본 논문에서는 다중 입출력 (MIMO) 공간다중화 (spatial multiplelxing, SM) 시스템을 위한 효율적인 심볼 검출 알고리즘이 제안되고, 이의 최적 설계 및 구현 결과가 제시된다. 에러 전파 (error propagation)을 야기하는 첫 검출 심볼의 검출 성능을 개선시킴으로써, 제안된 알고리즘은 기존의 정렬된 QR 분해 (sorted QR decomposition, SQRD) 기반 알고리즘이나 정렬된 순차적 검출 (ordered successive detection, OSD) 알고리즘에 비해 성능 이득을 얻을 수 있다. 4개의 송수신 안테나를 갖는 16QAM MIMO-SM 시스템에 대한 성능 평가 결과, 제안된 알고리즘은 기존 알고리즘에 비해 $10^{-3}$의 EBR에서 약 2.5-13.5 dB의 성능 이득을 얻음을 확인하였다. 제안된 알고리즘은 하드웨어 설계 언어를 이용하여 설계 되었고, 0.18um CMOS 표준 셀 공정 라이브러리를 이용하여 합성 및 구현되었다. 구현결과, 제안된 알고리즘은 하드웨어의 큰 증가없이 구현 가능함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 공간-주파수 OFDM (SF-OFDM) 전송 다이버시티 기법을 위한 효율적인 심볼 검출 알고리즘이 제안되었다. SF-OFDM 전송 다이버시티 기법에서 부반송파의 수가 적은 경우 부채널간 간섭이 발생하게 되며, 이러한 간섭은 다이버시티 시스템의 성능을 크게 저하시킨다. 제안된 알고리즘은 부채널간 간섭을 병렬 혹은 순차적으로 제거함으로써 기존 알고리즘에 비해 큰 성능 이득을 얻는다. 컴퓨터 모의실험을 통한 비트오류율 (BER) 성능 평가 결과. 두개의 송수신 안테나를 사용하는 경우, $10^{-4}$의 BER에서 약 3 dB의 성능 이득을 얻을 수 있음을 확인하였다. 제안된 알고리즘이 적용된 심볼 검출기는 하드웨어 설계 언어를 통해 설계되었고, $0.18{\mu}m$ 1.8V CMOS 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성되었다. 제시된 하드웨어 구조와 함께 설계된 SF-OFDM-PIC 심볼 검출기는 약 140K개의 논리 게이트로 구성되었고, SF-OFDM-SIC 검출기는 129K개의 논리 게이트로 합성되었다.
본 논문에서는 두 개의 공간 스트림을 갖는 multiple-input multiple-output 시스템을 위한 modified maximum-likelihood 심볼 검파 알고리즘 기반의 저 복잡도 고 성능의 심볼 검파기의 구조를 제시하고 이를 구현한 결과를 보인다. 제안하는 심볼 검파기에서는 비용함수 계산 과정에서의 각 심볼 별로 병렬적으로 계산되던 곱셈 연산을 멀티 사이클 기반의 점증적인 덧셈 연산으로 대체하였다. 또한 양자화 과정을 파이프 라인 구조를 적용하여 성상의 범위에 따라 단계적으로 수행할 수 있게 구현하였다. 그 결과 제안하는 심볼 검파기는 256 QAM과 같이 복잡한 변조 방식을 지원하면서도 하드웨어 복잡도가 낮다. 양자화 과정의 파이프 라인을 재구성함으로써 여러 변조 방식과 안테나 환경에서의 심볼 검파를 유연하게 지원한다. 설계된 심볼 검파기는 $0.11-{\mu}m$ CMOS 공정의 라이브러리를 사용하여 최대 478 MHz의 동작주파수에서 38.7K의 논리 게이트로 구현되어 16 QAM에서 166Mbps, 64 QAM에서 80 Mbps의 처리량을 달성한다.
본 논문에서는 저속 페이딩 환경 하에서 다중 심볼 차동 복조기의 다이버시티 수신 방법에 대하여 연구한다. MSDD(Multiple Symbol Differential Detection)를 이용하여 다이버시티 수신을 할 경우 복조 블럭의 길이를 크게 할수록 차동 부호화된 MPSK의 Maxim -Ratio-Combining(MRC) 다이버시티 수신기 성능에 수렴하지만 복잡도가 지수적으로 증가하여 현실적으로 구현이 불가능하다. 본 논문에서는 MSDD 수신기에 입력하기 전에 수신 신호들을 정렬 시켜서 결합하는 pre-combining 방식을 제안하였다. 여기서 제안된 pre-combined MSDD 다이버시티 수신기는 준최적 수신기로서 수신기의 복잡도가 복조 블록의 길이에 선형적으로 증가하는 효율적인 MSDD 복조를 가능케 한다. 따라서 고속의 버스트 모뎀과 같이 동기 복조의 어려움이 있을 경우, 채널에 대한 정보에 의존치 않고도 다이버시티 수신을 할 수 있으며 기존의 차동 복조 방식에 비하여 큰 성능 향상을 보여준다.
The detection of all the symbols transmitted simultaneously in multiuser systems using limited wireless resources is challenging. Traditional model-based methods show high performance with perfect channel state information (CSI); however, severe performance degradation will occur if perfect CSI cannot be acquired. In contrast, data-driven methods perform slightly worse than model-based methods in terms of symbol error ratio performance in perfect CSI states; however, they are also able to overcome extreme performance degradation in imperfect CSI states. This study proposes a novel deep learning-based method by improving a state-of-the-art data-driven technique called deep soft interference cancellation (DSIC). The enhanced DSIC (EDSIC) method detects multiuser symbols in a fully sequential manner and uses an efficient neural network structure to ensure high performance. Additionally, error-propagation mitigation techniques are used to ensure robustness against channel uncertainty. The EDSIC guarantees a performance that is very close to the optimal performance of the existing model-based methods in perfect CSI environments and the best performance in imperfect CSI environments.
본 논문에서는 미상 디지털 통신 신호의 심볼율을 검출하기 위한 기술들을 소개하고 그 성능을 비교해 본다. 심볼율은 delay and multiplier, square law 또는 Hilbert 변환을 이용한 방법 등의 회로를 통과한 신호의 전력스펙트럼 밀도에서 검출해 낼 수 있다. 이러한 회로들을 통과한 신호를 이산 푸리에 변환(discrete Fourier Transform) 한 결과에서 많은 스펙트럼 라인과 복수개의 피크(peak)가 검출되고 그 중 첫 번째 피크가 심볼율을 나타내는 주파수에 위치하게 된다. 만약 해당 심볼율이 아닌 다른 주파수상의 스펙트럼 라인의 값이 첫 번째 피크보다 크다면 심볼율은 잘못 검출될 것이다. 그러므로 첫 번째 피크의 값과 가장 큰 주변 스펙트럼 라인의 값의 비를 이용하여 심볼율 검출기의 성능을 비교하였다. MPSK 변조 방식에서는 -20dB 이하의 Es/N0에서는 delay and multiplier가 가장 우수한 성능을 보였고 -20dB 이상의 Es/N0에서는 Hilbert 변환 방식이 더 좋은 성능을 나타내었다. 또한 QAM 변조 방식에서 delay and multiplier 회로는 낮은 Es/N0에서는 심볼율을 검출할 수 없으며 square law 방식은 MPSK 변조 방식에서 보다 우수한 성능을 나타내었다.
정보화 시대에 있어 급변하는 기술발전과 함께 인간의 문화적 욕구가 증대됨에 따라 3차원 공간정보에 대한 수요가 증가하고 있다. 하지만 현재 3차원 공간정보를 구축하는 과정은 일반적으로 수작업 또는 반자동에 의해 이루어지고 있다. 이는 데이터의 구축 및 표현에 많은 시간과 비용이 소요된다는 제약을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 symbol 라이브러리를 구축하여 분류된 객체에 부합되는 3차원 symbol을 자동으로 선택하며, 선택된 3차원 symbol을 파라메타를 이용하여 자동으로 mapping 하는 과정을 구축하였다. 이를 통해 3차원 공간데이터의 구축 및 표현에 요구되는 시간과 오류를 최소화할 수 있었다. 또한 LiDAR(Light Detection And Range) 데이터의 3차원 정보를 활용하여 symbol의 자동 mapping을 위한 파라메타들을 산출하였고, symbol의 분류를 위한 기본 데이터로 활용하였다. 구축된 알고리즘의 평가를 위하여 실재 데이터의 3차원 공간데이터베이스를 구축하였다. 구축된 데이터에 대해 symbol선택 및 자동 mapping 과정에 대한 오류 검사를 수행하였고, 더불어 구축된 3차원 데이터의 활용 가능성을 평가하였다. 그 결과 본 연구로부터 구축된 알고리즘들은 3차원 공간정보를 표현함에 있어 신속하고 안정적으로 기여할 수 있을 것으로 판단되었다.
본 논문은 시간 선택적 페이딩 (time-selective fading) 채널에 강인한 준직교 시공간 블록 부호(quasi-orthogonal space-time block code) 검출 기법을 제안한다. 제안된 검출 기법은 간섭 제거를 수행하고, 채널이 심벌에서 심벌로 변할 때 안테나 간 간섭 또는 심벌 간 발생하는 간섭을 제거하기 위한 decision-feedback equalization 기능을 수행한다. Feed forward equalizer와 feedback equalizer를 얻기 위해 간섭제거를 수행한 후, 채널 Gram 행렬에 대해 Cholesky 분해를 사용한다. 실험 결과에 의해 제안된 검출 기법의 성능이 time-selectivity 환경에 적용하기 위해 기존에 제안되어온 검출 기법들에 비해 개선되었음을 보인다.
In this paper, an iterative multiple symbol differential detection for turbo coded differential unitary space-time modulation using a posteriori probability (APP) demodulator is investigated. Two approaches of different complexity based on linear prediction are presented to utilize the temporal correlation of fading for the APP demodulator. The first approach intends to take account of all possible previous symbols for linear prediction, thus requiring an increase of the number of trellis states of the APP demodulator. In contrast, the second approach applies Viterbi algorithm to assist the APP demodulator in estimating the previous symbols, hence allowing much reduced decoding complexity. These two approaches are found to provide a trade-off between performance and complexity. It is shown through simulation that both approaches can offer significant BER performance improvement over the conventional differential detection under both correlated slow and fast Rayleigh flat-fading channels. In addition, when comparing the first approach to a modified bit-interleaved turbo coded differential space-time modulation counterpart of comparable decoding complexity, the proposed decoding structure can offer performance gain over 3 dB at BER of $10^{-5}$.
최근에 OFDM과 시공간 부호화(Space-Time Code, STC)는 차세대 이동 통신에서 고속의 신뢰성 있는 통신을 위해 각광받고 있다. 본 논문에서는 다중경로 페이딩 채널에서 고속의 데이터를 전송하고자 할 경우에 성능을 향상시키고자 트렐리스 부호화된(Trellis-Coded, TC) 차동 시공간 변조(Differential Space Time Modulation, DSTM)를 사용한 OFDM에서 다증 심벌 검파 시스템을 제안한다. 차동 시공간 부호화된 OFDM의 성능을 향상시키기 위해 DUSTM(differential unitary space-time modulation)을 이용하여 송신기를 설계하고 수신단에서 다중 심벌 검파를 수행하는 수신기와 디코딩 알고리듬을 개발하며, 이를 위한 새로운 가지 메트릭을 유도한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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