[논문]위상을 고려한 광대역 DS/CDMA 셀룰라 시스템에서 MRC 다이버시티를 이용한 성능분석

김원섭; 정근열; 박진수

위상을 고려한 광대역 DS/CDMA 셀룰라 시스템에서 MRC 다이버시티를 이용한 성능분석
Performance Analysis of Wide-Band DS/CDMA Cellular System Using MRC Diversity 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.5 no.4, 2001년, pp.699 - 705

김원섭 (청주대학교 전자공학과) , 정근열 (청주대학교 전자공학과) , 박진수 (청주대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 DPSK변조 방식을 고려하여 나카가미-m 페이딩채널로 다중경로 페이딩을 모델화 하였으며, 각 브랜치에서의 나카가미 페이딩 지수(m)는 전파 환경에 따라 일정하지 않을 것이며 각 MRC 다이버시티의 브랜치에서 나카가미 페이딩 지수가 낮은 값을 가지는 브랜치를 제거할 경우 성능이 좋아질 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 나카가미 페이딩 지수를 임의의 값으로 주었을 경우 광대역 DS/ /CDMA 시스템에서 각각의 경로로 수신된 신호의 평균 SNR(signal to Noise Ratio)이 시스템의 BER에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석하고 나카가미 페이딩 지수(m)값이 낮은 브랜치를 제거한 경우의 광대역 DS/CDMA 셀룰라 시스템에서 각각의 경로로 수신된 신호의 평균 SNR(signal to Noise Ratio)이 시스템의 BER에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

It is considered DPSK modulation and the channel is modeled as multipath Nakagami fading type which has been recently taken as a general model in the communication environments in this paper. Most paper assumed that Nakagami fading index(m) of each branch of Rake receiver was fixed the same value in recent years. However, Nakagami fading index(m) of each branch of Rake receiver takes several value through communication environments. In this case, the branch ,which takes a small Nakagami fading index(m), exclude. So we can improve performance. We are considered phase error and analyzed wideband DS/CDMA cellular system. When nakagami fading index(m) takes voluntary value, we analyze BER of wideband DS/CDMA cellular system. Finally, When the branch, which takes a small Nakagami fading index(m), exclude, we analyze BER of wideband DS/CDMA cellular system.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 DS/CDMA 시스템에서 반드시 고려해야 하는 위상에러를 추가하여 페이 딩 채널 하에서 불완전하게 동기된 광대역 DS/CDMA시스템 의 성능을 분석하였고, 나카가미 페이딩 지수를 임의의 값으로 주었을 경우 광대역 DS/CDMA 시스템의 성능분석을 하였다.
현재까지의 연구에서는 다양한 페이딩 환경하에서 완전동기된 CDMA 시스템의 성능을 분석하였다. 그러나 수신기가 고속으로 이동중이거나 또는 수신기에 도달한 수신전파의 세기가 일정한 크기이하인 경우 수신기에서 수신한 신호는 심각한 위상에러를 지니게 되며 수신기의 수신성능에 많은 영향을 주게 된다.

가설 설정

셀룰라 시스템의 배치는 그림1과 같고, 홈셀을 본 눈문에서 기준 셀로 취한다. 그리고 각 셀들은 완전한 전력제어가 이루어 졌다고 가정한다.
다른 경로와 다른 사용자에 대한 지연과 위상은 모두 통계적으로 독립이고, 시스템에 M개의 셀이 있을 때 각 셀의 실제 사용자는 K라고 가정한다.
본 논문에서는 가 최소한 몇 비트 동안 상수로 취급되어지게 하기 위해서 감쇠대역폭이 PLL의 대역 폭보다 훨씬작다고 가정한다. 이 저속페이딩에 대한 가정은 평균 BER계산을 간단하게 하고, 위상에러에 대한 Tikhonov 분포의 사용이 신호 진폭의 변화에도 유용하도록해 준다.
본 논문에서는 가 최소한 몇 비트 동안 상수로 취급되어지게 하기 위해서 감쇠대역폭이 PLL의 대역 폭보다 훨씬작다고 가정한다. 이 저속페이딩에 대한 가정은 평균 BER계산을 간단하게 하고, 위상에러에 대한 Tikhonov 분포의 사용이 신호 진폭의 변화에도 유용하도록해 준다.[9] 이러한 상태로 고정되었을 때 랜덤변수인 COS(/0) 를 기대값으로 대치하여도 심각한 오류를 발생시키지 않는다.

제안 방법

Loop Gain 값이 각각 ldB, 5dB, 10dB인 경우에 m값의 변화에 따른 성능 분석을 하였으며, m값이 각각 1, 2, 4인 경우에 Loop Gain에 따른 성능분석을 하였다.
또한 PLL Gain 값이 ldB, 5dB인 경우 m값이 고정된 경우와 m값이 변화할때의 성능분석 및 m값이 낮은 브랜치를 제거한 경우와 제거하지 않은 경우의 성능을 분석하였다.
마지막으로 나카가미 페이딩 지수(m)값이 낮은 브랜치를 제거한 경우의 광대역 DS/CDMA 셀룰라시스템의 성능분석을 하였다.
본 논문에서는 나카가미-m 페이딩 채널하에서 MRC 레이크 수신기를 이용하여 위상이 고려된 광대 역 DS/CDMA 셀룰라 시스템에서 페이딩 지수(m)값이 각 경로를 통해 들어올 때 임의의 값을 가진 경우와 고정된 경우을 비교 분석하여 컴퓨터 시뮬레이션으로 성능 분석을 하고 페이딩 지수(m)값이 낮은 브랜치를 제거하였을 경우의 시스템 성능분석을 하였다.
본 논문에서는 레이크 수신기의 브랜치수와 다중경 로수를 4로하고 기준 사용자를 제외한 사용자의 수를 50으로 한 후 CDMA 시스템의 프로세싱 이득값을 1023으로 설정하였다.
본 논문에서는 변조 방법 중 동기톤이 없이는 동기 검출을 하기 어렵기 때문에 DPSK 변조방법을 고려한다. 또한 현재까지 연구된 논문들에서는 레이크 수신기에서의 MRC 다이버시티 수신 방법을 채택할 경우 각 브랜치의 나카가미 페이딩 지수(m)를 일정하다고 가정하고 분석하였으나, 실제 각 브랜치에서의 나카가미 페이딩 지수(m)는 일정하지 않을 것이며 또한 각 브랜치에서 나카가미 페이딩 지수가 낮은 값을 가지는 브랜치를 제거할 경우 성능이 좋아 질수 있을 것이다.

성능/효과

그 결과, 위상을 고려하지 않은 경우의 성능에 근접 하기 위해서는 m값에 따라서 조금씩 차이가 있지만 PLL Gain 값이 10dB이상이 되어야 함을 볼수 있었다.
또한, m값이 낮은 브랜치를 제거한 경우에 제거하지 않은 경우보다 성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 따라서 실제 통신 환경에서 주어지는 임의의 m값에 대해 m값이 낮은 브랜치를 제거함으로써 성능의 개선을 이룰 수 있음을 알 수 있었다.
또한, m값이 낮은 브랜치를 제거한 경우에 제거하지 않은 경우보다 성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 따라서 실제 통신 환경에서 주어지는 임의의 m값에 대해 m값이 낮은 브랜치를 제거함으로써 성능의 개선을 이룰 수 있음을 알 수 있었다.
그림5는 주어진 조건에서 PLL 이득값이 5dB인 경우 4개의 브랜치에서 m값이 낮은 브랜치 하나를 제거 했을 경우와 제거 하지 않은 경우에 대해 성능 분석을 하였다. 비트 에러확율 10-3을 얻기 위해 필요한 시스템의 Eb/NO값은 m값이 낮은 브랜치를 제거하지 않은 경우에 대해 위상을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우, m값이 낮은 브랜치를 제거한 경우에 대해 위상을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우 각각 11.2dB,10.2dB, 7.1dB, 6.7dB임을 알수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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