차세대 이동 통신인 IMT2000에서는 3GPP 및 3GPP2규격 모두에서 터보코드가 채널 코딩기법으로서 길쌈부호와 함께 표준으로 채택되어 있으며 특히 3GPP규격에서는 제한길이 4인 1/3 터보코드가 채택되어 있다. 본 논문에서는 상기 터보 코드를 복호하기 위한 복호기의 구조를 제시하고, 3GPP 규격의 터보 코드를 복호할 수 있는 복호기를 설계하였다. 특히 효율적인 동작을 위하여 내부 SISO 복호기로서 레지스터교환방식을 적용하고 새로운 구조의 누적 메트릭 정규화 부를 포함한 SOVA복호기를 설계하였다. 개발 터보 복호기의 성능 예측을 위하여 MATLAB을 통하여 시뮬레이션하였으며, VHDL을 사용하여 파 모듈의 제어를 위한 제어블럭, 입력 제어 버퍼, SOVA 내부 복호기를 포함한 전체 터보 복호기를 설계하였다. 설계한 복호기는 Synopsys사의 FPGA express에서 합성하고, EPF200SRC240-3 FPGA에 이식하여 하드웨어적으로 동작을 검증하였다.
본 논문에서는 무선 ATM환경에서 ATM 셀을 전송할 때 터보부호와 BCH 부호를 이용한 연쇄 부호를 제안하여 비트 오류확률, 셀 손실 확률을 분석하였다. 사용된 연쇄부호는 부호율이 1/2인 터보부호와 오류정정 능력이 5비트와 15비트를 갖는 BCH부호를 이용하였다. 연쇄부호를 사용할 경우 터보코드를 사용 할 때와 비교하여 비트 오류확률이 0.001에서 0.2㏈ 와 0.4㏈ 비트 오류확률 성능향상을 보였다. 또한 셀 손실률이 0.01에서 연쇄부호를 사용할 경우 터보코더를 사용할 때 보다는 0.1㏈ 및 0.2㏈ 개선됨을 보였다.
본 논문에서는 영상 통신 채널 상에서 발생하는 잡음을 효과적으로 제거하기 위해 터보코드를 사용하였다. 터보코드는 복호 성능이 우수하지만 시스템의 복잡도와 복호 과정의 시간지연 때문에 실시간 통신에는 부적합하다는 단점이 있다. 이 문제를 극복하기 위해, 본 논문에서는 터보코드의 부·복호기에 사용되는 인터리버의 크기를 감소시켜 영상 데이터를 전송 할 때 소요되는 시간지연을 줄이는 새로운 세미 랜덤(Semi-Random)인터리버 알고리즘을 제안하였다. 세미 랜덤 인터리버 알고리즘은 입력 프레임의 길이를 1/2 크기만큼 인터리버를 구성하고, 인터리버 내에 데이터를 입력할 때는 블록 인터리버 처럼 행으로 입력하며, 데이터를 읽을 때는 랜덤하게 읽음과 동시에 다음 데이터가 그 주소 번지에 위치하게 된다. 그러므로, 기존의 블록, 대각, 랜덤 인터리버와 알고리즘의 복잡도를 비교할 시 그 복잡도가 1/2로 감소되어 세미 랜덤 인터리버를 터보코드에 적용할 때 영상 데이터를 실시간 처리할 수 있다.
본 논문에서는 높은 에러정정 효율을 보이는 터보코드 알고리즘을 FPGA H/W(hardware) 자원 내에 효율적으로 구현하였다. 본 논문은 구속장의 크기가 3, 1/3 인코더, 2048 사이즈의 랜덤 인터리버에 기반한 터보코드 알고리즘을 사용한다. 제안된 H/W는 델타를 이용하여 알파와 베타를 연산하는 MAP 블록과 각 값들을 저장하는 버퍼 및 람다의 계산을 위한 곱셈기와 람다를 저장하는 버퍼로 구성된다. 제안된 알고리즘과 하드웨어 구조는 C++ 언어를 이용하여 검증하였고, VHDL을 이용하여 하드웨어 구현한 후 FPGA에 적용하여 무선통신 환경에서 성능에 대한 유효성을 보였다. 구현된 H/W는 VERTEX4 XC4VFX12-12-SF363의 FPGA를 타겟으로 하였고 최대 131.533MHz (7.603ns)에서 안정적으로 동작할 수 있었다.
현대 디지털 통신시스템에서 없어서는 안되는 중요한 요소 중의 하나가 오류정정부호화 기법이다. 본 논문에서는 디지털 통신 시스템에서 놀라운 성능으로 인하여 주목을 받고있는 터보코드에 비균일 인터리버의 일종인 호핑방식의 알고리즘을 적용한 인터리버를 터보코드에 적용하여 성능을 비교 분석하였다. 기존의 블록 인터리버는 메모리의 입력과 출력이 행과 열에 대해서 차례대로 이루어지는 반면, 호핑방식을 적용한 인터리버는 행과 열을 건너뛰면서 입출력이 이루어지므로 이중으로 인접 데이터간의 최소거리와 평균거리를 증가시킨다. 제안된 인터리버의 성능분석과 비교를 위해 가우시안 잡음 환경 하에서 컴퓨터 모의 실험을 하였다.
터보코드는 인터리버의 크기가 클수록 반복 복호횟수가 많을수록 복호 성능은 우수하지만 시스템이 복잡해져 한 개의 정보비트를 복호할 때 많은 시간지연을 발생시켜 실시간 통신에는 부적합하다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 터보코드 부$\cdot$복호기에 사용되는 인터리버의 크기를 감소시켜 한 개의 정보비트를 복호할 때 소요되는 시간지연을 줄이는 새로운 세미 랜덤(Semi-Random) 인터리버 알고리즘을 제안하였다. 세미 랜덤 인터리버 알고리즘은 입력 데이터 길이의 1/2 크기만큼 인터리버를 구성하고, 인터리버 내에 쓸때는 블록 인터리버처럼 행으로 쓰고, 읽을 때는 랜덤하게 읽음과 동시에 다음 데이터가 그 주소 번지에 위치하게 된다. 따라서 기존의 블록, 대각, 랜덤 인터리버와 알고리즘의 복잡도를 비교할 시 그 복잡도를 1/2로 감소시킬 수 있게 된다.
본 논문에서는 블록터보로드를 사용하는 OFDM 시스템에서 오류정정 능력을 향상시키기 위하여 블록터보코드를 디코딩하는데 있어 채널상태정보(CSI)를 이용하는 새로운 알고리듬을 제안한다. 새로운 디코딩 알고리듬은 레일레이 페이딩 환경에서 채널정보를 사용하지 않는 기존의 디코딩 알고리듬과 비교를 하였으며 실험결과 새롭게 제안된 시스템의 경우 1 회 반복 복호에서 CSI 값을 적용하지 않은 기존의 복호 시스템의 4 회 반복 복호한 경우보다도 $3.SdB\;{\sim}\;5dB$의 성능 향상을 보임으로써 반복 복호의 시간을 70% 이상 감소시킬 수 있었다. 따라서 블록터보코드를 반복 복호하는 경우에 CSI 값을 적용한 시스템이 뛰어난 성능 향상과 더불어 반복 복호 시간을 줄임을 알 수 있었다.
본 논문에서는 다중 경로 채널 환경에서 터보 코드를 사용하여 광대역 CDMA 시스템의 수신 신호를 고려하고, 시스템의 성능을 분석합니다. Rayleigh 페이딩 채널 환경에서 터보 코드와 함께 레이크 수신기를 통해 수신된 신호를 전달하여 레이크 수신기의 가지 수에 따라 가변 시스템 대역폭에 대한 성능을 분석한다. 광대역 CDMA 시스템에서 수신기의 디자인을 위해서는 디코딩 및 레이크 수신기의 가지 수를 효율적인 매개 변수를 제시했습니다.
Eureka 147 디지털오디오방송(DAB) 시스템은 CD 품질의 오디오 전송을 위하여 유럽에서 개발되었으나 한국에서는 이러한 DAB 시스템을 기반으로 하여 오디오뿐 만 아니라 비디오 신호도 전송할 목적으로 지상파 디지털 멀티미디어방송(T-DMB) 시스템을 개발하였다. 이러한 T-DMB 시스템의 성능 향상을 목적으로 본 논문에서는 양립성을 위해 기존 T-DMB 시스템 표준안에 정의된 펑쳐링 절차와 평처링 벡터를 이용하면서 터보 부호가 적용된 2가지 형태의 새로운 터보부호화된 T-DMB 시스템 모델을 제시한다. 첫 번째 모델 (Type 1)은 기존의 RS 코드, 콘볼류션 인터리빙, RCPC 코드를 터보코드로 대체시킨 것이며 두 번째 모델(Type 2)은 기존 RCPC 만을 터보부호로 대체시킨 모델이다. 시뮬레이션 결과 제안된 모델은 단지 2회 반복만으로도 상당한 성능 향상을 얻을 수 있음을 알 수 있었으며 또한 두 번째 모델은 첫 번째 모델에 비해 약간 우수한 성능을 보이고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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