레일리 페이딩 채널에서 각 다이버시티를 이용한 수신파워개선에 대한 연구

Abstract

이동통신환경에선 다중경로로 인한 신호의 페이딩 현상이 발생하는데 기존의 이동통신 시스템에서 상향링크에선 공간 다이버시티 기법을 이용하여 이러한 페이딩의 영향을 극복하였으나 하향링크에서는 기지국의 송신파워를 증가시키는 방법을 사용하였다. 본 논문에서는 이동통신에서 하향링크의 레일리 페이딩 채널을 가정하고 페이딩 효과를 줄여 수신파워환경을 개선하기 위한 방법으로 이동단말에 적용할 수 있는 각 다이버시티 기법과 실제 이동환경에서 일정한 다이버시티 이득을 유지하기 위해 문턱값을 변화시키는 동적 문턱값 스위치 결합 방법을 제안하여 선택 결합 방법과 스위치 결합 방법의 성능과 비교하였다. 각 다이버시티에 선택 결합 방법을 측정 데이터에 적용한 결과 측정장소에 따라 수평면의 평균 수신파워가 다이버시티를 적용하지 않은 경우보다 2 dB ~ 4.5 dB 더 커졌으며 특정 방향의 수신파워가 낮은 부분이 사라짐을 확인하였다. 또한 선택 결합 방법의 시간 평균 수신파워는 다이버시티를 적용하지 않은 경우보다 2.6 dB 더 커졌다. 각 다이버시티에 스위치 결합 방법을 적용한 경우에도 수평면의 평균 수신파워가 다이버시티를 적용하지 않은 경우보다 1 dB ~ 4 dB 더 커졌고 최적의 문턱값을 적용한 경우에 시간 평균 수신파워는 2.49 dB 더 커졌다. 스위치 결합 방법에서도 수평면에서 수신파워가 낮은 부분이 제거됨이 확인되었다. 각 다이버시티에 동적 문턱값 스위치 결합 방법을 적용한 결과 다이버시티를 적용하지 않은 경우보다 시간 평균 수신파워는 2.5 dB 더 커졌다. 수평면에서 두 방향성 안테나 사이의 각도는 90도 ~ 115도가 최적이었으며 스위치 결합 방법의 문턱값은 평균 수신파워에서 1 dB ~ 3 dB를 뺀 값이 최적이지만 동적 문턱값 결합 방법의 최적 문턱값은 평균 수신파워에서 3 dB ~ 4 dB를 뺀 값이 최적이었다. 따라서 스위치 결합 방법은 단말의 이동으로 인해 수신장소가 바뀌어 평균 수신파워가 달라지게 되면 최적 문턱값이 변하게 되어 최적의 성능을 장소에 상관없이 유지하기 위하여 문턱값을 바꾸어 주어야 한다. 최적의 문턱값을 적용한 스위치 결합 방법은 선택 결합 방법보다 평균 수신파워의 차이가 0.5 dB정도 낮았고, 최적의 동적 문턱값 스위치 결합 방법과 최적의 스위치 결합 방법과의 평균 수신파워의 차이는 0.1 dB이하로 무시할 수 있었다. 동적 문턱값 결합 방법이 스위치 결합 방법보다 평균 수신파워는 낮았지만, 스위치 결합 방법의 환경에 따라 문턱값을 바꾸어 주어햐 하는 단점이 보완되었다. 결국 동적 문턱값 결합 방법과 각 다이버시티를 이동단말에 적용하면 단말의 이동에 상관없이 심한 페이딩을 줄일 수 있고 평균 수신파워에서 약2.5 dB의 증가를 얻을 수 있다.