무선 랜 시스템은 고속의 데이터를 전송하기 위하여 끊임없이 진화 중이며 통신성능을 향상시키기 위해서는 더욱 정밀한 채널추정이 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 IEEE 802.11 기반 무선 모뎀의 PLCP 구조에서 기존의 긴 훈련심볼만을 이용하여 채널을 추정하는 LS 알고리즘의 성능을 개선하고자 하였다. 48개의 부반송파 중에서 12개의 위치에 짧은 훈련 심볼을 전송하고 있다는 사실을 이용하여 2개의 긴 훈련심볼 뿐만 아니라 하나의 짧은심볼도 함께 사용하여 채널을 추정하는 새로운 LS 추정 알고리즘을 제안하였다. 두 개의 긴 훈련심볼 뿐만 아니라 짧은 훈련 심볼을 이용함으로써 보다 향상된 채널 추정을 제공할 수 있음을 보였으며 제안된 채널 추정알고리즘은 IEEE 802.11p WAVE 차량통신 시스템에도 적용이 가능하리라 생각된다. 또한 학부 및 대학원의 OFDM 관련 채널 추정 교육 시 본 논문의 내용이 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
본 논문에서는 IEEE802.11a나 IEEE802.11p의 물리계층과 같은 패킷기반의 OFDM 통신 시스템에 적용할 수 있는 주파수 오프셋 예측기법을 제안하고 성능을 분석하여 기준기법과 비교하였다. 제안 기법에서는 긴 훈련심볼과 짧은 훈련심볼에 할당되는 이득을 전체적으로 일정하게 유지하면서도 이득 할당비를 조절할 수 있도록 하여 채널 상황에 따라 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능을 향상시키기 위한 이득 할당비를 알아낼 수 있다. 본 논문에서 고려한 훈련심볼은 IEEE802.11a와 IEEE802.11p의 표준화 그룹에서 적용된 프리앰블을 적용하였다. 시뮬레이션 결과에 의해, 채널 SNR 상황에 따라 주파수 오프셋 에러를 최소화하기 위한 긴 훈련심볼 대 짧은 훈련심볼의 전력비가 다르며, 제안한 기법에 의한 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능이 기존의 기법보다 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 보간 방식을 사용하는 OFDM 전송방식 통신 시스템에 적합한 새로운 심볼 시간동기 처리 방법 제시한다. 제안된 방법은 다음과 같은 과정을 거친다. 먼저, 수신되는 포락선 신호의 평균 전력을 연속적으로 측정함으로서, 대략적인 심볼 시간동기절차를 수행한다. 이 절차에 의해, 동기가능여부에 대한 판정을 한다. 만약 동기가 가능하다고 판단되는 경우, 이어서, 짧은 길이의 훈련신호와 수신된 포락선신호간의 상관성을 측정하는 방법을 사용하여, 정확한 심볼 동기과정을 수행하도록 한다. 마지막으로, 긴 훈련 신호를 사용한 주파수 동기절차를 수행하도록 하는데, 이것은 심볼 시간 동기 과정에서 발생되는 미세한 심볼 동기 오차에 의한 성상도의 회전 효과를 교정 할 수 있도록 하기 위함이다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안된 동기방법이 주파수 선택적 페이딩 채널 하에서도 우수한 동기특성을 제공함을 알 수 있다.
IEEE 802.11a WLAN(Wireless Local Area Network)의 동기 알고리즘은 짧은 훈련심볼, 긴 훈련 심볼 그리고 파일롯을 이용하는 세가지 단계를 거쳐야 되는데 실제구현상에서는 두 가지의 문제점을 가지고 있다. 첫째는 긴 훈련 심볼 및 파일롯을 이용하는 동기 과정이 복잡하다. 둘째로 긴 훈련 심볼 영역에서는 짧은 훈련 심볼에서 구해진 오프셋 정정 계수만을 이용한 보상이 이루어지기 때문에 긴 훈련 심볼 영역에서 구한 등화기 계수를 완전히 신뢰 할 수가 없고 이러한 불안정한 영역에서 등화기 계수를 구하게 된다면 성능에 악영향을 미치게 된다. 특히, 시스템의 데이터 영역이 54 Mbps 전송이 가능한 구조로 이루어져 있고 데이터 길이가 최대인 경우에 시스템의 성능열화가 가장 심하게 나타난다. 본 논문에서는 이러한 동기단에서의 구현상의 복잡성과 구조적인 오류의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 알고리즘을 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이를 확인 한다.
IEEE 802.11a 무선 OFDM 시스템을 위한 동기 처리 방법을 연구하였다. 먼저 수신되는 포락선 신호의 평균 전력을 계속 측정하여 대략적인 심볼 동기를 수행한다. 이때 이 심볼 동기에 대한 판정 확률과 최적의 판별 경계치가 구해졌다. 이어서 짧은 훈련 신호와 수신된 포락선 신호간의 상관성을 측정하는 방법으로 정확한 심볼 동기가 수행된다. 그 다음 긴 훈련 신호를 이용한 주파수 동기가 이루어진다. 심볼 동기 과정에서 발생되는 미세한 심볼 동기 오차에 의한 성상도의 회전 효과는 채널 보상 과정에서 잘 교정될 수 있다. 이와 같이 고안된 동기 방법을 이용하면 주파수 선택적 페이딩 채널 하에서도 특성이 우수한 동기를 획득할 수 있다.
본 논문에서는 5GHz 대역을 사용하는 고속 무선 LAN의 표준안의 IEEE 802.11a-1999 를 위한 디지털 자동 이득 제어기를 제언한다. 송수신간의 동기화를 위한 신호인 training symbol을 이용하여 수신기에 입력되는 신호의 이득을 측정한다. 측정된 이득을 이상적인 이득과 비교하여 갱신할 이득을 구한다. 갱신 이득은 신호를 증폭하는 GCA(Gain Controlled Amplifer)의 입력 전압으로 변환되어 신호의 증폭도를 제어하게 된다. 본 논문에서는 하드웨어 부담을 줄이기 위해 부분 선형 근사방법을 이용하여 갱신 이득을 본 논문에서 제안한 디지털 자동 이득 제어기는 VHDL을 이용하여 설계하였으며, Xilinx cAD tool을 이용하여 timing verification을 수행하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.11a의 규격에 따라 OFDM 우선 LAN 모뎀과 프레임 포맷을 구성하여 시뮬레이션에 의해 BER 성능을 분석하고 수정된 채널 예측 알고리즘을 적용하여 채널예측성능이 개선됨을 보인다. 채널 예측에 이용되는 실내 무선채널로서는 AWGN과 TDL 모델을 적용한 지연확산채널을 고려한다. 우선 AWGN 환경에서 규격에 제시된 전송속도 및 부호율에 따른 OFDM 무선 LAN 시스템의 성능을 분석한다. 다음으로 실내 우선 채널 환경에서 채널추정이 불완전한 경우에 대해, 기존의 채널추정방식으로서 프리앰블 내의 2개의 Long 훈련심볼을 이용하여 채널을 추정하는 경우에 대한 성능을 분석하고, 수정된 채널추정기법으로는 IEEE 802.11a의 프리앰블 구조를 변경하지 않으면서 Long 훈련심볼뿐만 아니라 전체 10개의 Short 훈련심볼 중 8개의 훈련 심볼들을 채널추정에 부가적으로 사용하는 방식을 채용한 경우의 성능을 분석하여 기존의 방식과 비교한다. 시뮬레이션 결과의 분석으로부터 수정된 채널추정방식을 적용하는 경우, 규격에 정의된 프리앰블 구조의 변경 없이도 잡음을 억제하는 효과를 향상시킴으로써 채널추정오차가 감소되어 채널추정성능이 개선됨을 확인하였다.
본 논문에서는 보간 방식을 사용하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에 적합한 새로운 심볼 시간동기 처리 방법을 제시한다. 제안된 방법은 다음과 같은 과정을 거친다 먼저, 수신되는 포락선 신호의 평균 전력을 연속적으로 측정함으로서, 대략적인 심볼 시간동기 절차를 수행한다. 이 절차에 의해, 동기 가능여부에 대한 판정을 한다. 만약 동기가 가능하다고 판단되는 경우, 이어서, 짧은 길이의 훈련신호와 수신된 포락선신호간의 상관성을 측정하는 방범을 사용하여, 정확한 심볼 동기 과정을 수행하도록 한다. 마지막으로, 긴 훈련 신호를 사용한 주파수 동기절차를 수행하도록 하는데, 이 것은 심볼 시간 동기 과정에서 발생되는 미세한 심볼 동기 오차에 의한 성상도의 회전 효과를 교정할 수 있도록 하기 위함이다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안된 동기방법이 주파수 선택적 페이딩 채 널 하에서도 우수한 동기특성을 제공함을 알 수 있다.
차세대 이동 멀티미디어 통신에서는 전송지연을 줄이고 버스트 시변채널의 시간변화를 제한하기 위해 버스트 전송이 많이 사용된다. 그러나 채널적응을 위한 훈련 심볼은 짧은 길이의 버스트 데이터에 대해 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 심볼에 대한 적응 등화기의 설계에 있어서 짧은 길이의 훈련 심볼과 빠른 수렴을 갖는 적응 알고리즘이 필요로 된다. 본 논문에서는 DMWT (discrete multi-wavelet transform)과 LMS(least mean square) adaptation 을 갖는 적응 등화기를 제안한다. 제안된 등화기는 복잡성의 증가를 최소화하면서도 현재의 transform-domain equalizer보다 빠른 수렴을 갖는다.
본 논문에서는 IEEE802.11a의 규격에 따라 OFDM 무선 LAN 모뎀과 프레임 포맷을 구성하여 시뮬레이션에 의해 BER 성능을 분석하고 수정된 채널 예측 알고리즘을 적용하여 채널예측성능이 개선됨을 보인다. 실내 무선채널로서는 AWGN과 TDL 모델을 적용한 지연확산채널을 고려한다. 우선 AWGN 환경에서 규격에 제시된 전송속도 및 부호율에 따른 OFDM 무선 LAN 시스템의 성능을 분석하고, 다음으로 실내무선채널 환경에서 채널추정이 불완전한 경우에 대한 성능을 분석한다. 기존의 채널추정방식으로서 프리앰블내의 2개의 Long 훈련심볼을 이용하여 채널을 추정하는 경우에 대한 성능을 분석하고, 이를 수정하여 Long 훈련심볼 뿐만 아니라 전체 10개의 Short 훈련심볼 중 8개의 훈련심볼들을 채널추정에 부가적으로 사용하는 방식을 채용한 경우의 성능을 분석하여 기존의 방식과 비교한다. 시뮬레이션 결과에 대한 분석으로부터 수정된 채널추정방식을 적용하는 경우, 잡음을 억제하는 효과가 높아지므로 채널추정오차를 감소시켜서 성능이 개선됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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