분산 비디오 부호화 기법(DVC)은 매우 낮은 복잡도를 갖는 비디오 부호화기를 제공하는데 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 우수한 비트율-왜곡 성능을 얻기 위해 기존의 대부분의 DVC 기법은 피드백 채널을 통해 패리티 비트 제어를 수행하고 있으며, 이것은 비디오 복호화에 있어 많은 시간을 초래하여 실시간 구현을 위해 꼭 극복해야 할 문제점으로 남아 있다. 이러한 문제점을 해결하고 상업화를 촉진하기 위해, 본 논문에서는 LDPCA 프레임 크기가 복호화 지연 및 전체적인 부호화 성능에 미치는 영향을 분석한다. 먼저 화소 영역 위너-지브 부호화 기법에서 각 비디오 프레임을 일정한 크기의 LDPCA 프레임으로 분할하고, 분할된 LDPCA 프레임별로 시간적 상관성을 이용한 예측 방식과 공간적 상관성을 갖는 예측 방식에 따른 성능을 비교 분석한다. 모의실험을 통하여, 현재 가장 많이 연구되고 있는 QCIF크기의 영상에 대해서는 LDPCA 프레임 크기가 3168크기일 때, 가장 우수한 부호화 성능 및 고속화에 유리함을 보인다.
본 논문은 차세대 무선 전송 시스템에서 한정된 자원을 최대한 효율적으로 이용하면서, 서로 다른 여러 전파 환경에서 높은 데이터 전송률을 가지고 전송 신호의 왜곡 없이 많은 사용자들을 지원할 수 있어야 하기 때문에, 이러한 환경에서의 효율적인 전송 시스템을 연구하였다. 제한된 주파수 대역에서 많은 양의 데이터를 취급해야 하므로 매우 복잡한 디지털 변조방식을 채택 하게 된다. 특히 전력 증폭기의 선형성이 전체 통신 시스템의 선형성을 좌우하므로 선형 증폭기가 필요하게 된다. 무선 인지형 시스템에서 Primary User 와 Secondary User와의 관계에서 Power Control Issue 가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 시뮬레이션을 통하여 Feed-forward PA을 이용하고 선형성을 극복하는 동시에 Power Control을 하면서 인지무선 파워 선택을 할 수 있도록 하여 통신 시스템에서 상호 비선형간섭을 최소화하였다.
딥뉴럴네트워크는 머신러닝 분야 중 이미지 인식, 사물 인식 등에 좋은 성능을 보여주고 있다. 그러나 딥뉴럴네트워크는 적대적 샘플(Adversarial example)에 취약점이 있다. 적대적 샘플은 원본 샘플에 최소한의 noise를 넣어서 딥뉴럴네트워크가 잘못 인식하게 하는 샘플이다. 그러나 이러한 적대적 샘플은 원본 샘플간의 최소한의 noise을 주면서 동시에 딥뉴럴네트워크가 잘못 인식하도록 하는 샘플을 생성하는 데 시간이 많이 걸린다는 단점이 있다. 따라서 어떠한 경우에 최소한의 noise가 아니더라도 신속하게 딥뉴럴네트워크가 잘못 인식하도록 하는 공격이 필요할 수 있다. 이 논문에서, 우리는 신속하게 딥뉴럴네트워크를 공격하는 것에 우선순위를 둔 신속한 오인식 샘플 생성 공격을 제안하고자 한다. 이 제안방법은 원본 샘플에 대한 왜곡을 고려하지 않고 딥뉴럴네트워크의 오인식에 중점을 둔 noise를 추가하는 방식이다. 따라서 이 방법은 기존방법과 달리 별도의 원본 샘플에 대한 왜곡을 고려하지 않기 때문에 기존방법보다 생성속도가 빠른 장점이 있다. 실험데이터로는 MNIST와 CIFAR10를 사용하였으며 머신러닝 라이브러리로 Tensorflow를 사용하였다. 실험결과에서, 제안한 오인식 샘플은 기존방법에 비해서 MNIST와 CIFAR10에서 각각 50%, 80% 감소된 반복횟수이면서 100% 공격률을 가진다.
본 논문에서는 RF 단에서 직접변환 방식을 사용하고 있는 Wibro 상향링크에서 대칭되는 부반송파 간 확산으로 작용하여 성능 저하를 일으키는 I/Q 불균형(I/Q Imbalances)의 영향을 분석하였다. 전체 부반송파를 한 사용자가 모두 사용하는 OFDM 시스템과 달리, OFDMA 시스템에서는 대칭되는 부반송파가 각기 다른 사용자에게 할당 되는 부채널 할당 방법을 사용한다. 그러므로 I/Q 불균형 성분의 추정은 불가능 해지고, 이로 인해 왜곡된 수신 신호를 보상해줄 수 없다. 이러한 I/Q 불균형 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 대칭되는 부반송파들이 한 사용자에게 할당 될 수 있도록 새로운 부채널 할당 방법을 제안한다. 새로운 부채널 할당방법을 적용하면, I/Q 불균형으로 인한 왜곡 성분의 추정이 가능해지곤 I/Q 불균형이 존재하지 않을 때의 성능과 비슷한 수준가지 보상할 수 있게 된다. 적절한 신호 검출 기법을 사용할 경우, 채널 성분과 결합한 I/Q 불균형 성분으로 인해 다이버시티 이득으로 인한 성능 향상 효과까지 얻을 수 있음을 SER(Symbol Error Rate) 성능을 통해 확인 할 수 있다.
AT-DMB(Advanced T-DMB) 시스템은 기존 T-DMB와 역호환성을 유지하면서 동일한 주파수 대역폭에서 전송률을 최대 2배로 높이기 위해 개발되었다. AT-DMB 시스템은 T-DMB의 DQPSK 변조신호에 새로운 변조가 적용된 BPSK 또는 QPSK 신호를 향상 계층으로 중첩하는 계층변조를 적용한다. AT-DMB의 계층변조에 새로 추가되는 신호는 T-DMB와 역호환성 유지 및 방송권역 축소를 최소화하기 위해 크기가 충분히 작아야하는데, 추가되는 크기가 작은 신호는 전송채널에 존재하는 페이딩에 의해 쉽게 왜곡될 수 있다. 따라서 AT-DMB의 계층변조에 새로 추가되는 신호에는 오류정정 성능이 우수한 터보 (turbo) 부호를 적용하여 채널왜곡을 보상한다. 이러한 AT-DMB 시스템의 성능검증을 위해, AT-DMB 송 수신기를 구현하여 LAB 테스트를 통해 계층변조 신호의 성상비(constellation ratio)에 따른 AT-DMB 시스템의 수신율 측정결과를 얻었고, 결과분석을 통하여 AT-DMB 시스템의 적용성을 제시하였다.
HEVC 표준에서 율-왜곡 최적화(RDO) 과정은 좋은 압축 성능을 보이지만 상대적으로 많은 부호화 시간이 요구된다. RDO 과정의 부호화 시간을 줄이기 위해서 본 논문에서는 변환 계수와 CBF(Coded Block Flag) 이용한 고속 인트라 예측 방법을 제안한다. 제안된 고속 인트라 압축방법은 HM16.0 참조SW의 RMD(Rough Mode Decision)를 통해 나온 인트라 예측모드의 후보 수를 3개로 줄이고 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform) 계수 분포와 비교하여 예측 모드의 수를 한 번 더 줄인다. 이후 RDO를 수행하기 전, 양자화된 DCT 계수값이 모두 0이 되는 후보가 있으면 RDO과정 없이 그 후보를 선택하는 방법이다. 제안된 방법은 HEVC 부호화 보다 비트율이 2.5% 중가했지만 평균 55%의 부호화 속도 향상을 얻는다.
본 논문에서는 HEVC(high efficiency video coding)의 루프내 필터 중 하나인 SAO (sample adaptive offset) 기술을 고속화하는 방법을 제안한다. 기존의 SAO는 원 영상과 복원된 영상 간의 오차를 최소화하기 위한 오프셋 값을 각 CTB마다 계산한다. 최적의 오프셋 값 결정을 위해 오프셋 값 후보군 내의 모든 오프셋 값을 검사한 후, 율-왜곡 비용 값을 최소화하는 오프셋 값을 선택한다. 따라서 SAO는 HEVC 부호기에서 상당한 양의 복잡도를 차지한다. 제안한 방법에서는 오프셋 값의 통계적 특성을 고려해 사용 빈도가 낮은 밴드를 결정하고, 사용 빈도가 낮은 밴드에 포함되는 오프셋 값을 처리하지 않는다. 또한, 오프셋 값 결정 단계에서 후보군 내의 모든 오프셋 값 대신 일부 오프셋 값만 검사한다. 실험 결과를 통해 제안한 방법이 큰 부호화 효율 감소 없이 약 8.15%의 부호화 시간을 감소시키는 것을 확인했다.
기존 동영상 부호화 표준보다 더 높은 효율의 표준에 대한 수요가 커지면서, 최근 MPEG과 VCEG에서 Versatile Video Coding(VVC)이라는 차세대 동영상 부호화 프로젝트를 개발하고 표준화하고 있다. 압축 효율 증대를 위하여 다양한 화면간 부호화 기법이 등장하였으며, 특히 움직임 벡터의 적응적인 해상도 부호화가 등장하여 VVC의 압축 효율을 올리는데 기여하였다. 다만, 최적의 움직임 벡터 해상도를 결정하기 위해 부호화기에서 다양한 율-왜곡 비용을 계산해야 했기에, 부호화기 시간 복잡도가 높아지게 되었다. 실시간 동영상 방송 및 스트리밍 서비스를 위해서는 부호화기의 복잡도를 줄이는 것이 필요하나, 아직 적응적 움직임 벡터 해상도 결정기법에 대한 복잡도 감소 연구는 미개척분야이다. 따라서, 본 논문에서는 이 움직임 벡터 해상도 결정을 위한 부호화 복잡도를 줄이는 연구를 제안한다. 이를 위해, VVC의 특별한 트리 구조인 multi-type tree 구조 내에서의 부호화된 문맥을 활용한 고속 결정기법을 고안한다. 실험 결과, 본 고속결정 기법은 VVC 참조 소프트웨어 대비 약간의 압축효율 감소 내에서 10%의 전체 부호화 시간을 줄임을 확인하였다.
선 스펙트럼 주파수를 양자화하기 위한 대부분의 방법들이 가중 유클리드 거리에 기반하고 있는 반면, 본 논문에서는 청각 마스킹 효과에 기반한 에러 척도를 사용하여 선 스펙트럼 주파수를 효과적으로 양자화하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 noise-to-mask ratio (NMR)를 선 스펙트럼 주파수의 양자화에 적합하도록 변형한 새로운 에러 척도를 유도하고, 이를 사용하여 선 스펙트럼 주파수를 양자화한다. 한편, 본 논문에서는 양자화하고자 하는 음성 프레임이 갖는 청각적인 특성을 고려하여 동적으로 비트를 할당하는 적응 양자화 알고리즘을 제안하였다. 성능 평가를 위해서 11948 프레임의 테스트 자료를 기존의 방법과 제안한 방법으로 각자 양자화하고 perceptually transparent frame의 비운 및 이때의 평균 비트율을 비교한 결과, 기존의 방법이 1800 bps의 비트율에서 89.9%의 perceptually transparent frame을 얻은 데 비해, 제안한 방법은 770 bps의 평균 비트율에서 95.5%의 perceptually transparent frame을 얻음으로써 제안한 방법이 효과적임을 보였다.
본 논문에서는 시분산 채널에서 발생되는 진폭과 위상 찌그러짐을 보상하기위한 적응 등화 알고리즘에서 MCMA와 MDD를 병렬 구조로 구현한 PMCMA-MDD (Paralled Modified Constant Modulus Algorithm-Modified Decision Directed)와 단일 구조로 구현한 DW-MCMA (Dual Weight-Modified Constant Modulus Algorithm)의 성능을 비교, 평가하였다. 이들 알고리즘은 기본적으로 MCMA와 RCA의 축소 신호점을 이용하는 비용 함수를 적용하여 빠른 수렴 속도와 적은 잔류 isi를 얻을 수 있다. 구조적으로 PMCMA-MDD 알고리즘은 2개의 독립적인 등화 필터를 병렬로 사용하며 DW-MCMA 알고리즘은 1개의 등화 필터를 이용하여 2번에 걸쳐 탭 계수를 갱신한다. 2가지 알고리즘에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 수신측에서 복원된 신호 성상도, 잔류 isi 특성 곡선에의한 수렴 시간과 수렴 속도, 정규화 MSE 및 주어진 시분산 채널의 신호대 잡음비에서 SER (Symbol Error Rate)등의 성능을 비교하였으며, 시뮬레이션 결과 모든 성능에서 PMCMA-MDD가 DW-MCMA보다 우월함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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