Error Performance Analysis of Digital Radio Signals in an Electromagnetic Interference (EMI) Environment of Impulsive Noise Plus Disturbance

임펄스 잡음과 방해파에 의한 전자파 장해(EMI) 환경하에서의 디지털 무선통신 신호의 오율해석

The error performance of digital radio signals (i.e., M-ary PSK signal, DQPSK signal, MSK signal, GMSK signal) interfered by impulsive noise and electromagnetic interference (EMI) is analyzed and discussed. In analysis at first, the error rate equations have been derived in an electromagnetic interference plus impulsive noise environment. And then, the error performance has been evaluated and shown in figures as a function of carrier-to-noise ratio, carrier-to-interference ratio, impu- lsive index, gaussian noise to impulsive noise power ratio, and interference index to measure the amount of error degradation in digital radio signals. From the obtained results we have known that in the presence of m-distributed tone interference plus inpulsive noise, the more significant the electromagnetic interference amplitude varies, the more significant performance degradation is produced. The listing the digital radio signals from the most degraded to the least is that DQPSK, GMSK, QPSK and MSK signal. In the constant amplitude tone interference plus impulsive noise environment, the effect of in- terference nearly disappears over about 20dB in CIR. The effect of constant tone interference on error rate performance is reduced more remarkably in the region from 10dB to 15dB in CIR. In both enviroments of m-distributed tone interference and constant amplitude tone interference, the more electromagnetic interference amplitude varies and CIR increases, the more error perfor- mance is improved. But it is found out that the performance can not be improved significantly even the electromagnetic interference becomes weak. This describes that the impulsive noise affects dominantly to the performance degradation.

본 논문에서는 임펄스 잡음과 방해파에 의한 전자파 장해(EM!) 환경하에서 디지틀 무선통신 신호(QPSK 신호, DQPSK 신호,MSK 신호 및 GMSK 신호) 의 오율성능을 알아내기 위하여 오율식을 유도하고 이의 수치 계산 결과를 반송파 대잡음 전력비(CNR), 반송파 대 방해파 전력비(CIR), 임펄스 지수(A), 가우스 잡음 대 임 펄스 잡음 전력비($\gamma$ 방해파 지수(m) 동을 함수로 하여 그래프로 나타내고 이를 검토하여 임펄스 잡음과 방 해파 형태에 따른 영향을 분석하였다. 그 결과 엄펄스 잡음과 m-분포 톤 방해파가 함께 존재하는 환경하에서는 방해파의 진폭 변화의 정도가 클수록 오율성능열화가 심하였으며 오율의 성능열화가 가장 큰 것에서부터 작은 것으로 나열하면 DQPSK 신호, GMSK 신호, QPSK 신호,MSK 신호 순이다. 임펄스잡음과일정 진폭톤(m=$\infty$) 방해파가함께 존재하는환경하에서는CIR 20 dB 이상에서 방해파의 영향이 거의 없어짐을 알 수 있었다. 또한 CIR을 10dB에서 15dB로 증가시켰을 때 각 통신 방식마다 오율성능의 개선 폭이 가장 크게 나타났다. 방해파 진폭의 변동이 작을수록 또 CIR이 증가할수록 각 신호는 방해파로부터의 영향을 적게 받아 오율 성 능이 개선될 것으로 기대되었으나 그다지 큰 성능개선올 얻을 수 없었는데 이는 임펄스 잡음이 신호의 성능열 화에 지배적인 역할을 하기 때문이다.