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OFDM 기반의 무선 LAN 시스템을 위한 효율적인 비트 로딩 알고리즘 및 하드웨어 구조 설계
An Efficient Bit Loading Algorithm for OFDM-based Wireless LAN systems and Hardware Architecture Design

강희윤   (연세대학교 전기전자공학과UU0000936  ); 손병직   (연세대학교 전기전자공학UU0000936  ); 정윤호   (연세대학교 전기전자공학UU0000936  ); 김근회   ((주)C&S technolog  ); 김재석   (연세대학교 전기전자공학과UU0000936  );
  • 초록

    본 논문에서는 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템의 성능 향상과 전송율 증가를 위해 효율적인 비트 로딩 알고리즘 적용 방안을 제안하였다. 기존의 비트 로딩 알고리즘은 각 부채널의 신호대 잡음비(SNR)를 입력받아 수행되는데, 무선 LAN 시스템은 랜덤한 백색잡음 때문에 정확한 SNR 추정이 어렵다. 이는 비트 로딩을 적용할 때 이상적인 성능 이득보다 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이 문제점을 해결하기 위해 SNR이 아닌 채널의 주파수 응답을 이용하는 비트 로딩 알고리즘을 제안하였다 모의 실험을 통해 기존의 비트 로딩 알고리즘을 무선 LAN 시스템에 적용하였을 때 PER이 10-2에서 전송 모드에 따라 0.5∼5㏈ 의 성능 이득을 얻은 반면, 제안된 방법의 비트 로딩 알고리즘은 동일한 조건에서 3.5 ∼8㏈ 사이의 성능 이득을 얻을 수 있었고, 데이터 전송율은 최대 54Mbps에서 63Mbps로 증가시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 하드웨어 설계 결과, 제안된 방법을 적용한 비트 로딩 연산 블록은 4.2K의 gate count와 2.8Kbit 메모리를 포함하고, 기존의 비트 로딩 알고리즘보다 약 34%정도 감소함을 확인하였다.


    In this paper, we propose an efficient bit loading algorithm for IEEE 802.11a wireless LAN systems. While a conventional bit loading algorithm uses the SNR value of each subcarrier, it is very difficult to estimate the exact SNR value in wireless LAN systems due to randomness of AWGN. Therefore, in order to solve this problem our proposed algorithm uses the channel frequency response instead of the SNR of each subcarrier. Through simulation results, we can obtain the performance gain of 3.5∼8㏈ at PER of 10-2 with the proposed bit loading algorithm while the conventional one obtains the performance gain of 0.5∼5㏈ at the same conditions. Also, the increased data rate can be confirmed 63Mbps. After the logic synthesis using 0.3 ${\mu}{\textrm}{m}$ CMOS technology, the logic gate count for the processor with proposed algorithm can be reduced by 34% in comparison with the conventional one.


  • 주제어

    bit loading algorithm .   channel frequency response .   IEEE 802.   11a Wireless LAN Systems .   SNR.  

  • 참고문헌 (8)

    1. R. G. Gallager, 'Information Theory and Reliable Communication', New York, John Wiley & Sons, 1968 
    2. Liesbet Van der Perre, Steven Thoen, Patrick Vandenameele, Bert Gyselinckx, Marc Engels, 'Adaptive loading strategy for a high speed OFDM-based WLAN', Global Telecommunication conference vol. 4, pp. 1936-1940, 1998 
    3. Andre Noll Barreto and Simeon Furrer, 'Adaptive Bit Loading for Wireless OFDM Systems', Personal, Indoor and Mobile Radio Communications vol. 2, pp. 88-92, 2001 
    4. Robert F. H. Fischer and Johannes B. Huber, 'A New Loading Algorithm for Discrete Multitone Transmission', Global Telecommunication Conference vol. 1, pp. 724-728, 1996 
    5. P. S. Chow, J. W. Cioffi, J. A. C. Bingham, 'A practical discrete multitone transceiver loading algorithm for data transmission over spectrally shaped channels', IEEE Transactions on Communications vol. 43 No. 2/3/4, pp. 773-775, Feb. 1995 
    6. Todor Cooklev, Marcos Tzannes, Dongjun Lee and Colin Lanzl, 'Extended Data Rate 802.11a', doc:IEEE 802.11-02/231r0, pp. 1-6, March 2002 
    7. D. Hughes-Hartogs, 'Ensemble Modem Structure for Imperfect Transmission Media', U.S. Patents Nos. 4,679,227(July 1987), 4,731,816(March 1988), 4,833,706(May 1989) 
    8. IEEE standard 802.11a, 'Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications: High-Speed Physical Layer in the 5GHz Band', Dec. 1999 

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