International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제12권4호
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pp.18-25
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2020
In the fifth generation (5G) and beyond 5G (B5G) mobile communication, non-orthogonal multiple access (NOMA) has attracted great attention due to higher spectral efficiency and massive connectivity. We investigate the impacts of the channel estimation errors on the bit-error rate (BER) of NOMA, especially with the single-user decoding (SUD) receiver, which does not perform successive interference cancellation (SIC), in contrast to the conventional SIC NOMA scheme. First, an analytical expression of the BER for SUD NOMA with channel estimation errors is derived. Then, it is demonstrated that the BER performance degrades severely up to the power allocation less than about 20%. Additionally, we show that for the fixed power allocation of 10% in such power allocation range, the signal-to-noise (SNR) loss owing to channel estimation errors is about 5 dB. As a consequence, the channel estimation error should be considered for the design of the SUD NOMA scheme.
AT-DMB 시스템의 신호 전송은 향상계층은 채널등화를 거친 Coherent Detection을 사용하지만 기본계층은 T-DMB와 마찬가지로 차동변복조를 사용한다. 본 논문에서는 이와같은 구조에서 어차피 향상계층 수신을 위하여 사용되는 채널추정 결과를 기본계층에 적용하여 기본계층의 수신성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 제안하는 방법은 AT-DMB 수신단의 차동복조앞단에서 수신신호에 채널등화를 적용한 후 수신신호 성상도를 가장 가까운 ${\pi}$/4-shift DQPSK 성상도점으로 집중화시킨 후 차동복조를 적용함으로서 코딩을 적용하지 않은 상태에서 AWGN $10^{-4}BER$ 기준으로 약 2dB 성능향상을 얻을 수 있음을 보였다.
적응 변조(Adaptive Modulation: AM) 방식은 시간적으로 공간적으로 바뀌는 채널의 상태에 적합한 변조 방식을 적응적으로 할당함으로써, 시스템의 효율을 높이는 중요한 통신 방식이다. 고정 변조 방식은 시간에 따라 신호 대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 변하는 채널에서 BER(Bit Error Rate) 성능이 변한다. 하지만 적응변조 방식은 모든 채널 상태의 SNR에 대하여 일정한 평균 BER 성능을 유지하므로 채널의 상태가 수시로 변하는 통신 환경에서 시스템의 성능을 확보한다. 이를 위해서 무엇보다도 정확하고, 빠르게 신호 대 잡음비를 추정할 수 있는 간단한 SNR 추정 방법이 요구된다. 본 논문에서는 효과적인 적응 변조를 위하여 SNR 추정 성능이 적응 변조 시스템에 미치는 영향을 평균 BER과 평균 데이터 처리율(throughput)을 통하여 분석한다. 또한, 본 논문에서는 decision feedback 신호의 자기 상관 기반의 SNR 추정 방법 및 기존의 SNR 추정 방법들을 적응 변조시스템에 적용하여 각 변조 레벨 변환 점에서 SNR 추정 성능에 따라 결정되는 적응 변조 시스템의 성능 변화를 확인한다. Decision feedback 신호의 자기 상관 기반 SNR 추정 방법은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 신호에서도 비교적 안정적인 추정 성능을 보이기 때문에 적응 변조 시스템에서 다른 SNR 추정 방법들에 비해 변조 레벨 변환 점에서 성능 열화를 줄인다.
터보 부호화 같은 반복 부호에서 채널 신뢰도 추정은 시변하는 수중 음향 채널에서 성능 향상을 위한 중요한 요소로서, 부정확한 채널 신뢰도 추정은 오히려 성능을 더욱 악화시킨다. 따라서 본 논문에서는 시변 수중 음향 채널에서 부호화율 1/3을 가지는 터보 부호화된 Frequency Shift Keying(FSK) 신호의 최적의 채널 신뢰도 추정 방식을 분석하였다. 추정(Estimation Bit Error Rate, E-BER) 알고리즘은 복호된 데이터를 재부호화시켜 수신된 신호와의 차이를 산정하는 방식이며, 채널 신뢰도의 변화에 따른 E-BER을 구하여 최적의 채널 신뢰도를 결정할 수 있다. 성능 분석을 위해 문경의 호수에서 거리 300 m ~ 500 m의 이동성 실험을 하였으며, 데이터를 복호하지 못하는 패킷에 대해 최적의 채널 신뢰도를 추정하여 적용한 결과, 모두 복호하였음을 확인하였다.
본 논문은 ADC(analog-to-digital converter)의 속도에 의한 시간 영역에서 채널 추정 한계를 극복하기 위해서 트레이닝(training) 신호의 주파수 성분을 이용해서 다중경로 채널을 추정하고 이를 이용해서 채널 왜곡을 보상하는 BPM(biphase modulation)-UWB 수신기를 제안한다. 여러 개의 펄스로 구성된 펄스열의 주기적인 특성을 이용해서 효과적으로 채널 추정이 가능함을 수학적으로 보인다. 또한 추정된 채널 주파수 응답 정보를 이용해서 시스템 성능을 최적화시킬 수 있는 디지털 수신부 구조를 제시하며 BER성능을 유도한다. 시뮬레이션을 통해 제시된 방법이 다중경로 채널을 보상함으로써 수신기의 BER성능이 획기적으로 개선됨을 보인다.
This paper proposes accurate interference probability and bit error rate formulas for cognitive relay networks with underlay spectrum sharing and channel estimation error (CEE). Numerous results reveal that the CEE not only degrades the performance of secondary systems (SSs) but also increases interference power caused by SSs to primary systems (PSs), eventually unfavorable to both systems. A solution to further protect PSs from this effect through reducing the power of secondary transmitters is investigated and analyzed.
본 논문은 GPS 수신기에서 간섭 제거를 통한 성능 개선을 목적으로 3 차원 배열 안테나를 이용한 DOA ( Direction Of Arrival ) 추정과 빔 형성 성능 분석에 관한 것이다. GPS 수신기에 배열 안테나를 이용하면 신호 도래 방향의 DOA 를 추정한 후, 공간 필터링을 이용하여 원하는 방향으로 주빔과 널을 형성하므로서 재머 ( jammer ) 신호를 제거할 수 있으므로 시스템의 성능을 높힐 수 있게된다. 본 논문에서는 5 가지의 3 차원 배열 안테나 구조를 제안한 후 도래 신호의 DOA 를 추정키위한 MUSIC 알고리즘을 적용할 경우 추정 오차 및 빔 형성의 성능을 제시하였다. DOA 성능 분석을 위하여 DOA 추정 오차를 계산하였으며 빔 형성 성능 분석을 BER 을 사용하였다. 특히 빔 형성 성능 분석에서는 다양한 jammer 전력과 GPS 신호의 존재 및 각도 퍼짐등을 고려하였다. 컴퓨터 시뮬레이션의 결과 제안된 3차원 배열 안테나에서 Curved (B) 7-element 안테나가 DOA 추정, 추정 오차 및 BER 특성과 각도 퍼짐에서 다른 배열 안테나보다 우수한 특성을 얻을 수 있었다.
OFDM 시스템에서 전송채널의 추정은 보통 파일럿 심볼을 사용하여 이루어진다. 그러나 채널 추정 에러로 인하여 비트 오류율이 증가된다. 본 논문에서는 파일럿 심볼을 사용하는 OFDM 시스템에서 신호가 주파수 선택적 Rayleigh 채널을 통하여 전송될 때 데이터의 비트 오류율을 구한다. 채널추정 에러로 인하여 정확한 채별 추정의 이상적인 경우에 비하여 실제 시스템에서 $\overline{\gamma_b}$가 대략 2.5 dB 정도 더 소요된다.
5G 시스템에서는, 통신 서비스가 4G 통신보다 더욱 더 빠른 망 연결을 요구한다. 최근, 선도적인 5G 기술들 중 하나로 비직교 다중접속이 주목받고 있다. 비직교 다중접속에서는 사용자들이 주파수와 시간을 공유하여, 더 많은 사용자들이 동시에 서비스를 받을 수가 있다. LTE와 같은 직교 다중접속과 비교하면, 비직교 다중접속은 더 큰 시스템 용량과 초저 지연과 같은 장점을 가진다. 본 논문에서는 비직교 다중접속의 SIC에 채널 추정 오류가 미치는 영향을 고찰한다. 우선, 채널 추정 오류를 가지는 수신기의 폐쇄형 수식을 구한다. 그리고 채널 추정 오류의 BER를 완벽한 채널 추정의 BER과 비교한다, 또한, 채널 추정 오류로 발생하는 SNR 손실을 분석한다.
OFDM 기반의 무선 LAN 시스템에 대한 기존의 연구는 주로 주파수 오프셋이나, 채널추정 방식에 관한 개별적인 성능분석에 관한 내용이었다. 본 논문에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)방식을 채택한 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템에 대해 실내 다중경로 채널에서 주파수 오프셋 보상 및 채널 추정을 고려한 무선 LAN 시스템의 성능분석을 하였다. 실내 환경에서 측정된 전력지연 프로파일에 Rayleigh 다중경로 채널모델을 적용하여, 표준안에 맞추어 구성된 OFDM 무선 LAN 시스템에서 1/2 코딩율 16-QAM 방식의 BER(Bit Error Rate) 성능을 구하였다. 성능분석 결과, 주파수 오프셋 보상과 채널 추정을 통한 성능과 주파수 오프셋이 없고 완벽한 채널추정 상황에서 성능은 10-3 BER 기준 약 1-2dB의 Eb/No 차이가 있음을 확인 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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