다중톤 재밍이 존재하는 나카가미-m페이딩 환경에서 다이버시티 기법을 적용한 Hybrid DS/SFH 확산대역 시스템의 성능분석 = Performance Analysis of Hybrid DS/SFH Spread Spectrum System using Diversity Technique in Nakagami-m Fading Channel with Multitone Jamming
저자
발행사항
청주 : 淸州大學校 大學院, 2004
학위논문사항
학위논문(박사)-- 청주대학교 대학원: 전자공학과 통신전공 2004. 2
발행연도
2004
작성언어
한국어
주제어
KDC
568.52 판사항(4)
발행국(도시)
충청북도
형태사항
xi, 110p. : 삽도 ; 27cm .
일반주기명
참고문헌: p. 88-92
소장기관
Hybrid DS/SFH 확산대역(spread spectrum) 시스템의 성능 분석 연구에 있어서, 페이딩 전송로 환경에서 다이버시티를 적용한 시스템의 성능에 대해서는 많은 연구가 수행되어 왔으나, 다중톤 방해신호가 존재하는 페이딩 환경에서 다이버시티 기법을 적용한 연구는 지금까지 충분하지 못한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 다중톤 방해신호와 백색가우시언 잡음이 존재하는 나카가미-m 페이딩 전송로에서 다중 사용자 간섭, 다중경로 간섭, 다중톤 방해신호, 백색가우시언 잡음에 따른 각종 파라미터를 수학적으로 모델링 하였고, 다중톤 방해신호가 존재하는 나카가미-m 페이딩 환경에서 다이버시티 기법을 이용한 Hybrid DS/SFH 확산대역 시스템의 성능을 분석하였다. 또한 시스템의 타당성 검토를 위해 직접 시퀀스(direct sequence) 확산대역 시스템과의 성능을 비교하였으며, 성능 향상을 위해 다이버시티 기법중 최적의 성능 향상을 얻을 수 있는 최대비 합성(maximal ratio combining) 다이버시티 기법을 적용한 Hybrid DS/SFH 확산대역 시스템의 성능을 분석하였다.
분석결과, 동일 처리이득을 갖는 시스템에서 주파수 도약수를 증가시킬수록 시스템의 성능이 향상되었고, 신호대 방해신호의 전력(signal to jamming ratio)이 작아질수록 Hybrid DS/SFH 확산대역 시스템의 성능이 우수함을 확인하였다. 또한 방해신호가 존재하는 환경에서는 경로의 수에 따른 성능의 변화가 크게 일어나지 않으며, 신호대 잡음 전력비(signal to noise ratio)가 작은 경우에는 방해신호의 전력이 커질수록 페이딩 지수의 영향도 감소함을 확인하였다.
그러나 신호대 방해신호 전력비(signal to jamming ratio)가 낮은 경우, 시스템의 성능은 정상적인 통신이 이루어지기 어려울 정도로 성능이 악화됨을 알 수 있었다. 따라서 시스템의 성능 향상을 위해 최대비 합성 다이버시티 기법을 적용하였다.
최대비 합성 다이버시티를 적용한 시스템의 성능분석 결과, 페이딩 지수(m)가 1, 신호대 잡음 전력비가 30[dB], 그리고 신호대 방해신호의 전력비가 -10[dB] 일때 다이버시티를 적용하지 않은 경우의 비트 오류 확률(bit error probability)값은 4.0946×10^(-2) 이고, MRC-4 다이버시티를 적용한 경우의 비트 오류 확률값은 1.8365×10^(-4) 으로 감소하여 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 신호대 방해신호 전력비가 0dB 이상이면 방해신호의 개수가 시스템의 성능에 거의 영향을 미치지 못함을 확인하였다.
There have been a lot of studies on the performance analysis of the hybrid DS/SFH spread spectrum system in which the several diversity methods was used for the improvement of received signal quality in the fading channel. However, in my knowledge, it is not easy to find the studies in which the diversity method was applied in the fading channel with the hostile multi-tone jamming signals. Therefore, the goal of this study is to make mathematical modeling of various parameters considering the multi-user interference, multi-path interference, multi-tone jamming signals and white Gaussian noise in the Nakagami-m fading channel with multi-tone jamming signals. Next, we analyze the system performance of the hybrid DS/SFH spread spectrum using the diversity method in Nakagami-m fading channels. In order to evaluate the system feasibility, system performance is compared with that of a direct sequence spread spectrum system. Also, this paper analyzes the BER performance of the hybrid DS/SFH spread spectrum system using the maximal ratio combining (MRC) method among the several well-known diversity methods so that we can get the optimal performance in certain condition.
As a result, BER performance can be improved as frequency hopping rate is increased in the condition of the same processing gain. When the signal to jammer power ratio (SJR) becomes lowered, the performance of the hybrid DS/SFH spread spectrum system is shown to be better. Also, in the jamming environment, there is no significant difference although the number of paths is changed. It is found that when the signal to noise power ratio (SNR) is low, BER performance becomes independent of the fading index as the power of the jamming signal is increased.
However, when the SJR is low, the system performance is also very poor, which is the same to the ordinary communication system. Therefore, it is better to use the the maximal ratio combining diversity in order to improve system performance.
Conclusively, BER is 4.1×10^(-2) without the diversity technique when the fading index(m) is 1, SNR is 30[dB], and SJR is -10[dB]. By the MRC-4 diversity technique, the BER is improved to 1.8×10^(-4). Furthermore, when SJR exceeds 0[dB], the number of jamming signals hardly affects the system performance.
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