Mobile WiMAX MIMO 시스템 구현 및 성능 분석

Abstract

차세대 이동통신 시스템의 가장 중요한 기술적 과제는 한정된 전파자원을 효율적으로 이용함으로써, 주어진 주파수 대역을 사용하여 보다 많은 데이터를 신뢰성 있게 고속으로 전송하는 것이다. 이러한 욕구를 만족 시키기 위하여 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) 기반의 시스템의 송 수신부에 다중안테나를 장착하는 Multi Input Multi Output (MIMO) 기술이 중요한 이슈 중 하나 이다. 본 논문에서는 이러한 기술적 과제를 해결 하고자, OFDM기반인 WiBro표준을 따르는 2X2 MIMO 시스템을 구현 하고, 구현상에 필요한 알고리즘과 Field Programmable Gate Array (FPGA)를 이용한 WiBro baseband component 구현 방법을 제시한다. 구현된 2X2 MIMO WiBro 시스템에서는 MIMO encoding을 위해 Spatial Multiplexing (SM) 방식을 사용하고 이를 decoding하기 위해 Zero-Forcing (ZF) 방법을 사용한다. 또한 채널 추정 방법으로 2D Linear Interpolation 방법을 사용한다. 동기화 과정을 위해 초기 initial 과정에서는 preamble이 시간 domain에서 3번 반복 되는 특성을 이용하고 이 때 연산되는 Auto correlation값을 통해 대략의 주파수 offset을 추정 한다. 이 후, Tracking과정에서는 ISI를 없애는 frame의 시작 지점을 검출 할 수 있는 FFT-Based 방법을 이용하여 시간동기를 유지하고 반복되는 OFDM 심볼의 CP를 이용하여 정밀한 주파수 offset을 추정한다. 또한 BER과 throughput 입장에서 컴퓨터 simulation 성능과 실험값을 비교하여 구현된 2X2 MIMO WiBro 시스템의 성능을 확인 해 보고 결과에 대해 분석해 본다.