Improved Code Timing Estimator for DS-CDMA Systems Using Correlated Antennas in Time-Varying Fading Channels

김상준,정봉식,Kim Sang-Choon,Jeong Bong-Sik The Korea Institute of Information and Commucation 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.5

본 논문에서는 평탄 페이딩과 근거리/원거리 현상이 존재할 때 안테나 어레이를 사용하는 DS-CDMA 신호의 코드 타이밍을 추정하는 문제를 다루고자 한다. 페이딩 과정의 시변 페이딩 특성을 보다 잘 활용할 수 있도록 DS-CDMA 시스템에 대한 희망하는 사용자의 코드 타이밍을 추정하는 최대가능성 알고리즘을 유도한다. 코드 타이밍 추정기의 개발에 있어서 주어진 관찰 비트들을 포함하는 윈도우를 각각의 부-윈도우가 충분히 큰 길이를 갖도록 나눈다. 제안된 방법은 채널 페이딩의 일관성 시간과 연관된 똑같은 크기를 가지는 부-윈도우들을 이용한다. 또한 페이딩 속도를 추정하지 않고 충분히 긴 관찰 비트들을 두 개의 연속적 인 부-윈도우로 나누는 방법을 대안으로 제시한다. 알고리즘의 유도과정은 공간적으로 상관성이 있는 다중안테나를 바탕으로 한다. 공간적인 페이딩 상관성이 제안된 알고리즘의 동기 획득 및 평균 동기 획득 성능에 미치는 영향을 분석한다. We consider the problem of estimating a code-timing of DS-CDMA signal in antenna array systems in the presence of flat fading channels and near-far environments. We derive an approximate maximum likelihood algorithm of estimating the code-timing of a desired user for DS-CDMA systems to better utilize the time-varying characteristics of the fading process. In the development of code timing estimator, the given observation bits are divided into many sets of sub-windows with each sufficiently large. The proposed method uses sub-windows with equal size associated with the coherence time of channel fading. The alternative approach is that without the estimation of the fading rate, the sufficiently given observation bits are simply separated into two consecutive sets of sub-windows. The derivation of the proposed algorithms is based on multiple antennas partially correlated in space. The impacts of spatial fading correlation on acquisition and men acquisition time performance of the proposed algorithms are also examined.

Multibeam-based Subspace Approach for Code Acquisition in Antenna Array DS-CDMA Systems

김상준,Kim, Sang-Choon The Korea Institute of Information and Commucation 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.6

본 논문에서는 DS-CDMA 신호들의 코드 타이밍을 획득하기 위하여 안테나 어레이의 이용에 관한 내용을 다루고자 한다. 다중 사용자 환경의 시변 Rayleigh 페이딩 채널 하에서 다중의 고정 빔들을 기존의 MUSIC 동기 획득 방법에 적용함으로서 동기 획득 확률들을 평가한다. 전 방위각 영역을 공간 필터링을 위해서 안테나의 수만큼 나누어서 각각의 고정 빔이 각 방위각 구역을 맡도록 한다. 간섭 신호 억제 능력을 가진 고정 빔들은 부가적인 자유도를 제공한다. 그리하여 단 하나의 안테나를 사용하는 기존의 MUSIC 알고리즘보다 더 많은 사용자들의 동기 획득을 위해서 다중 빔 기반의 MUSIC 추정기를 사용할 수 있도록 한다. 이러한 다중 빔 기반의 부분공간 접근 방법을 다중 사용자 시나리오에서 단 하나의 안테나를 사용하는 MUSIC 기법의 성능을 상당히 개선할 수 있음을 검증하기 위해서 시뮬레이션을 수행한다. In this paper, the use of an antenna array is considered for code timing acquisition of DS-CDMA signals. The probabilities of acquisition are evaluated by applying multiple narrow fixed-beams to the conventional MUSIC acquisition approach in the multiuser environment on the time-varying Rayleigh fading channel. Each fixed-beam for spatial filtering is dedicated to an individual angular sector that is formed by dividing the entire angular domain by the number of antenna elements. The fixed-beams with a capability of interference suppression provide the additional degrees of freedom,. Hence, the multibeam-based MUSIC estimator can be used to synchronize to more users than the conventional MUSIC algorithm for one antenna. The multibeam-based subspace method is evaluated to significantly improve the performance of a single antenna based MUSIC technique in multiuser scenarios.

CDMA-MIMO 통신 시스템에서 빔형성기 기반의 코드 동기 획득 기술

김상준,백선영,안진영,손경수,Kim, Sang-Choon,Baek, Sun-Young,An, Jin-Young,Son, Kyoung-Soo 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.7

본 논문에서는 CDMA-MIMO 상향링크 시스템에서 프리엠블 탐색을 위한 MIMO 채널에서 코드 동기 획득 기법에 대해 연구한다. 다중 송신 및 수신 안테나가 빔형성을 위해서 사용된다. 송수신 빔형성 기반의 ML 코드 동기 획득 기술의 성능이 동기 획득 확률을 통하여 이론적으로 분석된다. MIMO 코드 동기 획득 시스템에서 동기 획득의 성능과 평균 동기 획득 시간을 평가한다. 다중 송신 안테나가 코드 동기 획득 시스템에 송신 빔 이득을 제공하고 그 결과로 빔형성 기반의 MIMO 시스템이 SIMO에 비교하여 더 우수한 동기 획득 성능을 얻을 수 있음을 보인다. This paper proposes the code acquisition scheme on a MIMO channel for preamble search in a CDMA-MIMO uplink system. The multiple transmit/receive antennas are used for beamforming. The performance of a ML code acquisition technique based on transmit and receive beamforming is analyzed by considering rho detection probability. The acquisition performance and MAT for a MIMO code acquisition system are numerically evaluated. It is shown that multiple transmit antennas can give the code acquisition system a transmit beamforming gain and result in much better performance than a SIMO case.

FDD에서 하향링크 CDMA신호의 빔패턴 비교 연구

김상준,손경수,하주영,이성목,장원우,Kim, Sang-Choon,Son, Kyung-Soo,Ha, Joo-Young,Lee, Sung-Mok,Jang, Won-Woo 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.2

본 논문에서 는 DS-CDMA(direct sequence code division multiple access) 통신시스템에서 다중안테나를 이용한 송신 빔 형성이 하향 링크의 성능에 미치는 영향을 빔 패턴을 통하여 연구하고자 한다. FDD(frequency division duplex) 시스템에서 상향 링크와 하향 링크는 반송파 주파수를 다르게 사용한다. 하향 링크가 상향 링크와 일치하는 빔 형성 가중치들을 사용한다면, 하향 링크의 안테나 빔은 다소의 DOA(direction of arrival)차이 때문에 빔형성 이득에 있어서 영향을 받게 된다. 따라서 서로 다른 반송파 주파수가 하향 링크의 빔 형성 성능에 미치는 영향을 분석한다. 주파수 조정 처리 방법은 상향 링크의 빔형성 가중치로부터 하향 링크의 가중치로 변환을 가능하게 한다. 이 방법을 이용하여 상향 링크와 하향 링크의 주파수 차이에 의한 하향 링크의 성능 저하를 감소시킬 수 있다. 주파수 선택적 채널에서 상향 링크는 경로마다 하나의 가중치를 이용하여 PPPW(per path per weight) 빔형성을 만들고, 반면에 하향 링크는 사용자당 가중치를 한 개만 사용하는 PUPW(per user per weight) 벡터를 이용한다. 상향 링크 PPPW 가중치들로부터 하향 링크 PUPW를 위한 하나의 빔 패턴을 형성하기 위해서 세 가지 방법을 고려한다. 첫째는 신호의 세기가 가장 큰 경로만을 이용한다. 둘째는 모든 경로들에게 각각의 크기에 비례하는 가중치를 할당하여 다중 빔들을 결합하여 하나의 빔을 형성한다. 셋째는 모든 경로들에게 같은 크기의 가중치를 할당하여 다중 빔들을 결합한다. In this paper, the effects of transmit beamforming on downlink performance in DS-CDMA communication systems are investigated. The uplink and downlink in FDD systems use different carrier frequencies. If the downlink uses the same weighting vectors as the uplink, the antenna beam for downlink is formed with certain DOA shift and it thus affects the beamforming gain. So, the impacts of different frequencies on the downlink beam patterns are studied. One possible algorithm to convert uplink beamforming weights to downlink, which is called frequency-calibrated processing, is also evaluated to reduce the degradation of downlink performance due to different frequencies. Under frequency selective channels, the downlink chooses a PUPW beamforming scheme when the uplink employs a PPPW vectors. To form a beam pattern for a PUPW after combining the downlink PPPWs converted from the uplink PPPWs, three approaches are studied. One method is to consider only one dominant path and thus obtain a single main-beam. In the others, multiple-beams weighted with the magnitudes of all paths and equally weighted with all paths are constructed.

성결과 목회 : 성결운동가의 명설교 ; 시대의 징조를 분별하라

김상준 ( Sang Choon Kim ) 현대기독교역사연구소 2006 성결교회와 신학 Vol.15 No.-

VIOT 프로토콜을 이용한 전자계약 프로토콜의 설계

김상준(Sang-Choon Kim),이용주(Yong-Ju Yi),김영집(Young-gip Kim),이상호(Sang-Ho Lee) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2000 No.5

DS-CDMA 통신에서 FDD에 의한 송신 빔 패턴 분석

김상준(Sang-choon Kim),손경수(Kyoung-soo Son),하주영(Joo-young Ha),이성목(Sung-mok Lee),장원우(Won-woo Jang) 제어로봇시스템학회 2006 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2006 No.12

주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서의 MIMO 검출 성능 연구

안진영,김상준,An, Jin-Young,Kim, Sang-Choon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.5

본 논문에서는 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서 MIMO 검출 기법의 성능이 이론적으로 분석된다. 제시되는 MIMO 검출 구조는 시공간 결합기와 ZF 검출기로 구성되며 이 구조는 $N_T$ 송신안테나, $N_R$ 수신안테나, 그리고 L 다중경로 성분을 활용하는 시스템으로 $LN_R-N_T+1$의 다양성을 얻을 수 있음을 보인다. 또한 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널에서의 BER 공식이 제공되고 시뮬레이션 결과와 비교 분석한다. The BER performance of a MIMO detection scheme on frequency selective Rayleigh fading channels is analytically discussed. The presented MIMO detection scheme consists of temporal and spatial combiners followed by a ZF detector. It is shown that for a MIMO system with $N_T$ transmit antennas, $N_R$ receive antennas, and L resolvable multipath components, it achieves the diversity order of $LN_R-N_T+1$. In frequency selective Rayleigh fading channels, an analytical error rate expression of the systems is also provided and the analytical error performance is compared with the simulated results.

단계별 구분을 통한 정보보호 체계 변화 분석 정부개입과 민간역량을 중심으로

한상영(Sang-Young Han),엄기용(Kiyong Om),김상준(Sang-Choon Kim) 한국통신학회 2002 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.7

MIMO채널에서 Sphere Decoding 알고리즘을 이용한 신호검파

안진영,강윤정,김상준,An, Jin-Young,Kang, Yun-Jeong,Kim, Sang-Choon 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

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. In this paper, we analyze the performance of the sphere decoding algorithm at MIMO system. The BER performance of this algorithm is the same as that of ML receiver, but computational complexity of SD algorithm is much less than that of ML receiver. The independent signals from each transmit antennas are modulated by using the QPSK and 16QAM modulation in the richly scattered Rayleigh flat-fading channel. The received signals from each receivers is independently detected by the receiver using Fincke & Pohst SD algorithm, and the BER output of the algorithm is compared with those of ZF, MMSE, SIC, and ML receivers. We also investigate the Viterbo & Boutros SD algorithm which is the modified SD algorithm, and the BER performance and the floting point operations of the algorithms are comparatively studied.