논문에서는 길쌈 부호화 시공간 블록 부호 시스템의 오류 성능에 대한 채널 변화 및 채널 추정 오류의 영향에 대해 살펴보았다. 본 논문에서는 직교 방식의 Alamouti 시공간 블록 부호 및 준직교 방식의 Jafarkhani 시공간 블록 부호의 두 가지 시공간 블록 부호 방식을 고려하여, 길쌈 부호화 시공간 블록 부호 시스템들에서 채널 변화 및 추정 오류 정도에 따른 오류 성능 변화를 모의실험을 통해 분석하였다. 분석 결과 채널 변화 속도가 느린 경우에는 시간 다이버시티 효과로 인해 채널 변화가 없는 상황 대비 검출 방식에 관계없이 오류 성능이 향상되나, 채널 변화 속도가 빠른 경우에는 검출 과정에서의 오류로 인해 특히 준직교 Jafarkhani 적용 시스템에서 STBC 검출 사용 시 ZF 및 MMSE 검출 사용 시와 달리 큰 폭의 성능 열화가 발생함을 관측하였다. 또한 채널 추정 오류 증가 시에는 검출 기법 및 채널 변화 속도에 관계없이 큰 폭의 성능 열화가 발생함을 확인하였다.
본 논문에서는 시공간블록부호화된 공간다중화 시스템에서 제한된 귀환채널을 효과적으로 활용할 수 있는 전처리 기법을 제안하고 성능을 분석한다. 전처리기는 기존의 대각-가중-시공간블록부호화 다이버서티 시스템을 공간다중화 시스템으로 확장하여 경험적으로 설계된다. 제안된 시스템에 대해 심볼 오율의 상위한계를 귀환채널 오류를 고려하여 분석하였다. 또한 모의 실험을 통해 4.akbps의 귀환채널 전송율에서 정규화된 도플러 주파수가 0.01이상이 되면 기존의 안테나선택기법과 코드북선택기법에 비해 심볼오율 성능이 우수함을 확인하였다.
낮은 채널 전송율을 갖거나 낮은 부호화 자원을 지원하는 응용을 위해 분산 비디오 부호화 기법이 요구된다. 그러나 기존의 분산 비디오 부호화 기법에 대한 성능제약을 갖고 있으며, 이를 극복하고 부호화 효율을 개선하기 위한 방법으로서 복호화기에서 보조정보의 움직임 정보를 부호화기측으로 전송하는 방법을 시도하고 있다. 본 논문에서는 기존에 움직임 정보를 부호화기측으로 전송하는 방식을 갖는 시스템에서 부호화 효율을 개선하기 위해 보조정보의 비신뢰 블록을 추출하고 이 추출된 블록들에 대한 위치정보를 전송하는 방식을 제안한다. 이를 위해 보조정보를 구성하는 블록단위에 대하여 효과적인 비신뢰성을 측정하는 방식을 제안한다. 모의실험을 통하여 기존의 방식에 비해 더욱 부호화 효율을 개선시킬 수 있음을 보인다.
수중통신에서는 다중경로로 인해 심벌간의 상호간섭이 발생하여 시스템의 성능을 저하시킨다. 최근 수중 통신시스템에서는 이러한 열악한 채널환경을 극복하고 전송률을 향상시키기 위하여 등화기 및 채널 부호화와 시공간 부호화 방식의 효율적인 연접 구조가 수중통신에서 MIMO시스템으로 응용되어 연구되고 있다. 수중 MIMO 환경에서 시공간 부호화 방식 중에서는 시공간 블록 부호화 방식과 시공간 격자 부호화 방식이 있으며, 시공간 격자 부호화 방식이 등화기 및 채널 부호화 방식에 최적이다. 따라서 본 논문에서는 다중경로 채널 환경에서 효율적인 전송을 위해 터보 Pi 부호화기를 외부부호로 사용하고, MIMO시스템에서 전송 다이버시티와 부호화이득을 동시에 가지는 시공간 격자부호를 내부부호로 구성한다. 그리고 심볼간 상호 간섭 제거를 위해 Zero Forcing 등화기법을 사용하여 수중채널에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다.
하향 링크에서 고품질의 멀티미디어 서비스를 위한 기술로 직교 시공간 블록 부호를 이용한 전송 다이버시티 기법이 제안 되었지만 3개 이상의 송신 안테나를 사용하는 경우 대역효율이 저하되기 때문에 송신 안테나의 수가 증가하는 만큼의 다이버시티 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 이를 개선하기 위한 연구로 송신 안테나의 수가 증가하더라도 추가적 대역을 필요로 하지 않는 준직교 시공간 블록부호가 제안되었다. 그러나 시공간 블록부호를 이용한 전송 다이버시티 기법은 준정지, 주파수 비선택적 채널을 가정하여 성능을 검증하였기 때문에 본 논문에서는 주파수 선택적 채널이 비선택적 채널로 등가화되는 OFDM 시스템에 준직교 시공간 블록부호를 적용함으로써 기존의 직교 시공간 블록 부호화된 OFDM 시스템과 성능을 비교, 분석하였다.
본 논문에서는 이질적인 수신 단말을 위해 시공간적 계위(spatio-temporal scalability)를 이용한 새로운 3차원 영상 부호화 방법을 제안한다. 제안된 방법은 좌 영상의 부호화를 위해 MPEG-2 표준을 이용하며, 우 영상의 부호화를 위해서 향상된 호환성(enhanced compatible) 부호화 방법을 이용하여 P-와 B-타입의 영상을 예측한다. 향상된 호환성 부호화 방법은 두 개의 전후방향 움직임으로부터 예측된 매크로 블록과 양안차로부터 예측된 블록을 보간하여 매칭 블록을 예측한다. 유연성 있는 3차원 비디오 서비스를 위해서, 각각의 좌우 영상에 대해 시공간적 확장 가능한 계층을 정의하였다. 실험을 통하여 제안된 3차원 영상 부호화기의 성능을 기존의 방법들과 비교하여 검증하였으며, 양안차 예측의 이점을 계위에 따르는 오버헤드의 관점에서 분석하였다. 제안된 시공간적 계위를 이용한 3차원 영상 부호화기는 다양한 디스플레이 장치 및 네트워크 환경을 가지는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 위한 효율적인 3차원 비디오 전송 서비스에 활용될 것으로 기대된다.
차세대 대부분의 무선 통신 시스템에서는 심각한 페이딩을 극복하기 위하여 터보부호와 같은 연판정 입출력을 반복적으로 사용하는 오류정정부호화 방식을 사용하는 동시에, 시공간부호를 활용하여 다이버시티 이득을 얻고자 한다. 그러므로 수신단에서 시공간부호에서 검출된 신호는 연판정 출력 형태로 오류정정 복호기에 전달되어야 한다. 본 논문에서는 QAM과 같은 고차원 변조방식을 사용하여 시공간부호화와 반복 복호를 사용하는 오류정정부호화 방식이 결합된 경우에 성능의 극대화를 위하여 최적의 연판정 검출 방법을 제시한다. 터보부호를 사용하는 시스템에서 여러 가지 시공간부호화 방식과 고차원 변조 방식이 결합될 경우 여러 가지 연판정 검출 방법에 대한 시뮬레이션 결과를 제시하여, 제안된 방식이 적은 복잡도로 우수한 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
시공간 블록 부호화(STBC: Space-Time Block Code) 기법은 단순하면서도 효과적인 다이버시티 기법으로 WCDMA, HSDPA 및 LTE 이동통신 표준에 채택되었다. 이러한 STBC 기법은 페이딩 채널의 추정 정확도에 따라 그 성능이 좌우된다. 채널 추정을 위한 기준 심볼의 오버헤드를 수용할 수 없거나 고속으로 이동하는 모바일의 경우 채널 추정이 힘든 경우가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 차등 시공간 블록 부호화(DSTM: Differential Space-Time Modulation) 기법들이 제안되어 왔다. 이 기법들은 채널 추정을 필요로 하지 않기 때문에 위와 같은 고속 이동 환경에 적합한 장점이 있다. 본 논문에서는 다양한 속도로 이동하는 모바일 채널에 LTE 파라미터를 적용하여 기존의 STBC 및 DSTM의 성능을 고찰해 보고, 단말에 적용 가능한 적응적 DSTM 복호 기법을 제안하여 그 성능을 고찰하였다.
본 논문에서는 단거리 개인 네트워킹을 위한 고속 전송률 UWB 시공간 부호화 OFDM 시스템을 제시한다. 본 시스템은 UWB 펄스를 토대로 하는 혼성 OFDM 신호와 함께 복소 시공간 부호화 선호를 송신한다. 송신 신호는 적절히 설계된 주파수 집합으로부터 선별된 주파수에 의해 변조된 희소 펄스열이다. 부수적으로 WL(widely linear) 수신 여파기와 시간 주파수 공간 전송은 단순한 병렬 선형 검파기를 이용하여 설계한다. 또한, 전파 시스템에서 깊은 페이딩을 극복하기 위해 시공간 블록 부호와 결합한 빔성형을 간략히 고찰한다.
본 연구에서는 무선 개인 영역망 (WPAN, wireless personal area network) 환경에서 OFDM기반 전송을 위한 빔 스위칭 기술과 시공간부호 기술을 고려한다. 특히, 빔포밍 방법과 시공간부호를 이용한 공간 다이버시티 방식 그리고 이 둘을 결합한 빔포밍 기반 시공간 부호화 방식에 대한 성능 평가를 수행한다. 빔 포밍의 경우 RF단에서 빔포밍을 수행하는 Front-end 방식만을 고려하며 따라서 미리 정해진 코드북을 이용하는 블록 빔스위칭 방식에 대한 성능평가를 수행한다. 시공간부호를 이용한 공간 다이버시티 방식의 경우, 여러 개의 안테나 중 SNR 이득이 가장 큰 2개의 안테나를 선택하여 Alamauti 방식을 적용하는 안테나 선택 시공간부호 방식을 가정하여 성능평가를 수행한다. 빔포밍 기반 시공간부호화 방식에 대해서는 전체 안테나를 인접한 두 개의 안테나 그룹으로 나누고 각각의 안테나 그룹에 대해 독립적인 빔스위칭을 적용하는 방식을 고려하며 송수신단의 대칭성을 고려하여 수신단에서도 2개의 수신 안테나 그룹만을 사용하는 시스템만을 고려한다. 이 세가지 방식에 대한 성능 평가결과 시공간 부호화를 추가로 적용할 때 추가적인 이득이 얻어질 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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