이 논문은, 램버트 W 함수가 라플라스 신호원에 대한 최적 (최소평균제곱오차) 양자기의 비반복적 설계에 이용될 수 있다는 사실을 보고한다. 구체적으로, 라플라스 신호원에 최적인 양자기의 비반복적 설계법을 고찰하며, 설계에 필수적인 비선형 방정식의 점화식의 풀이가 램버트 W 함수를 사용한 닫힌 식으로 표현된다는 것을 발견하였고, 또 이 논문에서는 이 설계법이 지수함수 형태나 라플라스 확률밀도함수 형태를 갖는 신호원에만 적용된다는 것을 증명하였다. 이 논문의 기여점은, 양자기의 설계가 비반복적이며, 원하는 만큼의 정확도로 설계되기 때문에 설계에 필요한 계산 회수가 감소되고, 양자점과 경계값을 구하는데 있어 높은 정확도를 갖는다는 점이다. 또한, 수치결과를 통하여 최적 양자 왜곡이 팬터-다잇 상수에 단조 증기적으로 수렴하는 과정을 관찰하였으며, 최적 양자기의 최외곽 경계값인 중요변수의 근사식을 유도하였다.
본 논문에서는 잡음에 의해 기인된 음성의 왜곡을 제거하여 음성인식기의 성능을 향상시키는 방법을 기술한다. 잡음 환경에서는 음성의 발성 방식이 변이하고(롬바드효과), 잡음이 음성신호에 첨가되므로 음성인식기의 성능을 저하시킨다. 롬바드 효과는 주변 잡음의 크기나 종류, 화자의 특성과 음소 등에 종속적인 비선형적인 변환이므로 측정방법이 알려져 있지 않았다. 본 연구에서는 롬바드 효과의 크기를 측정하는 방법을 제시하고, 롬바드 효과의 크기에 따른 롬바드 효과의 보정방법을 제안한다. 잡음에 의한 음성의 왜곡은 다음의 과정을 통해서 제거한다. 우선, 스펙트럼 차감법을 사용하여 음성에 포함된 잡잡음을 제거하고, 음성의 동적인 특성을 강조하기 위해 대역 통과 필터링을 한다. 두 번째로 에너지 정규화 과정을 통해서 롬바드 효과에 의한 음성의 발성 강도의 변이를 제거한다. 마지막으로 제안한 롬바드 효과의 크기 척도는 롬바드 음성의 켑스트럼에 존재하는 왜곡을 제거하는 변환에 이용한다. 제안한 방법을 음성인식에 적용한 결과, SNR(signal-to-noise ratio) 0, 10, 20 dB에서 46.3%, 75.5%, 87.4%의 인식률을 82.6%, 95.7%, 97.6%로 향상시켰다.
본 논문은 채널에서 발생되는 비선형 찌그러짐에 의한 부호간 간섭을 줄이기 위하여 dithering에 의한 QE-MMA 적응 등화 알고리즘의 robustness 성능 개선에 관한 것이다. QE-MMA는 기존 SE-MMA에서 오차 신호의 크기를 power-of-two 연산을 적용하여 탭 계수 갱신시 필요한 승산을 천이로 대체하여 H/W 응용을 용이하도록 등장하였으나, 이로 인한 적응 등화 성능이 열화된다. 이를 개선하기 위하여 제안 방식인 DQE-MMA (Dithere Quantized Error-MMA)에서는 power-of-two 연산의 전 단계에서 일정한 통계 특성을 갖는 dither 신호를 부가한다. 동일한 채널과 신호대 잡음비에서 제안 방식인 DQE-MMA가 기존 QE-MMA보다 개선된 robustness 성능을 얻을 수 있음을 시뮬레이션으로 확인하였다.
전체 광 중계 구간 모두 불규칙한 분산 계수를 갖는 단일 모드 광섬유와 분산 보상 광섬유 (DCF; dispersion compensating fiber)를 이용한 융통적인 분산 제어 링크 구조를 제안하였다. 링크의 융통적 구성은 각 전송 반 구획에서 DCF의 분산 계수를 기준으로 이들을 인위적으로 분포시켜서 가능하게 하였다. 광 위상 공액기 전의 전송 반 구획에서는 DCF의 분산 계수를 점진적으로 증가시키고, 광 위상 공액기 다음의 전송 반 구획에서는 DCF의 분산 계수를 점진적으로 감소시키는 'AD' 분포에서 왜곡된 파장 분할 다중(WDM; wavelength division multiplexed) 신호가 최상으로 보상되는 것을 확인하였다. 따라서 왜곡된 WDM 채널의 보상 효과를 더욱 증가시키기 위해서는 광섬유의 길이, 중계 구간 당 잉여 분산뿐만 아니라 광섬유의 분산 계수에 상관없이 'AD' 분포를 선택할 필요가 있다는 것을 확인하였다.
광 위상 공액과 분산 제어 (DM; dispersion management)를 결합한 기술은 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 색 분산과 비선형 Kerr 효과에 의한 광 신호 왜곡을 보상하는 대표적인 기술이다. 하지만 일반적으로 사용되는 고정된 각 중계 구간의 SMF 길이는 광전송 링크의 유연한 구성을 방해한다. 본 연구의 목적은 DM 광전송 링크를 구성하는 모든 중계 구간의 SMF 길이의 랜덤 분포를 통한 초고속 장거리 광전송 시스템의 유연한 구성 가능성을 살펴보는 것이다. 랜덤 분포에 의해 평균적으로 갖게 되는 SMF 길이가 짧을수록 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexing) 신호 왜곡 보상에 효과적인 것을 확인하였다. 또한 각 중계 구간의 SMF 길이를 랜덤하게 분포시키는 DM 링크에서 우수한 보상을 위한 전체 잉여 분산의 조절은 postcompensation이 적합하고, 그 전체 잉여 분산(NRD; net residual dispersion) 크기는 -10 ps/nm인 것을 확인하였다.
4세대 이동 통신 서비스를 위한 시스템들은 멀티미디어 서비스를 지원하기 위해 대용량 데이터 전송이 가능한 OFDM(Orthogonal frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하고, 서비스의 질을 높이기 위해 통신 영역을 세분화하여 Macro Cell, Pico Cell, Femto Cell 등으로 구성하고 있다. 통신 영역의 세분화로 인해 기존에 단일 Cell 을 사용하는 것과 달리 동일한 채널에서 Cell을 중첩시켜 서비스해야 하므로 시스템들 간의 대역간 간섭이 문제가 된다. 특히, OFDM 신호는 독립적으로 변조된 많은 부반송파들로 구성되므로 이들이 동위상으로 더해질 때 신호의 진폭이 증가하여 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 문제가 발생한다. 높아진 PAPR은 전력 증폭기와 같은 비선형 소자를 통과하면서 신호의 왜곡이 발생하여 대역 외 스펙트럼 방출이 발생하므로 대역간 간섭으로 작용한다. 본 논문에서는 대역간 간섭을 최소화하기 위해 PAPR 감소기법을 적용한 후 전력증폭기와 같은 비선형 소자를 통과하면서 발생하는 대역 외 스펙트럼 방출에 대하여 분석하였다.
본 논문에서는 OFDM 신호의 높은 PAPR과 전력 증폭기의 비선형성에 의한 신호의 왜곡과 스펙트럼의 확산을 방지하기 위하여 $rho$차 역필터 구조를 사용하는 전치 보상기를 구현하는 방안을 제시한다. 메모리가 없는 고전력 증폭기를 다항식으로 모델링 하고 전치 보상기로써 비선형 증폭기 특성의 역모델인 $rho$차 역필터 구조를 이용한다. $rho$차 역필터 구조는 비선형 시스템이 다항식으로 모델링 된다면 다항식의 계수만으로 구현될 수 있으므로 많은 메모리가 필요 없다. 비선형 전력 증폭기 모델의 계수 갱신을 위하여는 LMS, RLS 알고리듬을 모두 사용할 수 있으며 계수의 개수가 적어 수렴 속도가 빠르고 복소 계산이 필요 없으므로 계산도 간단하다.
최근의 디지털 통신시스템은 정보 통신 이용자의 급격한 증가와 영상과 음성 및 각종 데이터의 멀티미디어화로 인해 데이터가 고속화 되고 있다. 그러므로 멀티미디어 디지털 통신에서는 고속의 정보전송과 높은 통신 품질이 동시에 요구되고 있다 이와 같은 고속의 데이터 전송에 있어서 야기되는 문제는 멀티패스에 의한 페이팅 현상이다. 멀티패스 페이딩 채널에서는 ISI(Intersymbol Interference)라고 하는 신호간의 간섭에 의해서 선형 또는 비선형 왜곡이 일어나게 되며 이러한 왜곡된 신호를 보상하기 위한 여러 가지 등화기와 적응 알고리즘이 소개되고 있다. 본 논문에서는 지연스프레드가 긴 통신채널에서 통신 품질을 항상하기 위해 RLS 알고리즘에 의한 결정귀환 등화기와 RLS-MLSE에 의한 채널 추정과 비터비 등화기의 성능을 비교, 분석하였다. 특히 채널의 임펄스 응답이 비교적 긴 지연스프레드와 non-minimum phase 특성을 갖는 경우에 대하여 비교적 정확한 채널 임펄스응답의 추정과 우수한 등 화특성 을 보인다
대용량 장거리 WDM ($24{\times}40$ Gbps) 전송 시스템의 구현을 위해 단일 모드 광섬유에서 발생하여 WDM 채널 신호에 왜곡을 발생시키는 색 분산과 비선형 효과를 보상하는 광 링크 기술을 전산 시늉을 통해 살펴보고 그 설계 기준을 제안하였다. 링크 전송 기술은 전체 전송로에서 축적된 분산을 분산 보상 광섬유를 통해 보상하는 분산 제어 (DM; dispersion management)와 전체 전송로 중간에서 왜곡된 신호의 주파수를 반전시켜 보상하는 광위상 공액 기술로 구성된다. 본 연구에서 살펴본 DM은 집중형과 inline의 2 가지 구조이다. 전송 링크에 OPC (optical phase conjugator)만 적용된 WDM 전송 시스템에서의 경우에 비해 DM이 추가적으로 적용되면 모든 WDM 채널들의 눈 열림 패널티가 크게 개선되는 것을 확인하였다. 그리고 두 DM 구조 모두에서 유효 잉여 분산 범위를 이용하여 전송 링크의 설계 기준을 제시하였다. WDM 전체 채널들의 EOP 개선과 유효 잉여 분산 범위 모두 inline DM 구조가 집중형 DM 구조보다 더욱 양호한 결과를 나타냄을 확인하였다.
직교 주파수 분할 다중 반송파(OFDM) 방식은 다양한 장점이 있지만 최대 전력 대 평균 전력비율(PAPR)이 커서 증폭기의 비선형 왜곡에 취약하다는 단점이 존재한다. 이러한 단점을 해결하고 데이터의 손실도 방지하기 위하여 선택사상 기법이 제안되었다. 그러나 선택사상 기법은 송신단에서 위상 변형에 사용된 위상 시퀀스를 수신단에서도 알아야 되기 때문에 부가 정보를 추가하여 전송해야 한다. 이에 따라 데이터 전송효율 손실이 발생한다. 본 논문에서는 부가 정보가 필요 없는 상호 상관을 이용한 새로운 선택사상 기법의 수신기를 제안한다. 수신단이 알고 있는 송신단에서 전송할 파일럿 신호와 위상시퀀스 곱을 수신된 파일럿 신호와 상호 상관을 취하여 상호 상관 값이 가장 큰 위상시퀀스로 부가정보를 검출한다. 모의실험을 통하여 본 수신기는 기존의 방식보다 개선된 비트오류율(BER) 및 부가정보 오류확률(SIER) 성능을 보인다는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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