It is anticipated that MIMO systems will play an important role in increasing spectrum efficiency and link reliability in the next generation wireless communication systems. As researches about MIMO systems are going on at a good pace, the need for studying MIMO radio channel has also been increased largely. Because MIMO wireless channel has spatially directional property unlike SISO channel, accurate field measurement of MIMO channel is required for analyzing MIMO channel and evaluating MIMO communication systems.
A conventional channel sounder for measuring MIMO radio channel is based on time division multiplexing (TDM) using pseudo noise (PN) sequence as a pilot sequence and can measure the MIMO channel accurately in slow fading environment. However this sounder has a big drawback that the accuracy of channel measurement is degraded largely in fast fading environment. To overcome this limitation, channel sounding architecture based on code division multiplexing (CDM) has already proposed, but the sequences for a sounding code was not presented until now.
In this thesis, we propose three different sequences with a very lowcorrelation property for CDM based MIMO channel sounder: Loosely Synchronous (LS) code, Kasami, and Chaotic sequences. To demonstrate the validity of each code, we experimented through computer simulations, and we concluded that LS code is the most suitable as a sounding code for CDM architecture. And for the case that CDM architecture represents some limitation of measurements because of large interferences according to the increase of transmitting sequences, we proposed CDM-TDM Hybrid architecture. From the analysis through simulation, we can find that the Hybrid architecture outperforms CDM and TDM in all different channel variation environments. Finally, we can conclude that LS code is the most appropriate code for CDM architecture and in situation where LS code represents bad performance with CDM architecture, MIMO channel measurement can be enhanced by connecting CDM with TDM.
MIMO 무선통신 시스템은 차세대 무선통신 시스템에서의 주파수 효율성과 링크 안정성을 증대시키는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 그리고 MIMO 시스템에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라, MIMO 무선채널에 대한 연구 또한 최근 그 필요성이 증대되어 활발히 진행 중에 있다. MIMO 무선채널은 SISO 무선채널과는 달리 시공간 특성을 가지기 때문에 기존의 관점과는 다른 새로운 시각에서의 채널 연구가 필요하고, 이를 위해서는 MIMO 환경에서의 채널 측정이 우선적으로 수행될 필요가 있다. 그리고 정확한 MIMO 채널의 측정은 MIMO 채널 모델을 만들거나 새로 제안된 MIMO 통신 기술을 평가하기 위해 요구된다.
기존의 MIMO 채널 측정 시스템은 측정 신호로 PN 시퀀스를 사용한 시분할 멀티플렉싱 기반의 구조였다. 이 구조는 채널의 변화가 크지 않은 환경에서는 MIMO 채널을 정확히 측정할 수 있으나 채널 변화가 빠른 환경에서는 시분할 멀티플렉싱 구조의 한계로 인하여 채널 측정 정확도가 떨어지는 문제점을 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 코드를 사용하여 채널 사운더에서 송신 안테나들을 멀티플렉싱하는 코드 기반 멀티플렉싱 구조가 제안되었다. 그러나 이 구조에서 사용될 코드는 현재까지 제안되지 않았다.
본 논문에서는 이러한 코드 분할 멀티플렉싱에서 사용될 수 있는 코드로 Loosely Synchronous, Kasami, Chaotic 시퀀스를 제안한다. 그리고 시뮬레이션을 통하여 각 시퀀스의 성능을 측정하였고, 결국 LS 코드가 코드 분할 멀티플렉싱 구조에서의 측정 코드로서 가장 우수한 성능을 가짐을 확인하였다.
그러나 LS 코드는 송신 안테나의 수가 많아지거나 채널 멀티패스의 지연이 긴 경우 그 성능이 크게 떨어지는 단점을 가지고 있고 그로 인해 모든 환경에서 채널 측정을 할 수 없다. 이를 보완하기 위해서 본 논문에서는 송신 안테나를 코드와 시간을 동시에 이용하여 멀티플렉싱하는 구조를 제안한다. 시뮬레이션을 통한 분석의 결과, 제안한 구조가 기존의 시분할 멀티플렉싱 구조나 LS 코드의 사용이 어려웠던 코드 분할 멀티플렉싱 구조보다 더 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다. 결과적으로 본 논문에서는 MIMO 채널 사운더의 코드 분할 멀티플렉싱 구조에서 사용될 수 있는 코드로서 LS 코드를 제안하고, 이 LS 코드가 사용되기 힘든 환경에서 채널 측정 성능을 높이기 위해 시분할 및 코드분할 기법을 혼합하는 구조를 제안하였다.
