간섭 통계를 이용하여 유도하고 특정한 블록킹 확률에 일치하는 시스템 용량을 계산하다. 1%의 블록킹 확률을 가정하였을 경우, 동방성 안테나 1개를 사용하는 경우보다는 12개의 어레이 안테나를 이용한 MCGM 알고리즘을 사용하였을 경우에 약 32배의 시스템 용량이 증가함을 보인다.
본 논문에서는 OS-COMA 셀룰라 시스템에서 추정된 SIR (signal-to-interference ratio) 값을 기반으로 하는 개선된 호 수락 제어(call admission control) 알고리즘을 제안하고 성능을 분석하였다. 제안된 알고리즘은 기지국에서 추정된 역방향 SIR 값에 따라 알고리즘에 의해 계산된 여유용량(residual capacity)을 호 수락 제어의 기준으로 하며, 여유용량은 시스탬의 통화품질 저하 확률(outage probability)을 일정 수준 이하로 유지하면서 추가로 허용 가능한 호의 수로 계산한다. 여유용량 계산 시 자기 셀 뿐만 아니라 인접 셀의 SIR 값을 참조하며 이때 인접 셀 간섭 결합계수 $\beta$를 사용한다. 본 논문에서는 자기 셀의 통화 부하량에 따라 $\beta$값을 가변한 개선된 알고리즘을 제안하고, 시스템의 통화 부하량에 따른 호차단확률(call blocking probability) 및 통화품질저하확률 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다, 성능 평가를 위해 동일 부하(homogeneous load) 빛 밀집 부하(hot spot load) 조건을 고려했으며 개선된 알고리즘이 모든 부하량에서 기존의 알고리즘에 비해 성능이 우수함을 알았다. 특히 과부하 상황에서 통화품질저하확률이 일정한 값 이하로 유지되어 QoS(quality of service)를 확보할 수 있는 효과를 얻었다.
음성과 데이터를 동시에 다양한 전송속도로 서비스하는 불완전 전력제어된 WCDMA 시스템의 역방향 링크에서 사용자 수 분포도에 따라 유도한 차단확률로부터 얼랑용량을 계산하고, COST231 WI(Walfisch-Ikegami) 모델로부터 전파손실을 계산해서 사용자 수와 셀 커버리지의 관계를 새롭게 제안하여 분석하였다. 데이터 전송속도 15 kbps에서 960 kbps 사이 음성과 데이터 사용자에 대한 얼랑용량은 상호 역 선형관계로 나타났고, 음성사용자를 8 kbps속도에서 50얼랑 기준으로 할 때 차단확률 2 %에서 $E_{b/}$$N_{o}$ 가 4 ㏈에서 3 ㏈로 낮출 경우 15 kbps 저속에서는 데이터 용량이 8.5 얼랑 용량증가와 함께 도시 교외지역에서 셀 커버리지가 100 m 확장되었고, 960 kbps 고속에서는 0.11 얼랑 증가와 함께 셀 커버리지도 40 m 확장되었다. 여기서 차단확률을 조금 높였을 때 얼랑용랑은 증가하지만 셀 커버리지에는 별 영향이 없었고, 셀 내 사용자 수의 증가에 따라 셀 커버리지는 감소하였다.다.
적응 전송 MIMO(multiple input multiple output)-OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템은 CSI(channel state information)의 되먹임을 이용하여 각 부반송파의 채널 상황에 따라 변조 방식을 다르게 전송하는 시스템이다. CSI 되먹임 채널인 상향링크 채널에는 송수신기 처리지연, 전송 지연, 프레임 지연 등 다중 지연 요소가 존재한다. 이러한 다중 지연요소로 인한 CSI 불일치는 채널 상황에 따라 적절한 변조 방식을 결정하는데 오류를 발생시키게 되어 시스템 성능을 떨어트린다. 본 논문에서는 적응 시스템에 내장되는 다중 지연 채널 예측 방식인 CTSBP(comb type samples based prediction)와 BTSBP(block type samples based prediction)에 대해 전송 지연 및 채널 신호 대 잡음비에 따른 MSE (mean square error), 데이터 율 등 성능을 비교한다. 이를 통하여 악조건 다중경로 채널환경에 강건한 적응 전송 SISO(single input single output)-OFDM/MIMO-OFDM을 설계한다. 또한 CSI 되먹임 오버헤드를 줄이기 위한 방안으로 선형보간 방법을 제안하고 선형 보간 간격에 따른 MSE를 도출한다.
중첩 셀 CDMA 시스템의 역방향 링크에서 마이크로젤의 서비스 형태(음성, 데이터) 별 전력제어오차(Power Control Error: PCE)의 영향에 의한 BER 성능과 마이크로셀의 용량 변화를 분석하였다. 이때 분석 절차는 다음과 같다 $\circled1$PCE에 따륜 BER 성능을 구한다. $\circled2$ 음성 서비스(BER = $10^{-3}$)와 데이터 서비스(BER=$lO^{-5}$)를 만족하는 최소 SNR을 구한다. $\circled3$구한 SNR에 따라 마이크로셀과 매크로셀이 가질 수 었는 최대 용량을 계산한다. $\circled4$최대 용량으로부터 간섭에 의한 영향을 고려하여 마이크로셀에서의 용량을 구하고, 마지막으로 전력제어가 완벽한 경우의 용량과 비교.분석하였다. 그 결과 다음과 같은 것을 알 수 있었다. PCE가 1 dB이변 완벽하게 전력제어 된 경우와 비슷한 성능을 나타 내었지만, PCE가 커짐에 따라 BER 성능은 크게 열화되었다. 용량면에서 PCE가 2dB 이하이면 마이크로셀에서 데이터 서비스를 제공할 때보다 음성 서비스를 제공할 때 PCE의 영향이 컸지만 PCE가 3dB 이상이면 음성 서비스보다 데이터 서비스를 제공할 때 PCE의 영향을 크게 받았다. 또한, PCE가 2dB 이하이면 PCE의 영향뿐 만 아니라 간섭의 영향도 크게 받았지만 PCE가 3dB 이상이변 PCE의 영향이 대단히 크므로 간섭에 의한 영향 이 거의 무시됨을 알 수 있었다. 따라서, 간섭의 영향으로부터 마이크로셀 용량을 적절히 확보하기 위해서 마이 크로엘은 셀 반경비($R_d$)가 0.1이고, 기지국간 거리 대 매크로셀 반경비(d)가 0.5 이상에서 위치해야 함을 알았 다 이러한 셀의 배치로부터 전력제어오차($\sigma$)를 2dB 이내로 조절하면 마이크로셀 최대 용량의 70 % 이상을 확보할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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