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.
5세대 이동통신 시스템에서 스펙트럼 효율을 향상시키기 위한 새로운 후보 변조기술들이 제안되고 있다. 후보 변조기술로 다중반송파 기반의 UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier), FBMC(Filter Bank Multi-Carrier)가 큰 주목을 받고 있으며, 최근 저복잡도 처리가 가능한 W(Weighted)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템 또한 주목받고 있다. 본 논문에서는 기본적인 OFDM 시스템과 함께 UFMC, FBMC, W-OFDM 시스템에 HPA(High Power Amplifier) 비선형 특성이 고려되었을 경우, 각 시스템의 스펙트럼 특성과 BER(Bit Error Rate) 특성을 종합적으로 평가하여 보다 유력한 시스템을 찾는다. 시뮬레이션 결과로, 동일한 비선형 HPA 환경에서는 UFMC, FBMC, W-OFDM 시스템이 모두 유사한 스펙트럼 특성과 BER 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유로 비선형 HPA 환경에서는 시간영역에서 저복잡도의 Windowing 처리만을 요구하는 W-OFDM 시스템이 다른 시스템에 비하여 유리함을 확인할 수 있다.
이 논문은 저전력 통신을 위해 제안된 PSPM 변조의 다중 경로 채널에서 성능을 분석한다. PSPM(Phase Shift Position Modulation) 변조는 PSK를 기반으로 하여 PPM 변조를 결합한 방식이다. PSPM 변조 방식은 신호의 주기를 나누어 각각의 심볼을 배치하는 방식으로 기존의 PSK와 PSSK에 비해 대역 효율은 떨어지지만 전력 효율은 증가한다. 또한, 송신기의 전력 효율 이외에도 변조 레벨이 낮아짐으로써 심볼 간의 해밍거리가 증가하여 BER 성능이 증가하게 된다. PSPM 변조 방식은 기존의 FSK보다 높은 대역 효율을, PSK보다는 높은 전력 효율을 가지게 된다. 이러한 특성은 저전력을 필요로 하는 인체 통신 분야나 센서 네트워크 분야에서 유용하게 사용될 수 있으며, 기존에 제안된 FSK 방식보다 높은 전송량을 기대할 수 있다. 이 논문에서는 기존의 PSK, PSSK와 PSPM의 BER 성능과 throughput을 AWGN 채널과 다중 경로 채널에서 비교 분석한다.
The High Peak to Average Power Ratio (PAPR) could be a severe Problem in OFDM performance since it causes the significant distortion to the transmitting signal through a nonlinear device such as High Power Amplifier (HPA). In this paper, the performance of Peak cancellation method according to the HPA characteristic is comparatively analyzed with the clipping and windowing methods. The BER performances and the out-band power spectrums are demonstrated in detail.
본 논문에서는 중계기의 군 지연 및 이득 변동 특성을 포함한 비선형 위성 채널에서 다중 레벨 QAM 방식을 적용한 OFDM 기반 시스템에 대하여 성능을 분석하였다. 일반적인 OFDM을 적용하는 경우와 반송파 간섭 OFDM을 적응하는 경우를 부가 백색 가우시안 잡음 환경에서 지정된 위성 채널의 비선형 정도에 대하여 적용한 QAM 방식에 따른 BER 성능을 비교하여 성능 개선 정도를 제시하였다. 36MHz 대역폭의 중계기 채널에 120Mbps 전송률의 정보를 QPSK, 8QAM, 16QAM, 32QAM, 64QAM을 사용하여 전송하는 경우에 대하여 위성 채널의 특성을 통상적인 경우와 최악 조건의 경우로 나누어 모의실험을 적용하였다. 모의실험 결과를 통하여 통상적인 채널 환경에서 고차 레벨의 QAM을 적용하는 경우에 반송파 간섭 OFDM에 의한 개선 정도가 이득 변동 특성보다는 성능 열화에 상대적으로 심각한 영향을 미치는 군 지연과 고출력 증폭기의 비선형 특성에 의한 개선 정도가 두드러지게 나타남을 확인할 수 있었다. 아울러 최악의 조건의 경우에 32QAM 이상의 QAM-OFDM을 적용하는 경우에는 채널 부호화나 비선형 특성의 보상 방법과 같은 추가의 기법이 필요함을 알 수 있었다.
본 논문에서는 곱의 상관방식과 차분상관방식의 OFDM 심벌 동기타이밍방식에 있어서 멀티패스 채널 지연프로필의 각 수신지연파에서 OFDM 심벌 동기타이밍으로 검출될 확률식을 나타내 보인다. 여러 가지 지연확산의 채널들에 대해 행해본 컴퓨터시뮬레이션의 결과 상관의 동기타이밍 검출방식에서는 진폭이 가장 큰 지연파의 선두에서 동기타이밍을 취할 확률이 높게 나타나는데 대하여 차분방식에서는 언제나 제 1수신지연파의 선두에서 동기타이밍을 취할 확률이 높게 나타나는 특성을 보여준다. 이러한 결과를 통하여 본 논문에서는 채널의 지연확산 길이에 관계없이 OFDM신호의 동기타이밍을 0점과 -1점 심벌 동기타이밍을 취하는 것에서 BER의 성능차이를 보여준다.
본 논문에서는 IS-OFDM(Interference Suppressing Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템과 일반 OFDM 시스템을 비교 분석하였다. 입력된 IS-OFDM의 각 병렬 브랜치 시퀀스로 곱해진 뒤 모든 부반송파에 분배되고, 각 부반송파는 주어진 프레임에서 각 병렬 브랜치의 심볼 조각들의 합으로 이뤄진 정보를 전달한다. 한 부반송파 내에 포함된 모든 심볼들은 직교 시퀀스로 구별된다. IS-OFDM은 주파수 다이버시티 특성을 가지며 간섭에 강하다. 시스템의 성능분석은 협대역 간섭과 하모닉 잡음 환경에서 각각 BER 성능을 분석하였다. 협대역 간섭에 대한 성능분석 결과, 일정한 대역폭의 협대역 간섭인 경우는 JSR(jamming to signal power ratio)이 -10∼+10 dB로 증가할 때, 낮은 JSR에서는 IS-OFDM이 우수하며, JSR이 증가되면 그 성능차가 작아진다. 그리고 일정 JSR에서 협대역 간섭의 대역폭이 증가할 때도 역시 유사한 성능특성을 보인다. 하모닉 잡음에 대한 성능분석 결과 또한 JSR이 0 dB인 하모닉 잡음의 조밀도 h-rate이 0.01∼0.8로 증가할 때 위의 결과들과 유사한 성능특성을 나타낸다. 그러므로 IS-OFDM의 성능이 일반 OFDM보다 간섭에 강건함을 알 수 있다.
Millimeter over Fiber (MMoF) 기법은 저손실로 장거리에 신호를 전송하기 위하여 밀리미터 대역의 신호를 광학적으로 변조하여 광섬유에 실어서 전송하는 기법이다. 이때 광학적 변조 기법으로는 색 분산(chromatic dispersion)이 적고 대역폭 효율이 뛰어난 광학적 단측파대 변조 (Optical Single sideband; OSSB) 방식이 주로 사용된다. OSSB를 사용하는 MMoF 시스템의 광학 연결부는 비선형 증폭기로 취급될 수 있으며, 그것의 AM/AM 특성 함수는 제 1차 제 1종 베셀 함수이다. 본 논문에서는 이를 고려한 OFDM MMoF 시스템의 성능을 알아보았다. 우리는 OFDM MMoF 시스템의 비선형 왜곡 잡음 전력을 추정하여 이론적인 비트 오율(Bit Error Rate; BER)을 분석하였으며, 모의실험을 통해 이를 검증하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권8호
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pp.1165-1171
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2010
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템은 단일 반송파를 사용해 정보를 전송하는 대신, 주파수의 직교성을 활용하여 정보 전송률이 낮은 다수의 부반송파로 나누어 전송하므로 주파수 사용 효율과 고속의 데이터 전송에서 우수한 특성을 가지는 기술이다. 그러나 OFDM 신호는 단일 반송파 전송방식에 비하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 증가하는 문제점이 있다. PAPR이 증가하면 RF 증폭기가 비선형적으로 동작하게 되어 효율이 감소하게 된다. 따라서 OFDM에서는 PAPR을 감쇄시키기 위하여 다양한 기법들이 사용되고 있다. 본 논문에서는 PTS(Partial Transfer Sequence) 기법의 단점인 많은 수의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 로 인한 연산의 복잡도가 급격하게 증가하는 부분을 개선하기위해 기존의 PTS 기법을 개선하여 두 개의 임계 레벨을 가지는 PTS 기법을 제안하였다. PAPR 값을 비교 분석한 결과, 기존의 PTS 기법과 근사한 BER(Bit Error Rate) 특성을 유지하면서 연산량을 크게 개선시킬 수 있음을 확인 하였다.
본 논문은 저전력 통신을 위하여, 압축 센싱에 적용한 QAPM 변조 방식을 제안한다. QAPM 변조 방식은 QAM 변조 방식과 PPM 변조 방식을 결합한 방식으로써, 자리(PPM의 posion) 개수가 늘어날수록 심볼 간의 거리가 멀어져 BER 성능과 전력 효율을 향상시킨다. 또한, 자리개수를 늘릴수록 대역이 손실 발생될 수 있으나, 성김(sparsity) 특성은 증가된다. 이러한 높은 성김 특성은 Nyquist 속도 이하의 샘플링으로도 완전하게 신호를 복원할 수 있는 압축 센싱에 적용하기에 매우 적합하다. 따라서 본 논문은 압축 센싱에 적용된 QAPM 시스템이 수신기에 있는 ADC(Analog Digital Converter)의 부담을 줄이면서도 BER 성능을 향상시키는 저전력 시스템임을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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