In this dissertation, we investigate the performance of the multi-rate direct-sequence/ code-division-multiple-access (DS/CDMA) communication systems which can offer multi-media services at different bit rates and bit error rates (BERs). Due to the coexistence of signals of different bit rates in the same radio frequency (RF) bandwidth, the analysis of the multiple access interference (MAI) of the multi-rate DS/CDMA systems is much more complicated than that of a conventional DS/CDMA system.
In the first part of this dissertation, we investigate the performance of an asynchronous variable-processing-gain (VPG)-DS/CDMA system where signals are transmitted at different processing gain and transmitted power according to their own bit rates and BERs. The MAI of a VPG-DS/CDMA system is developed, and the BER is evaluated by means of the Gaussian approximation (GA), the bounds method, and the Monte Carlo (MC) simulation. For a VPG-DS/CDMA system with random codes, the BER of the desired user is not relevant to the processing gain of the interfering users; it is relevant only to the processing gain of the desired user and the transmitted power of all users. When the number of users in a VPG-DS/CDMA system is large, the BER depends only on the bit energy of the user. The BER performance for a VPG-DS/CDMA system with short codes is better than that for a VPG-DS/CDMA system with long codes or random codes.
In the second part of this dissertation, we investigate the performance of an asynchronous multiple-chip-rate (MCR)-DS/CDMA system where signals are transmitted at different chip rates, carrier frequencies, processing gain, and transmitted power according to their own bit rates and BERs. The MAI of an MCR-DS/CDMA system is developed, and the BER is evaluated by means of the GA and the MC simulation. Some quantitative results on the effects of chip rate and processing gain on the variance of the MAI for an MCR-DS/CDMA system with random codes are obtained. Also, the effects of signature sequence on the variance of the MAI for an MCR-DS/CDMA system is investigated. We demonstrate that the BER performance of an MCR-DS/CDMA system can be improved by selecting signature sequences carefully.
The analysis method and results discussed in this dissertation will help in the selection of the appropriate system parameters (such as processing gain, chip rate, carrier frequency, and transmitted power) and signature sequences for the multi-rate DS/CDMA systems.
본 논문에서는 다중 전송률과 다중 비트오율을 갖는 멀티미디어 서비스를 지원하는 다중 전송률 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템의 성능을 분석하였다. 다중 전송률 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템에서는 전송률이 다른 신호가 같은 무선 주파수 대역에 공존하기 때문에 다중접속간섭을 분석하는 일은 일반적인 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템의 다중접속간섭을 분석하는 일보다 훨씬 복잡하다.
본 논문의 앞부분에서는 비동기식 가변 처리이득 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템의 성능을 분석하였다. 이 시스템에서 각 신호는 전송률과 비트오율에 따라 각기 다른 처리이득과 전송전력을 갖는다. 이 시스템의 다중접속간섭을 수식으로 유도하였고, 비트오율을 가우시안 근사화 방법과, 최대값과 최소값의 한계를 구하는 방법, 그리고 몬테 칼로 모의실험으로 구하였다. 확률 부호를 갖는 비동기식 가변 처리이득 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템에서 비트오율은 간섭 사용자의 처리이득과 무관하며 단지 자신의 처리이득과 모든 사용자의 전송전력에 의하여 결정된다. 시스템을 사용하는 사용자의 수가 많을 경우, 각 사용자의 비트오율은 단지 그 사용자의 비트에너지에 의하여 결정된다. 또한 짧은 부호를 사용하는 시스템의 비트오율이 확률 부호나 긴 부호를 사용하는 시스템의 비트오율보다 좋다.
본 논문의 뒷부분에서는 비동기식 다중 칩율 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템의 성능을 분석하였다. 이 시스템에서 각 신호는 전송률과 비트오율에 따라 다른 칩율과, 전송 주파수, 처리이득, 전송전력을 갖는다. 이 시스템의 다중접속간섭을 수식으로 유도하였고, 비트오율을 가우시안 근사화 방법과 몬테 칼로 모의실험으로 구하였다. 확률 부호를 사용하는 시스템에서 칩율과 처리이득이 다중접속간섭에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고, 기호수열이 결정된 시스템에서 기호수열이 다중접속간섭에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 기호수열을 적절히 선택하면 비트오율을 낮출 수 있다는 것을 보였다. 본 논문에 논의된 분석방법과 결과들은 비동기식 다중 전송률 직접수열 부호분할 다중접속 통신시스템의 적절한 시스템 매개변수 (처리이득, 칩률, 반송주파수, 전송전력)와 기호수열을 선택하는데 유용하게 사용할 수 있다.
