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위상 신호에 대한 부가 정보가 없는 SLM 기반 OFDM 시스템을 위한 동기식 위상 신호 검출 방식
A Coherent Phase Sequence Detection Scheme for SLM-based OFDM Systems without Side Information 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.53 no.6 = no.463, 2016년, pp.15 - 20  

류창수 (한국외국어대학교 전자공학과) ,  주정석 (한국외국어대학교 전자공학과)

초록
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OFDM 시스템을 위한 PAPR (peak-to-average power ratio) 저감 기법 중 하나인 SLM (selective mapping) 방식은 구현이 간단하고 전송 신호에 왜곡이 생기지 않는 매우 유용한 PAPR 저감 기법이다. 본 논문에서는 위상 신호에 대한 부가 정보(side information)를 전송하지 않는 SLM 기반 OFDM 시스템에 적용 가능한 동기식 위상 신호 검출 방식을 제시하고자 한다. 우선 동기식 합(coherent summation)에 기반하여 위상 신호를 검출할 수 있도록 하기 위해, 위상 신호의 일부를 직교 부호로 대치시키는 새로운 위상 신호 설계 방법을 제안한다. 또한 새로이 제안된 위상 신호에 기초하여 부가 정보가 필요 없는 동기식 위상 신호 검출 기준(detection criterion)을 제안한다. 컴퓨터 모의실험을 통해, 제안된 방식이 SLM 기반 OFDM 시스템에서 정상적으로 동작함을 보이고, 위상 신호 검출에 사용되는 부반송파 간 채널의 변화가 적은 환경에서 기존 방식보다 위상 신호 검출 성능이 우수함을 보이고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we consider selective mapping (SLM) based OFDM systems without side information, where SLM is one of the promising peak-to-average power ratio (PAPR) reduction techniques due to its simplicity and no distortion in the transmitted signal. First, we construct a new phase sequence where ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Ip,2에 해당되는 파일럿 부반송파에 적용된 직교 부호의 직교성을 이용한 동기식 위상 신호 검출 방식을 제안한다. 제안하는 방식의 위상 신호 인덱스 검출 기준(decision criterion)은 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 SLM 기반 OFDM 시스템을 고려하며, 위상 신호에 대한 부가 정보 없이 전송단에서 사용한 위상 신호를 찾는 새로운 동기식 위상 신호 검출 방식을 제안한다. 우선 동기식 합(coherent summation)에 기반하여 위상 신호 인덱스 값을 검출할 수 있도록 하기 위해, 위상 신호 검출에 사용되는 파일럿 부반송파에는 직교 부호(orthogonal sequence)를 적용하는 새로운 위상 신호 설계 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 부가 정보를 전송하지 않는 SLM 기반 OFDM 시스템을 위한 새로운 위상 신호 검출 방식을 제안하였다. 구체적으로는 위상 신호 검출에 사용하는 파일럿 부반송파에 직교 부호를 적용하는 새로운 위상 신호 설계 방법을 제안하였으며, 수신 신호와 직교 부호들 간의 동기식 상관값이 최대가 되는 위상 신호를 검출해 내는 동기식 검출 기준을 제안하였다.
  • 본 논문에서는 위상 신호에 대한 부가 정보를 추가로 보내주지 않는 SLM 기반의 OFDM 시스템을 고려한다. 따라서 수신된 OFDM 심볼에 적용된 위상 신호의 인덱스 값을 수신단에서 부가 정보 없이 찾아내야 하며, 이 과정을 위상 신호 검출이라 한다.

가설 설정

  • 길이가 N이고 각 성분 값의 크기는 1인 U 개의 위상 신호를 정의하며, 정해진 위상 신호는 전송단과 수신단이 모두 알고 있다고 가정한다. 즉, i번째 위상 신호는 다음과 같이 표현된다.
  • = 32인 OFDM 시스템을 고려하였으며, 파일럿 데이터와 정보 데이터에 대한 디지털 변조 방식으로는 각각 BPSK와 QPSK를 사용하였다. 논문[4]의 방식과 제안하는 방식 모두에 대해 채널 추정 오차는 없다고 가정하였으며, 위상 신호의 개수와 위상 신호 검출에 사용되는 파일럿 부반송파의 개수가 동일한 경우를 고려하였다(U = Np,2 ∈ {4, 8, 16}). 또한 전체 부반송파 중 Np,2 개의 파일럿 부반송파가 등 간격으로 분포되어 있는 경우를 가정하였으며, 제안하는 방식에서의 직교 부호로는 왈시 부호를 사용하였다.
  • 논문[4]의 방식과 제안하는 방식 모두에 대해 채널 추정 오차는 없다고 가정하였으며, 위상 신호의 개수와 위상 신호 검출에 사용되는 파일럿 부반송파의 개수가 동일한 경우를 고려하였다(U = Np,2 ∈ {4, 8, 16}). 또한 전체 부반송파 중 Np,2 개의 파일럿 부반송파가 등 간격으로 분포되어 있는 경우를 가정하였으며, 제안하는 방식에서의 직교 부호로는 왈시 부호를 사용하였다. 채널 환경으로는 AWGN 채널과 OFDM 심볼 주기로 정규화한 도플러 주파수(Doppler frequency)가 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SLM방식이란 무엇인가? OFDM 시스템을 위한 PAPR (peak-to-average power ratio) 저감 기법 중 하나인 SLM (selective mapping) 방식은 구현이 간단하고 전송 신호에 왜곡이 생기지 않는 매우 유용한 PAPR 저감 기법이다. 본 논문에서는 위상 신호에 대한 부가 정보(side information)를 전송하지 않는 SLM 기반 OFDM 시스템에 적용 가능한 동기식 위상 신호 검출 방식을 제시하고자 한다.
PAPR 저감 기법으로 자주 고려되는 기법은 무엇인가? 이와 같은 단점을 보완하기 위해 PAPR 저감 기법에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다[1∼4]. 이들 PAPR 저감 기법들 중에서도 구현이 간단하고 전송 신호에 왜곡이 생기지 않는 다중 시그널링(multiple signaling) 방식이 자주 고려된다−대표적인 다중 시그널링 방식으로는 SLM (selective mapping) 방식과 PTS (partial transmit sequence) 방식이 있다.
SLM (selective mapping) 방식과 PTS 방식의 차이점은 무엇인가? 다중 시그널링에 기반한 PAPR 저감 기법이란 U 개의 위상 신호(phase sequence)로 구성된 위상 신호 집합(phase sequence set)을 정해 놓은 다음, 원래 전송하고자 하는 OFDM 심볼에 각각의 위상 신호를 곱하여 U 개의 후보 신호(candidate signal)를 만들고, 이 중 PAPR이 가장 작은 후보 신호를 선택하여 전송하는 방식이다. 참고로, OFDM 시스템의 전송단에서 N-point IFFT (N-point inverse fast Fourier Transform)를 수행하기 이전 신호에 위상 신호를 곱하는 방식이 SLM 방식이며, IFFT를 수행하기 이전 신호를 여러 개의 부블럭(sub-block)으로 나눈 다음 각각의 부블럭에 대해 IFFT를 수행한 결과 신호에 위상 신호를 곱하는 방식이 PTS 방식이다[1∼2].
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참고문헌 (5)

  1. S. H. Han and J. H. Lee, "An overview of peak-to average power ratio reduction techniques for multicarrier transmission," IEEE Wireless Communi., pp. 56-65, April 2005. 

  2. Y. Rahamatallah and S. Mohan, "Peak-toaverage power ratio reduction in OFDM systems: a survey and taxonomy," IEEE Commun. Surveys Tuts., vol. 15, no. 4, pp. 1567-1591, 2013. 

  3. A. D. S. Jayalath and C. Tellambura, "SLM and PTS peak-power reduction of OFDM signals without side information," IEEE Trans. Wireless Commun., pp. 2006-2013, Sep. 2005. 

  4. J. Park, E. Hong and D. Har, "Low Complexity Data Decoding for SLM-Based OFDM Systems without Side Information" IEEE Commun. Letters, pp. 611-613, June 2011. 

  5. N. Chayat, "Tentative criteria for comparison of modulation methods," Doc: IEEE P802.11-97/96, Sep. 1997. 

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