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[국내논문] 도플러 확산 환경에서의 안테나 다이버시티 효과에 관한 연구
A Study on Effects of Antenna Diversity in Doppler Spread Environments 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.9 no.3, 2005년, pp.510 - 515  

이종길 (인천대학교 정보통신공학과)

초록
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도플러 확산은 송수신단의 이동에 따라 발생하며 송수신단의 상대적인 위치 및 이동속도에 따라 도플러 주파수 변이 정도가 다르게 나타난다 본 논문에서는 앞으로 폭 넓게 활용될 것으로 예상되는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신방식을 적용했을 경우를 가정하여 다양한 무선채널에서의 도플러 확산에 의한 성능 열화 현상을 안테나 다이버시티(diversity) 효과를 활용하여 어느 정도까지 개선할 수 있는지를 분석하였다. 이를 위하여 다양한 무선채널 모델을 설정하고 도플러 확산에 따른 SIR(Signal to interference) 값 및 SIR을 고려한 effective SNR을 계산하였다. 이러한 결과들을 바탕으로 도플러 확산 정도에 따른 다이버시티 효과를 구체적으로 분석하기 위하여 수신단에서의 BER 개선 정도를 고찰하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Doppler spread can occur due to the relative movement of transmitter and receiver. The Doppler frequency shift varies as the relative location and the velocity of transceivers change. This Doppler spread may seriously degrade the performance of OFDM system which is considered to be very efficient fo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 문제로 인하여 고속 이동 중일 경우 시스템의 성능이 심각하게 열화될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 무선 채널 모델을 설정하고 도플 러 확산에 따른 반송파 간섭에 의한 영향이 안테나 다이버시티 효과에 의하여 어느 정도 경감될 수. 있는지, 를 분석하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 결과들을 바탕으로 고속 무선 OFDM 시스템에서의 도플러 확산에 의한 반송파 간섭과 그에 따른 성능 열화를 분석하기 위해 다양한 채널 모델과 도플러 확산에 따른 BER 계산을 통하여 성능 열화 정도를 확인하였다. 또한 도플러 확산에 의해 야기되는 성능 열화에 대한 보상 기법으로 수신 안테나 다이버시티 기법을 소개하였으며 그에 따른 성능 향상 정도를 분석하였다.

가설 설정

  • X*는 부반송파에 실리는 데이터 심볼이고 K는 반송파 인덱스 집합을 나타낸다. 본 논문에서는 64point FFT 시스템을 가정하여 K=[-32, 31]로 설정하는 한편, 심볼 IX』= 1。] 고 심볼간 비상 관이며 평균은。으로(uncorrelated zero mean) 변조되었다고 가정한다. 그러므로 FFT 길이와 사용되는 반송파의 수가 같다고 하면 반송파의 signal-to-subcarrier interference ratio (SIR) 을 나타내는 7s依3와 평균 SIR을 나타내는 腿을 다음과 같은 방법으로 계산할 수 있다.
  • 여기서 다중경로를 거쳐 수신된 신호의 반송파 간섭의 영향을 간단하게 계산하기 위해 경로는 단 일경로 k만 존재하며 i 번째 부반송파와 이 부 반송 파에 영향을 주는 방해 부반송파 j만 존재한다고 가정한다. 이때 경로 k로 수신되어 수신 단에서 matched filter로 입력되는 신호 丫件의 전력 스펙트럼은 주파수, /=/, -4+4i) 에서의 크기가 1/ T - a'"인 dirac delta pulse로 볼 수 있고 필 터의 전력 밀도 스펙트럼(power density spectrum)은 猝很私公气仃)이므로 필터의 출력은 다음과 같이 정리할 수 있다.
  • 최대도플러 주파수가 반송파 간격의 7x1(广 이고 SNR이 15dB인 경우를 가정 하여 Jakes, Rice, Gauss II 도플러 전력 스펙트럼 모델을 적용하였을 때의 16- QAM 성상 도를 각각 그림 4에서 그림 6까지 나타내었다. Jakes 모델의 경우 도플러 주파수가 좌우대칭으로 나타나기 때문에 성상도 상의 위상회전은 발생하지 않으며, 다만 도플러 주파수별 크기 분포가 보다 랜덤한 Jakes 모델을 적용한 경우 성상 도상에서 일반적인 rectangular 모델보다 더 분산되어 나타남을 알 수 있다.
  • 이동 무선시스템의 기저 대역 모델[2]에서 송수 신단 impulse shaping filter는 시간 도메인에서 서로 매칭되어 있고 rectangular form이라고 가정한다. 송신 단에서 필터를 통과한 변조된 심볼은 직교하는 각부반송파에 실려 송신된다.
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참고문헌 (8)

  1. Paul H. Moose, 'A technique for orthogonal frequency division multiplexing frequency offset correction' IEEE Trans. Commun, vol. 42, no. 10, October 1994 

  2. P. A. Bello, 'Characterization of randomly time-variant linear channels,' IEEE Trans. on Communication Systems, vol. CS-11, Dec. 1963 

  3. P. Robertson and S. Kaiser, 'Doppler spread analysis and simulation for multi-carrier mobile radio and broadcast systems', Second international workshop on multi-carrier pread spectrum & related Topics (MC-SS'99), September 1999 

  4. J. D. Parson, Mobile radio propagation channel, John Wiley & Sons, 2000 

  5. D. Lee, G. J. Sauliner, et al. 'Antenna diversity for an OFDM system in a fading channel' Proc. IEEE MCC, vol. 2, no. 31, Nov. 1999 

  6. M. Patzold, Mobile fading channels, John Wiley & Sons, 2002 

  7. Matthias Patzold, 'Mobile fading channels', WILEY, January 2002, pp.259-265 

  8. S. Hara and J.P. Linnartz, Wireless Personal Communications, NO. 1-2, Kluwer, 1996 

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