UHDTV 방송을 위한 공간 변조 다중 안테나 시스템 수신 성능 분석 document_id A220517038111

본 논문에서는 지상파 디지털 방송의 대용량 전송을 위하여 SM 기반 다중 안테나 시스템의 성능을 분석한다. 지상파 디지털 방송에 다중 안테나 시스템을 적용하기 위해서는 심벌 간 간섭과 공간적 채널 상관도의 영향을 감소시키는 기법이 필요하다. SM 기법은 다중 송신 안테나 중 하나의 안테나를 선택하여 심벌 간 간섭의 영향을 줄이지만 공간적 채널 상관도의 영향은 해결하지 못한다. 이를 해결하기 위하여 STBC 기법을 SM 기법과 결합한 STBC SM 기법이 있다. 그러나 STBC SM은 직교성을 유지하기 위해 시간에 대해 동일한 안테나 조합이 사용되어 정보량이 반으로 감소하는 단점이 있다. DSTTD SM 기법은 안테나 조합을 적용하면서 다중 안테나를 모두 사용한다. 이러한 SM 기반 다중 안테나 시스템을 지상파 디지털 방송 시스템에 적용하기 위해서는 지상파 방송과 유사한 채널 환경인 SUI 채널에 대한 분석이 필요하여 모의실험을 통해 성능을 분석한다. 지상파 디지털 방송 시스템 채널 환경은 LoS가 존재하고 안테나 간 공간적 채널 상관도가 적용된SUI 채널 환경과 유사하다. 본 모의실험에서는 공간적 채널 상관도를 중심으로 SUI 1, 2, 4의 환경에 대하여 SM 기반다중 안테나 시스템의 수신 성능을 분석하였다. 표 3은 실험에 사용한 SUI 채널 환경 변수에 대하여 나타내고 는 공간적 채널 상관도를 나타내는 변수이다. p가 0.3이하는 보편적인 환경을 나타내고 0.5 이상인 경우에는 간섭이 심한 환경이다. 수신 안테나의 수는 4개이고 송신 안테나의 수는 STBC 시스템을 제외하고 모두 4개이다. STBC 시스템의 송신 안테나 개수는 2개이다. 비교하는 시스템은 STBC, SM, STBC SM 그리고 DSTTD SM이다. 그리고 대역폭 효율이 5bits s Hz로 모두 동일하게 하였다. 그림 5은 SUI 1 채널에서 수신 성능 결과를 나타낸다. 공간적 채널 상관도가 높은 환경에서는 낮은 SNR 영역에서는 기존 다중 안테나 시스템보다 성능이 저하되지만 12dB이상일 때 성능이 역전된다. 이는 낮은 변조 레벨을 사용하여 이득을 얻기 때문이다. 그리고 그림 6은 SUI 2 채널에 대한 수신 성능을 나타낸다. 공간적 채널 상관도가 높은 SUI 1 채널의 결과를 통하여 DSTTD SM 시스템은 부호화 이득을 최대로 얻고 채널간 상관도의 영향을 감소시키는 직교성을 유지하기 때문에 다른 다중 안테나 시스템보다 이득이 있다. UHDTV의 전송을 위한 지상파 디지털 방송 시스템에 적합한 SM기반 다중 안테나 시스템은 DSTTD SM 시스템이다. DSTTD SM 시스템은 스펙트럼 효율을 향상시키기 위하여 다중 안테나를 모두 사용하면서 안테나 조합에 따른 변조를 가능하게 한다. 그리고 시공간 부호화를 통하여 수신 성능을 향상시켜 기존 다중 안테나 시스템에 비해 향상된 수신 성능을 가진다. 그러므로 한정된 주파수 자원에서 스펙트럼 효율을 향상하기 위한 방법으로는 다중 안테나 시스템이 필요하지만, 지상파 디지털 방송에 적합한 시스템으로는 SM 기법과다중화 이득을 얻는 기법을 결합하여 공간적 채널 상관도의영향을 감소시킬 수 있는 기법을 연구하는 것이 필요하다.