본 논문은 수신된 신호의 고차 통계치를 이용하는 TEA(Tricepstrum Equalization Alogorithm) 기반의 적응 등화기 성능 개선에 관한 것이다. 적응 등화기는 주로 부가 잡음, 위상 찌그러짐 및 주파수 선택성 페이딩이 존재하는 통신 채널 환경에서 수신측에서 통신의 고속, 동기 유지, BER 과같은 성능 개선을 위하여 사용되는데 이의 특성은 통신 채널의 전달 함수의 역특성을 갖게된다. 논문에서 적응 등화기의 알고리즘으로는 고차 통계치(HOS)를 이용하는 TEA 알고리즘을 사용하였으며 대상 신호로는 2 차원 선호 방식인 16-QAM을 이용하였다. 16-QAM의 사전 부호화를 위한 신호점 할당시에 Gray 부호를 이용함으로서 등화기의 성능을 나타내는 잔류 부호간 간섭(Residual ISI)과 MSE에서 개선된 성능을 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻을 수 있었다.
부분 응답 신호 기법은 데이터 전송 및 저장 채널에서 신호간 간섭을 효율적으로 제어함으로써 주파수 대역폭 감축의 목적을 달성할 수 있어 많이 채택하고 있는 기법이다. 본 논문에서는 부분 응답 채널 시스템에서의 채널 등화의 문제를 연구하였다. 부분 응답 모델의 대상으로 자기 기록 채널을 고려하였는데 적응 등화기 설계를 위한 기준 신호의 서로 다른 선택이 등화기 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 먼저 각각의 등화기에 대해서 기존의 등화기 설계에서 사용하고 있는 등화기 출력 단에서의 평균제곱오차를 이론적으로 분석하였다. 한편 등화기 출력 단에서의 평균제곱오차는 등화기 자체 분석에 있어서는 유용하지만 서로 다른 등화기법의 비료에는 미흡하기 때문에 이를 보완하기 위한 성능 평가 요소로서 최종 데이터 검출 직전에서의 데이터 평균제곱오차를 이론적으로 유도하였다. 이 결과를 통해 부분 응답 시스템에서 서로 다른 신호 배치를 갖는 적응 등화 기법들의 성능 비교가 가능하다. 또한 이러한 성능 평가 기준에 적합한 등화기 설계 방법도 고려하였다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 이론적으로 분석된 연구 결과의 타당성을 입증하였다.
주파수 비선택적 페이딩 채널에서의 데이터 전송은 승산성 왜곡으로부터 영향을 받는다 OFDM 방식에서도 채널의 영향에 의해 이러한 왜곡이 발생하게 되며 이를 보상하기 위해 등화기를 사용한다. 일반적으로 LMS 알고리즘을 사용한 적응 등화기의 경우 시변 채널을 거친 훈련신호의 고유치 분포가 커지게 된다. 고유값 분포가 커지면 통신시스템의 성능을 저하시키는 주요한 원인이 된다. 본 논문에서는 기존의 wavelet 변환을 고속으로 처리하는 고속화 알고리즘과 비교하여 적은 계산량으로 동일한 성능을 보이는 새로운 고속화 알고리즘을 제안한다 제안한 알고리즘을 OFDM 통신시스템의 적응등화기에 적용하였다. 기존의 알고리즘과 비교 및 분석한 결과 제안한 알고리즘의 성능이 우수한 것을 알 수 있었다. 제안한 알고리즘을 VHDL로 구현하였다.
본 논문에서는 상향 링크의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템을 대체할 단일 반송파전송방법의 상향 링크에의 적용을 제안하고 기존 시스템에 대비되는 특성을 첨두 전력대비 평균전력비와 ABR(achievable bit rate)을 성능지수(performance index)로 고려하여 비교 평가한다. 무선 인터넷 시스템에서 다수 반송파 전송기술을 무선 채널의 상향링크에서 적용하는데 있어 단말기에서 증폭기의 비효율성으로 인해 사용이 어려운 제한점이 있다. 특히 WiBro와 같은 시스템에 증폭기의 비선형 특성이 제한사항으로 작용하지 않도록 단일 반송파 등화기법을 적용한 시스템을 제안한다. 대표적으로 주파수 대역에서의 결정 역궤환 방법을 적용한 등화기의 특성을 고려하여 첨두전력대비 평균전력 비의 특성을 분석하며 ABR측면도 함께 고려하여 다양한 등화기 알고리듬에 대해 비교, 분석하여 제안된 시스템이 기존 방법보다 효율적임을 보이고자 한다.
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.
MIMO-OFDM 기술은 시 공간만이 아니라 주파수 영역을 활용할 수 있기 때문에 기존의 시 공간 MIMO 시스템을 유연하게 확장하여 OFDM에 적용시킬 수 있다. 무선 이동 통신에서 발생되는 페이딩은 이동체의 속도, 전송 주파수, 수신 안테나 및 주위 자연 환경에 의해 발생한다. 또한, 무선 이동 통신 채널에 가장 심각하게 나타나는 현상인 다중 경로 페이딩은 각각 다른 지연 시간에 의해 주파수 선택적 페이딩이 발생하게 되며, 이때 ISI로 인해 무선 이동 통신 채널의 성능을 저하시키게 되며, 데이터 전송 속도에 제약을 준다. OFDM은 심벌 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호 구간을 삽입하여 ISI를 제거할 수 있다. 그러나 대역폭 등의 문제로 일반적으로 보호 구간은 심벌 주기의 1/4 정도로 설정하며, 따라서 다중경로의 채널 지연이 보다 심각해질 경우, 보호 구간 만으로는 ISI을 모두 제거할 수 없다 이 경우 채널에서의 전송시간 지연에 의한 왜곡은 등화기를 사용하여 보상해 주어야 하며, 특히 데이터 전송 속도가 고속이 될수록 등화기의 사용이 절대적으로 필요하게 된다. 본 논문에서는 MIMO-OFDM 시스템에서 사전 등화를 이용한 BER 성능을 분석하였다.
다중 채널을 사용하는 디지털 멀티톤 데이터 전송 시스템의 성능은 전송 채널의 영향으로 발생하는 심벌간의 간섭 잡음에 제한적이다. ISI를 제한하여 시스템의 데이터 전송 성능을 향상시키는 목적으로 전송 채널 임펄스 응답의 길이를 단축시키는 기법과 전송 채널의 주파수 특성을 향상시키는 기법을 합성하는 채널 등화 기법을 제안하였다. 수렴 속도가 빠른 칼만 알고리즘 및 구현 상 효율적인 LMS 알고리즘을 적용하여 제안한 등화기를 구현한다. 구현된 등화기를 필터 뱅크 기반 다중반송파 데이터 전송 시스템에 적용한 결과, 기존의 시스템의 성능보다 우수한 신호 대 간섭 잡음 비를 얻을 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.
OFDM시스템의 대안으로, SC-FDE시스템은 주파수 선택적 페이딩 환경에서 구현상의 복잡도가 크지 않으면서 낮은 PAPR로 다중 경로 지연에 의한 영향을 완화시키기 위한 기술로 연구되어 왔다. SC-FDE시스템에서 보호 구간으로 PN신호를 훈련 심볼(Training Sequence)로 둠으로써 CP에 비해 빠른 동기화와 채널 추정에 사용될 수 있는 장점이 있으며, 채널 추정을 위해 Correlation과 LMS기법을 동시에 적용함으로써 에러가 최소가 되기까지 수렴 시간을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 PN시퀀스를 기반으로 추정한 채널 값으로, ISI를 효과적으로 제거할 수 있는 MMSE-FDE 등화 기법을 제안한다. SFN 채널 환경과 같이 스펙트럼 널이 강한 다중 경로 페이딩환경에서 ISI를 선 제거 하는 ISI cancellation 기법을 통해 정확한 SNR추정을 할 수 있고, 이를 통해 MMSE-FDE 등화 성능을 향상 시킬 수 있다.
본 논문에서는 6 Gbps 고속 double data rate(DDR) 인터페이스를 위한 기준 전압 발생기와 선형 등화기를 포함하는 단일 종단 수신기를 제안한다. 제안하는 단일 종단 수신기는 낮은 전압 레벨의 입력 신호에 대해 전압 이득을 증가시키기 위해 공통 게이트 증폭기를 사용한다. 저주파의 이득을 줄이고 고주파 피킹 이득을 발생시키는 연속 시간 선형 등화기가 공통 게이트 증폭기에서의 구현을 위해 제안된다. 또한, 공통 게이트 증폭기의 오프셋 노이즈를 줄임으로 전압이득을 극대화하기 위해 기준 전압 발생기가 구현된다. 제안하는 기준 전압 발생기는 디지털 평준화 기법에 의해 2.1 mV의 해상도로 제어된다. 제안된 단일 종단 수신기는 공급전압 1.2 V의 65 nm CMOS 공정에서 설계되었으며 6 Gbps의 동작속도에서 15 mW의 전력을 소모한다. 설계된 등화기는 저주파에서의 이득 대비 3 GHz 주파수에서의 피킹 이득을 5 dB 이상 증가시킨다.
미래 개인 휴대통신에서는 고속의 데이터 서비스를 위하여 높은 대역폭 효율을 요 구하게 된다. 무선통신 서비스를 향상시키기 위하여 코딩기법, 변조기법, 다중화기법 등의 다양한 방법이 연구되고 있다. 이중에서 특히 변조기법은 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 본 논문에서는 PSK. OQPSK, π/4 DQPSK, MSK, GMSK의 다섯가지 변조기 법에대한 BER성능을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션을 위한 다중경로 페이딩채널로서 3가지 서로 다른 채널을 적용하였다. 이때 시뮬레이션을 위하여 1.544Mbps의 전송속도와 1.9GHz 의 반성주파수 환경을 고려하였다. 또한 fractional 선형 등화기를 적용하여 변조방식에 따른 성능향상 정도를 비교하였다. 채널 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에 대해 각각 30dB, 20dB, 10dB 정도에서 error floor현상이 발생했으며 π/4 DQPSKS가 가장 낮은 BER 특성을 보인 반면 QPSK는 가장 높은 BER을 나타냈다. 등화기를 적용했을 때는 GMSK의 성능향상이 가장 크게 나타 났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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