미래형 이동통신 시스템에서 셀 경계와 같이 반송파댄간섭전력비 (Carrier-to-Interference Ratio; CIR)가 낮은 열악한 채널 환경에서 하향링크 실시간 트래픽의 전송 성능 개선을 위한 Beanforming 기반 MIMO-OFDMA (Multi Input Multi Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템을 제안한다. 우선 기본적인 MIMO-OFDM 시스템의 성능 향상을 위해 송신단 MRT (Maximum Ratio Transmission) 및 수신단 MRC (Maximum Ratio Combining) 기법의 연동을 고려하고, 이에 적합하도록 공간 자원 그룹화 기반의 CSI (Channel State Information) 계산법을 이용한 M-GTA-SBA (Modified-Grouped Transmit Antenna-Simple Bit Allocation) 기법을 고려한다 또한 Beamforming 적용으로 인한 상향링크에서의 과도한 궤환 정보량의 감소를 위해 Beam Weight 양자화 기반의 QEGT (Quantized Equal Gain Transmission) 기법을 적용하며, 다중 사용자 환경에서의 효율적인 자원 할당을 위해 P-SRA (Proposed Simple Resource Allocation) 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 제안된 시스템은 상향링크의 궤환 정보량을 감안하더라도 H-ARQ IR (Hybrid-Automatic Repeat Request Incremental Redundancy)과 Pseudo-Orthogonal Space Time Block Code를 사용하는 전형적인 개방루프형 MIMO-OFDMA 시스템에 비해 낮은 CIR 영역에서 월등히 개선된 주파수 효율 성능을 보임을 확인하였다.

OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 시스템에서 신호를 전송하고자 할 때, 다중 경로 채널에 의한 간섭을 없애기 위해 사이클릭 프리픽스 (CP: cyclic prefix)는 채널 충격 응답보다 길어야 한다. 그러나, 이러한 CP의 사용은 주파수 효율을 저하시킨다. 본 논문에서는 CP 재생성 기법을 불충분한 CP을 갖는 MIMO (multi-input multi-output)-OFDM에 처음으로 적용한다. MIMO 시스템의 경우, 다중 전송 안테나로부터의 ICI (intercarrier interference)가 매우 크기 때문에 SISO (single-input single-output) 시스템에서 사용된 기존의 CP 재생성 절차를 이용하면 ICI 성분을 충분히 줄일 수 없다. 본 논문에서는 CP 재생성 과정에서 ICI 성분을 줄이기 위해 새로운 MMSE (mimum mean-square error) 등화기와 오더링 (ordering) 과정을 제안한다. MIMO-OFDM 시스템에 제안된 CP 재생성 과정을 적용함으로써, 멀티플렉싱 이득과 주파수 효율 이득을 동시에 얻을 수 있다.

본 논문에서는 대표적인 STBC 기법인 Alamouti., Tarokh, quasi-orthogonal 방식을 OFDM 시스템에 적용하여, 셀룰러 이동통신 환경에서 각 기법간의 성능을 비교, 분석한다. 먼저 각 STBC 기법들의 부호화 방식을 고찰하고 각 알고리즘 별로 적절한 복조 알고리즘을 제시한다. OFDM 시스템 파라메타는 Wibro 시스템을 고려하여 설정하며 2bps/HB에서 4bps/Hz까지의 전송율에 대해서 STBC 기법별로 적절한 변조방식을 채택한다. 또한, 안테나별로 채널 추정이 가능하도록 주파수 영역에서 Walsh 코드를 이용하여 프리앰블을 코딩한다. 끝으로, 여러 가지 이동통신 채널 환경에서 STBC-OFDM 시스템의 전송율에 따른 성능을 시뮬레이션을 통해 비교, 분석한다.

Millimeter over Fiber (MMoF) 기법은 저손실로 장거리에 신호를 전송하기 위하여 밀리미터 대역의 신호를 광학적으로 변조하여 광섬유에 실어서 전송하는 기법이다. 이때 광학적 변조 기법으로는 색 분산(chromatic dispersion)이 적고 대역폭 효율이 뛰어난 광학적 단측파대 변조 (Optical Single sideband; OSSB) 방식이 주로 사용된다. OSSB를 사용하는 MMoF 시스템의 광학 연결부는 비선형 증폭기로 취급될 수 있으며, 그것의 AM/AM 특성 함수는 제 1차 제 1종 베셀 함수이다. 본 논문에서는 이를 고려한 OFDM MMoF 시스템의 성능을 알아보았다. 우리는 OFDM MMoF 시스템의 비선형 왜곡 잡음 전력을 추정하여 이론적인 비트 오율(Bit Error Rate; BER)을 분석하였으며, 모의실험을 통해 이를 검증하였다.

본 논문에서는 실제 다중안테나를 사용하지 않고 부반송파를 가상의 다중안테나 역할을 하게 하여 OFDM 기반의 셀룰러 시스템에서 셀간 간섭을 감쇄하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 주파수 재사용률이 1인 fully-loading된 OFDM 셀룰러 시스템에서 셀 경계에 존재하는 단말기의 셀간 간섭 감쇄에 특히 효과적이다. 본 논문에서는 SISO과 MISO 환경에서 셀간 간섭 감쇄를 위한 기법이 각각 제안되었으며, 제안된 기법은 심볼 타이밍 옵셋에 강건하고, 인접한 셀의 간섭에 따라 자원의 크기를 조절함으로써 효율적으로 셀간 간섭을 감쇄할 수 있다는 장점이 있다. 또한 제안된 가상 MIMO 방식에서 채널의 separability를 향상할 수 있는 virtual signature randomizer (VSR) 개념이 제안되었다. 모의실험을 통하여 제안된 기법이 셀간 간섭 및 섹터간 간섭을 감쇄하는데 효과적임을 기존의 방법과 비교하여 분석한다.

본 논문에서는 다중 반송파 코드 분할 다중 접속 (MC-CDMA: multicarrier code division multiple access) 방식의 주파수 효율을 분석한다. 먼저, 코드 분할 다중화에 사용되는 부반송파 개수와 사용 중인 코드 개수 (부하율), 주파수 영역 채널 계수에 따른 MC-CDMA 방식의 주파수 효율에 대한 일반식을 유도한다. 또한, 전체 부반송파를 여러 개의 그룹으로 분할하여 다중화 복잡도를 줄일 수 있는 다양한 MC-CDMA 전송 방식들의 주파수 효율에 대한 일반식도 유도한다. 이를 통하여, 다중 경로 개수에 따른 채널의 주파수 선택도와 다이버시티 간의 상관관계를 정립하고, 이를 바탕으로 다이버시티를 최대로 얻기 위한 최소의 코드 길이와 최적 부반송파 할당 방법을 도출함으로써, 최소의 길이를 갖는 코드들을 사용하여 주파수 효율을 최대화 할 수 있는 시스템 구조를 제시한다. 모의실험 환경에서의 수치적인 분석을 통하여, 다양한 시스템 구조에 따른 주파수 효율의 특성을 분석하며, 주파수 효율에 결정적인 영향을 주는 시스템 구성 방법과 파라미터들을 도출한다. 마지막으로, 주어진 채널 환경에서 MC-CDMA 방식과 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM: orthogonal frequency division multiplexing) 방식의 주파수 효율을 비교함으로써 상호관계를 설정한다.

본 논문에서는 시변 주파수 선택적 페이딩 채널에서 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 시스템을 위한 curve-fitting 채널추정 방법을 제안한다. 제안된 방법은 시간영역 및 주파수영역에서 1차원 curve-fitting을 통하여 smoothing과 interpolation을 순차적으로 수행함으로써 채널추정 정확도를 크게 개선할 수 있다. 먼저, 파일럿 심벌들을 사용하여 LS(least-Square) 추정치를 구하고, 이를 바탕으로 파일럿 밀도가 상대적으로 높은 영역을 선택하여 최소자승오차 기준에 따라 적절한 차수의 다항식으로 1차원 curve-fitting을 수행한다. 다음으로, 이 다항식을 이용하여 주어진 범위 내에 존재하는 LS 추정치들을 smoothing하고, interpolation 또는 prediction을 통하여 데이터 전송을 위하여 필요한 채널추정치들을 구한다. 이어서, 선택된 영역에서 얻어진 채널추정치들을 나머지 영역에서 또 다른 다항식을 사용하여 동일한 과정으로 1차원 curve-fitting을 통하여 smoothing과 interpolation을 수행함으로써 시간영역 및 주파수영역에서의 채널추정을 완료한다. 모의실험을 통하여 다양한 채널환경에서 MSE (mean square error) 및 BER (bit error rate) 성능을 분석한 결과, 제안된 방법이 기존의 채널추정 방법들에 비하여 월등히 우수하며, 최적의 Wiener 필터링 방법보다도 우수함을 보였다.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 직렬로 입력되는 데이터 열을 N개 (부반송파의 수)의 병렬 데이터 열로 변환하여 서로 다른 주파수를 가지는 N개의 직교 부반송파로 변조시켜서 동시에 전송하기 때문에 스펙트럼 효율이 높으며 고속의 데이터 전송이 가능하다. 그러나, 모든 부반송파에 대해 같은 변조 방식을 이용하는 OFDM 시스템의 경우 심하게 페이딩 된 부채널의 비트오류율 (BER: Bit Error Rate)에 의해서 전체 시스템의 비트오류율이 결정되는 문제점을 안고 있다. 이 문제를 해결하여 시스템의 성능을 향상시키기 위해서는 부채널 마다의 SNR (Signal to Noise power Ratio)을 추정하고 그 크기에 따라 부반송파의 변조 방식을 가변적으로 결정하는 적응 변조가 필요하다. 실제로 IEEE 802.11a의 경우 변조 방식에 따라 $6\sim54$ Mbps의 전송 속도를 가진다. SNR을 추정하기 위한 대표적인 방식인, 주파수 영역의 심볼을 이용하여 MSE (Mean Square Error)를 최소화하는 방법을 이용하는 직접추정 방식과 성상도상에서 수신된 복소값과 추정한 심볼값 사이의 RMS 에러를 이용하는 방식, 그리고 Viterbi 복호 과정에서 누적된 최소 거리 (Cumulative Minimum Distance)를 이용하는 방식에 대해서 비교 분석하고, 이를 통해 EVM 방식과 Viterbi 복호과정을 병행해서 사용하는 새로운 SNR 추정방법을 제안하며 이를 이용한 부반송파 적응 OFDM 시스템을 제안한다. 마지막으로, IEEE 802.11a의 기준에 근거하여 새로운 적응 OFDM 시스템의 성능향상을 확인하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다.

본 논문에서는 4.5-5.5GHz 저잡음 증폭기 (low noise amplifiers, LNAs)를 위한 새로운 구조의 검사용 설계(Design-for-Testability, DfT) 회로를 제안한다. 이러한 검사용 설계회로는 고가의 장비를 사용하지 알고도 저잡음 증폭기의 전압 이득, 잡음 지수, 입력 임피던스, 입력 반사 손실 및 출력 신호대 잡음 전력비를 측정한다. 검사용 설계회로는 $0.18{\mu}m$ SiGe 공정을 이용하여 설계되었으며, 입력 임피던스 정합과 직류 출력 전압 측정을 이용한다. 이러한 회로를 이용한 회로 검사 기술은 검사 방법이 간단하고 검사하는데 드는 비용이 저렴하다.

본 논문에서는 BcN 망에서 다중화된 MPEG 비디오 스트림을 전송 시 QoS를 보장하는 능동적 대역폭 할당 방법을 제안하였다. 실시간 처리를 위해 다중화 소스를 일정시간대별로 처리하는 '측정 대역폭 구간'으로 분류하고 단일 비디오 소스에서 사용되고 있는 선형예측 방법을 분석하여, 이 과정에서 만족할만할 품질 보장율을 얻지 못할 경우 보다 효율적으로 QoS를 보장하기 위한 능동적 대역폭 할당방법으로 과할당과 재할당의 분배방식을 이용한 두 가지 보장 방법을 제안하였다. 특성이 서로 다른 네 가지 비디오 소스를 트래픽 발생시기가 불규칙적이게 다중화시켜 생성한 랜덤 다중화소스와, 프레임내 I 픽쳐의 배열을 고려해서 생성시킨 GOP 다중화소스를 만들어 모의실험을 하였고 이를 통해 선형예측 방법의 성능평가와 제안된 과 할당 및 재할당방법의 성능을 비교평가 하였다. 실험 결과, 과할당방법과 재할당 방법 모두 측정구간을 1.8초 이상으로 하면 0.9이상의 대역폭 이용계수값에서 목표 품질 보장을 만족하면서 낮은 대역폭 점유를 얻을 수 있었고, 특히 대역폭의 효율적 운용의 경우 재할당방법이 같은 조건하에서 더 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다.

본 논문은 UWB (Ultra Wide Band) 시스템의 성능 개선을 위해서 Superframe 주기를 이용한 MAC(Medium Access Control) 계층 time slot 동기 알고리즘을 제안한다. Multi-band ORM Alliance (MBOA) 에서 제안한 UWB시스템에서는 Time Slot의 동기를 위해서 Medium Access Slot (MAS) 와 MAS사이의 guard time에 단말기들 간의 MAC 계층 주파수 오프셋으로 야기될 수 있는 시간 오차의 최대값인 MaxDrift를 더해주게 된다. MaxDrift를 더한 만큼 MAS에서 데이터를 전송할 수 있는 시간이 줄어들게 되므로 각각의 MAS에 MaxDrift를 더해주는 방식은 전체 시스템 성능의 저하를 가져오게 된다. 본 논문에서는 시스템의 성능을 높이고자 time slot동기를 guard time을 증가시키는 방식이 아닌, Superframe주기로 전송되는 연속된 Beacon Frame을 수신하여 주파수 오프셋 값을 estimation하여 보정해주는 방법을 제안한다. Piconet을 초기화시킨 Device는 내부 clock을 이용해서 Superframe주기로 Beacon을 전송을 하므로, Piconet에 접속하려는 단말기들은 연속된 Beacon을 수신하여 Piconet을 생성한 단말기의 MAC계층과 수신한 단말기와의 MAC계층 주파수 오프셋을 구할 수 있다. 각각의 수신 단말기에서 측정한 상대적 주파수 오프셋 값을 내부적으로 estimation한 각각의 MAS의 position에 가감시켜 Piconet을 생성한 단말기에서 estimation한 MAS position에 동기를 맞출 수 있다. 제안된 알고리즘을 통해서 단말기들 간의 최대 주파수 오프셋 값과 관계없이 MaxDrift로 인해서 낭비되는 시간을 각 MAS당 1clock 이내로 줄일 수 있다. 제안된 알고리즘을 하드웨어로 합성한 결과 390개의 Logic Cell이 소모되었으며, 시뮬레이션 결과 최대주파수 오프셋이 20ppm, 40ppm, 80ppm일 때 MAS당 오차범위가 main clock의 1clock이내였으며 기존의 방법에 비해서 각각 1%, 2%, 4%의 throughput이 향상되었다.

본 논문에서는 K-best 기법에서 심볼 검출 시 소요되는 불필요한 연산을 줄이고자 부분 유클리디언 거리(partial Euclidean distance)의 통계적 값으로서 수정된 Fano-like metric 바이어스를 할당하여 기존의 K-best 기법에 적용함으로써 평균 연산량을 감소시킨 KB-Fano 기법을 제안하였다. 또한 KB-Fano 기법에 K-reduction 기법을 연동한 KR-Fano 기법을 제안하여 모의 실험을 통해 K-reduction의 효과로 인한 비트 오차 확률 측면에서 높은 SNR 영역에서의 성능 개선과 함께 추가적인 평균 연산량 감소가 나타나는 것을 확인하였다.

터보부호는 디지털 이동통신 시스템에서 사용되는 오류정정 부호화 기법의 일종으로서 반복복호가 진행됨에 따라 AWGN 채널 환경에서 우수한 BER 성능을 나타낸다. 그러나 다양한 채널 환경에서 반복 횟수가 증가하면 복호하는데 필요한 지연시간과 계산량이 증가하는 단점을 가진다. 이를 해결하기 위해서는 적절한 반복 후에 반복복호를 효율적으로 중단시킬 수 있는 중단조건이 필요하게 된다. 본 논문에서는 터보 복호기의 LLR 평균값으로부터 유도되는 잡음 분산값을 중단조건으로 이용하여 BER 성능의 손실없이 계산량과 평균 반복복호 횟수를 크게 감소시킬 수 있는 효율적인 반복중단 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 제안된 알고리즘의 계산량은 기존 알고리즘과 비교하여 약 $66%{\sim}80%$ 정도 줄일 수 있었으며 평균 반복복호 횟수는 CE 알고리즘과 비교하여 약 $13.99%{\sim}15.74%$ 정도의 감소효과를 나타냈으며 SCR 알고리즘과 비교하여 약 $17.88%{\sim}18.59%$ 정도의 감소효과를 나타내었다.

홈 네트워크와 유비쿼터스 인프라가 활성화되면서 다양한 형태의 정보 전송 기술과 새로운 하드웨어 구조를 가진 전용 단말기가 시장에 등장하고 있다. 이와 같은 신규 매체의 등장과 함께 이들 매체가 다양한 분야에서 네트워크를 통한 멀티미디어 데이터의 실시간 참조가 급증하여 네트워크 부하에 따른 멀티미디어 재생 품질이 급격히 하락할 것으로 예상된다. 본 논문에서는 서로 다른 재생 성능을 가지는 다양한 클라이언트가 요청하는 스트림 전송량을 매체 선호도에 따라 차등 할당하여 멀티미디어 재생 품질을 유지시키는 MPP(Media Preference for Presentation) 기반의 트래픽 할당 기법을 제안한다. 매체 선호도는 컨텐츠의 인기도와 재생 매체의 재생 성능에 따라 결정된다. 제안된 MPP 기반의 트래픽 할당 기법은 실험을 통해 클라이언트의 스트림 요청 전송량이 서버의 처리 능력을 초과할 때, 매체의 전송 품질을 조절하여 할당 기법을 적용하지 않았을 때 보다 10% 재생 품질의 향상을 보였음을 평가할 수 있었다.

FHMIPv6에서 이동단말은 핸드오버시에 지연시간과 자원소비를 줄이기 위한 HMIPV6 프로토콜과 패킷 손실을 줄이기 위한 fast 핸드오버 알고리즘의 장점을 동시에 갖는다. Fast핸드오버 알고리즘은 핸드오버시에 이전 라우터로 전송되는 패킷을 터널링을 통해 새로운 라우터로 전송해 줌으로써 패킷 손실을 줄일 수 있다. 반면 송신측에서 이전 라우터를 경유하여 새로운 라우터로 터널링되어 전송되는 패킷과 새로운 라우터로 직접 전송되는 패킷의 순서가 뒤바뀌어 혼잡제어를 발생시킴으로써 TCP 성능을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 데이터 세그먼트의 순서 어긋남 현상을 해결하기 위해서 홀딩 타이머를 이용하는 방법과 snoop 프로토콜을 탑재한 라우터에 새로운 알고리즘을 추가하는 방법의 두 가지 재정렬 알고리즘을 제안하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 재정렬 알고리즘과 기존의 FHMIPv6 프로토콜과 성능을 비교 분석하였고, 제안된 재정렬 알고리즘을 적용한 fast 핸드오버 알고리즘이 데이터 세그먼트의 순서 어긋남 현상을 해결하여 혼잡제어를 방지함으로써 TCP 성능을 향상시킴을 보였다.

현재 인터넷에서 널리 사용되고 있는 TCP는 대역폭과 지연의 곱이 큰 네트워크에서 특히 초기 시동단계를 포함하여 전반적으로 효율이 낮은 문제가 있다. 본 논문은 이 문제를 해결하기 위해 지연기반 혼잡제어(DCC: Delay-based Congestion Control) 방법을 제안한다. DCC는 선형과 지수 증가구간으로 나누어진다. 선형증가 구간은 기존의 TCP 혼잡회피 기법과 유사하며, 지수증가 구간은 혼잡에 의한 지연이 없는 경우 신속한 대역 확보를 위해 사용된다. 일반 TCP에서는 slow-start와 같은 지수증가 구간에서 대역과 지연의 곱으로 결정되는 크기의 버퍼가 제공되지 않는 경우 대역이 충분함에도 불구하고 손실이 발생하여 성능을 제한할 수 있다. 따라서 DCC에서는 RTT(Round Trip Time) 상태와 예측된 버퍼크기를 이용하여 지수증가 구간의 공급초과로 인한 손실을 방지하는 메카니즘을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 대역과 지연의 곱이 큰 네트워크에서 DCC가 TCP에서 초기 시동시간과 throughput성능을 향상시킴을 보였다.

DiffServ망에서 많이 거론되고 있는 대표적인 스케줄러로 PQ(Priority Queue), WRR(Weighted Round Robin)등의 스케줄러가 연구되어져 있다. 그러나 이러한 스케줄러들은 장점을 가지고 있는 동시에 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 PQ와 WRR의 단점을 보완하면서 어떠한 스케줄링 방법에도 적용이 가능한 스케줄러 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안된 알고리즘은 DiffServ 망에서 퍼지 이론을 스케줄러에 적용하여 동적으로 가중치를 할당하는 알고리즘을 개발하였다. 따라서 퍼지이론을 통하여 퍼지 제어 규칙을 생성하여 유동적으로 각 클래스의 큐 상태를 체크하여 클래스가 가지고 있는 큐의 가중치를 효율적으로 할당하도록 하였다.