본 논문은 디지털 CATV의 고속 모뎀의 부호화 변조 방식으로서 32VSB 신호를 이용한 트렐리스 부호화 변조(TCM, trellis coded modulation)방식을 다룬다. 일차원 신호 체계를 이용한 부호율 4/5의 32VSB 신호의 최적 TCM 부호기를 설계하여 기존의 16VSB 비하여 0.97~4.38dB의 부호이득(coding gain)을 얻었다. 또한 이차원 신호체계를 이용하여 16VSB에 대한 전송 전력 이득(0.6~2.26dB)뿐 아니라 전송 속도이득(12.5%)을 갖는 부호률 9/10의 TCM부호기와 전송 속도 면에서는 16VSB와 같고 16상태(states) 이상에서는 앞에서 거론한 일차원 TCM보다 높은 부호 이득을 갖는 부호화기를 설계하였다.
본 논문에서는 STBC (space tine block codes)의 채널 정보를 이용하여 TCM(Trellis Coded Modulation) 복호기의 연산량을 감소시키는 복호 방법을 제안하였고 이를 하드웨어로 설계 및 검증한 결과를 제시한다. 제안한 방법은 바이어스 포인트 설정을 이용하여 부집합에 n개의 시그널 포인트가 존재할 경우 실제 TCM 복호기에서 연산되는 가지 값을 부집합에서 1개의 시그널 포인트만 필요로 한다. 그러므로 바이어스 포인트 설정을 사용하여 가장 가까운 시그널 포인트를 미리 찾아내어 연산량을 l/n로 줄일 수 있다. 16QAM 8subset 경우에 AED (absolute euclidean distance)연산을 하게 되면 곱셈은 37%, 가감산 41%, 비교는 25%의 연산량 감소 효과가 있다. 또한 본 논문에서는 제안된 STBC와 TCM이 결합된 복호기의 하드웨어 합성 결과를 제시한다. 논리 합성 결과 약 87.6K개의 게이트가 요구됨을 확인하였다.
본 논문에서는 Ungerboeck가 설계한 TCM과 Divsalar가 제안한 다중화 지수(k=2)의 다중 트렐리스 변조 (Multiple trellis-coded modulation)을 최적의 부호기 설계를 통하여 상태수의 증가에 따라 대역폭과 전력이 제한된 환경에서 부호화 이득을 얻을 수 있는 조건들을 제안하였다. 해석적 기법의 부호기 설계를 통하여 최적의 트렐리스 부호기를 간단히 구성하였으며, 복호는 비터비 최우복호(MLSE)를 적용하였다. QPSK와 8PSK에서 TCM 시스템에서 상태수가 2상태, 4상태, 8상태로 증가함에 따라 다중화 지수(k=2)의 MTCM과 TCM의 성능을 비교하였으며, 상태수가 매우 작아서 TCM의 트렐리스 선도에 병렬천이가 있을 경우 가우시안 채널에서 MTCM 시스템은 대역폭의 확장없이 TCM 시스템보다 우수한 부호화 이득을 얻을 수 있다.
We propose the performance enhancing method optimization of an asynchronous 2.5 Gbps/1.25 Gbps optical subscriber network with inverse RZ (Return to Zero) coded downstream and NRZ (Non Return to Zero) upstream re-modulation by adjusting threshold level control of a receiver. We theoretically analyze the BER (Bit Error Rate) performance by modeling the occurrence of BER by simulation with MATLAB according to the types of downstream data. The results have shown that the normalized threshold level in an optical receiver could be saturated at 1/3 as the SNR (Signal to Noise Ratio) increases. The needed SNR for obtaining the BER $10^{-9}$ can be reduced by $\sim$5 dB by optimizing the normalized threshold level at 1/3 instead of by using the conventional receiver with threshold level of 0.5. The proposed system can be a useful technology for asynchronous optical access networks with asymmetric upstream and downstream data rates, because the improved minimum receiving power could replace a light source with a source with lower power and lower cost in an OLT (Optical Line Termination).
통신의 신뢰도를 향상시키고 오율이 적은 통신을 하고자 할 때 부호화 기법을 사용하며, 블록코드나 콘볼루션 코드와 같은 에러 정정부호를 사용하려면 전송할 정보비트에 부가정보를 추가하여야 한다. 그러나 부가정보를 사용하면 신뢰성은 커지나 대역폭 효율은 떨어진다. 따라서 대역폭이 제한된 환경에서 데이터 전송률의 변동없이 큰 부호화 이득을 얻을 수 있는 방법이 꾸준히 연구되어 왔다. 본 논문에서는 Ungerboeck가 설계한 TCM과 Divsalar가 제안한 다중화 지수 2의 다중 트렐리스 변조 (Multiple trellis-coded modulation) 최적 부호기를 설계하고 상태수에 따른 TCM과 MTCM의 성능을 Monte Carlo 방법을 이용하여 비교 평가하였다.
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.
이 논문에서는 BICM-OFDM(Bit Interleaved Coded modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템을 위한 비트 할당 기법에 대하여 연구한다. 부채널의 상태에 따라 부반송파의 전송 매개 변수를 조절하면 OFDM 시스템의 성능을 크게 개선시킬 수 있다. 여기서는 BICM-OFDM 시스템을 위한 적응 전송 기법으로 데이터 전송률을 일정하게 유지하면서 비트 오류율이 최소가 되도록 부반송파에 비트를 할당한다. 또한, 할당하는 비트 수가 정수인 제한 조건 하에서 최적의 해를 얻기 위해 이산 라그랑지 승수 방법을 사용한다. 모의실험을 통해 제안한 비트 할당 기법의 계산량이 크지 않으며, BICM-OFDM 시스템에 제안한 기법을 사용하면 약 $2\~3$ dB의 신호대 잡음비의 이득을 얻을 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 Max-Log-MAP 알고리듬을 바탕으로 Gray 부호화된 직교 QAM 신호를 위한 비트별 연판정 계산식의 실제 구현 방법을 제안한다. 비트별 연판정 계산식의 구현은 변조 차수, 심벌간의 거리 등 송수신 시스템이 서로 공유하는 정보들과 수신된 심벌 값만을 이용한다. 또한, 위상 변위기(phase shifter) 등 직교 변/복조에 사용되는 소자들의 비 이상적 특성으로 인해 발생되는 I/Q 위상 불균형을 갖는 QAM 신호의 반복 복호 성능을 비트별 연판정 방법을 이용하여 분석한다.
본 연구에서는 레일레이 페이딩 채널하에서 16-QAM통신 방식의 BER를 개선시키는 방안을 제안한다. 이동 무선 환경에서 페이딩에 의한 BER 열화를 극복하기위하여 밀러코딩 기법을 적용하였으며 이것은 동일한 코딩 이득에 대해 맨체스터 코딩기법에서 필요한 대역폭의 절반으로 가능하므로 효과적일뿐 아니라 $180^{\circ}$ 위상모호성 등에 덜 민감하므로 PSK 계열의 통선방식에 보다 효과적이다. 제안된 시스템을 컴퓨터상에서 시융레이션한 결 과 밴체스터 코딩기법에 비해 $10^{-4}$에서 약 3.8 dB 정도 개선시키는 효과를 보았다.
본 논문에서는 페이딩이 존재하는 이동통신 채널에서 DTMF 변조의 신뢰성을 보장하기 위해 RS 부호의 적용을 고려하고, (15, 9) RS 인코더와 디코더 회로를 제안 및 합성하였으며, 페이딩 채널에서 부호의 성능을 구하였다. 소요된 게이트는 2-Input NAND 게이트를 기준으로 약 14,000 게이트가 소요되었다. 이와 같이 구현된 (15,9) RS 부호를 DTMF 신호방식에 적용하였을 경우 IMT-2000 등 이동통신에서 데이터 전송의 기준인 10-6의 비트오율을 기준으로 페이딩 채널의 경우 20 dB 이상의 부호이득을 보인다. 따라서 페이딩이 존재하는 이동 통신에서 데이터 전송을 위한 DTMF 신호방식에 본 부호기를 적용하는 것은 매우 효과적이라 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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