비협력 통신 환경에서 OFDM 신호 제원 블라인드 추정기 설계 및 구현

Abstract

일반적인 협력 통신 상황에서 송수신기는 사전에 송신기에서 사용한 통신 제원을 공유하기 때문에 수신기는 송신기에서 전송된 신호를 복조하여 데이터를 복원할 수 있다. 이때 통신 제원을 공유하기 위해 제어 채널을 통해 전달하거나 송신 신호 일부에 제원 정보를 담아 수신기에 전송한다. 이러한 방식은 사용자에게 할당된 신호 대역폭 일부를 통신 제원을 공유하기 위한 목적으로 할당해야 하므로 데이터 전송 효율을 저하시키게 된다. 최근 요구되는 데이터양과 단말기 수의 증가로 인해 사용자가 이용 가능한 신호 대역폭은 더 줄어들고 있다. 이에 따라 사용자에게 할당된 대역폭이 한정되어 있는 상황에서 증가한 데이터 전송량으로 인해 대역폭을 효율적으로 사용하는 방식의 중요성이 증가하고 있다. 대역폭을 효율적으로 사용하는 방안으로 별도의 제어 채널이나 송신 신호 일부를 사용하지 않고 수신 신호를 이용하여 통신 제원을 추정한 후 신호를 복조하는 블라인드 제원 추정 방식이 연구되고 있다. 이러한 블라인드 제원 추정 방식은 감시, 정찰 같이 통신 제원에 대한 정보가 없는 비협력 통신 상황에서도 통신 제원을 추정하고 신호를 복조하는 방식으로 유용하게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중 방식 (Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 신호를 위한 블라인드 제원 추정기를 설계하고 구현하고자 한다. 이를 위해 OFDM 신호의 제원을 추정하는 다양한 알고리즘을 분석하고 추정 알고리즘들의 제한사항을 고려하여 제원 추정 순서를 설계한다. 설계된 알고리즘 추정 순서를 이용하여 OFDM 신호 통합 제원 추정기를 구현하고 모의실험을 통해 통합 추정기의 성능을 분석한다.|For cooperative contexts, since the transceiver shares the communication parameters used by the transmitter in advance, the receiver can restore data by demodulating the transmitted signals. In this case, a control channel for transmitting information about the parameters or some parts of the transmission signal is used to share the communication parameters. This method reduces transmission efficiency because some parts of the signal bandwidth are allocated to users for the purpose of sharing communication parameters. Recently, as the required data rate and the number of devices are increasing, the signal bandwidth available to the users is further decreasing. Therefore, when the signal bandwidth available to the users is limited, the significance of efficient bandwidth usage increases as the data rate increases. In this regard, a method for blind estimation of communication parameters, which demodulates signal by estimating communication parameters from directly received signals without using a control channel or some parts of a transmission signal, has been studied to utilize the signal bandwidth efficiently. This method can be useful for estimating communication parameters and demodulating signals even in non-cooperative contexts, such as surveillance and reconnaissance, where there is no information about communication parameters. This thesis aims to design and implement a blind estimator of communication parameters for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals. We first analyze various algorithms for estimating OFDM parameters and design a flow of estimation for OFDM parameters based on the requirements for applying each estimation algorithm. Using the designed flow of estimation, we then implement the blind estimator of the OFDM parameters and analyze the performance of the estimator through computer simulations.