단파대역에서의 데이타 통신을 위한 HF 채널 Simulation 및 estimation에 관한 연구

Abstract

본 논문은 단파대역에서의 time varying HF 채널에 대한 특성을 연구하기위해 software 채널 simulator 를 구성하고 computer simulation 을 통해 채널특성 조사해보았다. 또한 time varying 채널로 인한 modem 수신기단의 성능저하를 개선하기위한 방법인 Viterbi detector를 사용할 경우 필수적으로 요구되는 저널 estimation 에 대해서도 software 채널 simulator 를 이용하여 computer simulation 을 통한 성능분석을 실시하였다. 채널 simulator 구현에 사용된 채널 model 은 complex tapped delay line 채널을 사용하였으며, time varying complex tap gain 에 대한 통계적 특성은 complex Gaussian 분포함수를 갖는 것을 사용하였다. Noise sourse 는 complex Gaussian noise 및 lognormal 분포함수를 갖는 pulse noise 2가지를 사용하였다. Simulation 에 사용된 채널 parameter 로는 multipath 에 의한 multipath delay 및 multipath spread 와 채널의 time variation 에 의한 doppler shift 및 doppler spread 이며 Gaussian noise 및 pulse noise 가 존재할 때의 S/N ratio 등을 사용하였다. 다음으로, HF 채널 estimation 연구를 위해 Kalman algorithm 을 몇가지 ?凰쨌? 변형한 방법과 LMS algorithm 에 바탕을 둔 2가지 방법을 사용하였다. Estimation에 사용된 data transmission system model 은 8-phase DPSK HF modem 구조를 사용하였다. 채널 simulation 결과 multipath 에 의한 fading null 이 생겼으며 multipath 양이 증가함에 따라 fading null 수가 증가하고 fading depth 도 깊어짐을 알수있었다. 그러나 매우심한 채널왜곡은 전리층의 시간변화 때문에 발생되는 Doppler shift 및 Doppler spread 에 의해 생겨났다. 즉 time varying HF 채널에서 왜곡을 일으키는 대부분의 원인은 Doppler shift 및 Doppler spread 때문에 생긴다는 것을 computer simulation 결과로 부터 알 수 있었다. Channel estimation 의 연구결과를 보면 modified Kalman estimator 는 steady state 에서의 MSE performance 는 simple estimator 보다 좋았으나 convergence rate 는 simple estimator 보다 느리다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 연구결과로 부터 알 수 있는 바와 같이 두개의 algorithm 을 사용하는 데 trade-off 가 있기 때문에 computational complexity 나 convergence rate 및 final MSE 등을 고려하여 적당한 channel estimation algorithm 을 선택하는 것이 필요하다.