DWT 기반 MC CDMA 시스템에서 확산 코드와 FEC 성능 비교

초록

본 논문은 DWT 기반 MC‑CDMA 무선통신 시스템에서 Walsh‑Hadamard, Orthogonal Gold, Golay 보완 시퀀스 등 세 종류의 확산 코드를 적용하고, 전방 오류 정정(FEC) 유무에 따른 비트 오류율(BER) 변화를 시뮬레이션으로 분석한다. 코딩을 적용한 경우 모든 확산 코드에서 비코딩 대비 현저히 낮은 BER을 보였으며, 코드 간 성능 차이는 미미하였다.

상세 분석

본 연구는 디지털 웨이브렛 변환(DWT)을 이용한 다중반송파 직교 코드 분할 다중접속(MC‑CDMA) 시스템을 설계하고, 확산 코드와 전방 오류 정정(FEC)의 상호 작용을 정량적으로 평가한다. DWT는 전통적인 FFT 기반 OFDM에 비해 높은 스펙트럼 효율과 낮은 사이클리스트 레이턴시를 제공하며, 다중 경로 페이딩에 대한 내성을 강화한다. MC‑CDMA는 각 사용자를 고유한 확산 코드를 통해 다중화하는 방식으로, 코드의 상호 직교성 및 상관 특성이 시스템 BER에 직접적인 영향을 미친다. 논문에서는 세 가지 대표적인 확산 코드를 선택하였다. Walsh‑Hadamard 코드는 완전 직교성을 보장하지만, 다중 경로 환경에서 상관이 증가할 수 있다. Orthogonal Gold 코드는 Walsh보다 긴 주기를 가지면서도 높은 직교성을 유지하며, 다중 경로에 대한 강인성을 제공한다. Golay 보완 시퀀스는 상보적 상관 특성을 갖고 있어, 두 시퀀스의 합이 완전한 상관을 상쇄시켜 잡음에 대한 저항성을 높인다. FEC는 일반적으로 채널 코딩을 통해 오류 정정 능력을 부여하는데, 본 연구에서는 표준적인 컨볼루션 코드와 Viterbi 디코더를 적용하였다. 시뮬레이션은 AWGN 및 레일리 페이딩 채널을 가정하고, BPSK, QPSK, 16QAM 등 다양한 변조 방식을 테스트하였다. 결과는 코딩이 적용된 경우 모든 코드에서 BER이 크게 개선되었으며, 특히 저 SNR 구간에서 FEC의 이득이 두드러졌다. 코드 간 차이는 0.2 dB 이내로 미세했으며, 이는 DWT 기반 파형이 코드 특성에 대한 민감도를 낮추는 효과를 나타낸다. 또한, 고차 변조(QAM)에서도 코딩이 BER을 10⁻³ 수준 이하로 낮추는 데 기여했으며, 시스템 설계 시 코드 선택보다는 코딩 설계와 파라미터 최적화가 더 중요한 요소임을 시사한다.