[논문]DS/CDMA 통신 시스템의 비선형 성능 분석

홍현문

doi:10.5207/jieie.2005.19.1.064

DS/CDMA 통신 시스템의 비선형 성능 분석
Non-Liner Performance Analysis on the DS/CDMA Communication System 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.19 no.1, 2005년, pp.64 - 69

홍현문 (동해대학교 전기전자공학과)

초록
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본 논문에서는 DS/CDMA 통신 시스템의 비선형 성능 분석하였다. 또한, 선형일 때 기존의 칩 파형 중 성능이 가장 우수한 Raised cosine 칩 파형과 비교하면 $BER=10^{-4}$을 기준으로 균일 칩 파형은 거의 유사한 성능을 갖지만, 비균일 칩 파형은 0.5[dB] 전력 이득을 찾아서 제안한 칩 파형 중 MAI를 최소화하는 최적의 칩 파형임을 알 수 있었다. 그러나 비선형일 때는 비균일 칩 파형의 높은 PAPR로 인하여 균일 칩 파형에 비해 좋지 않은 성능을 보였다. 즉 비균일 칩 파형이 사용된 비선형 CDMA 시스템에서 약 15[dB]정도의 IBO를 해야 선형 증폭기를 통과한 시스템의 성능과 같아지게 됨을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we analyzed the nonlinear performance on the DS/CDMA Communication System. At the $BER=10^{-4}$, uniform chip waveforms have similar performance in the linear channel. However, non-uniform chip waveforms have about more 0.5[dB] power gain than the conventional raised-cosine chip waveforms. In the nonlinear HPA, non-uniform chip waveforms have worse BER performance than the uniform chip waveforms because of the high PAPR. In other words, non-uniform chip waveforms show similar performance as uniform chip waveforms if IBO (input back on) of 15[dB] is given.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 DS/CDMA 통신 시스템의 비선형 성능 분석하였다. 또한 선형일 때 기존의 칩 파형 중 성능이 가장 우수한 Raised cosine 칩 파형과 비교하면 BER=W, 을 기준으로 균일 칩 파형은 거의 유사한 성능을 갖지만, 비 균일 칩 파형은 0.
본 논문에서는 참고 논문[3]에서 MAI를 최소화하는 computer generated 칩 파형을 근사화된 해석적 칩 파형으로 새롭게 제안한다. Computer generated 칩 파형과 이를 근사화된 해석적 칩 파형의 근 사 성 은 칩 파형의 기본 특성인 대역폭, 엔벨로^, 위상 연 속성 그리고 부분 칩 상관관계 (partial chip correlation) 로 정확도를 평가한다.

가설 설정

그림 6은 비선형 DS/CDMA 시스템에 제안한 칩 파형을 적용했을 때의 BER 성능을 나타낸 것이다. 이때 IB。는 하지 않고, 사용자 수는 1명을 가정하였다. 이 경우 신호의 BER 성능은 비선형 H垣A에 의한 왜곡 영향을 받게 된다.
그림 8은 비선형일 때 DS/CDMA 시스템에 제안한 칩 파형을 적용했을 때의 BER 성능을 나타낸 것이다. 이때 IBO는 5[dB]로 하고, 사용자 수는 1명을 가정하였다. 이 경우 BER 성능은 비선형 HPA에 의한 신호의 왜곡에 영향을 받게 된다.
그림 9는 비선형일 때 DS/CDMA 시스템에 제안한 칩 파형을 적용했을 때의 BER 성능을 나타낸 것이다. 이때 IBO는 5[dB]로 하고, 사용자 수는 25명을 가정하였다. 이 경우 BER 성능은 비선형 HPA에 의한 신호의 왜곡과 MAI을 받게 된다.

제안 방법

Tralli 는 CDMA 시스템에서 비선형 HPA를 고려하였을 때 BER 을 분석적 형태로 나타내었대 5]. 그러나 여기에서도 구형파 칩 파형에 관한 성능만을 분석하였다.
다음에서 제안된 칩 파형을 비교 분석하기 위해 비선형 요소인 HPA가 없는 DS/CDMA 시스템의 BER 을 간략하게 보이고자 한다.
Computer generated 칩 파형과 이를 근사화된 해석적 칩 파형의 근 사 성 은 칩 파형의 기본 특성인 대역폭, 엔벨로^, 위상 연 속성 그리고 부분 칩 상관관계 (partial chip correlation) 로 정확도를 평가한다. 또한 기존의 칩 파형과 제안된 칩 파형을 가지고 비선형 HPA를 복소수 스케일 인자와 왜곡 잡음으로 모델링하여, 제안된 칩 파형을 비선형 HPA가 고려된 DS/CDMA에 적용하여 사용자 수와 IBO에 따른 BER 성능 분석을 한다.

이론/모형

본 연구에서는 사용된 TWTA를 적용한다. TWTA의 AM/AM, AWPM 전달 특성은 다음과 같다.

성능/효과

그림 6을 보면 엔벨로프의 균일성이 가장 큰 구형파 의 성능이 가장 좋은 것을 알 수 있다. 그리고 엔벨 로프의 균일성이 가장 작은 비균일 칩 파형의 성능이 가장 좋지 않은 것을 확인할 수 있다.
그림 6과 비교할 때 5[dB]의 1BO로 모든 칩 파형의 성능이 향상되었다. 또한 구형파 칩 파형의 성능 향상에 비해 비 균일 칩 파형의 성능은 매우 많이 향상되었는데, 이것은 구형파 칩 파형보다 비 균일 칩 파형이 비선형에 왜곡에 많은 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 DS/CDMA 통신 시스템의 비선형 성능 분석하였다. 또한 선형일 때 기존의 칩 파형 중 성능이 가장 우수한 Raised cosine 칩 파형과 비교하면 BER=W, 을 기준으로 균일 칩 파형은 거의 유사한 성능을 갖지만, 비 균일 칩 파형은 0.5[dB] 전력 이득을 찾아서 제안한 칩 파형 중 MAI를 최소화하는 최적의 칩 파형임을 알 수 있었다. 그러나 비선형일 때는 비 균일 칩 파형의 높은 PAPR로 인하여 균일 칩 파형에 비해 좋지 않은 성능을 보였다.
이것은 MAW] 의해 구형파 칩 파형이 비 균일 칩 파형보다 더 많은 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 즉 비 균 일 칩 파형은 비선형에 왜곡에, 구형파 칩 파형은 MAW] 더 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
그러나 비선형일 때는 비 균일 칩 파형의 높은 PAPR로 인하여 균일 칩 파형에 비해 좋지 않은 성능을 보였다. 즉 비 균일 칩 파형이 사용된 비선형 CDMA 시스템에서 약 15[dB] 정도의 IBO를 해야 선형 증폭기를 통과한 시스템의 성능과 같아지게 됨을 알 수 있었다.
비 균일 파형들은 사용자 수에 대한 BER 성능 변화는 적지만 균일 파형들은 사용자 수에 영향을 받고 있으며, 특히 구형 파는 매우 심한 영향을 받고 있음을 보여준다. 즉 사용자 25명을 가정하였을 때 구형파 칩 파형은 비선형 HPA에 의한 영향보다 MAI의 영향을 가장 많이 받은 것을 알 수 있다. 그림 8은 비선형일 때 DS/CDMA 시스템에 제안한 칩 파형을 적용했을 때의 BER 성능을 나타낸 것이다.

참고문헌 (7)

P. I. Dallas and F. N. Pavlidou, 'Innovative Chip Waveforms in Microcellular DS/CDMA Packet Mobile Radio,' IEEE Trans. on Commun., vol. 44, pp. 1413-1416, Nov. 1996

상세보기
B. K. Kok and M. A. Do, 'Effects of spreading chip waveform pulse-shaping on the performance of DS-CDMA indoor radio personal communication system in a frequency-selective Rician fading channel,' IEEEISCE'97 , pp. 198-201, 1997
M. A. Landolsi and W. E. Stark, 'DS-CDMA Chip Waveform Design for Minimal Interference Under Bandwidth, Phase and Envelope constraints,' IEEE Trans. on Commun., vol 47, no. 11, pp.1737-1746, Nov. 1999

상세보기
M. Sawada, M. Katayama, and A. Ogawa, 'Effect of nonlinear amplifiers of transmitters in the CDMA system using offset-QPSK,' IEICE Trans. on Commun., vol. E76-B, no.7, July 1993
A. Conti, D. Dardari and V. Tralli, 'An Analytical framework for CDMA System With a Nonlinear Amplifier and AWGN,' IEEE Trans. on Commun., vol. 50, no. 7, July 1993
박항구, 한영남, 김명진, CDMA 통신, 1999
엄금용, CDMA 이동통신(IMT-2000), 2003

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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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