Comb Type 파일럿을 갖는 SC-FDMA에서 주파수 옵셋과 위상 잡음에 의한 ICI와 보상 알고리즘

유상범(Sang Burm Ryu),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.4

SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)는 DFT(Discrete Fourier Transform)-spreading 방식을 사용하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 저감하여 전력효율을 향상시키는 방식이다. 그러나, PAPR을 저감하기 위하여 블록 type 파일럿을 사용하기 때문에 이동 환경에 따른 도플러 주파수와 송수신기 사이의 주파수 불일치로 인한 주파수 옵셋과 시간 도메인에서의 위상 잡음으로 주파수 도메인에서 ICI(Inter Channel Interference)가 발생하여 SC-FDMA 시스템의 성능은 저감된다. 그러므로 이동 환경 및 위상 잡음을 제거하기 위하여 comb type 파일럿을 고려하고, 이에 대한 PAPR을 감소시키기 위하여 SLM(Selective Mapping) 기법을 사용하며, 효과적인 채널 추정 및 ICI 제거를 위한 기법을 제안한다. 그러므로 기존 블록 type에 비해 comb type을 사용함으로써 이동 수신 성능이 향상될 수 있으며 효과적으로 주파수 옵셋 및 위상 잡음을 효과적으로 제거 가능함을 보인다. SC-FDMA system uses DFT-spreading method for reducing the PAPR of OFDM signal, which improves the power efficiency. Block type pilot is used in SC-FDMA system. However, there are ICI due to the inevitable phase noise and frequency offset that can be generated from the Doppler frequency and inaccuracy between the transceiver oscillators. This ICI definitely degrades the BER performance. To overcome this problem and estimate the channel efficiently, we like to propose ICI compensation algorithm for the SC-FDMA system with comb type pilot. SLM method is additionally included for the PAPR reduction when pilot is assigned in comb type. Finally, it is confirmed that the ICI due to the phase noise and frequency offset is efficiently compensated by the suggested algorithm.

접속동기 오차에 강한 SC-FDMA 기법

김봉석,최권휴 통신위성ㆍ우주산업연구회 2012 한국위성정보통신학회논문지 Vol.7 No.3

본 논문에서는 상향링크에서 낮은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 가지면서 사용자 간 동기 오차 범위를 크게 확장한 MC DS CDMA(Multiple Carrier Direct Spread Code Division Multiple Acceess) 형태의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 상향링크 준동기 환경에 강한 특성을 가진 MC DS CDMA 기법의 높은 PAPR 을 갖는 단점을 보완하기 위해 부분 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 이전에 부분 DFT(Discrete Fourier Transform)연 산을 수행한다. 제안하는 기법은 ±1칩 준동기 상황에서 ‘0’상관도를 갖는 PSW(Properly Scrambled Walsh) 부호를 시간 도메인으로 스프레딩하여 레인징 절차를 수행하지 않고서도 사용자 간 최대 ±1 OFDM 심벌 길이 이내의 시간 오차이내에서는 MAI(Multiple Access Interference)가 발생하지 않게 한다. 실험결과에서는 준동기 상황을 개선하기 위해 제안된 기존의 SC-FDMA 방식에 비해 사용자 간 동기 오차에 강한 특성이 있음을 보인다.

Multi-Carrier Multi-Rate Modem for Universal FDMA/TDMA system

Yamashita, Fumihiro,Tabata, Masaaki,Kobayashi, Kiyoshi,Kazama, Hiroshi 통신위성우주산업연구회 2006 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2006 No.-

We introduce a new multi-carrier multi-rate modem (MCMRM) module designed to support Universal FDMA/TDMA systems. Universal FDMA/TDMA is a new system that flexibly supports MF-TDMA and TDMA as well as multi-rate FDMA. We believe that the Universal FDMA/TDMA system will allow both system operators and customers to utilize frequency and/or time resources more efficiently than is possible with conventional systems. To implement this system, we have developed a new MCMRM module. This module has advanced functions such as a novel frequency multiplexer/demultiplexer, multi-carrier frequency decomposition/regeneration, and multi-carrier burst demodulation. This paper provides a detailed outline of the recently developed functions and an experimental evaluation of their performance. Measured results from the experiments demonstrate the feasibility of developed MCMRM module.

SC-FDMA 수신기를 위한 잡음 백색화 판정궤환 등화기

이수경(Su-Kyoung Lee),박용현(Yong-Hyun Park),서보석(Bo-Seok Seo) 한국방송·미디어공학회 2011 방송공학회논문지 Vol.16 No.6

다중중계기 기반의 SSB SFBC SC-FDMA 시스템

원희철(HuiChul Won) 한국산업정보학회 2020 한국산업정보학회논문지 Vol.25 No.2

본 논문에서는 중계기를 활용하여 직교 블록 부호화된 SSB (Single side band) SFBC (Space frequency block code) SC (Single carrier)-FDMA (Frequency division multiple access) 시스템을 제안하고, 수신국과 중계기 간의 SNR (Signal-to-noise power ratio)값을 기준으로 SSB SFBC SC-FDMA 시스템 성능을 측정한다. 잘 알려진 바와 같이. 중계기의 복원된 전송 신호를 이용하여 블록 부호를 생성한 후 수신국으로 재전송함으로써 중계기 기반 전송 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 SSB 시스템의 켤레 복소수 대칭 특성을 이용하여 블록 부호를 구현하도록 제안함으로써 시스템 계산 복잡도는 크게 증가시키지 않으면서 중계기 기반의 SSB SC-FDMA 전송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제안한 다중 중계기 기반의 SSB SFBC SC-FDMA 전송 시스템의 SNR 성능이 단일 중계기를 활용한 SSB SC-FDMA 전송 시스템보다 10<SUP>-2</SUP> SER(Symbol error rate) 수준에서 4 ㏈ 이상 향상되는 것을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있다. This paper proposes a multiple-relay-assisted single side band (SSB) space frequency block code (SFBC) single carrier (SC)-frequency division multiple access (FDMA) system and measures the performance of SSB SFBC SC-FDMA transmission system with the signal-to-noise power ratio SNR) between relays and a destination station. As we know, the performance of relay-assisted transmission systems can be easily improved by re-transmitting to the destination station after applying block code to the recovered transmitted signals of relays. In this paper, the performance improvement of the relay-assisted SSB SC-FDMA system can be obtained without any significant increase of system computational complexity by implementing block code with the complex conjugates symmetric characteristic of SSB system. The simulation result shows that the SNR performance of the proposed multiple-relay-assisted SSB SFBC SC-FDMA system is about 4 ㏈ better than the performance of the single-relay-assisted SSB SC-FDMA system at the symbol error rate of 10<SUP>-2</SUP>.

주파수 공간 블록 부호화된 단일 측대 파형 SC FDMA 전송 시스템

원희철(Hui-Chul Won) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.7

최근에 초고속 광대역 무선통신 전송 시스템의 수신 성능 개선을 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 본 논문에서는 주파수 공간 블록 부호화된 단일 측대 파형 SC (Single Carrier) FDMA (Frequency Division Multiple Access) 전송 시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안된 주파수 공간 블록 부호화된 단일 측대 파형 SC FDMA 전송 시스템에서는 PAM (Pulse Amplitude Modulation) 신호의 DFT (Discrete Fourier Transform) 확산에 따라 생성되는 켤레 복소수 대칭을 활용하여 주파수 공간 블록 부호를 구현한다. 이를 통해 시스템 계산 복잡도를 크게 증가시키지 않으면서 단일 측대 파형 SC FDMA 전송 시스템의 성능 개선을 위한 송신 다이버시티 이득을 획득할 수 있다. 본 논문에서 제안된 주파수 공간 블록 부호화 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템의 신호 대 잡음 비 성능이 단일 안테나 기반의 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템보다 10<SUP>-2</SUP> 심볼 오류율 수준에서 약 4 ㏈ 이상 개선되는 것을 실험을 통해 확인할 수 있다. Recently, a variety of methods for the performance improvement of ultra-high speed wideband wireless transmission systems have been suggested. This paper proposes a space-frequency (SF) block coded single side band (SSB) single carrier (SC)-frequency division multiple access (FDMA) transmission system. In the proposed SSB SC-FDMA system, SF block code is implemented with the complex conjugates, which are formed from discrete Fourier transform (DFT) spreading of pulse amplitude modulation (PAM) signals. As a result, transmit diversity gain can be obtained in the proposed SF block coded SSB SC-FDMA system without any significant increase of the system computational complexity. The simulation result shows that the signal-to-noise power ratio (SNR) performance of the proposed SF block coded SSB SC-FDMA system is approximately 4 ㏈ better than the SNR performance of the conventional SSB SC-FDMA system with single transmit antenna at a symbol error rate (SER) of 10<SUP>-2</SUP>.

음영 지역을 위한 주파수 공간 블록 부호화 중계기 전송 시스템

원희철(Won, Hui-Chul) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.9

음영 지역 해소 및 셀 커버리지 확대를 위하여 중계기를 활용하는 이동 통신 시스템이 널리 연구되고 있다. 본 논문에 서는 중계기를 통해 다중 경로가 확보된 음영 지역에서 주파수 공간 블록 부호를 적용한 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 전송 시스템을 제안하고, 중계기와 수신국 간의 신호 대 잡음 비를 기준으로 음영 지역을 위한 SC-FDMA 시스템의 성능을 비교한다. 중계기에서 복원된 전송 신호에 대하여 주파수 공간 블록 부호를 적용하여 재전송함으로서 중계기 기반 SC-FDMA 시스템의 수신 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제안된 주파수 공간 블록 부호화 중계기 기반 SC-FDMA 시스템의 신호 대 잡음 비 성능이 단일 중계기 기반 SC-FDMA 시스템보다 10^-² 심볼 오류율 수준에서 약 5 dB 개선됨을 실험을 통해 확인할 수 있다. Relay-assisted wireless communication systems have been studied widely to cope with shadow areas and extend the cell coverage. This paper proposes a space-frequency (SF) block coded single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) transmission system in a relaying multi-path shadow area and present the performance comparison of SC-FDMA systems based on the signal-to-noise power ratio (SNR) between a relay and a destination station. The performance of relaying SC-FDMA systems can be improved by applying SF block code to the recovered signals of relays before re-transmitting them. The simulation result showed that the SNR performance of the proposed SF block coded relaying SC-FDMA system was approximately 5 dB better than the SNR performance of the single-path relaying SC-FDMA system at a symbol error rate (SER) of 10^-² .

4개의 송신 안테나를 갖는 3/4 비율의 주파수 공간 블록 부호 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템

원희철(HuiChul Won) 한국산업정보학회 2021 한국산업정보학회논문지 Vol.26 No.6

주파수 전송 효율을 높이기 위하여 주파수 대역에서의 켤레 복소수 대칭 특성을 갖는 단일 측대 파형 전송 시스템의 연구가 이루어지고 있다. 또한, 직교 블록 부호(시공간 및 주파수 공간 블록 부호)를 활용한 전송 시스템의 다이버시티 성능 이득에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 4개의 송신 안테나를 갖는 3/4 비율의 주파수 공간 블록 부호 단일 측대 파형 SC(single carrier) FDMA(frequency division multiple access) 시스템을 구현한다. 3/4 비율의 4x4 직교 블록 부호를 적용함으로써 기존의 단일 안테나 기반 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템과 2개의 송신 안테나를 이용한 2x2 주파수 공간 블록 부호 단일 측대 파형 SC FDMA 시스템보다 뛰어난 수신 성능을 확보할 수 있음을 실험 결과를 통해 확인할 수 있다. In order to increase frequency transmission efficiency, single side band(SSB) transmission systems with the complex conjugate symmetry characteristics on a frequency domain have been studied. In addition, orthogonal block codes(space-time or space-frequency block code(SFBC)) for the diversity performance gain of transmission systems have been widely researched. In this paper, we implement a 3/4-rate SFBC SSB single-carrier(SC) frequency division multiple access(FDMA) system with 4 transmit antennas. It can be shown from the simulation results that the proposed SFBC SSB SC FDMA system using the 3/4-rate 4x4 orthogonal block code outperforms the conventional SSB SC FDMA system and the 2x2 SFBC SSB SC FDMA system with 2 transmit antennas.

SC-FDMA 시스템에서 동 이득 전송 기법의 성능분석

김영주(Young Ju Kim),이신(Xun Li) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.9

LTE (long-term evolution) 상향링크 송신부는 소형, 저가 단말기를 구현하기 위해 낮은 PAPR을 유지하는 SC-FDMA 변조 방식을 채택하였다. 최근 LTE-A 상향링크에서는 SC-FDMA 변조방식에 MIMO 기법 중 하나인 코드북을 이용한 precoding을 적용하는 것을 논의하고 있다. 본 논문에서는 SC-FDMA에 다양한 precoding을 적용하면 PAPR이 증가할 수 있음을 보인다. 따라서 비선형 전력 증폭기를 송신부에 고려한 채널 모델에서 선부호화를 적용하면 링크레벨 성능이 감소하게 된다. 그러나 동 이득 전송 기법을 채택하면 성능 감소가 거의 없으므로, 비선형 증폭기를 고려한 성능은 다른 기법보다 매우 우수하다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과도 이러한 성능을 보여준다. LTE-A (long term evolution advanced) uplink selected SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access) to maintain low PAPR for a low price and tiny terminal. Recently, the application of codebook-based procoding to LTE-A uplink is discussed. This paper shows that PAPR can be increased when various precoding schems are applied to the SC-FDMA as an LTE-A uplink. When, considering nonlinear power amplifier model to the transmitter, BER performances of precoded schemes degrade. But equal gain transmission scheme does show very low PAPR. So the link-level performance of EGT is superior to those of any other precoding schemes. Computer simulations also confirm the anticipated link-level performances.

재밍 채널에서 고속 통신을 위한 주파수 도약 SC-FDMA 통신 시스템의 성능 분석과 보상

김장수(Jangsu Kim),조병각(Byung Gak Jo),백광훈(Gwang Hoon Baek),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.6

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 고속의 데이터 전송에 유리한 통신 방식이다. 하지만 OFDM 시스템은 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 문제이다. PAPR 저감을 위한 방법으로 DFT(Discrete Fourier Transform)-spread 방식의 SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) 기술이 제안되었으며, 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 재머나 의도적인 간섭에 취약한 OFDM 방식의 단점을 보안하기 위해 스펙트럼 확산 방식 중 하나인 FH(Frequency Hopping) 방식을 도입하였고, 부분 대역 재밍과 톤 재밍이 있는 채널 환경에서 FH 방식의 SC-FDMA 시스템의 성능을 비교 분석한다. 그리고, SC-FDMA 방식은 ICI(Inter sub-Carrier Interference)에 민감한데, 특히 주파수 오프셋이나 위상 잡음에 의해 발생하는 ICI는 시스템 성능을 열화시킨다. 본 논문에서는 DFT-spread OFDM을 기반으로 하는 SC-FDMA 기술에 PNFS(Phase Noise and Frequency offset Suppression) 알고리즘을 적용한 등화기를 사용하여 위상 잡음이나 주파수 오프셋 등에 의해 발생하는 ICI의 영향을 분석하고, 보상한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 성능 개선을 확인하였다. FH system is very robust to the jamming interference. OFDM system is very good for the high speed communication system. But, it has high PAPR. SC-FDMA system based on DFT-spread OFDM was proposed to reduce high PAPR. Therefore, in this paper, we like to introduce the FH system into SC-FDMA system, which can be best solution to the jamming hostile environment and for the high power efficiency. Also, OFDM is very sensitive to ICI. Especially, ICI generated by frequency offset and phase noise breaks the orthogonality among sub-carriers, which seriously degrades the system performance. We analyze the performance of the FH SC-FDMA system in the PBJ and MTJ channel. In this paper, the ICI effects caused by phase noise, frequency offset and Doppler effects are analyzed and we like to propose the PNFS algorithm in the equalizer to compensate the ICI influences. Through the computer simulations, we can confirm the performance improvement.