본 논문에서는 시변 다중경로 페이딩 환경에서 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 위한 등화기법을 제안한다. 다중경로 페이딩 채널의 시변특성은 OFDM 신호의 직교성을 파괴시키며 이는 인접채널간 간섭(ICI: interchannel interference)을 발생시켜 도플러 주파수에 비례하는 오류를 발생시킨다. 본 논문에서는 다중경로 페이딩 채널의 시변특성에 의해 발생하는 왜곡을 보상하기 위해 시스템의 성능에 주로 영향을 주는 ICI 항만을 고려하여 기존의 주파수영역 등화기법을 수정한 효과적인 등화기법을 제안한다. 제안된 기법이 시변 다중경로 페이딩 환경에서 OFDM 시스템에 적합함을 컴퓨터 모의실험을 통해 확인한다.
광대역 무선 통신 시스템에서는 주파수 선택적 다중경로 페이딩 채널상에서 발생하는 인접 심볼간의 간섭에 의한 성능 열화를 극복하기 위해서 채널 등화 기술의 도입이 필연적이다. 그러나, 데이터 전송률이 증가함에 따라 채널 등화에 필요한 훈련열의 길이가 늘어나고, 이로 인한 오버헤드를 감소하기 위해서는 보다 수렴률이 높은 적응 알고리즘이 요구된다. 본 논문에서는 주파수 영역의 적응 여파 기법 중의 하나인 자기 직교환 방식의 결정궤환 등화기를 고려한다. 이 채널 등화기에서는 적응 알고리즘으로 DCT-LMS (discrete cosine transform least mean square) 알고리즘을 채택함으로써 수렴률과 MSE (mean square error) 성능을 향상시켜 결과적으로 광대역 무선통신에서 요구되는 훈련열에 따른 오버헤드를 감소시킬 수 있게 된다. 시뮬레이션을 통해 주파수 선택적 다중경로 페이딩 채널에서의 제안된 채널 등화 기법에 대한 성능을 분석한다.
극 천해 음향 통신 채널에서 수중 음향 통신 신호는 시변 다중 경로에 의해 주파수 선택적인 페이딩 신호로 관측된다. 이러한 특성으로 시간 및 주파수에 따라 심벌간의 간섭이 변화하고 수중 통신 시스템의 성능이 저하된다. 오류 정정 코드의 성능이 어떻게 극 천해 다중경로 페이딩의 통계적 특성과 관계되는지에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 다중경로 채널의 특성을 해석하고 2가지 전방 오류 정정 코드를 적용하여 극 천해 다중 경로 채널에서 이들의 성능을 비교하였다. 컨벌류션 코드와 Reed-Solomon 코드를 적용한 해상 실험 결과는 Reed-Solomon 코드가 주파수 선택적인 페이딩 채널에서 컨벌류션 코드 보다 우수함을 보였다.
무선 다중경로 채널에서 데이터를 고속으로 전송할 경우, 신호는 페이딩, ISI(inter-symbol interfrence) 등의 영향으로 높은 에러율을 가지게 된다. 현재의 DSRC 시스템은 1Mbps 이상의 데이터 서비스가 어려울 것으로 예상되므로 개선된 변복조방식이 요구된다. OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식은 보호기간의 삽입을 통하여 ISI를 방지할 수 있으므로 고속 데이터 전송에 적합하다. 따라서 본 논문에서는 다중경로 페이딩 환경에서 시뮬레이션을 통하여 12 Mbps 전송 속도를 갖는 OFDM/QPSK 통신 시스템의 BER 성능을 비교${\cdot}$분석하고 다중경로 페이딩 환경에서 채널 상태를 추정 보상하기 위하여 판정 궤환경 등화기(Decision Feedback Equalizer)를 적용하여 시스템 성능을 개선하였다.
디지탈 무전 통신 시스템을 설계하는 경우 원하는 송신 전력, 전송 속도와 비트 오율등 원하는 통신 품질을 얻기 위해서는 무선 채널의 영향을 고려하여야 한다. 무선 채널에서 통신 품질을 열화시키는 주된 원인으로는 송신점과 수신점 사이를 연결하는 다중 경로에 의한 페이딩을 들 수 있으므로 시스템 설계시에는 페이딩 현상을 정확하 게 나타내기 위한 채널의 모델이 필요하게 된다. 본 논문은 채널에서 발생되는 다중 경로 페이딩 현상과 지연 시간을 고려하는 채널 시뮬레이터 모델의 구성에 관한 것이 다. 제안된 모델의 성능 분석을 위하여 송신을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬 레이션 결과 페이딩 수신 신호를 확률밀도 함수, 레벨 교차율, 평균 페이딩 지속시간 분포에서 이론치와 유사함을 얻을 수 있었다.
수중 음향 통신 채널에서 주파수 선택적 페이딩에 강한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 전방오류정정 기법을 적용한 COFDM(Coded OFDM)의 성능을 평가하였다. OFDM은 광대역신호를 협대역 신호로 나누어 전송하는 기법으로 다중경로에 의한 성능저하를 해결하는데 효과적인 전송기법이지만, 특정 부 채널에 깊은 페이딩이 있는 경우에 오류가 증가하여 성능이 저하된다. 이러한 페이딩에 대한 오류를 감소시키기 위해 컨벌루션 코드를 적용한 COFDM을 제안한다. 다중 경로 채널에서 COFDM이 OFDM에 비해 상대적으로 우수한 전송성능을 보였다.
수중음향 채널은 다양한 경로들이 상호 간섭하여 주파수에 따른 보강 또는 상쇄 간섭을 보이는 다중경로 페이딩 채널로 정의된다. 따라서 수신신호의 신호 대 잡음비는 주파수에 따라 변화한다. 아울러 해면변동은 해면 반사경로의 코히어런트 성분의 주파수에 따른 시변 페이딩을 야기한다. 주파수 편이 키잉 시스템은 이러한 간섭과 페이딩에 덜 민감하여 강인한 시스템으로 알려져 있으며 전송률을 높이기 위해 다진 주파수 편이 키잉 시스템으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 4 채널 4진 주파수 편이 키잉 시스템의 비트오류율을 천해 다중경로 채널에서 실험하였다. 실험결과 주파수 종속 시변 수중 음향 다중경로 페이딩은 연집오류를 발생시키는 특성을 보여 리드 솔로몬 코드가 4진 주파수 편이 키잉 시스템의 비트오류율을 효과적으로 경감시키는지를 보였다. 따라서 데이터 전송율 혹은 송수신기 거리에 따른 비트 오류율은 채널의 대역폭뿐만 아니라 주파수 종속 다중 경로 페이딩에 좌우됨을 보인다.
본 논문은 다중경로 페이딩 채널에서 폐루프 MIMO-OFDM 시스템을 구현할 때 효율적인 피드백 정보를 제공하기 위한 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)를 결정하는 방법에 관한 것이다. 다중경로 페이딩에서 OFDM심볼의 부반송파들이 주파수영역에서 서로 다른 채널이득을 경험할 수 있고 여러 채널행렬 중에서 어느 채널행렬에 기반해서 채널 상태를 반영하는 채널대표값을 계산해야 하는지 분명하지 않다. 따라서 수신측에서 송신측으로 피드백하기 위해서 하나의 CQI정보를 생성하는데 필요한 채널 대표값이 필요하다. 채널 대표값을 구할 때 쉽게 생각 할 수 있는 방법인 기준신호의 평균 채널행렬을 이용하는 경우에는 채널상태를 정확히 반영하지 못하고 기준신호의 MMSE검출 후 SNR을 검출하는 방식은 채널상태를 정확히 반영해서 성능을 향상시키지만 많은 연산량을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 허미시안 연산된 값을 채널 행렬 평균화해서 채널상태를 정확하게 반영하고 연산량을 줄이는 것에 중점을 두고 있다.
협대역 다중접속 방식의 한계를 벗어난 Ultra-wide band(UWB) 기술이 고속 데이터 전송을 위해 많이 개발되어지고 있다. UWB 시스템은 방사전력 제한을 두고 있어서 근거리 실내 무선통신 분야에서 활용 범위가 확대되고 있다. 하지만 실내 무선 환경에서는 벽, 천장, 바닥 그리고 실내에 위치한 장애물 등에 의한 다중경로 페이딩 영향으로 초고속 실내 무선통신 서비스를 제공하는데 어려움이 있다. 이러한 실내 다중경로 성분에 의한 페이딩을 경감시키는 여러 가지 방법 중에서 원형편파를 이용하면, 상대적으로 긴 지연을 갖는 강한 다중경로 성분을 효과적으로 제거할 수가 있기 때문에 수신신호의 RMS 지연 감소, 페이딩 경감 및 신호강도 개선효과 등을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 원형편파를 고려한 수정된 UWB 채널의 파라미터를 수정 정립하였고, 수정된 채널모델을 UWB 시스템에 적용하여 성능 개선을 시도하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.11a 무선 LAN에 적합한 16QAM/OFDM 시스템의 성능을 AWGN과 two-ray 다중 경로 페이딩 채널에서 시뮬레이션을 통하여 분석하고 성능 향상을 위한 방법으로 비터비 복호를 하는 길쌈 부호와 단일 탭의 LMS 등화기를 사용한다. 길쌈 부호를 사용하면 AWGN과 다중 경로 페이딩 채널에서 각각 경판정(hard-decision)은 2dB, 6 dB, 연판정(soft-decision)은 4.5 dB, 10 dB의 이득을 얻는다. 또한 다중 경로 페이딩 환경에서 경판정 비터비 복호와 단일 탭의 LMS 등화기를 함께 사용하는 경우에는 경판정 복호만을 사용하는 경우보다 5 dB 향상됨을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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