FTN (Faster Than Nyquist) 전송 방식은 나이퀴스트 (Nyquist) 율보다 빠르게 신호를 전송할 수 있으나 필연적으로 ISI (Inter-Symbol Interference)가 발생하고 이로 인하여 송신 심볼 간 상관관계가 발생한다. 한편 터보류 채널 부호화 방식에서는 정보 프레임의 길이가 길어질수록 성능이 개선되나 정보 프레임의 길이가 길어짐에 따라 전송 지연, 복호기의 복잡도 및 복호 지연이 증가하는 문제가 있다. 본 논문에서는 FTN 전송으로 인하여 발생한 심볼 간 상관관계를 활용하여 부호어 (codeword)들 간에 상관관계를 부여하고 이를 통하여 보다 큰 정보 프레임을 사용하는 것과 같은 효과를 제공할 수 있는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 부호어 간 상관관계로 인하여 보다 큰 정보 프레임을 사용하는 것과 유사한 성능을 나타낼 뿐만 아니라 복호기에서는 다수의 구성 복호기 (constituent decoder)가 병렬로 연결된 구조를 갖고 있어 병렬 복호가 용이한 장점이 있다.
터보 처리는 무선 단일 입출력 통신 시스템과 마찬가지로 무선 다중 입출력 (MIMO: multi-input multi-output)통신 시스템에서도 재귀 처리를 통하여 Shannon Limit 근접하는 방법으로 알려져 왔다. 재귀 처리는 복호와 간섭 제거의 상호 영향을 극대화시킬 수 있으나 LDPC (Low Density Parity Check) 부호는 내부의 복호 처리의 지연으로 인해 터보 처리에 사용되지 않고 있다. 본 논문에서는 고속 무선 통신을 위한 터보 병렬 시공간 처리를 갖는 LDPC 부호화된 다중 입출력 시스템을 제시하고 낮은 신호 대 잡음 비 (SNR: Signal to Noise Ratio) 에서 복호된 프레임의 신뢰도를 판정하기 위한 평균 연출력 신드롬 (ASS: Average Soft-Output Syndrom) 기법을 제안한다. 모의 실험 결과는 제시된 시스템이 기존 시스템보다 성능이 뛰어나고 제안된 ASS 기법은 낮은 SNR에서 성능저하 없이 터보 처리의 평균 재귀 횟수를 효과적으로 줄이는 것을 보여준다.
본 논문에서는 블록부호를 트렐리스상에서 구현하여 블록부호의 연판정 복호 알고리즘인 MAP 복호 알고리즘을 유도하였다. 또한 트렐리스상의 연판정 복호법인 비터비 알고리즘과 MAP 알고리즘을 사용한 모의실험을 통해 그 성능을 분석하였다. 그리고 비교적 간단한 블록부호인 해밍부호를 구성부호로 사용하여 다양한 형태의 직렬연접부호와 병렬연접부호에 대한 성능분석을 수행하였다. 모의실험 결과 블록부호에 연판정 복호 알고리즘을사용한 경우는 경판정 복호 알고리즘에 비해 높은 부호화 이득을 가짐을 알 수 있었다. 또한 구성부호로 블록부호를 사용하는 연접부호의 모의실험을 수행한 결과 반복복호함으로써 우수한 성능을 가진 연접부호를 얻을 수 있음을 검증하였다.
본 논문에서는 디지탈 무선통신을 위한 전송방식으로 집합분할에 의한TCM/M-PSK와pragmatic 부호에 의한 M 진 PSK 시스댐을 실현하였다. 전송채널에 AWGN과 Rayleigh 페이딩이 존재하는 경우 시스댐의 성능을 오율 관점에서 해석하였으며, 이를 위한 오율식을 유도하여 제시하였다. 그 결과 Rayleigh 페이덩이 많은 영향을 미치는 이동무선통신에서 pragmatic 부호에 의한 방식은 부호화하지 않고 곧바로 전송되는 정보데이터에 의해 발생하는 병렬쌍때문에 시스템 전체의 성능을 저하시키게 됨을 알 수 있었다. 하지만 AWGN만 고려하는 무선통신에서 pragmatic 방식은 단일 부호기/복호기를 사용하므로 시스템이 간단해지는 장점이 있다.
본 논문에서는 동영상의 실시간 Full HD 영상$(1920{\times}1080@30fps)$ 부호화를 위한 하드웨어 기반의 CAVLC 엔트로피 부호화기 구조를 제안한다 한 매크로 블록 당 AC 계수 376개 와 DC 계수 8개 총 384개의 데이터가 존재 할 수 있다. 실시간으로 처리하기 위해서는 최대 384개의 데이터를 모두 처리해야 한다. 데이터를 효율 적으로 처리하기 위해 병렬 처리, 파이프라인 처리를 사용, 블록당 16개의 데이터 이후의 존재하는 불필요한 '0' 제거로 동작 cycle를 최소화하였다. 설계된 모듈은 한 매크로 블록당 최대의 384개의 데이터를 469cycle로 처리한다. CAVLC 구조를 검증하기 위하여 JM 9.4부터 reference C를 개발하였으며, reference C로부터 test vector를 추출하여 설계 된 회로를 검증하였다.
집합이론을 기본으로하는 수학적 형태학은 영상처리의 여러분야에서 다양하게 이용되어 왔다. 본 논문에서는 수학적 형태학을 이용하는 새로운 이진 영상의 피라미드를 제안하였다. 제안된 방법에서는 이진영상을 특별한 조건을 갖는 구조적 요소(structure element)로 침식 (erosion)하고 침식된 영상을 부표본화(subsampling)를 이 용하여 축소하고, 축소된 영상을 외삽(interpolation)과 침식 할 때와 동일한 구조적요소로 융기(dilation)하여 확장하며, 원 영상과 차를 이용하여 나머지 영상을 구하였다. 이때 사용된 구조적 요소는 부표본화 집합을 융기하였을 경우, 원래의 표본화 집합을 재생할 수 있는 구조적 요소로서, 차이 영상이 0또는 1로 표현되기 위해 충분해야 한다. 또한, 피라미드 구성에 필요한 연산들이 분리가능(separable)함을 증명함으로써 파이프라인 프로세싱등 병렬 연간이 가능함을 입증하였으며, 제안된 피라미드를 이진 영상의 점진적 부호화에 이용할 경우 등가 엔트로피 측면에서 약 1.6에서 2.9배 개선될 수 있음을 보였다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 방식은 전통적인 단일 반송파 전송방식과는 달리 전송할 데이터를 병렬적으로 변조하여 주어진 다중전송채널에 다수의 반송파를 실어 보내므로 고속의 데이터전송을 수행하고 주파수를 직교적으로 오버랩시킴으로써 높은 스펙트럼 효율을 제공할 수 있어 LAN 및 WAN의 멀티미디어 분야에서 적용되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 변조방식에 따른 Coded-OFDM 무선통신시스템의 성능을 평가하였으며 코딩은 터보 코드를 사용하였고 변조방식으로서는 M-PSK나, M-QAM사용하였다. 시뮬레이션은 다중로 지연 확산, 가우시안채널잡음, Peak Power Clipping 등이 포함된 가상의 채널환경과 실제 채널환경에서 적용되었다. 시뮬레이tus 결과 3dB가량의 부호화 이득을 얻었고 Coded-OFDM 시스템에서의 변조방식으로는 M-QAM방식이 M-PSK방식보다 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 디지털 통신 시스템에서 오류 정정 부호화 방식으로 사용되는 Turbo Code에서 기존의 블록 인터리버의 성능을 개선한 새로운 S-R 인터리버와 MAP 알고리듬을 이용한 병렬 구조의 새로운(New) 터보 복호기를 제안하고, 차세대 무선 멀티미디어 통신에서 실시간 음성 및 비디오 서비스를 제공시 복호 지연시간을 단축시키기 위해 가변 복호 방법을 이용하여 DS-CDMA 시스템의 Multipath 채널 환경에서 컴퓨터 모의 실험을 통해 성능 분석을 하였다. 또한 이동통신 시스템에서 채널의 효율을 높이기 위한 등화 방식으로 기존의 NCMA 알고리듬을 이용한 새로운 블라인드 등화 방식(Modified NCMA)을 제안하고, 이를 DS-CDMA 시스템의 다중 사용자 환경에서 컴퓨터 모의 실험 및 성능분석을 하였다.
본 논문에서는 LDPC에 근거한 semi-BICM 기법에 의해 다중 레벨 부호화(MLC)를 설계한다. 기존의 설계와는 다르게 그레이 매핑에 의해 MLC와 BICM을 결합함으로써 서로 다른 부호율(code rate)의 다수의 등가 채널상에서의 멀티미디어 데이터 전송이 가능하다. AWCN 채널용량에 매우 가까운 SNR에서 양호한 성능을 얻기 위해 랜덤 레귤러 LDPC 부호와 단순한 SA-LDPC 부호를 병렬 독립 복호가 가능한 MLC 부호로서 고찰하였다. 또한, 제안방식은 멀티미디어 통신시스템을 위한 전력 및 대역폭 효율을 얻을 수 있음을 수치해석 결과를 이용하여 나타내었다.
본 논문은 전력선통신시스템 (Power Line Communications)을 위한 초고속 오류정정 부호화기 회로에 관한 설계방법론과 회로의 동작속도, 회로복잡성과 레이턴시에 직접적으로 기여하는 핵심 GF (Galois Field) 연산기들의 역할 및 이들의 설계결과에 관해 설명한다. 특히, 이러한 설계방법에 충실한 오류정정 부호화기회로는 입출력 병렬구조의 세미-시스톨릭 (Semi-systolic) 아키텍처를 갖는 고속의 내부 핵심 GF 연산기회로들을 채택함으로써 고속 연산을 가능토록 한다. 최적화된 GF곱셈연산기를 기반으로 설계되어진 리드-솔로몬 (Reed-Solomon) 오류정정 부호화기는 전력선 채널상에서 데이터를 전송 시 발생되는 연집오류들을 효과적으로 복원하도록 하는 대표적인 부호화기로 이미 존재하는 다른 회로들에 비해 동작속도, 회로의 복잡성, 및 레이턴시 측면에서 그 성능이 월등히 뛰어나므로, 실제 초고속 전력선 통신시스템의 설계 및 구현 시 효과적으로 이용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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