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SDR을 이용한 Alamouti-coded FBMC 구현 및 실내 무선 환경 성능 분석
장상민(Sangmin Jang),라동준(Dongjun Na),최권휴(Kwonhue Choi) 대한전자공학회 2020 전자공학회논문지 Vol.57 No.4
Filter Bank Multicarrier with Offset QAM (FBMC/OQAM) 기법은 OQAM의 구조 특성으로 인해 Alamouti 코드를 적용할 경우, 송신 안테나 간 Inter Carrier Interference (ICI)가 발생한다. 이를 해결하기 위한 여러 연구가 이루어졌으며 최근, Frequency Reversal Alamouti-Coded FBMC (FRAC-FBMC)가 제안되었다. 다중경로 지연시간이 짧은 경우, FRAC-FBMC의 성능은 송신 안테나간 ICI가 없는 시스템의 Bit Error Rate (BER) 성능에 근접한다. 하지만 이론적인 채널 모형으로 시뮬레이션한 성능실험 결과는 실제 채널에서의 실험 결과와 차이가 있을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 Software-Defined Radio (SDR) 장치인 Universal Software Radio Peripheral (USRP)을 이용하여 실제 채널에서 FRAC-FBMC의 BER 성능실험을 수행하고 결과를 분석한다. 기존의 실제 채널을 분석한 여러 연구에서는 거리에 따른 경로 손실 및 채널 지연 확산 값과 같은 채널 파라미터 측정에 국한되어 있어 다방면으로 주파수 특성을 파악하는데 한계가 있다. 이를 보완하고자 본 논문에서는 실내 환경을 None-line-of-sight (NLoS)와 Line-of-sight (LoS)로 각각 구성하여 반송파 주파수, 송신전력, 대역폭과 같은 시스템 파라미터에 따른 주파수 특성을 분석한다. 또한, 실내 무선 환경에서 신호를 안정적으로 수신하기 위한 시스템 파라미터 값에 대한 분석을 수행하였다. 실험을 통해, 반송파 주파수가 낮고 가용 대역폭 내의 부반송파 수가 적을수록 FRAC-FBMC 시스템의 BER 성능이 ICI가 없는 기법에 근접한 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다. 결론적으로, 본 논문에서는 실제 실내 무선 통신환경에서 FRAC-FBMC의 성능을 분석하여 실제 시스템에 대한 실효성을 확인하였다. Filter Bank Multicarrier with Offset QAM (FBMC/OQAM) results in an Inter Carrier Interference (ICI) between transmit antennas due to the characteristics of the OQAM structure. Several schemes have been studied to solve this problem. Recently, Frequency-Reversal Alamuti Coded FBMC (FRAC-FBMC) was proposed. FRAC-FBMC was shown to be close to the Bit Error Rate (BER) performance of a system without an ICI in the case of short multipath delay. However, the performance simulation results with theoretical channel model may differ from the experimental results in the actual communication environment. Therefore, we performed BER performance measurements of FRAC-FBMC in actual wireless channel and analyzed the measurement results. For performance measurements, we used Universal Software Radio Peripheral (USRP), a Software-Defined Radio (SDR) device. Therefore, we performed BER performance measurement of FRAC-FBMC in actual wireless channel and analyzed the measurement results. For performance measurements, we used Universal Software Radio Peripheral (USRP), one of the software-defined radio (SDR) devices. Conventional studies that analyze actual wireless channels are limited in analyzing the frequency characteristics in various aspects because they are limited to measuring channel parameters such as path loss over distance and channel delay spread values. To complement the limitations of conventional studies, we analyzed frequency characteristics according to system parameters such as carrier frequency, transmit power, and bandwidth in None-line-of-sight (NLoS) and Line-of-sight (LoS) channels. In addition, we analyzed the system parameter to obtain stable received signal in indoor wireless environment. Simulation results show that if the carrier frequency band and the number of subcarriers are low, the BER performance of the FRAC-FBMC system achieves near ICI-free system. In conclusion, in this paper, the performance of the FRAC-FBMC system in the actual radio environment has been verified to confirm the potential for future applications to actual communication systems.