텔레메트리 표준은 전력 및 대역폭 효율이 우수한 SOQPSK-TG를 변조 기법으로, 복호 성능이 우수한 LDPC 부호를 오류 정정 부호로 채택하고 있다. SOQPSK-TG 송신기는 프리코더와 CPM 변조기로 구성되어 있는데 각각의 수신기를 따로 구현하는 것보다 트렐리스를 결합하여 하나의 비터비 복호기로 구현하면 수신 성능을 향상시킬 수 있는데 본 논문에서는 이 비터비 복호기를 소프트 메트릭 출력이 가능한 max-log-map 복호기로 대신하여 LDPC 부호화한 SOQPSK-TG의 수신성능을 평가하였다. AWGN 채널에서 컴퓨터 모의 실험한 결과 기존의 방식보다 약 0.7~0.8dB의 Eb/No 성능 이득이 있다.
본 논문에서는 직접대역확산통신시스템에서 코딩 이득을 향상시키고자 다중 심벌 검파를 수행하는 트렐리스 부호화 변조를 적용하였다. $MDPSK(\pi/4 shift QPSK)$를 트렐리스 부호화된 직접대역확산시스템 적용하고 정보가 인접한 채널 신호의 위상차에 전송된다는 것을 이용하여 1차 위상차 뿐만 아니라 다중위상차를 추출한다. BER특성을 향상시키기 위해, 이러한 다중 위상차를 이용하여 $MDPSK(\pi/4 shift QPSK)$에서 다중 심벌 검파를 수행하는 트렐리스 부호화된 직접대역확산시스템의 비터비 디코더 알고리듬을 설계하여 향상된 코딩 이득을 얻고자 한다. 이러한 시스템을 직접대역확산통신시스템에 적용하였을 때 얻을 수 있는 코딩 이득은 시뮬레이션 결과, AWGN채널에서 TCM의 콘볼류션부호화기의 상태수 4, 8, 16에 따라 3-4dB 정도의 성능향상이 있으며, 레일레이 페이딩 채널에서는 4-5dB정도의 성능 향상이 있음을 알 수 있다. 일반적으로 상태수가 증가할수록 더 큰 코딩 이득을 얻을 수 있다.
채널 상태 정보 (Channel State Information, CSI)를 사용하지 않는 비동기식 복조기를 위한 다중 격자 부호화 연속 위상 주파수 변조 방식 (Multiple Trellis Coded Modulation applied to Continuous Phase Frequency Shift Keying, MTCM/CPFSK)의 성능을 비상관적인 라이시안 페이딩 채널상에서 분석하였다. 복조기에서 신호 판별에 적합한 척도(metric)로 수신 신호와 후보 신호 사이의 제곱 교차 상관값 (squared cross-correlation)을 사용하였으며, 이 때 신호쌍 오류(Pairwise Error Probability, PEP)를 구하였다. 또한, PEP를 이용하여 신호 사이의 등가 정규화 기하 제곱 거리 (Equivalent Normalized Squared Distance, ENSD)를 구하고, 완벽한 CSI를 사용하는 비동기식 MTCM/CPFSK의 ENSD와 비교하였다. 마지막으로, PEP를 변환 함수 상한법(Transfer Function Bounding, TFB)에 대입하여 각각의 방법에 의해 구해진 이론적인 비트 오류 성능(Bit Error Rate, BER)을 비교하고, 모의실험 결과를 통하여 검증하였다.
통신이나 저장 매체에서 에러 정정을 위해 사용하는 비터비 디코더를 1에 해당하는 회로와 0에 해당하는 회로로 나누어 구성하고 각 출력 값의 크기를 비교함으로써 디코딩을 수행하는 구조를 연구하였다. 특히, 디코딩회로를 하드웨어 구현 시의 mismatching에 대비하기 위해, 경로에러를 증폭하여 두 회로 출력 값 사이의 마진을 크게 하는 방법을 제안하였다. 제안한 구조에 대한 시뮬레이션 결과 노이즈가 매우 심한 경우에도 높은 에러 정정 성능을 보였다.
본 논문에서는 페이딩 채널환경에서 COFDM 시스템에 대한 채널 추정과 결합된 심볼 검출 방법에 대해 제안하였다. 제안된 방법은 1) 심볼의 길이에 채널 부호화기의 코드워드 길이를 배합하는 기법과, 2) 세가지 채널 추정 기법과의 조합으로 나타내었다. 첫째 방법은 훈련 신호를 이용한 채널추정 기법과 제안한 심볼 검출 기법을 결합시킨 것이며, 둘째 방법은 첫째 방법에 결정지향 채널추정(Decision-Directed Channel Estimation) 기법을 결합시킨 방법이다. 마지막으로, 근접 부채널간의 AWGN(Additive White Gaussian Noise)의 영향을 줄이기 위해 디인터리브된 평균 채널추정(Averaged Channel Estimation) 기법을 둘째 방법에 결합시켰다. 제안한 3가지 방법들은 영 강압 등화(Zero Forcing Equalizing)방법과 비교하여 커다란 성능 개선 효과가 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
이 논문에서는 비동기 채널에서 쌍직교 신호 별자리를 갖는 격자부호화 직접수열 부호분할 다중접속 시스템에 알맞도록 역상관 여파기와 비터비 복호기를 쓰는 여러쓰는이 수신기를 제안하고 그 성능을 분석한다. 쌍직교성은 쓰는이 서명파와 역상관 여파기로 구현한다. 제안한 시스템 성능의 점근 성능을 중점적으로 분석하였다. 제안한 시스템을 쓰면 부호 이득을 얻을 수 있고 원근 문제에 강하다는 것을 보인다. 또한, 제안한 시스템에 기지국 안테나 배열을 썼을 때 성능을 분석한다.
비터비 알고리즘을 이용한 부분 응답 최대 유사도 (PRML) 검출 방법은 원래의 정보 시퀀스와 가장 유사한 시퀀스를 결정하기 위해 유사도 메트릭 계산 방법이 사용된다. 일반적으로, 트렐리스도에서 각 노드의 가지는 동일한 확률을 갖는다고 가정한다. 그러나, 최소 및 최대 런-길이 구속을 갖는 변조 코드가 사용될 경우, 코드의 특정 패턴에 대한 발생 비율(Ro)은 서로 다르게 되어, 결과적으로 이러한 가정은 틀리게 된다. 본 논문에서는 PRML 검출에 있어 코드의 특정 패턴에 대한 발생 비율을 이용한 유사도 메트릭 계산 방법을 제안한다. 모의 실험에서는 두 종류의 (1, 7) 런-길이 제한 코드에 대해 PR 목표 응답의 차수를 변화시켜 가면서 발생 비율을 계산하였다. 그 결과, 제안한 PRML 검출 방법은 고밀도 자기기록 및 광 기록 채널에서 기존의 PRML 방법과 비교하여 10/sup -5/ BER에서 약 0.5dB 이상의 SNR 성능 이득을 가져옴을 확인하였다.
본 논문은 다양한 무선 통신 표준에서 사용되는 비터비 알고리즘을 위한 전용의 DSP 명령어 및 하드웨어 구조를 제안한다. 제안한 구조는 비터비 알고리즘의 Trace Back(TB) 연산 사이클을 효과적으로 줄일 수 있다. 제안된 비터비 전용 명령어와 하드웨어 구조는 비터비 연산의 Add Compare Select(ACS) 연산 과정과 TB 연산 과정의 병렬 처리가 가능하며, 병렬 연산을 지원하기 위해 트랠리스 버터플라이 연산 과정에서 필요한 데이터를 자동으로 생성하는 Offset Calculation Unit(OCU)을 제안한다. 제안된 OCU는 삼성 SEC 0.18μm라이브러리로 로직 합성하여 1,460 게이트 개수를 가지며, 최대 지연 시간은 5.75ns를 나타내었다. 사용된 ACS-TB 병렬 처리 방식은 Eb/No 값이 6dB인 경우 MLSE 등화기 사용 사용되는 일반적인 TB 연산 방식과 비교하여 거의 동일한 BER 성능을 보여 주었으며, 제안한 DSP는 구속장 K=5 일 때 Carmel DSP와 비교하여 11%, TI TMS320c55x와 비교하여 45%의 연산 사이클이 줄일 수 있다.
The Trellis Coded Modulation(TCM) allows the considerable achievements of coding gains compare with conventional multi-level modulation without compromising bandwidth efficiency. In this paper, we are presented a design of the parallel Viterbi decoder for 16-QAM TCM decoder with large constraint length (K=9), which can be applicable for the Digital Audio Broadcasting(DAB) receiver. As a mid-term result, a parallel Branch Metric Calculator (BMC)can compute 16 BMs within 3 clocks and a parallel 16 Add-Compare-Selects (ACS) unit can compute in a single clock. And also, two 256 Path Metric Memories (PMM) 32 Trace Back(TB) memories are specially designed with shuffle exchange switches for 16 parallel accesses. As a VHDL simulation, we can find the correctness of proposed model, which can be operated 16 S per symbol. Now, we are performing the hardware reduction for realtime operation and FPGA implementation.
이동통신에서 QAM변조방식은 레일리 페이딩채널의 특성으로 인해 채널의 추정 및 보상의 방법을 사용하여 페이딩에 대한 왜곡을 보정하더라도 페이덩이 심하게 타는 부분에 대해서는 연집에러가 생기게 되어 그 성능은 열악하다. 본 논문에서는 이 연집에리를 bit reversal 블럭 인터리버플 이용하여 분산시키고 컴퓨터 탐색의 방법으로 찾아낸 레일리 채널에 적합한 TCM을 이용하여 레일리 페이딩 채널에서의 3/4 16QAM TCM의 성능 을 분석하였다. 분석결과 인터리버의 효과는 $10^{-3}$의 오율에서 약 2dB, 변형된 비터비 복호기의 사용으로는 2 5 5dB 그리고 다이버시티의 사용으로는 약9dB의 이득이 있음을 얄 수 있었다. 이는 16QAM TCM이 디지틀 이 동통신에서 사용될 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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