OFDM 통신 시스템에서의 간섭에 관한 연구 = (A) Study on Interference in OFDM System

국문 초록 (Abstract)

OFDM 시스템은 직교하면서 중첩된 여러개의 부반송파를 사용하므로 한정된 주파수 대역을 매우 효율적으로 사용하는 방식이다. 그러나 여러 가지 원인에 의해 직교성이 유지되지 못하면 부반송파간의 간섭이 발생하면서 성능의 열화가 나타나는 문제점이 있으므로 이에 대한 체계적인 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 다양한 간섭에 따른 성능을 분석하기 위해 JTC 채널모델을 전송채널로 설정하고 주파수 옵셋, 도플러 확산, 샘플링 옵셋, 오실레이터 위상잡음에 따른 영향을 분석하였다.
첫째로 다양한 채널모델과 주파수 옵셋, 도플러 확산, 샘플링 옵셋, 오실레이터 위상잡음의 특성에 따른 SIR(Signal-to-ScI ratio)과 이 SIR을 고려한 effective SNR을 컴퓨터 모의 실험을 통해 계산 하여 그 특성을 분석하였다. 그 결과 각 왜곡의 영향이 증가하게 되면 그에 따라 반송파 간섭이 증가하여 STR이 하락 하였다. 또한 반송파 간섭이 증가하여 백색잡음의 영향보다 우세해 지게 되면 effective SNR도 하락 하였다. 이에따라 요구되는 SNR에 따른 각 왜곡의 한계값을 도출하였다.
둘째로 성능열화를 보상할 수 있는 방법으로 수신신호에 가중치를 주어 combining을 수행하는 MRC(Maximal ratio combining), 수신신호를 바로, 또는 무선 채널에서의 위상변화를 보정후에 combining을 수행하는 EGC(Equal gain combining)그리고 수신신호중 전력이 큰 신호를 선택하는 SC(Selection combining)의 수신안테나 다이버시티 기법의 각 성능을 분석 하였다. 또한 다양한 왜곡의 발생시 수신안테나 다이버시티를 적용한 OFDM 시스템의 특성을 모의 실험을 통하여 분석하고 정량적으로 고찰 하였다. 그 결과 수신안데나 다이버시티 기법을 적용한 경우 각 왜곡에 따른 성상도상의 회전은 보정이 불가능하였다. 그러나 백색잡음에 의한 영향을 감소시켜 상당한 성능향상이 있음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

OFDM is a bandwidth efficient signalling scheme for digital communications, because in OFDM the spectrum of the individual subcarriers are mutually overlap. But if the orthogonality of the subcarriers is not maintained over the symbol period by time-variant distortions, the ICI is introduced. So It's needed to analyze in detail. In this paper, to analyze the performance due to distortions, 1 analyze the performance according to the ICI cuased by distortions such as frequency offset, Doppler spread, sampling rate offset, oscillator phase noise.
Firstly, I analyze the specific property of distortions, using calculated SIR and effective SNR due to freauency offset, Doppler spread, sampling rate of set and oscillator phase noise with various channel model. And I show the limitation of maximum value of each distortion to maintain designated SNR, In result SIR is decreased because of increase of subcarrier interference due to increase of distortions. And if effect of subcarrier interference is larger than AWGN, effective SNR is degraded too. So I show the limitation of maximum value of each distortions to maintain designated SNR in accordance with effective SNR.
Secondly I analyze the performance according to receiver antenna diversity schemes to compensate the degradation of performance, which are MRC(subcarriers In each antenna are weighted by their power), EGC(subcarriers in each antenna are combined of combined with phase aligning), and SC(the subcarriers with the highest power is selected). And I show BER performance of each receiver diversity scheme with distortions through computer simulation. In result rotation in constellation is not compensated in OFDM system using antenna diversity. But system performance is significantly improved as a result of reducing the effect of AWGN.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 그림목차 = ⅲ
• 표목차 = ⅵ
• 국문요약 = ⅶ
• Ⅰ 서론 = 1
• Ⅱ OFDM 고속 무선 랜 시스템의 특성 및 구조 = 4
• Ⅲ 다양한 왜곡 환경에서의 OFDM 통신 시스템의 성능분석 = 11
• 1. OFDM방식에서 반송파 간섭에 대한 분석 = 11
• 2. 반송파 주파수 옵셋 = 13
• 3. 도플러 확산 = 17
• 4. 샘플링 옵셋(sampling rate offset) = 22
• 5. 오실레이터 위상 잡음 = 26
• Ⅳ 다이버시티 OFDM 시스템 = 35
• 1. 수신 다이버시티 기법 = 35
• 1) Maximal Ratio Combining(MRC) = 36
• 2) Subcarrier Selection Combining = 36
• 3) Equal Gain Combining(EGC) = 36
• 2. Combining 기법에 따른 수식적 BER계산 및 고찰. = 37
• 1) Maximal Ratio Combining = 39
• 2) Selection Combining = 40
• 3. 다양한 왜곡 환경에서 안테나 다이버시티 OFDM 성능 분석 = 43
• 1) 주파수 옵셋환경에서 안테나 다이버시티 이득 = 43
• 2) 도플러 확산 환경에서 안테나 다이버시티 이득 = 46
• 3) 오실레이터 위상잡음 환경에서 안테나 다이버시터 이득 = 52
• ① 위상잡음의 전력에 따른 영향 = 53
• ② 위상잡음의 spread 에 따른 영향 = 56
• Ⅴ 결론 = 60
• 참고문헌 = 62
• Abstract = 65
• 감사의 글 = 67