다이버시티와 공간 다중화를 고려하여 선형 STBC를 사용한 다중안테나 OFDM 시스템 성능 분석

이해정 仁荷大學校 情報通信大學院 2004 국내석사

OFDM통신시스템의 성능향상을 위한 고속 웨이블렛 변환 적응 알고리즘의 VHDL구현

정민수 대구대학교 2005 국내석사

OFDM system, which uses orthogonal sub-carrier of the Terrestrial Digital Broadcasting, TV and high speed multimedia data radio transmission method, takes recently a growing interest. Generally, OFDM signal in receiving becomes nonlinear high-output amplifiers and time variant character by multi path fading channel. As that signal has a great influence of OFDM system, various compensation descriptions are proposed in time domain and frequency domain. In case of adaptive equalizer that uses existent LMS algorithm, Eigenvalue distribution of training signal that passes time variant channel, is grown. Eigenvalue distribution, which grows, is the biggest cause of deteriorating the convergent rate of LMS algorithm. If it is used to adaptive equalizer, it is not easy to get filter calculation that compensate channel. In this paper, we propose that algorithm, which improves the convergence speed of OFDM, is working faster than before as we reduce computational complexity with using algorithm of managing high-speed to be wavelet transmission. We give body to adaptive equalizer to use adaptive algorithm of wavelet base for research for transmission system and efficiency improvement of received signal in OFDM communication system and study each signal and suitable high speed wavelet of system form. So we plan existent adaptive equalizer to improve performance and give body to proposed algorithm by VHDL 최근 디지털 지상파 방송, 텔레비전 방송 및 고속 멀티미디어 데이터 무선 전송 방식으로서 다수의 직교 부반송파(sub-carriers)를 이용하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템이 큰 관심을 받고 있다. 일반적으로, 수신단에서 OFDM 신호는 송신단에서 비선형성을 가지는 고출력 증폭기와 다중 경로 페이딩 채널에 의해 시변성을 가지는 비선형 OFDM 신호가 된다. 이러한 신호는 OFDM 시스템의 성능에 커다란 영향을 미치게 되므로 시간영역과 주파수영역에서 다양한 보상 기술들이 제안되었다. 기존의 LMS 알고리즘을 사용한 적응 등화기의 경우에는 시변 채널을 거친 훈련신호의 고유치 분포가 커지게 된다. 이렇게 커진 고유치 분포는 LMS 알고리즘의 수렴율을 저하시키는 가장 큰 원인이 된다. 이것이 적응 등화기에서 사용된다면, 상당히 긴 훈련신호를 사용하여도 채널을 보상할 필터 계수를 얻는 것은 쉽지 않다. 본 논문에서는 OFDM의 수렴속도 향상을 위하여 wavelet 변환을 고속으로 처리하기 위한 알고리즘을 이용하여 곱셈 계산량을 줄임으로써 더 빠른 속도로 알고리즘이 수행되도록 하였다. OFDM 통신 시스템에서 송수신 시스템에 대한 연구와 수신된 신호의 효율성 향상을 위하여 Wavelet 기반의 적응 알고리즘을 사용하여 적응등화기를 구현하고, 각 신호 및 시스템의 형태에 적합한 고속 wavelet 방식을 연구함으로써 기존의 적응등화기 성능 향상을 도모하고 제안된 알고리즘을 VHDL로 구현하였다.

OFDM 시스템의 PAPR 감소를 위한 Scaling Down 기법

학건정 전북대학교 일반대학원 2013 국내석사

Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is getting more and more attention for its advantage over against multi-path time delay extension in wireless channel. But it also has some disadvantages and problems. A great obstacle of applying OFDM is the high Peak-to-Average Power Ratio(PAPR). The inherent high Peak-to-Average Power Ratio(PAPR) in OFDM systems may cause the High Power Amplifier(HPA) to go into non-linear regions, and therefore produce non-linear output and degrade the performance seriously. In order to avoid the non-linear distortion caused by high PAPR, it is necessary to reduce the PAPR and ensure the fluctuation of OFDM signals in the linear region of HPA. This restricts the wide application of OFDM. Therefore, it is an urgent problem to reduce PAPR in OFDM effectively, which is the focus of this paper. First,this paper introduces the fundamental principles of OFDM,the principal technology and the definition at the beginning. Then discuss theory of OFDM, provide OFDM system model realization and bring the issue of high PAPR in OFDM. From the third chapter, the article focuses on theory and cause of high PAPR in OFDM and gives out the theory of high PAPR. Then begins to discuss various methods using to reduce PAPR currently. In this paper, firstly, I present a simplest technique for PAPR reduction which is named amplitude clipping [1]. We discussed clipping technique which is easy to implement and reduces the amount of PAPR by clipping the peak of the maximum power signal. In chapter 3, introduce another famous scheme selected mapping(SLM). Chapter 4, based on those analyses, the article gives out an improved method which a new scaling down and restoration method with additional sub-carrier. It reduces greatly the impact of clipping noise to the BER performance of the systems. Finally, based on Matlab, an OFDM software simulation system is constructed in the paper, including Rayleigh multipath fading channel model, OFDM transmitter and OFDM receiver. The simulation of the OFDM system with loading the improved algorithm are done and implemented. The simulation results show that the proposed algorithm can reduce well the PAPR of OFDM signals and eliminate the effect of clipping noise deteriorating BER performance.

MIMO-OFDM 시스템의 신호전송 및 동기화 기법

박경원 中央大學校 2005 국내박사

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법은 다중경로 채널에서 단일 반송파 기법에 비하여 고속의 데이터 전송에 유리한 장점이 있어 최근 많은 연구가 수행되고 있다. OFDM 기법은 간단한 단일 탭 등화기로 주파수 선택적 채널에 쉽게 대처할 수 있으며, FFT/IFFT를 통하여 OFDM 신호를 효과적으로 생성할 수 있다. 또한, OFDM 기법에 다중 안테나를 적용한 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)-OFDM 기법은 주파수 선택적 페이딩 채널에서 채널 용량의 증가 및 다이버시티 이득으로 고속 데이터 전송률을 구현할 수 있는 장점이 있어 최근에 많은 관심을 받고 있다. 하지만, 직교 부반송파에 기반의 OFDM 및 MIMO-OFDM 기법은 동기, 비선형 왜곡, 시변채널에 민감한 단점이 있다. 또한, OFDM 기반의 셀룰러 시스템은 셀 경계에서 다수의 기지국으로부터 수신되는 간섭신호에 의한 영향이 크다. 본 논문에서는 OFDM 및 MIMO-OFDM 기법의 이러한 단점을 해결하기 위한 새로운 기법들을 제안한다. 첫 번째로 셀룰러 환경에서 고속으로 이동하는 이동국에 의하여 발생되는 인접 채널 간 간섭(ICI: interchannel interference)을 줄이기 위한 새로운 MIMO-OFDM 기법을 제안한다. 지금까지 연구된 대부분의 MIMO-OFDM 기법이 저속 페이딩 채널에 국한되어 있기 때문에, OFDM 한 심볼 내에서 채널이 변화하면 부채널 간 직교성이 파괴되어 ICI가 발생하기 때문에 매크로셀 환경에서 고속의 이동성을 제공하기 위해서는 페이딩 채널의 시변특성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 간단한 곡선맞춤 기법을 이용하여 고속 페이딩 채널에 의하여 발생되는 ICI를 분석한 후, 그룹 전송을 위한 가중치를 최적화 시킨다. 다음으로 시변채널에 의한 ICI를 줄이기 위하여 가중치 최적화에 기반을 둔 MIMO-OFDM 기법을 제안한다. 3GPP에 MIMO 채널 모델로 제안된 I-METRA 채널 및 매크로 셀룰러 이동통신을 위한 MIMO-OFDM 시뮬레이터 통하여 제안된 기법의 성능을 검증한다. 모의실험으로부터 기존의 MIMO-OFDM 기법에 비하여 제안된 기법은 시변채널에 의한 ICI를 효과적으로 제거하며 다이버시티 이득도 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. 두 번째로 단일 안테나 OFDM 및 MIMO-OFDM 시스템을 위한 PAR(Peak-to-Average power Ratio) 감쇄기법을 제안한다. OFDM 신호는 독립적인 다수의 부채널로 구성되기 때문에 PAR가 크다. PAR가 큰 경우에 ADC(Analog-to-Digital Converter) 및 DAC(Digital-to-Analog Convertor)의 복잡도가 증가하며, RF 전력 증폭기의 효율이 감소한다. 단일 안테나 OFDM 시스템에서 이러한 PAR를 줄이기 위하여 파일럿 기반의 PTS(Partial Transmit Sequence) 기법을 제안한다. 제안된 기법은 부가정보의 수신없이 잔류 반송파 주파수 옵셋 및 위상잡음에 의한 위상회전을 추정할 수 있는 장점이 있다. 제안된 기법은 10-3 확률에서 약 1.5-2dB의 PAR 감쇄이득을 얻을 수 있다. 또한, MIMO-OFDM 시스템을 위한 부대역 교환 기반의 PAR 감쇄기법을 제안한다. 제안된 기법에서 전송되는 OFDM 신호는 기존의 PTS 기법과 달리, 위상회전 되거나 가중치가 곱해진 것이 아니라 단지 송신 안테나 간에 부대역만 교환되므로 송신단에서 기존의 방식 보다 적은 연산 복잡도를 갖는다. 2개의 송신 안테나의 경우에 기존의 MIMO-OFDM에 비하여 적은 연산량으로 약 2-3dB의 PAR 감쇄이득이 있음을 확인할 수 있었다. 세번째로 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 셀 간 간섭을 제거하기 위한 기법을 제안한다. OFDM 기반의 셀룰러 시스템은 다중경로 채널에 강건한 장점이 있으나, 셀 경계에서 인접 셀에 의한 셀 간 간섭이 큰 단점이 있다. 본 논문에서는 다수의 기지국으로부터 수신되는 OFDM 신호의 심볼 타이밍 옵셋 추정 기법을 유도하고, 준정칙 페이딩 채널에서 이러한 심볼 타이밍 옵셋에 의하여 형성된 조정벡터(steering vector)을 이용한 가상 스마트 안테나 기반의 셀 간 간섭 제거 기법을 제안한다. 제안된 기법의 성능은 가산성 백색 잡음 환경에서 검증된다. 심볼 타이밍 옵셋이 큰 경우에도 제안된 기법은 기존의 직교 전송 방식보다 좋은 성능을 보인다. 마지막으로 RF front-end에서 I/Q(In-phase/Quadrature) 불균형에 의한 왜곡과 위상잡음에 의한 ICI를 감쇄시키기 위한 기법을 제안한다. 먼저, OFDM시스템에서 I/Q불균형에 의한 영향을 분석하고 I/Q 불균형이 발생하는 경우에 신호를 검출하는 방식을 제안한다. 또한, 제안된 검출 방법을 위한 채널 추정 방식 및 파일럿 신호를 설계하는 방식을 제안한다. OFDM 시스템에서 I/Q 불균형은 SIR(Signal to Interference Noise Ratio)을 감소시켜, 성능을 열화시키므로 강건한 검출방식이 요구된다. 제안된 검출방식은 기존의 방식과 달리, I/Q 불균형에 의하여 발생되는 OFDM 신호의 특성을 이용하여 신호를 검출함으로써 SIR 손실을 줄이며 I/Q 불균형에 의한 영향을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 본 논문의 마지막 절에서 위상잡음에 의한 ICI 억제 기법을 제안한다. 고속의 데이터 전송을 위하여 고차 변조된 OFDM 시스템에서 위상잡음에 의한 ICI 때문에 기존의 CPE(Common Phase Error) 보상기법의 성능은 열화된다. 제안된 기법은 파일럿 부채널과 인접한 부채널을 이용하여 ICI 계수를 추정한 후, 위상잡음에 의한 왜곡을 주파수 혹은 시간 영역에서 보상한다. 3탭의 경우에도 제안된 위상잡음 억제 기법은 기존의 CPE 보상에 비하여 BER 성능이 개선된다.

비선형 위성채널에서 OFDM 시스템의 PAPR 개선 방안 연구

허정철 연세대학교 대학원 2000 국내석사

최근 음성, 데이터, 영상 정보를 포함하는 멀티미디어 통신서비스에 대한 수요가 급증함에 따라 무선 이동 통신 채널에서 고속 광대역의 정보를 전력 및 대역폭 효율적으로 전송할 수 있는 기술에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나, 다중 경로 전송환경에서 반사파 신호의 지연확산에 의한 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference : ISI)은 수신 BER 성능열화의 주요인이 되며 이것은 고속 데이터 전송시 더욱 심각한 문제가 된다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 다중 반송파 기술로서 고속 광대역의 정보를 여러 개의 부반송파에 분산하여 전송함으로써 지연확산에 의한 심볼간 간섭 문제를 효율적으로 해결할 수 있다. M-ary PSK(M-ary Phase Shift Keying), M-ary QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 Multi-level 변복조 기술은 제한된 스펙트럼상에서 고속 광대역의 정보를 대역폭 효율적으로 전송할 수 있는 기술이다. 따라서 본 논문에서는 이동 위성 통신 채널에서 고속 광대역의 정보를 효율적으로 전송하기 위한 방안으로 OFDM M-ary PSK를 제안하며, 비선형 전송채널에서의 수신성능 개선을 위한 방안으로 송신 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio : 최대-평균 전력비) 개선 방안을 제안하고 그 개선 정도를 연구 분석한다. 원거리 통신을 하는 위성통신의 경우 위성중계기와 지구국간의 반송파 전력을 일정 레벨로 유지하기 위하여 고출력 증폭기(High Power Amplifier : HPA)를 사용한다. 그러나, OFDM M-ary PSK 시스템의 경우 PAPR이 부반송파 개수 N만큼 선형적으로 커져 단일 반송파 변조방식에 비해 비선형 왜곡에 의한 성능열화가 심각하다. 따라서 비선형 위성채널에서 향상된 대역효율과 BER 성능을 가지는 새로운 OFDM 방식의 연구가 필요하다. 본 논문에서는 비선형 전송채널에서 대역효율과 BER 성능이 우수한 PC-OFDM(Parallel Combinatory OFDM) 방식과 개선된 PAPR을 가지는 PTS(Partial Transmit Sequence) OFDM 방식을 결합한 Combined PC & PTS OFDM 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 기존의 OFDM 방식에 비해서 향상된 BER 성능과 PAPR 특성을 가진다. 비선형 AWGN 채널에서 Combined PC & PTS OFDM 방식은 N이 32, M-PSK 심볼을 전송하는 부반송파 개수 N_(PC)가 28인 경우 QPSK 변조방식을 적용할 때, 일반적인 OFDM에 비해 HPA IBO=0dB, BER = 1×10^(-3)에서 6dB 정도의 E_(b)/N_(0) 성능향상을 보였다. 또한, 8-PSK 변조방식과 HPA IBO=6dB를 적용하는 경우 BER = 1×10^(-3)에서 8dB의 E_(b)/N_(0) 성능향상을 보였다. 비선형 Rician 페이딩 채널에서는 Combined PC & PTS OFDM 방식이 일반적인 OFDM에 비해서 N=32, N_(PC)=28에서 QPSK 변조를 적용하는 경우 BER = 1×10^(-3)에서 HPA IBO=0dB, K=15dB인 경우 7dB의 E_(b)/N_(0) 성능향상을 보였다. 또한, 8-PSK 변조를 적용하는 경우 BER = 1×10^(-3)에서 HPA IBO=6dB, K=10dB인 경우에 13.5dB의 E_(b)/N_(0) 성능향상을 보였다. 따라서 본 논문에서 제안한 Combined PC & PTS OFDM 전송방식은 비선형 이동 위성채널에서 우수한 성능을 보이며, 전력 및 대역폭 제한적인 고속 광대역의 위성통신 채널에서 멀티미디어 서비스를 보다 효율적으로 제공할 수 있을 것이다. Recently, extensive studies have been carried out on techniques for power and bandwidth efficient transmission of high-speed wide-band information as the demands for multimedia communication services including voice, data, and image information increase. However in multipath fading environments, ISI(Inter Symbol Interference) resulting from delay spreads of reflected signals causes BER(Bit Error Rate) performance degradation, which becomes more serious in a high-speed data transmission. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) technique, known as a multi-carrier modulation(MCM), solves ISI problem by splitting the wide-band into a number of narrow-band sub-channels. Multi-level modulation and demodulation techniques such as M-ary PSK(Phase Shift Keying) and M-ary QAM(Quadrature Amplitude Modulation) transmit the high-speed wide-band information at an improved efficiency bandwidth. In this paper, bandwidth-efficient OFDM M-ary PSK technique for the transmission of high-speed wide-band information in a mobile satellite channel and PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) reduction technique of the OFDM system in a nonlinear transmission channel are proposed. The performance of the proposed system is analyzed theoretically and via computer simulation. In satellite communication systems, HPAs(High Power Amplifiers) are employed in order to maintain the carrier power between satellite transponder and earth station to a certain level. In the OFDM M-ary PSK system, PAPR increases linearly with the number of sub-carriers N, and the performance of the OFDM system degrades as compared to that of single-carrier modulation(SCM). Therefore, a new OFDM technique is required to improve bandwidth efficiency and BER performance in a nonlinear satellite channel. In this paper, Combined PC(Parallel Combinatory OFDM) & PTS(Partial Transmit Sequence) OFDM is proposed in order to improve bandwidth efficiency and BER performance. The Combined PC & PTS OFDM achieves better BER performance and less PAPR than a conventional OFDM. Furthermore our new technique has an improved bandwidth efficiency as compared to PTS OFDM when N_(PC), which is the number of sub-carriers to transmit M-PSK symbols, is 28. In a nonlinear AWGN channel, Combined PC & PTS OFDM with N=32 and N_(PC)=28 achieves 6dB E_(b)/N_(0) improvement at HPA IBO=0dB and BER = 1×10^(-3) when QPSK is applied, and achieves 8dB E_(b)/N_(0) improvement at HPA IBO=6dB and BER = 1×10^(-3) when 8-PSK is applied as compared to a conventional OFDM. In a nonlinear Rician fading channel, Combined PC & PTS OFDM with N=32 and N_(PC)=28 achieves 7dB E_(b)/N_(0) improvement at BER = 1×10^(-3), HPA IBO=0dB and K=15dB as compared to a conventional OFDM when QPSK is applied. Also the Combined PC & PTS OFDM achieves 13.5dB E_(b)/N_(0) improvement at BER = 1×10^(-3), HPA IBO=6dB and K=10dB when 8-PSK is applied. It is shown that Combined PC & PTS OFDM achieves better performance than a conventional OFDM in a nonlinear satellite channel, and would be suitable for use in high-speed wide-band multimedia satellite communications.

OFDM 시스템을 위한 동기 및 전송률 향상을 위한 협력 통신 연구

임형묵 세종대학교 대학원 2012 국내석사

DVB-C2 시스템은 OFDM을 기반으로 하는 차세대 케이블 방송 표준 이다. PLP(Physical Layer Pipe)를 기본 단위로 다양한 변조 기법과 부호율을 적용할 수 있으며 데이터 슬라이스 단위로 만들어 전체의 프레임을 구성한다. OFDM을 기반으로 하여 대역폭 사용에 효율적이지만, 심벌 동기 및 주파수 오차 추정이 중요하다. 또한 전체 프레임의 동기와 PLP의 FEC 프레임의 동기는 정보 추출을 위해 꼭 필요하다. DVB-C2에서 OFDM 심벌 동기 및 주파수 동기 오차 추정기법으로는 보호구간을 이용한 ML 추정기법이 효과적이다. 심벌 시간 동기 기법에서 한 개 이상의 OFDM 심벌의 보호구간 상관값을 누적하여 사용할 경우 유선 환경의 에코에 의해 저하되는 추정성능을 개선할 수 있었다. 프리앰블 심벌 검출을 통한 프레임 동기 기법과 FEC 프레임 동기 기법은 표준문서에 제시된 구현 요구 SNR을 기준을 만족하는 추정 성능을 보여주었다. MIMO(Multiple Input Multiple Output)기법은 송수신 단에서 하나 이상의 안테나를 사용하여 공간 다이버시티를 이용한 통신 신뢰성 증대 또는 공간 다중화를 통한 전송률 증대를 가져올 수 있는 기법이다. 하지만 단말의 안테나 증가는 제한된 전력사용과 크기, 그리고 가격 측면에서 단점으로 적용하였다. 이를 극복하기 위하여 각 사용자의 단말이 안테나를 서로 공유하여 가상의 MIMO 환경을 구성하는 협력통신 기법이 제안되었다. 또한 협력통신에서 시공간 블록 부호화(Space-Time Block Code, STBC)를 적용하여 신뢰성을 증가 시킬 수 있었다. 하지만 협력 하는 사용자가 협력 전송을 할 신호에 대하여 서로 주고받는 추가적인 시간이 소모되어 전체 전송률이 감소되었다. 이를 극복하기 위하여 OFDMA를 대상으로 협력 통신 기법에 대하여 사용자가 서로 할당된 대역을 공유 하고 수정된 STBC 구조를 적용하는 기법이 제안되었다. 일반적인 협력 통신 기법에 비하여 1.3배의 전송률 향상과 함께 신뢰성 있는 통신이 가능하게 하였다. 본 논문에서는 기존의 기법의 전송률 개선을 위하여 전송구조에 대하여 새롭게 정의 하였다. 일반적인 협력 통신 기법에 비하여 1.5배의 전송률 향상과, 기존의 제안된 기법에 비하여 1.12배의 전송률 향상의 효과를 보여 주었다. 또한 기존의 제안된 기법과 1dB 미만의 성능 차이를 보여주었다. 제안된 협력통신 기법은 고속전송과 함께 다이버시티 효과를 증대하기 위하여 채널의 변화가 비교적 적은 저속 이동 환경에 적합하였다. DVB-C2 is based on the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) instead of single-carrier modulation. OFDM gives additional flexibility and robustness in HFC cable channel. In OFDM system, it is important to estimate the symbol timing and the frequency offset. The ML estimation is a method for OFDM symbol synchronization and frequency offset estimation. ML estimation which uses multiple symbols is more effective in hybrid fibre coax(HFC) echo channel. After OFDM symbol synchronization, the frame synchronization is achieved by finding preamble symbols of DVB-C2 frames. The FEC frame synchronization is achieved by FEC frame header detection. The frame synchronization scheme and the FEC frame synchronization scheme satisfy the minimum requirement which is presented in the DVB-C2 standard document. Multiple Input Multiple Output(MIMO) techniques can provide high reliability or high data rate in wireless communication. But it is not always practical that the receiver deploys multiple antenna in limited size and cost. So user cooperative communication system is very attractive for wireless communications. The users share their antennas each other to achieve high reliability or high data rate like MIMO system. But cooperative communications have a disadvantage that the transmission rate is decreased to transmit own signal for relaying in cooperation phase. To overcome the disadvantage of cooperative communication, modified space time block code (STBC) is proposed to increase transmission rate. In this thesis, another modified STBC is proposed to achieve 3/4 transmission rate by sharing sub-channels of two users each other in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). The proposed scheme is 12 percent higher than conventional modified STBC with almost same BER performance in WiBro system, and it is effective to get high data rate in slow fading channel.

OFDM방식의 차세대 단거리 전용 통신 시스템 성능 개선에 관한 연구

김만호 목원대학교 대학원 2007 국내석사

본 논문에서는 도심환경에서 빌딩이나 이동하는 장애물이 존재하기 때문에 발생하게 되는 다중경로 성분을 고려한 2-Ray DSRC 채널 환경과 Clarke & Gans 채널 환경에서 OFDM 시스템의 등화기를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 그 성능을 분석하였다. DSRC 채널은 차량의 이동 속도가 최대 180km/h로 빠른 속도를 가지며, 이로 인하여 핸드 오프가 발생하지 않을 경우 다양한 정보를 제공하기에는 서비스 시간이 매우 짧다. 따라서 교통정보와 다양한 멀티미디어 서비스 등을 하기 위해서 더 높은 전송속도가 요구되며 현재 차세대 DSRC 시스템의 데이터 전송속도는 10Mbps 이상으로 추진되고 있다. 기존 DSRC 시스템과 차세대 DSRC 시스템의 채널 환경의 가장 큰 차이는 데이터 전송속도의 증가로 인하여 무선 다중 경로 채널에서 ISI가 발생하여 주파수 선택성 페이딩 채널 환경이 되는 것이다. 데이터의 고속 전송으로 인하여 신호는 무선 다중 경로 채널에서 페이딩, 심볼 간섭 등의 영향을 겪게되며 이로 인하여 높은 에러율을 가지게 된다. 그러므로 ISI를 제거하기 위한 채널 등화와 진보된 변복조 방식이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 차량 속도와 데이터 전송속도가 점점 빨라짐에 따라 다중경로 페이딩 채널에서 성능이 우수한 시스템이어야 하기 때문에 고속 무선 LAN의 표준안인 IEEE 802.11a를 근거로 한 OFDM을 사용하였다. OFDM 방식은 보호구간을 사용해 채널의 ISI를 제거하므로 일반적으로 등화기가 필요 없으나, OFDM 각 심볼 주기마다 보호구간의 사용은 채널 사용 면에서 비효율적이 되며 채널의 지연 확산이 커질 경우, 보호구간만으로는 ISI를 완전히 제거 할 수 없으며 성능 개선을 위하여 등화기가 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 Clarke & Gans 채널 모델링과 Rician 페이딩 환경에서 OFDM/QPSK 시스템을 시뮬레이션하고, 주파수 1-탭 적응 등화기와 Pre-FFT 11-탭 적응 등화기를 사용하여 시스템 성능을 개선하였다. 시뮬레이션 결과로 Clarke & Gans 페이딩 채널 환경에서 도플러 주파수 발생시 최대 도플러 천이 주파수가 클수록 시스템 성능 열화를 보임을 알 수 있었고, 주파수 1-탭 적응 등화기를 채용하여 성능분석을 한 결과 BER 10-2 을 기준으로 차량의 이동 속도가 150km/h 이상인 경우 약 1dB 정도의 작은 성능 향상이 되는 것을 알 수 있었다. Rician 페이딩 채널 환경에서는 주파수 1-탭 적응형 등화기를 적용한 경우 라이시안 심도가 4이상인 경우의 SNR 12dB 이상에서 성능개선이 이루어짐을 알 수 있었으며, Pre-FFT 11탭 적응 등화기를 적용한 경우는 SNR 11dB 이하에서는 성능 변화가 없으나 11dB 이상의 경우에는 높은 성능 개선이 이루어짐을 확인 할 수 있었다.

A Study on Improved Synchronization Receiver Design for OFDM-based Wireless Communication System : OFDM 기반 차세대 통신시스템을 위한 향상된 동기화 수신기 설계에 관한 연구

양현 세종대학교 대학원 2011 국내박사

이동 광대역 무선 접속을 위한 MIMO-OFDM 시스템 및 채널 추정에 관한 연구

朴想淳 全北大學校 大學院 2005 국내박사

The explosive growth of wireless communications is creating the demand for high speed, reliable, and spectrally-efficient communications over the mobile wireless medium. There are several challenges in attempts to provide high-quality service in this environment. Space-time block coding (STBC) is a attractive technique as a simple transmit diversity scheme for providing highly spectrally efficient wireless communications. The STBC was applied to the OFDM as an attractive solution for a high bit rate data transmission in a multipath fading environment. This system was referred to as the space-time block coded OFDM (STBC-OFDM). And the space-frequency block coded OFDM (SFBC-OFDM) has been proposed where the block codes are formed over the space and frequency domains. Recently, some space-time-frequency block coded OFDM (STF-OFDM) transmission schemes have been also proposed. In this paper, we propose spreading MIMO-OFDM transmission schemes with low coding and decoding complexity. Spreading MIMO-OFDM transmission schemes are simple method for improving a performance of conventional MIMO-OFDM transmission schemes by means of spreading in frequency and time domain. Using the spreading in frequency and time domain, spreading MIMO-OFDM obtain frequency and time diversity gain, and improve the bit error rate (BER) performance of conventional MIMO-OFDM transmission schemes. However, spreading MIMO-OFDM transmission schemes suffer from channel estimation error more severely than conventional MIMO-OFDM transmission schemes. Therefore, accurate channel estimation and compensation are required at the receiver, for efficient spreading MIMO-OFDM systems. There are channel frequency response estimators and channel impulse response estimators in MIMO-OFDM channel estimators. In MIMO-OFDM system over fast-varying fading channels, channel estimation and tracking is generally carried out by known pilot symbols in given position of the frequency-time grid. This method is known as pilot-symbol assisted modulation(PSAM). In this paper, we propose the pilot-symbol aided channel impulse response estimator for STBC-OFDM system and SFBC-OFDM system over fast-varying fading channels. Also we extend this impulse response estimator to the hybrid MIMO-OFDM system with 4 transmit antennas. We apply the pilot-symbol aided channel impulse response estimators to the spreading MIMO-OFDM systems, and can achieve good performance in fast fading channels.

OFDM 전송방식의 모뎀 구현에 관한 연구

김재완 東國大學校 大學院 2002 국내석사

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), the most spectrum efficient multi-carrier modulation technique, has been recently proposed to overcome the adverse effects of communication channels. For this reason, IEEE 802.11a which targets a range of data rates from 6 up to 54Mbps using OFDM in the 5GHz band is established. In this thesis, OFDM modem which is based on IEEE 802.11a high-speed wireless LAN standard's Physical Layer is designed and implemented. Designed modem use 16-bit floating point to improve accuracy of OFDM modulation and demodulation. FFT processor adopt the Radix 2^(2)SDF algorithms. As a result, high speed processing and reduced hardware complexity are achieved. Also, Viterbi decoder has simple architecture by using FPGA RAM blocks instead of registers. All functional blocks of OFDM modem are designed by VHDL and simulated by using MaxplusII.