직교성 주파수 분할 다중화 변조(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)는 다중 변조파 변조 방식(multicarrier modulation, MCM) 기법의 일종이다. OFDM은 다중화되는 부채널(subchannels)들 사이의 신호의 직교성을 보장하는 방법이다. MCM은 몇개의 연속된 데이터를 다중 반송파 위에 동시에 전송하는 하나의 통신시스템이다. OFDM은 주파수 사용 효율을 극대화할 수 있고 또한 단일 반송파 변조방식(single carrier modulation method)에 비해 상대적으로 긴 심볼 주기를 갖게 된다. 이 변조방식은 긴 심볼 주기 특성에 기인하여 채널에서 발생하는 페이딩을 많은 심볼 위에 분산시킨다. 즉 레일라이 다중경로 페이딩에 의한 버스트 에러를 랜덤 에러로 바꿔주는데 이는 주위 몇개의 심볼이 완전히 왜곡되는 것 대신에 많은 심볼이 약간씩 왜곡되게 함으로써 페이딩에 의한 영향을 최대로 줄일 수 있는 방법이다. 따라서, OFDM은 다중경로에 의한 채널 왜곡에 강한 방법이다. 그렇다 할지라도 채널에 의해 발생하는 도플러 효과의 보상이 필요하다.
협대역 무선채널에서의 OFDM 신호 전송시 신호는 보통 주파수 비선택적인 레일라이 페이딩(frequency nonselective Rayleigh fading)을 겪는다. 이의 보상을 위해서는 여러 종류의 등화기(equalizer) 사용이 필요하다. 이런 종류의 페이딩은 시간 혹은 주파수 도메인에서 보상이 이루어 질 수 있다. Cimini는 시간 도메인에서의 크기 및 위상을 보상하는 방법을 제시하였고, 이후에 더 좋은 성능 개선을 위해 결정 궤환 등화기(decision feedback equalizer, DFE)를 사용하는 방법이 제시 되었는데 이중 대표적인 것이 주파수 도메인에서의 DFE 방법과 블록 등화(block equalization) 방법이다. 본 논문에서 진행되어진 연구는 다음과 같다.
첫째로, 주파수 비선택적인 레일라이 페이딩 채널에서의 OFDM 신호 전송시 주파수 도메인 등화 방법을 적용했을 때의 성능에 대해 아주 상세하게 조사 분석한다. 특히 주파수 도메인에서의 노이즈 예측 결정 궤환(frequency domain noise-predictive DFE)를 개발해, 여기에 평균 자승 에러(minimum mean-square error, MMSE)와 같은 보상 기준(criterion) 적용시의 성능을 시뮬레이션을 통해서 살펴본다. 한편, 노이즈 예측 결정 궤환 등화기의 성능을 개선하기 위해 결정 궤환 신호열 검파(decision feedback sequence estimation, DFSE)를 적용하고 이의 성능을 제시한다. 그러나, 이런 주파수 도메인에서의 등화 방법은 등화기 계수의 계산시나 등화에 많은 계산량이 소요되는 단점을 갖고 있다.
기 발표된 블록 결정 궤환 등화(block decision feedback equalization)는 부채널의 수가 증가함에 따라 많은 계산량을 요구하는 단점을 또한 갖고 있다. 둘째로, 페이딩 보상에서 우수한 성능을 나타내고 선형 등화(linear equalization) 보다 더 나은 성능을 나타내는 계산량 측면에서 효율적인 노이즈 예측 결정 궤환 등화를 제시한다. 이 제시된 방식은 작은 수의 예측 계수(prediction coefficients)를 필요로 하기 때문에 실제로 구현 가능한 정도의 계산량을 요구한다. 제시된 페이딩 보상 기법은 시간 도메인에서의 크기 및 위상 보상과 주파수 도메인에서의 한정된 수의 예측계수를 사용한 노이즈 예측으로 구성된다.
주파수 도메인에서의 등화 방법은 최대 비율 결합기(maximal ratio combiner, MRC)의 적용이 현실적으로 가능하지 않다. 그러나, 본 논문에서 제시한 페이딩 보상 기법은 이의 적용이 가능하고 많은 성능 개선을 할 수 있다. MRC를 적용하는 경우 필요로 하는 예측계수의 수는 이를 적용치 않았을 경우의 그것과 비교해 더 적은 수가 필요함을 일 수 있다. 선형 등화의 경우 뿐만 아니라, 그 제시된 페이딩 보상 기법에 MMSE 보상 기준등을 적용했을 시의 성능을 제시한다.
마지막으로, MRC가 적용된 경우와 MRC가 적용되지 않은 경우에 대해 제시된 페이딩 보상 방법으로 DFSE를 적용할 때의 성능을 제시한다. 또한 더 많은 성능 개선을 위해 TCM(trellis-encoded modulation)을 적용하고, 이의 디코딩 방법으로 결합된 등화 및 트레리스 디코딩(combined equalization and trellis decoding) 방법을 적용하고, 이의 적용시 성능을 제시한다. 트레시스 코딩된 8PSK 혹은 16QAM 방식의 OFDM 신호에 그 결합 디코딩 방법을 적용시, 성능 개선은 MRC가 적용될 때만 코딩 이득이 생김을 알 수 있다.
