MIMO 기술을 적용한 와이브로 다운링크 시스템의 성능분석

Abstract

차세대 이동통신인 3G/4G 시스템의 가장 중요한 기술적 과제는 한정된 전파자원을 효율적으로 이용함으로써, 주어진 주파수 대역을 사용하여 보다 많은 데이터를 신뢰성 있게 고속으로 전송하는 것이다. 이러한 요구를 만족시키기 위하여 OFDM 기반 시스템의 송수신단에 다중 안테나를 장착하는 MIMO 기술이 대두되고 있다. OFDM은 고속의 데이터 스트림(stream)을 다수의 부스트림(sub-stream)으로 나누어 여러 개의 부반송파를 사용하여 병렬로 전송한다. 그리하여 각 부반송파에서의 저속의 전송효과를 얻음으로서 고속전송에서의 문제점을 해결한다. MIMO기술은 크게 다중안테나 다이버시티 이득을 얻기 위한 STC 와 데이터 전송률을 증가 시킬 수 있는 SM 으로 나뉜다. 본 논문에서는 OFDMA 기반의 와이브로 다운링크 시스템에 MIMO기술을 적용하여 보행자 및 자동차 이동통신 환경에서 MIMO시스템이 단일 안테나-SISO 시스템에 비해 우월한 성능을 가짐을 보여주었다. 또한, 와이브로 SISO, MIMO 시스템에서의 채널 추정 방법에 대해서 제안하였다. 다중경로 페이딩에 의해 발생하는 신호의 왜곡을 추정하고 보상하는 채널 추정알고리즘으로 LS 알고리즘에 근간한 기존의 LI 채널 추정 방법보다 향상 된 2D LI 채널 추정 방법을 제안 하였다. 마지막으로 비트에러률(Bit Error Rate) 성능과 주파수 효율 및 연산량 측면에서 STC와 SM를 서로 비교함으로써 채널환경의 변화에 따른 적절한 MIMO 기술의 선택방법을 제시하였다.; Systems with high spectrum efficiency, reliability and high capacity are required as many new multimedia services are emerged for the next generation mobile communication. Multiple input multiple output(MIMO) technology in the OFDM system has been recognized as a promising solution to these problems. OFDM is a wireless technology that runs on the pronciple of transmitting data by dividing the data stream into multiple parallel bit streams. These sub-streams have a much lower bit rate and are used to modulate several carriers, so that the inherent difficulties of high-speed transmission can be relieved. The MIMO technology can be largely categorized into two schemes: one is space time coding(STC) for diversity gain and the other is spatial multiplexing(SM) for high data-rate. In this thesis, we demonstrate that the performance of MIMO system is better than SISO system by applying the various MIMO schemes to the OFMDA-based WiBro downlink system in the pedestrian and vehicular environments, The use of multi-amplitude signalling schemes in WiBro system requires the tracking of the fading radio channel. We also propose 2D(Dimension) LI(Linear Interporlation) channel estimation method which is based on the LS(Least-Squres) algorithm and better than ordinary LI channel estimation method in each SISO and MIMO system and show the enhanced performance of the systems using the proposed channel estimation methods. Finally, by comparing STC with SM in the terms of BER(Bir Error Rate) performance, throughput and computational complexity, we suggest the guideline to select the proper scheme for variational channel environment.