본 논문에서는 대역확산 방식인 DS-CDMA /MDPSK 선호를 m 분포 페이딩과 라이시안 페이딩 환경 하에서 유도한 후, 페이딩으로 인한 경감된 오율성능을 개선하기 위해 MRC(Maximal Ratio Combining) 다이버시티 기법을 사용하여 두 환경에서 비교 분석하였다. 라이시안 페이딩 모델은 m-분포 페이딩 모텔에 알맞은 값을 선택하여, PN 코드 길이(N), 사용자 수(U), 다중 경로수(P), 페이딩 지수(m), 라이시안 지수(K), 다이버시티 가짓수(L), 그리고 비트에너지 대 잡음전력비($E_b/N_o$)를 함수로 하여 오율특성을 구했다. 그 결과 레일리 페이딩 상태에서는 두 결과는 완전히 일치하였으며, 페이딩이 약할수록, 사용자 수가 많을수록, 다중 경로수가 많을수록 그리고, PN 코드 길이가 작을 수록 결과는 점 점 더 일치해감을 알 수 있었다.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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제1권1호
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pp.10-16
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1996
In this paper, we have analyzed the error performance of the optimum threshold detection(OTD) of 16 QAM signal in the Rician fading channel with and without the maximal ratio combining(MRC) diversity technique in the presence of cochannel Rayleigh interference. An also the error performance of OTD is compared to that of conventional threshold detection(CTD) in the Rician fading channel in the presence of cochannel Rayleigh interference. With the result of analysis, it is found that there exists a synergistic effect due to both MRC diversity and optimum threshold detection in the Rician fading channel in the presence of cochannel Rayleigh interference.
Akbari, Mohsen;Hossain, Md. Kamal;Manesh, Mohsen Riahi;El-Saleh, Ayman A.;Kareem, Aymen M.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제6권9호
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pp.2037-2051
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2012
Cognitive radio (CR) is envisioned as a promising paradigm of exploiting intelligence for enhancing efficiency of underutilized spectrum bands. In CR, the main concern is to reliably sense the presence of primary users (PUs) to attain protection against harmful interference caused by potential spectrum access of secondary users (SUs). In this paper, evolutionary algorithms, namely, particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA) are proposed to minimize the total sensing decision error at the common soft data fusion (SDF) centre of a structurally-centralized cognitive radio network (CRN). Using these techniques, evolutionary operations are invoked to optimize the weighting coefficients applied on the sensing measurement components received from multiple cooperative SUs. The proposed methods are compared with each other as well as with other conventional deterministic algorithms such as maximal ratio combining (MRC) and equal gain combining (EGC). Computer simulations confirm the superiority of the PSO-based scheme over the GA-based and other conventional MRC and EGC schemes in terms of detection performance. In addition, the PSO-based scheme also shows promising convergence performance as compared to the GA-based scheme. This makes PSO an adequate solution to meet real-time requirements.
본 논문에서는 다중 경고 페이딩 환경 하에서 최적의 다이버시티 기법 중 하나로 알려진 하이브리드 SC/MRC(Selective Combining/Maximal Ratio Combining) (2/3) 기법을 적용하고, 각 경로를 통해 들어오는 수신 신호와 수신기 내의 PLL(Phase Locked Loop)에서 발생된 참조 신호와의 위상차를 위상 에러로 가정한 후, PLL 루프 내의 이득 값을 조정하여 완전 동기 된 수신 신호가 되는 MC-DS/CDMA(Multi-Carrier Direct Sequence/Code Division Multiple Access) 시스템을 분석하였다. 또한, 이동 통신 환경에 대한 채널 모델로 나카가미-m 페이딩 채널 환경을 채택하였으며, 하이브리드 SC/MRC-(2/3) 다이버시티 방식이 적용된 MC/DS-CDMA 시스템에서 고려 사항인 나카가미 페이딩 지수(m), 경로의 수$(L_p),$ 하이브리드 SC/MRC-(2/3) 다이버시티 브랜치 수$(L,\;L_c),$ 사용자 수(K), 부반송파의 수(U), PLL 루프 내의 이득 값 등을 고려하여 수식을 전개하고 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 하이브리드 SC/MRC-(2/3) 방식이 적용된 MC/DS-CDMA 시스템에서 완전 동기 된 수신 신호를 수신할 수 있도록 하기 위해 적절한 PLL 루프 이득 값을 조절하여 성능의 개선을 이룰 수 있음을 확인할 수 있었으며 완전 동기 된 수신 신호가 되기 위해 페이딩 지수와 부반송파 확산이득에 따라 조금의 차이는 있지만 PLL 루프 이득 값이 7dB 이상 되어야 각 경로의 수신 신호가 완전 동기 된 수신 신호임을 확인하였다.
긴 블럭 크기의 터보부호는 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널 환경에서 매우 좋은 성능을 보이는 것으로 알려져 있으며, 또한 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)에서는 터보부호를 에러 정정 코드로 강력하게 권장하고 있다. 최근 실시간 통신 시스템을 위해서 짧은 블럭 크기를 갖는 터보부호에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 논문에서는 ITU-R 실측 채널 모델에서 1/3의 부호화율과 192 비트의 짧은 프레임 크기를 갖는 터보부호를 고려하였다. 본 논문에서는 MRC(Maximal Ratio Combining) 다이버시티와 SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)에 기초한 터보부호를 동시에 갖는 RAKE 수신기를 적용한 10MHz 시스템 대역폭을 갖는 W-CDMA 시스템의 성능을 분석하였다.
지상 모바일 위성 통신에서 MRC 기법을 사용하는 하이브리드 위성-지상 중계기 네트워크는 위성으로부터 전송된 신호의 품질을 향상하는데 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 하이브리드 위성-지상 중계기 네트워크에서 TCP 처리율과 spectral efficiency 성능을 수식으로 도출해보고 다양한 환경의 TCP 성능 평가 결과에 대해서 분석해보았다. 분석 결과, MRC 덕분에 지상 중계기의 수를 증가하는 것으로 TCP 처리율과 spectral efficiency 성능을 향상할 수 있지만 채널 상태에 상관없이 고정된 지상 중계기 수를 적용하는 것은 오버헤드가 발생할 수 있다. 또한 TCP 성능은 패킷손실률에 민감하기 때문에 하이브리드 위성-지상중계기 네트워크에서 MRC 기법 적용만으로는 성능 향상에 한계가 있다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 본 논문에서는 추가적으로 오버헤드를 줄이고 네트워크 성능을 향상할 수 있는 솔루션들에 대해서도 토론해 본다.
본 논문에서는 협력 통신에 에너지 하베스팅 기법을 적용할 경우 발생되는 잡음을 최소화하고 성능을 개선시킬 수 있는 방안을 제안하였다. 제안된 기법은 에너지 하베스팅 노드에서 수집된 전력을 저장하고 저장된 전력을 바탕으로 중계기를 사용한다. 이때, 중계기에서는 복호 후 전송(Decode and Forward) 기법을 적용하여 잡음의 영향을 최소화하였고, 수신단에서는 최대비 결합(Maximal Ratio Combining) 기법을 적용하여 다이버시티 이득을 얻었다. 따라서 제안된 기법을 일반적인 네트워크 환경에 적용할 경우 중소형 중계기의 구동에 필요한 전력을 제거할 수 있으며, 전력의 수집으로 인해 단말기 및 네트워크의 효율성을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 제안한 프로토콜을 레일리 페이딩 환경에서 전력 수집 효율 및 비트오류율(Bit Error Rate), 아웃티지 확률(Outage Probability)을 통해 시스템의 성능을 평가한다.
가산성 백색 가우스 잡음이 존재하는 m-분포 페이딩 채널을 통해 전송되고 최대비 합성 다이버시티법으로 수신되는 Reed-Soloroon /컨별루션(convolutional) 연접 부호화된 MFSK 신호의 오율식을 유도하였다. 그리고 수치계산한 오율성능을 신호 대 잡음비, 페이딩 지수, 다이버시티의 branch 수를 함수로 하여 그림으로 나타내 고 검토했다. 얻은 결과로부터, 페이딩 환경에서도 부호화 기볍을 이용하면 MFSK 선호의 오율성능이 개선된다는 것과 부호화 기법 중에서는 연접 부호화 기볍이 가장 효과적이라는 것을 알 수 있다. 또 페이딩 환경에서 최대비 합성 다이버시티 수신 기볍과 연접 부호화 기볍을 함께 이용했을 때는, 연접 부호 화 기볍만을 이용했을 때보다 오율성능이 SNR변에서 약 6.6dB 만큼 개선된다는 것도 알 수 있다.
주파수 재사용 기법을 사용하는 셀룰러 시스템의 경우 단말기가 셀 경계로 이동할수록 인접 셀로부터 오는 간섭 신호의 영향을 받게 되어 성능 열화를 겪게 된다. 본 논문에서는 다중 셀 시스템의 하향링크 전송 시, 지리적으로 떨어져 있는 다수의 기지국에서 상호 협력을 통해 다중 안테나 단말기에 협조적으로 신호를 전송하는 경우 기지국들과 단말기간에 형성된 분산 MIMO (multiple-input multiple-output) 채널을 이용하여 공간 다중화 및 빔포밍 이득을 얻을 수 있는 전송 방안 및 수신 기법을 제안한다. 특히, 주파수 재 사용률과 단말기의 수신안테나 개수의 변화에 따라 제안 기법의 유효 신호 대 간섭 비와 전송효율을 분석 및 산출하고, 기존 셀룰러 시스템에서 널리 사용되는 MRC (maxim ratio combining) 수신 기법의 성능과 비교한다. 셀 경계에서의 성능 이득을 비교함으로써 인접 셀 간섭이 큰 영역에서 제안 기법을 사용할 때 단말기의 전송 효율 향상정도를 평가한다.
본 논문에서는 한 쌍의 1차 사용자 송 수신단(PT-PR)과 한 쌍의 2차 사용자 송 수신단(ST-SR)을 가지는 무선 인지 통신 시스템을 고려한다. 첫 번째 시간 슬롯(1 Phase)에서 1차 사용자 송신단(Primary Transmitter : PT)은 1차 사용자 수신단(Primary Receiver : PR), 2차 사용자 송신단(Secondary Transmitter : ST) 및 2차 사용자 수신단(Secondary Receiver : SR)에 자신의 신호 $x_p$를 브로드캐스트하며, 각각의 수신단(PR, ST, SR)에서는 수신된 신호를 복호한다. 두 번째 시간 슬롯(2 Phase)에서 ST는 수신 후 복호한 ${x_p}^{\prime}$와 자신이 전송하고자하는 신호 $x_s$를 결합하여 PR과 SR에 브로드캐스트하고, 각 수신단(PR, SR)에서는 수신한 신호를 복호한다. 이 때 PR은 첫 번째 시간 슬롯에 수신한 $x_p$와 두 번째 시간 슬롯에 수신한 $x_p+x_s$ 신호 중 $x_p$를 검출하여 최대 비 결합(Maximal Ratio Combining) 기법을 이용하여 결합한다. 이 때 PR에서는 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. SR은 첫 번째 시간 슬롯에 수신한 $x_p$와 두 번째 시간 슬롯에 수신한 $x_p+x_s$신호를 가지고 선형결합을 통해 $x_s$를 얻는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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