In this thesis, we compare and analyze various time reference beamforming(TRB) adaptive algorithms that can be used for spatial filtering or spatio-temporal filtering, which are applied to the reverse link of a wideband code division multiple access(CDMA) system. The algorithms that have already been proposed as well as some recent algorithms are studied for this application.
TRB algorithms make use of the knowledge of a desired reference signal together with the measurements of the received signal to adapt the antenna weights. These fall into two categories: block adaptive approach(BAA) algorithms and sample adaptive approach(SAA) algorithms. The block adaptive algorithms require complex computation for the inversion of snapshot matrix, whereas the sample adaptive algorithms may utilize every single chip of snapshots to get the weight for beamforming.
The cases of low-rate date services(e.g. voice) and high-rate data services(e.g. image) are considered to observe the effect of data rate in terms of signal-to-interference-plus-noise ratio(SINR) performance.
An exhaustive comparative study of TRB algorithms is carried on the basis of mean squared error(MSE) behaviors for SAA algorithms, the selection of optimum convergence parameters(CP) for least mean squares(LMS), normalized least mean squares(NLMS), and recursive least squares(RLS) algorithms, SINR improvements, 2-multipath (2P) effect, transient characteristics of convergence behaviors in terms of SINR performance, and system capacity(by bit error rate(BER)), primarily by extensive simulations.
In terms of SINR performance, the convergence behaviors of TRB algorithms are compared with respect to the number of interferers and snapshot size, which provides the criteria to select the robust beamforming algorithms on fast fading channel environment.
This comparative study will be useful in making practical engineering decisions involved with choosing an adaptive algorithm for CDMA systems, which in turn will influence system performance and cost.
본 논문에서는 광대역 code division multiple access(CDMA) 역방향 링크 시스템에 적용되어 시간-공간 필터링에 사용되는 time reference beamforming(TRB) 적응 알고리즘들 간의 성능을 비교 분석하였다. TRB 알고리즘은 이미 제안된 알고리즘 뿐만 아니라, 최근에 제안된 알고리즘까지 모두 고려하였다.
TRB 알고리즘은 어레이 안테나의 가중 벡터를 적응적으로 구하기 위해 수신된 신호와 함께 이미 알고 있는 reference 신호를 이용한다. 이 알고리즘은 가중벡터를 계산하는 방법에 따라 block adaptive approach(BAA) 알고리즘과 sample adaptive approach(SAA) 알고리즘으로 크게 나눌 수 있다. BAA 알고리즘들은 가중벡터를 구하기 위해 복잡한 역행렬 계산을 요구하고, SSA 알고리즘들은 매 수신 샘플마다 빔형성을 위한 가중벡터를 구한다.
Signal-to-interference-plus-noise(SINR) 성능 측면에서 데이타율의 효과를 관찰하기 위해 저속 데이터 서비스(음성)와 고속 데이터 서비스(영상)의 경우로 나누어 생각하였다.
본 논문에서 TRB 알고리즘들 간의 비교 연구는 SAA 알고리즘들에 대한 mean squared error(MSE) 수렴 행동과 최적 수렴 파라메터치 선정, signal-to-interference-plus-noise(SINR) 성능 향상, 하나의 경로를 사용할 경우에 비한 2개의 다중경로를 사용할 경우의 효과, SINR 수렴 행동과 bit error rate(BER)에 의한 시스템 용량에 근거하였으며, 보다 정확한 결과를 위해 광범위한 시뮬레이션을 수행하였다.
SINR 성능 측면에서 간섭 사용자와 샘플의 수를 증가시켰을 때, TRB 알고리즘의 수렴 행동을 비교하였다. 이러한 행동은 빠른 페이딩 채널(fast fading channel) 환경에서도 성능이 뛰어난(robust) 알고리즘들을 선정할 수 있는 척도를 제시하였다.
이러한 비교 연구는 CDMA 시스템에 적용할 적응 알고리즘을 선택하는데 필요한 실제적이고 공학적인 결정에 도움을 줄 것이며, 시스템의 성능과 비용에 많은 영향을 줄 것이다.
