I/Q 불균형이 있는 MIMO-OFDM 시스템의 BER 성능

Abstract

최근 무선통신 기술에서 급증하고 있는 데이터 트래픽 요구량에 대처하기 위해 다중 안테나 기술(Multiple-Input Multiple-Output : MIMO)과 Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) 기술이 결합된 MIMO-OFDM 시스템이 널리 사용되고 있다. 하지만 무선통신 시스템에서 위상 잡음, 크기 감쇄, 전력 증폭기의 비선형성에 의해 국부 발진기(local oscillator)에서 In-phase 성분과 Quadrature 성분의 불균형이 발생한다. 이러한 불균형이 발생하게 되면 송신된 신호가 이상적인 성상도 위치에 수신되지 않아 비트 오류 확률(Bit Error Rate : BER)이 커지게 된다. 본 논문에서는 이러한 I/Q 불균형이 존재하는 상황에서 터보 부호를 적용한 MIMO-OFDM 시스템의 BER 성능을 모의실험 결과를 통해 분석한다. 이를 위해 현재 쓰이고 있는 LTE 환경에서 모의실험을 수행하였다. 또한, 채널 추정 단계에서 잡음 추정을 통해 얻어진 잡음 분산 값으로 MMSE 여파기의 사용 여부를 위한 임계값(threshold)을 결정한다. In next-generation wireless communication systems, high-rate data transmission is required with the multimedia contents. MIMO-OFDM(Multiple Input Multiple Output – Orthogonal Frequency Division Multiplexing) with multi-level modulation and iterative decoding schemes is used to cope with the data traffic problem. But the performance of the communication system is affected by I/Q(In-phase/Quadrature) imbalance with imperfect practical circuits in noisy environment. In order to overcome the I/Q, amplitude and phase, imbalance, estimating noise variance is one of the important methods to enhance the system performance especially with MMSE(Minimum Mean Square Error) scheme. In this paper, we analyzed BER(Bit Error Rate) performances of MIMO-OFDM system with I/Q imbalance where we considered iterative decoding and MMSE scheme. The estimated noise variance value is used to calculate weighting matrix for MMSE filter. For MMSE, according to the amount of I/Q imbalance, it impacts on noise variance estimating performance, and larger the amount of I/Q imbalance leads to worse SNR resulting in performance degradation. If a specific threshold value of noise variance, to decide whether MMSE function is operated or not, is used. we can get better performance with simultaneous operation of iterative decoding and MMSE than without MMSE scheme depending on the amount of I/Q imbalance. The simulation results validate the proposed technique in BER performance.