[논문]OFDM 시스템에서 SLM-PTS 결합방식을 이용한 PAPR 특성에 관한 연구

김동식; 성태경; 조형래

OFDM 시스템에서 SLM-PTS 결합방식을 이용한 PAPR 특성에 관한 연구
A Study on PAPR Characteristic using SLM-PTS Combine Method in OFDM System 원문보기

김동식 (한국해양대학교 전파공학과) , 성태경 (한국해양대학교 전파공학과) , 조형래 (한국해양대학교 전파 정보통신공학부)

OFDM communication system is effective for the high data rate transmission in the frequency selective fading channel. Since OFDM has high PAPR, OFDM signal may be distorted by the nonlinear HPA. In this paper, we propose an combined SLM and PTS method for reducing the PAPR in OFDM communication system. Proposed method increased some system complex in comparison with exiting method..

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 기존 저감기법들에서 단점으로 지적되는 연산량, 시스템의 복잡도 증가 및 정확한 데이터 블록의 복원을 위한 송수신단 사이의 부가정보 전송의 필수성 등을 개선시키기 위하여 고속 적응형 PTS 기법을 채용한 SLM-PTS 결합기법을 제안하고, 기존 SLM 및 PTS 기법과의 성능을 비교하였다.
본 절에서는 고속 적응형 PTS 기법을 사용하여 기존의 SLM 기법과 결합시킨 새로운 PAPR 저감기법으로 SLM-PTS 결합기법을 제안하고, 기존 SLM 및 PTS 기법과의 특성을 비교, 분석하고자 한다.

제안 방법

본 절에서는 SLM 기법, PTS 기법 및 제안된 SLM-PTS 결합 기법에 대하여 심볼수(L)와 부블록수(M)가 각각 2, 3, 4이며, IFFT 크기 D가 각각 128, 256, 512 및 1024의 경우에 대하여 PAPR 성능을 분석하였다. 시스템 파라미터는 Table 1과 같다.

이론/모형

suboptimal 방법 등이 있다. 본 논문에서는 연산량이 많은 단점을 보완하기 위하여 연산량이 M번으로 경감되는 Cimini's suboptimal 방법을 사용하였다.

성능/효과

9 dB 정도의 PAPR 저감 효과를 얻을 수 있다. SLM-PTS 결합 기법에서 M=3 까지는 SLM 기법과 PTS 기법 보다 성능이 우수하지만 M=4일 때는 성능이 포화되어 더 이상의 개선이 없음을 알 수 있다.
SLM-PTS 결합기법에 대한 성능평가 결과, 전반적으로 제안된 기법이 기존의 OFDM 방식보다 우수한 성능을 보였다. 특히 10-5 의 BER을 기준으로 제안된 기법의 Combine3에서 IFFT 크기에 따라 원래의 OFDM 방식과 비교하여 각각 약 3.
OFDM 방식은 무선이동통신 환경에서 다중경로에 의해 발생하는 지연확산보다 충분히 큰 값을 가지므로 주파수 선택 성 페이딩과 협대역 간섭에 강한 특성을 가진다. 또한, OFDM 시스템에서는 각각의 다른 부반송파 주파수 대역의 데이터 중 일부 부반송파만 영향을 받게 되어 에러 정정 부호를 이용하여 소수의 오류가 발생한 부반송파 데이터를 정정하여 요구되는 비트오율(BER : Bit Error Rate) 특성에 대하여 최대의 효율을 보일 수 있다.최근에는 심볼 스크램블링 기법을 적용한 SLM (SeLect Mapping) 기법과 PTS (Partial Transfer Sequence) 기법이 제안되어 PAPR 특성을 크게 개선시킬 수 있으나 정확한 데이터 블록의 복원을 위하여 송수신단 사이에 부가정보의 교환이 요구되어 부가정보로 인한 추가적 오류가 발생하게 된다.
9 dB 정도의 개선 효과를 보인다. 즉, 10-5 의 확률에서 'ORI'는 12.7 dB 인 반면 L=M=3을 사용한 Combine3 기법의 경우에는 8.8 dB 정도까지 감소함으로 약 3.9 dB 정도의 PAPR 저감 효과를 얻을 수 있다. SLM-PTS 결합 기법에서 M=3 까지는 SLM 기법과 PTS 기법 보다 성능이 우수하지만 M=4일 때는 성능이 포화되어 더 이상의 개선이 없음을 알 수 있다.
기존의 OFDM 방식보다 우수한 성능을 보였다. 특히 10-5 의 BER을 기준으로 제안된 기법의 Combine3에서 IFFT 크기에 따라 원래의 OFDM 방식과 비교하여 각각 약 3.7 ~ 3.9 dB 정도의 PAPR 저감효과를 보임을 확인할 수 있었다.
4에서 알 수 있듯이 SLM 기법, PTS 기법 및 SLM-PTS 결합 기법은 모두 원래의 OFDM에서 보다 확률이 더 빨리 감소되는 통계적 특성을 가짐을 알 수 있다. 특히, 제안된 SLM-PTS 결합 기법에서 가장 우수한 성능을 가짐을 알 수 있다.

후속연구

이상과 같은 연구결과를 토대로 제안된 기법들에 대하여 좀 더 다양한 전파환경 조건과 파라미터들을 고려한다면 더욱 우수한 PAPR 성능개선 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

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