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논문명/저자명
LTE-A와 mmWave 통신 시스템의 성능 분석 = Performance analyses of LTE-A and mmWave communication systems / 임태성
발행사항
서울 : 중앙대학교 대학원, 2015.2
청구기호
TM 621.382 -15-148
형태사항
v, 57 p. ; 26 cm
자료실
서고(열람신청 후 1층 논문실)
제어번호
KDMT1201518581
주기사항
학위논문(석사) -- 중앙대학교 대학원, 전자전기공학과 통신및신호처리전공, 2015.2. 지도교수: 조용수, 양원영
원문
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표제지

목차

제1장 서론 9

1.1. 연구 배경 및 목적 9

1.2. 논문 구성 10

제2장 LTE-A 시스템 Frame 구조 및 파라미터 설정 11

2.1. LTE-A 통신 시스템 11

2.1.1. LTE-A 하향링크 Frame 구조 11

2.1.2. 슬롯 구조 12

2.1.3. Channel Bandwidth 13

2.1.4. Reference Signal 14

제3장 mmWave 통신 시스템의 Frame구조 및 파라미터 15

3.1. mmWave 통신 시스템 15

3.1.1. mmWave 하향링크 Frame 구조 15

3.1.2. 슬롯 구조 16

3.1.3. Channel bandwidth 18

3.1.4. Reference signal 19

제4장 LTE-A와 mmWave 시스템의 LLS와 SLS 20

4.1. Link Level Simulator 구조 20

4.1.1. CRC 삽입 21

4.1.2. Channel Coding 22

4.1.3. Rate matching과 HARQ 23

4.1.4. Beamforming System 24

4.2. Link Level Simulation 성능 28

4.2.1. LTE-A Link Level Simulation 성능 28

4.2.2. mmWave Link Level Simulation 성능 35

4.3. System Level Simulation 성능 39

4.3.1. LTE-A System Level Simulation 39

4.3.2. mmWave System Level Simulation 44

4.4. LTE-A와 mmWave LLS와 SLS 성능 분석 48

제5장 mmWave 통신 시스템에서 상향 링크 신호를 이용한 빔 트래킹 기법 51

5.1. mmWave 통신 시스템 모델 51

5.2. 상향링크 신호 기반 빔 트래킹 기법 53

5.2.1. UL Preamble Generation 53

5.2.2. Beam ID & Station ID Estimation 56

5.2.3. Check Amplitude & Best Beam Tracking 58

5.3. 모의 실험 59

제6장 결론 62

참고문헌 63

국문초록 64

ABSTRACT 65

Table 2.2-1. Physical Resource Block Parameters 12

Table 2.1-2. LTE-A Parameters 14

Table 3.1-1. Physical resource block parameters 17

Table 3.1-2. mmWave 전송 Parameters 18

Table 4.1-1. LTE-A 시스템에서의 코드북 인덱스와 Wn(이미지참조) 25

Table 4.2-1. LTE-A LLS 시뮬레이션 환경 29

Table 4.2-2. CQI Table 30

Table 4.2-3. mmWave LLS 시뮬레이션 환경 36

Table 4.3-1. LTE-A SLS 시뮬레이션 환경 40

Table 4.3-2. mmWave SLS 시뮬레이션 환경 44

Table 4.4-1. LLS 성능 분석 48

Table 4.4-2. SLS 성능 분석 49

Fig. 2.1-1. LTE-A의 하향링크 프레임 구조 12

Fig. 2.1-2. LTE-A의 하향링크 자원 할당 구조 13

Fig. 3.1-1. mmWave 하향링크 프레임 구조 16

Fig. 3.1-2. mmWave의 하향링크 자원 할당 구조 17

Fig. 4.1-1. DL-SCH에 대한 물리계층 절차 21

Fig. 4.1-2. 코드블록 분할과 코드블록별 CRC 삽입 22

Fig. 4.1-3. LLS에서 사용되는 터보 인코더 23

Fig. 4.1-4. Rate matching과 HARQ 기능 24

Fig. 4.1-5. 선형 배열 안테나 구조 27

Fig. 4.1-6. 원형 배열 안테나 구조 28

Fig. 4.2-1. LTE-A BER 성능 30

Fig. 4.2-2. LTE-A BLER 성능 (AWGN) 31

Fig. 4.2-3. LTE-A BLER 성능 (2D-SCM, LoS 환경) 31

Fig. 4.2-4. LTE-A BLER 성능 (2D-SCM, Multipath 환경) 32

Fig. 4.2-5. LTE-A Throughput 성능 33

Fig. 4.2-6. 빔포밍을 적용 했을 때 LTE-A BER 성능(AWGN) 34

Fig. 4.2-7. 프리코딩을 적용 했을 때 LTE-A BER 성능(Rayleigh) 34

Fig. 4.2-8. 빔포밍을 적용 했을 때 LTE-A BLER 성능 35

Fig. 4.2-9. mmWave BER 성능 (AWGN) 36

Fig. 4.2-10. mmWave BELR 성능 (AWGN) 37

Fig. 4.2-11. mmWave Throughput 성능 38

Fig. 4.2-12. 빔포밍을 적용 했을때 mmWave BER 성능 38

Fig. 4.2-13. 빔포밍을 적용 했을 때 mmWave BLER 성능 (AWGN) 39

Fig. 4.3-1. LTE-A 기지국과 단말기의 위치 41

Fig. 4.3-2. LTE-A 기지국과 단말기의 빔 패턴 42

Fig. 4.3-3. LTE-A 단말기의 Constellation 42

Fig. 4.3-4. LTE-A Averabe Cell & MS Specific MS Throughput 43

Fig. 4.3-5. mmWave 기지국과 단말기의 위치 45

Fig. 4.3-6. mmWave 기지국과 단말기의 빔 패턴 46

Fig. 4.3-7. mmWave 단말기의 Constellation 46

Fig. 4.3-8. mmWave Averabe Cell & MS Specific MS Throughput 47

Fig. 5.1-1. mmWave 통신 시스템의 예 53

Fig. 5.2-1. 빔 트래킹을 위한 단말기의 송신단 구조 55

Fig. 5.2-2. 빔 트래킹을 위한 기지국의 수신단 구조 55

Fig. 5.3-1. 기지국에서의 송신 빔 아이디 트래킹 기법의 메트릭 값 결과 60

Fig. 5.3-2. 기지국에서의 송신 빔 아이디 트래킹 결과 61

초록보기더보기

 mmWave 통신 시스템은 LTE-A의 통신 시스템에 비하여 넓은 대역폭을 쓰므로 인해 Throughput이 증가한다. 그러나 LTE-A보다 Path Loss로 인한 성능 열화가 많이 발생하므로 송수신단의 빔포밍 기술이 필수적으로 이용 되어야 한다.

본 논문에서는 LTE-A와 mmWave 통신 시스템의 LLS와 SLS의 성능 분석을 위한 프레임구조 및 파라미터를 정의한 후에 LLS의 절차를 살펴 본다. LTE-A와 mmWave의 송신단 또는 송수신단의 빔포밍을 통한 이득에 대해 BER 성능을 통해 확인한다. Modulation order와 Coding rate에 따라 생성한 MCS table을 이용하여 CQI에 따른 BLER의 성능과 Hull curve를 통해 기존 LTE-A보다 높은 Throughput을 달성하지만 Efficiency 측면에 있어서 낮은 Efficiency를 보인다는 것을 확인 한다. mmWave 통신 시스템에서 상향 링크 신호를 이용한 빔 트래킹 기법에서 정의한 메트릭 값을 이용하여 인접 빔 간 빔 스위칭이 잘 되는 것을 확인하고 송신 빔 트래킹이 잘 수행되는 것을 최종 확인한다.

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