본 논문에서는 대역확산 통신을 위하여 웨이브렛 패킷 영역에서 다중적응필터뱅크를 이용하여 간섭신호를 제거할 수 있는 적응간섭제거기를 제안하고 Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 AWGN과 간섭채널에서 LMS와 RLS 적응알고리즘이 적용된 간섭제거기에 따른 대역확산통신시스템의 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 대역확산 워터마킹 시스템을 무선채널 환경에서 부가데이터를 전송하기 위하여 적용할 경우 채널에 의한 영향을 분석하기 위하여 채널용량식을 정보이론적 관점에서 유도하고 분석한다. 부가데이터를 기존의 무선통신 시스템을 통하여 전송하기 위해서는 무선채널을 통과하는 워터마킹 신호가 채널에 의해서 어떻게 영향을 받고, 어느 정도의 데이터를 신뢰할 만한 수준으로 전송가능한지를 판단하는 기준으로서의 채널용량에 관한 연구가 필수적이다. 수치적 결과로부터 대역확산 워터마킹 시스템의 채널용량은 HWR, WNR, PN 길이 및 호스트 시스템의 샘플링 주파수에 의해 결정됨을 알 수 있었다. 또한 적용된 Nakagami-m 페이딩 채널과 Log-normal 새도잉 채널에서 채널 상태 변화에 따른 채널용량의 변화를 확인하였고 다이버시티를 적용했을 경우의 채널용량의 향상 또한 확인하였다. 본 논문에서 다룬 대역확산 워터마킹 시스템의 채널용량의 수식적 결과는 PN 시퀀스를 이용하는 일반적인 대역확산 워터마킹 시스템에 적용할 수 있다.
본 논문에서는 콘벌루션 부호를 사용한 대역확산 방식의 디지틀 통신모뎀을 FPGA를 이용하여 설계 및 검증을 하였다. 대역확산 방식에서의 콘벌루tus부호기(K=3, R=1/2), PN code(128chip) generator와 비터비 디코더를 Xilinx사의 FPGA 디자인 툴인 Xilinx Foundations3.1을 사용하여 VHDL simulation과 timing simulation을 수행하였고, FPGA 회로설계 검증 장비인 EDA-Lab 3000 장비를 사용하여 Xilinx사의 SPARTAN2 2S100PQ208칩에 configuration 한 후 Agilent사의 1681A logic analyzer를 사용하여 설계된 회로의 동작을 검증하였다.
직접확산 통신시스템의 성능을 최대한 활용하기 위해서는 통신 대역을 적절히 활용하여 사용자의 수를 많게 하여 주파수 자원을 효율적으로 사용하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 DS-CDMA시스템의 기저대역 변조방식을 MPSK, QAM, MFSK, 및 PR부호기로 사용할 때, 각각의 변조방식별로 사용자수를 증가시키면서 비트오율을 예측하여 시스템의 성능을 상호 비교하였다. BPSK방식은 전반적으로 우수한 성능을 가지며, FSK 방식은 단말이 저전력으로 운용될 경우 상대적으로 우수한 성능을 갖는다. PR 방식은 단말이 고전력으로 운용될 경우 상대적으로 우수하며, 사용자 수가 폭주할 경우에 우수한 성능을 갖는다. QAM방식은 성능이 나빠 대역확산 통신시스템에 적합하지 않은 것으로 나타났다.
본 연구는 직접대역확산방식(DSSS)에 대한 기술검토 자료로서 현재까지 직접대역확산방식이 적용되고 있는 통신시스템들을 알아보고 각각의 주파수, 코드길이, 확산이득, 데이터 전송속도 등의 대역확산 규격에 대하여 소개한다. 또한 발사체에 직접대역확산방식을 적용하기 위해 고려되어야 하는 사항에 대하여 알아보고 특히 도플러천이(Doppler Shift)가 직접대역확산방식의 동기획득에 미치는 영향에 대하여 기존에 연구된 사례들을 조사하고 정리하였다. 도플러천이에 대한 영향을 다루는 이유는 발사체와 같이 빠르게 이동하는 시스템에 있어서 도플러천이는 DSSS시스템의 코드추적에 주요오차요인으로 작용한다. 따라서 시스템에 적용을 위해서는 이에 대한 검토가 필요하다.
본 논문에서는 다중톤 재밍이 존재하는 나카가미m 페이딩 환경하에서 BFSK 변조방식을 사용한 Hybrid DS/FH 확산대역 시스템의 성능을 분석하였다. 분석 결과 주파수 도약율이 증가할수록 시스템의 성능이 향상되었으며, 확산대역 시스템의 복합비를 고정하였을 경우 DS확산대역 방식의 시스템보다 더 낮은 비트 에러 확률을 가짐을 증명하였다. 또한 m값이 증가함에 따라 페이딩의 영향이 감소함을 알 수 있었으며, 신호대 방해신호의 전력비(SJR)가 증가할수록 DS 확산대역 시스템보다 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 결과적으로 재밍이 존재하는 나카가미m 페이딩 환경 하에서 Hybrid DS/SFH 확산대역 시스템의 성능이 DS 확산대역 시스템의 성능보다 우수함을 입증하였다.
본 논문에서는 한 개의 탄성표면파 콘벌버를 사용한 직접 시퀀스 대역 확산 통신시스템에서의 DPSK 복조기를 제작, 실험을 하고, 이론적인 고찰을 하였따. 제작한 DPSK 복조 시스템은 SSMA를 위하여 각 데이터 마다 다른 코드로 대역 확산시켰으며, 코드 칩은 PSK로 변조하였다. 본 논문에서 제안한 복조 시스템의 출력은 시뮬레이션 파형과 같음을 확인하였으며, 이론적인 고찰 결과 두개의 콘벌버를 사용한 CSK 복조 시스템과 같은 성능을 보였다.
본 논문에서는 직접대역확산통신시스템에서 코딩 이득을 향상시키고자 다중 심벌 검파를 수행하는 트렐리스 부호화 변조를 적용하였다. $MDPSK(\pi/4 shift QPSK)$를 트렐리스 부호화된 직접대역확산시스템 적용하고 정보가 인접한 채널 신호의 위상차에 전송된다는 것을 이용하여 1차 위상차 뿐만 아니라 다중위상차를 추출한다. BER특성을 향상시키기 위해, 이러한 다중 위상차를 이용하여 $MDPSK(\pi/4 shift QPSK)$에서 다중 심벌 검파를 수행하는 트렐리스 부호화된 직접대역확산시스템의 비터비 디코더 알고리듬을 설계하여 향상된 코딩 이득을 얻고자 한다. 이러한 시스템을 직접대역확산통신시스템에 적용하였을 때 얻을 수 있는 코딩 이득은 시뮬레이션 결과, AWGN채널에서 TCM의 콘볼류션부호화기의 상태수 4, 8, 16에 따라 3-4dB 정도의 성능향상이 있으며, 레일레이 페이딩 채널에서는 4-5dB정도의 성능 향상이 있음을 알 수 있다. 일반적으로 상태수가 증가할수록 더 큰 코딩 이득을 얻을 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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