일반기술

차세대 초고속 멀티미디어 이동통신 단말기의 UWB 시스템

본 발명은 UWB 임펄스 신호가 매우 짧은 펄스폭과 초광대역을 가지며 기존의 다른 시스템과 같은 주파수 스펙트럼을 공유한다. FCC에서는 UWB 시스템이 GPS와 같은 타 시스템들과 간섭을 일으킬 수 있다는 가능성 때문에 UWB 시스템의 주파수 대역을 3.1GHz이상에서 사용하도록 제한하였다. 본 논문에서는 간섭을 제거하기 위해 시간적으로 엄격히 제한하고, 동시에 3.1GHz에서 10.6GHz의 주파수 대역에 신호 전력 분포가 포함되도록 참고문헌[1][2]에서 제안한 펄스를 이용하여 UWB시스템의 성능을 평가 하였다. 특히 펄스 간격 δ, 사용자 수Nu, 심볼 수 M등과 같은 시스템 파라메타들의 변화에 따른 BER 성능을 확인하였다. 이미 제안한 UWB 펄스를 이용하여 컴퓨터 모의실험을 통해 최적의 펄스간의 간격 δ을 찾고, M-ary PPM과 BPSK를 적용한 UWB 시스템에서 이들 펄스와 가우시안 모노사이클 펄스를 이용한 시스템간의 성능을 평가하였다. 이들 결과는 다중사용자 파라메타와 펄스 간격에 따른 M-ary PPM UWB 통신 시스템을 구현하는데 기여할 수 있다.본 기술에서는 FCC 규정에 만족하는 UWB 펄스 디자인 알고리즘을 이용하여 펄스파형, 사용자수, 프레임 당 시간 도약의 수, 프레임의 크기 등에 대해 UWB 시스템의 성능을 평가하였다. 현재 일반적으로 사용되는 가우시안 펄스는 FCC의 규정을 만족하지 못하므로 주파수 대역이 이동된 가우시안 펄스로 FCC 규정을 만족하는 펄스를 만들수 있다. 그러나 FCC규정이 바뀔 때마다 이러한 방법으로 펄스를 만들어낸다는 것을 보장하지 못한다. 참고문헌[1][2]의 UWB 펄스를 사용하여 펄스가 어떤 주파수 대역에 에너지 집중되면서 직교성과 어떠한 주파수 마스크에도 만족할 수 있는 있음을 확인하였다. UWB 시스템 설계에서 중요한 요소들은 변조 기법과 프레임 주기, 그 프레임을 이루는 시간 도약 슬롯들의 개수와 주기, 펄스의 폭, PPM의 경우 펄스 간격들이다. 본 논문에서는 이러한 요소들을 고려하여 모의 실험을 통해 성능분석의 결과들을 얻었다. 시간 도약 슬롯의 개수인 Nh가 증가하면 다중사용자 간섭을 가우시안 잡음으로 모델링할 수 있어 최대 SNR 값이 향상되는 것을 볼수 있었다. M-ary PPM과 BPSK를 이용한 시스템의 성능에서 프레임 주기Tf를 고정하여 성능을 비교한 결과 데이터 전송율은 최적의 δm을 이용한 M-ary PPM의 UWB 시스템이 가장 높았고 일반적인 M-ary PPM, BPSK, 최적의 δm을 이용한 2PPM, 일반적인 2PPM 순으로 나타났다. 또한, BER에서도 전송율에서와 마찬가지 순서로 최적의 δm을 이용한 M-ary PPM를 사용한 UWB 시스템의 성능이 가장 좋은 것으로 확인할 수 있다. 이경우 M값이 커질수록 2배씩 커지는 데이터 전송율에 비해 감소되는 Nn의 비율은 현저히 줄어들어 상당한 장점이 될 수 있었다. UWB 시스템은 낮은 SNR의 환경에서 동작하는 장치이기 때문에 시스템에서 간섭이 가우시안 분포에 근사화 되도록 상관 수신기를 최적화가 필요하다. 이러한 최적화는 UWB시스템 설계 유용한 것으로 사료된다.