OTFS(Orthogonal Time Frequency Space) 변조를 사용하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템 설계와 성능 평가

안창영(Changyoung An),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.6

본 논문에서는 고속 데이터 송수신을 위해 2차원 iDFT(inverse Discrete Fourier Transform) 및 DFT(Discrete Fourier Transform) 연산을 이용하여 Delay-Doppler 스프레딩 영향을 고속 수신 처리하는 OTFS(Orthogonal Time Frequency Space) 변조 시스템과 OTFS-MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 평가하고 분석한다. 특히 OTFS 변조를 사용하는 MIMO 시스템은 높은 Doppler 효과가 존재하는 채널에서도 시스템의 용량 저하가 거의 없이 모든 데이터 스트림을 전송할 수 있다. 시뮬레이션 결과, 1×1 OTFS 변조 시스템의 전송률은 2×2 OTFS-MIMO 시스템에서 한 스트림의 전송률과 유사함을 확인할 수 있다. 즉, 2×2 OTFS-MIMO 시스템은 높은 Delay-Doppler 영향이 존재하는 환경에서도 1×1 OTFS 변조 시스템과 비교하여 거의 2배의 전송률을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다. In this paper, we have evaluated and analyzed OTFS(Orthogonal Time Frequency Space) modulation and OTFS-MIMO(Multiple Input Multiple Output) system. OTFS modulation can concisely compensate delay-Doppler spreading effect by using 2D(2-Dimension) iDFT (inverse Discrete Fourier Transform) and DFT(Discrete Fourier Transform) operation. It enables OTFS system to transmit high-speed data. Especially, OTFS-MIMO system can transmit all data streams without performance degradation on high Doppler frequency channel. As simulation results, we have confirmed that 1×1 OTFS system’s achievable rate is a similar to each stream of 2×2 OTFS-MIMO system. That is, we have also confirmed that 2×2 MIMO system can completely achieve double achievable rate in comparison with OTFS system on high Doppler frequency channel.

비선형 HPA 환경에서 DFT Spreading 기반 5세대 후보변조기술의 BER 성능 비교와 평가

안창영(Changyoung An),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국통신학회 2016 韓國通信學會論文誌 Vol.41 No.4

ADC 효과를 고려한 In-Band Full-Duplex 시스템의 신호 분석 및 성능 평가

안창영(Changyoung An),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국통신학회 2015 韓國通信學會論文誌 Vol.40 No.11

효율적 성좌도 배치법을 사용하는 DAPSK 시스템 설계와 성능 평가

안창영(Changyoung An),유상범(Sang-Burm Ryu),이상규(Sang-Gyu Lee),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.9

위성통신에서는 낮은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio), 높은 전송효율, 낮은 BER(Bit Error Rate)을 갖는 변조 기술이 요구되며, DAPSK(Differential Amplitude and Phase Shift Keying) 변조는 이러한 요구조건을 만족시킬 수 있는 기술로 평가되고 있다. 그러나 기존 DAPSK 변조는 정규적인 성좌도를 사용하기 때문에 성좌도의 안쪽 동심원에 존재하는 심볼들의 유클리디안(Euclidean) 거리가 매우 가까워서 높은 성능을 내기에 적합하지 않다. 본 논문에서는 기존 DAPSK 시스템의 성능을 개선하기 위하여 대조표 기반의 효율적인 성좌도 배치법을 사용하는 DAPSK 시스템을 제안하고 성능을 평가한다. 시뮬레이션 결과, 기존 16-DAPSK 시스템과 비교하여 효율적인 성좌도 배치법을 사용하는 16-DAPSK 시스템은 수신 심볼 검출기에 사용되는 심볼의 수 K가 2일 때, 10<SUP>−4</SUP>의 BER 성능을 만족시키기 위한 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 약 0.8 dB 개선할 수 있음을 확인하였다. In satellite communications, a modulation technique with a low peak-to-average power ratio, high transmission efficiency, and low bit error rate(BER) is required, and differential amplitude and phase shift keying(DAPSK) modulation technique has been appraised as a technology that meets these requirements. However, because conventional DAPSK modulation uses a regular constellation diagram, the Euclidean distance between the symbols in the inner concentric circles of the constellation are quite short. Such a characteristic degrades the BER. In this paper, we propose a DAPSK system that uses an efficient constellation assignment to improve the performance of existing DAPSK systems and evaluate the performance of the proposed scheme. From the simulation results, we confirm that the proposed 16-DAPSK system achieves an signal-to-noise ratio gain of 0.8 dB over the conventional approach at a BER condition of 10<SUP>−4</SUP> when the number of symbols used in the symbol detector of the receiver is 2.

비선형 HPA 환경을 고려한 4D-8PSK-TCM 시스템의 설계 및 분석

안창영(Changyoung An),유상범(Sang-Burm Ryu),이상규(Sang-Gyu Lee),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.4

본 논문에서는 X밴드 위성통신을 위해 권고되는 4D-8PSK-TCM(Four Dimensional 8-ary Phase Shift Keying Trellis Coded Modulation) 시스템을 비선형 HPA(High Power Amplifier)와 전치왜곡기를 고려하여 설계하고, 스펙트럼, BER(Bit Error Rate) 성능을 평가 및 분석한다. 위성통신에서는 한정적인 전력으로 인해 전력을 가장 많이 소모하는 HPA의 동작점을 결정하는 비선형 특성 분석이 매우 중요하다. 본 논문에서는 2, 2.25 bits/channel-symbol의 효율을 갖는 4D-8PSK-TCM 시스템을 설계하였다. 시뮬레이션 결과로, 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 특성과, 스펙트럼의 점유 대역폭을 기준으로 SRRC(Square Root Raised Cosine) 필터의 Roll-off 값은 0.35가 효율적이며, 전치왜곡기를 사용하지 않을 경우 HPA에서 약 15~20 ㏈의 OBO(Output Back-Off)가 요구되며, 전치왜곡기를 사용할 경우 약 1 ㏈ 내외의 OBO가 요구됨을 확인하였다. Considering a nonlinear high power amplifier(HPA) and a predistorter, we have designed a four-dimensional 8-ary phase shift keying trellis-coded modulation(4D-8PSK-TCM) system, which is recommended for X-band satellite communications. Subsequently, we have evaluated and analyzed the spectrum, constellation characteristics, and BER performance of the system. In satellite communications, owing to the limited power, nonlinear characteristics that determine the operating point of the HPA must be analyzed because the HPA consumes high power. We herein report the design of the 4D-8PSK-TCM system, with efficiencies of 2 and 2.25 bits/channel-symbol. The simulation results confirmed that a 0.35 roll-off value is effective, considering the low peak-to-average power ratio(PAPR) characteristic and the narrow occupation bandwidth of the spectrum. It also confirmed that approximately 15~20 ㏈ of output backoff(OBO) value is required at the HPA when the predistorter is not used, and approximately 1 ㏈ of the OBO value is required when the predistorter is used.

위성통신을 위한 터보 등화기를 사용하는 8PSK-TCM 시스템 설계와 성능 평가

안창영(Changyoung An),유상범(Sang-Burm Ryu),이상규(Sang-Gyu Lee),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.11

본 논문에서는 최근 CCSDS(Consultative Committe for Space Data Systems)에서 X밴드(X-Band) 대역 위성통신을 위해 권고되고 있는 4D(Dimension)-8PSK(Phase Shift Keying)-TCM(Trellis Coded Modulation) 시스템과 터보등화기를 결합하기 위한 기초 연구로 8PSK-TCM 시스템과 터보등화기를 결합한 시스템을 설계하고, 성능 평가를 수행하였다. 세부적으로 AWGN, Proakis B 채널, Proakis C 채널에서, 8PSK 및 8PSK-TCM 시스템의 BER 성능을 평가 및 분석하였다. 시뮬레이션 결과로, 8PSK 시스템에 비해 8PSK-TCM 시스템의 BER 성능이 우수하며, 8PSK-TCM 시스템에 터보등화기를 결합한 시스템은 ISI 채널 환경에서 반복등화를 통해 BER 성능을 더욱 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 본 논문에서 설계한 터보등화기를 결합한 8PSK-TCM 시스템은 5회의 반복등화를 통해 Proakis B에서 10-3의 BER 성능을 만족시키기 위해 5.9 ㏈의 SNR이 요구되며, Proakis C 채널에서는 10-2의 BER 성능을 만족시키기 위해 9.1 ㏈의 SNR이 요구됨을 확인할 수 있다. In this paper, as a basic study for combination of turbo equalizer and 4D-8PSK-TCM(4 Dimensional 8 Phase Shift Keying Trellis Coded Modulation) system, which is recommended for X-band band satellite communication in CCSDS, a system combining 8PSKTCM system and turbo equalizer has designed and performance evaluation of the system has performed. BER performance of 8PSK and 8PSK-TCM systems has evaluated and analyzed in AWGN, Proakis B and Proakis C channels in detail. As results of simulation, BER performance of 8PSK-TCM system is better than 8PSK system in AWGN environment. Furthermore, it can be confirmed that the system combining the 8PSK-TCM system with the turbo equalizer can further improve the BER performance through iterative equalization in the ISI channel environment. The 8PSK-TCM system combined with the turbo equalizer requires SNR of 5.9 ㏈ for BER performance of 10-3 with 5 iterative equalization in Proakis B and SNR of 9.1 ㏈ for BER of 10-2 with 5 iterative equalization in Proakis C.

WiFi 주변 후방산란 통신 시스템에서 후방산란 태그와 수신기 간 거리에 따른 성능 평가

안창영(Changyoung An),권형민(Hyeong Min Kwon),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국통신학회 2021 韓國通信學會論文誌 Vol.46 No.10

Retrodirective Antenna 기반 무선전력전송을 위한 전력 송수신기 설계 및 특성 평가

안창영(Changyoung An),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.3

본 논문에서는 link budget 분석을 통한 RDA(Retrodirective Antenna) 기반 무선전력전송 시스템 설계 방법을 제시하고, 이 방법의 가능성을 보이는 시뮬레이션 및 측정 결과를 제시한다. 이 시스템에서 전력 송신기는 전력수신기 방향으로 적응적 빔포밍을 하여 전력 신호를 전송할 수 있다. 이때, 파일럿 신호의 생성부터 정류된 전력 신호의 수신까지 다양한 인자를 고려해 시스템을 설계해야 무선전력전송을 위한 목표 거리 및 효율을 달성할 수 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 link budget 분석에 기반이 되는 RF-DC(Radio Frequency to Direct Current) 정류기의 특성을 확인하였으며, 측정을 통하여 다수의 안테나 모듈을 사용하는 방법으로 요구되는 총 안테나 이득을 효과적으로 달성할 수 있음을 보였다. 즉, link budget 분석을 통해 RDA 기반 무선전력전송 시스템을 효과적으로 설계하는 것이 가능하다. This paper presents a retrodirective antenna(RDA)-based wireless power transmission system design method using link budget analysis. The simulation and measurement results demonstrate the feasibility of this method. The system can transmit a power signal by adaptive beamforming toward the power receiver. The system should be designed considering various factors from the pilot signal generation to the rectified power signal reception. Through this design method, the system can achieve the target distance and efficiency required for wireless power transmission. This study confirms the characteristics of the radio frequency-to-direct current rectifier used in the link budget analysis through a simulation. The measurement results indicate that the total antenna gain required can be effectively achieved by the design method using multiple antenna modules. In other words, the link budget analysis can be used to effectively design an RDA-based wireless power transmission system.

MIMO-IBFD 시스템의 성능 평가 및 분석

안창영(Changyoung An),궁경록(Kyung-Lok Kung),김병재(Byeongjae Kim),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국통신학회 2016 韓國通信學會論文誌 Vol.41 No.5

SSD(Simultaneous Single Band Duplex) 시스템을 위한 효과적인 자기 간섭 제거 방법

안창영(Changyoung An),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.2

본 논문에서는 동일 대역에서 동시에 전 이중 통신을 하기 위한 프레임 구조를 사용하는 터보 등화기를 결합한 SSD (Simultaneous Single band Duplex) 시스템을 제안한다. 본 논문에서는 자기 간섭 신호를 보다 효율적으로 제거하기 위하여 프레임 구조를 사용한다. 본 논문에서는 송수신 프레임 구조를 사용할 경우의 시스템의 특성을 분석하기 위하여 프레임 구조를 사용하지 않는 시스템과 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과로 본 논문에서 제안하는 시스템은 프레임 구조를 사용하였을 경우, 프레임 구조를 사용하지 않았을 경우보다 더 좋은 성능을 내며, 프레임 구조를 사용하는 제안하는 시스템은 더 적은 터보 등화기의 전역 반복으로 프레임 구조를 사용하지 않은 시스템과 유사한 성능을 낼 수 있는 것을 확인하였다. In this paper, we propose a SSD(Simultaneous Single band Duplex) system using turbo equalizer with frame structure for simultaneous full-duplex communication in single band. the proposed system uses frame structure for self-interference cancellation effectively. In this paper, performance of the proposed system with frame structure compares to performance of SSD system without frame structure to analysis performance of the proposed system with frame structure. Simulation results show that the performance of proposed system with frame structure is batter than performance of SSD system without frame structure when the number of global iterations of both system is same. Using proposed system with frame structure, we can verify that the performance like SSD system without frame structure by few global iteration of turbo equalizer.