OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템에서 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 줄이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 PAPR 감소를 위하여, 기존 PTS나 SLM과 달리, 부가신호를 사용하지 않는 방법으로서 능동 성상도 확장 기법을 제안한다. PAPR 감소를 위하여 클리핑(clipping)을 적용하고 클리핑에 의한 성상도의 분산을 확장하기 위하여 원래 신호의 성상도보다 한 단계 높은 H-QAM구조로 능동적으로 확장하는 기법이다. 기존의 M-QAM통신방식을 그대로 이용할 수 있는 장점이 있어서 별도의 처리 방식이 필요 하지 않으며, 성상도의 확장 단계를 높이는 것으로 목표 PAPR에 접근할 수 있다. 본 논문에서는 4-QAM 변조 방식의 원래 신호를 16-QAM으로 통신을 하므로서 약 4 dB의 PAPR감소 효과를 얻을 수 있었으며, 64-QAM으로 확장할 때는 목표 PAPR을 거의 만족하는 효과를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 상향링크에서 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 가지면서 사용자 간 동기 오차 범위를 크게 확장한 MCDS CDMA(Multiple Carrier Direct Spread Code Division Multiple Acceess) 형태의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 상향링크 준동기 환경에 강한 특성을 가진 MC DS CDMA 기법의 높은 PAPR을 갖는 단점을 보완하기 위해 부분 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 이전에 부분 DFT(Discrete Fourier Transform)연산을 수행한다. 제안하는 기법은 ${\pm}1$칩 준동기 상황에서 '0'상관도를 갖는 PSW(Properly Scrambled Walsh) 부호를 시간 도메인으로 스프레딩하여 레인징 절차를 수행하지 않고서도 사용자 간 최대 ${\pm}1$ OFDM 심벌 길이 이내의 시간 오차이내에서는 MAI(Multiple Access Interference)가 발생하지 않게 한다. 실험결과에서는 준동기 상황을 개선하기 위해 제안된 기존의 SC-FDMA 방식에 비해 사용자 간 동기 오차에 강한 특성이 있음을 보인다.
직교 주파수 분할 다중 반송파(OFDM) 방식은 다양한 장점이 있지만 최대 전력 대 평균 전력비율(PAPR)이 커서 증폭기의 비선형 왜곡에 취약하다는 단점이 존재한다. 이러한 단점을 해결하고 데이터의 손실도 방지하기 위하여 선택사상 기법이 제안되었다. 그러나 선택사상 기법은 송신단에서 위상 변형에 사용된 위상 시퀀스를 수신단에서도 알아야 되기 때문에 부가 정보를 추가하여 전송해야 한다. 이에 따라 데이터 전송효율 손실이 발생한다. 본 논문에서는 부가 정보가 필요 없는 상호 상관을 이용한 새로운 선택사상 기법의 수신기를 제안한다. 수신단이 알고 있는 송신단에서 전송할 파일럿 신호와 위상시퀀스 곱을 수신된 파일럿 신호와 상호 상관을 취하여 상호 상관 값이 가장 큰 위상시퀀스로 부가정보를 검출한다. 모의실험을 통하여 본 수신기는 기존의 방식보다 개선된 비트오류율(BER) 및 부가정보 오류확률(SIER) 성능을 보인다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 직교 주파수분할다중화의 첨두전력 대 평균전력비 감소를 위한 부분전송열 방식에서 연산 복잡도를 줄이기 위한 부블럭분할법이 제안된다. 여기서는 부블럭의 부분부대역에 랜덤하게 복소신호를 할당하고 이들을 반복적으로 연결시킨다. 그리고 보간 형태로 활성화된 부대역을 이용하여 변조함으로써 연산량이 감소된다. 모의실험 결과 제안된 방법은 기존의 방법과 거의 유사한 첨두전력 대 평균전력비 감소성능을 나타내었다. 그러나 부분전송열 직교 주파수분할다중화의 단일 심벌 전송에 요구되는 연산복잡도는 기존의 방법에 크게 감소됨을 알 수 있었다.
Orthogonal frequency-division multiplexing(OFDM)은 무선 환경에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식이다. 그러나 높은 peak-to-average power ratio(PAPR)로 인하여 비선형 왜곡의 문제점이 있다. 여러 PAPR 저감 방법 중에서 partial transmit sequences(PTS)는 매우 유연하고 스펙트럼 왜곡이 발생하지 않는 좋은 방법으로 평가된다. 이 방법의 문제점은 최적화된 rotation factor에 대한 부가 정보를 수신기에 전송해야만 데이터를 정확히 복원할 수 있다는 점이다. 본 논문에서는 기존 PTS 방식에서 기준 심볼을 이용하여 부가 정보를 전송하는 기법을 새롭게 제안한다. 이 기법은 rotation factors의 정보를 기준 심볼의 위상으로 표현하는 방법이다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안 방식이 종전의 PTS와 동일한 PAPR 저감 성능을 가지면서 정확하게 데이터를 복원하여 요구 BER이 만족됨을 확인하였다. 또한, 제안 방식은 변조 방식에 무관하며, 간단하게 시스템을 구현할 수 있다.
본 논문은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 통신 시스템에서 최대 전력 대 평균 전력의 비 (PAPR)를 감소하기 위해서 사용되는 새로운 부분 전송 시퀀스(PTS) 기법을 제안한다. 제안하는 방법에서는 역 푸리에 변환(IFFT)을 두 부분으로 나누어 실행한다. 첫 번째 부분에서는 IFFT를 중간까지만 수행하여 입력 심볼 시퀀스를 중간 신호 시퀀스로 변환한다. 두 번째 부분은 중간 신호 시퀀스를 여러 개의 서브 시퀀스로 분할한 후 각각에 대해서 나머지 IFFT를 완료하고 PAPR을 감소하기 위한 위상 벡터를 선택한다. 본 논문에서 제안하는 PTS 기법은 기존의 PTS 기법과 유사한 PAPR 감소 성능을 보이지만 계산 복잡도를 감소시킨다.
본 논문에서는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 감소를 위한 기존 SLM (SeLective Mapping) 방식의 성능을 개선하는 효과적인 SLM-PRSC 결합 기법을 제안한다. 제안 기법에서는 지정된 PRSC (PAPR Reduction Sub-Carrier) 위치를 제외한 주파수 영역 OFDM 심벌에 대해 SLM을 수행한 후, 그 결과들을 시간 영역 PRSC 시퀀스들과 결합하여 가장 낮은 PAPR을 갖는 SLM-PRSC 결합 시퀀스를 최종 OFDM 심벌로 결정하게 된다. 특히 매 OFDM 심벌마다 미리 준비된 동일한 시간 영역 PRSC 시퀀스를 이용하게 되어 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 연산 횟수의 증가를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 선택된 주파수 영역 PRSC 심벌은 SLM용 오버헤드로 사용 가능하다. 모의실험 결과, 제안된 SLM-PRSC 결합 기법은 기존의 SLM 방식과 비교하여 과도한 IFFT 연산 횟수의 증가와 별도의 오버헤드가 요구되지 않음에도 불구하고 PAPR 감소 성능을 크게 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.
전송 신호의 높은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 주된 문제점중의 하나이다. PTS(Partial Transmit Sequences) 기법은 OFDM 신호의 PAPR의 통계를 개선하는 기법이다. 그러나 PTS 기법에서 위상 가중치의 선택을 위한 계산 복잡도는 서브블록의 수에 따라 지수적으로 증가한다. 본 논문에서는 위상 가중치 값의 제한이 없고 탐색을 위해 부가적인 연산이 불필요한 탐색 알고리즘을 제안한다. 제안하는 탐색 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 PAPR의 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)와 계산 복잡도를 완전 탐색과 비교한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 탐색 알고리즘은 완전 탐색과 비교할 때 약간의 성능 저하를 가지고 계산 복잡도를 상당히 낮출 수 있음을 보였다.
전송 신호의 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)은 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 주된 문제점중의 하나이다. PTS (Partial Transmit Sequences) 기법은 OFDM 신호의 PAPR의 통계를 개선하는 기법이다. 그러나 PTS 기법에서 위상 가중치의 선택을 위한 계산 복잡도는 서브블록의 수에 따라 지수적으로 증가한다. 본 논문에서는 ${\mu}$-GA (micro-Genetic Algorithm) 기반의 위상 가중치 탐색 알고리즘을 적용한 낮은 계산 복잡도를 갖는 PTS 기법을 제안한다. 위상 가중치의 탐색은 랜덤하게 생성한 5 개체의 개체군으로부터 시작한다. 이 중에서 적합도가 가장 큰 엘리트와 토너먼트 선택 방법에 의해 나머지 4 개체를 선택하고 교배 연산을 통해 다음 세대를 구성한다. 만일 생성된 세대가 수렴한다면 엘리트를 제외한 나머지 개체를 다시 랜덤하게 생성한다. 일정 세대 이상 PAPR이 개선되지 않거나 사전에 정해진 최대 세대수까지 진행하면 탐색을 종료한다. 제안하는 PTS 기법의 성능을 평가하기 위해 PAPR의 CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function)를 이전의 PTS 기법과 비교한다.
지상파 디지털 방송 (Digital Video Broadcasting-Terrestrial; DVB-T)은 고속의 데이터 전송이 가능한 중요한 멀티미디어 방송기술이다. 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)는 유럽에서 채택된 DVB-T 시스템의 변조방식으로써 다양한 대역폭을 갖는 멀티미디어 서비스를 지원하기 위해 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, OFDM 신호는 높은 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)을 발생시키는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 수신단의 구조에 변화를 주지 않으며 또한 추가적인 정보의 전송이 필요 없이 기존 수신기를 그대로 사용할 수 있는 PAPR 감소기법을 기존의 DVB-T 시스템에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 이 방법은 에러 벡터 크기 (Error Vector Magnitude; EVM) 내에서 시간영역과 주파수영역 신호에 대하여 클리핑을 사용한 것으로 기존의 최적화 방법과 비교하여 계산량의 복잡도를 낮추기 위하여 준최적화 방법을 사용하였다. 모의실험 결과, 제안된 기법은 성상도 오차가 클수록 PAPR의 감소효과가 크며 변조레벨이 낮을수록 PAPR의 감소폭이 커짐을 관측하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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