본 논문은 파운틴 코드를 기반으로 하는 응용계층 순방향오류정정을 설계하고 무선 네트워크 사용자에게 효율적으로 정보를 전송하기 위한 방안에 관하여 논한다. 파운틴 코드는 이진 대칭 소실 (erasure) 채널에서 데이터 전송을 효율적으로 하기 위해 개발된 채널 부호화 방식이다. 송신단은 원 정보를 부호화하여 전송하고, 수신단은 일정량 이상의 부호화된 데이터 수신한 후 원 정보를 복원한다. 파운틴 코드의 복호화 성능은 정해진 변수 c값에 따라 달라질 수 있으며, 적절한 값으로 설정되지 않을 경우, 필요이상의 부호화된 데이터를 수신하게 될 수 있다. 본 논문에서는 파운틴 코드의 특성을 분석하고, 실험을 통하여 원하는 복호화 성능을 유지할 수 있는 적절한 c의 값을 찾는다. 또한, 무선 네트워크 테스트베드 환경에서 파운틴 코드 기반의 응용계층 순방향오류정정을 구현하고 부호화 및 복호화 성능을 평가한다.
코드 분할 다중 접속 기법은 주파수 선택적 페이딩에 강인하고 높은 주파수 재사용 효율 특성으로 인해 열악한 수중 환경에서의 유망한 매체 접속 제어 기법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 최근 수중 매체 접속 제어기법의 성능 분석이 모의실험을 통해서 뿐만 아니라 해상 및 저수지에서의 실제 실험을 통해 이뤄지고 있다. 이에 본 논문에서는 수중 코드 분할 다중 접속 기법의 순방향 링크에 대한 트랜스시버를 설계한다. 수조 실험을 통해 코드 분할 다중 접속 기법의 수중 환경 적용 가능성을 검증하며, 수조 실험으로 얻어진 결과를 바탕으로 개선된 성능의 트랜스시버를 설계하고 모의실험과 저수지 실험을 통해 성능 개선을 확인한다. 사용자 데이터는 월시 부호를 사용하여 다중화되며, PN 획득 과정을 통해 위상 오류 정정 및 PN 부호 역확산을 수행한다. 또한 성능 향상을 위해 인터리빙 기법과 높은 오류 정정 효율을 가지는 채널 부호화 기법을 사용한다. 결과적으로 두 개의 다중화 데이터는 모두 오류 없이 복원되었으며, 세 개, 네 개의 다중화 데이터는 15% 이하의 오류율로 복원되었다.
무선 채널에서 제한된 주파수 대역폭을 최대로 활용하여 비디오 데이터를 전송하기 위해서는 고효율의 변복조 기법, 페이딩 보상 기업 및 효율적인 오류 정정 기법이 요구된다. 본 고에서는 RF 주파수가 2GHz 대역이고 주파수 대역폭이 200 KHz를 갖는 TDMA 방식에 의한 WLL 모뎀(이하 AdWiLL$^{TM}$이라 한다) 설계에 대하여 기술한다. AdWiLL$^{TM}$모뎀의 핵심 기술로는 채널 특성을 실시간으로 분석하여 최적의 송수신 조건을 결정하는 channel probing 기술, 페이딩 환경에서 다중 레벨 QAM변복조를 가능하게 하는 적응출력제어 기술, WLL전파 환경과 서비스가 고려된 연접 부호(concatenated coding)를 통한 순방향 오류 정정(FEC) 기술, 송수신 성능 향상을 위한 범포밍 기술이 포함된다. 구현된 모뎀으 고정 무선 채널 환경에서 16 채널에서 32Kbps ADPCM 음성 신호를 동시에 송신할 수 있으며, 협대역 ISDN에서 제공하는 전송속도로 비디오 데이터의 전송이 가능함을 보였다.
본 논문에서는 ETSI와 3GPP에서 차세대 이동통신 IMT-2000 서비스의 음성부호화기의 표준으로 채택한 AMR을 인터넷을 통한 멀티미디어 서비스에서 사용하기 위해 부가 정보를 이용한 손실 패킷 복구 방법이 첨가된 전송방법을 제시한다. 인터넷과 같은 패킷 교환 망에서의 음성 통신에서 과도한 패킷 손실은 급격한 음질 저하를 유발한다. 본 논문에서는 음성 패킷 데이터를 순방향 오류정정(FEC)의 부가 정보로 사용하고 연속 패킷 손실이 발생하였을 경우 오류 은닉방법을 사용하여 패킷 손실에 의한 음질 저하를 개선하는 방법을 제안한다. 순방향 오류정정방법 중 부가 음성 정보를 원래의 음성정보와 함께 보냄으로써 손실된 음성은 부가 음성 정보를 이용해 복구할 수 있다. 본 연구에서 사용한 AMR 음성 부호화기는 CELP기반의 음성 부호화기 이므로 음성 부호화기의 특징을 이용해 2개 이상의 군집오류가 발생했을 경우 패킷 손실이 일어나기 전후의 데이터를 이용해서 손실된 패킷으로 인한 영향을 최소로 하는 오류은닉 방법을 사용하였다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해 AMR 부호화기의 고음질 압축 방법인 12.2 kbit/s 모드로 전송하는 방법과 ITU-T 표준안인 CS-ACELP로 전송하는 방법을 SNR과 MOS 측정을 통해 비교하였다. 제안된 방법이 10%의 평균 패킷 손실률에서 부호화기 자체의 오류은닉 기술을 적용한 AMR - 12.2 kbit/s 모드보다 MOS값에서는 1.1, SNR값은 5.61 dB 높았으며, 제안된 방법은 20%의 손실률에서도 통신 가능한 음질을 유지하였다.
LDPC 부호는 최근 Wi-Fi, WiGig, 10GBased-T Ethernet과 같은 최신 통신 표준들에서 순방향 오류 정정 부호로 적용되고 있다. 그러나 LDPC 부호는 우수한 성능을 위해 큰 블록 크기와 많은 반복 복호 횟수를 요구되어 많은 연산량을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 오류 정정 성능을 크게 저하시키지 않고 연산량을 감소시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 본 논문에서는 특정 조건식을 만족하는 변수 노드나 체크 노드에 대하여 메시지 갱신 연산을 중지시켜 연산 복잡도를 감소시키는 AFC 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 300 m - 80 km 의 광송수신 기능을 구비한 10 Gbps 광 add-drop 트랜스폰더의 설계 및 구현결과를 기술한다. 10 Gbps 광트랜스폰더는 광전달망 접속기능부와 광종속망 접속기능부와 순방향오류 정정(FEC: forward error correction) 기능부로 이루어 진다. 각 기능부는 독립된 어셈블리로 설계하였으며, 특히 광종속망 접속기능부는 요구되는 전송거리에 따라 어셈블리를 교체할 수 있도록 구현하였다.
코드 분할 다중 접속 기법은 주파수 선택적 페이딩에 강인할 뿐만 아니라 주파수 재사용 효율이 좋으므로 열악한 수중 환경에서의 유망한 매체 접속 제어 기법으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 다이버시티 기법을 적용한 수중 코드 분할 다중 접속 기법의 순방향 및 역방향 링크 트랜스시버를 설계한다. 사용자 데이터는 월시 부호를 사용하여 다중화되며, 유사 잡음 부호 획득 과정을 통해 위상 오류 정정 및 유사 잡음 부호 역확산을 수행한다. 수중 음향 채널의 다중 경로 페이딩에 의한 트랜스시버 성능 감소를 최소화하기 위해 동일 이득 합성 및 최대비 합성의 다이버시티 기법을 적용한다. 다이버시티 기법으로 인한 트랜스시버의 성능 개선을 확인하기 위해 평균 수심 40 m의 문경시 경천호에서 두 개의 송신기와 두 개의 수신기를 활용하여 460 m 거리에서 저수지 실험을 수행하였으며, 결과적으로 순방향 및 역방향 링크 모두 사용자 데이터가 오류 없이 복원되었다.
본 논문은 100 Gb/s급 광통신 시스템을 위한 반복적인 Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH) 부호와 고성능 복호기 구조를 보여준다. 제안된 구조는 고속 데이터 처리율뿐만 아니라 뛰어난 오류정정능력을 보여준다. 제안된 6회 반복 i-BCH 복호기는 메모리 기반의 인터리브 기술을 이용하였으며 6번의 반복 복호시 $10^{-15}$ post-FEC Bit Error Rate(BER) 기준 9.34 dB의 강력한 Net Coding Gain(NCG) 성능을 제공한다. 제안된 고성능 i-BCH 복호기의 구조는 90-nm CMOS 공정을 사용하여 합성한 후 수행한 성능 분석 결과 430 MHz의 동작 속도와 100 Gb/s의 데이터 처리율을 갖는다. 따라서 100 Gb/s급 광통신시스템을 위한 차세대 순방향 오류정정 구조에 적용할 수 있다.
연판정 검출기는 시스템의 비트오류율과 처리율을 높이기 위해서 많은 순방향 에러정정(FEC) 방식과 자동반복요구(ARQ) 방식에서 사용되고 있다. 또한 FEC 방식과 ARQ 방식을 결합한 복합-ARQ 방식은 시스템의 전체적인 성능을 높이기 위해 매우 효율적인 방식이다. 본 논문에서는 연판정 검출기를 사용하고 채널부호로는 1차 Reed-Muller 부호를 사용한 복합-ARQ 방식을 제시한다. Reed-Muller 부호는 다른 부호에 비하여 매우 간단하면서 빠른 Green machine 복호기를 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 시스템의 성능을 평가하기 위하여 비트오류율과 처리율을 구하고 다른 시스템과 비교하였다. 그 결과 제안된 시스템이 복잡도면에서의 큰 손실없이 성능면에서 높은 개선을 보임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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