I/Q 불균형을 고려한 OFDM 신호의 심볼 오류 확률

Abstract

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 광대역의 무선 채널을 여러 개의 협대역 채널로 분할하여 데이터를 전송하기 때문에 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 환경에 강하고 보호 구간(guard interval)을 삽입함으로써 인접신호간 간섭(Inter-Symbol Interference: ISI)을 제거하기도 용이하다. 또한 부반송파(subcarrier)들의 직교성(orthogonality)을 이용하여 데이터를 서로 겹친 형태로 전송할 수 있어서 주파수 이용 효율을 높일 수 있다. 그래서OFDM 시스템은 IEEE 802 그룹의 다방면에서 기술표준으로 자리를 잡아가며 차세대 이동통신 기술을 선도하고 있다. 그러나 OFDM 시스템은 무선 주파수(Radio Frequency: RF)의 손상에 매우 민감하다는 단점이 있다. 이는 2차원 신호화 방식(two dimensional signaling)의 시스템을 구성하는데 있어 필수적인 요소인 여러 기기들 때문인데 이러한 시스템의 불완전성으로부터 I/Q 기저벡터(in-phase / quadrature base vector)가 이상적으로 생성될 수 없으며, 이상적으로 생성되지 못한 I/Q 기저벡터는 시스템의 성능 저하를 야기한다. 그 동안 I/Q 불균형(I/Q imbalance)이 OFDM시스템에 끼치는 영향에 대한 많은 연구가 꾸준히 진행되어왔다. 하지만 수식적으로 산출 가능한 닫힌 형태(closed form)의 일반화된 식이 없었기 때문에 정확한 성능에 대한 분석은 이루어지지 못하였다. 본 논문에서는 수신단의 I/Q 불균형 고려시 OFDM신호의 일반화된 SER 표현식을 닫힌 형태로 제공한다. 이 결과는 일반화된 식이기 때문에, 수식적으로 쉽게 산출 가능하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 결과 분석에 매우 유용하다.; OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system is proven to be an effective way for high data rate wireless communications by dividing a frequency-selective fading channel into a number of flat fading sub channels corresponding to the OFDM subcarrier frequencies. However, the OFDM system is known to be very sensitive to distortion of radio frequency factor. Twodimensional signaling demodulator implementation is subject to several non-ideal operations generated practical devices. When nonideal components such as an imperfect 90-degree phase shifter and power amplifier are used to generate I/Q imbalances between the inphase and the quadrature component acts as one of the receiver performance degradation sources. Many previous researches have been developed to evaluate the impacts of I/Q imbalance on OFDM signals. But, there is no general expression about BER(Bit Error Rate) or SER(Symbol Error Rate) for performance analysis of OFDM signals. This thesis presents the generalized SER expression on OFDM signals with the I/Q imbalance under AWGN(Additive White Gaussian Noise) based on previous researches about general expression for SER of MPSK with I/Q imbalances. Because these results are generalized SER, it can be easily evaluated numerically and it is useful for all specific environments in the computer-based analysis.