크로스 토크를 갖는 통계적 전력선 채널 하에 MIMO-OFDM 전력선 통신 시스템 성능 분석 = Performance analysis of MIMO-OFDM PLC system over statistical power line channels with crosstalk
저자
발행사항
부천 : 가톨릭대학교 대학원, 2012
학위논문사항
학위논문(석사)-- 가톨릭대학교 대학원: 정보통신전자공학과 정보통신전자공학 전공 2012. 8
발행연도
2012
작성언어
한국어
주제어
DDC
621.38 판사항(21)
발행국(도시)
경기도
형태사항
xiii, 53 p. : 삽화 ; 26 cm.
일반주기명
지도교수: 최상호
가톨릭대학교 (성심) 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
참고문헌(p. 46-47) 포함.
소장기관
본 논문에서는 각종 첨단 부가서비스를 제공하는 신재생에너지 기반의 미래 전력망인 스마트 그리드 응용 등을 타깃으로 한 단상 3선 전력선 채널상의 2×2 MIMO-OFDM 전력선 통신방식 (PLC: power line communication)을 검토하고 성능을 분석한다. 전력선 통신 환경은 유선임에도 무선과 같은 다중경로 페이딩, 임펄스 잡음 등 매우 열악한 채널 특성을 갖는다. 다중경로 전력선 페이딩 채널은 실제 전력선 채널 환경을 감안하여 기존의 확정적 페이딩 채널 모델 (Zimmermann 모델 등) 대신 통계적 전력선 페이딩 채널 모델 [8]을 채택한다. 또한 임펄스 잡음 채널은 Middleton class A 모델을 이용한다.
본 논문에서는 단상 3선 전력선을 이용한 2×2 MIMO 방식을 설계하며, MIMO 채널 내 안테나 링크 간 크로스 토크의 유무에 따른 전송 용량 손실과 이에 의거한 시스템 성능 분석을 실시한다. 특별히 MIMO 부호화 방식인 공간-주파수 부호화 (SFC: space-frequency coding), 공간-시간 부호화 (STC: space-time coding) 및 두 방식을 결합한 기법인 공간-시간-주파수 부호화 (STFC: space-time-frequency coding)의 사용에 따른 성능을 통계적 전력선 채널 하에 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 비교하고 분석한다. 또한 기존의 MIMO 시스템 MRC 방식인 안테나 경로 다이버시티 이득을 얻는 MRC (AMRC: antenna MRC) 외에 무선 채널과 유사한 전력선 채널의 특성인 주파수 선택적 다중경로 페이딩을 이용한 MRC (FMRC: fading MRC [13])를 적용한다. 이를 통해 다중 안테나 경로와 다중 경로 페이딩의 다이버시티 이득을 효과적으로 결합한 최대비 합성 방식인 AFMRC (antenna and fading MRC [13])를 사용하고 이를 통해 MIMO PLC 및 SISO PLC 시스템의 성능 개선 방안을 제시한다.
컴퓨터 시뮬레이션을 통해 채널 변수에 따른 성능 변화와 용량 손실 비율에 따른 성능의 변화, 서로 다른 전송 신호 부호화 기법 (SFC, STC, 및 STFC)에 따른 시스템 성능을 평가하고, [13]에서 제안한 합성법 (AFMRC)과 기존의 합성 기법 성능을 비교한다. 체계적인 성능 분석 및 시뮬레이션을 통해 MIMO-OFDM을 기반으로 한 적정 PLC 시스템 설계 파라미터를 도출한다.
In this paper, we analyze the performance of a 2×2 MIMO-OFDM PLC over the 1-phase 3-line power line channels. PLC has very poor channel environments with multi-path fading and impulsive noise like wireless communications. Instead of the existing deterministic fading channel model (such as Zimmermann model), we adopt the statistical power line fading channel model considering the actual PLC channel environment. We use Middleton class A model for impulsive noise channel.
In this paper, we design the 2x2 antenna channels using 1-phase 3-line power lines and investigate the performance degradation due to the crosstalk that is the interference between those MIMO channels. Especially, we compare and analyze the performances with SFC, STC, and STFC, which combines SFC and STC, for the MIMO transmission. Also we employ AFMRC that effectively combines multiple antenna path diversity and multiple fading path diversity.
Using computer simulation, we evaluate the proposed system performance with the variation of the channel index, the crosstalk ratio, and the choice of the different signal coding schemes, such as SFC, STC, and STFC. Also we compare the performance between AFMRC, which is proposed in this paper, and AMRC, which is existing combining scheme. Through the simulation results, we elicit the proper design parameters of PLC system based on MIMO-OFDM.
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