TDD-OFDM 시스템을 위한 Beamforming MIMO

Abstract

본 논문은 TDD (Time Division Duplex) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 이동통신 규격인 IEEE 802.16e를 기반으로 한 다중안테나 송수신 전송방식에 대하여 연구하였다. IEEE 802.16e 규격에서는 통신품질의 개선, 서비스 처리율(throughput)을 향상시키기 위한 STC (Space Time Coding), SM (Spatial Multiplexing), BF (Beamforming) 등 다중안테나를 이용한 전송방식이 정의되어 있다. 이러한 다중안테나를 이용한 전송방식들은 각각의 특징적인 효과들, 다이버시티 이득, 멀티플렉싱 이득, 빔형성 이득 등을 통해 개선된 성능을 제공한다. 본 논문에서는 IEEE 802.16e 규격의 시스템에 적용 가능하면서 위에서 설명한 다중안테나 전송기술의 각 기술별 특징적인 이득을 복합적으로 확보할 수 있는 전송방식을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 beamforming MIMO 방식을 통하여 STC 기술과 BF 기술, SM 기술과 BF 기술을 성공적으로 결합할 수 있었으며, 성능분석의 결과 다중안테나 전송기술의 개별적인 이득을 동시에 확보할 수 있었다. 제안한 기술에 대한 성능분석은 PC를 통한 성능 시뮬레이션 결과와 상용 DSP (Digital Signal Processor)를 통한 구현 성능 검증의 결과를 통하여 이루어졌다.; This dissertation presents a novel technology for multiple antenna system based on TDD (Time Division Duplexing) OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), specified in IEEE 802.16e. IEEE 802.16e includes various technologies for multiple antenna system, such as STC (Space Time Coding), SM (Spatial Multiplexing) and BF (BeamForming), to enhance a quality of service and to increase transmission throughput, etc. In general, diversity gain can be achieved from STC, throughput increasement from SM, and beamforming gain from adaptive array antenna. This dissertation shows a method which combines the technologies of multiple antenna to achieve those gains simultaneously for IEEE 802.16e system. In addition, this dissertation proposes a new procedure for channel estimation which is based on 2D interpolation method for beamforming MIMO of IEEE 802.16. The simulation results show that the proposed channel estimation outperforms the conventional methods in terms of estimation accuracy. Feasiblities of the presented beamforming MIMO have been verified from computer simulations and experimental tests which have been achived from an implementation of the beamforming MIMO system.