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다상 필터 기반 OFDM 전송시스템의 설계
Polyphase Filtered OFDM Transmission System 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. D / D, 시스템 및 제어부문, v.53 no.4, 2004년, pp.286 - 292  

이창수 (한양대 공대 전기공학과) ,  유경열 (한양대 공대 전기공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a polyphase filtered orthogonal frequency division multiplexing (PF-OFDM) technique. The proposed structure uses a modified discrete Fourier transform (MDFT) transmultiplexer to achieve greater spectral efficiency than an OFDM system, while preserving backward compatibility with ...

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제안 방법

  • 그림 10은 심볼 전송 비율에 정규화된 전송 전력 스펙럼을 보여주고 있다. OFDM과 다상 필터 OFDM 모두 16개의 부반송파를 갖도록 설계하였다. 부밴드화 관점에서 다상 필터 OFDM의 성능이 월등히 뛰어난 것을 쉽게 알 수 있다.
  • 기존의 OFDM 시스템과 호환성을 유지하며, 스펙트럼 효 율성을 갖는 다상 필터 OFDM 송수신기 구조를 제안하였다. 두 개의 I/DFT 다상 필터뱅크로부터 한 개의 I/DFT에 기반을 둔 MDFT 변환다중장치, 또는 다상 필터 OFDM를 구조적으로 유도하였다.
  • 제안된 다상 필터 OFDM 시스템이 보호구간 없이도 ISI 를 완화시키는 것을 검증하기 위하여 일련의 컴퓨터 모의 실험을 수행하였다. 다상 필터 OFDM의 uncoded BER 성능을 보호구간을 이용한 OFDM(OFDM/GI)과 비교하였으며, 모의 실험에서 쓰인 매개변수들은 표 1과 같다.
  • 기존의 OFDM 시스템과 호환성을 유지하며, 스펙트럼 효 율성을 갖는 다상 필터 OFDM 송수신기 구조를 제안하였다. 두 개의 I/DFT 다상 필터뱅크로부터 한 개의 I/DFT에 기반을 둔 MDFT 변환다중장치, 또는 다상 필터 OFDM를 구조적으로 유도하였다. 이 구조는 OFDM의 기본 블록들 외에 다상 필터, up/downsampler가 추가되었다.
  • 시스템 과도 호환성을 갖는 송수신기 구조를 제안하였다. 두 개의 VDFT 다상 필터뱅크에 기반한 MDFT 변환다중장치 를 OFDM 송수신기와 역호환성을 갖도록 한 개의 I/DFT 다상 필터뱅크를 갖는 구조로 변환하였다. 제안된 시스템은 IZDFT와 직렬/병렬 변환기로 구성된 OFDM 시스템의 기본 골격에 다상 필터와 up/downsampler를 첨가하여 구성하였다.
  • 부밴드간의 aliasing을 제거하기 위해, 복소 변조 필터뱅 크에 두 가지. 변형을 가함으로써 MDFT 필터뱅크를 생성한 다 [7], 먼저 M/2 샘플의 지연을 갖는 downsampling과 지 연을 갖지 않는 downsampling, 두 가지 형태로 입력 신호를 처리한다. 그리고는, 지연이 있는 복소수 출력에서 실수 부를 취하고, 지연이 없는 출력에서 허수부를 얻는다.
  • 본 논문에서는 국부화된 원형필터를 사용하여 보호구간 없이 ISI를 줄이고, 부반송파의 사이드로브를 낮춤으로써 높은 저지 대역 감쇠를 유도함으로 ICI를 완화시키는 동시 에, 한 개의 M><M I/DFT만을 사용하여 기존의 OFDM 시스템 과도 호환성을 갖는 송수신기 구조를 제안하였다. 두 개의 VDFT 다상 필터뱅크에 기반한 MDFT 변환다중장치 를 OFDM 송수신기와 역호환성을 갖도록 한 개의 I/DFT 다상 필터뱅크를 갖는 구조로 변환하였다.
  • 전술한 두 개의 IZDFT 다상 필터뱅크 구조를 갖는 MDFT 변환다중장치는 한 개의 I/DFT를 사용하는 OFDM 시스템과 서로 호환성의 문제가 있다. 이러한 문제를 해결 하기 위하여 두 개의 AfxAf IDFT 다상 필터를 결합함으로 써 다상 필터 OFDM 시스템을 구성하였다. 한 개의 I/DFT 를 갖는 다상 필터 OFDM 송수신기는 OFDM 시스템의 기본 블록인 LQFT와 직렬/병렬변환기, 그리고 추가 블록인 다상 필터, up/downsampler로 구성되어 있다.
  • 제안된 다상 필터 OFDM 시스템이 보호구간 없이도 ISI 를 완화시키는 것을 검증하기 위하여 일련의 컴퓨터 모의 실험을 수행하였다. 다상 필터 OFDM의 uncoded BER 성능을 보호구간을 이용한 OFDM(OFDM/GI)과 비교하였으며, 모의 실험에서 쓰인 매개변수들은 표 1과 같다.
  • 두 개의 VDFT 다상 필터뱅크에 기반한 MDFT 변환다중장치 를 OFDM 송수신기와 역호환성을 갖도록 한 개의 I/DFT 다상 필터뱅크를 갖는 구조로 변환하였다. 제안된 시스템은 IZDFT와 직렬/병렬 변환기로 구성된 OFDM 시스템의 기본 골격에 다상 필터와 up/downsampler를 첨가하여 구성하였다. 이러한 변환다중장치는 다상 필터의 추가로 인하여 다상 필터 OFDM 시스템으로 생각할 수 있으며, 구조 적으로 OFDM/OQAM 기법과 매우 흡사한 형태를 갖는다.
  • 이때, 원형필터는 전체 필터 뱅크 시스템의 왜곡(distortion) 전달 함수 7\z)의 magnitude 응답 #이 모든.주파수 w에 대하여 근사적으로 평탄 해지도록 설계한다. 이를 위하여 원형필터 H(z)은 다음 두 조건을 만족해야 한다.

이론/모형

  • OFDM 통신 시스템은 다중반송파(multicarrier) 전송기법 이며, 병렬화된 M개 채널의 송신 데이터를 각기 상이한 부 반송파(subcanEer) 주파수로 다중화(multiplexing)하는 방식 이다. OFDMe I/DFT(inverse discrete Fourier transform and discrete Fourier transform)을 이용하여 데이터를 변조한다. 이때, 각 부반송파의 상호 직교성(orthogonality)을 유지하면서 주파수 대역을 여러 개의 협대역(narrow- band) 부밴드(subband)로 나누게 된다.
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참고문헌 (11)

  1. Shinsuke Hara and Ramjee Prasad, Multicarrier techniques for 4G mobile communications, Artech House, 2003 

  2. 3GPP TR 25.892 v0.5.2, OFDM for UTRAN enhancement, Dec. 2003 

  3. S. Mirabbasi and K. Martin, 'Overlapped complex-modulated transmultiplexer filters with simplified design and superior stopbands,' IEEE Trans. Circuits Syst. Ⅱ, vol. 50, pp. 456-469, Aug. 2003 

  4. S. D. Sandberg and M. A. Tzannes, 'Overlapped discrete multitone modulation for high speed copper wire communications,' IEEE Journal on Selected Areas in Comm., vol. 13, pp. 1571-1585, Dec. 1995 

  5. P. Siohan, C. Siclet, and N. Lacaille, 'Analysis and design of OFDM/OQAM systems based on filterbank theory,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 50, pp. 1170-1183, May 2002 

  6. T. Karp and N. J. Fliege, 'Modified DFT filter banks with perfect reconstruction,' IEEE Trans. Circuits Syst. Ⅱ, vol. 46, pp. 1404-1414, Nov. 1999 

  7. N. J. Fliege, Multirate Digital Signal Processing, John Wiley & Sons, 1994 

  8. S. K. Mitra, Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, McGraw-Hill, 2001 

  9. C. D. Creusere and S. K. Mitra, 'A simple method for designing high-quality prototype filters for M-band pseudo QMF banks,' IEEE Trans. Signal Processing, vol. 43, pp. 1005-1007, Apr. 1995 

  10. M. Vetterli, 'Perfect transmultiplexers,' in Proc. IEEE Int. Conf. Acoustics, Speech and Signal Processing, ICASSP-1986, vol. 4, pp. 2567-2570, 1986 

  11. G. Strang and T. Nguyen, Wavelets and Filter Banks, Wellesley-Cambridge Press, 1996 

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