비트 패턴 미디어 (BPM) 저장장치는 기존 자기 기록장치의 한계를 극복하기 위한 기술 중 하나로 주목 받고 있다. 하지만 고밀도의 BPM 저장창치에서는 트랙간의 간섭 (ITI), 심벌간의 간섭 (ISI), 잡음이 비트 오율 (BER)을 심각하게 저하시키는 문제가 있다. 본 논문에서는 ITI와 ISI의 악영향을 경감시키기 위해 축약사상 기반의 단순 반복적 2차원 등화기를 제안한다. 또한 제안한 2차원 등화기에 대한 BPM 저장장치의 채널 특성이 수렴 조건을 만족함을 살펴보았다. 모의실험에서 1차원 등화기와 2차원 등화기의 비트 분리 특성 차이를 보였고, 제안한 등화기의 BER 성능을 다른 등화 방법과 비교하여 평가하였다. 실험결과에 의하면 본 논문에서 제안한 등화기는 적당한 복잡도를 유지하면서 고밀도 BPM 저장장치를 위한 훌륭한 등화기라 할 수 있다.
본 논문에서는 주파수 영역에서 구현되는 안테나 배열을 이용한 적응형 등화기의 구조를 제안하였다. 제안된 방식은 주파수 영역에서 블록 LMS (least mean squares) 방식을 사용하기 때문에 수렴 속도가 빠르고 계산량이 적다. 또한 안테나 배열을 사용함으로서 다중경로 환경에서 한 개의 안테나를 사용한 경우에 비해 특히 우수한 성능을 지닌다. 다중 경로를 통한 신호들을 분리하기 위해 학습신호를 사용하여 반복적으로 출력신호와의 오차를 최소화하는 방법을 사용하였다. 시뮬레이션을 통하여 안테나의 개수, 신호의 입사각, 세기 등에 따른 성능을 분석하고, 제안된 방식이 다이버시티 시스템에 사용되는 경우에 대하여도 성능을 분석하였다.
상수 모듈러스 오차가 영이 될 확률을 최대화하도록 설계된 블라인드 등화 알고리듬은 한 반복시간에서 합산과정을 수행하여 큰 복잡성을 유발한다. 합산과정에서 생기는 이러한 계산상의 부담을 줄여보고자 상수 모듈러스 오차 (CME)의 영확률(ZEP)과 그것의 기울기를 추정하는 새로운 접근 방법을 이 논문에서 제안하였다. 다음 반복시간에서 CME의 ZEP는 현행 CME의 ZEP를 기반으로 하여 반복적으로 계산될 수 있음을 보였다. 알고리듬의 가중치 계산을 위한 기울기도 반복적 추정 방법에 의해 구해진 CME의 ZEP를 미분하여 구해질 수 있음을 제시하였다. 시뮬레이션에서 기존의 블록 처리에 의해 구하던 방법과 비교하였을 때, 제안한 방법에 의해 구해진 CME의 ZEP와 기울기가 상당히 줄인 계산량에도 불구하고 완전히 동일한 추정 결과를 보였다.
본 논문에서는 단일 반송파 시스템에서 LDPC(low density parity check) 부호와 LMS(least mean square) 알고리즘을 이용한 적응 등화기를 사용한 시스템에서 간단한 계산을 통한 궤환 신호를 생성하여 성능을 향상 시키는 개선된 터보 등화기를 제안한다. LDPC부호는 오류를 정정하는데 있어서 매우 좋은 성능을 보인다. 그러나 LDPC 부호는 열악한 환경에서 좋은 성능을 내기 위하여 긴 패리티 검사행렬을 사용하고 LDPC 부호의 반복을 증가시켜 계산량이 크게 늘어난다. 추가로 성능을 더욱 향상시키기 위해 LDPC 부호 기반의 터보 등화 방법을 사용한다. 이 시스템의 경우 반복횟수의 증가로 계산량이 매우 크게 증가하는 단점이 있다. 이러한 계산량의 증가를 보완하기 위하여 LDPC 부호와 연판정 이후의 신호를 이용하여 적응 등화기를 조절한다. 시뮬레이션 결과 더 적은 계산량으로 LDPC 부호를 사용하고 SISO-MMSE(soft input soft output minimum mean square error)알고리즘 기반인 터보 등화기에 근접하는 성능을 내는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 고밀도 광기록 장치에서 발생하는 디스크 기울임 현상으로 인한 검출 성능 저하를 방지하기 위해서 디스크 기울임 분석기를 갖는 적응 등화 PRML 검출 방법을 VerilogHDL을 이용하여 구현하였다. 디스크 기울임의 분석을 위하여 고정된 패턴으로 일정한 간격마다 반복되는 동기 데이터를 이용하여 분석된 디스크의 기울임 정도를 측정하여 ROM에 저장된 등화기 계수값과 가지 메트릭의 기준값을 갱신한다. 이러한 방법은 지속적으로 계수값을 계산하여 갱신시켜줘야 하는 기존의 적응등화 방법에 비해 간단하게 각각의 계수값을 갱신시킬 수 있다. Hynix $0.35{\mu}m$ STD cell library로 회로를 합성한 결과 35K 정도의 게이트를 필요로 하고 최대동작속도 140MHz의 성능을 보였다.
본 논문은 고밀도 광 기록 저장장치에서 오류의 주 원인이 되는 tangential tilt의 문제를 해결하기 위한 개선된 부분응답최대유사도 신호 검출 방법을 제안한다. 틸트의 변화에 따라 등화기 계수와 비터비 디코더의 가지 기준값을 적응적으로 갱신하여 채널의 변화에 잘 적응하도록 하였다. 채널의 변화를 감지하는 요소로 주기적으로 반복되는 데이터의 동기패턴을 이용하여 누적 평균을 취한 후 변화량에 해당되는 등화기 계수값과 비터비 디코더의 가지 기준값을 동시에 갱신한다. 제안된 방법을 적용한 결과 기존의 PRML 검출기에 비해 비트 오류율 10-6에서 최대 4dB이상 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 위성 방송 시스템 표준안인 DVB-S3(Digital Video Broadcasting - Satellite)에서 전송률을 높이기 위해 제안되는 Nyquist rate 보다 빠르게 전송하는 FTN(Faster Than Nyquist) 기법과 LDPC(Low Density Parity Code) 부호간의 연접 부호기 구성 시, 인접 심볼간 간섭을 최소화하면서 전송률을 높이기 위한 효율적인 터보 등화 복호 방법을 제안한다. 본 논문에서는 기존의 FTN 복호 방식인 SIC(Successive Interference Cancellation) 기법을 이용한 복호 기법과 BCJR 등화기법에 관하여 소개하고, 두 기존 방식의 문제점을 해결하기 위한 새로운 기법을 제안한다. 본 논문에서는 FTN 신호를 복호하기 위해 LDPC 복호 신호를 분리된 외부 입력값을 BCJR 등화기와 연접하여 계산하여 반복 복호한다. 기존의 두 방식과 본 논문에서 제안하는 방식을 AWGN(Additive White Gausiian Noise) 채널 환경에서 시뮬레이션하여 성능을 비교한 결과, 기존의 방식과 비교하면 성능이 향상됨을 알 수 있다.
본 논문에서는 동일 대역에서 동시에 전 이중 통신을 하기 위한 프레임 구조를 사용하는 터보 등화기를 결합한 SSD (Simultaneous Single band Duplex) 시스템을 제안한다. 본 논문에서는 자기 간섭 신호를 보다 효율적으로 제거하기 위하여 프레임 구조를 사용한다. 본 논문에서는 송수신 프레임 구조를 사용할 경우의 시스템의 특성을 분석하기 위하여 프레임 구조를 사용하지 않는 시스템과 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과로 본 논문에서 제안하는 시스템은 프레임 구조를 사용하였을 경우, 프레임 구조를 사용하지 않았을 경우보다 더 좋은 성능을 내며, 프레임 구조를 사용하는 제안하는 시스템은 더 적은 터보 등화기의 전역 반복으로 프레임 구조를 사용하지 않은 시스템과 유사한 성능을 낼 수 있는 것을 확인하였다.
EST (Energy Spreading Transfonn) 기반의 변조는 광대역 무선통신에서 주파수 선택적 fading을 방지하는 효과적인 기술이다. 이 기법은 liner decoder의 복잡도를 가지면서 ISI (Inter-Symbol Interference)-free MFB (Matched Filter Bound) 에 근접한 성능을 나타낸다. EST 기반의 변조는 원래 QPSK에 대해 제안되었다. 하지만, 다중 fading 채널의 capacity를 최대한 이용하기 위해서 higher-order의 변조방식이 필요하다. 본 논문에서는 QPSK 에 대해 제안되었던 기존 EST 기반 변조를 재검토하고, 이를 8 PSK와 16 QAM으로 확장하는 것을 논의한다. 확장한 시스템의 성능은 Proakis B 채널과 8-tap fa이ng 채널에서의 가상실험을 통해 검증되었다. 8 PSK로 확장한 EST기반의 시스템은 MFB에 매우 근접한 성능을 보여주었지만 16 QAM으로 확장한 EST기반의 시스템은 MFB와의 성능 차이를 보여주었다.
본 논문에서는 역추적 비터비 디코더의 순서적 역방향 상태천이 제어에 의한 새로운 생존 메모리 제어와 복호기법을 제안한다. 비터비 알고리즘은 채널오류의 검출과 정정을 위한 부호기의 상태를 추정해서 복호하는 최우추정 복호기법이다. 이 알고리즘은 심볼간 간섭의 제거나 채널등화 등 디지털 통신의 광범위한 분야에 응용되고 있다. 반복연산의 과정을 내포하고 있는 비터비 디코더에서 처리속도의 향상과 함께 VLSI 칩 설계시 점유면적의 삭감을 통한 칩 사이즈의 축소 및 소비전력의 저감 등을 달성하기 위해서는 새로운 구조의 ACS 및 생존 메모리 제어에 관한 연구가 요구되고 있다. 이를 해결하기 위한 하나의 방안으로, 본 논문에서는 역추적 기법에 의한 복호과정에서 역방향 상태천이의 연속적인 제어에 의한 자동 복호 알고리즘을 제안한다. 제안방식은 기존의 방법에 비해 전체 메모리 사용량이 적을 뿐만 아니라 구조가 간단하다. 또한, 메모리 억세스 제어를 위한 주변 회로구성이 필요 없고, 메모리 억세스를 위한 대역폭을 줄일 수 있어 칩 설계시 area-efficiency가 높고 소비전력이 적어지는 특성이 있다 시스톨릭 어레이 구조 형태를 갖는 병렬처리 구성과, 채널잡음을 포함한 수신 데이터로부터의 복호와 구체적인 응용 시스템에 적용한 결과를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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