와이브로 이동 통신 환경에서 MIMO 알고리즘을 적용한 송수신 시스템의 성능 분석

Abstract

무선 통신 환경에서 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 점점 커져감에 따라, 한정된 자원 내에서 통신 용량을 늘이기 위해 송신단, 수신단에 다중 안테나의 적용이 주요 이슈가 되고 있다. 송신단과 수신단에 다중 안테나의 적용, 즉 MIMO 시스템은 시스템의 신뢰성을 증가시키고, 데이터 전송률을 증가시켜주며, 서비스 커버리지를 확대시켜주는 장점을 가지고 있다. MIMO 알고리즘은 크게 STC와 SM으로 나눌 수 있는데 각각의 장단점을 가지고 있다. STC는 다중 안테나로 인한 다이버시티 이득을 얻지만 데이터 전송률은 증가되지 않고, SM은 안테나별로 서로 상이한 데이터를 전송함으로 전송률은 증가되지만 다이버시티 이득은 얻지 못한다는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 우리나라에서 차세대 이동 통신 표준으로 자리 잡은 와이브로 환경에서 MIMO의 여러 가지 알고리즘을 송수신 시스템에 적용하여 성능을 분석하였다. 송수신단에 2개의 안테나를 가지고 있는 MIMO 시스템은 싱글 안테나 시스템인 SISO보다 좋은 성능을 가짐을 보였고, 또한 채널 추정 알고리즘별 성능 비교와, 채널 환경별 성능 비교도 수행하였다. 이런 MIMO 시스템의 성능은 SISO 시스템보다 우수한 성능을 보인다는 것을 확인하였다.; Wireless communication using multiple input multiple output(MIMO) has recently emerged as one of the most significant technical issues to increase the system capacity with limited resources in modern communications. MIMO system has many benefits that increase the system reliability, increase the data-rate and enlarge the wireless service coverage. However, all MIMO systems have not these benefits. Each MIMO scheme has advantages and disadvantages compared to one another. There are largely two algorithms of MIMO schemes: one is space time coding(STC) and the other is spatial multiplexing(SM). STC scheme transmits the orthogonal signals in each transmit antenna and is often called by Alamouti code. This scheme can obtain a diversity gain like the maximum ratio combining in receive antenna, but data-rate is not increased which compared to single input single output(SISO). On the other hand, because SM scheme transmits different signals from each transmit antenna, data-rate is increased proportionally to number of transmit antennas. But SM scheme does not provide a diversity gain. In this thesis, the performance of STC and SM schemes and algorithms is compared and analyzed in OFDMA-based wireless communication standard, WiBro downlink environment. We demonstrate that the performance of MIMO system is better than SISO system.