다중 대역 확산 CDMA 시스템에서 확산 대역폭과 레일리 페이딩 채널의 지연 확산에 대한 다중 선택 결합 RAKE 수신기의 성능을 분석하여, 지연 확산이 다른 여러 채널 환경에서 RAKE 수신기 차수에 따른 전체 수신 에너지와 다중 경로 다이버시티 이득간의 상호 관계를 규명하였다. 분석 결과, 지역 확산이 작은 환경에서의 광대역 확산을 이용하여 확산 대역폭을 증가시키는 것이 더 좋은 성능을 나타냈다. 높은 차수와 낮은 차수의 선택 결합기간의 성능 비교 결과, 확산 대역폭이 증가할수록 그 성능 차가 더 크게 나타났다. 또한, 확산 대역폭을 일정수준 이상으로 증가시킬 경우 수신 성능이 저하되었으며, 각 채널 환경에서의 최적 확산 대역폭은 채널의 지연 확산이 증가할수록 감소하였다.
처프 확산 대역 (chirp spread spectrum: CSS) 기술은 데이터 신호를 처프 신호를 통하여 전송하는 기술로, 잠수함 음향 탐지 등 해양 무선 통신 분야에서 널리 이용되어 왔다. 하지만, 해양 통신 중 존재하는 다중 경로 환경으로 인하여, CSS 기술의 데이터 전송률이 낮아질 수 있다. 이를 극복하기 위하여, 데이터 전송률을 증가시킬 수 있는 오버랩 기반 처프 확산 대역 기술을 제안하고 분석한다. 근사화된 가우시안 Q 함수를 바탕으로 오버랩 기반 CSS 시스템의 닫힌꼴 비트 오류율 (bit error rate: BER) 수식을 유도하고, 또한 오버랩 횟수에 따른 심벌 간 간섭을 (intersymbol interference: ISI) 분석한다.
일반적으로 대역확산기술은 원하는 전송신호에서 요구되는 최소 나이퀴스트 대역과 관련하여 신호 대역의 인위적인 확산하는 것으로 인식된다. 대역확산은 재밍, 간섭 등의 탄력성, 신호전력의 감소 등 여러목적으로 사용된다. 본 논문에서는 대역확산은 작은 안테나, 송신 EIRP 증가없이 수신신호의 에너지를 증가시키고 링크버짓의 제한을 만족시키기 위함이다. 실제로 많은 이동환경 시나리오에서 DVB-S2 표준의 낮은 대역폭당 전송효율 형태의 전송형태에도 링크버짓을 만족시키지 못할 수 있다. 대역확산기술은 송신단의 전력제한환경하에 기존의 DVB-S2의 새로운 전송형태의 추가없이 시스템성능을 만족시킬수 있는 기법이다. 이러한 목표를 위해 대역확산기술의 설계는 스펙트럼 형상, 물리계층 성능, 링크버짓, 하드웨어 재사용, 강인성, 복잡도, 존재하는 사용 모듈과의 호환성등이 고려된다. 제한된 기법의 구현은 현재 DVB-S2 를 완전히 만족시키는 것이 가능해진다.
본고에서는 세계전파통신회의(WRC: World Radio Conference)에서 IMT로 지정된 주파수 현황과 국내 이동통신 주파수 현황 및 계획을 알아본다. 또한 현재 시점에서 데이터 트래픽 증가 추세에 비추어 2020년 Beyond4G(5G)시대를 대비한 ITU(국제전기통신연합) 해당 표준화그룹의 소요량 예측 및 통신방식별 분담 율을 분석하였다. 주파수 수요예측에 따라 WRC-15에서 IMT 추가 주파수 지정 목적으로 진행하고 있는 위성, 방송, 과학 및 고정 등 기존업무와의 공유 연구 진행현황을 주파수 대역별로 살펴본다. 또한 도시 밀집 지역에서 대용량 데이터 전송을 위한 서비스 기술이 중요해진 시점에서 Beyond4G(5G) 시대를 위해 우리나라가 주도하고 있는 6GHz 이상 대역을 IMT로 활용하기 위한 활동을 소개한다. 마지막으로 WRC가 주파수를 분배 할당하는 방식인 '주파수 대역에 서비스 방식 지정'과 달리 '서비스 방식에 의한 주파수 대역 점유(예: LTE 기술표준(PS-LTE)을 PPDR대역에서 활용) 가능성'등 LTE 기술표준의 확산 추세에 대응하기 위해 5G시대에 준비할 사항에 대한 시사점을 언급하였다.
본 문서는 방해파 등의 잡음에 강하며 특히 명령신호 비닉성 및 비화성에 탁월한 장점을 갖는 대역확산 변조방식을 활용한 FTS 인코더/디코더의 설계 및 구현에 관하여 기술한다. 우선 명령포맷은 64비트 패킷신호로 구성되며 각각의 명령신호는 트리플DES암호화 알고리즘을 이용하여 암호화 작업을 수행하고, 또한 오류정정 기법의 하나인 콘볼루션코딩 및 비터비디코딩 기법을 적용하여 통신 신뢰성을 높이도록 설계한다. 대역확산을 위해 직접확산기법을 적용하고 확산코드는 256비트 골드코드를 사용하며, 설계한 FTS 인코더와 디코더가 잘 동작하는지 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하고 최종 하드웨어를 구현하여 그 결과를 확인하였다.
본 논문은 DVB-RCS +M 표준에서 제안된 직접수열기반의 대역확산기술 중 코드 동기 기술에 관한 것이다. 직접수열기반의 대역확산기술은 다중반송파기반의 대역확산기술에 비해 비선형증폭기의 영향을 덜 받으나 수신단에서 코드 동기 시간 측면에서 불리하다. 이러한 어려움을 개선해보고자 초기 코드 포착을 위한 강인한 상관기 구조가 제안되고 코드 추적을 위한 비동기 DLL(Delay Lock Loop)이 제안된다. 본 기법을 바탕으로 평균 포착 시간 등의 결과를 제시하고 샘플 클럭 타이밍 오차에 영향을 받지 않는 2 오버샘플기반의 코드 추적회로의 구조와 결과도 제시한다.
대역확산 기법은 인접 심벌간의 간섭을 최소화 하고, 은밀성(LPI, Low Probability of Intercept)과 다중 접속기능을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 동해에서 직접수열 방식의 대역확산 기법으로 신호를 전송하고, 왜곡된 수신신호를 보상하기 위해 반송파와 시간 동기 복원 및 등화기를 적용한 결과를 나타낸다. 해상실험을 수행한 결과 송수신기사이의 거리가 3 km이었을 때 일반적인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 기법의 경우 $1.46{\times}10^{-2}$의 비트 오류율을 보였으며, 대역확산기법이 적용된 경우 $5.17{\times}10^{-4}$ 비트 오류율을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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