이 논문에서는 계층변조를 적용하는 AT-DMB (advanced terrestrial digital multimedia broadcasting) 시스템에 적용할 수 있는 블라인드등화 기법을 제시하고 그 성능을 살펴본다. AT-DMB 시스템은 기존 T-DMB의 DQPSK (differential quadrature phase-shift keying) 신호와 역방향 호환성을 보장하고 더 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 16-QAM (quadrature amplitude modulation) 계층변조 방식을 적용한다. 이 결과 SNR (signal to noise ratio)에 따라 기존 T-DMB 심볼과 추가된 심볼은 서로 다른 판정오율 (decision error rate)을 가진다. 따라서 판정한 신호로부터 채널을 추정할 때 판정오율이 낮은 선순위 심볼과 판정오율이 높은 후순위 심볼의 신뢰도에 따라 다른 가중치를 줌으로써 판정치의 전체적인 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이 논문에서는 계층변조에 따른 비트 오율(bit error rate) 성능의 악화정도를 분석하고, 모의실험을 통해 판정신호의 신뢰도에 따라 가중치를 주는 제안방식이 가중치를 주지 않은 경우에 비해 비트 오율 성능이 향상됨을 확인하였다.
본 논문은 저전력 통신 변조 방식으로 새로운 QAPM(Quadrature Amplitude Position Modulation) 방식을 제안하며, 기존의 PSSK(Phase Silence Shift Keying) 변조와의 성능을 비교한다. 기존의 저전력 변조 방식의 하나인 PSSK는 PSK 변조를 기반으로 하여 PPM(Pulse Position Modulation) 변조를 결합한 방식이다. PSSK는 2개의 직교 심볼을 전송하는 방식으로 신호 주기내의 심볼 비율을 절반으로 하여 송신전력을 낮추고, 변조 심볼간의 거리를 늘림으로써 BER 성능에 향상을 가져왔다. 대역 효율은 기존의 PSK에 비해 2배 낮아졌으나 BER(Bit Error Rate) 성능은 6dB까지 향상 시켰다. 이러한 BER의 향상은 변조 레벨을 낮춤으로써 얻어지는 결과이다. 새로 제안하는 QAPM 방식은 QAM 변조를 기반으로하며, PSSK와 동일한 방식으로 심볼을 배치한다. QAM의 BER 성능은 기본적으로 PSK보다 뛰어나므로 QAPM 변조방식은 기존의 PSSK보다 더 뛰어난 BER 성능을 보여준다. 이 논문에서는 PSSK와 QAPM을 AWGN 채널에서의 BER 성능과 Throughput 성능을 비교하였다.
EST (Energy Spreading Transform)가 적용된 등화기법은 주파수 선택적 채널에서 ISI (Inter Symbol Interference)를 반복적으로 제거해 주는 효과적인 기술이다. EST 적용 시스템은 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템과 동일하게 CP (Cyclic Prefix)를 사용한다. 데이터 전송 측면에서 CP의 사용은 동일한 데이터의 반복이므로 시스템의 전송효율을 저하시킨다. RISIC 알고리즘은 불충분한 CP 길이에 의해 발생되는 IBI (Inter Block Interference)를 제거하고 CP를 복원해주는 알고리즘이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 변조방식의 EST 시스템에 RISIC 알고리즘을 결합시킨 시스템을 제안하여 전송효율을 높였고 제안된 시스템을 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 변조방식으로 확장시켰다. 제안된 시스템은 RISIC 알고리즘과 EST기반의 등화기법을 사용함으로써 불충분한 길이의 CP를 사용하더라도 BER 성능이 MFB (Matched Filter Bound)에 근접하도록 향상 시킬 수 있음을 보여준다.
심해 장거리 통신에서는 전달 손실이 적은 낮은 반송 주파수가 효율적이지만, 좁은 대역폭을 가지는 제약이 따른다. 대역폭의 감소는 전송률의 감소를 의미하며, 제한된 대역폭을 가진 환경에서 전송률을 증가시키기 위해서는 고차 변조 기법으로 설계될 필요가 있다. 본 논문은 고차 변조 기법으로 설계된 장거리 수중음향통신 데이터 분석 결과를 제시한다. 2020년 10월 동해에서 예인 음원을 이용한 장거리 해상실험 (23 km ~)이 수행되었고, 수직 선 배열을 통해 데이터를 획득하였다. 본 연구팀은 위상 변조 방식이 적용된 Phase Shift Keying (PSK) 계열 신호와 위상 및 진폭 변조 방식이 적용된 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) 계열의 신호를 송신하였으며, 구체적으로 각 계열별 두 종류의 신호를 설계하였다; 1) PSK : quadrature PSK and 8PSK, 2) QAM : 8QAM and 16QAM. 데이터 분석을 위해 수신 신호와 채널 임펄스 응답 사이의 상관성을 활용하여 심볼 간 간섭을 완화시키는 시역전 처리가 적용되었다. 23 km 거리 데이터에 대해 모든 변조 방식이 성공적으로 복조됨으로써 장거리 환경에서 고차 변조 기법의 활용 가능성을 실험적으로 확인하였다.
In this study, the ${\pi}/4$ shift QPSK(quadrature phase shift keying) with NEC(nonredundant error correction) on the multipath channel can detect the burst error as well as random error one by using the second and L-th order phase difference. Therefore, the BER(bit error rate) performance in ${\pi}/4$ shift QPSK is more improved than that of the ${\pi}/4$ shift QPSK without NEC structure. Also, this performance become a bit better in Rayleigh fading channel.
심해 장거리 통신의 경우, 제한된 대역폭으로 인해 데이터 전송률이 낮아지는 한계가 있다. 본 논문에서는 데이터 전송률을 향상시킬 수 있는 방법인 다중입출력 수중통신 연구 결과를 제시한다. 단일 음원 환경과 달리 다중음원 환경의 경우 다른 음원에 의한 간섭으로 통신 성능이 저하되며, 이를 제거하기 위해 적응형 수동 시역전 처리가 주로 사용되고 있다. 2018년 10월 포항 동방 수심 1,000 m 이상의 심해 해역에서 장거리 수중음향통신 해상실험이 수행되었다. 해상실험 동안 수직 선 배열이 활용되었으며, 512 sps의 binary phase shift keying와 quadrature phase shift keying 변조 신호가 송신되었다. 다중입출력 환경을 모사하기 위해 26 km와 30 km 거리의 데이터를 합성한다. 재래식과 적응형 수동 시역전 처리를 이용한 데이터 분석 및 비교를 통해, 적응형 신호 처리를 적용했을 때 다른 음원에 의한 간섭이 제거되어 0 %의 비트 오류율과 출력 신호 대 잡음비 증가의 효과를 확인하였다. 따라서 두 개의 음원을 가진 다중입출력 통신 성능 분석을 통해 두 배의 데이터 전송률 (1,024 sps)을 획득하였다.
60 GHz 대역에서 multi-gigabit 전송률을 달성하기 위하여 제안된 ECMA 표준은 프리앰블과 데이터 부분으로 구성된 버스트 (burst)를 통하여 데이터 송수신을 수행하며 프리앰블과 데이터 부분에서는 동작 모드에 따라 다양한 변조 방식이 사용된다. 따라서 다양한 변조 방식을 지원할 수 있는 수신 알고리듬의 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 ECMA 표준 중 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)와 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 그리고 OOK (On-Off Keying) 변조 방식을 지원하는 multi-gigabit packet 송수신 시스템을 위한 수신 알고리듬을 설계하였다. 설계된 수신 알고리듬은 동일한 구조 및 동작 방식을 통하여 고려한 모든 변조 방식들을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어 구현 복잡도가 낮은 장점을 지닌다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권8호
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pp.3585-3601
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2016
The error rate performance of circularly distributed antenna system is studied over Nakagami-m fading channels, where a dual-channel receiver is employed for the quadrature phase shift keying signals detection. To mitigate the Co-Channel Interference (CCI) caused by the adjacent cells and to save the transmit power, this work presents remote antenna unit selection transmission based on the best channel quality and the maximized path-loss, respectively. The commonly used Gaussian and Q-function approximation method in which the CCI and the noise are assumed to be Gaussian distributed fails to depict the precise system performance according to the central limit theory. To this end, this work treats the CCI as a random variable with random variance. Since the in-phase and the quadrature components of the CCI are correlated over Nakagami-m fading channels, the dependency between the in-phase and the quadrature components is also considered for the error rate analysis. For the special case of Rayleigh fading in which the dependency between the in-phase and the quadrature components can be ignored, the closed-form error rate expressions are derived. Numerical results validate the accuracy of the theoretical analysis, and a comparison among different transmission schemes is also performed.
현재 국내에서 ITS(Intelligent Transport Systems) 통신방식으로 이 용되고 있는 DSRC 방식은 TTA(한국정보통신기술협회)의 기술표준으로서 대전시,전주시에 적용되어 BIS(Bus Information Service)에 이용되고 있고,최근 고속도로 ETCS(Electronic Toll Collection System)가 DSRC방식으로 전국고속도로 Tollgate 에서 2007년 연말에 개통될 예정이다. DSRC 방식은 2000년에 TTA(한국정보통신기술협회)에서 기술표준이 제정되어 현재 1Mbps 의 Data 용량을 가진다. DSRC 방식의 물리링크 변조방식은 ASK(Amplitude Shift Keying)로 ITS 확장 서비스 적용을 위해 변조방식을 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying )로 개선하게 되면 이론적으로 4배의 Data Rate 향상이 이루어진다. 물리적인 RF 변조방식을 ASK에서 QPSK로 바꿔 간단히 Data Rate을 개선하게 되면 회로구현의 경제성이 향상되어 DSRC 응용 서비스가 활성화 될 것이다.
FM-QCSK(: Frequency Modulated Quadrature Chaos Shift Keying) 시스템은 여러 가지 카오스 통신 시스템 중에서 효율적인 시스템의 하나이다. 그러나 이 시스템의 문제점 중 하나는 반 비트기간 동안을 카오스 기준 신호를 전송하기위해 사용하여 결과적으로 에너지 손실을 증가시키고 데이터률을 감소시킨다. 본 논문에서는, 새로운 구조의 FM-QCSK 시스템을 제안하여 성능향상을 확인한다. 제안된 방식은 기존의 FM-QCSK보다 낮은 BER(: Bit Error Rate) 및 작은 에너지 소비와 더 높은 데이터률로 동작 할 수 있을 것이다. 제안된 카오스 변조방법에 의한 FM-QCSK의 변형은 기본적인 동위상 및 직교 위상 채널 모두에서 다중 정보신호들을 전송하기 위해 하나의 카오스 참조 신호를 사용하는 것이다. 결과는 제안된 방법이 AWGN채널에서 전반적으로 $BER=10^{-3}$일 때 SNR이 3dB정도 이득이 있는 것을 확인 하였다. 또한 참조 신호당 보낼 수 있는 최적의 정보신호의 수가 8임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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