Park, Seung-Keum;Kang, Byeong-Gwon;Chung, Hee-Chang
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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제17권3E호
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pp.58-66
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1998
In this paper, we analyze the effects of interference canceller on the performance of multitone DS/CDMA system proposed by Vandendorpe[5]. There are various kinds of interference canceller suggested by different researchers including parallel and successive cancellers and we adopt a canceller used by Yoon et al.[9] which is a kind of parallel canceller. We consider three kinds of interferences, that is, multipath interference(MPI), interchannel interference(ICI) and multiple access interference(MAI). The ICI is the interference between multitones. The equations for variances. are derived for the inteferences and thermal noise used for signal to noise ratio calculation. We also consider RAKE reception over multipath channel which is modeled as lowpass equivalent linear filter and three stage interference canceller used for performance improvement. We show the performance results for number of canceller stage, diversity order and number of users and draw some conclusions that interference canceller is effective in multitone DS/CDMA system and the performance is further improved with the higher order of diversity and larger number of PN chips.
본 논문에서는 DS-CDMA 환경 하에서 일반적인 그룹형 간섭제거기(Groupwise Canceller) 중 초기단을 개선시킨 그룹형 간섭제거기(Improved initial-stage Grouping Interference Canceller)의 개선된 정렬기법을 소개한다. 비선형 간섭제거기 중 초기단을 개선시킨 그룹형 간섭제거기(IGIC)는 입력된 신호를 그룹으로 나누어 정렬기법을 통해 초기단 성능을 개선시킨 간섭제거기이다. 그러나, 이 시스템은 정렬기법에 의해서 각 그룹에 할당되는 사용자수가 항상 동일하기 때문에 동일 그룹내에서 신호세력의 차이가 생길 수 있다. 이 경우, 동일 그룹내에 작은 신호들은 큰 신호들로부터 많은 다중접속간섭의 영향을 받는다. 이와 같은 다중접속간섭의 영향을 줄이기 위해 본 논문에서는 개선된 정렬기법을 사용하여 각 그룹에 할당되는 신호들이 비슷한 신호전력분포를 가지도록 하였다. 따라서, 그룹내의 신호세력 차이를 줄여 다중접속간섭의 영향이 감소되었다. 성능 분석은 전력제어를 하였을 때와 하지 않았을 때를 다른 비선형 간섭제거기와 비교하여 분석하였다.
DS/CDMA방식의 이동통신 시스템에서 다중접속 및 다중경로 페이딩 간섭을 제거하기 위하여 비교적 구조가 간단한 병렬 간섭제거기가 이용된다. 다단계로 구성되는 병렬 간섭제거방식에서 다중접속 간섭의 제거 성능을 향상시키기 위하여 간섭의 정확한 추정이 필수적이다. 본 논문에서는 제거성능의 향상을 위해 NLMS(Normalized Least Mean Square)알고리즘으로 가중치(weight)를 계산하는 적응 제거방식과 시험 검파기로서 HT(Hyperbolic Tangent)검파방식에 NZ(Null Zone)을 이용하는 새로운 검파방식을 제안하고 모의실험을 통하여 그 성능을 분석하였다. 모의실험 결과 제안하는 방식이 비트오율 $2{\times}10^{-2}$에서 기존의 제거기에 비해 사용자수가 약 48%정도 증가하는 개선된 성능을 얻었다.
CDMA 2000 1X EV.(HDR, 1XTREME, LAS-CDMA)에서는 고속데이터 전송을 위한 변조방식으로 M-ary QAM을 제안하고 있다. 그러나, M-ary QAM을 사용한 DS-CDMA 시스템은 고속 데이터 전송이 가능한 반면에 M-ary 수가 증가할수록 잡음(AWGN)과 타 사용자에 의한 다중접속간섭(MAI)의 영향이 커져 비트에러율(BER)이 증가하고 채널용량이 급격히 줄어드는 문제점이 있다. 따라서, DS-CDMA/M-ary QAM 시스템에서 많은 사용자에게 고속의 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 잡음을 줄이거나 MAI를 경감시킬 수 있는 성능 개선 기법이 요구된다. 본 논문에서는 성능 개선 기법으로서 다단병렬간섭제거기(MPIC : Multistage Parallel Interference Canceller)와 부분 다단병렬간섭제거기(partial MPIC)를 채용한 비동기 DS-CDMA/M-ary QAM 시스템의 성능 개선을 이론적으로 분석하고 이를 검증하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 결과에서, MPIC와 partial MPIC를 채용함으로써 4 QAM, 16 QAM 및 64 QAM을 사용한 DS-CDMA 시스템의 BER과 채널용량이 크게 개선됨을 확인하였다. MPIC를 채용한 경우는 AWGN 채널의 BER에 근접하였다. 또한, MPIC는 partial MPIC보다 BER 성능이 우수하였으며 더 많은 채널용량 개선을 달성하였다. 그러나, MPIC는 partial MPIC 보다 계산량이 훨씬 많고 복잡한 구조를 갖기 때문에 실제 시스템 구현에 있어서 성능과 복잡도 사이에 타협(tradeoff)이 필요하다.
본 논문에서는 DS-CDMA환경의 다중 사용자 검출에서 문제되는 다중 접속 간섭을 제거시켜주기 위해 사용되어지는 간섭 제거기에 대하여 소개한다. 기존의 간섭 제거 기술 중 병렬형 간섭 제거기는 장치적으로 복잡하고, 순차적 간섭 제거기는 지연 시간이 길다는 단점을 가지고 있다. 이러한 비선형 간섭 제거기의 성능을 보완하기 위해 제안된 간섭 제거기는 병렬형 간섭 제거기의 초기단 성능을 좌우하는 기존 간섭 제거기(conventional detector)에 전체 수신 신호를 입력시키지 않고 병렬형 간섭 제거기에서 사용되는 정렬(sorting) 기법이 적용되어진 신호를 입력함으로써 BER 성능을 향상시키는 것과 동시에 지연 시간이 줄어 들고 신호 전력 크기가 큰 사용자에 대해서도 다중 접속 간섭을 제거시켜 준다. 또한 좋은 BER 성능을 얻기 위해 필요한 병렬형 간섭 제거기의 단수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 논문에서는 다중 전송률을 지원하는 차세대 무선 이동통신 시스템의 상향 채널에 적용할 수 있는 새로운 알고리즘의 병렬간섭제거기를 제안하였다. 제안된 방법은 기존 IS-95방식과 달리 다중 데이터율에 적용할 수 있는 알고리즘을 이용하며 이를 통해 CDMA시스템에서의 성능저하 및 채널 용량의 제한을 가져오는 MAI(Multiple Access Interference)를 제거할 수 있도록 하였다. 제안된 방법의 성능평가를 위하여 사용자수증가에 따른 BER (Bit Error Rate), 단수 (stage) 증가에 따른 BER등의 방법을 사용하였다. 다양한 모의실험 환경을 통해서 본 연구에서 제안된 알고리즘이 비록 계산량의 증가는 있으나 기존에 제안된 여러 간섭제거 기에 비해 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있었다.
본 논문에서는 DS-CDMA 이동통신 시스템에서 발생하는 다중 사용자의 간섭과 Ralyeigh 페이딩의 영향을 효과적으로 제거할수 있는 터보 부호기와 병렬 간섭 제거기를 결합한 새로운 방식을 제안하였다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 AWGN과 Rayleigh 페이딩 환경에서 사용자수와 신호 대 잡음비의 변화에 따라 이 시스템의 성능을 분석하였다. 시뮬레이션의 결과로 부터 제안된 방식은 AWGN과 같은 Rayleigh 페이딩에서도 통상적인 CDMA 수신 시스템에 비향 성능이 우수함을 보였다.
본 논문에서는 DS-CDMA 이동통신 시스템에서 발생하는 다중 사용자 간섭 현상과 Rayleigh 페이딩의 영향을 효과적으로 제거하기 위하여 터보 부호화 병렬간섭제거기를 제안하였으며, Monte Carlo 시뮬레이션을 이용하여 AWGN, Rayleigh 환경에서 사용자수에 따른 신호 대 잡음비의 변화에 따라 제안된 시스템의 성능을 분석하였다.
이동 통신 시스템에서 도플러 효과에 의해 주파수 선택적 페이딩 현상이 발생한다. DS-CDMA 시스템은 주파수 선택적 채널 하에서 다중 사용자 간섭의 영향에 의해서 성능이 급격하게 저하 된다. 이를 극복하기 위해서 다중 반송파 변조 방법을 채택하여 주파수 선택적 채널 효과를 극복할 수 있다. 그리고 다중 사용자 접속으로 인한 간섭 문제는 다중 사용자 검출 기법을 적용하여 해결 할 수 있다. 본 논문에서는 블라인드 다중 사용자 검출 기법과 병렬 간섭 제거기를 결합한 형태의 블라인드 MOE-PIC 다중 사용자 검출 기법을 제안하였다. 모의실험 결과 제안한 방식이 기존의 방식보다 더 좋은 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 비동기 DS-CDMA 시스템의 성능 개선 기법으로서 다단 간섭제거기 (Multistage PIC)와 부분 다단 간섭제거기(Partial Multistage PIC)를 채용할 때 칩 동기 에러와 위상 에러가 위상 에러가 다중 접속간섭(MAI : Multiple Access Interference) 제거능력에 미치는 영향의 정도를 이론적으로 분석하고 이를 검증하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 성능 분석 결과로부터 동기가 완전한 경우에는 다단 간섭제거기와 부분 다단 간섭제거기 모두 큰 폭의 성능 개선을 이룰 수 있었는데 단(stage) 수를 증가시킬수록 다단 간섭제거기와 부분 다단간섭제거기의 성능 개선은 비슷하였다. 또한, 칩 동기 에러와 위상 에러기를 고려 할 경우, 1단(no cancellation)에서의 성능 열화가 각 단의 상관기 출력(decision statistic)에 영향을 줌으로써 다단 간섭제거기와 부분 다단 간섭제거기의 성능 개선을 감소시켰다. 그렇지만, 불완전 동기에도 불구하고 단(stage) 수를 증가시키면 두 간섭제거기 모두 강한 간섭제기능력을 보였다. 실제 시스템에서는 완벽한 칩 동기와 위상 동기 획득이 불가능하기 때문에 칩 동기 에러와 위상 에러에 대해서도 큰 폭의 성능 개선을 이룰 수 있고 구현상의 복잡도도 줄일 수 있는 간섭제거기가 필요하게 된다. 따라서 기존의 다단 간섭제거기와 거의 동일한 성능 개선을 달성하면서 구조가 간단하고 계산량이 적은 부분 다단 간섭제거기의 활용도가 높아질 것이 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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