(A) low complexity code tracking loop with adaptive branch selection MMSE combining for DS-UWB on dense multipath fading channel = DS-UWB 다중경로 페이딩 환경에서 선택적 레이크 수신기와 최소 평균 제곱 오류 합성과 연동된 저전력 동기 추적 방식

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this thesis, a low complexity code tracking loop with adaptive branch selection MMSE combining has been proposed that is adequate for the DS-UWB system on dense multipath fading channel. To reduce hardware complexity compared to the conventional scheme [1], theoretical analysis is performed by F-P (Fokker-Plank) equation and channel estimation is operated in the range of only 30% of maximum delay spread. In addition, MMSE combining is employed to improve loop performance. The focuses of this thesis are divided by three parts.First, adaptive number of branch can be obtained by the theoretical analysis. RTA (renewal theory approach) and F-P (Fokker-Plank) equation were introduced as the fundamental background. Through nonlinear analysis, the theoretical values of proposed scheme have been evaluated numerically where the channel estimation is performed in the range of 30% of maximum delay spread to avoid high complexity of it. Hence, adaptive number of branch is determined by the selection criterion, which can reduce the hardware complexity arisen from the characteristic of the UWB system.Second, MMSE combining was exploited to mitigate the interference between branches. To obtain optimal tap weight vector, LMS algorithm was employed. In this way, it’s expected that the loop performance such as MSTE (mean squared tracking error) and MTLL(mean time to lose lock) will be improved with low hardware complexity.Finally, it suffices for the characteristic of UWB system where the code tracking loop should be well operated even in lower SNR. It’s evident that the proposed scheme outperforms the conventional one [1] in lower SNR because of the adaptive number of branch and MMSE combining.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 많은 다중 경로가 존재하는 DS-UWB 시스템에 적합한 새로운 동기 추적 방식이 제안되었다. 기존 방식과 비교했을 때 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 이론적 분석을 통해 순시적 상황에서 적합한 브랜치 개수를 설정하는 기준이 설정되었고 채널 추정은 최대 지연 분산의 30%에서 수행된다. 또한 성능 개선을 위해 최소 평균 제곱 오류 합성을 이용한 방법이 도입되었다. 본 논문의 목적은 다음의 세 부분으로 나뉜다.첫 번째, 이론적 방법을 통한 적절한 브랜치 개수가 구해진다. 리뉴얼 (renewal) 프로세스와 포커-플랑크 방정식이 이론적 토대가 된다. 비선형 해석을 통해 이론적 값들이 구해지며 여기서 채널 추정기의 복잡도를 낮추기 위해 채널의 최대 지연 분산의 30%만 고려한다. 이 때 모든 브랜치를 가지는 최소 평균 제곱 오류 합성을 이용한 방식의 성능과 비교해 0.1 dB 차이를 보이는 임계값을 설정하고 그 때 브랜치 개수를 최적의 개수로 설정한다. 이를 통해 하드 웨어 복잡도를 현저히 낮춤으로써 초광대역 시스템의 저전력 구조 설계를 실현할 수 있다.두 번째, 각 브랜치간의 간섭을 줄이기 위해 최소 평균 제곱 오류가 사용된다. 즉, 최적 탭 벡터를 구하기 위해 LMS 알고리즘을 이용했다. 이를 통해 기존 방식에 비해 평균 제곱 동기 추정 오류와 평균 동기 추적 시간과 같은 성능이 낮은 복잡도를 가지고도 향상됨을 확인할 수 있다.마지막으로, 제안된 방식은 매우 낮은 수신 신호의 신호 대 잡음 비에서도 좋은 성능을 보여준다. 이는 최소 평균 제곱 오류 합성을 이용하고 이를 통해 얻어진 최적의 브랜치 개수를 가지는 동기 추적 방식은 매우 낮은 신호 대 잡음 비에서 비교적 정확히 작동해야 하는 UWB 시스템에 매우 적합하다는 것을 보여준다.