현재 많은 광대역 전송 시스템의 변복조 방식으로 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing: OFDM) 방식이 널리 사용되고 있다. OFDM 방식은 기저파형으로 서로 직교하는 정현파를 사용하는 직교 파형 변조의 하나이다. 이 논문에서는 기저파형으로 정현파 대신 웨이블릿 패킷을 사용하는 웨이블릿 패킷 변조에 대해 살펴보고자 한다. 웨이블릿 패킷은 시간-주파수 2차원 평면에서 서로 다른 모양을 가질 수 있기 때문에 채널환경에 따라 그에 적합한 파형을 쉽게 설계할 수 있다. 이 논문에서는 다중반송파 변조방식의 다른 형태로서 웨이블릿 패킷 변조의 특징에 대해 살펴보고, 협대역 간섭 환경에서 대역폭을 유연하게 조절함으로써 간섭의 영향을 감소시킬 수 있음을 보이고자 한다.
점차 사용 가능한 대역이 포화됨에 따라 이미 할당된 스펙트럼 자원을 효율적으로 공유하고자 하는 무선인지(cognitive radio) 기술이 대역포화 문제를 해결할 수 있는 주요한 기술로 등장하고있다. 이 원고에서는 광대역 무선인지 기술에 필요한 물리계층에서의 필요조건을 살펴보고 이에 적합한 변조방식에 대해 살펴본다. 특히 광대역 무선인지 기술에 필요한 유연성을 제공할 수 있고 인접채널 간섭을 크게 감소시킬 수 있는 웨이블릿 패킷 변조(wavelet packet modulation: WPM) 기술에 대해 소개한다.
본 논문은 웨이브릿 패킷 기저함수에 기초한 직교 다중화 변복조 기법을 소개하고 특히 시스템 설계자 입장에서 전송 신호의 특성을 시간-주파수 공간에서 신호 파형을 설계하고 주어진 채널 특성에 맞게 설계할 수 있는 구조를 제공하는 Wavelet Packet Modulation 기법을 기술하였다. 다차원 시그널링 방법을 기존의 QAM, Multi-tone 변조방식과의 공통성과 차이점을 대비하였다. 또한 직교 기저함수 집합을 만들어 시간-주파수 공간을 임의적으로 Partitioning 하고 협대역 톤 잡음과 임펄스 잡음 채널에 더 잘 적응할 수 있는 구조를 찾는 방법을 튜닝 알고리듬을 사용하여 기술하였다. 튜닝 알고리듬의 실험적인 결과는 WPM 변조 방식이 협대역 간섭과 임펄스 잡음에 대하여 기존 방섹이 비해 우수한 성능을 갖음을 보였다.
WPM(Wavelet Packet Modulation)은 고속 전송에 적합한 다중 반송파 전송방식으로 여러 필터의 조합으로 유연한 시스템을 구현할 수 있는 장점이 있다. WPM과 같은 다중 반송파 시스템에서 높은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)은 가장 큰 문제점중 하나이다. 본 논문에서는 WPM 시스템의 필터 계수를 조정 하는 방법으로 최소 PAPR을 갖는 WPM 시스템을 제안한다. 우선 PR(Perfect Reconstruction)을 만족하는 필터 계수의 방정식을 구하여 그 방정식을 이용하여 PAPR이 가장 낮게 나올 수 있는 필터계수를 선택한다. 이 필터 계수를 이용하여 최소 PAPR을 갖는 WPM 시스템을 구현하고 모의실험을 통하여 성능 비교를 하였다.
Wavelet packet modulation (WPM) is a multicarrier modulation (MCM) technique that has emerged as a potential alternative to the widely used orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) method. Because WPM has overlapped symbols, equalization cannot rely on the use of the cyclic prefix (CP), which is used in OFDM. This study applies linear minimum mean-square error (MMSE) equalization in the time domain instead of in the frequency domain to achieve low computational complexity. With a modest equalizer filter length, the imperfection of MMSE equalization results in subcarrier attenuation and noise amplification, which are considered in the development of a bit-loading algorithm. Analytical expressions for the bit error rate (BER) performance are derived and validated using simulation results. A performance evaluation is carried out in different test scenarios as per Recommendation ITU-R M.1225. Numerical results show that WPM with equalization-aware bit loading outperforms OFDM with bit loading. Because previous comparisons between WPM and OFDM did not include bit loading, the results obtained provide additional evidence of the benefits of WPM over OFDM.
본 논문은 웨이브렛 패킷에 기초한 직교 다중화 변복조 방식을 소개하고 특히 시스템 설계자 입장에서 전송 신호의 특성을 시간-주파수 공간에서 신호 파형을 설계하고 채널 특성에 맞게 설계할 수 있는 궂를 제공하는 WPM(wavelet packet modulation) 방식을 기술하였다. 직교 기저 함수 집합을 만들어 시간주파수 공간을 임의적으로 partitioning하고 간섭 잡음 재철에 더잘 적응할 수 있는 구조를 찾는 방법을 소개하였고 튜닝 알고리듬의 실험적인 결과를 가지고 WPM변조 방식의 간섭 잡음에 대한 우수한 성능을 갖음을 보였다.
The cognitive ultra-wideband (UWB) network detects interfering narrowband systems and adapts its configuration accordingly. An inherently adaptive and flexible candidate for cognitive UWB transmission is the wavelet packet multicarrier modulation (WPMCM). In this letter, we use an enhanced forward consecutive mean excision thresholding algorithm to tackle the noise uncertainty in the wavelet-based sensing of WPMCM systems, and mathematical analysis is performed for primary user channel fading. As a benchmark, we compare the proposed system with a conventional fast Fourier transformation-based system, and performance investigation proves significant improvements when primary and secondary links are subjected to multipath fading and noise.
본 논문에서는 오디오의 저작권을 보호하고 공격에 강인한 새로운 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 공격에 강인한 워터마킹 알고리즘을 구현하기 위해 신호의 주요 부분인 피치가 포함된 대역에 워터마크를 삽입한다. 일반적으로 피치가 포함된 대역은 에너지가 상대적으로 높은 특성을 이용하여 웨이블릿 패킷 변환으로 대역을 나누고 각각의 대역별 에너지를 계산하여 워터마크를 삽입할 위치를 선정한다. 그리고 선정한 대역의 신호를 주파수 영역으로 변경한 후 문턱값 이상의 값을 가지는 샘플에 대해 QIM을 이용하여 워터마크를 삽입한다. 이때 주파수 크기 응답에 따라 적응적인 스텝 사이즈를 이용하여 주파수 응답의 최대값이 크면 더 큰 스텝 사이즈로 워터마크를 삽입할 수 있으므로 공격에 강인하다. 검출은 블라인드 검출 방식으로 유클리디안 거리를 이용한다. 제안한 방법은 오디오 워터마크 벤치마킹에서 BER이 대부분의 공격에서 5%이하로 나타나 공격에 강인한 결과를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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