지금 이 순간

1. 정의

2. 용도

3. FFT와 비교

1. 정의

 - 디지털 시스템 설계와 신호 처리 및 해석에 광범위하게 사용되는 변환

 - 이산 푸리에 변환(DFT:Discrete Fourier Transform)은 연속 시간신호 x(t)를 sampling한 이산시간 x(n)을 주파수 영역으로 변환한 것임

 - DFT를 통하여 '시간 상의 신호 표본'들로부터 '주파수 상의 스펙트럼 표본'을 구하는 방법

  - DFT 변환식

2. 용도

 - 디지털 시스템 설계와 신호처리 및 스펙트럼 분석

 - 디지털 필터 설계

 - 영상 이미지 프로세싱

 - 디지털 시스템의 임펄스 응답 계산

 - 상관계수 계산

3. FFT와 비교

 - DFT를 고속으로 행하는 알고리즘

 - 계산 복잡성을 줄이기 위하여 FFT 등장

 - FFT이거나 DFT 이건 간에 계산 결과에는 차이가 없음

 - 다양한 FFT 알고리즘이 있음

1. 자기상관함수

 가. 정의

   - 어떤 신호에서의 신호값과 다른 시간(τ만큼 지연)에서의 신호값과의 상관성을 나타내는 것

   - CDMA와 같은 대역확산시스템에서 신호 검출 시 주로 사용함

 나. 표현식

 다. 자기상관함수의 특성

1. 트래픽(Traffic)의 정의

 - 정보통신설비 시스템에 걸리는 부하를 말하며, 서버에서 전송되어지는 총 전송량임

 - 서버에 10M의 파일이 있어 사용자 1명이 파일을 사용한다면 현재 네트워크는 10M의 트래픽이 사용되는 것임(10명이면 100M 트래픽이 사용되게 됨)

2. 정보통신설비의 구성

  - 무선망은 2G/3G/4G, 802.16, 802.11, 802.15 등 다양한 Path 가능

  - 유선망은 광통신, 동축케이블, HFC, PLC 등 다양한 망 구축

  - 위성통신은 광역성, SFN, 동보성 등의 장점을 가지고 있음

3. 트래픽 측정의 필요성

  - 분산 컴퓨터 환경에서 어떤 호스트에서 어떤 형태의 트래픽이 얼마만큼 유발되는 지를 측정해야만 효율적인 네트워크 구성이 가능함

  - 네트워크 Performance Metric에는

4. 정보통신설비의 트래픽 측정기준

<참조>

정보통신감리원 정보통신기술자, http://cafe.daum.net/impeak

박종규 기술사 자료

1. 개요

 - 유, 무선망을 이용하여 신호 전송 시 감쇄 및 손실등으로 인하여 신호의 왜곡 및 에러 발생

 - 에러 제어 방식에는 ARQ(에러검출), FEC 방식(에러정정), Hybrid-ARQ 방식이 있음

 - FEC는 오류정정을 위한 여분의 비트를 추가하여 전송, 수신쪽에서는 이를 이용하여 오류를 검출, 정정하는 방식

 - ARQ는 에러 검출 후 재전송 요청하는 방식으로 Stop and Wait ARQ, Go back N ARQ, Selective ARQ, Adaptive ARQ가 있음

 - Hybrid-ARQ 방식은 ARQ와 FEC를 조합한 형태로 고속무선통신에 주로 사용

2. FEC

    - 무선통신 에러정정

    - 오류정정을 위한 여분의 비트를 추가하여 전송하므로 수신쪽에서는 이를 이용하여 오류를 검출하여 정정하는 방식

    - 장점: 역채널이 필요없고 연속적인 데이터 전송 가능

    - 단점: 코딩방식 복잡, 추가 bit 사용으로 인해 코딩 효율 저하 

3. ARQ

  - 에러 검출 후 재전송 요청

    가. 정지-대기 ARQ

       1) 동작설명

         - 송신기에서 데이터(1Frame) 송신 후 자체 타이머를 동작시킴

         - 수신측에서는 데이터 수신 성공시 ACK, 실패시 NAK를 전송함

         - 송신측이 ACK를 받으면 다음 데이터를 전송하고, NAK를 받거나 Timer 동작시간내에 응답이 없으면 데이터를 다시 송신함

       2) 특징

         - 신뢰성 있는 통신이 가능하나 고속전송이 불가함

         - 저속 문자 방식에 사용됨

         - 전송되는 Frame의 수가 한 개이므로 송신측이 기다리는 시간이 길어져 전송효율이 저하됨

    나. Go ＆ Back ARQ

        1) 동작 설명

           - 송신측에서는 윈도우 크기만큼 데이터를 연속적으로 전송하고 수신측에서는 에러 검출 시 NAK 신호를 송신측으로 보냄

           - NAK를 받은 송신측은 에러가 발생한 데이터 이후의 데이터를 재전송함

          2) 특징

           - 데이터 재조립을 위해 송신버퍼메모리가 필요함

           - 정지 대기 ARQ보다 성능이 우수하나 채널환경에 따라 적당한 N값 설정이 필요함

    다. Selective ARQ

       1) 동작설명

       - 송신측에서는 수신측으로 연속적으로 프레임을 전송하고, 수신측은 에러 검출 후 에러 발생 시 해당 프레임 정보를 NAK 신호로 송신측으로 전송함

       - NAK 신호를 수신한 송신측은 에러발생한 프레임만 수신측으로 재전송함

      2) 특징

        - 에러가 발생한 프레임만 재전송하므로 효율이 우수함

        - 재전송된 프레임 순서 재조립을 위해 큰용량의 송수신버퍼 메모리가 필요함

        - 고가이며 LAN 카드에 적용

    라. Adaptive ARQ

        - BER↑, 블록의 길이↓

        - BER↓, 블록의 길이↑ 즉, 에러 발생 확률에 따라 프레임 길이 조절

        - 전송 효율은 좋으나 제어회로가 복잡하고 채널 대기시간 발생

4. H-ARQ

 - 무선의 열악한 채널환경에서 신뢰성을 보장하기 위해  FEC(Forward Error Correction) 와 ARQ(Automatic Repeat Request)를 조합한 형태임(3세대 이동통신, Wibro에서 적용됨) 

 - FEC와 비슷한 수준의 정보처리율과 ARQ와 비슷한 수준의 신뢰도를 얻을 수 있음

 - ARQ 방식은 FEC 방식에 비하여 구조가 간단하고 높은 신뢰성을 제공하지만 채널의 BER이 증가하면서 시스템 효율이 저하되며, FEC 방식은 채널의 BER에 상관없는 정보처리율을 유지하지만 신뢰도가 낮음

 가. Hybrid-ARQ Type 1

   -

 - 링크계층(2계층)에서 에러를 감지하고 재전송을 위한 기능을 함

 - 구조가 복잡하고 채널할당이 요구되지만, 빠른 에러정정이 가능하여 고속 Packet서비스에 적합한 에러정정 알고리즘임

 - Hybrid ARQ 서비스 종류

5. 비교

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=3150

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=golma2&logNo=120207824719

QPSK 송수신 과정을 설명하고, 아래 주어진 조건에 대해서 BER(Bit Error Rate)을 구하시오

(조건)

단, 전송률 44Mbps, 잡음전력 스펙트럼 밀도 1.76 x 10^-20 [W/Hz], 송신전력 9 dBW, 총손실 120dB,

    수신에너지 Es = 송신전력x 심볼주기 x 감쇄율,  심볼주기 = 2 x 비트 신호주기) 

1. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 

       가. 개요

       나. QPSK 변조기

       다. QPSK 일반식 

       라. QPSK 성상도

2. BER 계산

1.  QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)

       가. 개요

          - 무선통신에서는 PSK 혹은 확장된 개념인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)가 많이 사용됨

          - BPSK가 1과 0의 두가지 신호만을 구분하는 반면, QPSK는 4가지의 디지털 신호를 구분함

          - BPSK가 반송파의 위상을 180도씩 바꾸어가면서 전송했다면 QPSK는 90도씩 위상을 변화시켜서 4개의 신호(45, 135, 225, 315도)를 만들어내게 된다

          - M=4인 MPSK 즉, 4PSK와 같은 의미가 되기 때문에 QPSK라고 불리운다

       나. QPSK 변조기

          - 송신기는 2진 부호가 입력되면 직,병렬 변환기에 의해 I 채널과 Q 채널로 나누어짐

          - I 채널은 동상 채널(In phase channel)이고 Q 채널은 직교 채널(Quadrature phase channel)

          -  I 채널과 Q 채널에 따라 90도 위상차를 갖는 2개의 반송파를 각각 BPSK 에서처럼 변조시킨 후 합성하면 2개의 BPSK를 선형으로 더한 값과 같음

http://www.gcscte.org/presentations/2008/Ron.Hranac_Presentation-BER%20+%20MER%20Fun.pdf

           다. QPSK 일반식 

                QPSK(t)= dI(t)*cos(2*pi*fc*t)-dQ(t)*sin(2*pi*fc*t)

                            = α(t)*cos{2*pi*fc*t + θ(t)} 

                          여기서    α(t)=√(dI(t)^2+dQ(t)^2)

                                       θ(t)=tan-1{dQ(t)/dI(t)}  

           라. QPSK 성상도

             - PSK 계열의 전송방식은 반송파의 전압, 즉 I/Q 플롯에서 신호들이 원점에서 떨어진 거리를 의미하는 반지름이 일정하기 때문에 위상만으로 신호의 내용 판단

2. BER 계산

 가. 전송률

   - 초당 최대 전송속도를 말하며, 채널용량과 비례함 ( C = B log 2 ^(1+s/n) )

   - 전송률은 대역폭에 비례, 신호전력에 비례, 잡음전력에 반비례 관계임 

   - 44Mbps 이므로 초당 44M의 속도를 낼 수 있음 

   - 1bit의 주기를 계산해 보면 t = 1/f 이므로  1/44 x 10^6 의 주기를 가짐   

 나. 잡음전력 스팩트럼 밀도(PSD)

   - 잡음전력은 KTB로 구할 수 있음

   - K 볼츠만상수 (1.23x 10^-23 [W/Hz] ), T 절대온도 290도, B 대역폭 1 [Hz] 일때 최소잡음전력임

   - 잡음전력은 대역폭이 커지면 올라감 

   - 주어진 조건에서는 1.76 x 10 ^-20 [W/Hz] 임

 다. 송신전력

  - 송신전력은 조건에서 9[dBw]로 주어짐

  - 이를 [W]로 환산할려면 dBw = 10 log X[W]/1[W] 이므로,

     X [W] = 10 ^9/10 = 7.94[W] 임

 라. 총손실

  - 무선통신에서 손실은 자유공간손실, 정합손실, 케이블손실, 안테나손실 등 으로 구할 수 있음

  - 조건에서 손실은 -120[dB] 이므로 , dB 를 상수로 변환하면 10^-12 임

 마. 심볼주기

  - 심볼주기는 한 심볼의 주기를 나타냄

  - QPSK는 2bit 1Symbol 이므로 2bit의 주기를 구하면 됨

  - 따라서, t = 1/22Mbps = 1 / (22 x 10^6)

 바. 수신에너지

- Es = 7.94 x 10^-12 x (1 / 22 x 10^6) = 0.361 x 10^-18 임

 사. QPSK의 BER (오류확률 구하기) 

- BER = Q(root(2Eb/No))=Q(root(Es/No))=Q root (0.361 x 10^-18) / (1.76 x 10^-20) = Q (4.53) 

  또는 = 1/2 erfc ((0.361 x 10^-18) / (1.76 x 10^-20)/root(2)) = 1/2 erfc (4.53) 

- Q Function 과 erfc Function을 이용해 최종 BER을 구할 수 있음

http://ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4720

http://ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4720

<참조>

http://cafe.daum.net/impeak/Pthm/1?q=%C1%A4%BA%B8%C5%EB%BD%C5%B1%E2%BC%FA%BB%E7&re=1, 박종규 기술사님 카페

1. 개요

 - Inter Symbol Interference의 약자로 심벌간 간섭을 의미

 - ISI는 전송되는 디지털 심볼 신호가 다중경로 페이딩, 대역제한된 채널을 통과하는 등의 문제를 겪으면서 발생되는 디지털 심볼간에 상호 간섭현상을 말한다

OFDM(Orthogonal Frequency Frequency Division Multiplexing)과 CDMA(Code Division Multiple Access)방식의 주요 응용 통신 및 방송시스템을 열거하여 설명하고, 차세대 이동통신 방식에서 OFDM방식이 채택된 이유를 설명하시오

1. OFDM
 가. 개요
    - CDMA 전송방식으로는 대용량의 무선 데이터를 전송하기 어려워 4세대 무선통신의 전송방식으로 채택
    - OFDM방식은 고속의 데이터열을 여러 개의 부채널로 동시에 나란히 전송하는 방식

  나. 특징

    - Multi path fading에 강함
    - 직교 반송파 사용으로 주파수 효율이 높음
    - 환경에 따라 적응적으로 전송률을 쉽게 가변 가능
    - Guard Interval 사용으로 동일 채널 간섭에 강해 SFN(Single Frequency Network) 구현이 가능
    - PAR(Peak to Average Ratio)이 단일 반송파 방식보다 큼→ 부호화 기법, 사전 왜곡기법으로 해결
   - 주파수 offset 및 위상잡음에 민감

   다. OFDM 응용시스템

     1) 무선 LAN
       - 802 11.a/802.11g/802.11n는 OFDM 방식을 사용하여 고속 구현
     2) 무선 MAN
       - 광대역 무선 액세스 기술인 802.16e에 OFDM 방식 사용

     3) Digital 방송
       - 지상파 디지털 TV 방송 - 유럽식, 일본식 방식
       - 디지털 멀티미디어 방송 – 지상파 DMB

     4) ADSL/VDSL
       - ADSL/VDSL은 DMT(Discrete Multi-Tone)방식 사용하여 각 부반송파 마다 최적의 비트수를 할당하여 높은 전송률을 얻음

2. CDMA

  가. 개요

    - 디지털 변조방식의 일종으로 신호를 넓은 주파수 대역에 확산하여 송신하는 방식임.

    - 정보 Data 신호의 주파수 대역보다 매우 넓은 대역폭을 갖는 코드(PN 코드와 Walsh 코드)를 사용해서 정보 Data 신호를 대역확산 후 전송하는 통신방식

    - 수신기에서는 송신기에서 사용한 동기가 맞는 동일한 코드를 사용해서 대역축소 후 원래의 정보 Data 신호를 복원

  나. 특징

    - 통신의 기밀성 유지
    - 혼신 및 잡음 영향에 강인
    - 직교코드 분할을 통한 다중액세스 가능
    - 페이딩 채널에서 고 신뢰도의 통신가능
    - 광대역 전송로가 필요
    - 하드웨어 구성이 복잡하고 고가임

  다. CDMA 응용시스템

     1) 휴대 이동통신
       - IS-95A,B,C,CDMA20001x, CDMA20001x_EVDO REV A,B,C
     2) UWB
      - UWB는 대역 확산방식을 적용하여 광대역, 초고속 전송방식을 구현함.
     3) Binary CDMA
     - CDMA와 TDMA방식을 적용하여 CDMA의 단점을 보완한 홈네트워킹 기술
임.

3. OFDM이 채택된 이유
  - 차세대 이동통신에서의 주요 이슈중의 하나가 고속, 대용량처리의 확보임.
  - CDMA방식의 경우 저속의 경우 하드웨어 복잡성측면에서 OFDM방식보다 유리하나, 고속전송의 경우 하드웨어 복잡도가 지수 함수적으로 증가하여 경제성 측면에서 OFDM방식보다 불리함.
 - 향후 통신방식은 적은 커버리지내에서 많은 사용자에서 고속서비스 제공이 주요이슈가 됨에 따라 상호간섭이 중요한데, OFDM은 간섭에 강인한 방식임.
 - 차세데 통신방식에서 고속화를 구현하기 위해 MIMO방식과의 결합이 필수적인데 OFDM과 MIMO의 조합은 최적의 조합임.
 - OFDM 시스템은 고속 이동 시 문제가 되는 주파수 선택적 페이딩에 강인함

4. 맺음말
- CDMA방식은 복잡성 증대로 인해 차세대통신방식에서는 제한적으로 사용될 전망이며 , 홈네트워킹 등의 일부 응용분야에서는 지속적으로 사용될 전망임
- OFDM은 동적채널할당 기법으로 주파수 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, MIMO, 스마트 안테나 기술과 결합하여 무선 Link Budget, 채널용량을 크게 증가 시킬 수 있음
- OFDM기반 기술은 커버리지 및 동기문제점이 상존하고 있어 이에 대한 보완 기술 필요
- OFDM기술은 4G의 주력기술로 급부상하고 있으며, OFDM-MIMO의 결합은 상호 장점을 극대화 할 수 있는 기술로 관심이 대두되고 있음.

1. 아이패턴의 개념

- Eye Pattern(눈패턴)은 디지털 신호에 대한 품질을 평가하기 위한 척도임

- 눈이 크면 디지털신호 품질이 우수하고, 눈이 작으면 디지털신호 품질이 낮음을 의미함

2. 아이패턴 구성 및 측정 파라미터

가. 아이패턴 구성

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=887

- 디지털 입력신호 입력을 받아 신호의 품질을 측정함

- 디지털 신호의 품질이 저하되면, 인접 디지털신호간 간섭이 발생되는 ISI 발생

- 디지털 통신에서 가장 중요한 품질 척도가 ISI임

나. 측정 파라미터

1) Distortion

: 눈패턴의 최상단 과 최하단의 폭으로 폭이 좁을수록 좋음

2) 감도 (Sensitivity)

: 아이패턴의 기울기를 통해 시간오차에 대한 민감도를 측정하는 것으로 기울기가 클수록 좋음

3) Noise Margin

: 눈열림의 높이로 높이가 놓을수록 좋음

4) Timing Jitter

: 파형이 오르고 내림이 교차되는 부분을 측정하는 것으로 좋을수록 좋음

3. 심볼간 간섭(ISI) 해결방안

가. ISI의 원인

- 전송채널의 대역폭이 협소하여 심볼간 간섭이 발생됨

- ISI가 발생되지 않기 위한 전송채널의 최대 대역폭은 심벌율 R = 2W (sps) 이상 되어야 함

- 전송데이타의 정확하지 못한 표본화시간 (T =< 1/2fm) 에 의해 발생 됨

나. 해결방안

1) 전송 채널특성이 광대역인 광케이블을 사용함

2) 송신시 펄스성형필터(Raised Cosine Filter)를 사용하고, 수신시 등화기를 사용함

3) 표본화시간(주기) T >= 1/2fm 가 되도록 데이타 샘플링을 함

4. 디지털 통신 동향

- 디지털 통신에서 ISI는 매우 중요한 요소임

- 특히, 무선채널에서 ISI를 극복하기 위한 다양한 기술 이 적용되고 있음

- OFDM에서 Guard Interval을 이용해 ISI를 극복하고, 송신시 펄스성형필터를 사용해 ISI를 최소화 할 수 있음

- 끝 -

1. 개 요

2. OFDM Block diagram 

3. OFDM의 핵심기술

4. OFDM설계시 고려사항 

1. 개 요

 - OFDM은 고속의 송신 신호를 다수의 직교하는 협대역 반송파로 다중화시키는 변조 방식

 - 최근 무선통신기술의 기본기술로 자리매김 하고 있음

2. OFDM Block diagram 

3. OFDM의 핵심기술

가. 기반기술

  1) 다중화기술

     - 고속의 송신 신호를 다수의 직교하는 협대역 반송파로 다중화

     - FDMA 다중화 기술대비 30%이상의 주파수스펙트럼 효율을 가짐 

 2) 고속 퓨리에변환 기술

   - 한 개의 파동에 여러 데이터를 담기 위해 주파수 별로 데이터를 담은 후 IFFT를 해서 한 개의 파동으로 만든 다음 전송

 - 수신된 신호는 FFT를 해서 다시 주파수 별로 쪼개어 특정 주파수의 데이터만 취득

  3) Cycle Prefix기술

    - Guard Interval 길이에 해당하는 (최대지연시간) 시간동안의 신호를 복사해서 이동하는 기술

    - ICI(Inter Channel Interfeance)를 극복할 수 있음 (G/I를 통해 ISI(Inter Symbol Interfeance 극복가능)

   4) 채널추정 기법 및 등화

     - 채널의 왜곡을 보상하기 위해 등화기가 필수임

     - OFDM방식에서는 각 부채널이 비선택적페이딩 채널로 근사화 되므로, 부채널에서 등화기는

  단일탭 형태가 되어야 함 

   5) Coded OFDM

     - 특정부채널의 감쇄가 심한경우 수신 SNR이 급격히 감소되늠 문제가 있음

     - 이를 위해 FEC(Forward Error Correction)을 수행하여야 함

     - 사용되는 FEC에는 터보부호, 트랠리스부호등이 있음

   6) 인접채널간섭

     -  OFDM의 주파수 스팩트럼은 각 부반송파가 갖는 sync함수의 합으로 나타남

     - sync함수는 roll off특성이 좋지 않아 인접채널간 간섭이 발생될 수 있음

     - 이를위해 raised cosine filter를 사용해 대역밖의 스팩트럼을 제거 해야 함

4. OFDM설계시 고려사항 

 가. 낮은 PAPR

    - PAPR이 높으면 증폭기의 효율이 떨어져 높은전력이 요구됨

    - 전력증폭기의 선형성이 매우 높아야 하는 문제점이 있음 

    - LTE에서는 상향링크에 SC-FDMA를 사용함

 나. 둔감한 Frequency/Phase Offset

    - 서브캐리어간에 위상과 주파수 틀어짐 현상이 발생되면 ICI가 매우 높아져 성능이 저하됨

    - 정밀한 FFT기술 과 PLL기술이 요구됨

끝.

<참조>

http://cafe.daum.net/impeak/Pthm/1?q=%C1%A4%BA%B8%C5%EB%BD%C5%B1%E2%BC%FA%BB%E7&re=1