본 논문에서는 다양한 멀티미디어 서비스를 위해 가변율 half rate 음성 부호화기를 설계하였다. 유, 무성음과 묵음의 구분을 위해 본 논문에서는 프레임 에너지와 음성 파라메터들을 이용한 효과적인 voicing 결정 알고리즘을 사용하였다. 유성음을 위한 half rate 음성 부호화기는 저속에서 좋은 특성을 보이는 generalized AbS구조를 이용하였다. LPC 계수는 LSP 계수로 변환한 후 predictive 2-stage VQ를 통해서 양자화하며, 여기 신호는 음질저하를 최소화하며 복잡도를 감소시킨 shift 방식의 대수적 고정 코드북 구조를 사용하고, 적응코드북과 여기코드북의 이득은 VQ로 양자화 하였다. 무성음을 위한 부호화기는 대부분이 유성음을 위한 부호화기와 동일하지만, 무성음에서는 피치간 상관도가 매우 낮으므로 피치 보간 방법을 사용하지 않고 개루프로 피치 lag를 찾은 후 전체 프레임에 사용한다. 1 kb/s 부호화기는 묵음 구간과 주변소음 구간에 사용되며 이 구간의 신호를 피치 성분이 미약한 주변소음들로 제한하고 이에 최적인 부음성 부호화기를 설계하였다. 최종적으로 완성된 가변율 half rate 부호화기는 voice activity factor(VAF)가 0.47인 시험음성에서 약 2.6 kb/s의 평균 전송률을 보였다. 주관적 음질 평가의 일환으로 IS-96 표준 코덱인 가변율 8 kb/s QCELP와 A-B preference 시험을 실시하였다. 시험 결과 평균전송률이 약 2배인 가변율 8 kb/s QCELP 보다 우수한 음질 성능을 보였다.
본 논문에서는 소스코딩에 활용되고 있는 LDPCA 부호를 가변 부호율을 얻는 채널코딩 목적으로써의 사용 가능성을 타진한다. 컴퓨터 성능 실험의 결과로 가변 부호율과 어느 정도의 BER 성능을 확인하였지만, 체크노드 머징기법이 여타의 LDPC 부호에 비해 성능을 크게 떨어뜨리는 것으로 나타났다. 향후 체크노드 머징이 가능하면서도 좀 더 개선된 성능을 가지는 LDPCA 를 설계하는 일이 중요할 것으로 생각된다.
현재 및 미래의 이동 멀티미디어 통신시스템들은 전송 고도화를 위한 강력한 오류정정 성능뿐만 아니라 다양한 서비스를 위하여 쉽게 부호어 길이와 부호율을 가변 할 수 있는 오류정정 부호들을 요구한다. 또한 소형의 이동 단말기를 위하여 가능한 한 낮은 복잡도를 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 여러 저밀도패리티검사(low-density parity-check; LDPC) 부호 중에서 비균일 랜덤 LDPC 부호가 가장 우수한 오류성능을 가지는 것으로 알려져 있다. 하지만 비균일 랜덤 LDPC 부호는 부복호를 위해 여러 서비스에 해당하는 모든 패리티검사행렬을 저장해야하는 비효율성을 가진다. 최근 효율적으로 가변 부호율 및 길이를 가지는 구조적인 LDPC 부호들이 많이 연구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 여러 구조적인 LDPC 부호들의 가변성, 메모리 크기 그리고 오류성능을 비교 및 분석한다. 그리고 이 중 이동 멀티미디어 통신시스템에 가장 적합한 구조적인 LDPC 부호를 제시한다.
5GHz를 사용하고 최소6Mbps에서 최대 54Mbps까지 지원하는 IEEE 802.11a 무선 랜 에서는 데이터의 전송중에 발생하는 랜덤오류 및 연집오류의 정정을 위해서 길쌈부호기와 인터리버를 규정하고 있다. 길쌈부호기에서 다양하고 높은 데이터 전송율을 확보하기 위해서 변조방식과 전송율에 따라 높은 부호율을 얻기 위해 여러 개의 펑쳐링 기법을 사용해서 2/3와 3/4과 같은 높은 부호율이 얻어지도록 하고 있다. 펑쳐링을 거친 데이터는 Coding rate만큼의 비율로 데이터가 많아지고 이 데이터를 처리하기 위해서 가변클럭을 사용해야 한다. 가변클럭의 사용은 동기화 및 back-end 작업 시 여러 가지 문제를 발생시킨다. 본 논문에서 펑쳐링의 출력 비트를 바꾸고 인터리버에서 사용되는 메모리를 8x1의 메모리로 세분화 함으로써 Code rate에 상관없이 하나의 클럭으로 데이터의 병목현상을 처리 할 수 있다.
본 논문은 slowly 레일리 페이딩에서 트렐리스 코디드(Trellis-Coded) MQAM (M ultiple Quadrature Amp plitude Modulation)을 적용한 적응화 모텔을 제안하였다. 이 제안한 적응화 모텔은 변형된 1/2 콘볼루션 부호 화기를 사용하여 부호율을 가변하였고 이에 대응하는 비터비 복호기를 사용하였다 채널상태에 따라서 부호율과 변조 레벨을 가변하여 데이타 전송율을 향상시켰다. 컴퓨터 모의 실험은 제안한 ATCMQAM(Adaptive Trellis-Coded MQAM)과 기존의 ATCMPSK(Adaptive Trellis-Coded MPSK) 모텔을 수행하였다. 이상적으로 인터리빙을 한 경우와 실제 레일리 페이딩 채널에서 인터리빙 크기를 가변한 경우에 대해서 모의실험하여서 각각의 성능과 데이타 출력율을 도시하였다. 결론적으로 MQAM을 사용한 경우가 MPSK와 비슷한 성능을 유지하면서 데이타 출력율을 SNR이 증가할수록 0.5-1 비 트 이상 향상시킬 수 있었다.
코드북 기반의 CELP 부호기는 코드북에 미리 할당된 부호화 비트율에 따라서 여기 신호를 모델링한 후 코드북을 이용하여 음성신호를 합성한다. 따라서 임의의 다양한 비트율을 하나의 부호기에서 지원하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서 제안하는 가변 비트율 부호기는 웨이블렛 변환 (wavelet transform과 1차원 SPIHr (one dimensional SPIHT)를 이용하여 현재 프레임에 할당되는 비트수에 따라서 여기신호를 부호화한다. 또한 CELP 부호기의 경우처럼 특정한 몇 가지 형태로 여기신호(또는 코드북)를 모델링할 필요가 없고, 정확한 피치정보가 없어도 여기신호를 사용자의 요구에 따라 다양한 비트율로 부호화할 수 있다. 그 결과 코드북이 존재하지 않기 때문에 부호기의 복잡도가 낮으며, CELP 기반의 G.729와 G.723.1 부호기와의 음질 비교 결과 동등하거나 나은 결과를 보여준다.
WiMAX 표준인 IEEE 802.16e의 OFDMA 물리 계층에서는 채널 환경과 다양한 전송 성능의 요구에 부응하기 위해서 다양한 부호율과 부호 길이를 갖는 총 114가지의 가변 LDPC 부호를 정의하고 있다. 본 논문에서는 AWGN 채널에서 Min-Sum 복호 알고리즘을 사용한 시뮬레이션을 통해 부호율 및 부호 길이에 따른 LDPC 부호들의 성능을 평가한다. 부호율은 감소하고 부호의 길이는 증가할수록 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 특히 각각 동일한 부호율에 대해 2가지의 LDPC 부호가 정 의 되 어 있는 2/3과 3/4의 부호율의 경우는 2/3A와 3/4B이 2/3B와 3/4A보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다. 또한 반복횟수의 통계적 분석을 통한 반복횟수의 확률밀도함수를 통해 복호 복잡도를 파악하고, WER 성능을 추정하였다. 이상의 결과는 LDPC 복호기의 설계에서 부호의 성능과 복호 복잡도간의 절충을 위해 사용될 수 있다.
수중 음향 채널은 매우 복잡하고 지속적인 시변 특성을 가지므로 양질의 통신 서비스를 제공하기란 쉽지 않다. 이러한 수중 음향 채널의 열악한 환경에 대해서 신뢰성이 있고 강건한 통신 서비스를 제공하기 위해서 본 논문에서는 데이터 전송율을 가변시키는 다중 반송파 CDMA(MC-CDMA) 시스템의 성능을 분석한다. 제안한 시스템에 적용한 가변 전송율 알고리즘은 사용자 데이터 전송율을 순시 채널 조건의 함수로 계산하여 채널의 정보를 파악한다. 채널 상태 정보의 획득은 보다 효율적으로 데이터를 전송할 수 있게 하고 시스템의 전반적인 성능을 개선하게 한다. 본 논문에서는 제안한 가변 전송율 다중 반송파 CDMA 시스템의 성능 분석을 시뮬레이션을 통해서 검증한다. 또한 다중 반송파에 적용하는 확산부호들의 적용 가능성을 분석한다.
1844년 5월에 미국에서 유선전신업무에 모르스 부호를 사용하기 시작하였다. 우리나라는 그 후 약40여년이 지난, 1884년에 모르스 부호를 개발하여, 1885년 9월에 처음으로 유선전신업무에 사용하였다. 이때 제정된 국문자모 호마타법 모르스 부호는 현재까지 큰 개정 사항 없이 현재까지 약 130년 이상 사용되어 오고 있다. 모르스 부호는 자모들의 부호 길이가 상이한 가변길이 부호체계이다. 로마자 알파벳의 경우에는 알파벳의 발생빈도를 고려한 가변길이 부호화이론을 적용한 것으로 기록되어 있다. 그러나 한글 자모 모르스 부호를 분석해 본 결과 가변길이 부호화이론을 적용하지 않은 것으로 나타났다. 본 논문에서는 한글 자모 모르스 부호를 가변길이 부호이론을 적용하여 분석하였다. 이 분석결과에 의하면 한글 자 모모르스 부호를 가변길이 부호이론에 의하여 부호화할 경우, 현재의 부호에 비하여 약 33%의 전송효율을 높일 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문은 이 분석결과를 토대로 새로운 한글 자모 모르스 부호를 제시하였다.
본 논문에서는 무선과 같은 대역 제한되고 잡음의 영향이 심한 환경에서 동영상 부호화를 위해 H.263를 이용하여 비트스트림을 구성하였다. 구현된 비트스트림의 실제 데이터 부분에 대한 UEP를 위해 제안된 EREC 알고리즘을 적용하여 EREC 서부프레임을 구현한다. 이러한 것은 블록단위의 재동기를 할 수 있어 에러의 전파를 최소로할 수 있고 INTRADC, MVD와 같은 중요 비트위치알 수 있다. 이러한 중요비트 위치를 이용하여 클래스를 분류하고 클래스정보에 의해 가변적인 puncturing 테이블을 설계하였으며 터보 코드의 부호율을 클래스에 따라 다르게 설계하였다. 채널코딩은 터보 코드를 사용하고 인터리버는 EREC 서브프레임 단위의 가변 부호율을 적용시 중요비트의 부가 비트가 제거되지 않고 가변적인 크기이지만 송, 수신단에서 항상 동일하게 설계한다. 시뮬레이션 결과 비트오류확률 측면에서 EEP와 비슷한 부호율을 갖는 UEP는 개선된 결과를 얻을 수 있었고 영상에 적용한 결과 중요 비트들의 보호에의해 주관적, 객관적 화질이 좋아짐을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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