UWB 시스템에서 레이크 수신기를 위한 효율적인 다이버시티 레벨 선택과 채널 추정

Abstract

매우 짧은 펄스 폭을 기본으로 반송자 없이 중심 주파수의 25퍼센트 이상의 대역폭을 사용하는 시스템을 UWB 시스템이라 한다. 이런 시스템에서는 기존의 티비, 라디오, CDMA와 같은 협대역 통신 시스템과는 달리, 송신단의 펄스폭이 매우 짧고, 대역폭이 넓기 때문에 다중 경로 성분들이 많이 나타나고, 이러한 다중 경로 성분들을 분간할 수가 있게 된다. 다중 경로 성분이 많다는 것은 그만큼 신호의 에너지가 넓게 퍼져 있음을 의미하는데, 넓게 퍼진 신호를 효율적으로 모으는데 있어서 레이크 수신기의 구조가 효율적이다. CDMA IS-95에서는 다이버시티 레벨을 3으로 하고 있는데, UWB 시스템의 경우, 보다 큰 다이버시티 레벨을 필요하다. 하지만, 다이버시티 레벨이 커지면 그만큼 복잡한 하드웨어가 필요하며 많은 파워 소모가 있게 된다. 본 논문에서는 레이크 수신기에서 얻은 MRC 결과값이 본 논문에서 정의하는 unreliable region에 들어가는 경우에 있어서, 제안한 반복 구조를 갖는 레이크 수신기 구조를 통해 다이버시티 레벨을 하나씩 높여가도록 함으로써, 평균적으로 낮은 다이버시티 레벨을 유지하여 파워 소모를 줄일 수 있음을 증명하였다. 이때 채널의 정보를 이용하여 적응적으로 unreliable region을 정함으로써 보다 효율적으로 다이버시티 레벨을 결정할 수 있게 된다. 또한 레이크 수신기를 적용하기 위해서는 채널의 정보를 알아야 하며, 이를 위해서 채널 추정을 하여야만 한다. UWB의 채널 특성상 다중 경로 성분이 많은데, 이로 인하여 채널 추정시 계산량이 많아지게 된다. 데이터 전송률을 높일 수 있는 은닉 학습 데이터(HTS)를 이용하여, 낮은 계산량을 갖는 First Order Statistic Method를 통해 UWB 채널을 추정하였고, Target MSE가 있는 시스템에서 파일럿에 할당하는 파워를 적절히 줄임으로써 파워 소모를 줄이는 구조를 제안하였다.