본 논문에서는 직렬연접 길쌈부호를 사용한 다중레벨 부호변조방식을 제안하고 그 성능을 분석한다. 다중레벨 부호변조의 첫 번째 레벨에서 직렬연접 길쌈부호를 구성부호로 사용할 경우 높은 부호이득과 대역폭효율성을 얻을 수 있다. 모의실험 결과 Ambroze의 길쌈부호를 사용한 다중레벨 부호변조의 성능은 병렬연접 길쌈부호를 사용한 다중레벨 부호변조의 성능과 같이 성능이 포화된다. 그러나 Benedetto의 직렬연접 길쌈 부호를 사용한 다중레벨부호변조는 성능포화현상을 보이지 않을 뿐만 아니라 성능도 병렬연접 길쌈부호를 사용한 것과 Ambroze의 직렬연접 길쌈부호를 사용한 것보다 우수하다. 따라서 Benedetto의 직렬연접 길쌈부호를 사용한 다중레벨부호변조는 제한된 대역폭에서 고품질을 요구하는 시스템에 적합하다고 할 수 있다.
본 논문에서는 직렬연접 길쌈부호의 새로운 연접방법을 제시하고 그 성능을 분석하였다. 제시된 직렬연접 길쌈부호에서는 외부부호의 정보비트와 패러티비트가 각각 인터리버와 역인터리버를 거쳐서 내부부호로 입력된다. 따라서 인터리버와 역인터리버의 크기는 입력프레임의 크기와 동일하다. 제안된 직렬연접 길쌈부호에서는 인터리버의 크기가 Benedetto 구조에 비하여 반으로 줄어들기 때문에 반복복호시 매번 거쳐야 하는 인터리버의 지연시간을 줄일 수 있다. 또한 제시된 구조에서는 다중화기와 역다중화기가 사용되지 않기 때문에 복호기의 복잡도가 Benedetto 구조보다 상대적으로 더 간단하다. 모의실험 결과 인터리버의 크기가 동일한 경우 제시된 직렬연접 길쌈부호의 성능이 Benedetto 구조의 성능보다 더 우수하였다. 또한 Eb/No가 증가할수록 제시된 구조와 Benedetto 구조의 성능차이가 더욱 증가하였다. 입력프레임의 크기가 동일한 경우에는 제시된 직렬연접 길쌈부호의 성능이 인터리버의 크기가 반으로 줄어듦에도 불구하고 Benedetto 구조와 거의 동일한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 직렬 연접 길쌈 부호와 LDPC 부호를 이용하여 수직자기기록 채널에서의 성능을 조사하였다. 실험과정에서 기록 밀도는 1.7, 2.0, 2.4, 2.8 일 때를 각각 실험하였다. 직렬 연접 길쌈 부호는 LDPC 부호보다 복호기의 구현 복잡도가 더 낮다. 직렬 연접 부호는 순환 구조적 길쌈 부호의 부호기와 복호기, 그리고 프리코더와 인터리버로 이루어져 있다. 본 실험에서 직렬 연접 길쌈 부호의 복호 알고리즘은 메시지 전달 알고리즘을 이용하였으며, LDPC 부호의 복호 알고리즘은 Sum Product 알고리즘을 이용하였다. 신호 검출기와 오류정정부호 사이에 반복 복호 기법을 적용한 터보등화기 기법을 적용하였고, 기록 밀도가 높아짐에 따라 직렬 연접 길쌈 부호가 LDPC 부호 보다 더 효율 적인 것을 보였다.
본 논문에서는 AWGN 채널환경에서 직렬연접 길쌈부호(serial concatenated convolutional codes; SCCC)의 세 가지 형태에 대한 성능을 비교 및 분석한다. 모의실험 결과 낮은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR) 영역에서는 첫 번째 형태의 성능이 가장 우수하였다. 그러나 높은 SNR 영역에서는 세 번째 형태의 성능이 가장 우수함을 아 수 있었다. 그리고 첫 번째 형태에서는 SNR과 반복복호 횟수를 증가시키더라도 성능이 더 이상 향상되지 않는 오류마루(error floor)가 발생하였다. 그러나 두 번째와 세 번째 형태는 높은 SNR에서 반복복호를 5회 이상 수행하더라도 성능이 계속 향상되며 오류마루가 나타나지 않았다. 그리고 SNR이 증가할수록 세 가지 직렬연접 길쌈부호의 BER 성능은 각각의 상위경계(upper bound) 성능에 근접해짐을 알 수 있었다. 또한 자유거리(free distance)가 가장 큰 세 번째 직렬연접 길쌈부호가 세 가지 구조 중에서 가장 우수한 상위경계 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 다중레벨 부호변조를 내부구성부호로 사용하고 길쌈부호를 외부구성부호로 사용하는 직렬연접 다중레벨 부호변조가 제안된다. 그리고 제안된 직렬연접 다중레벨 부호변조의 세 가지 복호방안에 대한 성능이 비교 및 분석된다. 모의실험 결과 제안된 직렬연접 다중레벨 부호변조에서 반복복호 횟수의 증가에 따라 그 성능을 향상시키기 위해서는 내부구성부호와 외부구성부호사이의 반복복호가 수행되어야 한다. 그리고 본 논문에서 제시된 세 가지 방안 중에서 내부 다중레벨 부호변조의 반복적 다단계복호와 내부구성부호와 외부구성부호사이의 반복복호를 모두 수행하는 Scheme 3의 오류성능이 가장 우수하였다. 또한 Scheme 3과 다른 방안들과의 성능차이는 신호 대 잡음비가 증가할수록 더욱 증가하였다. 그러므로 직렬연접 다중레벨 부호변조의 복호방안으로는 Scheme 3이 적합하리라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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