수중음향통신 시스템의 성능은 신호의 다중경로 전달 과정에 의해 발생하는 지연 확산 현상 때문에 인접심벌 간 간섭(ISI)에 영향을 받는다. 인접 심벌 간 간섭을 제거하기 위해 등화기가 사용되어진다. 본 논문에서는 한국 연근해에서 수집된 실측 데이터를 이용하여 채널 부호화 기법과 등화기가 결합하여 동작하는 터보 등화기를 갖는 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 그 결과 터보 등화기를 이용하여 반복 복호를 하였을 때는, 1회 반복 시 BER(Bit Error Rate) $10^{-4}$을 기준으로 반복이 없는 등화기를 사용하였을 때 보다 1.5 dB 성능이 향상되었다. 또한 반복이 2~3회인 경우 약 3.5 dB 성능이 향상되었으나, 3회 이상 반복하였을 때는 더 이상 성능이 향상되지 않았다.
본 논문은 케이블 채널 등화에 이용 가능한 빠른 수렴 특성을 갖는 블라인드 결정 궤환 등화기를 제안한다. 전방향 및 궤환 필터로 구성되는 기존의 블라인드 결정 궤환 등화기는 에러 전파 문제를 피하기 위해 전방향 필터 계수가 충분히 수렴된 후, 궤환 필터 계수가 갱신되므로 정상 상태에 수렴하는데 많은 훈련시간이 걸리는 단점을 갖는다. 이런 단점을 극복하기 위해 제안된 등화기는 수신신호와 입력신호의 통계적 특성을 나타내는 대표값 사이의 최소 거리를 이용하는 새로운 비용함수를 전방향 필터에 적용하였다. 또한 계수 갱신에 이용되는 LMS 알고리즘의 수렴 상수를 등화기 출력에 따라 적응적으로 변화시킴으로써 궤환 필터의 수렴 속도를 향상시켰다. 제안된 등화기의 성능을 공인된 케이블 채널 환경하에서 모의실험 하였다. 그 결과, 제안된 등화기는 기존의 블라인드 등화기보다 빠른 수렴속도를 보였으며, SER 성능 비교에서도 기존의 블라인드 등화기보다 더 나은 결과를 나타내었다. 제안된 등화 기술을 유무선 멀티미디어 전송환경, 8-VSB 혹은 64-QAM 방식을 이용하는 지상파 HDTV 등에 적용하는 것을 기대할 수 있다.
블라인드 등화기법은 트레이닝 시퀀스 없이 수신된 신호만을 가지고 채널 등화를 할 수 있다. 블라인드 등화시스템은 트레이닝 시퀀스가 존재하지 않기 때문에 블라인드 등화 시스템을 통해서 대역 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있습니다. 이 때문에 이동 위성 통신에서 유저들의 이동으로 인해서 발생하는 ISI를 제거하기 위해서 블라인드 등화시스템을 사용해야 합니다. 트레이닝 시퀀스를 사용하지 않기 때문에 우리는 블라인드 등화기시스템을 통해 대역 효율을 증가시킬 수 있으며, 트레이닝 시퀀스를 사용하지 않는 이동 통신의 수신기에서는 블라인드 등화를 사용해야 합니다. 블라인드 등화는 이동 위성 통신 채널에 적합합니다. 이 블라인드 등화를 이동 위성 통신 시스템에 적용시켜 BER 성능을 향상시키는 것은 매우 중요합니다. 본 논문에서는 MCMA와 SAG MCMA를 적용한 블라인드 등화 시스템을 제안한다. 이 시스템은 빔포밍과 MUSIC 알고리즘 그리고 coordinate change 기법을 적용해서 BER 성능이 향상됨을 시뮬레이션을 통해서 확인할 수 있다.
차세대 이동통신 시스템은 고속의 멀티미디어 데이터의 신뢰성 있는 전송을 요구하고 다양한 전파환경에서 신뢰성 있는 음성, 데이터, 영상서비스 등의 다양한 서비스를 제공한다. 하지만 광대역 무선 접속을 지원하는 다중 접속 기술은 DS-CDMA(Direct Sequence Code Division Multiple Access) 시스템에서 시스템 성능을 저하시키는 심벌간 간섭(ISI) 혹은 다중접속간섭(MAI) 신호를 발생시킨다. 이러한 간섭 신호를 개선하기 위해 적응 블라인드 등화 방식을 사용하는데 적응 블라인드 등화 방식 중에서도 가장 많이 이용하는 Constant Modulus Algorithm(CMA)을 적절한 초기화 없이 사용하면 ill-convergence 현상이 나타난다. 본 논문에서는 채널의 효율을 높이기 위한 등화 방식으로 기존의 NCMA 알고리듬을 이용한 새로운 블라인드 등화 방식(Modified NCMA)을 제안하고, 이를 비동기 DS-CDMA 시스템의 다중 사용자 환경에서 컴퓨터 모의 실험 및 성능분석을 하였다. 제안한 등화 방식의 자승오차(SE : Squared Error)의 개선은 spreading gain 31과 127에 대해 cell 내의 사용자가 10명일 때 약 17dB 정도이고, 사용자가 15, 25명으로 증가시킴에 따라 자승오차의 개선은 각각 20dB, 15dB 정도로 전체 평균 자승오차는 약 17.3dB 정도로 개선됨을 확인할 수 있었다.
결정 궤환 등화기는 선형 등화기에 비해 잡음을 증폭시키지 않으면서 심벌간 간섭이 심한 채널을 보상할 수 있기 때문에 최근에 많이 사용되기 있다. 본 논문에서는 에러의 궤환을 사용하여 결정 궤환 등화기의 성능을 더욱 향상시킨 새로운 결정 궤환 등화기 구조를 제안한다. 피드포워드나 피드백워드 필터로 제거되지 않은 에러 신호의 상관성을 더욱 감소시킴으로써 향상된 성능을 얻을 수 있다. 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 적은 수의 탭을 추가적으로 필요로 하므로 하드웨어 구현을 위한 복잡도는 거의 증가하지 않는다. 이론적인 분석과 모의실험을 통해 알고리듬이 기존의 결정 궤환 등화기에 비해 효율적이며, 심벌간 간섭이 심한 채널의 경우에 더욱 향상된 성능을 가짐을 보인다.
본 논문에서는 디지털 고밀도 기록 장치의 비선형성 감소를 위한 비선형 적응 등화기의 구조에 대하여 논한다. 기록 장치가 고밀도화되어 감에 따라 증가하는 비선형 심볼간 간섭을 감소시킬 수 있는 비선형 적응 결정 궤환 등화기를 제안하고, 후조(postcursor)에 비선형 심볼간 간섭이 존재할 때 이를 제거할 수 있도록 제안된 기존의 방식은 RAM-적응 결정 궤환 등화기와 성능을 비교 평가한다. 3종류의 다른 밀도를 갖는 기록 채널의 경우에 대하여 각 등화기의 출력을 SNR을 관찰하고, 전조(precursor)와 후조에 비선형 심볼간 간섭이 존재하는 일반적인 기록 채널에서 비선형 적응 결정 궤환 등화기의 성능이 가장 우수함을 확인한다
최근의 디지털 통신시스템은 정보 통신 이용자의 급격한 증가와 영상과 음성 및 각종 데이터의 멀티미디어화로 인해 데이터가 고속화 되고 있다. 그러므로 멀티미디어 디지털 통신에서는 고속의 정보전송과 높은 통신 품질이 동시에 요구되고 있다 이와 같은 고속의 데이터 전송에 있어서 야기되는 문제는 멀티패스에 의한 페이팅 현상이다. 멀티패스 페이딩 채널에서는 ISI(Intersymbol Interference)라고 하는 신호간의 간섭에 의해서 선형 또는 비선형 왜곡이 일어나게 되며 이러한 왜곡된 신호를 보상하기 위한 여러 가지 등화기와 적응 알고리즘이 소개되고 있다. 본 논문에서는 지연스프레드가 긴 통신채널에서 통신 품질을 항상하기 위해 RLS 알고리즘에 의한 결정귀환 등화기와 RLS-MLSE에 의한 채널 추정과 비터비 등화기의 성능을 비교, 분석하였다. 특히 채널의 임펄스 응답이 비교적 긴 지연스프레드와 non-minimum phase 특성을 갖는 경우에 대하여 비교적 정확한 채널 임펄스응답의 추정과 우수한 등 화특성 을 보인다
비동기 DS-CDMA 다중 사용자 환경의 이동통신 시스템에서 채널의 효율을 높이기 위해 학습 신호열을 사용하지 않는 블라인드 등화 기법을 제안한다. 블라인드 등화 기법 중에서 가장 단순하면서 성능이 좋고 구현하기 쉬운 CMA(Constant Modulus Algorithm)는 근거리-원거리 효과(near-far effect)가 심하게 나타날 경우 전력이 약한 사용자들의 수렴 영역이 작아져 mis-convergence 위험성이 증가한다. 이런 경우에도 Newton 방식을 이용한 등화 기법은 자승 오차와 Eye-Pattern의 성능 비교를 통해 기존의 방법 보다 우수함을 확인할 수 있었다.
블라인드 채널 등화기의 일종인 CMA방식의 수렴 속도는 일반적을 훈련열을 바탕으로 한 방법에 비해서 느린 경향이 있다. 또 그 수렴 속도는 정해진 스텝사이즈에 따라 정해진다. 본 논문은 기존 고정 스텝사이즈 CMA 알고리즘의 수렴 속도를 개선하기 위한 직교 정사형 망각인자를 도입하여 수렴성능이 개선된 새로운 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 기존의 single carrier - frequency domain equalization (SC-FDE) 전송구조에서 파일럿으로 인해 발생하는 오버헤드를 감소시키기 위한 새로운 방안을 제안한다. 기존의 SC-FDE 전송구조에서는 데이터 블록마다 파일럿을 전송하기 때문에 파일럿으로 인한 오버헤드 부담이 크다. 제안하는 SC-FDE 구조는 두 개의 파일럿 사이에 여러 개의 데이터 블록을 전송하여 선형 보간법을 통해 채널 추정 및 등화를 수행한다. 이는 기존의 구조에 비해 파일럿을 줄여서 전송하기 때문에 파일럿으로 인한 오버헤드를 감소시키면서 안정적인 채널 추정 및 등화를 가능하게 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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