본 논문에서는 파일럿 심볼을 이용한 안테나 선택방법을 적용한 SFBC-OFDM(Space Frequency Block Code-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에 대한 성능을 분석한다. 안테나 선택은 파일럿 심볼로부터 산출된 채널 계수에 기반하여 결정된다. 각 주파수에서, 산출된 채널 계수들을 정렬하고 그 중 가장 양호한 채널이 선택된 후 가장 좋은 계수를 가지는 안테나로 데이터가 전달된다. 또한 이 방법에 대해서 부호 이득과 다이버시티 이득도 분석된다.
본 논문에서는 중계기를 활용하여 직교 블록 부호화된 SSB (Single side band) SFBC (Space frequency block code) SC (Single carrier)-FDMA (Frequency division multiple access) 시스템을 제안하고, 수신국과 중계기 간의 SNR (Signal-to-noise power ratio)값을 기준으로 SSB SFBC SC-FDMA 시스템 성능을 측정한다. 잘 알려진 바와 같이. 중계기의 복원된 전송 신호를 이용하여 블록 부호를 생성한 후 수신국으로 재전송함으로써 중계기 기반 전송 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 SSB 시스템의 켤레 복소수 대칭 특성을 이용하여 블록 부호를 구현하도록 제안함으로써 시스템 계산 복잡도는 크게 증가시키지 않으면서 중계기 기반의 SSB SC-FDMA 전송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제안한 다중 중계기 기반의 SSB SFBC SC-FDMA 전송 시스템의 SNR 성능이 단일 중계기를 활용한 SSB SC-FDMA 전송 시스템보다 10-2 SER(Symbol error rate) 수준에서 4 dB 이상 향상되는 것을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다.
고속 데이터 전송을 위하여, 송수신단에 다중 안테나를 사용함으로써 독립적인 페이딩 채널을 다수개 형성하여 다이버시티 이득과 코딩 이득을 동시에 얻는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직 UWB(Ultra Wide Band) 시스템과의 간섭에 대한 분석은 이루어지고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 공간 다이버시티 특성을 가진 블록 코드를 OFDM 시스템에 적용하여, MIMO-OFDM 수신기에 인접한 UWB 기기로부터 SFBC(Space Frequency Block Code)-OFDM 시스템과 SFTC(Space Frequency Trellis Code)-OFDM 시스템에 .미치는 간섭 영향을 MIMO 채널 환경에서 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 SFTC-OFDM 시스템이 MB(Multi Band)-OFDM UWB 간섭에 대해 SFBC-OFDM 시스템보다 더 강인한 성능을 보여주었다.
A differential space-frequency block code - orthogonal frequency division multiplexing (SFBC-OFDM) scheme as a multiple-input multiple-output (MIMO) transmission technique for next-generation digital multimedia broadcasting (DMB) is proposed in this paper. A linear decoding method for differential SFBC, which performs comparably to the ML decoding method, is derived for the cases of two or four transmit antennas. A simple table lookup method is proposed to improve the efficiency of the encoding/decoding process of DSFBC for the case of non-constant modulus constellations. A DMB MIMO channel model, developed by extending the 3GPP MIMO model to fit DMB environments, is used to compare BER performances of differential space block code schemes for various channel environments. Simulation results show that the differential SFBC-16QAM scheme using either four transmit antennas with one receive antenna or two transmit antennas with two receive antennas achieves a performance gain of 12dB than that of the conventional DQPSK scheme, even with a data rate twice faster.
주파수 전송 효율을 높이기 위하여 주파수 대역에서의 켤레 복소수 대칭 특성을 갖는 단일 측대 파형 전송 시스템의 연구가 이루어지고 있다. 또한, 직교 블록 부호(시공간 및 주파수 공간 블록 부호)를 활용한 전송 시스템의 다이버시티 성능 이득에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 4개의 송신 안테나를 갖는 3/4 비율의 주파수 공간 블록 부호 단일 측대 파형 SC(single carrier) FDMA(frequency division multiple access) 시스템을 구현한다. 3/4 비율의 4×4 직교 블록 부호를 적용함으로써 기존의 단일 안테나 기반 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템과 2개의 송신 안테나를 이용한 2×2 주파수 공간 블록 부호 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템보다 뛰어난 수신 성능을 확보할 수 있음을 실험 결과를 통해 확인할 수 있다.
본 논문에서는 수중 통신 환경에서의 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) 시스템과 지상에서의 일반적인 OFDM 시스템과의 차이점을 분석하고, 실제 측정된 채널 데이터를 사용한 수중 채널 모델을 기반으로 OFDM 파라미터들을 설정하였다. 또한, 선형 보간법을 이용한 least square (LS) 채널 추정기법을 이용하여 채널의 상태 정보를 획득하였다. Alamouti code를 이용한 space-time block code (STBC) 및 space-frequency blcok code (SFBC)를 적용하여 그 성능을 평가 및 분석 하였으며, 동시에 $1{\times}2$ maximum ratio combining (MRC)을 적용하여 성능을 비교 분석 한 결과, SFBC의 경우 수중 채널의 심각한 주파수 선택적 특성으로 인하여 유효한 BER 특성을 보이지 못하였으나, STBC의 경우 4-column 파일럿 구조를 적용하였을 때, SISO 시스템과 비교하여 약 7dB 정도의 향상된 성능을 나타내고 있음을 확인하였다.
OFDM 시스템은 채널 충격 응답보다 긴 길이의 주기적 프리픽스를 사용해야 하므로 주파수 효율이 감소된다. 주기적 프리픽스 사용에 따른 주파수 효율 감소를 막기 위하여 잔재 ISI 제거 기법이 최근에 개발되었다. 본 논문에서는 잔재 ISI 제거 기법을 불충분한 주기적 프리픽스를 갖는 시공간 블록 부호 (STBC) OFDM과 주파수 공간 블록 부호 (SFBC) OFDM 시스템에 적용한다. SFBC OFDM과 달리, STBC OFDM에서는 잔재 ISI 제거 기법의 주기성 복원 과정 뿐만 아니라 꼬리 제거 과정도 반복되어야 함을 확인할 수 있다. 또한, 불충분한 주기적 프리픽스를 사용하는 STBC OFDM 시스템에서의 잔재 ISI 제거 기법을 위한 채널 추정 방법을 제안한다. 제안된 채널 추정 방법은 EM 알고리즘을 이용한 반복적 추정을 특징으로 하고, 잔재 ISI가 제거된 신호를 통해 얻어지는 채널 디코더의 외부 확률 값을 활용한다. 제안된 방법의 성능은 다중 경로 페이딩 환경에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인한다.
본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템의 성능 분석을 위해 실제 측정된 채널 데이터를 사용한 수중 채널 모델을 기반으로 OFDM 파라미터들을 설정하였다. 또한, 선형 보간법을 이용한 least square (LS) 채널 추정기법을 이용하여 채널의 상태 정보를 획득하였다. Alamouti code를 이용한 space-time block code (STBC) 및 space-frequency blcok code (SFBC)를 적용하여 그 성능을 평가 및 분석 하였으며, 동시에 $1{\times}2$ maximum ratio combining (MRC)을 적용하여 성능을 비교 분석한 결과, SFBC의 경우 수중 채널의 심각한 주파수 선택적 특성으로 인하여 유효한 BER 특성을 보이지 못하였으나, STBC의 경우 4-column 파일럿 구조를 적용하였을 때, SISO 시스템과 비교하여 약 7dB 정도의 향상된 성능을 나타내고 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 주파수공간블록부호 (Space Frequency Block Code)를 적용한 다중송수신(Multiple Input Multiple Output)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 시스템을 위한 반복복호 기법을 제시한다. 제시된 반복복호 기법은 zero-forcing 알고리즘과 LDPD 부호화 알고리즘을 터보 기법을 바탕으로 상호보완을 할 수 있도록 설계되었다. 시뮬레이션 결과에 의하면 고차원 변조방식을 적용한 MIMO-OFDM 페이딩 채널에서 기존의 시스템과 비교하여 향상된 성능을 확인하였다.
사용자 단말기는 크기상의 제약 때문에, 다중 송신 안테나를 이용한 공간 다이버시티를 얻는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 단일 반송파 변조 방식 기반의 사용자 단말이 낮은 하드웨어적인 복잡도를 유지하면서, 중계기의 도움을 받아 공간 다이버시티를 얻는 기법을 제안한다. 중계기는 사용자 단말로부터 받은 신호에 주파수 공간 블록 부호화를 수행하여 기지국으로 전송한다. 이때 주파수 공간 블록 부호화는 주파수 영역이 아닌 등가의 시간 영역에서의 신호 처리를 통해 낮은 계산 복잡도로 구현된다. 사용자 단말과 중계기로부터 신호를 수신한 기지국은 다중 경로 페이딩을 고려한 주파수 영역 등화를 수행한다. 제안된 기법은 기존의 시공간 부호화 기반의 중계 방식에 비해 고속 페이딩 채널에서 개선된 성능을 갖는데, 사용자 단말의 이동 속도를 고려한 시뮬레이션을 통해 이를 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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