본 지 2월호에서 구술한 선형부호에 이어 이번호에서는 순회부호에 대해 기술하고자 한다. 선형블럭부호중 중요한 부류에 속하는 순회부호(cyclic code)는 그 내용이 대수적 구조를 갖고 있어 부호화 회로는 물론 부호에 필요한 오증(syndrome)계산회로 등 귀환연결이 있는 치환레지스터(shift register)를 사용한 장치화(implementation)가 매우 용이하다는 이점이 있다. 이런 순회부호는 산발오진(random error)뿐 아니라 연집오진(burst error)도 정정할 수 있는 매우 효과적인 부호로서 다중오진정정능력(multiple error correcting capability)을 갖는 BCH부호도 순회부호의 일종이다.
잡음에 있는 채널을 통한 디지털 통신에서는 채널 잡음에 대항하기 위해 오류정정부호(채널부호)를 사용하게 된다. 만일 송신측의 협조 없이 전송정보를 알아내려면 사용된 채널부호를 복원하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 논문에서는 잡음에 오염된 수신 비트열로부터 사용된 채널부호의 여려 파라메타를 추출하여 궁극적으로 채널부호를 복원하는 채널부호 복원기법 중 순회부호(cyclic code)의 복원 기법을 제안한다.
부호이론(coding theory)은 그 내용이 매우 광범위할 뿐 아니라 군론, 환론, 본론 등 축예대수학과 확율론 및 수리통계학을 배경으로 발전된 학문이기 때문에 일반 속자를 상대로 논술하기에는 적지 않은 난점이 있다. 그렇다고 단순히 용어나열에만 그칠 수도 없고, 이론에 치중한 논문식으로 쓸수도 없으므로 대학 4년생을 위한 강의수준으로 소개하겠으며 3회에 걸쳐 선형부호(linear code), 순회부호(cyclic code), 길쌈부호(convolutional code)의 순으로 연재하기로 하겠다.
본지 2, 3월호에서 구술한 블록부호(선형부호 및 순회부호)에 이어 이번 호에서는 대합부호, 즉 길쌈부호(convolutional code)에 대해 기술하고자 한다. 길쌈부호는 그 부호법 중 역차 및 최근부호에 있어 그 구조적 표현이 대수학적(algebraic)이라기 보다는 오히려 위상학적(topological)이라는 점에서 주목할만한 특징을 지니고 있다. 길쌈부호를 응용한 예로는 1977년 NASA에 실시한 Voyager 우주탐사계획을 들 수 있다. 화성(Mars), 목성(Jupiter) 및 토성(Saturn) 등에서 일연의 과학 data 수집을 목적으로 했던 이 계획은 NASA소관 California공대 JPL연구소에서 개발한, 기억소자가 6단인(3, 1) 길쌈부호의 CODEC을 사용하였다.
본논문에서는 GMW시퀸스 g(t) = tr((trk(a))r)와 그의 순회 천이 시\ulcorner스에의해서 발생되는 GMW부호라는 새로운 이진순회부호가 소개되었다. GMW부호의 부호깊이는 2k-1인데 여기서 k는 복합정수 e.j이다. GMW부호의 차원은 k.(k/J)w-1인데, 여기서 w는 r의 해밍무게이다. 디자인 거리, 최소거리, 그리고 부호의 무게가 GMW시퀸스의 변수에의해 유도되었다. 그리고 GMW시퀸스의 확장이 m시퀸스와 그의 순회 천이 시퀸스들의 견지에서 유도되었고. GMW시퀸스의 특성 다항식이 유도되었다.
본 논문에서는 직교 주파수분할다중화(orthogonal frequency division multiplexing; OFDM)의 변조된 신호열에서 항상 최소화된 첨두전력 대 평균전력비(peak-to-average power ratio; PAPR)를 보장할 수 있는 블록부호가 제안된다. 제안된 최소 PAPR 부호(minimum PAPR code; MPC) 부호화 과정은 씨앗부호어(seed codeword) 검색, 레지스터 요소의 순회천이(circular shifting), 그리고 비트반전(bit inversion)으로 이루어진다. 시간영역 전송신호열의 첨두 포락선전력(peak envelope power; PEP)이 레지스터에 저장된 부호어의 순회천이와 부호의 비트반전에 대하여 변화되지 않음을 보였다. 이러한 성질에 기반하여 체계적인 MPC 부호화 규칙이 제안되었다. 제안된 부호 규칙으로 MPC 부호화를 위한 조견표(look-up table)의 크기를 대폭 감소시킬 수 있다.
잡음이 존재하는 채널을 통하여 디지털 통신을 하는 경우 일반적으로 채널 부호를 사용한다. 만약 수신측에서 채널 부호의 생성 파라미터를 모르는 경우, 채널 부호의 복호는 매우 어렵다. 이러한 경우에 수신데이터의 정확한 복호를 위해서는 채널부호의 종류 및 생성 파라미터를 알아내는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) 부호의 생성 파라미터인 생성다항식을 추정하는 기법을 소개한다. 이 방법은 생성다항식이 최소다항식으로 구성된다는 특징과 순회부호의 특성을 이용한 방법이다. 그리고 종래 방법에 비해 생성다항식 추정 성능을 향상 시킬 수 있는 결정 확률 변수 보상 기법을 제안한다. 제안한 기법은 랜덤데이터 패턴이 생성다항식을 구성하는 최소다항식으로 나누어지는 특성을 이용한 기법이다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘의 우수성을 검증한다.
본 논문에서는 블럭정렬과 선두 이동법에 의해 처리된 계열을 VF(Variable to Fixed)형 산술부호로 압축하는 방법을 제시한다. 길이 N으로 분해된 부분열을 1기호씩 순회시킨 후 사전식 순서로 정렬한다. 순회정렬된 부분열은 국소적으로 유사기호가 밀 집되기 때문에 이 성질을 활용하기 위하여 선두 이동법을 적용한다. 이와 같이 전처리 된 계열에 대해 오류전파를 1 부호어 이내로 제한할 수 있는 VF형 산술부호 로 엔트 로피 부호화한다. VF형 산술부호의 효율은 고정 크기의 부호어 집합을 어떻게 분할하 는가가 관건이다. 제안하는 VFAC(VF Arithmetic Code)는 새로 설정되는 정보원 기호에 대하여 완전분할을 이루게 하고, 반복적인 그레이 변환을 이용하여 발생기호의 확률을 효과적으로 나타낸다. 제안 방식의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 엔트로피, 압 축율 및 처리속도의 측면에서 기존의 방식과 비교 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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