천해 환경에서의 수중 음향 통신 채널은 전형적으로 시변 다중 경로 페이딩 채널 특성을 나타낸다. 이러한 채널 전송을 통해 수신된 신호는 시간 지연 및 진폭의 중첩에 의해 심볼 간 간섭을 유발한다. 이를 보완하기 위해 여러 기술이 사용되었으며, 그 중 하나가 음향 등화기이다. 본 연구에서는 심볼 간 간섭을 보상하기 위해 feed-forward equalizer (FFE), decision direct equalizer (DDE), decision feedback equalizer (DFE) 및 DFE와 결합된 DDE의 4 종류의 등화기와 등화기의 계수를 조정하기 위해 normalized least mean square (NLMS) 알고리즘과 recursive least square (RLS) 알고리즘의 2 종류의 알고리즘을 적용하였다. 그 결과 비선형 등화기에서는 신호 대 잡음비 6 dB 이상에서 상당한 성능 향상을 발견할 수 있었으며, DFE와 DDE의 조합은 어떤 경우에도 최고의 성능을 발휘하였다.
이 논문에서는 블라인드 등화에서 등화기 출력 신호를 조사하여 신호 상태에 적합한 오차 신호를 동적으로 발생시키는 방식의 적응 알고리즘을 제안한다. 제안 방식에서는 단일 모듈러스와 다중 모듈러스를 사용하여 각각 등화 초기와 정상상태에서 효과적인 오차 신호를 추정하고, 두 추정 오차로부터 새로운 오차 신호를 생성한다. 이때 두 오차 신호를 가중 결합하여 새로운 오차 신호를 발생시키고 이를 이용하여 등화기를 갱신하는 1-등화기 구조와, 두 오차 신호의 가중치에 따라 두 등화기를 각각 갱신하는 2-등화기 구조를 구현하고 성능을 비교하였다. 제안 방식에서는 초기 수렴 이전과 이후에서 각각 적합한 오차 신호를 생성함에 따라 등화기 갱신이 효과적으로 이루어짐을 모의실험을 통하여 확인하였다.
본 논문은 디지털 부호를 전송할 때 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 줄일 수 있는 MMA (Multiple Modulus Algorithm) 적응 등화 알고리즘에 adaptive modulus와 adaptive step size 개념을 적용한 H-MMA (Hybrid-MMA) 알고리즘의 등화 성능평가에 관한 것이다. 기존의 MMA 적응 등화기의 탭 계수 갱신은 등화기 출력를 이용하여 오차 신호를 얻게 되므로 2차원 QAM 신호에서 진폭과 위상을 보상할 수 있지만, 이때 스텝 크기와 modulus는 고정되므로 등화 성능이 저하된다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 등화기 출력 신호의 크기에 비례토록 adaptive modulus와 적응 스텝 크기를 변화시킬 수 있는 Hybrid adaptive 개념을 MMA에 적용하므로서 2차원 QAM 신호에서 등화 성능을 개선할 수 있다. 논문에서 제안하는 H-MMA 알고리즘의 성능을 기존의 MMA 알고리즘과 비교하기 위하여 동일한 채널에서 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과 수렴 속도에서는 제안 H-MMA가 MMA보다 다소 느려지지만, 정상 상태 이후 모든 성능 지수에서 훨씬 우월하며 등화 잡음이 감소됨을 확인하였다.
본 논문에서는 페이딩 채널에서 백색 가우시안 잡음과 임펄스성 잡음이 부가된 디지털 신호를 복원하기 위하여 적응 LMS알고리즘과 RLS 알고리즘을 사용하여 TDL 등화기, 결정 궤환 등화기, 그리고 격자 등화기의 성능을 평가하고 비교하였다. 오차 성능 분석 결과, 페이딩이 존재하고 임펄스성과 가우스성 잡음이 존재하는 채널에서 10-3BER을 얻기 위해서, 격자 등화기는 LMS이 등화기보다 3.0dB, RLS TDL 등화기보다 3.9dB의 신호대 잡음비(SNR)여유를, 그리고 LMS DFE 등화기보다 0.5dB, RLS DFE등화기보다 -0.5dB의 SNR 여유를 갖음을 확인하였다.
본 논문은 LMS 알고리즘의 수렴 속도를 향상시키기 위한 효율적인 신호간섭 제어기법을 제안한다. 수신 데이터를 재활용하여 심볼 시간 주기에 계수들을 곱함으로써 적응되는 제안된 알고리즘의 수렴특성이 수렴 속도의 향상을 이론적으로 증명하기 위해 분석한다. 스텝-크기 매개변수 ${\mu}$가 증가 됨에 따라 알고리즘의 수렴 속도가 제어된다. 고유치 확산을 증가시킴에 따라 적응 등화기의 수렴속 도를 천천히 제어하고 평균 자승 에러의 안정-상태 값을 증가시키는 효과를 나타내며 데이터-재사 용 LMS 기술이 수렴속도를 (B+1)배만큼 증가시켜 적응 등화기에서 신호간섭제어의 우수성을 입증 한다.
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.
본 논문에서는 상대국과 자국간의 채널 상황이 악화될 경우에도 통신의 신뢰도를 보장하고 동일 대역에서 동시에 전 이중 통신을 하기 위한 터보 등화기를 결합한 SSD(simultaneous single band duplex)시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 동일 대역 동시 통신에 의해서 발생하는 자기 간섭 신호를 제거하기 위한 방법으로 RF(radio frequency) Cancellation과 Digital Cancellation을 사용하며 자기 간섭 신호를 효과적으로 제거 한 뒤 터보 등화기를 이용하여 상대국과 자국간의 열악한 채널에 의하여 발생한 신호의 왜곡을 등화 한다. 본 논문에서는 제안하는 터보 등화기를 결합한 SSD 시스템을 설계하고 적응 등화기를 사용한 SSD 시스템과 성능을 비교 분석하였다. 본 논문에서는 제안하는 시스템을 Simulink 프로그램을 이용하여 구성하고 성능을 확인하였다. 본 논문에서 제안하는 터보 등화기를 결합한 SSD 시스템의 성능을 확인한 결과 적응 등화기를 사용하는 SSD 시스템에 비하여 상대국과 자국간의 채널 상황이 열악한 상황에서 ISI(inter symbol interference)에 의한 신호의 왜곡을 보다 효과적으로 등화하고 자기 간섭 신호를 제거하면서 동일 대역에서 동시에 전 이중 통신을 할 수 있는 것을 확인하였다.
지상파 DTV 전송 시스템은 "training sequence"를 이용한 결정 궤환 등화기(DFE)를 사용한다. 이 등화기는 정적 다중경로 환경에서는 심볼 간의 간섭을 적절히 제거하는 반면, 동적 다중경로 환경에서는 "training sequence" 의 주기가 채널 효율 문제로 충분히 짧지 않기 때문에 충분히 제거하지 못하는 것으로 보고되고 있다. 이 논문에서는 이 문제점을 해결하기 위해서 "training sequence" 를 이용한 DFE와 선형 등화기, 블라인드 DFE와 선형 등화기 및 혼합형 DFE를 구현하여 정적 채널과 동적 채널에 대한 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 케이블 모뎀을 위한 DFE(Decision Feedback Equalizer) 구조의 blind 등화기를 설계하였다. 변복조 방식은 64/256 QAM이며 채널 적응 알고리즘으로는 제안한 MMA(Multi-Modulus Algorithm)와 LMS (Least Mean Square) 알고리즘을 같이 사용하였다. MMA 알고리즘과 DFE 구조를 가진 등화기는 본 논문에서 처음 제안한다. 기존의 MMA 등화기는 두 개의 FIR 필터를 사용하여 두 개의 탭 계수를 갱신하였으나, 본 논문에서 제안하는 MMA 알고리즘은 하나의 탭 계수 갱신만으로 채널 등화가 가능하도록 제안하였으며, DFE 구조에 적용하여 두 개의 DFE 필터를 사용하여 채널 적응 능력을 높히고 탭 수를 줄였다. 0.35 $\mu\textrm{m}$ standard cell library를 이용하여 ASIC 칩을 설계하였다. 설계한 등화기는 약 16만개의 게이트 수와 8 MHz의 동작속도를 보였으며 데이터 전송 속도는 64Mbps까지 지원한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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