I/Q 위상 불균형을 고려한 Uniform M-PSK의 일반화된 BER 성능 분석

이재윤,윤동원,현광민,박상규,Lee Jae-Yoon,Yoon Dong-Weon,Hyun Kwang-Min,Park Sang-Kyu 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.3C

본 논문에서는 2차원 결합 가우시안 Q-함수(Two-dimensional joint Gaussian Q-function)를 이용하여 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 환경에서 M-PSK(M-ary Phase Shift Keying) 신호의 I/Q 위상 불균형(Phase unbalance) 존재 시 수치 적분이 필요 없는 정확하고 일반화된 closed-form 형태의 비트 오류율(Bit Error Rate) 표현을 유도한다. 새롭게 유도된 표현은 평균 BER 뿐만 아니라 k-번째 비트의 BER에 대하여도 일반화된 식으로 되어 있어 다양한 환경으로의 적용이 용이하여 M-PSK를 적용하는 많은 디지털 통신 시스템에서 복조 시 발생할 수 있는 I/Q 위상 불균형에 의한 시스템 성능 변화에 대하여 정확한 이론적 성능 기준을 제공할 것으로 기대된다. I/Q phase unbalance caused by non-ideal circuit components is inevitable physical phenomenons and leads to performance degradation when we implement a practical coherent M-ary phase shift keying(M-PSK) demodulator. In this paper, we present an exact and general expression involving two-dimensional Gaussian Q-functions for the bit error rate(BER) of uniform M-PSK with I/Q phase unbalance over an additive white Gaussian noise(AWGN) channel. First we derive a BER expression for the k-th bit of 8, 16-PSK signal constellations when Gray code bit mapping is employed. Then, from the derived k-th bit BER expression, we present the exact and general average BER expression for M-PSK with I/Q phase unbalance. This result can readily be applied to numerical evaluation for various cases of practical interest in an I/Q unbalanced M-PSK system, because the one- and two-dimensional Gaussian Q-functions can be easily and directly computed using commonly available mathematical software tools.

Side Information Transmission Using Pilot Tones for PAPR Reduction of OFDM Signal

왕뢰,윤동원,박상규,Wang, Lei,Yoon, Dong-Weon,Park, Sang-Kyu The Korea Institute of Information and Commucation 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.4A

One of the maindisadvantages of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is the Peak to Average Power Ratio (PAPR) problem. To reduce PAPR and improve the error performance of the OFDM signal over a fading channel, an OFDM system combining an Adaptive Symbol Selection Scheme (ASSS) and channel estimation can be used. Because of the side information of ASSS, however, the data rate decreases in the conventional ASSS OFDM system. In this letter, to overcome this impairment, we propose a technique to transmit side information by using pilot tones, and demonstrate that the proposed technique can give reasonable bit error rate (BER) performance.

PAPR Reduction with a Recoverable Peak Cancellation Technique for OFDM

왕뢰,윤동원,박상규,Wang, Lei,Yoon, Dong-Weon,Park, Sang-Kyu The Korea Institute of Information and Commucation 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.5A

Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is one of the most promising techniques for 4th generation communication systems. One of the main disadvantages of OFDM is the Peak to Average Power Ratio(PAPR). In this paper, a recoverable peak cancellation(RPC) technique that recovers the cancelled part for the peak-cancelled OFDM signal is introduced. Using the RPC technique, the bit error rate(BER) performance can be greatly improved and the efficiency of the PAPR reduction is nearly that of the clipping method, at a cost of slightly reducing the transmission data rate.

계층적 MPSK 신호에 대한 일반화된 BER 성능

이재윤,윤동원,현광민,박상규,Lee Jae-Yoon,Yoon Dong-Weon,Hyun Kwang-Min,Park Sang-Kyu 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.9C

본 논문에서는 수신기에서 I/Q 위상 및 진폭 불균형을 갖는 계층적 MPSK(Hierarchical M-ary Phase Shift Keying) 신호에 대해 수치 적분이 필요 없는 정확하고 일반화된 closed-form 형태의 비트 오류 확률(Bit Error Probability) 표현을 유도한다. 새롭게 유도된 비트 오류 확률 표현은 간결한 형태의 일반화된 식으로 되어 있어 다양한 환경으로의 적용이 용이하다. 뿐만 아니라, 계층적 MPSK를 적용하는 많은 디지털 통신 시스템에서 복조시 발생할 수 있는 I/Q 불균형들에 의한 시스템 성능 변화에 대하여 정확한 이론적 성능 기준을 제공할 것으로 기대된다. In this paper, we present an exact and general expression involving two-dimensional Gaussian Q-functions for the bit error rate (BER) of hierarchical MPSK with I/Q phase and amplitude imbalances over an additive white Gaussian noise (AWGN) channel. First we derive a BER expression for the k-th bit of hierarchical 4, 8, 16-PSK signal constellations when Gray code bit mapping is employed. Then, from the derived k-th bit BER expression, we present the exact and general average BER expression for hierarchical MPSK with I/Q phase and amplitude imbalances. This result can readily be applied to numerical evaluation for various cases of practical interest in an I/Q unbalanced hierarchical MPSK system, because the one- and two-dimensional Gaussian Q-functions can be easily and directly computed usinB commonly available mathematical software tools.

정방형 M진 직교 진폭 변조 신호의 일반화된 BER 성능 분석

조경국,윤동원,Cho, Kyong-Kuk,Yoon, Dong-Weon 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.11

이제까지 임의의 M에 대한 M진 직교 진폭 변조 신호에 대하여 일반화된 closed-form BER 표현식은 구하여진 바 없다. 이 논문에서는 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 정방형 M진 직교 진폭 변조 신호의 일반화된 비트 오류 확률식을 유도하고 분석한다. M이 16, 64, 256일 때의 직교 진폭 변조 신호의 비트 오류 확률식 결과로부터 유도 과정의 규칙성을 찾아내고, 그 규칙성으로부터 임의의 M에 대한 일반화된 비트오류 확률 표현식을 유도하고 분석한다. The exact general bit error rate (TIER) expression of M-ary square quadrature amplitude modulation (QAM) for arbitrary M has not been derived so far. In this paper, a generalized closed-form expression for the BER performance of M-ary square QAM with Gray code bit mapping is derived and analyzed in the presence of additive white Gaussian noise (AWGN) channel. The derivation is based on the consistency of the format in signal constellation o[ Gray coding and it has been derived from the results for M-16, 64, and 256.

비선형 채널에서 임의의 2차원 변조 신호의 SER 분석

이재윤,윤동원,조경국,Lee, Jae-Yoon,Yoon, Dong-Weon,Cho, Kyong-Kuk 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7a

본 논문에서는 비선형 특성을 갖는 고출력 증폭기(high power amplifier : HPA) 및 I/Q 진폭/위상 불균형과 위상 오류를 갖는 비이상적인 수신기가 고려된 APSK 뿐만 아니라 임의의 2차원 신호를 갖는 변조방식에 대한 오류 확률 표현을 유도하고, 그 표현의 수치적 결과로부터 비선형 특성 및 비 이상적인 특성이 오류 확률에 미치는 영향을 분석한다. HPA의 모델로는 가장 많이 사용되는 Saleh 모델을 적용하며, 한 신호점에서의 오류 확률 분석을 2차원 결합 가우시안 Q함수(2-dimensional joint Gaussian Q-function)의 표현으로 간편히 할 수 있는 방법을 통하여 정확한 오류 확률의 유도 및 분석을 수행한다. The non-linearity of HPA(high power amplifier) which is an important component in modern communications systems introduces AM/AM and AM/PM distortion so that the transmitted signal is deteriorated. And, the I/Q unbalances and phase error which are generated by non-ideal components are inevitable physical phenomena and lead to performance degradation when we implement a practical two-dimensional (2-D) modulation system. In this paper, we provide an exact and general expression involving the 2-D Gaussian Q-function for the error probabilities of arbitrary 2-D signaling with I/Q amplitude and phase unbalances in nonlinear additive white Gaussian noise (AWGN) channels by using the coordinate rotation and shifting technique.

Max-Log-MAP을 이용한 Gray 부호화된 PAM 신호의 연판정 계산식

현광민,윤동원,Hyun, Kwang-Min,Yoon, Dong-Weon 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.2c

본 논문에서는 로그 최우비(log likelihood ratio, LLR)를 이용하여 Gray 부호화된 PAM신호를 위한 비트 연판정 계산식을 제안한다. 이 계산식은 Gray 매핑 특성을 이용하여 Max-Log-MAP 알고리듬에서 필요한 max0/min0 함수를 사용하지 않고 산술 연산만을 사용하기 때문에 구현이 간단하다. 제안된 식의 결과는 기존 Max-Log-MAP 알고리듬의 결과와 일치한다. 또한, 식에 사용되는 인자들은 송수신 시스템이 서로 공유하는 정보와 수신된 심벌 값만을 이용하여 계산한다. 따라서 본 논문에서 제안된 알고리듬은 일반적으로 많이 사용하는 이진 반복 복호기 등과 함께 실제 응용 설계에 적용이 가능하며, 특히 실제 설계에 적용되는 기존의 여러 가지 알고리듬에 비하여 구조가 유연하고 효율적이며 정확한 비트별 LLR을 제공하는 효율적인 방법 중의 하나이다. In this paper, we present a simple and general soft bit decision expression for a Gray coded PAM signal over additive white Gaussian noise(AWGN) channel with the log likelihood ratio(LLR). In order to reduce the complexity of the LLR calculation, we make the bitwise LLR expression simple by replacing the mathematical max functions of the conventional Max-Log-MAP expression with simple arithmetic functions associated with some deterministic parameters, such as a received value and distance between symbols on a signal space. Taking the implementation issues, like the area of silicon, the power consumption, the timing latency, and so on, into consideration, we submit that the proposed method is a promising alternative way to conventional methods for reconfigurable systems.

나카가미 페이딩 체널에서 일반화된 선택성 다이버시티를 사용한 MPSK 신호의 평균 심벌 오류 확률

최세영,윤동원,한영열,Choi, Se-Yeong,Yoon, Dong-Weon,Han, Young-Yearl 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.6

본 논문에서는 동일한 평균 전력을 가지며 주파수 비선택적 느린 나카가미 m-분포의 페이딩을 겪는 MPSK 신호들에 대한 다수의 다이버시티 가지 중 크기가 센 두세개의 신호를 순서대로 선택하고 합성하는 일반화된 선택성 합성 기법에 대한 평균 심벌 오류 확률식을 유도한다. 오류 확률식을 유도하기 위해 순서 통계량(Order Statistics)의 개념을 적용한다. 유도 과정에서 수신 신호의 확률 밀도 함수에 대한 새로운 전개가 소개되고 있으며, 다양한 수학적 기법들을 사용한다. 기존의 선택적 합성과 최대비 함성 기법과의 성능을 비교하여 적절한 다이버시티 가짓수를 찾는다. In this paper, a new closed form expression for the average symbol error rate(SER) of generalized selection combining(SC), whereby the two(three) signals with the two(three) largest amplitudes are combined from the original diversity branches in the channel, for MPSK signals in a frequency-nonselective slowly m-distributed Nakagami fading channel is derived. In order to analyze the error performance for a generalized SC, the Order-Statistics is applied. To derive the SER of MPSK signals with SC, the new expression of pdf is introduced and many other mathematical methods are used. Comparing the derived SER with that of MRC, we find adequate diversity branch number from total Lth-order diversity branches.

다중 사용자 OFDM 시스템에서의 효율적인 자원 할당 알고리즘

이정윤,윤동원,박상규,Lee, Jung-Yoon,Yoon, Dong-Weon,Park, Sang-Kyu 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.4A

최근 고속의 멀티미디어 서비스를 요구하는 추세에 따란 대역폭 효율이 높은 다중 사용자 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 자원 할당 방법에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 모든 사용자가 각각의 최소 데이터 율과 일정한 오류 확률을 요구하는 멀티미디어 환경에서 시스템 성능을 향상시키기 위해서는 제한된 자원을 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는지가 중요하다. 기존 방법에 비해서 서비스를 사용하지 못하는 사용자들에게 할당된 부반송파들을 서비스를 사용할 수 있는 사용자들에게 분배함으로써 부반송파를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다. 제안된 자원 할당 방법은 기존의 방법에 비해 실제 사용자가 시스템을 이용할 수 있을 지 없을지 판단하기 위한 임시 저장 공간이 약간 증가하나 결과적으로 부반송파를 효율적으로 사용하여 더 많은 사용자가 시스템을 이용할 수 있다. Start after striking space key 2 times. Lately, a lot of researches have been done on the resource allocation for multiuser OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) systems due to its spectral efficiency for high-rate multimedia data services. For multimedia services in which every user is guaranteed to have minimum required bit rate and bit error probability, it is critical to utilize the limited resources efficiently to improve the performance of the system. The introduced allocation method improves spectral efficiency to use the left subcarriers in Zhang's algorithm. By using this method, the system can provide services to more users constantly, except for a bit increasing complexity and memory for deciding the left subcarriers and reallocating the subcarriers.

A Study on the Implementation and Performance Analysis of FPGA Based Galileo E1 and E5 Signal Processing

신천식,이상욱,윤동원,김재훈,Sin, Cheon-Sig,Lee, Sang-Uk,Yoon, Dong-Weon,Kim, Jae-Hoon Korea Society of Satellite Technology 2009 한국위성정보통신학회논문지 Vol.4 No.1

본 논문에서는 위성항법신호감시국에 대한 핵심기술인 FPGA 기반의 위성항법수신기를 구현하여 갈릴레오 E1 및 E5 신호처리 동작검증 및 처리결과를 제시하였다. 성능 검증을 위해 시제품 형태의 위성항법안테나, 112MHz 샘플링 주파수 및 8비트 양자화 레벨을 제공하는 RF/IF 유니트를 이용하여 갈릴레오 시험위성인 지오베-B(GIOVE-B)로부터 E1 및 E5를 수신하여 이용하였고, 수신된 데이터에 대한 신호처리 수행을 통해, FPGA 기반의 항법수신기 모듈에서 갈릴레오 E1 및 E5 신호가 정상적으로 동작됨을 입증하였다. The key technologies of GNSS receiver for GNSS sensor station are under development as a part of a GNSS ground station in ETRI. This paper presents the GNSS receiver implementation and signal processing result which is implemented based on FPGA to process the Galileo E1 and E5 signal. To verify the working and performance for GNSS receiver which is implemented based on FPGA, live signal received from GIOVE-B which is second test satellite is used. We gather GIOVE-B signal by using prototyping antenna and RF/IF units including IF-component. To verify Galileo E1 and E5 signal processing function from GIOVE-B, FPGA based signal processing module is implemented as a prototyping hardware board.