본 논문에서, 가시광 발광 다이오드를 데이터 전송용 광원으로 사용하는 광무선 전송 시스템의 채널 용량을 증가시키는 새로운 기법을 제안하였다. 압축센싱을 기반으로 하는 적응형 샘플링 기법과 L1최소화 기법을 이용하여 직교 주파수 분할 다중방식기반 직교 위상천이 변조 (OFDM-QPSK: orthogonal frequency division multiplexed-qudarature phase shift keying) 데이터를 압축무선 전송한후, 수신단에서 복원하였다. 제안된 기법을 실험적으로 검증하기 위해서 소규모 링크를 이용하여 전송실험한 결과, OFDM-QPSK 데이터 전송률이 30.72Mb/s에서 51.2Mb/s로 증가함을 확인하였다. 이때의 오류벡터크기(EVM: error vector magnitude)값은 31%이었고, 에러정정 코드를 적용할 경우, 완벽하게 복원 가능함을 확인하였다.
In this paper, we have proposed a OFDM/QPSK-DMR(Orthogonal frequency Division Multiplexing/Quadrature Phase Shift Keying Modulation-Digital Microwave Radio)system using BL-PSF(Band-limited pulse shaping filter) over the Microwave channel. In the proposed DMR system, STS-1(51.84 Mbps) of SONET(Synchronous Optical NETwork) is first modulated by OFDM/QPSK symbol and used Band-limited pulse shaping filter. The advantage of the proposed DMR system is to simplify system complexity and increase IFFT/FFT block use-efficiency. The system performance of single carrier and OFDM systems is already proved that those of DMR systems have the same performance over AWGN(Additive White Gaussian Noise) channel environment. Therefore, the system is analyzed between proposed OFDM/QPSK-DMR and single carrier DMR systems and simulated by BER performance and Signature curve over Microwave channel environment. Simulation result is that the proposed system performances are approaching to the performance of single carrier DMR system as the number of Sub-carriers increasing.
본 논문에서는 TI(Texas instrument)사의 범용 DSP 프로세서인 TMS320C31을 이용하여 통신 시스템에서 많이 사용되는 QPSK 방식의 모뎀을 구현하였다. 지금까지 거의 모든 시스템의 신호 변환 과정은 하드웨어로 구성되어 있지만, 본 논문에서 구현된 시스템은 QPSK 신호의 변조과정에서 IF단의 DAC를 통과하기 이전까지의 과정과 복조과정에서 IF단의 ADC를 통과한 이후의 과정을 프로그램으로 구성하고, 신호의 입.출력부와 처리부분을 하드웨어로 구성하였다. DSP 프로세서를 이용한 모뎀 출력 결과를 PC 상에서 시뮬레이션 결과와 비교하여 제작한 모뎀이 정상적으로 동작됨을 확인하였다.
Phase noise of oscillator gives the performance degradation significantly when a high carrier frequency and low transmission rate are used. The BER(Bit Error Rates) degradation of QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) transmission is analyzed with the oscillator phase noise level specified in downstream physical interface of LMDS(Local Multipoint Distribution Services) which is described in DAVIC(Digital Audio Visual Council). The model used for the phase noise is a power-law model. We also investigated the effects of the various transmission rates on system performance. For the transmission rate below 0.5 Mbps, the BER performance is severely degraded and we verified that the transmission rate, 20 Mbps, is adequate for the downstream of LMDS systems.
최근 시리얼 데이터 통신 시스템 전송속도를 높이기 위하여 기존 신호의 대역폭을 효율적으로 축소하여 전송하는 HSRC (Half-Symbol-Rate-Carrier) OQPSK 신호가 소개되었다. 이 신호는 4위상 천이 변조 신호을 변형한 것으로 4위상 천이 변조가 가지는 특성을 가지게 된다. 본 연구에서는 고속데이터 통신 송수신기 구성 시 HSRC-OQPSK 신호가 가지는 4위상 모호(4-phase ambiguity) 문제를 해결하기 위하여 차동 코딩을 적용한 송수신기 구조를 소개하고 시뮬레이션을 통하여 그 기능과 성능을 평가하여 효과적인 송수신기 구조를 제시한다.
본 논문에서는 수조에서 실험을 통해 획득한 데이터를 이용하여 MIMO (Multi-Input Multi-Output) 수중음향통신의 성능을 분석하였다. 이를 위하여 먼저 여러 송수신 위치에서 채널 전달 특성을 측정하였다. 송신신호는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)로 변조하였으며, 수신신호는 Zero Forcing 등화기 등을 포함하는 검출기를 거쳐 복원되었다. 실험이 이루어진 수조 환경이 물리적으로 폐쇄된 매우 심한 다중 경로 전달 환경이어서 최대 30~40 ms의 지연 현상이 나타났다. 실험 결과 송신 및 수신 센서가 각각 두 개인 $2{\times}2$ MIMO 시스템을 사용하였을 때 채널 특성으로 인해 비트 오차율이 비교적 크게 나타났지만 SISO (Single-Input Single-Output) 시스템에 비해 약 15% 정도 향상된 성능을 갖는 것을 확인하였다.
A novel approach for frequency-tripling vector signal generation via balanced detection without precoding and optical filter is proposed. The scheme is mainly utilizing an integrated dual-polarization quadrature phase shift keying (DPQPSK) modulator. In the DPQPSK modulator, one QPSK modulator is driven by an RF signal to generate high-order optical sidebands, while the other QPSK modulator is modulated by I/Q data streams to produce baseband vector signal as an optical carrier. After that, a frequency-tripling 16-quadrature-amplitude-modulation (16QAM) vector millimeter-wave (mm-wave) signal can be obtained by balanced detection. The proposed scheme can reduce the complexity of transmitter digital signal processing. The results show that, a 4 Gbaud baseband 16QAM vector signal can be generated at 30 GHz by frequency-tripling. After 10 km single-mode fiber (SMF) transmission, the constellation and eye diagrams of the generated vector signal perform well and a bit-error-rate (BER) below than 1e-3 can be achieved.
해면 상태의 변화는 수중 음향 통신 수신 신호에 전방 산란 및 도플러 확산을 야기하여 수신 신호의 진폭, 주파수 및 위상은 시간적으로 변화한다. 따라서 통신채널의 일관성 대역폭과 페이딩 변화에 의해 고속 동기식 디지털 통신 성능은 장애를 받게 된다. 본 논문에서는 2가지의 해면 상태에서 QPSK의 성능을 평가하였다. 해면 산란이 성능에 미치는 영향은 LFM 신호를 이용하여 구한 채널의 임펄스 응답과 시간 일관성을 기반으로 해석하였다. 잔잔한 해면보다 거친 해면 상태의 임펄스 응답은 불안정하고 일관성 시간은 짧다. 이러한 결과와 수신 신호의 포락선, 진폭 및 위상과의 관계를 해석하여 QPSK의 비트 오류율이 해면 상태와 직접적으로 관계되는 것을 확인하였다.
수중통신 시 다중 음파 경로의 생성은 명확한 메시지전송을 어렵게하는 원인중 하나이다. 본 논문에서는 이러한 문제점의 해결을 위하여 각기 다른 경로에 따라 형성된 다중 경로간의 지연 시간을 계산하여 변조주파수변환구간을 생성하는 방법을 제안하였다. 송신단에서는 생성된 변조주파수변환구간의 크기에 따라 메시지를 분할하여 두 개의 주파수를 사용하여 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)방식을 교대로 호핑하여 메시지를 전송 하였다. 이에 대응하여 수신단에서는 수신된 메시지를 알고리즘 설계 시 구축한 프로토콜에 의하여 복조하여 원신호로 복원하는 적응 BISMO 알고리즘을 제안 하였고 모의실험을 통하여 적응적 변조주파수변환구간, 추정 오류율을 계산하였다.
본 논문에서는 25 kHz의 반송파와 5 kHz의 심볼율을 갖는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 통신시스템에서 수신된 신호를 100 kHz로 샘플링하여 전송데이터를 복원하는 수중통신용 수신기의 구조에 대하여 논한다. 또한, 천해역에서 제작한 센서를 이용하여 취득한 데이터를 2:1의 비율로 간축한 후 설계한 수신기의 입력으로 하여, 결합채널등화기 출력신호의 BER (Bit Error Rate) 을 최소화하는 결합채널등화기의 FF (Feed-Forward) 및 FB (Feed-Back) 필터 탭 수 및 RLS (Recursive Least-Square) 알고리듬의 망각인자 등의 설계 파라미터를 도출하였다. 취득 신호의 전송거리는 각각 1.4 km, 2.9 km, 4.7 km이다. 분석결과 BER을 최소화하기 위한 결합채널등화기의 FF 와 FB 탭 수는 전송거리에 따라 상이하나 망각인자는 0.997에서 최적 또는 최적에 가까운 성능을 보이는 것을 확인하였다. 그러므로, 수중음향통신 수신기 설계시 망각인자, ${\lambda}$,는 0.997로 고정하고, 전송거리에 따라 최적의 성능을 갖는 결합채널등화기의 FF 필터 탭 수와 FB 필터 탭수를 가변적으로 변경할 수 있는 구조를 갖는 수신기를 설계하는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한, 수신기 성능 분석을 통하여 본 논문에서 고려하는 시스템에서는 16탭 길이를 갖는 간단한 형태의 필터를 161탭 길이를 갖는 정합필터 대신에 수신기의 저역통과필터로 사용하더라도 성능의 열화가 적음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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