본 논문은 OFDMA 기반의 Wibro 중계국에서 발생되는 루프 간섭 신호의 제거와 위상 보상을 위한 적응 등화기를 사용하여 성능을 개선하기 위한 것이다. Wibro 중계국은 기지국의 통신 가능 영역 확장 및 Throughput 개선을 위하여 사용되는데 송신기와 수신기가 인접해 있으므로 이들간에 루프 간섭의 문제가 성능을 결정하는 중요한 요인이 된다. 논문에서는 먼저 OFDMA 신호를 기저 대역에서 발생시킨 후 Training 시간동안 전송되는 파일롯 톤을 2 가지 삽입 방식으로 조합하여 전송하였다. 또한 부가 잡음 및 루프 간섭 신호에 의한 페이딩파를 발생시켜 수신 신호를 얻은 후 LS (Least Square) 알고리즘을 적용한 채널 추정을 이용을 하여 간섭 신호가 제거된 수신 신호를 복원한 후 적응 등화기를 통과시켜 위상을 보상하였다. 중계기의 성능을 채널 추정 결과, 간섭 제거 후와 등화 출력 신호의 성상도 (Constellation) 및 SNR 변화에 따른 BER 특성 분석을 통하여 개선되었음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 하향 링크의 수신기 복잡도를 증가시키지 않으면서도 하향 링크 시스템 용량을 증가시키기 위해서, OFDM 시스템에서 SFBC(Space-frequency Block Code) 전송 다이버시터와 사전등화 기법을 적용한 적응 변조 방식을 제안하고 분석하였다. OFDM 시스템에서 SFBC 전송 다이버시터와 결합해서 적응 변조를 사용하면 시스템 용량이 크게 증가하게 된다. 하지만, 심각한 주파수 선택적 페이딩을 겪는 경우 심볼 간 간섭의 발생으로 인해 시스템 성능이 저하되게 된다. 이 경우, 본 논문에서는 부채널 간의 그룹핑을 통하여 인접 부채널 간 그룹별사전 등화기를 적용함으로써, 적응형 변조방식의 효율을 높일 수 있는 알고리듬을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 시스템이 시변 다중 경로 환경에서 기존의 기술보다 더 좋은 시스템 성능과 용량을 가짐을 확인하고, 심각한 주파수 선택적 페이딩을 겪는 채널 환경에서도 제안한 사전 등화기를 사용해 시스템 성능을 유지할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 통신 채널에서 발생되는 찌그러짐과 잡음의 영향을 최소화하기 위하여 사용되는 S-MMA 적응 등화 알고리즘에서 Slice 가중치에 따른 성능을 비교하였다. 기존의 MMA 알고리즘에서는 등화기의 출력 신호와 송신 신호의 dispersion 상수만을 이용하지만, S-MMA에서는 등화기 출력 신호와 dispersion 상수외에 결정 장치의 출력 신호를 slice 상수만큼 고려하여 채널의 진폭과 위상 찌그러짐을 동시에 보상할 수 있다. 이때 slice 가중치가 적응 등화 알고리즘의 성능에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하며, 성능 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi, 최대 찌그러짐, MSE와 채널의 신호대 잡음비에 따른 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 slice 가중치가 적으면 잔류isi, 최대 찌그러짐과 MSE 성능이 우월하며, 가중치가 큰 경우 SER 성능이 우월함을 확인하였다.
본 논문에서는 DCS 1800 시스템에서 수신단의 성능을 개선시킬 수 있는 새로운 연판정 출력 등화 기법과 등화기 구조를 제안한다. 먼저 최적 연판정 출력 알고리듬(OSA : Optimum Soft-output Algorithm)의 계산량을 크게 줄이면서도 준최적의 성능을 유지하는 간략화된 최대 사후 확률 검파 기법을 제안한다. 그리고 부정확한 채널 추정값을 보정 할 수 있는 채널 추정 방식을 사용하고, 적응 채널추정 기법과 효율적으로 결합시킬 수 있는 새로운 등화기 구조를 노말 버스트의 특징을 이용하여 설계한다. 성능의 실험은 JTC 채널 모델을 이용하여 이루어졌으며, 본 논문에서 제안한 간략화된 최대 사후 확률 검파 연판정 출력 등화 알고리듬은 적은 계산량에도 불구하고, 기존의 최적 OSA의 비슷한 성능을 유지한다. 또한, 경판정 출력 비터비 등화 알고리듬에 비해서는 3~7dB의 성능 이득을 가지며, 간략화된 연판정 출력 비터비 등화 기법에 비해서는 0.5~3dB까지의 성능 이득을 나타낸다. 또한 채널의 변화 속도가 빠른 경우, 제안된 양방향 등화 구조는 기존의 순방향만을 이용하는 등화 구조에 비하여 커다란 성능 이득을 가진다. 즉, 기존의 순방향만을 이 淪求\ulcorner등화 구조를 사용한 등화기는 오차 성능의 정체 현상을 나타내지만, 양방향 등화 구조를 사용한 등화기는 오차 성능의 정체 현상을 보이지 않음을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 TP 케이블을 이용하여 100Mbps의 전송 속도를 지원하는 100Base-TX Ethernet 수신기의 디지털 신호 처리부를 제안하였다. 제안하는 디지털 신호 처리부는 자동 이득 조절기, 심볼 동기 복원기, 적응 등화기, BLW 보정기로 구성되어 있으며 초기 위상에 상관없이 150m까지 $10^{-12}BER$이하의 성능을 보였다. 제안하는 신호 처리부는 일부 블록을 제외한 모든 부분을 디지털로 구현하였으며 적응 등화기와 BLW 보정기 연동 구조는 기존의 적응 등화기 에러 값을 이용하는 구조에 비하여 MSE가 약 1dB정도의 성능 향상을 가져왔다. 설계한 디지털 신호 처리부는 Verilog-HDL로 구현되었으며 삼성 $0.18{\mu}m$ 라이브러리를 사용하여 합성 결과 동작 속도는 7.01ns 이며 총 게이트 수는 128.528 게이트였다.
본 논문에서는 SMMA (Sliced Multi Modulus Algorithm) 등화 알고리즘에서 등화기의 출력 전력에 비례하는 adaptive modulus를 이용하므로서 등화 성능을 개선할 수 있는 AM-SMMA 알고리즘에 대하여 다룬다. 기존 SMMA 알고리즘에서는 등화기의 탭 계수 갱신을 위한 오차 신호를 발생할 때 송신측 QAM 신호의 통계 특성치인 modulus를 고정적으로 사용하지만, 제안 AM-SMMA에서는 등화기 출력 신호의 전력에 비례토록 modulus를 적응적으로 사용하게 된다. 제안 알고리즘의 개선된 등화 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하며, 성능 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi, 최대 찌그러짐과 채널의 신호대 잡음비에 따른 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 slice 가중치가 적으면 잔류isi, 최대 찌그러짐 성능이 우월하며, 가중치가 큰 경우 SER 성능이 우월함을 확인하였다.
본 논문에서 제 2세대 및 2.5세대 유럽 이동통신 표준인 GSM/GPRS에서 사용하는 MLSE 등화기의 하드웨어/소프트웨어 통합 설계를 제시한다. 이를 위해 Viterbi 알고리즘을 기본으로 하는 상관 방식(correlation)의 MLSE 기법 적응 등화기에 대한 알고리즘을 분석하고, TI사의 TMS320C5x 시뮬레이터를 사용하여 등화기의 연산량을 추정하였으며, 삼성의 0.5㎛ standard cell library (STD80)를 이용한 로직합성을 통해 하드웨어 크기를 추정하였다. 이를 기반으로 연산 요구량이 많은 블록에 대해 전용의 하드웨어로 구현함으로써 DSP의 연산 부담을 줄일 수 있다. 또한 연산 요구량이 적은 나머지 블록은 DSP로 설계하여 비교적 간단한 시스템 설계 방법을 결정할 수 있다. 이러한 설계방법을 이용하여 등화기의 효율적인 하드웨어/소프트웨어 통합 설계를 제안한다.
결정 궤환 등화기는 선형 등화기에 비해 잡음을 증폭시키지 않으면서 심벌간 간섭이 심한 채널을 보상할 수 있기 때문에 최근에 많이 사용되기 있다. 본 논문에서는 에러의 궤환을 사용하여 결정 궤환 등화기의 성능을 더욱 향상시킨 새로운 결정 궤환 등화기 구조를 제안한다. 피드포워드나 피드백워드 필터로 제거되지 않은 에러 신호의 상관성을 더욱 감소시킴으로써 향상된 성능을 얻을 수 있다. 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 적은 수의 탭을 추가적으로 필요로 하므로 하드웨어 구현을 위한 복잡도는 거의 증가하지 않는다. 이론적인 분석과 모의실험을 통해 알고리듬이 기존의 결정 궤환 등화기에 비해 효율적이며, 심벌간 간섭이 심한 채널의 경우에 더욱 향상된 성능을 가짐을 보인다.
본 논문에서는 nonconstant modulus 신호를 대상으로 채널의 찌그러짐에 의한 부호간 간섭을 보상하기 위한 MMA (Multiple Modulus Algorithm) 적응 등화기를 가변 적응 스텝 크기를 적용하지 않고 2단의 직렬 연결 형태로 구현하여 수렴 속도를 개선할 수 있는 mMMA (modified MMA)에 대하여 다룬다. 적응 등화기는 유한 차수의 탭 지연선에 의한 단일 디지털 필터로 구현되므로, 논문에서는 이를 2단의 직렬 연결 필터로 구현한 후 각 단에서는 MMA와 동일한 알고리즘으로 오차 신호를 얻은 후 필터 계수를 갱신하게 된다. 따라서 첫단에는 빠른 수렴 속도를 결정하며, 두 번째단에서는 첫단의 출력에 포함되어 있는 잔류 isi양을 최소화시키도록 탭 계수를 갱신한다. 이때 1단 시스템과 2단 시스템은 동일한 차수의 필터가 되도록 조정하면서 적응 등화 성능을 비교하였으며, 성능 비교를 위한 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi, 최대 찌그러짐과 MSE, 채널의 신호대 잡음비에 따른 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 2단의 FIR 구조를 갖는 mMMA가 1단의 기존 MMA보다 등화 잡음에 의한 성상도를 제외한 모든 성능 지수에서 우월하며, 수렴 속도는 1.5~1.8배 정도 개선됨을 확인하였다.
다중 경로 페이딩 환경에서 OFDM(Orthogonal frequency Division Multiplexing)방식은 보호 구간 및 주파수영역 등화로 심벌 및 채널 간 간섭을 방지하는 특성을 가지는 반면 전송신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)크다는 것이다. SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalization)방식은 OFDM과 유사한 성능을 가지면서 상대적으로 PAPR이 적은 반면 등화기가 복잡하다. 본 논문에서는 SC-FDE시스템을 위한 주파수영역 비례 적응형 등화기를 제안하고, $2GHz\;{\sim}\;10GHz$ 대역의 다양한 채널모델 환경 하에서 성능을 분석함으로 802.11 및 802.16 등에 효과적으로 적용할 수 있음을 제시하였다. 아울러 동일조건의 OFDM시스템과 성능을 비교하여 수렴속도가 빠르고 단말기의 복잡도를 줄일 수 있음을 시뮬레이션을 통해 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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