디지털통신시스템설계 12주차 실습

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문서 내 토픽

• 1. WIFI 신호 파라미터

  실습 강의노트에 있는 WIFI 규격 파라미터를 이용했다. iter는 시뮬레이션 반복을 의미하며 100회부터 1000000회까지 수를 늘리며 실험을 반복했다. EbN0는 0dB~10dB까지 1 간격으로 나타냈다.

• 2. 변조 방식

  Modulation Type은 index로 표현했고 첫 번째는 BPSK를 나타내는 메시지의 수를 2로, 두 번째는 QPSK 메시지의 수를 4로 나타내어 index의 수만큼 반복문을 진행하고, 각각의 메시지 수에 따라 변조 방법을 달리 했다. BPSK는 실습에서 구현했던 코드를 진행했고, QPSK는 변조 신호를 생성하기 위해 'pskmod'라는 함수를 사용했지만 보다 명시적인 접근 방식을 사용했다.

• 3. BER 계산

  BER은 General 하게 그 값을 계산해야 하므로 공식에 따라 log2(modOrder)를 나눈어 값을 계산했다.

• 4. 시뮬레이션 결과

  시뮬레이션 횟수를 늘릴수록 이론값과 시뮬레이션의 BER 값이 점점 수렴함을 알 수 있다. BPSK와 QPSK의 BER이 같음을 알 수 있는데, 이는 Gray coding 된 QPSK가 BPSK와 동일한 BER 성능을 보이기 때문이다.

• 5. BPSK와 QPSK 비교

  BPSK는 2진수 '0' 또는 '1'을 나타내기 위해 두 가지 M을 사용하며 대역폭 효율이 좋지 않지만 BER이 더 낮다. QPSK는 4개의 M을 사용하여 심볼 당 2비트를 Encoding 할 수 있어 동일한 대역폭 내에서 BPSK 보다 두 배 많은 데이터를 전송할 수 있지만, 잡음에 더 약하다. 하지만 Gray coding을 적용하면 QPSK의 BER 성능을 개선할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. WIFI 신호 파라미터

  WIFI 신호 파라미터는 WIFI 통신 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소입니다. 주요 파라미터로는 주파수, 대역폭, 송신 전력, 안테나 이득 등이 있습니다. 이러한 파라미터들은 WIFI 신호의 전송 거리, 데이터 전송률, 간섭 특성 등에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 WIFI 시스템 설계 시 이러한 파라미터들을 적절히 선택하여 최적의 성능을 달성할 수 있도록 해야 합니다. 또한 실제 환경에서의 WIFI 신호 특성을 정확히 분석하고 이를 바탕으로 파라미터를 조정하는 것이 중요합니다.

• 2. 변조 방식

  WIFI 통신에서 사용되는 변조 방식은 BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 등 다양한 방식이 있습니다. 각 변조 방식은 데이터 전송률, 전송 거리, 전력 효율 등의 측면에서 장단점이 있습니다. 예를 들어 BPSK는 가장 단순한 변조 방식으로 전력 효율이 높지만 데이터 전송률이 낮습니다. 반면 64-QAM은 데이터 전송률이 높지만 전력 효율이 낮습니다. 따라서 WIFI 시스템 설계 시 이러한 변조 방식의 특성을 고려하여 적절한 방식을 선택해야 합니다. 또한 채널 환경, 사용자 요구사항 등을 종합적으로 고려하여 최적의 변조 방식을 선택하는 것이 중요합니다.

• 3. BER 계산

  BER(Bit Error Rate)은 WIFI 통신 시스템의 성능을 평가하는 중요한 지표입니다. BER은 전송된 비트 중 오류가 발생한 비트의 비율을 나타내며, 낮은 BER은 높은 신뢰성을 의미합니다. BER 계산을 위해서는 신호 대 잡음비(SNR), 변조 방식, 채널 특성 등 다양한 요인을 고려해야 합니다. 이론적인 BER 계산 모델을 활용하거나 실험을 통해 BER을 측정할 수 있습니다. BER 계산 결과는 WIFI 시스템 설계 및 최적화에 활용될 수 있으며, 실제 환경에서의 성능 검증에도 중요한 역할을 합니다.

• 4. 시뮬레이션 결과

  WIFI 통신 시스템의 성능 분석을 위해서는 시뮬레이션이 매우 중요합니다. 시뮬레이션을 통해 다양한 시나리오와 파라미터 조건에서의 성능을 예측할 수 있으며, 이를 바탕으로 최적의 시스템 설계를 도출할 수 있습니다. 시뮬레이션 결과에는 BER, 데이터 전송률, 전송 거리, 전력 소모 등 다양한 지표가 포함될 수 있습니다. 이러한 결과를 분석하여 WIFI 시스템의 장단점을 파악하고, 개선 방향을 도출할 수 있습니다. 또한 실제 환경에서의 성능 검증을 위해 시뮬레이션 결과와 실측 데이터를 비교하는 것도 중요합니다.

• 5. BPSK와 QPSK 비교

  BPSK(Binary Phase Shift Keying)와 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)는 WIFI 통신에서 널리 사용되는 대표적인 변조 방식입니다. BPSK는 가장 단순한 변조 방식으로 전력 효율이 높지만 데이터 전송률이 낮습니다. 반면 QPSK는 BPSK에 비해 데이터 전송률이 2배 높지만 전력 효율이 다소 낮습니다. 따라서 BPSK는 전송 거리가 중요한 경우, QPSK는 데이터 전송률이 중요한 경우에 적합합니다. 또한 QPSK는 BPSK에 비해 주파수 효율이 높아 대역폭 활용도가 우수합니다. 이처럼 BPSK와 QPSK는 각각의 장단점이 있으므로, 시스템 요구사항에 따라 적절한 변조 방식을 선택해야 합니다.