부호화율과 구속장을 선택적으로 지정할 수 있는 다중 표준용 파라미터화된 비터비 복호기의 효율적인 설계에 대해 기술한다. 설계된 비터비 복호기는 부호화율 1/2과 1/3, 구속장 7과 9를 지원하여 4가지 모드로 동작하도록 파라미터화된 구조로 설계되었으며, 각 동작모드에서 공통으로 사용되는 블록들의 공유가 극대화되는 회로구조를 적용하여 면적과 전력소모가 최소화되도록 하였다. 또한, one-point 역추적 알고리듬에 최적화된 ACCS (Accumulate-Subtract) 회로를 적용하였으며, 이를 통해 완전 병렬구조에 비해 ACCS 회로의 면적을 약 35% 감소시켰다. 설계된 비터비 복호기 코어는 0.35-um CMOS 셀 라이브러리로 합성하여 79,818 게이트와 25,600비트의 메모리로 구현되었으며, 70 MHz 클록으로 동작하여 105 Mbps의 성능을 갖는다. 설계된 비터비 복호기의 BER (Bit Error Rate) 성능에 대한 시뮬레이션 결과, 부호화율 1/3과 구속장 7로 동작하는 경우에 3.6 dB의 $E_b/N_o$에서 $10^{-4}$의 비트 오류율을 나타냈다.
본 논문에서는 트렐리스 부호화된 MDPSK-OFDM의 차동검파에서 BER(bit error rate) 성능을 향상시키기 위해 다중 위상 검파를 수행한다. 제안된 비터비 디코더는 다중 위상차를 가지 메트릭으로 사용하는 슬라이딩 방식의 다중 위상 검출 방식이며 이러한 가지 메트릭을 사용하는 비터비 알고리듬을 제안한다. 본 논문에서 제안한 다중 위상 검출을 이용한 MDPSK-OFDM은 대역폭과 전력의 효율성을 감소시키지 않고 같은 SNR에서 BER 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다. 또한 제안된 디코더 방식과 알고리듬은 다중 반송파뿐만 아니라 전통적인 단일 반송파 변조에도 사용됨 수 있다.
부호화율과 구속장을 선택적으로 지정할 수 있는 다중 표준용 파라미터화된 비터비 복호기의 효율적인 설계에 대해 기술한다. 설계된 비터비 복호기는 부호화율 1/2과 1/3, 구속장 7과 9를 지원하여 4가지 모드로 동작하도록 파라미터화된 구조로 설계되었으며, 각 동작모드에서 공통으로 사용되는 블록들의 공유가 극대화되는 회로구조를 적용하여 면적과 전력소모가 최소화되도록 하였다. 또한, one-point 역추적 알고리듬에 최적화된 ACCS (Accumulate-Subtract) 회로를 적용하여 완전 병렬구조에 비해 ACCS 회로의 면적을 약 35% 감소시켰다. 설계된 비터비 복호기 코어는 0.35-um CMOS 셀 라이브러리로 합성하여 79,818 게이트와 25,600비트의 메모리로 구현되었으며, 70 MHz 클록으로 동작하여 105 Mbps의 성능을 갖는다.
일반적으로 통신채널은 심볼간 간섭(ISI)과 가산성 백색잡음(AWGN) 이 존재하는 환경으로 모델링할 수 있다 이러한 채널환경에서 비터비(Viterbi) 알고리즘은 송신측에서 전송한 데이터를 검출하기 위한 최적의 방법이다 하지만 비터비 알고리듬은 채널의 길이에 지수적으로 증가하는 많은 연산량 때문에 적합한 방법이 되지 못한다 이러한 문제점을 해결하기 위한방법들의 일종으로서 적응 등화기를 이용한 채널 등화 기법들이 널리 사용되고 있으나 채널이 혼합 위상 특성을 가지는 경우에는 비효율적인 방법이다 본 논문에서는 혼합 위상 특성을 가지는 채널을 위한 효율적인 채널 등화기를 제안하였으며 기존의 채널 등화 기법들과 비교하여 제안한 방법의 우수성을 보였다.
본 논문은 IEEE 802.11a에 의해 규정되어진 데이터 율 12Mbps, 부호화 율 1/2, 구속장이 7인 무선LAN용 비터비 디코더를 설계하고 구현한다. 구현에 앞서 각 구속장에 따른 전달함수를 구하여 각 구속장 별 first event 에러 확률과 비트 에러 확률을 구한다. 4bit연성판정을 위해 입력 심볼을 16단계로 양자화 하였으며 역 추적을 위한 방식으로 메모리를 사용하는 대신 새로운 알고리듬을 적용한 레지스터 교환방식을 사용함으로써 majority voting을 가능하도록 하였다 고속의 데이터를 처리하기 위해 병렬구조를 갖는 설계를 FPGA 칩을 사용하여 구현하였고 AWGN 환경 하에서 성능검증을 하였다.
차등 프리코더와 CPM 변조기로 구성된 SOQPSK-TG는 전력 및 대역폭 효율이 우수하여 텔레메트리 표준으로 채택되었다. 본 논문에서는 SOQPSK-TG의 주파수 펄스를 심벌 길이가 2인 구형파로 근사화하여 간소화한 후 이를 차등 프리코더와 결합하여 상태수를 4로 감소시킨 비터비 복호 수신기를 제안하였다. 이를 AWGN 채널에서 컴퓨터 모의 실험한 결과 기존 방식의 SOQPSK-TG 수신기와 성능과 비교하여 BER이 $10^{-5}$일 때 약 1dB의 성능 개선이 있는 것을 확인하였다.
본 논문은 support vector machine (SVM)을 사용하여 은닉 마코프 모델 (HMM)과 심잡음 존재 정보를 결합한 새로운 심장질환 분류 방법을 제안한다. 켑스트럼 특징과 HMM 비터비 (Viterbi) 알고리듬을 이용하여 입력 신호를 모든 심장질환 모델에 대하여 상태 단위로 분할하여 상태별로 로그우도 (점수)를 계산한다. 심잡음 신호의 시간적 위치 특성을 이용하기 위하여 입력신호를 두 개의 부대역으로 나누고 부대역별로 프레임 단위의 심잡음 점수를 계산한 다음, 비터비 알고리듬으로부터 구한 상태 분할 정보를 이용하여 상태단위의 심잡음 점수를 구한다. SVM은 모든 심장질환 종류에 대한 상태 단위의 HMM과 심잡음 점수를 입력으로 하여 최종적으로 심장질환을 판정한다. 심장질환 분류 실험결과, 제안한 방법은 기존의 켑스트럼 특징과 HMM 분류기를 이용한 방법에 비하여 20.4 %의 상대적 개선율을 보여준다.
컨벌루셔널 부호의 복호를 위한 M-알고리듬은 복호 트렐리스의 매 단계에서 미리 정해진 개수의 생존 경로를 유지하는 방법으로 구현이 쉽고 고속 데이터의 실시간 처리에 적합하며 최적 복호인 비터비 알고리듬에 비해 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다. 반면, 트렐리스 상에서 올바른 경로가 생존 경로에 포함되지 않는 경우 연속된 복호 오류를 생성하는 단점을 가진다. 본 논문에서는 복호 복잡도, 프레임 길이, 부호 구속장의 변화에 따른 M-알고리듬의 성능 분석 결과를 제시하고 구속장을 확장한 부호와 M-알고리듬을 통한 복호를 결합하여 사용 시 얻을 수 있는 성능 이득을 정량화 하였다. 특히 제한된 프레임 길이를 갖는 전송 시스템에 적용되는 경우, 증가된 부호 자유 거리에 의한 성능 이득 효과가 올바른 경로 손실에 의한 성능 감소 효과에 비해 더 큼을 확인하였다. 길이 L=100인 프레임의 오율이 0.01%일 때, 64개의 생존 경로를 갖는 복호를 사용하여 얻어지는 신호 대 잡음비 이득은 구속장을 K=7으로부터 X=9, 11, 15로 증가시킴에 따라 각각 0.6, 0.75, 0.8dB가 된다.
이 논문에서는 다중 TCM (Multiple Trellis-Coded Modulation, MTCM)을 적용하여 변조 시스템의 성능 을 향상 시컨 트렐리스 부호화된 8DPSK를 구성하고 그 성능을 분석한다. 또한 BER(Bit Error Rate)의 향상 을 위해 다중 심볼 차동 검파 방식을 적용한다. 모탤링한 채덜은 디지틀 위성 이동 통신 채널인 라이시안 페이 딩(Rician fading) 채널이다. 디코딩 방볍은 비터비 알고리듬을 사용하며, 연집 에러에의한 비터비 디코더의 에러 전파를 막기위해 인터리빙을 사용한다. 컴퓨터 시율레이션올 통하여 다중 TCM파 다중 심벌 차동 겁파를 적용한 트렐리스 부호화된 8DPSK는 동일한 대역폭 효율을 갖는 부호화되지 않은 차동 변조 방식보다 향상된 성능을 보임을 알 수 있다. 또한 페이딩 환경에서는 인터리빙 방법이 성능 향상에 중요함을 알 수 있다.
This paper proposes an efficient traceback method for parallel hardware implementation of the Viterbi algorithm. Compared to the conventional Viterbi algorithm where initial state for traceback is selected arbitrarily the proposed algorithm decides decoding output by analyzing the survivor paths of consecutive tracebacks. This makes Viterbi algorithm more efficient in error correction event when more than one survivor path exists. The proposed traceback algorithm together with its hardware realization is presented in this paper. Experimental results show tht the proposed algorithms is efficient in error correction in noisy channels compared to the existing algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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