IEEE standard 802.16a heralds the entry of broadband wireless access as a major new tool in the effort to link homes and businesses to core telecommunications networks worldwide. As currently defined through IEEE Standard 802.16, a wireless MAN provides network access to buildings through exterior antennas communicating with central radio base stations.
ST-COFDM system for WirelessMAN-OFDM, one of the three 2-11 GHz air interface specifications in 802.16a, utilizes multiple transmit-and-receive antennas with orthogonal frequency-division multiplexing. This system also applies channel coding which concatenate shortened Reed-Solomon codes and punctured convolutional codes to enable variable block sizes and variable error-correction capability. At the receiver, this system uses decoding algorithm based on Alamouti scheme in [3] and error-and-erasure decoding for Reed-Solomon code and soft-decision Viterbi decoding for convolutional code, under the assumption that the fading channel coefficient remains constant over the duration of 2 OFDM symbols, perfect channel state information, and ideal timing synchronization.
In this thesis, we present the BER performance comparison of ST-COFDM system for IEEE 802.16a under the Rayleigh Flat-Fading channel and Spatial Channel Model (SCM) for MIMO systems. Especially, SCM is a ray-based model where each of N=4 or 6 resolvable multi-paths is modeled by M=20 sub-paths with distinct spatial parameters such as Angle of Arrival or Departure (AoA or AoD).
미국 내 표준화 기관이지만, 사실상 국제표준화 역할이 커지고 있는IEEE 802 LAN/MAN 표준위원회에는 여러 개의 WG(working group) 이 있다. 이중 하나인 802.16 WG에서는 가정과 사무실을 전세계 전기통신망에 연결하려는 새로운 방안으로 광대역 무선접속을 위한 표준 802.16a를 내놓았다. 현재 이 기구에 의해서 정의된 것에 의하면, 무선 MAN은 중앙의 무선 기지국(BS, Base Station)과 여러 개의 가입자국(SS, Subscriber Station)이 설치된 건물까지 BWA(Broadband Wireless Access) 다중 서비스를 제공하고 있다.
802.16a는 세가지 2~11GHz 주파수대 무선접속 규격으로 이루어져 있는데, 그 중 하나인 WirelessMAN-OFDM을 위한 ST-COFDM 시스템은 OFDM에 여러 개의 송/수신 안테나와 채널코딩을 이용하는데, 특히 채널코딩을 보면, 여러 데이터 블록 사이즈와 에러 정정 능력을 수용하기 위해서 shortened Reed-Solomon code와 punctured convolutional code를 연접해서 사용하고 있다. 또한 이 시스템은 몇 가지 가정을 하고 있는데, 첫째로 페이딩은 2개의 OFDM심볼 구간 동안 변하지 않는다. 둘째로 수신단에서는 채널정보를 정확히 알고 있다. 마지막으로 송/수신단에서 동기는 정확히 맞는다. 이러한 가정하에, 이 시스템은 Alamouti scheme[3]을 근간으로 하여 디코딩 알고리즘을 수행한다. 또한 Reed-Solomon code에 대해서는 error-and-erasure 디코딩이, convolutional code에 대해서는 soft-decision Viterbi 디코딩을 한다.
본 논문에서, 우리는 IEEE 802.16a를 위한 ST-COFDM시스템의 BER 성능비교를 위해서, 채널은 3가지 경우를 고려하였다. 첫째로 AWGN 환경 아래에서, 둘째로 Rayleigh Flat-Fading 환경 아래에서, 마지막으로 Spatial Channel Model(SCM)를 적용하였다. 특히 SCM은 ray-based 모델로, AoA 또는AoD(Angle of Arrival or Departure)같은 공간변수를 갖는 20개의 sub-path에 의해서 4개 또는 6개의 다중경로를 구성하였다.
