시변 다중 경로 페이딩 환경에서 사전 등화기를 사용하는 적응 변조 SFBC-OFDM 시스템에 관한 연구 = Adaptive SFBC-OFDM with Pre-equalizer under Time-varying Multipath Fading Channer

국문 초록 (Abstract)

이 논문에서는, 하향 링크의 수신기 복잡도를 증가시키지 않으면서도 하향 링크 시스템 용량을 증가시키기 위해서, OFDM 시스템에 SFBC(Space-Frequency Bloc Code) 전송 다이버시티와 적응 변조(adaptive modulation)를 적용하는 방법을 제안하고 분석한다. SFBC 전송 다이버시티의 성능은 연속되는 부채널이 얼마나 플랫한가에 달려 있다. SFBC 전송 다이버시티와 결합해서 적응 변조를 하면 시스템 용량이 증가하지만, 심각한 주파수 선택적 페이딩을 겪는 경우 야기되는 심볼 간 간섭으로 인해 성능이 저하된다. 이 논문에서는 인접 부채널에 사전 등화기(pre-equalizer)를 사용해, 인접 부채널의 수신 SNR을 일정하게 유지함으로써 이 문제를 해결한다. 전송 전력 내에서 가용한 모든 부채널에 pre-equalizer를 적용한다면, 적응 변조처럼 SNR에 대해 일정한 BER을 유지하는 고정 변조를 사용할 수 있다. 또한 고정 변조의 사용은 하향링크 수신단의 blind modulation-level detection 또는 modulation-level signaling을 생략할 수 있도록 해주므로 수신기 구현을 간단하게 한다. 적응 변조를 위해서는 이미 채널 예측이 필요하므로, 채널 예측에 기반한 사전 등화기의 추가는 complexity를 증가시키지는 않는다. 다시 말하면, 이 논문에서는 OFDM 시스템에서 SFBC 전송 다이버시티와 결합한 적응 변조를 제안한다. 또한 주파수 선택성으로 인한 제한한 시스템의 성능 저하를 보상하고 일정한 BER 성능을 갖는 고정 변조를 가능하게 하기 위한 기술로서 사전 등화기(pre-equalizer)를 제안한다. 제안한 시스템을 분석하고 기존의 OFDM 적응 변조와 비교한다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 시스템이 시변 다중 경로 환경에서 기존 방법 보다 더 좋은 BER 성능과 throughput을 가짐을 보이고, 심각한 주파수 선택적 페이딩을 겪는 환경에서도 사전 등화기를 사용해 성능을 유지할 수 있음을 확인한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this thesis, in order to increase data transmission rate in the downlink without increasing of complexity, we propose and analyze an adaptive modulation scheme combined with SFBC transmit diversity in OFDM system. The performance of SFBC transmit diversity depends on how flat adjacent subchannels are. Although an adaptive modulation with SFBC transmit diversity increases system capacity, performance degradation is resulted by inter-symbol interference due to severe frequency-selectivity. In this paper, we solve this problem by keeping received SNR constant using a pre-equalizer among adjacent subchannels. As a result, the orthogonality of SFBC is kept and the throughput is increased. If we use a pre-equalizer over all possible subchannels, we can use the superior fixed modulation, as far as transmit power is allowed. The fixed modulation with a pre-equalizer keeps BER constant and makes the detection process of a receiver simple by omitting blind modulation-level detection or modulation-level signaling. The proposed schemes don't require additional complexity because adaptive modulation already use channel prediction. In other words, we propose an adaptive modulation with SFBC transmit diversity in OFDM system and a pre-equalizer as a technique for compensating a frequency-selectivity and as a technique for fixed modulation. We analyze and compare the proposed schemes with conventional adaptive modulation. Through the computer simulation, we are confirmed that the proposed schemes show a better BER and throughput performance than the conventional schemes under the time-varying multipath fading channel.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• I. 서론 = 1
• II. 고속 데이터 전송 기법 = 4
• 2.1 OFDM 시스템 = 4
• 2.2 적응 변조(Adaptive Modulation) = 8
• 2.3 전송 다이버시티(Transmit Diversity) = 13
• 2.3.1 Space-Time Block Coded OFDM(STBC-OFDM) = 14
• 2.3.2 Fast fading 채널에서의 Space-Time Block Coded OFDM(STBC-OFDM) = 17
• 2.3.3 Space-Frequency Block Coded OFDM(SFBC-OFDM) = 18
• 2.3.4 Frequency-selective fading 채널에서의 Space-Frequency Block Coded OFDM(SFBC-OFDM) = 21
• III. Adaptive Modulation for SFBC-OFDM System = 26
• 3.1 Adaptive Modulation with SFBC Transmit Diversity = 26
• 3.1 Adaptive Modulation with SFBC Transmit Diversity under time-varying multipath fading channel = 27
• IV. Adaptive Modulation for SFBC-OFDM System using Pre-equalizer = 31
• 4.1 Adaptive Modulation with SFBC Transmit Diversity using Pre-equalizer under time-varying multipath fading channel = 31
• 4.2 Fixed Modulation with Transmit Diversity using Pre-equalizer under time-varying multipath fading channel = 36
• V. 결론 = 42
• VI. 참고문헌 = 44