레일리 페이딩 채널에서 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 Throughput 해석

김영철,노재성,강희조,조성준 한국정보통신학회 2001 한국정보통신학회논문지 Vol.5 No.6

ALOHA Multi-Carrier DS-CDMA systems in the multipath Rayleigh fading channel. The throughput of two systems are compared according to the length of a packet in the fast Rayleigh and the slow Rayleigh multipath fading. As a result, we have known that Multi-Carrier DS-CDMA system has less capacity than wideband DS-CDMA system in the same bandwidth, but throughput of Multi-Carrier DS-CDMA system is higher than that of wideband DS-CDMA system. And in Multi-Carrier DS-CDMA systems, higher throughput can be obtained through shortening the length of packet in the fast Rayleigh fading, and it is efficient to control the length of a packet adequately or increase the system capacity of Multi-Carrier DS-CDMA system in the slow Rayleigh fading. 본 논문에서는 다중경로 레일리 페이딩 채널에서의 슬롯 ALOHA 광대역 DS-CDMA 시스템과 슬롯 ALOHA Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 throughput을 유도하였다. 다중경로 레일리 페이딩 채널을 빠른(fast) 페이딩과 느린(slow) 페이딩 채널로 구분하고, 이를 광대역 DS-CDMA 시스템과 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템에서 패킷 길이 (N$_{d}$)에 따라 비교, 검토하였다. 그 결과, Multi-Carrier DS-CDMA 시스템은 통일한 대역폭을 사용하는 광대역 DS-CDMA 보다 시스템 용량은 감소하였으나 시스템의 throughput 면에서 보다 좋음을 알 수 있었다. 또한 빠른 레일리 페이딩 채널에서는 Multi-Carrier DS-CDMA 보다 시스템의 패킷 길이를 소형화하여 전송함으로서 throughput을 높이는 것이 효과적이며, 느린 레일리 페이딩 환경에서는 Multi-Carrier DS-CDMA 시스템의 시스템 용량을 증가시키거나, 패킷 길이를 적정하게 길게 하는 것이 효과적이다.

S-V채널 환경에서 UWB DS-CDMA/OFDM/MC-CDMA 시스템 성능 비교

이형기,곽경섭,Lee Hyung-Ki,Kwak Kyung-Sup 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.11

In this paper, we analyze the performance of UWB MC-CDMA system and compareit with DS-CDMA and OFDM systems, which have been drafting in standardization even now. Too many Rake Fingers are needed in the DS-CDMA system to separate multi-path signals, which results in highsystem complexity. OFDM radio power fails to qualify for FCC certification unless frequency hopping. From this reason, MC-CDMA system considered is proposed in this paper. It has lower complexity compared with DS-CDMA and shows good performance against frequency selective fading. In addition, for a wide-band communication, less radio power per spectrum is allowed in the MC-CDMA system than in an OFDM system. Simulation result show that the DS-CDMA system has better performance with single user, but MC-CDMA system shows best performance in case of multi user environment. 본 논문에서 UWB 시스템에 MC-CDMA 방식을 적용하여 성능을 분석하고 최근 표준화가 진행중인 DS-CDMA, OFDM 방식과 비교한다. DS-CDMA 방식은 다중경로 성분을 검출하기 위해 많은 Rake Finger들이 필요하기 때문에 시스템의 복잡도가 증가하고 OFDM 방식은 주파수 호핑을 사용하지 않는 상태에서 순간 방사 전력이 FCC에서 규정을 만족하지 못한다. 따라서 두 시스템의 혼합 형태인 MC-CDMA 방식이 시스템의 복잡도는 DS-CDMA 보다 간단하면서 주파수 선택적 페이딩 채널에서 좋은 성능을 나타내고 OFDM 방식과는 달리 매 순간마다 무든 전송대역을 사용함으로써 스펙트럼당 방사 전력이 낮아진다. 시뮬레이션 결과 단일 사용자일 경우 DS-CDMA 방식이 가장 우수한 결과를 보여주었지만, 다중사용자일 경우 MC-CDMA 방식이 더 우수한 성능을 보여주었다.

PAPR을 줄이기 위한 Multicarrier Code Select CDMA시스템의 다중 경로 페이딩 채널에서 성능 분석

류관웅,박용완,홍인기,김명진,Ryu Kwan Woong,Park Yong Wan,Hong Een Kee,Kim Myovng Jin 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.12a

최근 MC DS-CDMA시스템은 차세대 고속 데이타 전송을 위해 활발히 연구되고 있지만 높은 PAPR(peak-to-average power ratio)을 가지는 단점이 있다. 반면 CS-CDMA시스템은 코드 선택 방식을 사용함으로써 부 채널수에 상관없이 일정한 크기의 송신 신호로 인해 낮은 PAPR가진다. 본 논문에서는 MC DS-CDMA와 CS-CDMA의 결합한 새로운 다중접속 방식인 MC CS-CDMA(multicarrier code select CDMA)을 제안한다. MC CS-CDMA 시스템은 특별한 경우로서 MC DS-CDMA시스템과 CS-CDMA시스템을 포함한다. MC CS-CDMA 시스템은 주파수 선택적 다중경로 채널과 MRC를 가진 레이크 수신기에서 성능 및 PAPR을 비교 분석한다. 시뮬레이션 결과 MC CS-CDMA 시스템이 CS-CDMA에 비해 높은 PAPR을 가지지만 MC DS-CDMA에 비해 PAPR을 줄일 수 있다. 또한 수치해석의 결과 MC CS-CDMA 시스템이 확산 이득과 시간 다이버시터 이득의 증가로 인해 MC DS-CDMA에 비해 우수한 성능을 가진다. 그러나, MC CS-CDMA 시스템은 수신기의 복잡도 증가와 가입할 수 있는 사용자수가 감소하는 단점을 가진다. Multicarrier direct sequence code-division multiple access CDMA(MC DS-CDMA) is an attractive technique for achieving high data rate transmission even if the potentially large peak-to-average power ratio(PAPR) is an important factor for its application. On the other hand, code select CDMA(CS-CDMA) is an attractive technique with constant amplitude transmission of multicode signal irregardless of subchannels by introducing code selection method. In this paper we propose a new multiple access scheme based on the combination of MC DS-CDMA and CS-CDMA. Proposed scheme, which we called MC CS-CDMA, includes the sutclasses of MC DS-CDMA and CS-CDMA as special cases. The performance of this system is investigated for multipath Sequency selective fading channel and maximal ratio combining with rake receiver. In addition the PAPR of proposed system is compare with that of both MC BS-CDMA and CS-CDMA. Simulation results show that proposed system improves PAPR reduction than MC DS-CDMA at the expense of the complexity of receiver and the number of available non. Also, the numerical result shows that the proposed system is better performance than MC DS-CDMA due to the increasing processing gain and the number of time diversity gain.

2차원 확산을 사용하는 다중전송률 MC-DS/CDMA 시스템

김남선(Namsun-Kim) 한국산업정보학회 2011 한국산업정보학회논문지 Vol.16 No.4

직교 주파수분할 다중(OFUM) 시스템과 직접확산 코드분할다중접속(DS/CDMA)시스템이 결합된 다중반송파(MC) DS/CDMA 시스템은 대역폭 효율, 고 전송률과 페이딩에 강한 특성으로 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 시간영역과 주파수영역에서 확산을 수행하는 다중전송률 MC-DS/CDMA 시스템에서 복잡성이 감소된 다중사용자 검출기를 살펴본다. 여기서 시간영역과 주파수영역의 확산부호로는 2차원 직교 가변확산부호(OVSF)로부터 만들어진 1차원 OVSF 코드를 사용한다. 제안된 시스템에서는 다중사용자간섭(MUI)을 감소시키기 위해 코드그룹 간섭제거(CGIC) 수신기를 사용하는데, 이 CGIC 수신기는 1차원 OVSF 코드들의 상관특성을 이용하여 코드 그룹이라는 개념을 사용하여 다른 사용자들의 정보 없이도 사용자 신호를 검출할 수 있는 수신기이다. CGIC를 갖는 다중사용자 검출기가 시간 및 주파수영역에 따로 또는 같이 적용될 것이다. AWGN 채널 환경 하에서 시스템의 성능을 분석하며, 단일(다중) 전송률, 다중사용자를 갖는 시간/주파수 영역에서 확산된 MC-DS/CDMA과 비교할 것이다. 이러한 결과로서 기존의 정합검출기에 비해 제안된 시스템의 성능이 향상됨을 알 수 있다. Multicarrier-Direct Sequence/code Division Multiple Access(MC-DS/CDMA) which is a combination of Orthogonal Freauency Division Mllltiplexing(OFDM) and BS/CDMA has been of significant interest as a means to take such advantages as bandwidth efficiency, high bit rate and robustness against multipath fading. In this paper we study a reduced-complexity multiuser detection aided multirate MC-DS/CDMA with time(T)-domain and frequency(F)-domain spreading. The one- dimensional orthogonal variable spreading factor(ID OVSF) code extracted from 2D OVSF code are used as a spreading code in T/F-domain. The proposed system will use code grouping interference cancellation(CGIC) receiver to reduce Multiuser Interference(MUI). The CGIC receiver uses code grouping by the correlation properties of ID OVSF code and dose not requires the code information and activity of other user. The multiuser detector with CGIC receiver will be analyzed in Time- and Frequency-domain separately(jointly). The system performance is analytically derived in Additive White Gaussian Noise(AWGN) channel and we also compare the system performance between proposed system and T/F spreaded single(multi) rate multiuser MC-DS/CDMA system. In the computer simulation results, the proposed receiver of demonstrated huge performance improvement over conventional matched filter receiver.

위상을 고려한 DS/CDMA 시스템에서 Hybrid SC/MRC 다이버시티 기법을 이용한 성능분석

김원섭,박진수 한국정보통신학회 2003 한국정보통신학회논문지 Vol.7 No.3

본 논문에서는 완전 동기된 수신신호가 되도록 다이버시티의 브랜치간에 발생하는 위상차를 PLL의 이득값을 조절하여 보정할 경우, 시스템의 복잡도를 줄이면서 성능이 좋은 하이브리드 SC/MRC 다이버시티 방식이 적용된 DS/CDMA 시스템의 성능분석을 하였다. 또한, 이동통신 환경에 대한 채널 환경 모델로 나카가미-m 페이딩 채널 환경을 채택하였으며, 나카가미 페이딩 지수에 따른 DS/CDMA 시스템에서 고려사항인 사용자, 프로세싱이득 및 경로수를 고려한 하이브리드 SC/MRC 다이버시티에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 분석결과 페이딩 환경에 따라 완전히 위상이 일치하도록 하기 위한 PLL의 이득값이 존재함을 알 수 있었다 이는 하이브리드 SC/MRC 다이버시티 방식이 적용된 DS/CDMA 시스템의 성능 개선을 위해 적절한 PLL 이득값을 조절하여 성능의 개선을 이룰수 있음을 확인하였다. 결과적으로, 하이브리드 SC/MRC 다이버시티 방식이 적용된 DS/CDMA 시스템을 실제 통신 환경에서 적용할 경우, 완전 동기된 수신 신호가 되기 위해 페이딩 지수에 따라 조금의 차이는 있지만 PLL 이득 값이 5dB이상 되어야 함을 확인하였다. In this paper, we analyzed the DS/CDMA System with Hybrid SC/MRC diversity, as a method to achieve a good performance by reducing the complexity of system, when PLL gain value was revised a phase gulf among branches to make perfect coherent receive signal. The channel is a multipath Nakagami-m fading channel, we consider user(K), processor gain(N), number of paths(Lp) in DS/CDMA system with hybrid SC/MRC diversity. We found that PLL gain values exist to make perfect coherent receive signal. We verified that DS/CDMA system with Hybrid SC/MRC diversity can improve performance when the proper PLL gain values is used in the system. As a result, we verified that the upper limit of PLL gain value is 5dB to make perfect coherent receive signal in the DS/CDMA system with hybrid SC/MRC diversity.

나카가미 페이딩 채널하에서 멀티톤 재밍을 고려한 FH MC/DS CDMA 시스템의 성능분석

김상욱,박진수 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.5

In this paper, it was estimated the BER performance of the individual system type by applying the SFH type and the FFH type to the FH MC-DS CDMA system that combined the strong points of MC DS/CDMA and that of Frequency Hopping under the Nakagami fading channel with Multi-tone Jamming. An increase in the number of hoppings means that it can improve the BER performance by reducing the receiving burden of the FH MC DS/CDMA by achieving a frequency diversity effect. Therefore, I verified that the performances of the FH MC DS/CDMA system could be improved by increasing the number of hoppings. 본 논문에서는 Multi-Carrier 방식중의 하나인 MC DS/CDMA 방식과 대역확산 방식중의 하나인 주파수 호핑 방식을 결합한 FH MC-DS CDMA 시스템에서 SFH와 FFH를 적용하여 나카가미 페이딩 채널 하에서 멀티톤 재밍을 고려하여 시스템의 BER 성능을 비교분석하였다. 호핑 횟수가 증가된다는 것은 주파수 다이버시티의 효과를 얻을 수 있게 되어 수신측의 부담을 줄이면서 FH MC DS/CDMA 시스템의 BER 성능을 향상 시킬 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 호핑 횟수를 증가시킴으로써 FH MC/DS CDMA 시스템의 성능을 개선할 수 있음을 입증하였다.

Performance Analysis of Multicarrier Code Select CDMA System for PAPR Reduction in Multipath Channels

류관웅,Jiyu Jin,Yongwan Park,최정희 한국통신학회 2009 Journal of communications and networks Vol.11 No.1

Multicarrier direct sequence code division multiple access (MC DS-CDMA) is an attractive technique for achieving high data rate transmission. This is valid regardless of whether or not the potentially large peak-to-average power ratio (PAPR) is an important factor for its application. On the other hand, code select CDMA (CS-CDMA) is an attractive technique with constant amplitude transmission of multicode signal regardless of subchannels. This is achieved by introducing a code select method. In this paper, we propose a new multiple access scheme based on the combination of MC DS-CDMA and CS-CDMA. The proposed scheme, which we call MC CS-CDMA, includes as special cases the subclasses of MC DS-CDMA and CS-CDMA. This paper investigates the performance of these systems over a multipath frequency selective fading channel using a RAKE receiver with maximal ratio combiner. In addition, the PAPR of the proposed system is compared with that of both MC DS-CDMA and CS-CDMA. Simulation results demonstrate that the proposed system provides better PAPR reduction than MC DS-CDMA, at the expense of the complexity of the receiver and the number of available users. The numerical result demonstrates that the proposed system has better performance than MC DS-CDMA due to the increased processing gain and time diversity gain.

큰 도플러 천이가 존재하는 DVB-RCS시스템을 위한 효율적인 다중접속 방식

김한나,김봉석,최권휴 통신위성ㆍ우주산업연구회 2008 한국위성정보통신학회논문지 Vol.3 No.1

본 논문에서는 DVB-RCS시스템에서 향후 그 사용 빈도가 높아질 Ka 대역과 비행기, 고속철도와 같은 고속으로 이동하는 단말 환경을 위하여 적합한 다중접속 방식을 제안한다. 이를 위하여 단말의 고속 이동에 의한 큰 도플러 천이가 존재하는 환경에서 기존 MF-TDMA다중접속 방식과 스크램블된 WH부호, PPGC부호를 사용하는 QS MC-DS/CDMA다중접속 방식의 처리성능을 비교 하였다. 30.458GHz 주파수를 사용하고 단말의 최대속도가 1000Km/h인 DVB-RCS시스템에서 스크램블된 WH부호를 사용하는QS MC-DS/CDMA방식이 MF-TDMA 방식에 비해 약5.7%, PPGC부호를 사용하는QS MC-DS/CDMA방식에 비해 약8% 높은 처리성능을 보였다. 최종적으로 Ka대역을 사용하는 고속 이동체 환경의 DVB-RCS시스템을 위한 다중접속 방식으로는 처리성능 측면에서 스크램블된 WH부호를 사용하는QS MC-DS/CDMA방식이 기존의 MF-TDMA방식에 비해 효율적이다. In this paper, we analyze throughput performance of MF-TDMA scheme and QS MC-DS/CDMA(quasisynchronous MC-DS/CDMA) scheme based on scrambling on WH sequence and PPGC sequence in early frequency offset caused by high speed transfer terminal. QS MC-DS/CDMA scheme with scrambled WH sequence shows 5.7% higher throughput than MF-TDMA scheme and 8% higher throughput than QS MC-DS/CDMA with PPGC sequence in high speed transfer terminal environment such as maximum 1000Km/h speed with high frequency of Ka-band. Finally, we show that QS MC-DS/CDMA scheme with scrambled WH sequence is more efficient than traditional MF-TDMA scheme at the aspect of throughput in DVB-RCS system with Ka frequency band.

Performance Analysis of Multicarrier Code Select CDMA System for PAPR Reduction in Multipath Channels

Ryu, Kwan-Woong,Jin, Jiyu,Park, Yong-Wan,Choi, Jeong-Hee The Korea Institute of Information and Commucation 2009 Journal of communications and networks Vol.11 No.1

Multicarrier direct sequence code division multiple access (MC DS-CDMA) is an attractive technique for achieving high data rate transmission. This is valid regardless of whether or not the potentially large peak-to-average power ratio (PAPR) is an important factor for its application. On the other hand, code select CDMA (CS-CDMA) is an attractive technique with constant amplitude transmission of multicode signal regardless of subchannels. This is achieved by introducing a code select method. In this paper, we propose a new multiple access scheme based on the combination of MC DS-CDMA and CS-CDMA. The proposed scheme, which we call MC CS-CDMA, includes as special cases the subclasses of MC DS-CDMA and CS-CDMA. This paper investigates the performance of these systems over a multipath frequency selective fading channel using a RAKE receiver with maximal ratio combiner. In addition, the PAPR of the proposed system is compared with that of both MC DS-CDMA and CS-CDMA. Simulation results demonstrate that the proposed system provides better PAPR reduction than MC DS-CDMA, at the expense of the complexity of the receiver and the number of available users. The numerical result demonstrates that the proposed system has better performance than MC DS-CDMA due to the increased processing gain and time diversity gain.

다중 확산 부호를 사용한 DS-CDMA에 대한 주파수 선택적 페이딩 채널에서 주파수 영역 터보 등화 기법

이준경(Jun Kyoung Lee),이택주(Taekju Lee),채혁진(Hyuk Jin Chae),김동구(Dong Ku Kim) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.1C

무선 이동 통신에서 여러 가지 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 더 높은 수준의 전송률을 필요로 하게된다. DS-CDMA에서 전송률을 증가 시키는 방법으로 다중 확산 부호의 사용을 생각할 수 있다. 그러나 다중 경로 채널에서는 사용된 다중 확산 부호 간의 직교성이 파괴되어 코드 간 간섭을 일으키게 된다. 이 코드 간 간섭현상은 다중 확산 부호를 사용한 DS-CDMA의 비트 오류 성능(BER)을 크게 떨어뜨린다. 일반적인 다중부호 DS-CDMA 시스템은 레이크(Rake) 수신기와 터보 디코더를 사용하는데, 이 방법으로는 코드 간 간섭 현상(ICI)으로 발생되는 오류 마루(error floor)를 극복 할 수 없다. 본 논문에서는 다중 확산 부호를 사용한 DS-CDMA 시스템에 대하여 최소 평균 제곱 오류(MMSE)를 기반으로 한 주파수 영역 터보 등화 기법(FDTE-MMSE)을 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 성능을 확인하였다. 시뮬레이션 결과에 따르면 다중 경로 채널의 길이가 1보다 클 경우, 높은 Eb/N?에서 FDTE-MMSE의 성능이 레이크 수신기와 터보 디코더를 결합하여 사용한 경우 보다 더욱 우수한 것으로 나타났다. The higher data rate of mobile communications has been required for various multimedia services. In DS-CDMA system, one of the solutions to increase the throughput is to use multicode. However, multipath channel destorys the orthogonality of spreading codes, which causes the intercode interference (ICI). ICI gives severe effect on multicode DS-CDMA for BER performance. Conventionally, multicode DS-CDMA system uses the Rake receiver with turbo code, which cannot overcome error floor caused by ICI. In this paper, we propose frequency domain turbo equalization based on minimum mean squared error (FDTE-MMSE) for multicode DS-CDMA in frequency selective channel and evaluate its BER performance by computer simulation. The simulation results show that FDTE-MMSE gives much better performance in high Eb/N? than the Rake receiver with turbo code in multipath length L>1.