MC-CDMA의 전체 시스템 대역폭은 부대역으로 분할되며, 각 부대역은 직접시권스확산을 사용하고 각 부대역 신호는 부캐리어 주파수를 사용하여 전송한다. 본 논문에서는 주파수 선택적 나까카미-m 페인팅 채널에서 동이득 합성법과 최대비 합성법을 사용한 MC-CDMA시스템 성능을 분석한다. 본 논문에서 제안된 시스템은 데이터 스트림을 직렬에서 병렬로 변환하여, 각 병렬 데이터 스트림을 MC-CDMA시스템에 사용한다. 데이터 스트림은 송신기에서 칩 레벨과 심볼 프락션 레벨을 확산시킨다. 본 논문에서는 동 이득 합성과 최대비 합성 두가지 다이버시티 합성법을 비교분석하였다. 동이득 합성법 보다 최대비 합성법을 사용한 시스템 성능이 우월하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권1호
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pp.280-294
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2023
Unmanned aerial vehicles (UAVs) and millimeter-wave frequencies play key roles in supporting 5G wireless communication systems. They expand the field of wireless communication by increasing the data capacities of communication systems and supporting high data rates. However, short wavelengths, owing to the high millimeter-wave frequencies can cause problems, such as signal attenuation and path loss. To address these limitations, research on high directional beamforming technologies continue to garner interest. Furthermore, owing to the mobility of the UAVs, it is essential to track the beam angle accurately to obtain full beamforming gain. This study presents a beam tracking method based on the unscented Kalman filter using hybrid beamforming. The simulation results reveal that the proposed beam tracking scheme improves the overall performance in terms of the mean-squared error and spectral efficiency. In addition, by expanding analog beamforming to hybrid beamforming, the proposed algorithm can be used even in multi-user and multi-stream environments to increase data capacity, thereby increasing utilization in new-radio multiple-input multiple-output orthogonal frequency-division multiplexing systems.
본 논문에서는, PB/MC-CDMA 시스템의 성능을 향상시키기 위한 방법으로 파일롯 심볼 및 데이터 심볼을 이용한 결정 귀환 채널 추정 기법에 대하여 연구하였다. PB/MC-CDMA 시스템은 주파수 선택적 페이딩 채널 환경에서 주파수 다이버시티 이득 및 주파수 영역 등화기를 통하여 좋은 비트오율을 얻을 수 있다. 그러나 정확한 채널 추정이 되지 않을 경우 사용자간의 심각한 간섭이 발생하기 때문에 성능 저하가 일어난다. 제안 시스템은 1차 채널 추정 값과 2차 채널 추정된 값을 결정 귀환시켜 채널을 추정함으로써 다중사용자 환경에서 시스템의 성능을 향상 시킨다. 제안시스템의 성능 평가는 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 수행하였다. 본 논문에서 제안시스템을 통해 사용자간의 간섭으로 인한 성능 저하를 보상하여 비트오율이 향상될 뿐만 아니라 채널 추정을 위한 파일롯 심볼의 수를 줄일 수 있어 기존의 시스템보다 더 우수한 성능을 가지는 것을 확인 하였다.
본 논문에서는 주파수 인터리빙이 적용된 다중 반송파-부호 분할 다중 접속 (MC-CDMA: Multicarrier code division multiple access)에서 파일럿 채별 기반의 새로운 채별 추정 기법을 제안한다. 주파수 차원에서 칩 인터리빙 (CI: chip interleaving)된 MC-CDMA 시스템은 일반적인 심별 인터리빙을 적용한 시스템보다 더 큰 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 장점을 가진다. 그러나 CI-MC-CDMA에서는 채널의 상관 대역 내에서 파일럿 채널과 데이터는 서로 직교하지 않으므로 일반적인 파일럿 채널 기반의 채널 추정 기법 (PCCE: pilot channel-based channel estimation)은 사용이 불가능하다. 제안된 채널 추정 기법은 두 개의 연속된 부반송파에서 데이터와 파일럿 채널이 서로 직교성을 유지하도록 시스템 구조를 변경하여 파일럿 채널을 사용하여 적은 연산량으로 정확한 채널 추정을 가능하게 한다.
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.
셀 커버리지 확대 및 음영 지역 해소를 위하여 중계기를 활용하는 이동 통신 시스템이 널리 연구되고 있다. 본 논문에서는 음영 지역 성능 개선을 위하여 AF(amplify-and-forward) 방식 중계기를 활용하여 다중 경로가 확보된 네트워크에서의 SC-FDE(single carrier-frequency domain equalizer)를 위한 등화 기법을 제안한다. 3-슬롯 기반 다중 경로 상황에서 중계기를 통해 수신된 신호를 MRC (maximum ratio combining) 방식으로 합쳐 MMSE (minimum mean square error) 등화 기법을 적용하면 다이버시티 이득을 획득하여 SC-FDE 시스템의 수신 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, AF 방식 중계기 기반의 다중 경로 네트워크에서 SC-FDE를 위한 MRC 계수 및 MMSE 등화 탭의 수식을 정확히 도출하여 제시하고, 실험 결과를 통해 성능 향상을 확인한다.
본 논문에서는 WLL 대역(RX: 2.3~2.33GHz, TX:2.37~2.4GHz)에서 동작하는 dual port 구조의 중계기용 개구 결합 마이크로스트림 패치 안테나를 설계 및 제작하였다. 급전면과 패치면 사이에는 비유전율이 4.7인 FR-4 에폭시 기판을 사용하였고 대역폭 향상과 이득 특성을 고려하여 개구 결합 구조 방식을 이용하였다. 그리고 각각의 layer에는 air gap을 두어 대역폭을 확장하였고 패치 상단에는 보호체로써 radome을 두었다. 1 포트는 송.수신용이고 2 포트는 수신용인 안테나는 각각 T-junction과 λ$_{g}$ /4 정합기를 이용하여 7$\times$2 배열 안테나로 설계하였다. 기능적 측면에서 독립인 2개의 안테나는 공간 다이버시티를 이용하면서 동일 평면상에 존재하도록 하기 위해 안테나 사이에 슬랏을 두고 패치면과 $90^{\circ}$단일 급전함으로써 두 포트간에 -40dB 이하의 우수한 격리도를 얻었다. 또한 슬랏을 패치와 안테나 사이에 배치함으로써 반사손실을 감소시키는 결과를 얻었다.
다중 안테나 시스템에서 UMM (unitary matrix modulation)을 사용한 방법을 USTM (unitary space-time modulation)이라 부른다. OFDM 시스템에서 coherence bandwidth 만큼의 이격을 두고 UMM의 대각 행렬을 이용한 방법이 제안되고 있다. 또한 최근에 디코딩 방법이 간단하고 좋은 성능을 갖는 LDPC (low density parity check) 코드에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서 UMM (unitary matrix modulation)을 사용하고 LDPC 코디드 된 OFDM 시스템을 제안한다. 또한 다중 송신 안테나를 사용하여 송신 diversity 이득을 얻는 것이 아니라, 하나의 송신 안테나를 이용하여 채널의 coherence bandwidth 만큼의 주파수 간격 (splitting)을 두어 채널에 대한 주파수 이득을 고려하여 UMM/OFDM 시스템을 설계 하였다. 이 방법을 이용하여 본 논문에서 제안된 UMM-S/OFDM에 대한 성능 특성을 다중 경로 Rayleigh 페이딩 채널 환경에서 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
Multicarrier direct sequence code division multiple access (MC DS-CDMA) is an attractive technique for achieving high data rate transmission. This is valid regardless of whether or not the potentially large peak-to-average power ratio (PAPR) is an important factor for its application. On the other hand, code select CDMA (CS-CDMA) is an attractive technique with constant amplitude transmission of multicode signal regardless of subchannels. This is achieved by introducing a code select method. In this paper, we propose a new multiple access scheme based on the combination of MC DS-CDMA and CS-CDMA. The proposed scheme, which we call MC CS-CDMA, includes as special cases the subclasses of MC DS-CDMA and CS-CDMA. This paper investigates the performance of these systems over a multipath frequency selective fading channel using a RAKE receiver with maximal ratio combiner. In addition, the PAPR of the proposed system is compared with that of both MC DS-CDMA and CS-CDMA. Simulation results demonstrate that the proposed system provides better PAPR reduction than MC DS-CDMA, at the expense of the complexity of the receiver and the number of available users. The numerical result demonstrates that the proposed system has better performance than MC DS-CDMA due to the increased processing gain and time diversity gain.
본 논문은 다중경로 라이시안 페이딩과 다중접속간섭이 함께 존재하는 단일 셀 내의 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템은 오율 성능을 분석하고, 이를 Single-Carrier Ds-CDMA 시스템의 오율 성능과 비교하였다. 또한, 다중경로 페이딩과 다중접속간섭에 의하여 열화된 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 성능 개선을 위해 부호화율이 1/2, 1/3 그리고 1/4인 콘볼루션 부호화 기법을 채용하여, 이로부터 얻어지는 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 성능 특성을 알아 보았다. 분석 결과, 다중경로 페이딩과 다중접속간섭이 존재하는 채널에서 Single-Carrier DS-CDMA 시스템의 RAKE 수신기의 가지를 증가시키거나 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 반송파의 수를 적정하게 선택함으로써 시스템의 사용자의 수를 결정할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 콘볼루션 부호가 적용된 Multi-Carrier CS-CCMA 시스템은 부호이득과 전력제한의 사이의 trade off를 고려하여 부호화율을 선택하여야 함을 알 수 있었다. 결과적으로 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템은 반송파의 수가 증가할수록 처리이득은 감소하나 주파수 다이버시티 효과로 인하여 오율 성능이 개선되었으며, 낮은 칩율을 사용한 시스템의 구성이 가능함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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