cdma2000 1x EV-DV (1x Evolution for high-speed integrated Data and Voice) is a high-speed wireless data packet transmission system application designed for wideband systems. In general, the system requires some form of equalization at the receiver. This is because the ISI (Inter-symbol Interference) caused by multipath greatly prohibits utilization of higher order modulation scheme such as 16-QAM, which is operated in a relatively high SNR range. Simulations demonstrate that high-speed data transmission, without equalization, is completely impossible in multipath fading channels with large delay spread.
A few equalization techniques at the receiver side, including parallel interference cancellation scheme, to reduce the effect of channel frequency selectivity are previously investigated in [4] and [5]. Even though with the LMMSE (Linear Minimum Mean Square Error) equalization technique or hybrid scheme of various interference cancellation techniques applied, the performance of fully loaded data rate setting is still not satisfactory, unacceptable in terms of packet error rate performance. Furthermore, the complexity of conventional equalization techniques is a important consideration for designing resource limited application such as a mobile handset. Thus, we aim to simultaneously resolve frequency selectivity of dispersive channels and to reduce the complexity of a system.
In this thesis, we propose a multi-carrier CDMA (MC-CDMA) approach for forward link PDCH (Forward Packet Data Channel) of cdma2000 1x EV-DV which successfully alleviates the effect of ISI. The proposed MC-CDMA system can provide the same data rates with significantly better performance. Meanwhile, the proposed MC-CDMA system is comparable to the conventional system in the sense that same channel coding, modulation slot structure and CDMA chip duration time as defined for 1xEV-DV system are used. This can be achieved by exploiting the RISIC (Residual ISI Cancellation) algorithm which requires no cyclic prefix to the OFDM system.
동기식 IMT-2000 시스템 (cdma2000)의 표준 제정이 완료된 이후 표준 개발을 담당하고 있는 기구인 3GPP2 (3-rd Generation Partnership Project 2) 에서는 최근 급증하는 무선 이동 환경에서의 고속 패킷데이터 서비스 요구에 부응하기 위해 보다 더 높은 데이터율의 패킷데이터 전송을 가능하게 하는 표준 개발을 시작하였다. 그러한 표준 개발의 결과로 3GPP2에서는 1xEV-DV(1x Evolution Data and Voice)를 2002년 5월말 경에 완료하였다. 1xEV-DV의 단말이 기지국으로부터 수신된 공통 파일럿 채널의 수신 레벨에 해당하는 인덱스를 기지국으로 피드백하고, 기지국은 모든 단말들로부터 피드백된 하향채널 상황을 이용하여 각 순간 데이터를 수신할 단말과 전송 파라미터를 결정한다는 점이다. 또한 기지국으로부터 패킷데이터를 수신한 단말은 패킷데이터의 성공적인 수신여부를 기지국에게 알려줌으로써 기지국으로 하여금 필요시 해당 패킷을 재전송하게 하는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)를 사용하고 있다. 더불어 하향채널 상황에 관계없이 고정된 변조방식을 사용하던 기존의 시스템과 달리 하향 채널 상황에 따라 변조방식을 달리하는 AMC (Adaptive Modulation and Coding)를 사용하고 있다. 1xEV-DV는 기존의 cdma 2000 1x와 동일한 주파수 대역에서 고속의 패킷데이터 서비스를 하게 되므로 패킷데이터 전송에 사용할 수 있는 기지국의 자원(전력, 왈시부호 또는 채널화 부호)이 시간적으로 변하는 것이 특징이다.
이러한 고속의 패킷데이터 전송은 F-PDCH(Forward Packet Data Channel)을 통해 TDMA/CDMA 방식으로 하나의 user에게 1개 이상의 Walsh code를 할당함으로서 (multi-code) 가능하다. 하지만 진정한 고속의 패킷서비스는 frequency selective 한 channel 환경에 매우 민감히 반응을 하기 때문에 spreading과 channel coding을 적용하여도 전송 실패가 일어나 결국 확률적으로 자주 일어나지 않는다. 특히 높은 고차원 변조방식과 많은 Walsh code의 사용을 통하여 높은 전송률을 가질 때 패킷 에러율은 상당히 높다는것을 simulation을 통해 증명해 보았다. 고차원방식을 적용한 높은 전송률의 통신은 BS 근처에서 LOS(Line of Sight)환경이 조성이되는 드문 경우에나 가능하다. 이는 시뮬레이션을 통해 검증되었으며, 이러한 단점을 극복하고자 1x EV-DV 시스템에서는 H-ARQ 를 적용하였다.
본 논문은 각국의 통신표준으로 채택된 cdma2000 1xEV-DV에서 F-PDCH의 안정적인 link level 성능을 보장하고 (따라서 frequency selective 한 channel 에서도 평균적으로 높은 전송속도를 유지하기 위해) 고속 전송모드의 실효성을 높이기 위하여, 직교 주파수 분할 다중 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 적용한 MC-CDMA (Multi-carrier CDMA) 시스템을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 MC-CDMA 시스템은 주파수 선택적 fading channel에서 아주 좋은 성능을 보이고 있고, 전송률이 조금 낮을때에는 기존의 시스템이 달성하지 못하는 1% PER(Packet Error Ratio)을 달성한다. 또한 기존의 시스템을 개선하여 수신단에 등화기를 썼을경우에 비해 복잡도도 낮으며, 특히 physical layer의 구조를 가능한한 적게 수정함을 목적으로 시스템의 구조를 제안하였기 때문에 현재 상용화가 되고있는 시스템과의 backward 호환이 가능하다.
