수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 이러한 다중 경로 환경에서 본 논문에서는 수신신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용가능한 반복부호로는 터보 부호와 LDPC 부호가 있으며, 성능 및 부호화 길이, 등화기 적용 등의 파라메타를 기반으로 수중통신에서는 터보 부호의 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 따라서 터보 부호 기반으로 다중경로로 인한 위상 오차 추정은 decision directed 방식을 이용하여 위상 추적을 하였다. 실제 동해 바다에서 송수신 거리가 3Km 그리고 데이터 속도를 1Kbps로 설정하여 터보 부호의 성능을 확인하였다.
열악한 전송 환경에서 고품질, 고신뢰성 통신을 지속적으로 하기 위해서 오류 정정 부호는 필수 적이다. 최근에 반복 복호를 통해 샤논의 채널 용량 한계에 근접하는 터보 부호와 LDPC부호가 가장 관심을 불러일으키고 있다. 반복 복호법은 성능 면에서는 우수해 지나 이에 따른 계산량 증가와 지연이 수반된다. 따라서 본 논문에서는 모의 실험을 통한 수신 데이터를 이용, SNR을 추정하여 LDPC 부호의 최대 반복 복호수에 따른 계산량과 지연을 효과적으로 줄일 수 있는 적응적 반복 복호수 설정 방식을 제안한다.
본 논문에서는 MBR 재생부호인 반복분할 부호의 부분접속수를 향상시킬 수 있는 방법에 대해 소개한다. 향상된 부분접속수를 갖는 반복분할 부호를 부분접속 복구 가능한 반복분할 부호라고 한다. 부분접속 복구 가능한 반복분할 부호의 서로 다른 두 가지 생성 방법을 소개하고 각각을 다양한 성능 척도를 통해 분석한다. 새로운 부호는 반복분할 부호에 비해 낮은 부분접속수를 갖는 대신 저장 가능한 최대 파일 크기나 필요한 저장 노드의 수에서 손해가 발생한다. 다른 부분접속 복구 부호와 비교해 향상된 안정성을 갖고 또한 복구시 심벌 연산이 필요 없는 단순전달 복구를 수행함으로써 복구 복잡도를 낮출 수 있다.
본 논문에서는 반복복호부호의 복호과정시 CRC(Cyclic Redundancy Check)검사를 이용하여 반복복호수가 가변하는 효율적인 제어기법을 제안한다. 반복복호 부호는 반복구조를 가지며 그 특성상 반복복호수가 증가할수록 BER/FER성능이 우수하게 향상된다. 그러나 반복복호수가 증가할수록 복호과정시 적용된 알고리즘의 복잡도에 따라 다소 차이는 있지만 공통적으로 계산량의 증가를 가지게 되며 이는 복호지연시간 증가로 나타난다. 또한 일정 반복복호수 이상에 도달하게 되면 그 성능 변화가 거의 없는 오류마루(error floor)현상이 나타난다. 즉 성능변화가 없는 적절한 반복복호수 종료점을 찾아야 한다. 따라서 본 논문에서는 프래임 주기로 수신된 정보를 프래임 오류검사 지시자(FCS : Frame Check Sequence Indicator)를 이용하여 채널의 변화를 감시하며 반복복호 부호의 반복복호 횟수를 채널 적응적으로 증가, 감소할 수 있도록 제어하는 기법을 제안하여 결과적으로 반복구조를 가지는 부호의 방대한 계산량 감소와 이로 인한 복호지연 시간을 성능저하 없이 효율적으로 단축시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 반복복호 부호의 복호과정시 채널 적응적으로 반복복호수를 가변할 수 있는 효율적인 제어기법을 제안한다. 반복복호 부호는 반복구조를 가지며 그 특성상 반복복호수가 증가할수록 성능이 우수하게 향상된다. 그러나 반복복호수가 증가한 수록 복호과정시 적용된 알고리즘의 복잡도에 따라 다소 차이는 있지만 공통적으로 계산량의 증가를 가지게 되며 이는 복호지연시간 증가로 나타난다. 또한 일정 반복복호수 이상에 도달하게 되면 그 성능 변화가 거의 없는 오류마구(floor) 현상이 나타난다. 즉 성능변화가 없는 적절한 반복복호수 종료점을 찾아야 한다. 따라서 본 논문에서는 프레임 주기로 수신된 정보를 프레임 에러체크 지시자를 이용하여 채널의 변화를 감시하며 반복복호 부호의 반복복호수를 채널 적응적으로 승가, 감소할 수 있도록 제어하는 기법을 제안하였으며 결과적으로 반복구조를 가지는 부호의 방대한 계산량 감소와 이로 인한 복호지연 시간을 성능저하없이 효율적으로 단축시킬 수 있음을 보였다.
MPEC Audio Layer-III(MP3)알고리듬은 복호화기에 비해 부호화기가 월등히 많은 연산량을 가지고 있는 비대칭 구조를 가지고 있다. MP3 부호화기의 대부분의 연산량은 복잡한 초월함수 연산이 포함되는 심리음향모델과 반복 루프 과정을 수행하는 비선형 양자화와 비트 할당과정 이 차지한다. 본 논문에서는 MP3 부호화기의 실시간 구현을 위한 알고리듬 레벨의 최적화를 수행하였다. MP3 부호화기의 연산량을 줄이기 위해 심리음향모델을 간략화하고 반복 루프의 회수를 최소화할 수 있는 방법을 제안하였다. 프레임당 한 그래뉼의 심리음향모델 정보를 계산하여 한 프레임 내에서의 심리음향모델 정보를 추정함으로써 연산량을 45% 이상 감소시켰다. 또한 외부 반복 루프의 반복 회수를 줄이기 위하여 외부 반복 루프의 반복에 따른 스케일 팩터(Scale Factor) 및 양자화 스탭의 증가 패턴을 관찰하고 최적화된 스캐일 팩터 증가 방법을 제안하였다. 제안된 고속화 방법은 주관적 음질 평가를 통해 성능을 검증하였다.
터보부호는 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 채널 환경에서 반복적인 복호 알고리즘을 사용함으로써 반복복호가 진행됨에 따라 BER 성능이 샤논 한계에 근접하는 성능을 보이는 오류정정 방식으로 알려져 있다. 그러나 터보부호의 복호과정에서 반복 횟수가 증가하게 되면 BER 성능은 향상되지만 다양한 채널환경에서 SNR이 증가할 때 무의미한 반복이 이루어진다. 그러므로 복호 지연이 증가하고 실시간 처리가 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해서는 적절한 반복 후 중단시킬 수 있는 새로운 알고리즘이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 복호기의 연판정 출력인 LLR 부호 변화의 최대값을 설정하여 최대값 이전의 부호변화가 발생하면 반복복호를 중단하여 BER의 손실없이 평균 반복복호 횟수를 감소시킬 수 있는 새로운 반복중단 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에 대한 모의실험 결과, 제안된 반복중단에 의한 BER 성능은 제안된 알고리즘과 기존의 알고리즘 모두 거의 차이가 없었다. 하지만 평균 반복복호 횟수는 기존의 반복중단 알고리즘에 비해서 효과적으로 감소시킬 수 있었다.
본 논문에서 상대 차족을 이용하여 분산 저장 부호의 한 종류인 분할 반복 부호를 설계하는 방법을 제안한다. 제안하는 부호는 각 데이터 심볼마다 다른 반복 차수를 지원할 수 있다. 모의실험을 통하여 제안하는 부호가 랜덤 분할 반복 부호보다 더 많은 양의 데이터를 저장할 수 있음을 보인다.
본 논문은 반복 부분을 이용하여 단지 유효한 부호어만을 검색함으로서 RA 부호의 최소 거리를 구하기 위한 계산량을 줄인다. LDPC 부호도 RA 부호와 같이 반복 부분을 가지므로 제안된 알고리즘은 LDPC 부호의 최소거리 계산에도 적응된다. 최소 거리는 높은 신호대 잡음비에서 부호의 성능을 결정한다. 따라서 오류 마루를 추정하는 것을 가능하게 한다. 제안된 알고리즘은 부호 구조에 어떠한 제한도 두지 않고 최소 거리를 구할 수 있다. 실제적 의미가 있는 큰 길이의 인터리버를 가진 LDPC 부호와 RA 부호의 최소 거리가 본 논문에서 구해지며 이에 따른 오류 마루를 구하며 또한 이 오류 마루는 반복 복호의 성능과 비교된다.
수중에서의 통신은 해수면과 해저면 등에 의한 신호의 반사가 생겨 다중경로 현상이 발생한다. 이러한 다중경로의 영향으로 신호는 왜곡되고 원활한 수신을 방해하게 된다. 본 논문에서는 수신신호의 성능을 향상시키고자 수중통신에 적합한 반복부호를 설정하였다. 적용 가능한 반복부호로는 터보 부호와 LDPC 부호, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 있으며, 동일한 부호화율 및 비슷한 부호어 길이에서 터보 등 화기 기반의 성능을 분석하였다. 반복횟수를 5회로 고정하였고, 수중 채널 데이터는 실제 동해 바다에서 송수신 거리가 5Km로 실험을 하였다. 그리고 데이터 속도를 1Kbps에서 측정된 실제 데이터를 이용하였다. 성능 분석 결과, BCJR 기반의 컨볼루션 부호가 가장 적합함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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