`신호 공간 다이버시티(Signal Space Diversity)'기술은 DVB-T2 표준에 포함된 기술로써, 추가적인 전력이나 대역폭의 희생없이 검파에 있어 성능 이득을 얻을 수 있어 DVB-T2 물리계층 핵심적인 기술 중 하나로 평가받으며, 후속 표준인 DVB-NGH 에도 적용 가능성이 높은 기술이다. 본 논문에서는 '신호 공간 다이버시티' 기술을 MIMO 시스템으로 확장하기 위해서 발생하는 문제점에 대해서 분석한 뒤, 이를 해결하기 위해 제안된 '성분 맞교환(Component-Swapping)' 기술을 현재 논의 중에 있는 DVB-NGH 시스템에 적용하여 주어진 실험 환경에서 2.2~3.0dB 가량의 이득을 가짐을 실험적으로 확인하였다.
In this paper, we consider coded layered space-time architecture in MIMO-OFDM channels. Vertical Bell Lab Layered Space-Time(V-BLAST) scheme employing ordered successive interference cancellation(OSIC) algorithm provides very high spectral efficiency with low computational complexity. However, the error propagation is a major drawback constraining the overall performance of the V-BLAST system significantly. Based on this problem, we derive an improved detector using soft bit log-likelihood ratio(LLR) value. Simulation results show that the proposed detector outperforms the conventional V-BLAST scheme under spatially uncorrelated as well as correlated fading channels.
MIMO는 시스템의 크기와 비용측면 그리고 하드웨어의 복잡도 증가 등의 단점이 있다. 따라서 협력 전송 기술은 최근에 활발하게 논의 되고 있으며 또한 음영지역의 증가 문제를 해결할 수 있다. 그러나 수신측의 단일 안테나 사용으로 협력 기술은 제한적으로 이용되고 있다. 하지만 베이스스테이션에서는 간단히 다중안테나를 설치할 수 있으므로 협력전송을 통한 다이버시티와 멀티플렉싱을 적용하기가 용이하다. 높은 처리량과 신뢰성을 보장하기 위해 협력 하이브리드 순환 릴레이 다이버시티 전송 방식은 임의의 수만큼 릴레이를 사용할 수 있다. 그리고 제안된 기법은 기존의 다양한 MIMO-OFDM통신 시스템에 적용할 수 있다는 것을 볼 수 있다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권9호
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pp.4240-4258
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2016
A practical iterative channel estimation technique is proposed for the multiple-input-multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) system in the high-speed mobile environment, such as high speed railway scenario. In the iterative algorithm, the Kalman filter and data detection are jointed to estimate the time-varying channel, where the detection error is considered as part of the noise in the Kalman recursion in each iteration to reduce the effect of the detection error propagation. Moreover, the employed Kalman filter is from the canonical state space model, which does not include the parameters of the autoregressive (AR) model, so the proposed method does not need to estimate the parameters of AR model, whose accuracy affects the convergence speed. Simulation results show that the proposed method is robust to the fast time-varying channel, and it can obtain more gains compared with the available methods.
본 논문에서는 다중 채널 레이리 페이딩으로 인하여 발생하는 시변 채널 환경에서 효율적으로 채널을 추적할 수 있는 방식을 제안하였다. 제안된 적응 채널 추적 방식은 채널 변화를 추정하여 채널을 예측할 수 있으며 예측된 채널 응답을 이용하여 주파수 영역에서 다른 안테나로부터 수신되는 간섭 신호를 제거한다. 그 후 AWGN 성분을 줄이기 위하여 시간영역 채널 추정을 수행한다. 제안된 방식의 장점은 매 심벌 마다 채널 추적시 역행렬을 구할 필요가 없다. 시뮬레이션 결과는 기존의 채널 추적 방식보다 시변 채널 환경에서 더 나은 성능을 보였다. 도플러 주파수 300 Hz, BER = 10-3 조건에서 기존의 Li 방식 보다 약 2.5 dB 성능이 개선되었다. 도플러 주파수 600 Hz에서 기존 방식과 제안된 방식의 성능 차이는 더욱 커졌다.
이동통신이 발전해 감으로써 사용자들은 점점 더 높은 데이터율과 신뢰성이 높은 통신 시스템을 요구하고 있다. 최근에는 이러한 사용자 요구에 부합하기 위해 MIMO(Multiple Input Multiple Out)와 OFDM(Orthogonal Frequency Division multiplexing)의 장점을 모두 활용하는 MIMO-OFDM에 기반을 둔 시스템 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한, 빠른 무선 채널 환경에 대응하여 높은 전송률 및 양질의 데이터를 만족하기 위해서 채널 상태에 따라서 적응적으로 변조, 코딩, 부 반송 파수 및 파워 할당을 달리하는 시스템 등이 결합되고 있다. 이러한 피드백 기반 시스템은 얼마나 정확히 채널에 대한 상태 정보(CSI : Channel State Information)를 지연 없이 송신기에 전달하느냐에 따라서 시스템 전체 성능이 향상 될 수 있고 저하될 수 있다. 본 논문에서는 송 수신단에서 서로 알고 있는 프리앰블(Preamble)을 이용하여 채널 추정과정 없이 정확한 SNR (신호 대 잡음비: Signal to Noise Ratio) 추정이 가능한 알고리즘을 제안한다. 여러 채널 환경에서 수행한 모의 실험결과, 제안 알고리즘은 기존의 프리앰블 기반 SNR 추정 알고리즘들 보다 가장 정확하게 SNR을 추정하는 것을 확인할 수 있었다.
이동통신이 발전해 감으로써 사용자들은 점점 더 높은 데이터율과 신뢰성이 높은 통신 시스템을 요구하고 있다. 최근에는 이러한 사용자 요구에 부합하기 위해 MIMO(Multiple Input Multiple Out)와 OFDM(Orthogonal Frequency Division multiplexing)의 장점을 모두 활용하는 MIMO-OFDM에 기반을 둔 시스템 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한, 빠른 무선 채널 환경에 대응하여 높은 전송률 및 양질의 데이터를 만족하기 위해서 채널 상태에 따라서 적응적으로 변조, 코딩, 부 반송 파수 및 파워 할당을 달리하는 시스템 등이 결합되고 있다. 이러한 피드백 기반 시스템은 얼마나 정확히 채널에 대한 상태 정보(CSI : Channel State Information)를 지연 없이 송신기에 전달하느냐에 따라서 시스템 전체 성능이 향상 될 수 있고 저하될 수 있다. 본 논문에서는 송 수신단에서 서로 알고 있는 프리앰블(Preamble)을 이용하여 채널 추정과정 없이 정확한 SNR (신호 대 잡음비: Signal to Noise Ratio) 추정이 가능한 알고리즘을 제안하고 기존의 프리앰블 기반 SNR 추정 알고리즘들과 여러 가지 평가방법을 통해 성능을 비교 분석하였다. 또한, IEEE 802.11n 시스템에서 각 알고리즘에 의해 추정된 SNR을 피드백 기반으로 AMC를 적용해보았다. 여러 채널에서 각 알고리즘의 성능을 분석 해 본 결과, 제안된 알고리즘 기반으로 AMC 기법을 적용하였을 때 모든 채널에 대해서 가장 높은 전송률을 보임을 확인하였다.
In the future, satellite communication systems, such as ISDB in Japan and DVB in Europe, are required to support higher transmission date rate for providing multimedia services including HDTV, high rate data communication etc. Considering the effectiveness of OFDM technique in efficient usage of frequency bandwidth and its robustness to the multi-path fading, several OFDM based standards have been proposed for satellite communication. However, the problem of high Peak to Average Power Ratio is one of the main obstacles for the implementation of OFDM based system. Many PAPR reduction schemes have been proposed for OFDM systems. Among these, the partial transmit sequences (PTS) is attractive as they obtain better PAPR property by modifying OFDM signals without distortion. In this paper, considering the complexity issue, we present a simplified minimum maximum (minimax) criterion and Sub-Optimal PTS algorithm to optimize the phase factor. This algorithm can be dynamically made tradeoff`f between performance and complexity on demand. In addition, we integrate guided scrambling (GS) with this method. Simulation in multiple antenna based OFDM system proves that the proposed Hybrid schemes can get much more PAPR reduction and do not require transmission of side information (SI). Thus it is helpful when implementing OFDM technique in satellite communication system.
신호 공간 다이버시티 기술은 차세대 모바일 방송의 핵심 전송 기술로 주목받고 있는 기술 중 하나이다. 기존의 DVB-T2에 사용되는 Cyclic Q-delay 방식을 MIMO 시스템에 사용할 경우에는 심볼 간 상호 의존성이 증가하여 수신기 복잡도가 크게 증가하는 반면, 이러한 문제를 해결하기 위해서 제안된 '성분 맞교환(Component-Swapping)' 기술을 적용할 경우 상호 의존성이 제한되어 수신기 복잡도가 크게 줄어든다. 본 논문에서는 DVB-T2 16K LDPC 부호를 적용한 경우에 제안된 '성분 맞교환' 기술을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 분석하고, 기존 기술 대비 BER 성능 및 복잡도 면에서 이득을 가짐을 확인하였다.
Kim, Bong-Su;Kim, Kwang-Seon;Kang, Min-Soo;Byun, Woo-Jin;Song, Myung-Sun;Park, Hyung Chul
ETRI Journal
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제39권4호
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pp.535-545
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2017
This paper presents a novel K-band (18 GHz) 16-quadrature amplitude modulation (16-QAM) orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)-based $2{\times}2$ line-of-sight multi-input multi-output communication system. The system can deliver 356 Mbps on a 56 MHz channel. Alignment mismatches, such as amplitude and/or phase mismatches, between the transmitter and receiver antennas were examined through hardware experiments. Hardware experimental results revealed that amplitude mismatch is related to antenna size, antenna beam width, and link distance. The proposed system employs an alignment mismatch compensation method. The open-loop architecture of the proposed compensation method is simple and enables facile construction of communication systems. In a digital modem, 16-QAM OFDM with a 512-point fast Fourier transform and (255, 239) Reed-Solomon forward error correction codecs is used. Experimental results show that a bit error rate of $10^{-5}$ is achieved at a signal-to-noise ratio of approximately 18.0 dB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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