[논문]방해전파 신호에 따른 CSS 시스템의 성능 분석

이영포; 정다해; 송정한; 송익호; 윤석호

방해전파 신호에 따른 CSS 시스템의 성능 분석
Performance Analysis of a CSS System in the Presence of Jamming Signals 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템, v.34 no.4C, 2009년, pp.453 - 459

이영포 (성균관대학교 정보통신공학부) , 정다해 (성균관대학교 정보통신공학부) , 송정한 (성균관대학교 정보통신공학부) , 송익호 (한국과학기술원 전자전산학과) , 윤석호 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
AI-Helper

처프 확산 대역 (chirp spread spectrum: CSS) 기술은 방해전파 신호에 강인한 특성으로 인하여 무선 통신 분야에서 크게 주목받고 있다 하지만 방해전파 신호에 따른 CSS 시스템의 성능에 대한 구체적인 연구는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 광대역 및 톤 (tone) 방해전파 신호에 따른 CSS 시스템의 성능을 분석한다. 구체적으로는 CSS 기반 M진 위상 편이 방식 (M-ary phase shift keying: MPSK) 시스템의 심볼 오류율 수식을 유도하고 Monte Carlo 방법에 기반한 모의실험 결과와 비교한다. 이를 통하여, 본 논문에서 유도한 심볼 오류율 수식이 모의실험 결과와 일치함을 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to its capability to resist jamming signals, chirp spread spectrum (CSS) technique has attracted much attention in the field of wireless communications. However, there has been little rigorous analysis for the performance of CSS systems in the presence of jamming signals. In this paper, thus, we present analytic results on the performance of a CSS system: specifically, symbol error rate (SER) expressions are derived for a CSS M-ary phase shift keying (MPSK) system in the presence of broadband and tone jamming signals, respectively. The numerical results show that the empirical SER closely agree with the analytic result.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 광대역 및 톤 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK 시스템의 심볼 오류율 성능을 분석하였다. 먼저, 광대역 방해전파 신호를 가우시안 과정으로 모델링하여 광대역 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK 시스템의 심볼 오류율 수식을 구하였다.

제안 방법

먼저, 광대역 방해전파 신호를 가우시안 과정으로 모델링하여 광대역 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK 시스템의 심볼 오류율 수식을 구하였다. 또한 수신기의 상관기 출력을 신호 공간에서 기하학적으로 분석함으로써, 톤 방해전파 신호에 따른 심볼 오류율 수식을 유도하였다. 마지막으로, 본 논문에서 유도한 심볼 오류율 수식과 Monte Carlo 방법에 기반한 모의실험 결과가 일치함을 확인하였다.
먼저, 광대역 방해전파 신호를 가우시안 과정으로 모델링하여 광대역 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK 시스템의 심볼 오류율 수식을 구하였다. 또한 수신기의 상관기 출력을 신호 공간에서 기하학적으로 분석함으로써, 톤 방해전파 신호에 따른 심볼 오류율 수식을 유도하였다.
따라서 처프 처리 과정이 데이터 변복조 과정과 분리되어 독립적으로 수행되며, 다양한 데이터 변조 기법을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 沮진 위상 편이 방식을 {M-aiy phase shift keying: MPSK) 데이터 변조 방식으로 채택한 DM 방식의 CSS를 (DM-MPSK) 시스템 모델로 하여, 광대역 및 톤 (tone) 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK의 심볼 오류율 (symbol error rate: SER) 성능을 분석한다
이러한 DM-MPSK 심볼 sjt) 는 전송되는 동안 방해전파 신호 z(t) 와 더해져 수신기의 입력이 된다. 본 논문에서는 방해전파 신호 z(t)의 전력이 일반적으로 열잡음의 전력에 비해 매우 크다는刖 것에 착안하여, 잡음의 영향을 최소로 하는 MPSK 복조기를 사용함으로써 [5] 에서와 같이 잡음의 영향을 고려하지 않는다.
이번 장에서는 HI장에서 유도한 방해전파 신호에 따른 DM-MPSK의 심볼 오류율 수식들을 Monte Carlo 방법에 기반한 모의실험결과와 비교하였다. 모의실험에는 처프 신호 구간이(4)0・5〃s。]고, 처프율은 (〃) 400MHz/a(s 이며, 처리 이득이 (§) 100이고 CSS 대역폭은 (3) 200 MHz 인 처프 신호가 사용되었으며, 변조 기법으로는 DM-BPSK (71/= 2), DM-QPSK (沮= 4), 그리고 DM-8PSK를 (M=8) 채택하였다.

대상 데이터

구간이(4)0・5〃s。]고, 처프율은 (〃) 400MHz/a(s 이며, 처리 이득이 (§) 100이고 CSS 대역폭은 (3) 200 MHz 인 처프 신호가 사용되었으며, 변조 기법으로는 DM-BPSK (71/= 2), DM-QPSK (沮= 4), 그리고 DM-8PSK를 (M=8) 채택하였다.

성능/효과

2장에서 유도된 (11)과 (13)을 이용하여 나타내었다. 그림으로부터, 본 논문에서 유도한 심볼 오류율 수식이 모의실험을 통한 심볼 오류율 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 또한 尊打<쯔인 경우, 그림 2(b)와그림 3(c)를 통해 분석한 바와 같이 심볼 에러가 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
또한 수신기의 상관기 출력을 신호 공간에서 기하학적으로 분석함으로써, 톤 방해전파 신호에 따른 심볼 오류율 수식을 유도하였다. 마지막으로, 본 논문에서 유도한 심볼 오류율 수식과 Monte Carlo 방법에 기반한 모의실험 결과가 일치함을 확인하였다.
오류율 곡선을 보여준다. 여기서 DM-MPSK 시스템의 이론적인 심볼 오류율 곡선은 HI.1 장에서 유도한 (5)를 이용하여 나타내었으며, 그림으로부터 모의실험 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있다.

참고문헌 (7)

H. Shen and A. Papandreou-Suppappola, 'Diversity and channel estimation using time-varying signals and time-frequency techniques,' IEEE Trans. Signal Process., vol. 54, no. 9, pp. 3400-3413, Sep. 2006

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IEEE Std. 802.15.4a-2007, Wireless MAC and PHY Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), IEEE, 2007
J. Pinkney, Low Complexity Indoor Wireless Data Links Using Chirp Spread Spectrum, Ph. D. Dissertation, Dept. Elect. Comput. Engineer., University of Calgary, Calgary, Canada, 2003
B. Sklar, Digital Communications: Fundamentals and Applications. Prentice-Hall, 2001
M. K. Simon, 'The performance of M-ary FH-DPSK in the presence of partial-band multitone jamming,' IEEE Trans. Commun., vol. 28, no. 5, pp. 953-958, May 1982

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D. L. Schilling, L. B. Milstein, R. L. Pickholtz, and R. W. Brown, 'Optimization of the processing gain of an M-ary direct sequence spread spectrum communication system,' IEEE Trans. Commun., vol. 28, no. 8, pp. 1389-1398, Aug. 1980

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C. A. Balanis, Antenna Theory: Analysis Design. John Wiley & Sons, 2005

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