순환 지연 다이버시티(CDD, cyclic delay diversity) 기법은 주파수 다이버시티를 이용하여 OFDM 시스템의 성능을 향상시키는 기법이다. 또한, 선형 프리코딩 기법은 채널 상황 정보(CSI, channel state information)를 이용하여 통신 시스템의 성능을 크게 증가시킬 수 있는 기법이다. 본 논문은 기존의 CDD-OFDM 송신 다이버시티 기법보다 향상된 성능을 얻기 위하여 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안한다. 제안된 기법은 채널 상황 정보 feedback이 필요한 FDD(frequency division duplex) 시스템 보다, feedback을 사용할 필요 없이 채널 가역성(reciprocity)의 성질을 이용할 수 있는 TDD(time division duplex) 시스템에서 더욱 효과적이다. 모의실험 결과를 통해 본 논문에서 제안된 기법이 기존의 프리코딩을 사용하지 않는 CDD-OFDM 시스템에 비하여 targetBER$10^{-4}$에서 3km/h의 이동성(mobility)을 갖는 flat 페이딩 채널과 Pedestrian A(Ped A) 채널, 120km/h의 이동성을 갖는 flat 페이딩 채널과 Vehicular A(Veh A) 채널에서 각각 6.3dB. 6.2dB, 2.8dB, 3.8dB의 SNR 성능 이득을 얻는 것을 보인다.
순환 지연 다이버시티(CDD, cyclic delay diversity) 기법은 주파수 다이버시티를 이용하여 OFDM 시스템의 성능을 향상시키는 기법이다. 또한, 선형 프리코딩 기법은 채널 상황 정보(CSI, channel state information)를 이용하여 통신 시스템의 성능을 크게 증가시킬 수 있는 기법이다. 본 논문은 기존의 CDD-OFDM 송신 다이버시티 기법보다 향상된 성능을 얻기 위하여 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안한다. 제안된 기법은 채널 상황 정보 feedback이 필요한 FDD(frequency division duplex) 시스템 보다, feedback을 사용할 필요 없이 채널 가역성(reciprocity)의 성질을 이용할 수 있는 TDD(time division duplex) 시스템에서 더욱 효과적이다. 모의실험 결과를 통해 본 논문에서 제안된 기법이 기존의 프리코딩을 사용하지 않는 CDD-OFDM 시스템에 비하여 target BER $10^{-4}$에서 3km/h의 이동성(mobility)을 갖는 flat 페이딩 채널과 Pedestrian A(Ped A) 채널, 120km/h의 이동성을 갖는 flat 페이딩 채널과 Vehicular A(Veh A) 채널에서 각각 6.3dB. 6.2dB, 2.8dB, 3.8dB의 SNR 성능 이득을 얻는 것을 보인다.
Cyclic delay diversity (CDD) is considered a simple approach to exploit the frequency diversity, to improve the system performance in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Also, the linear preceding technique can significantly improve the performance of communication systems by ...
Cyclic delay diversity (CDD) is considered a simple approach to exploit the frequency diversity, to improve the system performance in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Also, the linear preceding technique can significantly improve the performance of communication systems by exploiting the channel state in formation (CSI). In order to achieve enhanced performance, we propose applying linear preceding to the conventional CDD-OFDM transmit diversity schemes over Rayleigh fading channels. The proposed scheme works effectively with the accurate CSI in time-division-duplex (TDD) OFDM systems with CDD, where the reciprocity is ass umed instead of channel state feedback. For a BER of $10^{-4}$ and the mobility of 3 km/h, simulation results show that a gain of 6 dB is achieved by the proposed scheme over both flat fading and Pedestrian A (Ped A) channels, compared to the conventional CDD-OFDM system. On the other hand, for a mobility of 120 km/h, a gain of 2.7 dB and 3.8 dB is achieved in flat fading and Vehicular A (Veh A) channels, respectively.
Cyclic delay diversity (CDD) is considered a simple approach to exploit the frequency diversity, to improve the system performance in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Also, the linear preceding technique can significantly improve the performance of communication systems by exploiting the channel state in formation (CSI). In order to achieve enhanced performance, we propose applying linear preceding to the conventional CDD-OFDM transmit diversity schemes over Rayleigh fading channels. The proposed scheme works effectively with the accurate CSI in time-division-duplex (TDD) OFDM systems with CDD, where the reciprocity is ass umed instead of channel state feedback. For a BER of $10^{-4}$ and the mobility of 3 km/h, simulation results show that a gain of 6 dB is achieved by the proposed scheme over both flat fading and Pedestrian A (Ped A) channels, compared to the conventional CDD-OFDM system. On the other hand, for a mobility of 120 km/h, a gain of 2.7 dB and 3.8 dB is achieved in flat fading and Vehicular A (Veh A) channels, respectively.
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문제 정의
수신 측으로부터 채널 상황 정보를 feedback 받아 채널 상황에 맞게 송신하는 선형 프리코딩 기법은 매우 간단하며 많은 시스템에서 사용되고 있다. 그러므로 본 논문은 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 CDD-OFDM 시스템에 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안한다. 본 논문의 모의실험 결과는 제안된 기법이 낮은 복잡도(complexity) 만으로 매우 큰 성능의 향상을 가져오는 것을 보인다.
또한, 프리코딩 기법은 시스템의 성능을 증가시키기 위하여 많은 분야에 적용되어 왔다. 본 논문에서는, 기존의 CDD-OFDM 시스템에 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안하여 추가적인 프리코딩이득을 얻을 수 있게 하였다. Feedback latency를 무시할 수 있을 때, 본 논문에서 제안한 기법이 다양한 채널 환경 하에서 기존의 CDD-OFDM 기법보다 높은 이득을 얻는 것을 확인할 수 있었다.
가설 설정
모의실험결과를 나타낸다. 이번 모의실험에서는 feedback loop 의 latency는 고려하지 않았다. 그림 6 과 그림 7을 비교해보면, 제안된 기법에서의 성능이
제안 방법
일반적으로 전체 송신 전력은 제한되어 있기 때문에 채널상황이 좋지 않은 사용자는 성능 열화가 발생하게 된다. 송신 전력을 증가시키지 않고 추가적인 이득을 얻기 우I하여, 우리는 선형 프리코딩과 다중사'용자 MIMO에서의 CDD-OFDM 시스템과의 결합기법을 제안한다. 이러한 제안된 시스템 모델에서 프리코딩은 noise오]" 사용자간의 interference 로 인한 채널의 변동 진폭을 감소시킨다.
송신기 구조를 나타낸다. 우선, 정보가 담긴 비트를 FEC 인코더를 사용하여 인코딩하고, 버스트 에러로 인한 성능의 열화를 막기 위해 인터리빙을 수행한다 인터리빙 이후에 심볼 맵핑을 거친 뒤 Nfft 크기의 IFfT(inverse fast fourier transform) 를 사용하여 OFDM 변조(modulation)를 실행한다. 여기서 Nfft는부반송파의 개수를 의미한다.
그림 5는 CDD를 사용하는 단일사용자의 MISO sub-system 모델로서 FDD 를 사용하는 CDD-OFDM에 적용한 구조도이다. 제안된 기법을 TDD를 사용하는 CDD-OFDM에 적용할 시에는 채널 상황 정보 feedback을 사용하지 않고 그 대신에 BS에서 측정한 상향링크 채널의 정보를 하향링크 채널에 정보를 전송할 때 그대로 사용한다. 즉, 채널가역성을 이용하는 것이다.
프레임의 길이는 50개의 OFDM 심볼을 포함하는 5ms 로 정하였고 5ms feedback latency의 최소 값으로 정하였다. 이번 모의실험 에서는 BER 성능이 매우 열화 되었다.
대상 데이터
feedback 기술을 최적화하여 사용하기 위해서는 feedback 정보가 보다 정확해야 한다. 본 논문의 모의실험에서는 IEEE 802.16의 표준화에 정의된 5ms의 프레임 길이를 적용하였다.
데이터처리
본 장에서는, 제안된 기법에 대한 모의실험 결과를 살펴보고, 기존의 CDD-OFDM 시스템과의 성능을 비교 검증한다. 본 논문의 모의실험에서 사용한 Ped A와 Veh A 채널은 [기에 정의되어 있다.
성능/효과
본 논문에서는, 기존의 CDD-OFDM 시스템에 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안하여 추가적인 프리코딩이득을 얻을 수 있게 하였다. Feedback latency를 무시할 수 있을 때, 본 논문에서 제안한 기법이 다양한 채널 환경 하에서 기존의 CDD-OFDM 기법보다 높은 이득을 얻는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, FDD를 사용하는 CDDQFDM의 경우에는 5ms의 feedback latency 만으로도 BER 성능이 열화 되는 것을 볼 수 있다.
따라서 제안된 기법은 채널의 가역성이 유지될 수 있는 TDD를 사용하는 CDD-OFDM 시스템에 더 적합하다는 것을 알 수 있다. 이러한 채널의 가역성은 송신기가 상향링크에서 측정한 채널의 정보를 하향링크에 적용할 수 있는 성질을 말한다.
매우 좋아진 것을 확인할 수 있다. Target BER 104 에서 3km/h의 이동 속도를 갖는 flat 페이딩 채널과 Ped A 채널 환경에서 각각 6.
하지만, FDD를 사용하는 CDDQFDM의 경우에는 5ms의 feedback latency 만으로도 BER 성능이 열화 되는 것을 볼 수 있다. 반면, TDD를 사용하는 CDD-OFDM 시스템에서는 채널의 가역성이 유지될 때, 본 논문에서 제안한 기법이 시스템의 성능을 향상시키는 것을 볼 수 있다
그러므로 본 논문은 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 CDD-OFDM 시스템에 선형 프리코딩 기법의 적용을 제안한다. 본 논문의 모의실험 결과는 제안된 기법이 낮은 복잡도(complexity) 만으로 매우 큰 성능의 향상을 가져오는 것을 보인다.
이것은 TDD를 사용하는 경우에 채널 가역 성원리로 인해 하향링크와 상향링크간의 채널 상태가 매우 비슷하기 때문이다. 이번 모의실험의 결과로 제안된 기법을 TDD를 사용하는 CDD-OFDM에 적용시킬때 더욱 향상된 성능을 나타내는 것을 볼 수 있다.
참고문헌 (9)
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M. Bossert, A. Huebner, F. Schuehlein, H. Haas, and E. Costa, 'On cyclic delay diversity in OFDM based transmission schemes,' in Proc. OFDM Workshop, Sep. 2002
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