Performance of MIMO-OFDM Systems for Underwater Communications

수중 통신 환경에서의 MIMO-OFDM 시스템 성능 분석

In this paper, by considering the real UWA channel environments, the measured channel data is used to generate the UWA channel model and calculate the relative parameters for underwater OFDM systems. Practical least square (LS) based channel estimation with linear interpolation are adopted to obtain the channel state information (CSI) at receiver side. As multi-input multi-output (MIMO) processing techniques, Alamouti code is implemented and evaluated to perform for space time block coding (STBC) and space frequency block coding (SFBC) for UWA OFDM systems with the MIMO configuration of $2{\times}1$, at the same time, $1{\times}2$ maximum ratio combining (MRC) is performed for the purpose of comparison. The simulation results show that, with perfect channel estimation, SFBC failed to work duo to the serious frequency selectivity of UWA channel environments. When the practical channel estimation is applied, in the case of STBC, the proposed 4-column pilot pattern gives better performance about 7dB than SISO system.

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.