This paper proposes new suboptimum, yet very efficient demapping methods for Turbo coded noncoherent MFSK systems under AWGN and Rayleigh fading channels with channel state information. Simulation results show that the proposed methods achieve performance within 0.2 dB of the maximum-likelihood decoder and the previously proposed suboptimum demapping schemes with a fraction of the complexity.
본 논문은 차세대 유럽형 디지털 지상파 시스템으로 알려진 DVB-T2 시스템의 MISO(Multi Input Single Output)전송 모드에서의 BER (Bits Error Rate) 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. ETSI EN 302 755 표준에 따라 제작된 Full 시뮬레이터를 통해 실험을 수행하였으며, 수신기는 demapper가 LDPC 채널 디코더로부터 전달되는 a priori 정보를 이용하여 LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 계산하는 IDD(Iterative Demapping and Decoder) 기술을 사용하였다. 시뮬레이션을 통해 16QAM, R=1/2(short 프페임)에서 IDD를 적용할 경우, BER=$10^{-4}$에서 2dB의 이득이 있음을 확인할 수 있었다. 또한 안테나 사이의 주파수 오프셋 영향으로 성능 열화가 발생함을 확인할 수 있었다.
OFDM 시스템에 있어서 송신 신호의 큰 PAPR는 비선형 증폭기를 통과할 때 심각한 신호 왜곡을 일으킨다. 이러한 PAPR을 감소하는 방법으로, 본 논문에서는 가장 간단한 클리핑 방법을 사용하여 시스템에 미치는 영향을 BER 특성의 기준으로 나타내고 제안된 시스템과 다른 여러 가지 시스템들을 비교하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 QPSK 매핑후에 매핑된 신호사이에 0을 삽입하는 방법을 사용하여 동일한 PAPR 조건하에서 시스템에 미치는 영향을 비교하였다. 또한 다른 시스템들과의 BER 성능에 대한 데이터 전송률과 대역폭 관계의 trade-off가 있음을 보였다.
본 논문에서는 DVB-S3 시스템에 정의되어 있는 64-APSK 변조 방식에 대한 연판정 비트 검출 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방식은 심볼을 구성하고 있는 각 비트에 대하여 경판정 경계(hard decision threshold; HDT) 선을 이용한 방법으로써, 수신단에서 검출된 심볼과 HDT 선과의 거리를 연판정 값으로 계산하는 것이다. HDT가 간단하게 결정될 경우 복잡도는 기존의 지수적 복잡도를 요구하는 최우(maximum likelihood; ML) 검출 기법에 비하여 매우 급격히 감소될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 논문에서는 먼저 64-APSK에 대한 각 구성 비트별 HDT 선을 유도하고, 이를 이용하여 연판정 비트 값을 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 연판정 입출력을 필요로 하는 터보부호를 이용하여 ML 기법과 성능을 비교한 결과, 본 논문에서 제시한 방법은 ML 기법보다 적은 복잡도를 가지고 거의 유사한 성능을 도출할 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 3차원 격자형 신호성상도를 위한 체계적인 역사상 알고리즘을 제시한다. 제안된 알고리즘은 8분 공간 결정, 원점과의 거리 계산, 심볼 좌표 결정 등의 세부 기능으로 구성된다. 이는 세부 기능의 조정에 따라 체계적인 확장이 가능하므로 더 큰 격자형 신호성상도에도 적용이 가능하다. 제시된 알고리즘의 검증을 위하여 3차원 신호전송시스템을 구현하여 모의실험을 수행하였다. 여기서는 field programmable gate array를 이용한 하드웨어 기반 시스템과 $Matlab^{(R)}$을 이용한 소프트웨어 기반 시스템을 구현하여 시스템의 동작과 성능을 비교하였다. 그 결과, 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 두 시스템은 거의 동일한 오류성능을 가지는 것으로 나타났다. 또한 하드웨어 기반 시스템은 정보원 이진 데이터열의 3차원 신호로의 변환과 이로부터 원래의 이진열을 완벽하게 복원함을 확인하였다. 이로부터 제안된 알고리즘과 구현된 3차원 전송시스템은 정확하게 동작하는 것으로 판단된다.
본 논문은 차세대 유럽형 디지털 지상파 시스템으로 알려진 DVB-T2 시스템의 BICM(Bit Interleaved Coded and Modualtion) 모듈의 FER(frame error rate) 및 BER (bit error rate)성능을 전산 실험을 통해 분석하였다. AWGN 채널, flat 페이딩 Rayleigh 채널 및 15% erasure 채널에서 ETSI EN 302 555 표준에 따라 제작된 full 시뮬레이터를 통해 실험을 하였으며, 수신 모듈은 디매퍼가 LDPC 채널 디코더로부터 전달되는 apriori 정보를 이용하여 LLR(log likelihood ratio) 값을 계산하는 iterative demapping decoder (IDD) 기술을 적용하였다. 또한 DVB-T2 시스템에서 선택적으로 사용할 수 있는 성상회전(rotated constellation) 기술의 성능도 비교하였다. 실험 결과 flat 페이딩 Rayleigh 채널에서 성상회전을 사용할 경우, 사용하지 않은 시스템에 비해서 $FER=10^{-4}$에서 약 0.5dB 정도의 Eb/No[dB]의 이득을 얻을 수 있으며, 성상회전과 IDD를 동시에 적용할 경우, 1.2 dB 정도의 Eb/No[dB]의 이득을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. 또 15% erasure가 있는 채널에서는 성상회전을 적용할 때 $BER=10^{-4}$ 지점에서 대략 5dB 정도의 Eb/No[dB]의 이득을 얻을 수 있으며, IDD를 적용할 경우 추가적인 3dB의 이득이 있음을 확인할 수 있었다.
본 논문은 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 방송 시스템에서 사용되고 있는 전송방식인 COFDM 복조기에서의 디매퍼의 성능 개선 방법에 관한 것이다. BER의 관점에서 보는 시스템의 성능을 높이기 위하여 pilots정보를 바탕으로 채널상태정보를 생성시켜 이를 이용하는 디매핑 방법을 제안하였다. 채널상태정보는 수신된 캐리어들 중의 pilots 캐리어로부터 얻을 수 있는데, 이것은 바로 수신된 데이터 캐리어의 SNR로 정의된다. DVB-T의 표준 fading 채널 환경의 실험을 통한 BER을 측정한 결과 각종 모드에서 기존의 soft decision방법보다 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 부호화된 4+12+16 APSK에 대하여 낮은 복잡도를 갖는 근사화된 연판정 디매핑 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘을 도출하기 위해 4+12+16 APSK의 결정 경계를 근사화하고, 그 근사화된 결정 경계로부터 각 비트에 대한 LLR 값을 계산한다. 새롭게 제안된 알고리즘은 기존의 max-log 알고리즘보다 곱셈 계산 수를 상당히 줄여 수신기 복잡도를 크게 낮출 수 있으며, 낮은 복잡도로 인한 BER 성능 열화를 약 1.1dB 이하로 줄일 수 있다.
본 논문에서는 차세대방송시스템을 위한 저복잡도의 비균등성상 디매핑 기술을 제안한다. 비균등성상기술은 차세대 방송시스템에서 사용될 발전된 형태의 성상 기술로, 기존 균등성상 기술에 비해 개선된 성능을 제공한다. 그러나 비균등성상기술을 사용하는 경우 균등성상기술에 비해 수신기에서 성상신호를 디매핑시 더 높은 복잡도를 요구하게 된다. 본 논문에서 제안되는 저복잡도의 비균등성상신호 복호화 기술은 한 개의 성상심볼을 구성하는 여러 비트들 중에서 실제로 유효한 정보를 담고 있는 일부 비트들만을 성상신호 복호시에 고려함으로써 성능열화 없이 감소된 수신기 복잡도를 제공한다. 제안되는 기술은 높은 차수의 성상과 낮은 부호율이 사용될 때 유용하게 사용될 수 있다.
DVB-S2 표준안에서는 다양한 부호화율과 그에 따른 다양한 변조 방식을 지원한다. 따라서 본 논문에서는 LDPC에 8 PSK 이상의 다치 변조 방식 적용을 위해 수신단에서 비트 분리 방법을 제시한다. 수신된 I, Q 심볼만을 이용하여 세 비트 이상의 비트를 분리하기 위한 LLR 방식에 기초를 하여 LLR 방식의 단점인 복잡도를 개선하기 위해 Euclidean, MAX, Sector 방식을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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