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무선 LAN 시스템 성능개선에 관한 연구
A Research on Performance Improvement of Wireless LAN System 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.5, 2014년, pp.1028 - 1033  

조주필 (Department of Radiocommunication Engineering, Kunsan National University)

초록
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본 논문은 4세대 무선 통신방식의 하나인 OFDM 기반의 60 GHz 무선 랜에서의 위상잡음의 영향에 관하여 논한다. 60 GHz 주파수 대역은 광대역 전송이 가능할 뿐만 아니라 실내 무선 환경에서의 무선 링크를 밀집 시킬 수 있다는 장점이 있다. 본 논문에서는 시스템 구현이 용이한 위상잡음 억제 알고리듬을 OFDM 기반의 60 GHz 무선 랜 시스템에 적용하고 이에 따른 성능을 SER 측면에서 분석하였다. 60 GHz 대역에서 발생하는 위상잡음 환경에서 위상잡음 억제 알고리듬을 적용한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 16-QAM, 64-QAM에서 각각 6 dB, 7.5 dB 정도의 SER 성능 향상을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We investigate the OFDM-based wireless LAN systems operating in the 60 GHz frequency band as part of the fourth-generation (4G) systems. The 60 GHz band is of much interest since this is the band in which a massive amount of spectral space has been allocated worldwide for dense wireless local commun...

주제어

#직교주파수분할다중화   #채널   #위상  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 OFDM 방식을 이용한 60GHz 무선랜 시스템을 위해 낮은 주파수의 발진기를 체배하여 사용할 경우의 위상잡음에 의한 영향을 파악하고 이를 최소화하기 위한 알고리듬을 적용하여 성능을 분석하였다. 위상잡음의 영향을 최소화하기 위한 다양한 알고리듬 중 논문 [9]에서 제안한 시스템 구현이 용이한 하나의 등화기 탭으로 구성할 수 있는 알고리듬을 적용하였다.
  • OFDM 시스템에서 위상잡음 및 주파수 옵셋에 관한 영향을 많은 문헌에서 다양한 방식으로 연구되었다[6, 7]. 본 논문은 신호대 간섭과 잡음의 비 (signal to interference plus noise ratio; SINR)의 방식으로 위상잡 음의 영향을 해석한다. 그림 1은 위상잡음이 존재하는 OFDM 시스템의 블록을 간략하게 나타낸 것이다.

가설 설정

  • 모의실험에 사용된 실내 무선채널은 논문 [5]에서 실제 측정한 파라미터를 사용한 Saleh-Valenzuela의 모델을 사용하였다. 60 GHz를 발생시키는 발진기는 IEEE 802.11a [10] 시스템에 주로 사용되는 발진기를 12배 체배 시켰다고 가정하였 으며 이러한 경우 위상잡음은 22 dBc/Hz가 더해진다. 송신신호는 16-QAM, 64-QAM으로 변조된 신호를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위상잡음 억제 알고리듬은 무엇을 이용하여 CPE 성분을 추정하는가? 위상잡음 억제 알고리듬을 정리하면 다음과 같다. 첫째, OFDM 심볼에 등간격으로 존재하는 파일럿 톤을 이용하여 CPE 성분 를 추정한다. 식 (4)의 가우시안 잡음이라고 가정하면 Pm(0)의 추정치는 식 (17)과 같은 LS(least square)를 이용하여 구할 수 있으며 Pm(0)의 추정치는 식 (18)로 주어진다.
무선 랜 대역으로 사용가능한 60 GHz 대역의 특성을 무엇인가? 무선 랜 대역으로 사용가능한 60 GHz 대역은 광대역 전송이 가능할 뿐만 아니라 전파의 흡수감쇄가 크다는 특성을 가지고 있기 때문에 여러 응용 분야에 이용되고 있다[1]. 위의 응용분야에서 상업용 시스템에서는 대용량의 단거리 통신 시스템, 무선 랜, 가정의 구내 배선의 무선화(wireless homelink) 등에 이용되며, 이를 광통신과 결합하여 광대역 통신을 가능케 하는 이동통신 시스 템에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
송수신부의 비이상 적인 국부 발진기에서 발생하는 위상잡음은 OFDM 시스템에서 어떤 문제를 일으키는가? OFDM 이러한 광대역 전송에 매우 유리한 변조 기법이다. 하지만 송수신부의 비이상 적인 국부 발진기에서 발생하는 위상잡음은 OFDM 시스템에서 공통위상잡음과 인접한 채널과의 간섭을 발생시켜 성능 저하를 일으킨다. 특히, 60 GHz의 주파수를 얻기 위해 5 GHz의 국부 발진기를 체배하여 사용할 경우, 위상잡음은 체배하기 전보다 22 dBc정도가 증폭 되는데 이는 성능저하의 요인뿐만 아니라 높은 차수의 변조신호를 사용할 경우의 부반송파간 간섭을 증가시킨다[3, 4, 8].
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참고문헌 (10)

  1. P. Smulders, "Exploiting the 60GHz band for local wireless multimedia access: prospects and future directions," IEEE Commun. Mag., vol. 40, no. 1, pp. 140-147, Jan. 2002. 

    상세보기 crossref

  2. IST broadway http://www.ist-broadway.org 

  3. H. Xu, V. Kukshya, and T. S. Rappaport, "Spatial and temporal characteristics of 60-GHz indoor channels", IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 20, no. 3, pp. 620-630, Apr. 2002. 

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  4. A. A. M. Saleh and R. A. Valenzuela, "A Statistical model for indoor multipath propagation," IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 5, No. 3, pp. 128-137, Feb. 1987. 

    상세보기 crossref

  5. J. H. Park, Y. Kim, Y. S. Hur, K. Lim and K. H. Kim, "Analysis of 60GHz band indoor wireless channels with channel configurations", in Proc. PIMRC, 1998, pp. 617-620. 

  6. T. Pollet, M. Van Bladel and M. Moeneclaey, "BER sensitivity of OFDM systems to carrier frequency offset and wiener phase noise." IEEE Trans. on Commun. Vol. 43, no. 2/3/4, pp.191-193, Feb./Mar./Apr. 1995. 

    상세보기 crossref

  7. L. Tomba, "On the effect of Wiener phase noise in OFDM system", IEEE Trans. on Commun., vol. 46, no. 5, pp. 580-583, May 1998. 

    상세보기 crossref

  8. R. Van Nee and R. Prasad, OFDM for Wireless Multimedia Communications. Artech House Publishers, 1999. vol. 39, no. 12, pp. 96-102, Dec. 2001. 

  9. S. Wu and Y. Bar-Ness, "A phase noise suppression algorithm for OFDM" IEEE Commun. Lett., vol. 6, no. 12, pp. 535-537, Dec. 2002. 

    상세보기 crossref

  10. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications. High-speed Physical Layer in the 5GHz Band IEEE Std 802.11a-1999, IEEE 1999. 

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