OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)은 PAPR(peak-to-average power ratio) 문제를 가지고 있다. 이런 PAPR 문제를 해결하는 CI/OFDM(carrier interferometry OFDM) 시스템 등이 제시되었으나, 이것은 위상 잡음이 존재할 경우 CI 위상 오프셋 불일치로 인해 ICI(inter channel interference) 문제가 발생한다. 이 논문에서는 낮은 PAPR을 유지하면서 ICI를 저감하기 위한 A-CI/OFDM(advanced-CI/OFDM)을 제안한다. 이 방식은 CI 확산 과정에서 CI 위상 코드들이 조밀하게 갖는 위상 옵셋에 마진을 줌으로써 국부 발진기에서 발생하는 위상 잡음에 대한 성능 저하를 감소시키면서, 낮은 PAPR을 유지한다. 위상 잡음에 대한 영향을 줄이기 위해 제안된 방식은 종전의 CI/OFDM보다 PAPR 성능 면에서 손실이 발생하는데, 이를 방지하기 위하여 PAPR 저감 방법 중 PTS를 이 시스템에 적용한다. 그러므로 제안한 방식은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 잡음의 영향을 저감하고 PAPR 측면에서도 이득이 있어 전체적인 BER 성능을 향상 시킨다. 시뮬레이션을 통해서 일반 OFDM과 CI/OFDM, A-CI/OFDM 시스템의 성능을 비교한다.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)은 PAPR(peak-to-average power ratio) 문제를 가지고 있다. 이런 PAPR 문제를 해결하는 CI/OFDM(carrier interferometry OFDM) 시스템 등이 제시되었으나, 이것은 위상 잡음이 존재할 경우 CI 위상 오프셋 불일치로 인해 ICI(inter channel interference) 문제가 발생한다. 이 논문에서는 낮은 PAPR을 유지하면서 ICI를 저감하기 위한 A-CI/OFDM(advanced-CI/OFDM)을 제안한다. 이 방식은 CI 확산 과정에서 CI 위상 코드들이 조밀하게 갖는 위상 옵셋에 마진을 줌으로써 국부 발진기에서 발생하는 위상 잡음에 대한 성능 저하를 감소시키면서, 낮은 PAPR을 유지한다. 위상 잡음에 대한 영향을 줄이기 위해 제안된 방식은 종전의 CI/OFDM보다 PAPR 성능 면에서 손실이 발생하는데, 이를 방지하기 위하여 PAPR 저감 방법 중 PTS를 이 시스템에 적용한다. 그러므로 제안한 방식은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 잡음의 영향을 저감하고 PAPR 측면에서도 이득이 있어 전체적인 BER 성능을 향상 시킨다. 시뮬레이션을 통해서 일반 OFDM과 CI/OFDM, A-CI/OFDM 시스템의 성능을 비교한다.
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) has serious problem of high PAPR (peak-to-average power ratio). Recently, CI/OFDM (carrier interferometry OFDM) system has been proposed for the low PAPR. However, CI/OFDM system shows another problem of ICI because of phase offset mismatch due to th...
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) has serious problem of high PAPR (peak-to-average power ratio). Recently, CI/OFDM (carrier interferometry OFDM) system has been proposed for the low PAPR. However, CI/OFDM system shows another problem of ICI because of phase offset mismatch due to the phase noise. In this paper, to simultaneously reduce the PAPR and ICI effects, we propose an A-CI/OFDM (advanced-CT/OFDM). This method improves the BER performance by use of the margin of phase offset at CI codes. Propose system to reduce the effect the phase noise, even though it shows a little bit higher PAPR than conventional CI/OFDM, so we apply the PTS among the PAPR reduction techniques to proposed system to mitigate this problem. Therefore, it improves the total BER performance because the proposed method can decrease the effect of phase noise and get the gain in PAPR reduction performance. From the simulation results, we can show the performance comparison between the conventional OFDM, CI/OFDM and A-CI/OFDM.
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) has serious problem of high PAPR (peak-to-average power ratio). Recently, CI/OFDM (carrier interferometry OFDM) system has been proposed for the low PAPR. However, CI/OFDM system shows another problem of ICI because of phase offset mismatch due to the phase noise. In this paper, to simultaneously reduce the PAPR and ICI effects, we propose an A-CI/OFDM (advanced-CT/OFDM). This method improves the BER performance by use of the margin of phase offset at CI codes. Propose system to reduce the effect the phase noise, even though it shows a little bit higher PAPR than conventional CI/OFDM, so we apply the PTS among the PAPR reduction techniques to proposed system to mitigate this problem. Therefore, it improves the total BER performance because the proposed method can decrease the effect of phase noise and get the gain in PAPR reduction performance. From the simulation results, we can show the performance comparison between the conventional OFDM, CI/OFDM and A-CI/OFDM.
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문제 정의
종전의 CI/OFDM 방식이 CI 확산 과정에서 NxN의 길이로 확산을 하였다면, 제안한 방식은 Zx£ 길이로 확산하게 된다, 여기 , 부반송파수(N)서 - 서亘導록수(M)이다. 그러므로 확산 길이가 줄어들게 되면, CI 확산 과정 후 합쳐지는 과정에서서로 상쇄되는 전력의 크기가 작아지고, 기존의 CI/OFDM 시스템보다 PAPR 저감 효과가 떨어진다 이런 문제로 인해 발생하는 PAPR 증가를 경감하기 위해 이 논문에서는 PAPR 저감 방식 중 PTS 를 적용하여 가장 작은 PAPR 값을 갖는 신호를 전송한다. 이 방식은 가장 작은 PAPR 값을 전송하므로 기존의 CI/OFDM보다 ldB 정도의 PAPR 성능개선을 보인다.
본 논문에서는 PAPR과 ICI 문제를 동시에 해결하기 위해 CI/OFDM 시스템에서 위상잡음의 영향을 분석하고 낮은 PAPR을 유지하면서 ICI 문제를 보상하기 위한 A-CI/OFDM (advanced-CVOFDM)을 제안한다. 이 시스템은 기존의 CI/OFDM의 위상옵셋에 보다 마진을 주기 위한 방법으로 서브 블록 기법을 사용한다.
이 논문에서는 PAPR과 ICI 문제를 동시에 해결하기 위해 우선적으로 일반 OFDM, CI/OFDM 시스템의 송수신 단국부 발진기에서 발생하는 위상잡음의 영향을 분석하고, 낮은 PAPR을 유지하면서 ICI 문제를 보상하기 위한 A-CI/OFDM을 제안하였다 제안된 시스템은 위상 잡음에 대한 영향을 줄이기 위해 위상 옵셋이 마진을 줌으로써 발생하는 PAPR 증가를 경감하고자 PTS 기법을 적용하여 IdB 정도의 성능이득을 보였다. 특히, 비선형 문제와 위상 잡음을 동시에 고려할 경우 A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 삽음과 비선형 문제에 대한 성능이득을 가짐으로 5dB 이상의 성능 개선을 보인다
가설 설정
수식적인 분석을 간단히 하기 위해 채널 응답 丑 = 1로 가정한다
n,f,k=L이며, 易는 *( 끼의 주파수 영역에서의 표현이고, Q—는위상 잡음 성분이다. 수식적인 분석을 간단히 하기위해 채널 응답 H = 1로 가정한다. A-CI/OFDM 시스템의 송신 심볼 就는 얻기 위한 복조 과정은 식 (28)에 수식적으로 보인다.
제안 방법
으로이 논문에서는 이 세 가지 시스템들의 성능 분석 비교를 보인다. 시뮬레이션 환경을 조성하고 이에 대한 세 시스템의 성능을 분석하고 논의한다.
하지만 위상 옵셋에 대한 마진을 주어 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 잡음의 영향을 덜 받게 되지만 확산 이득이 줄어들게 되어 오히려 PAPR이 증가하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 PTS 의 반복 수행을 적용하여 PAPR을 저감 시킨다. 이렇게 저감된 PAPRe 서브 블록의 수가 4 일 경우 기존의 CI/OFDM의 PAPR 보다 추가의 IdB 정도의 저감 성능 이득을 보인다 마지막.
05이다 시뮬레이션 결과에서도 보이듯이, CI/OFDM 시스템은 불규칙적인 위상 잡음이 발생하는 경우 CI 위상 코드들의 위상 옵셋이 불일치하게 되므로 기존의 OFDM 시스템보다 ICI로 인한 성능 저하가 크게 일어나는 것을 알 수 있다. 제안된 A-CI/OFDM 시스템은 위상 잡음에 대한 영향을 줄이기 위해 서브 블록_으로 나누어 위상 옵셋에 마진을 주乳 인접 채널 간의 간섭을 최소화 하기 위해 서브 블록 구성을 interleaved 방식을 채택함으로써 위상 잡음에 대한 성능을 좋게 한다. 그림 5의 시뮬레이션 결과에서 A-CI/OFDM 시스템은 일반 OFDM 이나 CI/OFDM보다 위상 잡음에 대한 BER 성능이 매우 좋다.
기존의 CI/OFDM 시스템은 하나의 데이터를 모든 부반송파와 서로 직교하는 CI 위상 성분에 나누어 전송하고 이것이 다시 합쳐지는 과정에서 일정한 위상옵셋을 갖는 모든 데이터가 하나의 부반송파에 포함되어 상호 간에 전력을 상쇄 시켜 피크 전력을 제거하게 되는 방식이다. 종전의 CI/OFDM 방식이 CI 확산 과정에서 NxN의 길이로 확산을 하였다면, 제안한 방식은 Zx£ 길이로 확산하게 된다, 여기 , 부반송파수(N)서 - 서亘導록수(M)이다. 그러므로 확산 길이가 줄어들게 되면, CI 확산 과정 후 합쳐지는 과정에서서로 상쇄되는 전력의 크기가 작아지고, 기존의 CI/OFDM 시스템보다 PAPR 저감 효과가 떨어진다 이런 문제로 인해 발생하는 PAPR 증가를 경감하기 위해 이 논문에서는 PAPR 저감 방식 중 PTS 를 적용하여 가장 작은 PAPR 값을 갖는 신호를 전송한다.
하지만 제안된 방식은 반복 수행으로 인한 시스템 처리 시간 증가와 추가 정보의 전송 등의 문제점을 갖고 있어 종전의 CI/OFDM 시스템의 장점을 약간 손상 시킨다 이런 문제들은 flipping 기법이나 추가 정보를 전송하지 않는 기법들을 이용하여 비용을 최소화 할 수 있다. 하지만이런 단점에도 불구하고 시스템에서 불규칙 하게발생하는 위상 잡음에 대한 영향을 크게 받는 CI/OFDM 시스템의 단점을 보완한다.
이론/모형
A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM의 위상 옵셋에 보다 마진을 주기 위한 방법으로 partition 기법을 사용한다. 전체 CI 위상 코드들과 곱해질 데이터를 partition 방법에 따라 몇 개의 서브 블록으로 나누면 그에 곱해질 위상 코드들의 수가 줄어 들게 되고 그로 인해 위상 옵셋에 마진이 생긴다 서브 블록을 나누는 방식에는 adjacent 방식, pseudo-random 방식, interleaved 방식이 있는데, 이 시스템에서는인접 채널간의 간섭을 최소화하기 위해 interleaved 방식을 채택한다.
기본적으로 QPSK 맵핑 신호를 사용하고 동일하게 T = 4“s, Tcp=0, N = 64, M = 4, AWGN 채널로 고려한다. 또한 BER 성능을 위해 비선형 HPA 인 SSPA를 사용하고, 모든 시뮬레이션에서 백오프(back-off) 는 OdB로 한다.
분석하고 낮은 PAPR을 유지하면서 ICI 문제를 보상하기 위한 A-CI/OFDM (advanced-CVOFDM)을 제안한다. 이 시스템은 기존의 CI/OFDM의 위상옵셋에 보다 마진을 주기 위한 방법으로 서브 블록 기법을 사용한다. 전체 CI 위상 코드들과 곱해질 데이터를 서브 블록 맵핑 방법에 따라 몇 개의 서브 블록으로 나누면 그에 곱해질 위상 코드들의 수가 줄어 들게 되고 그로 인해 위상 옵셋에 마진이 생긴다.
사용한다. 전체 CI 위상 코드들과 곱해질 데이터를 partition 방법에 따라 몇 개의 서브 블록으로 나누면 그에 곱해질 위상 코드들의 수가 줄어 들게 되고 그로 인해 위상 옵셋에 마진이 생긴다 서브 블록을 나누는 방식에는 adjacent 방식, pseudo-random 방식, interleaved 방식이 있는데, 이 시스템에서는인접 채널간의 간섭을 최소화하기 위해 interleaved 방식을 채택한다. 입력 신호는 S/P 컨버터를 통과한후 M개의 서브 블록으로 나뉜다 이렇게 되면 종전의 CI/OFDM 방식에서 위상 옵셋 간격이 £血 = (2"M次에서 △在 으로 변하게 되고, 이로 인해 위상 잡음에 대해 마진이 생기게 된다.
성능/효과
브렌치 세트로 정의한다. CI/OFDM 시스템과 마찬가지로 제안된 시스템도 복원된 데이터에 위상잡음으로 인하 CPE 성분과 ICI 성분이 발생한다, 다만 A-CI/OFDM 시스템은 위 식의 2, 3, 4번 째 ICI 성분이 합해지는 항 수 ¥ 또는 K 개로 작아지기 때문에 위상 잡음의 크기가 작아져서 성능 저하를 방지 할 수 있다. 또한 비트 k는 interleaved 방식의 서브 블록이므로 * = + a의 순서로 정해지기(初 = — = — 때문에 인접 부반송파에 대한 간섭을 줄일 수 있다.
ICI 성분이다. 위의 수식적인 분석에도 보여지듯이 CI/OFDM 시스템은 CI 확산 과정에서 위상 옵셋 불일치로 인해 일반 OFDM 시스템보다 ICI에 영향이 크다.
제안된 A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 IdB 정도 PAPR 성능 이득이 나타난다. 이것은 제안한 시스템이 위상 잡음의 영향을 줄이기 위해 CI 위상 코드에 마진을 주기 때문에 기존의 CI/ OFDM 시스템의 합산 길이가 N(부반송파 개수)에서 £개로 줄어들어 PAPR이 증가하지만, 이를 PTS 기법을 사용하여 가장 낮은 PAPR 값을 갖는 신호를 전송하기 때문에 기존의 CI/OFDM 시스템과 비교하였을 때 오히려 PAPR 성능이 더 좋아지는 것을 알 수부반송파수(N)있다. 여기서 Le 저亘흘록주^이다.
이 시뮬레이션에서는 PAPR 특성에 대한 영향을 보.이기 위해 백오프 OdB이고 위상 잡음의 분산 값은 0.05이다 SSPA를 사용할 경우 일반 OFDM 시스템과 기존의 CI/OFDM 시스템은 거의 비슷한 성능을 보인다 A하지만 A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 잡음과 비선형 문제에 대한 성능 이득을 가짐으로 5dB 이상의 성능 개선을 보인다.
이는 CI/OFDM 시스템이 CI 확산 과정에서 CI 코드들에 하나의 데이터를 모든 부반송파에 확산하고 이것이 다시 합쳐지는 과정에서 상호 간에 전력을 상쇄시켜 피크전력을 제거하게 되기 때문이다. 제안된 A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 IdB 정도 PAPR 성능 이득이 나타난다. 이것은 제안한 시스템이 위상 잡음의 영향을 줄이기 위해 CI 위상 코드에 마진을 주기 때문에 기존의 CI/ OFDM 시스템의 합산 길이가 N(부반송파 개수)에서 £개로 줄어들어 PAPR이 증가하지만, 이를 PTS 기법을 사용하여 가장 낮은 PAPR 값을 갖는 신호를 전송하기 때문에 기존의 CI/OFDM 시스템과 비교하였을 때 오히려 PAPR 성능이 더 좋아지는 것을 알 수부반송파수(N)있다.
제안한 A-CI/OFDM 시스템은 CI/OFDM 시스템과 마찬가지로 랜덤한 위상 잡음이 발생하는 경우 CI 위상 코드들의 위상 옵셋이 불일치 하게 되지만, 기존의 CI/OFDM 시스템보다 ICI 크기가 작아지고 간섭 성분이 덜 작용하기 때문에 위상 잡음에 덜 민감하다.
정도의 성능이득을 보였다. 특히, 비선형 문제와 위상 잡음을 동시에 고려할 경우 A-CI/OFDM 시스템은 기존의 CI/OFDM 시스템보다 위상 삽음과 비선형 문제에 대한 성능이득을 가짐으로 5dB 이상의 성능 개선을 보인다
이 방식은 가장 작은 PAPR 값을 전송하므로 기존의 CI/OFDM보다 ldB 정도의 PAPR 성능개선을 보인다. 하지만 제안된 방식은 반복 수행으로 인한 시스템 처리 시간 증가와 추가 정보의 전송 등의 문제점을 갖고 있어 종전의 CI/OFDM 시스템의 장점을 약간 손상 시킨다 이런 문제들은 flipping 기법이나 추가 정보를 전송하지 않는 기법들을 이용하여 비용을 최소화 할 수 있다. 하지만이런 단점에도 불구하고 시스템에서 불규칙 하게발생하는 위상 잡음에 대한 영향을 크게 받는 CI/OFDM 시스템의 단점을 보완한다.
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