본 논문은 비선형 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 줄일 수 있는 MMA (Multiple Modulus Algorithm) 적응 등화 알고리즘에서 constellation reduction 개념을 적용하여 등화 성능을 개선하는 CR-MMA (Constellation Reduction-MMA) 에 관한 것이다. MMA 적응 등화기의 탭 계수 갱신시에는 등화기 출력를 이용하여 오차 신호를 얻게 되는데, 이때 송신 신호의 order가 높아질수록 오차 성분이 크게 되어 성능이 저하된다. 그러나 constellation reduction을 이용하면, 고차의 QAM 신호도 4-QAM 신호 성상도로 reduction시켜 오차 신호를 얻으므로 이의 크기가 감소되어 개선된 성능으로 등화가 가능하게 된다. 제안하는 CR-MMA 알고리즘의 성능을 기존의 MMA 알고리즘과 비교하기 위하여 동일한 채널과 잡음 환경하에서 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 위해 수신측에서의 등화기 출력 신호인 복원된 신호 성상도, 수렴 성능을 나타내는 잔류 isi, MD learning 곡선과 잡음에 대한 강인성을 확인하기 위하여 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 모든 성능 지수에서 CR-MMA가 MMA 보다 우월하였으며, SER 성능에서 잡음에 대한 roburstness가 매우 강함을 확인하였다.
본 논문에서는 2차원 QAM 시스템에서 전송시 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 최소화하기 위한 적응 등화 알고리즘인 CR-MMA와 CM-MMA의 등화 성능을 비교하였다. 기존 적응 등화 알고리즘 MMA의 탭 계수 갱신을 위한 오차 신호를 얻을 때 CR-MMA는 nonconstant modulus 특성을 갖는 고차 2차원 QAM 신호를 constant modulus 신호로 변환하는 constellation reduction 개념을 이용하며, CM-MMA는 등화기 출력과 송신 신호점의 2차와 4차 cumulant를 강제로 일치시키기 위한 constellation matching error 개념을 이용한다. 서로 상이한 오차 신호를 얻는 과정을 거쳐 이들은 기존 방식보다 개선된 등화 성능을 얻을 수 있게 되므로, 논문에서는 이들을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 등화 성능을 비교하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 등화기 내부의 성능에서는 CM-MMA가 CR-MMA보다 우월하였지만, 외부 성능에서는 CR-MMA가 CM-MMA보다 우월함을 확인하였다.
최근 LTE-A (Long Term Evolution-Advanced)와 같은 무선 통신시스템에서는 멀티미디어 대용량 데이터를 전송하기 위한 64-ary QAM (Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 고차 변조방식을 채택하고 있다. 같은 차수의 변조 방식이라도 신호점의 배치 방법에 따라 오류 성능이 매우 다양하게 나타나므로 다양한 신호점 배치 방법의 오류 성능을 분석하기 위해서는 최적 성능 기준이 되는 최적 신호점의 오류 성능식이 필요하다. 오류 바운드에 근거한 최적 오류 성능을 갖는 신호점 배치 방법은 이미 연구된 바 있으나 이에 대한 정확한 심벌 오류 성능식이 유도된 바는 없다. 본 논문은 최적 신호점 배치를 갖는 64-ary QAM에 대한 정확한 심벌 오류 성능식을 유도한다.
눈 모형이 닫혀있는 등화 초기에 축소 신호점을 적용한 시그모이드 비선형성으로 오차신호를 추정하면, 기존 연판정의거 알고리즘의 문제점인 고차 신호점을 적용 시 계산 복잡도가 증가하고 수렴속도가 저하되는 단점을 개선할 수 있다. 시그모이드 함수는 평균과 분산 파라미터로 특성이 조절되므로, 분산 값을 조절함에 따라 축소 신호점의 값$(\gamma)$이+$\gamma$와-$\gamma$ 사이의 범위를 가질 수 있다. 본 논문에서는 등화가 올바르게 진행하여 각 신호점에서 군집의 크기가 줄어들 때 분산 값을 가변함으로써 정상상태 성능을 개선할 수 있는 가변 모듈러스 알고리즘(Variable Modulus Algorithm: VMA)을 제안한다.
UHDTV(ultra-high definition television)가 초고해상도 방송 서비스를 지향하는 차세대 방송 서비스로 논의되고 있다. 그러나 상용 방송 시스템으로 UHDTV의 요구 전송량을 온전히 충족시킬 수 없으므로, 초 고차 성상을 이용한 전송량 증대관련 연구가 진행되고 있다. 특히, 기존의 시스템 중에서 UHDTV 전송에 가장 적합한 DVB-T2(Digital video broadcasting-2nd generation terrestrial) 시스템에 초 고차 변조를 적용할 경우 오류 정정부호의 부호어와 성상의 Unequal error protection을 적절히 이어주는 비트 매퍼가 필요하다. DVB-T2 시스템의 비트 매퍼는 비트 인터리버와 비트-셀 역다중화기로 나누어져 있으며, 두 가지 블록에 대한 많은 연구가 진행되었다. 그러나 비트 인터리버 설계와 관련된 연구가 부족하여 UHDTV 시스템에 적용될 초 고차 성상의 비트 인터리버 설계 방법론에 대한 정립이 필요하다. 이에 따라 본 논문은 DVB-T2의 비트 인터리버의 설계 방법을 제안하고, 1024-QAM과 4096-QAM의 비트 인터리버를 제안된 설계 방법을 통하여 설계하였다.
본 논문에서는 극성 판단(Polarity Decision) PD를 이용하여 모드 변환과 루프이득(Loop Gain)의 변환시점을 자동적으로 검출해 주는 ATC(Automatic Transfer mode Control)알고리즘을 설계하고 모드 전환시 안정적으로 주파수 오프셋을 추정하는 평균방식 Gear-shift PLL을 설계하였다. 제안하는 모드 전환 시점 검출 알고리즘인 ATC 알고리즘은 종전의 QPSK방식에 적용되던 Lock Detector 알고리즘보다 구현이 매우 간단하며 정확하게 모드 전환시점을 검출한다. 또한 Shift Register에 저장했던 주파수 추정 값들을 평균하는 평균전환방식은 모드 전환시 낮은 주파수 추정 에러값으로 다음 모드에서의 빠른 추적 성능을 가능하게 한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 적은 회로 면적과 고속 처리가 가능하도록 설계되어 ASIC 설계에 매우 유용하다. 아울러 본 논문에서는 극성판단 PD를 적용하여 위상 포착 및 추적 성능평가를 수행하고 성좌도(constellation)를 각 모드별로 분석하였다.
본 논문은 nonconstant modulus 특성의 높은 스펙트럼 효율을 갖는 16-QAM 신호 전송 시 채널에 의한 부호간 간섭을 줄이기 위한 CCA (Compact Constellation Algorithm)와 RMMA (Region-based MMA) 블라인드 적응 등화 알고리즘의 성능 비교에 관한 것이다. CCA는 결정 장치의 출력인 sliced symbol과 16개의 모든 신호점들을 compact화한 통계적 심볼을 이용하여 탭 계수 갱신을 위한 오차 신호의 분산을 줄여 초기 수렴과 misadjustment를 개선하지만 연산량이 증대되며, RMMA는 신호점이 속하는 영역을 기준으로 4개의 constant modulus 신호로 변환한 후 오차 신호를 얻으므로 빠른 수렴속도와 misadjustment 및 채널 추적 능력이 연산량 증가없이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 논문에서는 동일한 채널에서 이들 알고리즘을 구현한 후 블라인드 적응 등화 성능을 등화기 출력 신호의 성상도, 잔류 isi양, MSE 및 SER을 적용하여 비교하였다. 시뮬레이션의 결과 출력 신호 성상도, 잔류 isi 및 MSE에서는 RMMA가 CCA보다 우월하였지만 수렴 속도는 약1.3배 정도 늦어짐을 알 수 있었다. 또한 잡음에 대한 robustness를 나타내는 SER 성능에서는 SNR이 적을때는 CCA가 우월하지만 6dB 이상에서는 RMMA가 우월하였다.
본 논문은 시분산 통신 채널에서 부호간 간섭을 수신측에서 경감시키기 위하여 사용되는 CCA (Compact Constellation Algorithm) 적응 등화 알고리즘의 성능을 비교하였다. 이 알고리즘은 기본적으로 CMA 등화기의 위상 미복원 문제를 해결하기 위하여 등장하였으며 DDA(Decision Directed Algorithm)와 RCA(Reduced Constellation Algorithm)의 개념을 조합하였다. DDA는 단일 레벨 신호에 대해서는 안정된 수렴 특성을 갖지만 다중 레벨의 수가 큰 QAM 신호에 대해서는 매우 불안한 문제점을 가지며, RCA는 초기 수렴 상태가 보장되지 않거나, 수렴후 안정 상태에서 misadjustment에 의한 등화 잡음이 DDA보다 큰 문제점이 있으므로, 이와 같은 점들을 개선하기 위해 CCA 적응 등화 알고리즘이 등장하였다. CCA 적응 등화 알고리즘의 성능 분석을 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 위해 수신측에서의 등화기 출력 신호인 복원된 신호 성상도, 잔류 isi와 MD (Maximum Distortion) 곡선에 의한 수렴 특성 및 SER (Symbol Error Rate) 성능을 DDA, RCA와 비교하였다. 시뮬레이션 결과 모든 성능 지수에서 DDA가 가장 우월하였지만 수렴이 보장되지 않으며, 멀티 레벨 신호에서의 불안정성이 있으므로 이를 해결할 수 있는 CCA가 RCA보다 우월한 성능을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭의 영향을 최소화하기 위하여 사용되는CCA 적응 등화 알고리즘에서 compact slice 가중치에 따른 성능을 비교하였다. CCA 알고리즘은 기존의 결정 지향 알고리즘 (DDA : Decision Directed Algorithm)과 축소 신호점 알고리즘 (RCA : Reduced Constellation Algorithm)의 결합 방식으로 송신 신호의 constant modulus와 결정 장치의 출력 신호를 compact slice 가중치만큼 고려하여 초기의 수렴 특성 및 정상 상태에서 misadjustment에 의한 등화 잡음을 개선시킬 수 있다. 이 과정에서 compact slice 가중치가 적응 등화 알고리즘의 성능에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하며, 성능 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi, 최대 찌그러짐, MSE 및 채널의 신호대 잡음비에 따른 SER을 사용하였다. 시뮬레이션 결과 가중치가 클수록 모든 성능 지수에서 우월하였고, 특히 SER 성능에서는 신호대 잡음비가 적으면 가중치가 적을때가 우월하였고 신호대 잡음비가 클수록 가중치가 클때가 우월함을 알 수 있었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권8호
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pp.3772-3790
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2016
It is well known that the constant modulus algorithm (CMA) presents a large steady-state mean-square error (MSE) for high-order quadrature amplitude modulation (QAM) signals. In this paper, we propose a low-complexity hybrid adaptive blind equalization algorithm, which augments the CMA error function with a novel constellation matched error (CME) term. The most attractive advantage of the proposed algorithm is that it is computationally simpler than concurrent CMA and soft decision-directed (SDD) scheme (CMA+SDD), and modified CMA (MCMA), while the approximation of steady-state MSE of the proposed algorithm is same with CMA+SDD, and lower than MCMA. Extensive simulations demonstrate the performance of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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