최근 수중 음향 통신의 필요성과 음성 및 고해상도 영상 데이터와 같은 다양한 데이터 전송의 요구가 증가되고 있다. 수중 음향 통신 시스템의 성능은 수중채널의 특성에 영향을 받으며, 특히 잔향 및 다중경로 (Multi-path)로 인한 지연확산은 데이터 전송 시 인접심벌간의 간섭 (Inter Symbol Interference : ISI)을 발생시켜 통신의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 수중 채널에서 지연 확산에 강한 성능을 나타내는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 연구하였다. 또한 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 높은 경우 발생하는 성능저하를 극복하기 위해 클리핑 기법을 적용하였다. 실제 수중 채널을 모의하는 모델 및 수조에서의 실험을 이용하여 수중 음향 통신의 성능을 확인하였다. 그 결과 클리핑 기법을 이용한 다중 반송파가 가장 낮은 비트 오차율을 나타내였으며, 단일 반송파를 이용한 전송이 가장 높은 비트 오차율을 나타내었다.
본 논문에서는 광섬유 분산에 의한 직교 주파수 분할 다중방식(OFDM: orthogonal frequency division multiplexing)의 부 반송파 신호왜곡에 대해 조사하였다. 광섬유 색 분산은 OFDM 신호 간의 위상차를 발생시키고, 이는 OFDM 신호 왜곡을 유기하는 비대칭 첨두전력대 평균전력 비율을 유기한다. 광섬유 분산의 영향을 확인하기 위한 실험은 직접검출 광 모바일 프론트홀 시스템에서 수행하였다. 4 Gbit/s의 QPSK-OFDM 심볼의 경우, 100 km 전송에서 EVM이 40 %에 도달함을 확인하였다.
SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)는 DFT(Discrete Fourier Transform)-spreading 방식을 사용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감하여 전력효율을 향상시키는 방식이다. 그러나, PAPR을 저감하기 위하여 블록 type 파일럿을 사용하기 때문에 이동 환경에 따른 도플러 주파수와 송수신기 사이의 주파수 불일치로 인한 주파수 옵셋과 시간 도메인에서의 위상 잡음으로 주파수 도메인에서 ICI(Inter Channel Interference)가 발생하여 SC-FDMA 시스템의 성능은 저감된다. 그러므로 이동 환경 및 위상 잡음을 제거하기 위하여 comb type 파일럿을 고려하고, 이에 대한 PAPR을 감소시키기 위하여 SLM(Selective Mapping) 기법을 사용하며, 효과적인 채널 추정 및 ICI 제거를 위한 기법을 제안한다. 그러므로 기존 블록 type에 비해 comb type을 사용함으로써 이동 수신 성능이 향상될 수 있으며 효과적으로 주파수 옵셋 및 위상 잡음을 효과적으로 제거 가능함을 보인다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권11호
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pp.5513-5529
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2016
Doppler Effect is a prominent obstacle in vehicular networks, which dramatically increase the Bit-Error-Rate (BER). This problem is accompanied with the presence of the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems in which the Doppler shift interrupts the subcarriers orthogonality. Additionally, Inter-Symbol Interference (ISI) and high Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) are likely to occur which corrupt the received signal. In this paper, the single-carrier combined with the frequency domain equalizer (SC-FDE) is utilized as an alternative to the OFDM over the IEEE 802.11p uplink vehicular channels. The Minimum Mean Squared Error (MMSE) and Zero-Forcing (ZF) are employed in order to study the impact of these equalization techniques along with the SC-FDE on the propagation medium. In addition, we aim to enhance the BER, improve the transmitted signal quality and achieve ISI and PAPR mitigation. The proposed schemes are investigated and we found that the MMSE outperforms the ZF equalization under different Doppler shift effects and modulations.
다중 경로 페이딩 환경에서 OFDM(Orthogonal frequency Division Multiplexing)방식은 보호 구간 및 주파수영역 등화로 심벌 및 채널 간 간섭을 방지하는 특성을 가지는 반면 전송신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)크다는 것이다. SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalization)방식은 OFDM과 유사한 성능을 가지면서 상대적으로 PAPR이 적은 반면 등화기가 복잡하다. 본 논문에서는 SC-FDE시스템을 위한 주파수영역 비례 적응형 등화기를 제안하고, $2GHz\;{\sim}\;10GHz$ 대역의 다양한 채널모델 환경 하에서 성능을 분석함으로 802.11 및 802.16 등에 효과적으로 적용할 수 있음을 제시하였다. 아울러 동일조건의 OFDM시스템과 성능을 비교하여 수렴속도가 빠르고 단말기의 복잡도를 줄일 수 있음을 시뮬레이션을 통해 증명하였다.
LTE 시스템에서는 폐회로 기반의 다중 안테나 기술이 적용되었으며, 차분 코드북을 비롯한 다양한 다중 안테나 기반의 선부호화 기술들이 향상된 LTE (LTE-Advanced) 시스템의 요구조건을 만족시키기 위해 제안되었다. 차분 코드북 설계와 관련하여 이전에 연구된 내용은 준 대각(quasi-diagonal) 단위 행렬 및 구면 캡(spherical cap)에 중점을 두었지만, 이는 동 이득 성질을 만족하지 못한다. 동 이득 성질은 특히 상향 링크에서 첨두 전력 대 평균 전력비 (PAPR)에 상당한 영향을 미치므로 매우 중요하다. 본 논문에서는 각 송신 안테나에 동 이득을 유지하는 성질을 이용한 새로운 차분 코드북을 상향 링크 기반 차분 선부호화 시스템에 적용하고, 이를 통해 비트 오류율(BER)과 첨두 전력 대 평균 전력비를 분석하였다. 특히, 송신기의 비선형 증폭기를 고려하여 다양한 차분 선부호화 기법들의 성능을 분석하였다. 모의 실험을 통해 선형 증폭기를 고려할 경우 기존에 제안된 차분 코드북이 우수한 성능을 보이지만, 비선형 증폭기를 고려할 경우에는 제안하는 차분 코드북의 우수함을 증명하였다.
본 논문에서는 2.6 GHz에 설계된 고출력 전력증폭기에 DDBS(Digitally-controlled Dynamic Bias Switching)를 적용하여 평균 전력에서 효율을 개선하였다. DBS는 제어 신호에 따라 전력 증폭기에 두 단계의 드레인 전압을 인가하여 효율을 개선하는 기술이다. DBS의 제어 신호를 디지털로 처리하여 제어가 매우 용이하였다. 2.6 GHz의 중심 주파수와 10 MHz 대역폭, 9.5 dB의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 갖는 64 QAM FDD LTE 신호를 사용하여 측정한 결과, DDBS를 적용하여 전력증폭기의 PAE(Power-Added Efficiency)을 평균 전력 43 dBm에서 40.9 %에서 48 %로 증가시켰다.
Since OFDM system suffers from high peak-to average power ratio(PAPR) drawbacks, more energy has been converted to seek for a new substitutable system which can maintain OFDM system's inherent virtues while avoid its defects. Consequently, a new multicarrier system called as CI/OFDM system has been proposed which applied carrier interferometry(CI) code to OFDM system. Due to its low PAPR advantage and orthogonal property, it has received more and more attention. Simultaneously, an old technique called single carrier(SC) system has retaken its attractions for the same purposes. This paper analyzes two cyclic prefixed transmission schemes variants of OFDM system: 1.carrier interferometry-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (CI/OFDM); 2. Cyclic prefixed single carrie(CP-SC) with frequency domain equalization. We compare the achievable bit rate transmission of the two systems in terms of signal to noise ratio(SNR) by mathematical derivation. We demonstrated that CI/OFDM achieves a bit higher transmission bit rate to that of the CP-SC with frequency domain equalizer.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)통신 시스템은 다중 경로 간섭에 효과적이며, 대역효율이 우수한 통신 방식이다. 하지만, OFDM 신호는 높은 PAPR(peak to average power ratio)이 나타나므로 HPA(high power amplifier)에 의해 비선형 왜곡이 발생하게 된다. 본 연구는 HPA의 비선형을 보상하기 위해 predisotertor를 사용했을 때, IBO(input back off)에 따른 비선형 특성 변화를 연구하였다. SSPA(solid state power amplifier)에서 IBO=0 ㏈일 경우인 포화점 동작에서는 오히려 predistorter를 사용하지 않는 것이 시스템 성능이 더 좋았다. 하지만, IBO=3 ㏈일 때는 predistorter를 사용하는 시스템이 좋은 성능을 보인다. 즉, 적절한 back-off를 해야만 predistorter의 성능이 발휘된다. 결과적으로 본 연구에서는 predistorter의 이득이 발생되기 시작하는 threshold IBO를 OFDM 시스템의 sub-carrier 수와 SSPA의 비선형 파라메터 p 값에 따라 구하였다.
본 논문에서는 상향 링크의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템을 대체할 단일 반송파전송방법의 상향 링크에의 적용을 제안하고 기존 시스템에 대비되는 특성을 첨두 전력대비 평균전력비와 ABR(achievable bit rate)을 성능지수(performance index)로 고려하여 비교 평가한다. 무선 인터넷 시스템에서 다수 반송파 전송기술을 무선 채널의 상향링크에서 적용하는데 있어 단말기에서 증폭기의 비효율성으로 인해 사용이 어려운 제한점이 있다. 특히 WiBro와 같은 시스템에 증폭기의 비선형 특성이 제한사항으로 작용하지 않도록 단일 반송파 등화기법을 적용한 시스템을 제안한다. 대표적으로 주파수 대역에서의 결정 역궤환 방법을 적용한 등화기의 특성을 고려하여 첨두전력대비 평균전력 비의 특성을 분석하며 ABR측면도 함께 고려하여 다양한 등화기 알고리듬에 대해 비교, 분석하여 제안된 시스템이 기존 방법보다 효율적임을 보이고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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