다중경로 레일리 페이딩 채널에 대한 DSF 릴레이 MC-CDMA 시스템의 평균 오류율 의사 분석 기법

고균병,Ko, Kyun-Byoung 한국전기전자학회 2012 전기전자학회논문지 Vol.16 No.2

본 논문에서는 DSF 릴레이 MC-CDMA 시스템에 대한 의사 성능분석 기법을 다중경로 레일리 페이딩 채널에 대해 제안한다. 오류율 성능과 복잡도를 고려하여 MC-CDMA 시스템의 결합기법으로는 MMSE-C 방법을 사용한다. 평균 오류율 유도를 위하여 DSF-Relay 기법의 릴레이 노드들에서 발생할 수 있는 오류 사건에 기반한 분석 방법을 우선 채택한다. 그리고 발생가능한 모든 오류 사건들을 고려한 형태로 평균 오류율 표현한다. 또한 제안된 의사 분석적 성능분석 결과는 모의실험 결과와의 비교를 통하여 검증하도록 한다. 최종적으로 유도된 성능분석 결과가 다양한 다중경로 레일리 페이딩 채널 환경을 반영하면서 DSF 릴레이 MC-CDMA 시스템의 성능 상한 값을 측정할 수 있는 분석 툴이 될 수 있음을 확인한다. In this paper, a semi-analytical approach is proposed for DSF(Decode and Selective Forward)-Relay MC-CDMA(MultiCarrier-Code Division Multiple Access) systems over multipath Rayleigh fading channels. Considering BER(bit error rate) performance and complexity, the MMSE-C(Minimum Mean squared Error-per subCarrier) is used as the combining method for MC-CDMA systems. At first, the analytical method based on error-events at relay nodes for DSF-Relay schemes is utilized in order to derive the averaged BER. Then, the averaged BER is expressed as the form considering possible all error-events. Also, proposed semi-analytical expressions have been verified by comparing with simulation results. Finally, it is verified that the derived analytical expressions can be a frame work to cover different multipath Rayleigh fading channel conditions and to measure the upper performance for DSF-Relay MC-CDMA systems.

레일리 페이딩 채널에서의 OAF 릴레이 시스템에 대한 집합 연산 기반의 분석 기법에 관한 연구

고균병,서정태,김학원,Ko, Kyun-Byoung,Seo, Jeong-Tae,Kim, Hag-Wone 한국전기전자학회 2011 전기전자학회논문지 Vol.15 No.3

본 논문에서는 선택적 증폭후 전달(Opportunistic Amplify-and-Forward: OAF) 릴레이 시스템에 대한 새로운 성능 분석 기법을 레일리 페이딩 채널에 대하여 제안하였다. 제안된 분석 기법에서는 집합 연산(set-operation)을 기반으로 각 릴레이가 최적의 릴레이로 선택될 확률을 유도한다. 그리고 수신된 순시 신호 대 잡음비의 확률 밀도 함수를 기존의 분석 기법보다 일반적인 (확률밀도함수 표현에서 합 기호의 개수 및 그 영역이 구체화된)형태로 제시한다. 그리고 이를 이용하여 평균 오류율, 누락 확률 및 평균 채널 용량을 근사화된 닫혀진 형태로 유도한다. 제안된 성능분석 기법의 정확성은 모의실험을 통하여 검증한다. 성능분석 및 모의실험 결과 비교를 통하여 OAF 기법이 평균 오류 확률, 누락 확률 및 평균 채널 용량 측면에서 비선택적 기법에 비해 성능 향상 정도가 우수함을 확인한다. In this letter, another analytical approach for the opportunistic amplify-and-forward (OAF) relay systems is proposed over Rayleigh fading channels. Based on set-operation at the selected relay node, its selection probability as the best relay is derived and then, the probability density function (PDF) of the received instantaneous signal-to-noise ratio (SNR) is expressed as a more tractable form in which the number of summations and the length of each summation are specified. Then, the average error rate, outage probability, and average channel capacity are obtained as approximated closed-forms. Simulation results are finally presented to validate that the proposed analytical expressions can be a unified frame work covering all Rayleigh fading channel conditions. Furthermore, it is confirmed that OAF schemes can outperform the other non-selective schemes on the average error rate, outage probability, and average channel capacity.

레일리 페이딩 채널에서의 OADF 릴레이 시스템에 대한 새로운 성능분석 기법에 관한 연구

고균병,서정태,Ko, Kyun-Byoung,Seo, Jeong-Tae 한국융합신호처리학회 2011 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.12 No.3

본 논문에서는 OADF(Opportunistic Adaptive Decode-and-Forward) 릴레이 시스템에 대한 새로운 성능분석 기법을 레일리 페이딩 채널에 대하여 제안하였다. 제안된 분석 기법에서는 릴레이들의 복호 오류 사건(error-event)을 기반으로 수신된 순시 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio: SNR)를 표현한다. 또한 SNR의 확률 밀도 함수(Probability Density Function: PDF)를 기존의 분석 기법보다 일반적인 (PDF 표현에서 합 기호의 개수 및 그 영역이 구체화된)형태로 제시한다. 그리고 이를 이용하여 정확한 평균 오류율((Average Error Rate), 누락 확률(Outage Probability) 및 평균 채널용량(Average Channel Capacity)을 일반적인 형태로 유도한다. 제안된 성능분석 기법의 정확성은 모의실험을 통하여 검증한다. OADF 기법을 다른 기법들과 비교하여 평균 오류 확률, 누락 확률 및 채널 용량 측면에서 성능 향상 정도가 우수함을 확인하였다. In this letter, we have derived another exact performance analysis for the OADF(opportunistic adaptive decode-and-forward) relay systems over Rayleigh fading channels. Based on error-events at relay nodes, the received instantaneous SNR(signal-to-noise ratio) is presented and its PDF(probability density function) is expressed as a more tractable form in which the number of summations and the length of each summation are specified. Then, exact average error rate, outage probability, and average channel capacity are obtained as general forms. Simulation results are finally presented to validate that the proposed analytical expressions can be a unified frame work covering all Rayleigh fading channel conditions. Furthermore, it is confirmed that OADF schemes can outperform the other schemes on the average error rate, outage probability, and average channel capacity.

CDD-DSF 릴레이 기법을 적용한 MC-CDMA 시스템의 다중경로 레일리 페이딩 채널에 대한 평균 비트 오류율 분석

고균병(Kyun-Byoung Ko),서정태(Jeong-Tae Seo) 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.49 No.9

본 논문에서는 CDD-DSF 릴레이 기법을 적용한 MC-CDMA 시스템을 다중경로 레일리 페이딩 채널에 대해 제안한다. 일반적인 DSF 기법들과는 다르게 CDD 방법의 적용시 각 릴레이는 하나의 채널을 통하여 신호를 전송한다. 따라서 릴레이들과 수신단 사이의 채널들은 넓게 시간 확산된 하나의 채널로 간주된다. 그리고 릴레이 네트워크의 협력 다이버시티는 제안된 CDD 기법의 MC-CDMA 시스템에서 주파수 다이버시티로 획득된다. 또한 CDD-DSF 릴레이 기법에 대한 평균 오류율을 의사 분석기법을 통하여 제시한다. 성능분석 및 모의실험 결과를 통하여 제안된 CDD-DSF 기법이 주파수 효율 저하 없이 협력 다이버시티를 획득할 수 있음을 확인한다. In this paper, CDD(Cyclic Delay Diversity)-DSF(decode-and-selectively forward) relay schemes are proposed for MC-CDMA(multicarrier-code division multiple access) systems over multipath Rayleigh fading channels. On the contrary to general DSF schemes, each relay equipped a CDD method can transmit on single channel. Therefore, all link channels between destination and relays can be considered as a single channel which is widely delay spread. The cooperative diversity of relay networks can be obtained as the frequency diversity for MC-CDMA systems with proposed CDD schemes. Furthermore, a semi-analytical approach for the averaged bit error rare(BER) performance evaluation is proposed for the proposed CDD-DSF-Relay schemes. By simulation and numerical results, it is confirmed that the proposed one can be a possible solution to achieve cooperative diversity gain without a reduction of spectral efficiency.

비동기 MC-CDMA 상향 링크 시스템에서의 잔류 주파수 옵셋 영향 분석

고균병(Kyun-Byoung Ko),우중재(Choong-Chae Woo) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.47 No.8

본 논문에서는 비동기 MC-CDMA 상향 링크 시스템의 주파수 옵셋의 영향을 주파수 선택적 다중경로 페이딩 채널에 대하여 분석하였다. 분석을 위하여 모든 사용자의 주파수 옵셋(FO: frequency offset)을 확률 변수들로 가정하였으며 원하는 사용자에 대한 주파수 옵셋 추정과 그 보상이 이루어짐을 가정하였다. 따라서 원하는 사용자의 경우 잔류 주파수 옵셋(residual frequency offset)이 존재하게 된다. 본 논문에서는 이러한 잔류 주파수 옵셋의 평균 오류율(BER: bit error rate)에 대한 영향을 분석한다. 우선 의사 분석적 기법(Semi-analytical method)으로 평균 오류율을 유도하고 근사화를 통하여 평균 오류율 성능을 받혀진 형태로 유도하였다. 이에 더하여 잔류 주파수 옵셋에 의해 야기되는 SNR(signal to noise ratio) 감쇄를 조사하였다. 유도된 결과를 통하여 원하는 사용자의 주파수 옵셋 추정 오류가 정규화된 값으로 0.1보다 작은 경우에는 시스템 성능 저하 정도가 적음을 확인하였다. This paper presents an analysis of asynchronous multicarrier-code division multiple access (MC-CDMA) uplink systems over frequency-selective multipath fading channels when the frequency offsets (FOs) of all users are random variables and the frequency offset for the desired user is compensated. The effect of a residual frequency offset(RFO) on the average bit error rate (BER) is evaluated by the semi-analytical method, then the approximated BER performance is obtained as a closed-form expression. Moreover, the signal to noise ratio (SNR) loss caused by RFO is evaluated. Derived results show that the performance degradation due to RFO is negligible if the estimation error of RFO for the desired user is less than the normalized value of 0.1.

MC-CDMA 시스템에 대한 주파수 효율적인 CDD-DF-Relay 기법에 관한 연구

고균병(Kyun-Byoung Ko),우중재(Choong-Chae Woo) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.48 No.5

본 논문에서는 CDD-DF-Relay 기법을 MC-CDMA 시스템에 대해 제안하고 제안된 기법의 성능을 다중경로 레일리 페이딩 채널에서 검증한다. 일반적인 DF-Relay 기법에서는 모든 Relay들이 직교 채널들로 신호를 전송하여야 하기 때문에 그 장점 즉, 다이버시티 이득은 주파수 효율의 저하로부터 얻어진다고 할 수 있다. 따라서 이러한 주파수 효율 저하의 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 CDD 기법을 각 Relay 노드에 적용하여 모든 Relay가 하나의 채널만을 사용하도록 한다. 이는 Destination에서 바라본 하나의 R-D 링크 채널의 Delay Spread가 길어지는 효과를 갖는다. 즉 Relay 개수의 증가에 따라 다중 경로수가 증가됨을 의미하고, 이는 MC-CDMA 시스템에서 주파수 다이버시티 이득으로 해설될 수 있다. 모의실험에서는 일반적인 DF-Relay 기법과 제안된 CDD-DF-Relay 기법의 성능을 비교 분석한다. 이를 통해 제안된 기법이 주파수 효율의 저하없이 협력 다이버시디 이득을 획득할 수 있음을 확인하였다. In this paper, CDD(Cyclic Delay Diversity)-DF(Decode-and-Forward)-Relay scheme is proposed for MC-CDMA(Multicarrier-Code Division Multiple Access) systems over multipath Rayleigh fading channels. The advantages of general DF schemes come at the expense of the spectral efficiency since the source and all the relays must transmit on orthogonal channels. In order to mitigate this disadvantage of general DF schemes, we have applied CDD techniques to each relays so that all the relays can transmit on single channel. It means that all R-D link channels can be considered as a single channel which is widely delay spread. Namely, it causes the increasing the number of multipath so that the frequency diversity gain can be achieved in MC-CDMA systems. By simulations, we have compared proposed one with general DF scheme. Therefore, it is confirmed that the proposed one can be a possible solution to achieve cooperative diversity gain without a reduction of spectral efficiency.

A New TRFI-Channel Estimation Scheme with TDA method in IEEE 802.11p/OFDM System

Ko Kyun-Byoung(고균병) 한국콘텐츠학회 2023 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.2023 No.5

다중경로 간섭제거기법을 적용한 다중코드 CDMA 시스템 성능 분석에서의 부가적 가우시안 근사화에 의한 영향 분석

고균병(Kyun-Byoung Ko),서정태(Jeong-Tae Seo) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.8

본 논문에서는 MPIC를 적용한 다중코드 CDMA 시스템에서 보다 정확인 BER 성능 분석 기법을 다중경로 페이딩 채널에 대하여 제안한다. 이를 위해 MPIC를 적용한 기존의 성능 분석 기법들의 문제점을 설명한다. 즉 기존의 성능분석 결과가 MPIC를 적용하지 않은 경우에 대해서도 모의실험 결과와 일치하지 않음을 보인다. 이러한 불일치는 MPIC를 적용한 경우에 대해서도 성능 불일치를 야기하기 때문에 MPIC를 적용하지 않은 경우에 대한 성능 불일치를 야기하는 이론적 원인을 밝히는 것이 반드시 선행되어야만 한다. 본 논문에서는 기존의 성능 분석 결과와 모의실험 결과의 차이가 CDMA 시스템 성능분석에서 사용된 일반적인 가우시안 근사화가 아니라 이에 더하여 가정되는 부가적인 가우시안 근사화에 의해 야기됨을 확인하였다. 이를 바탕으로 본 논문에서는 부가적 가우시안 근사화를 사용하지 않는 보다 정확한 성능 분석 기법을 제안하고 이를 모의실험을 통해 검증하였다. 뿐만 아니라 제안된 기법이 MPIC의 적용을 통하여 얻을 수 있는 시스템의 이론적 성능한계를 나타냄을 확인하였다. The authors present a more accurate analysis of the bit error rate (BER) performance for multicode code division multiple access (CDMA) systems equipped with a multipath interference canceler (MPIC) over multipath fading channels. At first, we consider the problem of previous researches. It is that the previous analyses do not match with simulations even in the case without MPIC. This mismatch also causes the difference between the analysis and simulations when an MPIC is applied. Therefore, what is needed is to verify the reason of this mismatch at the initial stage. Numerical results obtained from the proposed analytical method indicate that the performance mismatch between the previous analysis and simulations is caused by not the Gaussian approximation which is generally used at the performance analysis of CDMA systems but the additional Gaussian approximation (AGA) for multipath interferences. Based on this effect, we propose a more accurate performance analysis not using AGA and its accuracy is verified by simulations. Furthermore, it is confirmed that the proposed analysis presents an analytical lower bound which can be achieved by MPIC.

인접 셀 혹은 인접 섹터 간섭제거 능력을 갖는 MIMO-OFDM 수신 알고리즘

고균병(Kyun-Byoung Ko) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.4

본 논문에서는 다중안테나 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서의 인접 셀 혹은 인접 섹터 간섭제거 능력을 갖는 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 수신 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 시간축에서의 Filtering 기법에 관한 기존의 연구와는 다르게 주파수 영역에 적용이 가능한 Pre-filtering 기법을 채널 추정을 위한 파일럿 심벌만을 이용하여 구현하였다. 또한 제안된 기법은 간섭성분이 MIMO(C-SM(Collaborative-Spatial Multiplexing)) 뿐만이 아니라 SIMO(Single-Input Multi-Out)이더라도 적용이 가능함을 이론적으로 검증하였다. 그리고 제안된 수신 알고리즘을 검증하기 위하여 IEEE 802.16e 표준의 UL-PUSC SR off에서의 모의실험을 수행하였다. 이를 통하여 제안된 알고리즘이 간섭 성분의 종류에 관계없이 적용이 가능함을 확인하였다. 또한 간섭 성분의 영향이 큰 경우에 대해서도 우수한 성능을 보장하여 시스템 Throughput 향상을 보장할 수 있음을 확인하였다. In this paper, the author presents the MIMO(Multi-Input Multi-Output) receiver algorithm with the capability of inter-cell or inter-sector interference cancellation over multi-antenna OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) systems. As contrast with the previous research dealing with the filtering scheme at the time domain, the proposed algorithm is presented as the pre-filtering scheme which can be applicable to the frequency domain. Note that the proposed one can be implemented only by pilot symbols which are used in the channel estimation. In addition, it is analytically confirmed that the proposed scheme can be applied for either MIMO(C-SM(Collaborative-Spatial Multiplexing)) interference or SIMO(Single-Input Multi-Out) interference. The proposed receiver algorithm is verified by simulations over UL-PUSC SR off in IEEE 802.16e standard. From simulation results, it is confirmed that the proposed one can be applicable regardless of the kind of interference. Furthermore, it is verified that the performance is guaranteed even under the severe effect of interference and the improvement of system throughput is guaranteed.

복호 후 전달 릴레이 시스템의 평균 오류율에 대한 릴레이 노드에서의 오류 사건 기반의 의사-분석 기법

고균병(Ko, Kyun-Byoung),서정태(Seo, Jeong-Tae) 한국전기전자학회 2011 전기전자학회논문지 Vol.15 No.1

본 논문에서는 복호 후 전달(decode-and-forward: DF) 릴레이 시스템에 대한 레일리 페이딩 채널에서의 의사-성능 분석 기법을 제안하였다. 우선, 각 릴레이가 복호 오류 유무에 상관없이 전송하는 경우에 대한 성능분석을 릴레이 노드단의 오류 사건을 기반으로 유도한다. 분석된 성능 분석 결과를 통하여 각 릴레이 단의 복호 오류가 수신 SNR 및 평균 오류율 성능 저하를 야기할 수 있음을 확인한다. 또한 제안된 분석 기법을 복호 오류가 없는 경우에만 전송하는 SDF의 경우로 확장함으로써 제안된 분석 기법이 DF 릴레이 시스템에 대한 일반적인 성능 분석 기법임을 확인한다. 그리고 제안된 분석기법의 정확성은 모의실험을 통하여 비교 검증되었다. In this paper, a semi-analytical approach is proposed for decode-and-forward(DF) relay systems over rayleigh fading channels. At first, we derive the general form of the averaged bit error rate(BER) based on error-events at relay nodes in which a selection scheme is not used. It is confirmed that an erroneous detection and transmission at relay nodes can cause the degradation of the received signal-to-noise ratio (SNR) and the averaged BER performance. Furthermore, the proposed method can be extended to selective-DF(SDF) relay schemes so that it is verified to be another general solution for DF relay systems. Also, proposed semi-analytical expressions have been verified by comparing with simulations.