디지털 통신 시스템에서 오류 정정 부호화 방식으로 사용되는 Turbo Code의 성능은 부호기에 내재되어 부호의 자유 거리 결정에 큰 영향을 미치는 인터리버와 복호기에서 수행되는 반복 복호에 의해 결정된다. 하지만 우수한 성능을 얻기 위해 수신 과정에서 많은 지연 시간이 요구되는데 이는 주로 인터리버의 크기에 의존하게 된다. 또한 Turbo Code는 페이딩 채널 상에서도 신뢰성 있는 강력한 코딩 기법으로 알려져, 최근 ITU 등에서 IMT2000과 같은 차세대 이동 통신에서 채널 코드의 표준으로 채택되었다. 따라서 본 논문에서는 기존의 블럭 인터리버를 변형한 인터리버와 MAP(Maximum A Posteriori)알고리듬을 이용한 병렬 구조의 터보 복호기를 제안하였다. 무선 멀티미디어 통신에서 실시간 음성 및 비디오 서비스를 제공할 때 CDMA 환경에서의 AWGN과 페이딩 채널에 대해 가변 복호방법을 이용하여 감소된 복호지연의 관점에서 컴퓨터 모의실험을 통해 성능 분석을 하고 기존의 다른 방법과 비교하였다.
최근의 이동통신 시스템에서 오류 정정 부호화 방식으로 사용되는 Turbo Code의 성능은 부호기에 내재되어 부호의 자유 거리 결정에 큰 영향을 미치는 인터리버와 복호기에서 수행되는 반복 복호에 의한 것이다. 하지만 우수한 성능을 얻기 위해 수신과정에서 많은 지연시간이 요구되는데 이는 주로 인터리버의 크기에 의존하게 된다 또한 Turbo Code는 페이딩 채널 상에서도 신뢰성 있는 강력한 코딩 기법으로 알려져, 최근 ITU 둥에서 IMT-2000과 같은 차세대 이동 통신에서 채널 코드의 표준으로 채택되었다. 따라서 본 논문에서는 복잡도는 2배로 증가하나 성능을 개선시킨 터보 복호기를 제안하고, 차세대 무선 멀티미디어 통신에서 실시간 음성 덴 비디오 서비스를 제공시 복호 지연시간을 단축시키기 위해 가변 복호 방법을 이용하여 AWCN과 페이딩 채널 환경에서의 컴퓨터 모의 실험을 통해 성능 분석을 하였다.
SRS는 특정 센서 네트워크 및 센서 유형에 독립적으로 센서 데이터의 의미를 모바일 기기에 즉시적으로 처리하기 위해 제안되었다. 하지만 새로운 센서 데이터를 수신할 때 마다 센서 데이터 검사 연산을 반복적으로 수행하게 되어 성능 저하를 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 앱 프로파일 기반 SRS가 제안되었다. 앱 프로파일 기반 SRS는 프로파일을 통해 SRS 문제점을 개선하였으나 가상 시뮬레이션 환경에서 실험이 이루어졌으며 이 후 실시간 환경에서 실험을 하였으나 동적인 다양한 요소들을 고려하여 실험하지 못했다. 따라서 이 논문은 사용자의 이동성, 센서 밀집도 등의 인자를 고려하여 실험 평가를 실제 환경에서 수행하고 실험 결과의 분석을 통해 앱 프로파일 기반 SRS의 성능을 평가한다. 그 결과 앱 프로파일 기반 SRS는 밀집도와 센서의 종류에 큰 영향을 받으며, 센서 노드 수는 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 다중 릴레이와 다중 사용자가 존재하고, 모든 노드에 다중 안테나가 탑재된 시스템에서 기지국, 릴레이 전처리기 공동 설계 기법을 제안한다. 설계 기준은 릴레이가 각자의 지역 채널 정보만 취할 수 있고, 전체 릴레이 합 전력 제약 환경일 때, 사용자 평균 자승 오류의 합(sum mean square error, SMSE)을 최소화하는 것이다. 한 릴레이의 지역 채널 정보는, 시스템의 모든 첫 번째 홉 및 두 번째 홉 채널 중에서, 그 릴레이 자신이 접속된 채널의 정보로 정의된다. 블록 대각화 전처리기가 연결된 기지국 전처리기 구조를 사용하면, 각 릴레이가 지역 채널 정보만을 활용하여 자신의 전처리기 구조를 결정할 수 있다. 제안 하는 기법은 SMSE 쌍대성을 사용하여 기지국 전처리기와 릴레이 전처리기를 결정하는 1단계 및 사용자 수신 필터를 결정하는 2단계의 순차적 반복을 기반으로 한다. 제안한 기법은 반드시 수렴하며, 이론적으로 이를 검증할 수 있다. 제안하는 기법이 Simple amplify-and-forward(SAF), MMSE 릴레이 및 [1]에서 제안한 방식에 비해서 SMSE 성능, 합 전송률 성능 모두 우월한 것을 확인한다.
IS-95 또는 IMT-2000 등의 이동통신 시스템에서는 10~20msec 길이의 프레임 단위로 정보를 교환하게 되므로 수신측에서는 이와 같은 크기의 프레임을 저장할 버퍼가 필요하다. 연성판정 비터비 복호기를 사용할 때, 이를 위한 버퍼의 크기, 즉 한 프레임에 들어 있는 비트 수는 길쌈부호의 부호율(1 대 n), 전송속도(bps), 그리고 연성판정 비트 수에 비례하여 증가한다. 본 논문에서는 연성판정 비트 수를 4 비트에서 3 비트로 낮추면서 비터비 복호기의 성능 저하를 줄이기 위한 양자화 방법을 제안한다. 연성판정 비트 수(4,3,2,1)별로 양자화 판정 기준 점의 오프셋 크기와 양자화 간격에 대해 비터비 복호기의 성능을 AWGN 환경에서 시뮬레이션 하였고, 이를 토대로 최적의 BER 성능을 갖는 오프셋 크기와 양자화 간격을 결정하였다. 그 결과로서 4 비트 연성판정의 성능에 근접하는 3비트 연성판정 양자화 방법을 도출하였고, IS-95(4 비트)의 최대 40배의 전송속도를 지원하는 IMT-2000 시스템에 적용하였을 대 미미한 성능 손실(-0.05 dB)을 유지하면서 입력 버퍼의 크기를 3/4 배로 줄일 수 있음을 보였다. 또한, 다양한 전송속도에 따라 반복된 누산 입력신호를 제안된 비트 수로 변환하기 위한 최적 SMT(symbol metric table)를 고안하였다.
본 논문에서는 지상파 DMB를 이용하여 동영상, mp3, 텍스트, 정지영상 등 파일의 일부분인 클립을 전송하고 단말기에서 수신하는 클립캐스트 서비스를 위한 시스템 설계를 제안하고 구현하였다. 지상파 DMB 클립캐스트를 위해서는 데이터 채널의 별도 할당이 필요하며 이를 위해서는 기존 대역의 재조정이 필요하다. 클립캐스트는 지상파 DMB 시청이 적은 심야시간 (03:00~04:00)에 콘텐츠를 전송하며 비디오 서비스의 비트율을 352 Kbps로 낮추고 TPEG 서비스 대역을 이용하면 320 Kbps의 비트율로 클립캐스트 전송이 가능하다. 또한 단말기의 DMB 프로그램 구동을 위해 SMS(Short Message Service) 구동 방식과 EPG(Electronic Program Guide) 구동방식을 제안하였다. 클립캐스트 서비스는 멀티미디어 객체를 전송하는 MOT 프로토콜을 이용하며 파일의 안정적인 전송을 위하여 카루젤 형태로 2번 반복하여 전송한다. 이럴 경우 1시간 동안 전송 가능한 데이터 용량은 72 Mbyte로서, 500 Kbps급의 동영상을 시청할 경우 약 20분 정도의 동영상 서비스가 가능하다. 지상파 DMB 데이터 채널로 전송되는 클립을 표출할 때에는 CMS(Content Management Server)와 통신하여 각 클립의 길이에 대한 정보를 전달받은 후, 에러 없이 전송된 파일에 대해서만 표출해 준다. 각 콘텐츠는 사용자에게 미리보기 형식으로 제공이 가능하고 해당 콘텐츠 전체를 이용하기 위해서는 해당 콘텐츠에 할당된 URL로 접속하여 과금 과정을 거친 후 콘텐츠 다운로드가 가능하게 된다. 본 논문에서는 클립캐스트 서비스를 위한 지상파 DMB 시스템 설계를 제안하고 이를 구현함으로써 MediaFLO, DVB-H 등 타 모바일 방송에서 서비스하고 있는 파일 다운로드 서비스의 구현이 가능하게 되었다. 클립캐스트 서비스를 위한 단말기의 구동으로 타 모바일 방송에서는 EPG 구동 방식만 구현한데 비해 본 시스템에서는 EPG 보다 수신 신뢰성이 높은 SMS를 이용한 구동 방식을 제안함으로써 보다 안정된 서비스 제공이 가능하게 되었다. 이에 따라 클립캐스트 서비스에서 SMS와 EPG를 같이 이용하여 단말기를 구동시키는 하이브리드 구동 방식도 가능하게 되었다.
여러 가지 초음파 속도 측정법 중 비교적 정확하고 다양한 목적에 활용될 수 있다고 알려진 반사파 중첩법(pulseecho-overlap method)에 의해 초음파의 전파시간을 자동으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하고, 엔지니어링 플라스틱 시험편에 대한 초음파 속도를 초동발췌법(first arrival picking method)과 비교하였다. 다섯 가지 종류의 엔지니어링 플라스틱 코어에 대해 반사파 중첩법과 초동발췌법에 의해 초음파 속도를 측정한 결과, 반사파 중첩법은 초동발췌법보다 최소 4배로 긴 다중반사파 자료가 필요하므로 매질의 감쇠특성에 의해 측정가능한 시험편의 길이에 제약이 있다. 또한 측정되는 속도는 초동발췌법에 의한 속도보다 낮게 측정되는 경향을 보였으며, 수신된 파형을 분석한 결과, 이는 전파거리가 길어짐에 따른 매질의 감쇠 및 분산특성에 의한 영향으로 해석되었다. 상호상관을 이용하여 제1반사파가 제2반사파 및 제3반사파와 가장 잘 중첩되는 시간을 실시간으로 자동으로 발췌하도록 프로그램하여 실험자에 의한 측정 편차가 개입될 가능성을 배제함으로써 반복성과 재현성을 높였다. 또한, 실험의 조건이 변하지 않는 경우는 중합수를 늘림으로서 무작위 잡음에 의한 측정오차를 줄일 수 있으며, 실험 조건이 변하는 경우는 속도변화 모니터링에도 활용이 가능하다.
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.
소나 시스템에서 참조 신호를 이용하여 어레이 형상을 추정하는 경우, 참조 신호는 어레이와 충분히 떨어져 있지 않기 때문에 근거리 신호 모델링이 필요하다. 근거리 신호 모델링을 기반으로 하는 어레이 형상 추정 기법은 일반적으로 수신된 참조 신호의 공간 공분산 행렬을 이용한다. 이러한 기법 중 1개의 참조 신호만을 이용하여 공간 공분산 행렬의 고유치 분해 후 최대 고유치에 해당하는 고유 벡터를 참조 신호의 조향 벡터로 구성하여 어레이 형상을 추정하는 근거리 고유벡터 기법이 있다. 본 논문에서는 1개 이상의 참조 신호를 이용하여 공간 공분산 행렬로부터 구한 잡음 부공간과 신호 부공간이 서로 직교한다는 특성을 이용하여 Newton-type 반복 기법으로 센서 위치를 추정해 나가는 간략화된 부공간 근사 기법을 제안한다. 또한 근거리 고유 벡터 기법과 간략화된 부공간 근사 기법의 성능을 다양한 환경에서 분석해 본다. 모의 실험 결과 한 개의 참조 신호를 이용하는 경우에 근거리 고유 벡터 기법과 간략화된 부공간 근사 기법이 거의 동일한 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한 근거리 고유 벡터 기법이 참조 신호를 2개 이상 사용할 수 없는데 반해 간략화된 부공간 근사 기법은 두 개의 참조 신호를 이용함으로써 참조 신호의 입사 방향에 관계없이 안정적인 형상 추정 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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