[논문]직교변환에 의한 Walsh 및 Golay 코드의 상호상관 제어방식과 수정된 코드를 사용한 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능에 관한 연구

이원창; 김명진

문제 정의

사용자수, 사용자 신호별 경로지연, 코드 할당 등 시뮬레이션 환경이 너무 다양하여 몇 개의 시나리오로써 시스템의 종합적인 성능을 평가하기가 어렵다. 본 논문에서는 사용자수, 경로 지연, 코드 할당에 대해 몇 개의 예를 들어 비트오율 성능을 분석하여 나 Rcc로써 예측한 성능과 일치하는 결과를 얻는지 검토하였다. 이 그림 3에 코드 길이가 16인 변환된 Walsh 및 Golay 코드를 사용한 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능을 보인다.
본 논문에서는 주어진 Walsh 코드 또는 Golay 코드에서 ACCme 또는 Rec를 최소화하는 직교변환 행렬 Dn을 찾고자 하였다. 코드의 길이가 N인 경우 DN을 양극성 이진 대각행렬로 제한하면 가능한 DN은 모두 2N 종류가 가능하다.

가설 설정

시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 변조는 BPSK를 사용하고 통신채널은 경로감쇠가 없고, 멀티패스가 아닌 환경을 가정하였다. 사용자수, 사용자 신호별 경로지연, 코드 할당 등 시뮬레이션 환경이 너무 다양하여 몇 개의 시나리오로써 시스템의 종합적인 성능을 평가하기가 어렵다.
사용자수가 K인 비동기 DS-CDMA 시스템을 가정하자. S 번째 사용자의 확산신호를 sj(t)라 하고, τi만큼 지연되어 수신기에도 달한다고 하자.
을 만족한다고 가정하였다.

제안 방법

3절에서 ACCmax 및 Rye를 기준으로 하여 얻은 변환된 Walsh 및 Golay 코드를 사용하여 비동기 CDMA 시스템의 비트 오율을 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 변조는 BPSK를 사용하고 통신채널은 경로감쇠가 없고, 멀티패스가 아닌 환경을 가정하였다.
Walsh 코드와 Golay 코드의 생성 방법을 먼저 살펴본 후 이 코드들의 상호상관 특성을 알아본다.
본 논문에서는 직교변환 행렬을 간단히 대각행렬로 설정해도 원하는 효과를 얻을 수 있음을 보였다. 구체적으로 직교변환 행렬을 설계하는 과정에서는 변환된 Walsh 또는 Golay 코드의 직교성을 유지하면서 결과 코드의 비주기 상호상관 피크치의 최대값(ACCmax)또는 비주기 상호상관의 제곱평균(RCC)을 최소화하도록 하였다. 이를 통하여 얻은 직교변환 행렬에 의해 생성된 코드간 상호상관 특성을 분석하였으며, 이 코드집합을 사용한 CDMA 시스템에 대하여 사용 자간 동기가 맞지 않은 경우에 대해 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다.
코드의 길이가 N인 경우 DN을 양극성 이진 대각행렬로 제한하면 가능한 DN은 모두 2N 종류가 가능하다. 본 논문에서는 7V=16과 W=32의 Walsh 코드와 Golay 코드에 대해 ACCme 와 Rw를 최소화하는 Dn을 컴퓨터로 연산하여 찾아보았다. Golay 코드는 표 1에 보인 코드생성 방법을 동일하게 사용하였다.
시스템의 성능을 높이기 위한 확산코드를 설계하거나 선택하는데 있어, 상호간섭의 양을 예측하는데 비주기 상호상관의 최대값[4], 제곱평균 비주기 상호상관[4], 주기적 상호상관의 최대값[5] 등이 중요한 파라미터로 사용되고 있다. 본 논문에서는 Walsh 및 Golay 코드에 대해 [1~3]에 제안된 개념에 따라 직교변환 행렬을 구하고, 직교변환에 의해 생성된 코드를 사용하여 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능을 모의실험을 통하여 분석한다. 이를 위하여 2절에서는 Walsh와 Golay 코드의 생성 방법을 정리하고, 3절에서는[1~3] 제안된 직교변환에 의해 생성된 코드의 상호상관 특성을 분석한다.
사용자 수가 4인 경우를 고려하였으며, 표 2와 표 3의 DN으로써 만든 직교변환 행렬에 의해 생성된 코드집합에서 4개의 코드를 취하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 단일사용자 BPSK 시스템의 이론적인 비트오율과 비교되도록 하였다.
도입하였다[5]. 시스템 설계에서는 Rcc 값이 최소가 되도록 확산코드를 설계할 수 있으며, 3절에서 살펴본 변환행렬의 선택에서도 Rcc 값을 지표로 사용하였다.
앞서 ACCmax와 Rcc를 기준으로 하여 선정한 직교변환을 사용하여 얻은 수정된 Walsh 및 Golay 코드를 확산코드로 사용하는 DS-CDMA 시스템에서 코드간 동기가 맞지 않는 경우에 대해 비트 오율 성능을 시뮬레이션을 통하여 분석해 본다.
이러한 근사식을 적용하여 Oppermann과 Vucetice 확산 코드 집합의 모든 M 개의 코드를 사용하는 CDMA 시스템의 성능을 예측하기 위해서 코드집합에 있는 모든 코드에 대해 제곱평균 상호상관, 즉 식 (14)에 정의되어 있는 RCC 도입하였다[5]. 시스템 설계에서는 Rcc 값이 최소가 되도록 확산코드를 설계할 수 있으며, 3절에서 살펴본 변환행렬의 선택에서도 Rcc 값을 지표로 사용하였다.
시뮬레이션 결과는 단일사용자 BPSK 시스템의 이론적인 비트오율과 비교되도록 하였다. 이론적인 비트오율은 다중사용자 환경에서 사용자 코드간 직교성이 성립하는 경우의 비트오율과 동일하여, 시뮬레이션의 성능 기준으로서 주어졌다. 그림 3(a)는 Walsh 코드에 대해 ACCmax 및 RCC를 지표로 하여 찾은 변환행렬에 의해 생성된 코드 집합을 사용한 결과이며, 그림 3(b)는 Golay 코드에 대해 동일한 방법으로 발생시킨 코드 집합을 사용한 결과이다.
본 논문에서는 Walsh 및 Golay 코드에 대해 [1~3]에 제안된 개념에 따라 직교변환 행렬을 구하고, 직교변환에 의해 생성된 코드를 사용하여 비동기 CDMA 시스템의 비트오율 성능을 모의실험을 통하여 분석한다. 이를 위하여 2절에서는 Walsh와 Golay 코드의 생성 방법을 정리하고, 3절에서는[1~3] 제안된 직교변환에 의해 생성된 코드의 상호상관 특성을 분석한다. 4절에서는 제안된 직교변환을 Walsh 코드와 Golay 코드에 적용하여 생성된 코드들을 비동기 DS-CDMA 시스템에서 사용할 때의 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석한다.
구체적으로 직교변환 행렬을 설계하는 과정에서는 변환된 Walsh 또는 Golay 코드의 직교성을 유지하면서 결과 코드의 비주기 상호상관 피크치의 최대값(ACCmax)또는 비주기 상호상관의 제곱평균(RCC)을 최소화하도록 하였다. 이를 통하여 얻은 직교변환 행렬에 의해 생성된 코드간 상호상관 특성을 분석하였으며, 이 코드집합을 사용한 CDMA 시스템에 대하여 사용 자간 동기가 맞지 않은 경우에 대해 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 변환된 코드를 사용하면 원래의 코드를 사용하는 것에 비해 비동기 상황에서 성능을 개선시킬 수 있다.

데이터처리

이를 위하여 2절에서는 Walsh와 Golay 코드의 생성 방법을 정리하고, 3절에서는[1~3] 제안된 직교변환에 의해 생성된 코드의 상호상관 특성을 분석한다. 4절에서는 제안된 직교변환을 Walsh 코드와 Golay 코드에 적용하여 생성된 코드들을 비동기 DS-CDMA 시스템에서 사용할 때의 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석한다. 5절에서 논문의 결론을 맺는다.
시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 단일사용자 BPSK 시스템의 이론적인 비트오율과 비교되도록 하였다. 이론적인 비트오율은 다중사용자 환경에서 사용자 코드간 직교성이 성립하는 경우의 비트오율과 동일하여, 시뮬레이션의 성능 기준으로서 주어졌다.

성능/효과

기존 연구 결과에서는 변환된 코드의 상호상관 특성으로부터 CDMA 시스템의 성능을 예측하고자 하였으며, 사용자 수가 큰 경우에는 제곱평균 기반의 를 지표로 하여 얻은 코드 집합이 더 좋은 성능을 보이고, 사용자수가 작은 경우에는 최악조건 기반의 ACCmax를 지표로 하여 얻은 코드 집합이 더 좋은 성능을 보일 것이라고 예측하고 있다. 그러나 본 논문의 시뮬레이션 결과에 의하면 반드시 그렇지는 않으며 사용하는 코드 조합이나 사용자 신호간 지연차에 따라 더 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 그렇지만 원래의 코드보다는 변환된 코드를 사용함으로써 비동기 CDMA의 성능을 개선시킬 수 있다는 것은 공통된 결과라 할 수 있다.
시뮬레이션 결과에 의하면 변환된 코드를 사용하면 원래의 코드를 사용하는 것에 비해 비동기 상황에서 성능을 개선시킬 수 있다. 그러나 직교변환 행렬을 설계하는데 있어 ACCmax나 Rcc 어느 한 가지가 항상 유리한 것은 아니며 사용자 수, 코드집합 내에서 선택된 코드 조합, 사용자 신호간 지연차 등에 따라 서로 다른 비트오율 성능을 보이는 것을 확인하였다. 따라서 셀 내의 사용자 분포 등을 고려하여 직교변환 행렬을 설계할 필요가 있다.
그러나 대부분의 경우 기존 코드에 비해 변환된 코드가 개선된 비트오율 성능을 보이는 것을 확인하였다. 기존 연구 결과에서는 변환된 코드의 상호상관 특성으로부터 CDMA 시스템의 성능을 예측하고자 하였으며, 사용자 수가 큰 경우에는 제곱평균 기반의 를 지표로 하여 얻은 코드 집합이 더 좋은 성능을 보이고, 사용자수가 작은 경우에는 최악조건 기반의 ACCmax를 지표로 하여 얻은 코드 집합이 더 좋은 성능을 보일 것이라고 예측하고 있다. 그러나 본 논문의 시뮬레이션 결과에 의하면 반드시 그렇지는 않으며 사용하는 코드 조합이나 사용자 신호간 지연차에 따라 더 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.
시스템의 역방향 링크에 사용될 수 없다. 본 논문에서는 이러한 코드들을 발생시키는 행렬에 대하여 적절한 직교 변환을 하면 동기가 맞는 경우 코드간 직교성을 유지하면서, 동기가 맞지 않은 경우 코드간 상호상관 값을 줄일 수 있음을 보였다. 따라서 변환된 코드를 사용한 비동기 DS-CDMA 시스템에서 사용 자간 간섭을 감소시킬 수 있다.
따라서 변환된 코드를 사용한 비동기 DS-CDMA 시스템에서 사용 자간 간섭을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 직교변환 행렬을 간단히 대각행렬로 설정해도 원하는 효과를 얻을 수 있음을 보였다. 구체적으로 직교변환 행렬을 설계하는 과정에서는 변환된 Walsh 또는 Golay 코드의 직교성을 유지하면서 결과 코드의 비주기 상호상관 피크치의 최대값(ACCmax)또는 비주기 상호상관의 제곱평균(RCC)을 최소화하도록 하였다.
사용 자간 동기가 맞지 않은 비동기 CDMA 시스템에서 적절한 직교 변환을 선택하여 Walsh 코드나 Golay 코드 집합을 수정하면 원래의 코드에 비해 비트오율 성능을 개선시킬 수 있다. 직교 변환을 설계할 때 비주기 상호상관의 피크치의 최대값(ACCmax)을 지표로 사용하거나 비주기 상호상관의 제곱평균(RCC)을 지표로 사용할 수 있지만, 어느 한 방안이 시스템의 비트오율 성능 측면에서 항상 유리한 것은 아니며 사용자수, 코드 집합에서 선택한 코드의 조합, 사용자 신호간 지연차 등에 따라 다르다.
이를 통하여 얻은 직교변환 행렬에 의해 생성된 코드간 상호상관 특성을 분석하였으며, 이 코드집합을 사용한 CDMA 시스템에 대하여 사용 자간 동기가 맞지 않은 경우에 대해 비트오율 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면 변환된 코드를 사용하면 원래의 코드를 사용하는 것에 비해 비동기 상황에서 성능을 개선시킬 수 있다. 그러나 직교변환 행렬을 설계하는데 있어 ACCmax나 Rcc 어느 한 가지가 항상 유리한 것은 아니며 사용자 수, 코드집합 내에서 선택된 코드 조합, 사용자 신호간 지연차 등에 따라 서로 다른 비트오율 성능을 보이는 것을 확인하였다.

후속연구

향후 연구에서는 셀 내 사용자수에 따른 직교변환 행렬과 코드할당 방식을 연구할 필요가 있다. 또한 멀티코드 CDMA 시스템에 적용하여 코드 다이버시티를 얻는 기법도 이어지는 연구 주제라 할 수 있다.
직교 변환을 설계할 때 비주기 상호상관의 피크치의 최대값(ACCmax)을 지표로 사용하거나 비주기 상호상관의 제곱평균(RCC)을 지표로 사용할 수 있지만, 어느 한 방안이 시스템의 비트오율 성능 측면에서 항상 유리한 것은 아니며 사용자수, 코드 집합에서 선택한 코드의 조합, 사용자 신호간 지연차 등에 따라 다르다. 이 결과는 멀티코드 CDMA 시스템에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 즉 사용자 신호를 여러 코드로 확산시켜 전송하면 코드별로 수신 SNR이 다를 수 있으므로 코드 다이버시티를 이용하여 성능을개선시킬 수 있을 것으로 보이며, 이는 향후의 연구 과제로 남긴다.
이 결과는 멀티코드 CDMA 시스템에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 즉 사용자 신호를 여러 코드로 확산시켜 전송하면 코드별로 수신 SNR이 다를 수 있으므로 코드 다이버시티를 이용하여 성능을개선시킬 수 있을 것으로 보이며, 이는 향후의 연구 과제로 남긴다.
따라서 셀 내의 사용자 분포 등을 고려하여 직교변환 행렬을 설계할 필요가 있다. 향후 연구에서는 셀 내 사용자수에 따른 직교변환 행렬과 코드할당 방식을 연구할 필요가 있다. 또한 멀티코드 CDMA 시스템에 적용하여 코드 다이버시티를 얻는 기법도 이어지는 연구 주제라 할 수 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이원창 (1) 김명진 (14)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper