본 논문에서는 이중이진 터보부호를 오류정정부호로 사용하는 이중이진 터보 incremental redundancy(IR)-hybrid ARQ(HARQ)기법을 제안한다. 또한 HARQ의 성능파라미터인 처리율의 기본적 해석 방법을 제시한다. 제안된 이중이진 터보 IR-HARQ는 이진 터보부호를 사용하는 IR-HARQ에 비해 모든 $E_s/N_0$ 영역에서 향상된 처리율을 보이며 오류정정부호만을 사용하는 경우에 비해 부호화 이득을 향상시킨다.
The low latency encoder for high data rate duo-binary turbo codes with tail biting trellises is considered. Encoder hardware architecture is proposed using inherent encoding property of duo-binary turbo codes. And we showed that half of execution time as well as the energy can be reduced with the proposed architecture.
본 논문은 다중 입력을 가진 터보 코드 구조에 대한 연구로서 tail-biting 기법에서 효율적으로 Latency를 줄이는 터보 부호 알고리즘 및 하드웨어를 제안하였다. Mobile WiMAX 및 DVB-RCS 등에 적용된 이중 입력 터보 부호기의 고유 특성을 이용, 병렬 처리 하드웨어로 구현한 결과 tail-biting 기법을 위해 필요한 Latency를 기존 대비 약 47%로 줄이는 동시에 파워 소모량도 감소를 시켰다.
본 논문에서는 duo-binary 터보 부호를 이용한 협동 다이버시티 기술을 소개하고 그 성능을 분석한다. 오류 정정 부호를 이용한 부호화 다이버시티 기술은 상대편 단말에서의 복호 및 재 부호화 전송을 이용하여 큰 협동 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 반면, 상대편 단말에서 복호가 실패할 경우에는 오히려 더 큰 성능 악화를 초래할 수도 있다. 본 논문에서는 IEEE WiMax 규격에서 오류 정정 부호 기술로 정의되어 있는 duo-binary 터보 부호를 이용한 부호화 다이버시티 기술을 다양한 방식으로 적용하여 성능을 시뮬레이션하고, 그 결과를 분석한다. 특히 본 논문에서는 duo-binary 터보 부호에 대한 부호율 호환 가능 부호를 이용하여 서로 다른 패리티를 전송하는 단말들끼리 협동 다이버시티를 이용하는 방법을 소개한다 본 논문에서 제시한 시뮬레이션 결과에 따르면 적절한 신호대 잡음비 환경에서 제안한 방식이 매우 큰 협동 다이버시티 이득을 보일 수 있음을 알 수 있다.
유비쿼터스 시대에 발맞춰 LED를 이용한 WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술 개발이 진행 중이다. 그러나 LED를 이용한 가시광 통신은 통신 성능이 저하되는 취약점이 있다. 백열등, 형광등, 태양광선 등과 같은 광잡음으로 인한 정보의 손실을 줄이기 위해 채널 코딩 방식인 이중 이진 터보 코딩을 제안하고자 한다. 본 논문에서는 제안된 시스템의 부호화 방식을 설명하고 시뮬레이션 결과를 분석하여 제안한 이중 이진 터보 코딩을 이용하여 기존의 가시광 통신 시스템의 성능이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 외부 부호로 DVB-S2 시스템에서 표준으로 제안된 LDPC 부호와 내부 부호로는 시공간 격자 부호를 사용하는 터보등화 방식의 MIMO 시스템을 제안한다. 시공간 격자 부호와 LDPC 복호기를 연접시킨 계층적 시공간 부호기는 duo-binary 터보 복호기와 연접시킨 터보 등화 방식과는 달리 LDPC 복호기의 내부에서만 반복 복호를 시행하여 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 시공간 격자 부호화 방식을 BCJR 복호기를 적용하여 LDPC 복호기가 전체 반복을 통하여 성능을 향상시키는 방안을 제시하고 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서 제시하는 효율적인 연접 방식을 이용하면 기존 연판정 기반의 LDPC와 시공간 격자 부호를 연접하는 방식에 비하여 약 0.6 dB의 성능이 향상되었다.
본 논문에서는 감소된 복잡도를 가진 Turbo TCM(Turbo Trellis Coded Modulation) 구조를 제안하고 그 성능을 분석한다. Turbo Codes와 대역폭 효율을 증대시키기 위한 변조기술을 적용한 부호화기를 구성하고 수신기에서는 이진 Turbo Codes와 유사한 형태지만 다소 상이한 심벌 대 심벌 MAP 반복복호를 사용한다. 반복복호에 따른 성능 분석을 했으며 제안된 구조는 Gray mapping을 이용한 Turbo Codes와 비교한 결과 $BER=10^{-2}$인 경우 약 2.5dB 우수한 이득을 얻음을 알 수 있다.
본 논문은 DVB-RCS NG(Next Generation) 에서 제안된 3차원 터보 부호와 터보 ${\Phi}$부호를 각 부호화율에 따라 성능 비교 분석하였다. 터보 ${\Phi}$ 부호에 있어서 기존의 이중 바이너리 구조에서 3진 바이너리 구조로 확장 될 때, 최적의 치환 패턴과 천공 패턴 분석을 제시하였다. 또한 3차원 터보 부호에서, post-encoder의 형태, 인터리빙 기법에 따라 성능이 달라지므로 각 파라메타에 대한 최적의 값을 제시하였다. 최적의 파라메타 설정을 근거로 성능분석 결과 터보 ${\Phi}$ 부호와 3차원 터보 부호가 기존의 DVB-RCS 터보 부호가 가지고 있었던 오류 마루 현상을 극복함을 알 수 있었고 터보 ${\Phi}$ 부호가 3차원 터보 부호에 비해 성능이 약간 우수하나 계산량 측면에서는 약 18% 정도가 복잡한 것을 알 수 있었다.
본 논문은 기존 블록 터보 부호의 SISO(Soft-input Soft-output) 기반 반복 복호 알고리즘의 일반화 및 활용에 대한 연구를 다루고 있다. R. M. Pyndiah는 AWGN 채널(Additive White Gaussian Noise Channel)에서 2차원 Linear Block Code(선형 블록 부호, LBC) 결합으로 구성된 Product 부호의 SISO 반복 복호 방식을 제안했으며, 이를 블록 터보 부호라 하였다. 블록 터보 부호의 SISO 복호방식은 SIHO(Soft-input Hard-output) 복호 방식인 Chase 알고리즘의 부호 판정을 기반으로 연판정 정보를 생성 후 전달하여 반복적인 복호를 수행한다. 블록 터보 부호는 AWGN 채널에서 높은 Code-rate(부호율)의 Product 부호에 대해 적은 SISO 복호 반복만으로도 샤논 한계에 근접하는 우수한 성능을 보여준다. 본 논문에서는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조와 AWGN 채널 전송을 가정한 기존 블록 터보 부호 복호 알고리즘을 채널 출력의 LLR(Log-likelihood Ratio)에 기반한 알고리즘으로 일반화하고, LDPC(Low-density Parity Check) 부호와 블록 터보 부호의 직렬 결합 구조에서 일반화된 알고리즘 활용 예를 제시한다.
터보 부호 (turbo code)의 경우 부호 심볼 (code symbol) 당 에너지 (energy)를 균등하게 할당하는 대신 부호 심볼별로 에너지를 달리 할당함으로써 성능을 개선할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이진 (binary) 터보 부호와 QAM (quadrature amplitude modulation)이 같이 사용될 경우 QAM 성상도 (constellation)를 최적화하여 터보 부호의 부호 심볼 당 에너지를 비균일하게 할당하고 이를 통하여 시스템의 성능을 개선하는 방안을 제안한다. 제안하는 방식의 성상도를 사용하는 QAM 신호는 널리 사용되는 QAM 신호를 위한 동기 및 복조 방식을 그대로 사용할 수 있으며 비트 오율 10-5 이상에서 기존의 방식에 비하여 부호 이득을 높일 수 있음을 전산 실험을 통하여 확인하였다. 이와함께 부호 심볼을 성상도에 매핑하는 방법을 달리하여 각 매핑 방법에 따른 성상도 최적화를 수행하고 이에 따른 이진 터보 부호의 성능을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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