• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제17권1호
• /
• pp.239-260
• /
• 2023

The underwater acoustic wireless communication networks are generally formed by the different autonomous underwater acoustic vehicles, and transceivers interconnected to the bottom of the ocean with battery deployed modems. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has become the most popular modulation technique in underwater acoustic communication due to its high data transmission and robustness over other symmetrical modulation techniques. To maintain the operability of underwater acoustic communication networks, the power consumption of battery-operated transceivers becomes a vital necessity to be minimized. The OFDM technology has a major lack of peak to average power ratio (PAPR) which results in the consumption of more power, creating non-linear distortion and increasing the bit error rate (BER). To overcome this situation, we have contributed our symmetry research into three dimensions. Firstly, we propose a machine learning-based underwater acoustic communication system through long short-term memory neural network (LSTM-NN). Secondly, the proposed LSTM-NN reduces the PAPR and makes the system reliable and efficient, which turns into a better performance of BER. Finally, the simulation and water tank experimental data results are executed which proves that the LSTM-NN is the best solution for mitigating the PAPR with non-linear distortion and complexity in the overall communication system.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권12C호
• /
• pp.1197-1207
• /
• 2009

Orthogonal Frequency Multiple Access (OFDMA) 방식은 차세대 이동통신을 위한 다중접속 방식으로 널리 고려되고 있으나 Peak-to-Average Power Ratio (PAPR)이 높다는 단점이 있다. 따라서, 송신전력에 민감한 상향링크에서는 PAPR이 낮은 Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) 방식이 OFDMA 방식보다 더 적합한 것으로 여겨지고 있다. 본 논문에서는 주파수 영역 MMSE 등화방식을 기반으로 한 SC-FDMA 시스템의 성능향상 기법을 제안한다. 제안된 기법은 채널의 다이버시티 특성과 수신신호로부터 얻는 쌍방향성 특성을 활용하여 채널복호기의 입력이 되는 Log-likelihood Ratio (LLR) 의 신뢰도를 향상시키는 방식이다. 본 논문에서는 제안된 방식에 의해 추가적으로 증가하는 복잡도를 분석하고, 이에 따른 성능이득을 모의실험을 통해 검증한다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.53-61
• /
• 2007

이 논문은 직교 주파수 다중 전송 통신 방식의 첨두대 평균 전력비를 줄이기 위하여 대역폭과 전력의 효율성을 고려하여 파일롯과 데이터 심볼에 회전 위상을 중첩한 기법에 대한 연구 논문이다. 즉 파일롯 심볼에 위상 회전 벡터를 부가하여 파일롯 심볼 사이의 데이터 심볼의 위상 회전 벡터를 파일롯 심볼의 위상 회전 벡터와 동일하게 하여 전송하는 기법이다. 이러한 방식에 따라 송신기는 부분 분할 전송 기법에 의한 첨두대 평균 전력비를 줄일 수 있고 수신기에서 위상 회전 벡터를 파일롯 심볼의 채널 추정에 의하여 원래의 데이터 심볼을 복원할 수 있다. 따라서 송신기에서는 별도의 부반송파를 첨두대 평균 전력비의 저감하는 용도로 사용하지 않음으로써 효율적인 대역폭의 운용이 가능하고 수신기에서 위상 회전 벡터에 대한 부가적인 전송에 따른 오류에 의한 비트 오율의 급격한 증가를 방지할 수 있다. 다시 말해서 대역폭과 전력 및 통신 성능을 모두 개선할 수 있는 방법이라 할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제21권7호
• /
• pp.715-725
• /
• 2010

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 주파수 선택적 페이딩 채널에서 무선 고속 데이터 전송에 적합한 통신 방식이다. 본 논문에서는 기계 제어에 많이 사용되는 Fuzzy 이론을 이용하여 OFDM 시스템에서 문제가 되는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 감소시키는 방법을 제안한다. PAPR을 줄이는데 Fuzzy 이론을 사용함으로써 경험적 실험과 반복에 의한 데이터를 사용하기 쉬우며, 하드웨어적인 측면에서 구현이 쉽고, 또한 보다 적은 연산량으로 쉽게 PAPR을 감소시킬 수 있다. 먼저 입력 신호를 부블록으로 나누고, Fuzzy를 이용하여 부블록의 PAPR을 낮추어 전체의 PAPR을 낮추어 전송하여 이를 수신단에서 복원하는 비교적 쉽고 간단한 알고리즘을 제안한다. 제안한 방식이 기존의 OFDM 시스템에 비하여 시스템의 연산량이 다소 증가하고 Fuzzy에 관한 정보를 따로 보내야 하는 단점이 있지만, PAPR 감소 측면에서 성능이 개선됨을 확인하였다. 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)을 통하여 비교한다. 이 알고리즘에 따르면 QPSK와 16QAM 변조를 사용하여 시뮬레이션을 한 결과, Fuzzy 이론을 이용한 방법이 FFT 크기(N)=512, Oversampling=4인 경우 PR이 $10^{-5}$을 기준으로 각각 최대 약 2.3 dB와 3.1 dB의 PAPR 감소됨을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
• /
• 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -3
• /
• pp.1928-1931
• /
• 2002

Orthogonal Frequency Division Multiplexing or OFDM is a form of multi-carrier modulation technique. High spectral efficiency, robustness to channel fading, immunity to impulse interference, uniform average spectral density, capability of handling very strong echoes and less on linear distortion are among the favorite properties of OFDM. Even though there are many advantages of OFDM, t has two main drawbacks: high Peak to Average Power Ratio (PAPR) and frequency of offset. In this paper, the issue of PAPR in OFDM is discussed. A new algorithm is proposed to reduce PAPR by selecting the input sequences property using a lookup table.

• 정보처리학회논문지C
• /
• 제12C권6호
• /
• pp.901-906
• /
• 2005

본 논문에서는 초고속 전승을 위해 제안된 HCOC(High Capacity Orthogonal Code) 대역확산(Spread Spectrum) 시스템의 높은 PAPR(Peak power to Average Power Ratio)을 줄여주는 새로운 MHCOC (Mapped HCOC) 대역확산 기술을 제안하고, 같은 비트 수를 전송할 수 있는 기존의 MQAM 대역확산 시스템과 비교 분석한다. 또한 전송 채널의 상황에 따라 알맞은 데이터 서비스를 하는 QoS (Quality of Service)를 만족시키기 위해 제안한 시스템의 적응성에 대하여 연구한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안한 시스템의 성능을 평가 및 분석하고, 기존의 시스템과 비교 분석한다.

• ETRI Journal
• /
• 제44권3호
• /
• pp.379-388
• /
• 2022

This study proposes a novel low-complexity algorithm for computing inverse fast Fourier transform (IFFT)/fast Fourier transform (FFT) operations in binary phase shift keying-modulated orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems without requiring any twiddle factor multiplications. The peak-to-average power ratio (PAPR) reduction capacity of an efficient PAPR reduction technique, that is, H-SLM method, is evaluated using the proposed IFFT algorithm without any complex multiplications, and the impact of oversampling factor for the accurate calculation of PAPR is analyzed. The power spectral density of an OFDM signal generated using the proposed multiplierless IFFT algorithm is also examined. Moreover, the bit-error-rate performance of the H-SLM technique with the proposed IFFT/FFT algorithm is compared with the classical methods. Simulation results show that the proposed IFFT/FFT algorithm used in the H-SLM method requires no complex multiplications, thereby minimizing power consumption as well as the area of IFFT/FFT processors used in OFDM communication systems.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제28권9A호
• /
• pp.710-716
• /
• 2003

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 주파수 이용효율을 높이고 고속의 데이터 전송이 가능하며 주파수 선택적 페이딩에 강한 전송 방식이지만, 다수 부반송파(sub-carrier)들의 중첩현상으로 인해 전송 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 크다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 PAPR의 감소와 PAPR의 연산량 감소를 위해, PTS 기법에 clipping 개념을 적용하여 두개의 임계 레벨을 갖는 적응형 PTS(Partial Transmit Sequence) 기법을 제안한다. 모의실험을 통해, 제안한 기법이 만족할 만한 BER(Bit Error Rate) 성능을 유지하면서 clipping delta 값(Δ)을 1dB, 2dB 그리고 3dB로 증가 할수록 clipping 개념이 없는 기존의 적응형 PTS 기법보다 PAPR의 연산량을 크게 줄임으로써 시스템의 데이터 처리 속도면에서 우수한 성능을 가짐을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.369-376
• /
• 2016

본 논문에서는 스펙트럼 효율 향상을 위하여 5G(Generation) 후보 변조 기술을 사용하는 SSD(Simultaneous Single band Duplex) 시스템을 설계하고, 각 시스템의 성능을 평가하고 비교 분석한다. 특히, 제안하는 5G 이동통신을 위한 후보 변조기술을 사용하는 SSD 시스템에 HPA(High Power Amplifier) 비선형성을 고려하여 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션의 결과로 SSD-OFDM, SSD-UFMC, SSD-FBMC 시스템은 HPA 비선형성에 의해 성능 열화가 심화되었지만, 동일한 HPA 비선형 조건에서 각각 시스템은 서로 유사한 성능을 내었다. 즉, 각각의 변조기술은 유사한 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 특성을 갖는다. 이러한 결과로, 자기간섭신호(self-interference)의 비선형 왜곡이 심화될 경우, 자기간섭 제거가 어렵다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 제안하는 SSD 시스템에서 HPA 비선형에 의한 영향을 줄이기 위해 PAPR을 저감시키는 것이 중요하다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제40권9호
• /
• pp.1710-1718
• /
• 2015

SLM(selected mapping)은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)의 PAPR(peak to average power ratio)을 줄이는 효과적인 방법이다. 데이터를 복구하기 위해서 수신기는 송신기가 선택한 스크램블링 수열의 색인정보인 부가정보 SI(side information)를 알아야한다. 본 논문에서는 수신기가 SI 없이 데이터를 복원할 수 있도록 함으로써 구현 복잡도를 낮출 수 있는 새로운 SLM 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 다중 경로 채널과 IDFT(inverse discrete fourier transform)된 스크램블링 수열의 컨볼루션에 해당하는 가상 다중 경로 채널을 가정한다. 파일럿을 사용해 측정한 가상 채널을 바탕으로 데이터를 복원함으로써 SI 없이도 수신기가 데이터를 복원할 수 있다. 제안된 SLM 방법이 이전 SLM 방법들과 비슷한 PAPR 성능 및 BER 성능을 가짐을 모의실험을 통해 보인다.