초고속 무선 인터넷 서비스에 대한 사용자의 요구가 증대되면서 차세대 이동통신의 표준화 및 연구 개발이 계속되고 있다. 4세대 이동통신인 IMT-Advanced 시스템은 정지 상태에서 1 Gbps, 이동 상태에서 100 Mbps의 전송 속도를 제공해야 하며 최대 350 km/h의 이동 중에도 안정적인 수신 성능을 보장해야만 한다. 한편, 이동 속도가 증가함에 따라 도플러 편이 역시 증가하게 되고 이로 인해 부반송파간 간섭이 증대되어 궁극적으로 수신 성능의 저하를 야기하게 된다. 이에, 이 논문에서는 IMT-Advanced 시스템의 무선접속규격을 준용하는 채널 환경에서 수신기의 등화 기법에 따른 수신 성능을 평가하고 분석한다. 이동속도와 부호율을 변경하면서 수행한 컴퓨터 모의실험에 따르면 MMSE 기반의 등화 기법을 적용하여 수신할 경우 단일 탭 등화 기법을 적용할 경우보다 시변 채널에 의한 성능 저하를 대폭 완화시킬 수 있음을 고찰할 수 있다.
본 논문에서는 다중입력 다중출력 (Multiple Input Multiple Output: MIMO) 시스템에서 Maximum Likelihood (ML) 수신기와 같은 성능을 가지지만 복잡도가 낮은 Sphere Decoding (SD) 알고리즘에 대해 분석하고 그 성능을 평가한다. 각각의 송신 안테나에서 채널로 전송되는 독립적인 신호는 QPSK 와 16QAM 방식을 사용하여 변조되며, 채널은 산란이 활발하게 일어나는 레일리 (Rayleigh) 평탄 페이딩 채널로 가정한다. 수신기에서 수신된 신호는 Fincke & Pohst SD 알고리즘에 의해 각 송신 안테나로부터의 독립적인 신호로 검파되며, 그 성능이 ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), SIC (Successive Interference Cancelation), 그리고 ML 수신기의 성능과 비교되었다. 추가적으로 복잡도를 줄이기 위해 개선된 형태인 Viterbo & Boutros SD 알고리즘을 이용하여 검파된 신호의 BER 성능과 부동 소수점 연산량(Floating Point Operations: FLOPS)이 각각 비교 분석되었다.
셀룰러 네트워크에서 기지국의 과부하를 줄이고 주파수 부족 현상을 완화시킬 수 있는 D2D(Device-to-Device) 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 셀룰러 네트워크의 상향링크 주파수 자원을 공유함으로써 상호간의 간섭은 증가하게 된다. 본 논문에서는 셀룰러와 D2D 사이의 간섭을 줄이기 위하여 연판정 기반의 향상된 수신기를 제안한다. 제안한 수신기는 MMSE (Minimum Mean Square Error) 또는 IRC (Interference Rejection Combing) 수신기를 통해 간섭 신호의 불편 추정 (unbiased estimation) 값을 계산 하고 간섭 신호를 억제 및 제거한다. 간섭 신호는 LLR (Log-Likelihood Ratio)로 표현되는 소프트 정보를 통해 업데이트 한다. 시스템 레벨 시뮬레이션은 3GPP LTE-A 시스템의 20MHz 대역을 기반으로 이루어 졌으며, 시뮬레이션 결과 제안한 수신기를 통해 기존 수신기보다 SINR, 전송률 및 스펙트럼 효율 측면에서 성능 향상을 가져다주는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 일반화 공간변조 시스템을 위한 저복잡도 강인 최대우도 수신기를 제안한다. 이 수신기는 기존의 채널 정보 오차에 강인한 최대우도 수신기의 계산량을 낮추기 위해 전송 안테나 조합 분할의 방법을 사용한다. 최소평균제곱오차 필터링 결과를 기반으로 전송 안테나 조합을 해일 가능성이 높은 영역과 낮은 영역으로 분할하고, 해일 가능성이 높은 영역에서 우선적으로 최대우도 탐색을 실시한다. 이렇게 구해진 해의 신뢰도를 판단하고, 그 결과에 따라 해일 가능성이 낮은 영역에서도 탐색을 실시할 지를 결정한다. 이와 같은 분할 탐색을 통해 기존 강인 최대우도 수신기의 성능을 유지하면서도 계산량을 크게 줄이도록 한다. 모의실험을 통해 제안 수신기가 기존 수신기의 성능을 유지하면서 계산량을 큰 폭으로 낮춘 이점을 확인하였다.
최근 무선통신 시스템에서 고속 데이타의 전송 및 스펙트럼의 효율을 개선하기 위한 방법으로 시공간부호와 OFDM을 결합한 시스템에 대한 연구가 활발하다. 또한 다중사용자 시스템에서 시스템 용량을 개선하기 위한 해법으로 적응형 안테나가 고려되고 있다. STBC를 이용하는 시스템의 수신기에서 한 사용자의 두 개의 안테나로부터 전송되는 신호는 서로 중첩되어 사용자의 송신 안테나간에도 서로 간섭을 일으키게 된다. 따라서 기존의 하나의 송신 안테나를 이용하는 경우에 대한 범형성 기법을 그대로 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 역방향 링크에서 시공간 부호화와 OFDM을 결합한 STBC-OFDM에서 훈련열을 이용한 MMSE 범형성 기법에 대해 살펴보고, 그 성능을 TU 채널과 HT채널에 대해 다양한 파라미터를 이용하여 평가하고, angle spread의 효과도 분석한다.
본 논문은 기본적으로 공간 분할 다중 접속 시스템을 다룬다. 기지국 및 모바일 사용자들은 각각 같은 개수의 안테나를 사용하는 시스템을 가정한다. 모든 수신단에서 최소 자승 오류율 수신기를 사용한다는 가정 하에, 기지국의 각 송신 안테나에 대해 최대 신호 대 간섭 잡음비를 겪게 되는 사용자들을 선택하도록 한다. 이러한 환경에서 우리가 얻을 수 있는 평균적인 전체 데이터 전송율 성능을 유도한다.
We give new definition of the effective-leakage and the signal to effective-leakage plus noise ratio (SELNR) to consider receiver combining motivated by the leakage. We propose a method to find jointly beamforming vector and combining vector for the two linear receivers (maximal ratio combining (MRC) receiver and minimum mean square error (MMSE) receiver) based on the SELNR.
본 논문에서는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 메쉬 네트워크에서 시간/주파수 선택적 페이딩 채널과 TDoA(Time Difference of Arrival)에 의한 간섭의 영향을 완화하기 위하여, FFT 윈도우 시작 위치에 따른 수신 신호 모델을 기술하고, MMSE 필터를 사용하는 수신기를 위한 사후 검출 SINR과 필터 계수를 유도하였다. 또한, 이를 바탕으로 중복된 FFT 연산을 회피하면서 다중 노드간에 발생하는 간섭을 효과적으로 완화할 수 있는 MMSE-BSD(Bidirectional Successive Detection) 기법을 제안하였다. 제안하는 기법은 기존의 기법과 달리 30dB 이상의 평균 SNR에서도 64QAM uncoded BER 성능에 오차 마루 현상이 없음을 모의실험을 통하여 확인하였다.
셀룰러 네트워크에서 기지국의 과부하를 줄이고 주파수 부족 현상을 완화시킬 수 있는 D2D(Device-to-Device) 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 셀룰러 네트워크의 상향링크 주파수 자원을 공유함으로써 상호간의 간섭은 증가하게 된다. 본 논문에서는 셀룰러와 D2D 사이의 간섭을 줄이기 위하여 새로운 하이브리드 수신기 FSC(Full Suppression Cancellation)를 제안한다. 제안한 수신기는 IRC(Interference Rejection Combining)와 SIC(Successive Interference Cancellation)를 결합하여 간섭을 억제 및 제거 할 수 있다. 시스템 레벨 시뮬레이션은 3GPP LTE-A 시스템의 20MHz 대역을 기반으로 이루어 졌으며, 시뮬레이션 결과 제안한 수신기를 통해 기존 수신기보다 SINR, 전송률 및 스펙트럼 효율 측면에서 성능 향상을 가져다주는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 Alamouti의 시공간블록부호화를 적용한 다중화 시스템에서 선형 검출기 (zero forcing 또는 minimum mean square error)의 특성을 유도하고 이를 이용하여 수신기의 복잡도를 줄일 수 있는 방안을 제시한다. MMSE 검출기를 적응형으로 설계할 경우 계산해야 하는 가중치 벡터들의 수는 공간 다중화하여 전송한 심볼들의 수만큼 필요하지만 유도한 특성을 이용하면 STBC블록들의 수로 줄어든다. 적응형 알고리즘으로 RLS 알고리즘을 적용해 보았고 복잡도를 50%이상 줄일 수 있었다. 또한 V-Blast검출방법의 복잡도를 줄이기 위해 제안된 정렬QR분해 검출기를 본 시스템에 적용할 때 동일한 특성이 유니타리 행렬 Q와 상위삼각행렬 R에 나타나는 것을 확인하였고, 이 경우에도 성능의 저하 없이 복잡도를 50%까지 줄일 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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