OFDM 전송방식에서는 여러 개의 부반송파를 사용하여 데이터를 전송한다. 그러므로 송신 비선형 전력증폭기와 반송파 주파수편차에 의한 부반송파 간 간섭으로 인하여 수신기에서 비트 오류율이 증가된다. 무선 다중경로 페이딩 전송채널에서는 여러 개의 OFDM 부반송파 주파수 구간동안 연속적으로 전송이득이 작은 구간이 존재하므로, 전송 시 연집에러가 발생되어, 데이터 재생 시 비트 오류율이 증가 된다. 이러한 연집에러에 의한 비트 오류율의 감소에는 인터리버와 컨볼루션 에러제어코딩이 효과적이다. 한편 파일럿 심볼을 이용하여 전송채널을 추정하는 현 시스템에서는 전송채널 추정에러로 인하여 역시 비트 오류율이 증가된다. 그러므로 본 논문에서는 비선형 전력증폭기, 반송파 주파수편차 및 채널추정에러의 영향을 고려하여, 송신 신호가 다중경로 페이딩 채널을 통하여 전송될 때, 인터리버와 컨볼루션 코딩을 이용하는 OFDM 시스템의 데이터 비트 오류율 성능을 분석한다.
수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사에 의해 발생한 다중경로 현상으로 신호가 왜곡되어 원활한 통신이 어렵다. 이에 본 논문에서는 다중경로에 의해 발생한 오류를 정정하고자 수중채널 전달함수를 이용한 정정기법을 제안하였으며, 본 논문에서 제안하는 기법에 의해 정정하지 못한 오류를 정정하고자 LDPC 부호와 연접부호를 적용하여 그 성능을 확인하고 수중통신에 적용하고자 하였다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차와 진폭 오차에 대한 성능 분석을 하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 기법을 적용하였을 경우 적용하지 않았을 때 보다 더욱 우수한 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있으며, 채널 부호로 LDPC 부호를 사용한 경우에는 정정기법을 사용하였을 때 12 dB의 성능이 개선됨을 알 수 있다. 또한 추정된 수중 채널 전달함수의 시간 지연 오차는 성능에 큰 영향을 미치며, 진폭 오차에 대해서는 1 dB의 성능 열화가 나타남을 확인하였다.
신뢰성 있는 채널 모델은 다양한 데이터 검출 알고리즘의 개발과 성능 평가에 중요한 척도가 되므로 정확한 모델링이 요구된다. 본 논문에서는 Super-RENS (Super-Resolution Near-field Structure) 시스템의 비선형 모델링을 위해 정규 구간선형 모델 (canonical piecewise-linear; PWL)과 2차 볼테라 (second-order Volterra) 모델을 적용하고자 한다. 또한 이를 바탕으로 비선형 심볼간 간섭 (Inter-Symbol Interference; ISI)을 제거하기 위해 새로운 비선형 등화기를 제안한다. Super-RENS 디스크로부터 획득한 RF 신호 샘플들을 사용하여 모의실험을 수행한 결과, Super-RENS 시스템의 비선형 모델링을 위해 정규 구간선형 모델과 2차 볼테라 모델이 유용하게 활용될 수 있다는 가능성을 확인하였고 제안된 비선형 등화기의 성능은 비트오율 측면에서 등화기가 없는 경우보다 우수한 성능을 나타내었다.
실내 무선 통신 환경에서 채널 추정 에러가 존재할 때의 시역전 필터와 가중치 시역전 필터의 성능을 비교 분석한다. 시역전 필터는 수신신호의 최대점을 최대화 하기 위해 채널을 시역전하여 전처리 필터로 사용한다. 즉, 시역전 필터의 등가채널은 채널의 공분산의 형태로 최대점이 최대화 된다. 그러나 채널 추정 에러가 존재하는 경우 등가채널이 채널의 공분산이 아니기 때문에 최대점이 정확히 생기지 않게 된다. 가중치 시역전 필터는 최대점을 일정 수준 이상으로 보장하고 심볼 간 간섭을 줄이기 위해 사이드로브 신호를 최소화 하도록 최적화 문제를 통해 설계되었기 때문에 채널 추정 에러가 있는 경우에도 최대점을 보장할 수 있다.
홀로그래픽 데이터 저장장치 시스템은 데이터를 줄 단위로 처리하는 것이 아닌 홀로그래픽 매질에 페이지 단위로 처리하기 때문에 빠른 접근 시간, 고용량, 높은 전송 속도의 장점을 갖는다. 하지만 고밀도 저장장치일수록 물리적인 영향에 의해 발생되는 연집오류의 길이는 기존의 저장장치보다 더욱 크다. 본 논문에서는 두 개의 LDPC 부호를 이용한 곱부호 방식을 사용하여 연집오류의 해결 성능을 알아본다. 제안하는 곱부호는 유사한 코드율 일 때, 코드율이 낮은 하나의 LDPC를 사용하는 하는것 보다 코드율이 높은 두개의 LDPC 부호를 이용하는 것이 더 좋은 성능을 보였다. 또한 2차원 인접 심볼간 간섭 및 어긋남이 발생하여도 성능을 향상시킬 수 있다.
본 논문은 기존 블라인드 등화기의 성능인 수렴 특성과 잔류 부호간 간섭의 영향을 경감시키기 위해 축소 신호점을 사용하고 비용 함수를 실수부와 허수부로 분리하여 처리하는 한 이중 구조 CR-CMA(Constellation Reduction CMA)에 관한 것이다. 기존의 CMA는 진폭만을 보상하고 위상은 보상을 하지 못하며, 이를 해결하기 위해 MCMA(Modified CMA)는 비용 함수만을 실수부와 허수부를 따로 처리하여 진폭과 위상을 보상하지만 진폭의 보상 능력과 초기 수렴 속도에서는 CMA보다 성능이 열악해지는 문제점이 있다. 제안하는 이중 구조 CR-CMA는 CMA와 MCMA(Modified CMA) 알고리즘 장점만을 살릴 수 있도록 비용 함수와 오차 함수를 실수부와 허수부로 나누어 처리하고 축소 신호점을 적용할 수 있도록 개량하여 진폭과 위상의 보상, 빠른 수렴 속도 및 잔류 ISI와 MD(Maximum Distortion) 량의 감소 그리고 MSE(Mean Square Error)와 양호한 심볼 오류율 (SER : symbol error ratio) 특성을 얻을 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인하였다.
본 논문에서는 통신 채널에서 발생되는 찌그러짐에 의한 부호간 간섭을 보상하기 위한 FC-MMA (Fast Convergence-Multiple Modulus Algorithm)과 RMMA (Region based Multiple Modulus Algorithm) 등화 알고리즘의 성능을 평가하였다. 적응 등화를 위한 오차 신호를 얻기 위하여 FC-MMA 는 신호 심볼의 레벨수를 고려한 수정된 dispersion constant를 이용하지만, RMMA에서는 모든 신호점들이 존재하는 지역을 4개로 분할한 후 이를 기반으로 신호점을 축소한다. 이와 같이 오차 신호를 얻는 상이한 원리를 적용하여 적응 등화기의 탭 계수 갱신을 수행하게 되지만 이들은 각기 다른 등화 성능을 갖게 되므로, 논문에서는 이들의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인한다. 성능 비교를 위한 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi, 최대 찌그러짐 및 채널의 신호대 잡음비에 따른 SER을 사용하였으며, 시뮬레이션 결과 RMMA는 정상 상태 이후 출력 신호 성상도와 잔류 isi 및 최대 찌그러짐과 SER 성능이 FC-MMA보다 우월하지만, 정상 상태에 도달하기 위한 수렴 속도에서는 FC-MMA가 빠름을 확인하였다.
본 논문에서는 결정 지향 오차 신호의 크기 값을 이용하여 두개의 블라인드 등화 알고리즘이 자동으로 전환되는 이중 모드 블라인드 등화 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 등화초기에는 주로 큰 고정 스텝 크기를 가지는 MSAGF-SMMA를 통하여 보다 빠른 수렴 속도를 얻도록 하고, 어느 정도 등화가 이루어진 시점부터는 주로 가변 스텝 크기를 가지는 MSAGF-SMMA가 동작하도록 함으로써 정상상태에서 보다 작은 잔류 오차를 얻도록 하였다. 가변 스텝 크기는 고정 스텝 크기에 결정 지향 오차 신호의 크기 값을 곱하여 구한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘에 대한 성능을 분석하였다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안한 알고리즘이 MMA, SMMA, 그리고 MSAGF-SMMA에 비해 정상상태에서의 잔류 심볼간 간섭과 잔류 오차 등에서 크게 향상된 성능을 가짐을 확인하였다.
수동 시역전 기법은 시공간적인 집속효과를 통해 다중경로 채널응답에 의한 인접 심볼간 간섭의 영향을 줄임으로써 수중통신 시스템의 오류 성능을 향상시킬 수 있는 방법이다. 이러한 수동 시역전 기법은 일반적으로 시역전 결합에 사용되는 수신신호가 많을수록 큰 공간 다이버시티 이득을 얻기 때문에 많은 수의 수신기를 사용할 때 우수한 통신 성능을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 제한된 개수의 수신기를 사용하더라도 많은 수의 수신기를 사용할 때와 근접한 통신 성능을 얻을 수 있는 수신기의 개수와 조합에 대해 분석한다. 분석을 위해 2015년 5월에 제주 남서쪽 해역에서 수행된 SAVEX15(Shallow-water Acoustic Variability Experiment 2015) 실험 데이터를 활용한다. 음향채널이 존재하는 채널 특성 때문에 에너지가 집중되는 수심이 존재하였고 에너지가 집중되는 수심에 존재하는 수신기를 포함하여 수동 시역전 결합을 할 때, 일부의 수신기만을 사용하여 최적에 가까운 통신 성능을 도출할 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 IEEE 802.113의 표준안에 정의된 OFDM (Orthogoanl Frequency Division Multiplexing) 기반의 무선 LAN 시스템의 수신기를 구현하였다. OFDM 방식은 데이터 전송시 다수의 직교 반송파를 사용하여 병렬전송을 하기 때문에 오류 정정 부호와 함께 사용할 때 고속 데이터 전송시에 나타나는 주파수 선택적 페이딩을 극복할 수 있다. 그러나 수신단에서 동기가 이루어지지 않는 경우 부반송파 사이에 직교성이 파괴되어 채널간 간섭이 발생하여 오류 성능이 크게 저하된다. 따라서 시스템의 동기를 이루기 위해 심볼을 구성하는 부반송파 사이의 위상관계를 이용하여 OFDM 신호의 주파수 옵셋을 추정하였으며 단일탭 등화기를 통하여 채널상의 잡음에 의한 오차를 개선하였다. 효율적인 하드웨어 구성을 위해 이들 블록을 Verilog HDL으로 모델링 하였으며 표준안의 벡터를 이용하여 기능 검증 및 성능 평가를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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