본 논문에서는 에러 예측회로를 사용하여 연집에러 입력시 성능저하를 보완한 경판정 비터비 디코더를 제안하였다. 비터비 디코더는 최대유사복호 알고리즘을 사용하므로 랜덤에러 입력시 정정능력이 뛰어나다. 반면에 연집에러 입력시 에러 정정능력이 매우 떨어지는 단점이 있다. 제안하는 에러 예측회로는 비터비 디코더의 연집에러에 대한 에러 정정특성을 향상시키는 기능으로 비터비 디코더에 에러가 입력됨에 따라 path metric값이 증가하는 것을 이용한다. Path metric의 최대값 증가량을 이용하여 연집에러 구간을 예측, 연집에러 구간에 대한 확률 값을 줄여준다. 제안된 알고리즘을 OFDM방식의 IEEE802.11a WLAN에 적용한 비터비 디코더는 AWGN채널에서는 기존의 비터비 디코더와 동일한 성능을 유지하며, 무선 채널 환경인 다중경로 페이딩 채널에서 발생할 수 있는 연집에러에 대하여 15% 개선된 성능을 보였다.
본 논문에서는 고속 데이터 전송을 위한 OFDM 시스템에 적용 가능한 고속 FFT 프로세서를 제안하였다. 8개의 병렬 경로를 가지는 MDC 파이프라인 고속 FFT 프로세서를 제안한다. 제안하는 구조는 연산과 하드웨어의 최적화를 위해 radix-$2^6$ 알고리즘에 기반하고 있다. 하드웨어 복잡도를 감소시키기 위해서 상수 곱셈기와 교환기 구조를 제안하고 새로운 스케즐링 기법을 적용하였다. 제안하는 FFT 프로세서는 새로운 구조를 적용해 지연 소자와 연산 사이클의 증가 없이 복소 곱셈기 및 연산복잡도를 감소시킬 수 있다. 또한 최적화한 twiddle factor $W_{64}$ 상수 곱셈기는 기존 복소 booth 곱셈기에 비해 65%만의 하드웨어 복잡도를 보였다. 설계한 FFT 프로세서는 Verilog HDL로 모델링하여 IBM 90nm 공정으로 합성하였으며 $0.27mm^2$의 면적과 388MHz의 주파수에서 2.7 GSample/s를 보이고 있다.
본 논문에서는 DRM(Digital Radio Mondiale) 수신기를 위한 고속 동기화 방식을 제안한다. 제안하는 방식에서는 DRM 수신기에서 요구하는 고속 수신 성능을 만족시키기 위해 기존 동기화 방식에서 수행하는 초기 샘플링 주파수 동기과정을 생략하고 정수배 주파수(Integer Frequency) 동기 및 프레임(Frame) 검출을 수행한 후, 추적(Tracking) 과정에서 샘플링 주파수 동기를 수행한다. 샘플링 주파수 옵셋(Sampling Frequency Offset)이 포함된 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 복조 심볼로부터 프레임 옵셋을 추정하기 위해 참조셀(Reference cell)에 상관 기반 추정 알고리즘을 적용하고 그 성능을 분석하여 샘플링 주파수 옵셋에 강한 알고리즘을 선정한다. 제안된 구조는 DRM 수신 신호에 샘플링 주파수 옵셋이 존재하는 경우에도 초기 샘플링 주파수 동기화 과정에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 참조셀간 차동 상관(Inter-cell Differential Correlation) 기법을 사용할 경우 초기 샘플링 주파수 옵셋의 영향에 강인함을 프레임 검출 모의실험을 통해 확인한다.
UWB(Ultra-Wideband)는 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술로서 주파수 부족 현상을 넘어서서 신규 기술을 도입할 수 있는 획기적인 기술 방식이다. UWB 전송방식 중의 하나인 MB-OFDM(Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 다양한 무선 통신 서비스에 적용이 가능하다. 본 논문에서는 협력 전송에서 전송률이 감소하는 문제를 해결하기 위한 UWB 시스템에서 계층 변조(HM : Hierarchical Modulation)와 순환 중복 검사를 통해 중계기에서 적응적으로 변조방식을 변경하는 새로운 중계 기법을 제시한다. 이는 기존 방법에 비해 비트 에러율은 비슷하며 처리량을 33%까지 증가시키는 장점이 있다.
방송 대역의 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용하고, 지상파 방송의 난시청 지역 해소와 방송 품질 향상을 위해 중계기의 중요성은 계속적으로 증가하고 있다. 그러나 OFDM 시스템의 T-DMB 동일 채널 중계기는 전송된 신호의 일부가 궤환되어 다시 수신 안테나에 입력되는 궤환 간섭 신호가 발생하고, 위상 잡음(phase noise)으로 인한 ICI(Inter Carrier Interference)가 증가하여 등화기에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 본 논문에서는 상관도를 적용한 LMS(Least Mean Square)를 이용하여 궤환 간섭 신호를 제거한다. 또한, 전력 증폭기(high power amplifier)의 백-오프 특성과 위상 잡음에 의해 발생하는 ICI를 제거할 수 있는 효과적인 등화 알고리듬을 제시한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 back-off=9 dB 상태에서 위상 잡음 -20 dBc의 경우 위상 잡음을 보상하여 SNR=14 dB 이하에서 BER=$10^{-4}$의 성능을 만족할 수 있다.
본 논문은 NoC 시스템에서 수행되는 멀티미디어 application에서 deadlock과 패킷 drop율을 최소화하기 위한 hybrid 구조의 네트워크 토폴로지와 job distribution 알고리듬을 제안한다. 제안된 NoC 시스템은 멀티미디어 application에 따라 패킷 drop율이 최소화될 수 있는 네트워크 토폴로지를 적용하여 sub-cluster에 배정하고, 수행되는 application은 sub-cluster 내의 네트워크 상황을 고려하여 동적 round-robin 방식의 스케줄링을 수행한다. 본 연구에서는 hybrid 네트워크 토폴로지와 동적인 job distribution을 통해 네트워크에 발생하는 트래픽을 분산시킴으로써 패킷 deadlock과 패킷 drop율을 최소화하는 알고리듬을 제시하였다. 제안된 시스템의 성능을 검증하기 위해 임베디드 시스템에서 사용되는 멀티미디어 application 중 MPEG4 동영상 재생, MPEG1 audio layer-3(MP3) 재생, GPS 위치 계산, OFDM 복조를 대상으로 실험하였다. 실험결과 제안된 job distribution 알고리듬에 적용된 시스템은 기존의 APSRA 알고리듬에 비해 패킷 drop율이 평균 13% 감소하고 면적은 2.7% 증가하였다. 또한 deadlock 감소의 비교 대상으로 흔히 사용되는 XY 알고리듬을 본 구조에 맞게 변경한 알고리듬에 대해 패킷 drop율은 평균 23.9% 감소하고 면적은 3.0% 증가하였다.
5세대 이동통신을 위한 후보변조기술에서 중요한 평가 요인 중 하나는 OOB(Out of Band) 전력 저감을 통한 주파수 효율 향상 특성이다. 본 논문에서는 5세대 이동통신을 위한 후보변조기술로 주목받고 있는 UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier), FBMC(Filter Bank Multi-Carrier), W-OFDM(Weighted Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에 대한 시간 자원 할당에 대한 주파수 자원의 효율을 평가하고 비교 분석한다. 시뮬레이션을 통해 시간 자원 할당에 대한 스펙트럼 효율 향상 특성을 확인하였으며, 추가적으로 확보할 수 있는 주파수 자원을 확인하였다. 본 논문에서는 동일한 데이터 비트를 전송하며, 4개의 심볼을 전송하는 조건에서, 시스템이 선형일 때, 각 시스템은 모두 유사한 시간-주파수 자원 활용 효율을 보이나, 비선형 조건에서는 FBMC의 시간-주파수 자원 활용 효율이 가장 크게 저하되는 것을 확인하였다.
DMT 기반의 VDSL 모뎀, OFDM 방식의 DVB 모뎀 등 다중 반송파 변조 시스템에서 핵심 블록으로 사용되는 8192점 FFT/IFFT 프로세서를 설계하였다. 새로운 2단계 수렴 블록 부동점 (two-step convergent block floating-point; TS_CBFP) 스케일링 방법을 제안하여 설계에 적용하였으며, 이를 통해 FFT/IFFT 출력의 신호 대 양자화 잡음 비 (signal-to-quantization-noise ratio; SQNR)가 크게 향상되도록 하였다. 제안된 TS_CBFP 스케일링 방법은 별도의 버퍼 메모리를 사용하지 않아 기존의 방법에 비해 메모리를 약 80% 정도 감소시키며, 따라서 칩 면적과 전력소모를 크게 줄일 수 있다. 입력 10-비트, 내부 데이터와 회전인자 14-비트, 그리고 출력 16-비트로 설계된 8192점 FFT/IFFT 코어는 약 60-㏈의 SQNR 성능을 갖는다. 0.25-$\mu\textrm{m}$ CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과. 약 76,300 게이트와 390K 비트의 RAM, 그리고 39K 비트의 ROM으로 구현되었다. 시뮬레이션 결과, 50-MHzⓐ2.5-V로 안전하게 동작할 것으로 평가되었으며, 8192점 FFT/IFFT 연산에 약 164-$\mu\textrm{s}$가 소요될 것으로 예상된다. 설계된 코어는 Xilinx FPGA에 구현하여 정상 동작함을 확인하였다.
HPA(High Power Amplifier)는 무선통신 시스템에서 필수적으로 요구되는 요소 중의 하나다. 그러나 전력 증폭기는 비선형 특성을 가지고 있으며 신호의 비선형 왜곡을 유발 시키고 인접채널 간섭을 심화시켜 시스템의 효율을 떨어뜨린다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 많은 선형화 기법들이 제시되어왔다. 다항식 사전왜곡 기법은 증폭기로 입력되는 신호가 미리 증폭기의 역 특성을 갖도록 하는 기법으로 다항식을 통하여 증폭기를 모델링하기 때문에 수렴 속도가 빠르고 다른 기법들에 비해 좋은 성능을 보인다. 하지만 다항식으로 역 비선형 특성을 구할 경우, 증폭기의 포화영역에서 역 비선형 특성이 거의 무한대가 되어야 하기 때문에 선형화기의 성능이 크게 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 기법을 적용하여 다항식 사전왜곡 기법의 성능을 향상 시켰다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권12호
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pp.5860-5876
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2018
A single snapshot data can only provide limited amount of information so that the rank of covariance matrix is not full, which is not adopted to complete the parameter estimation directly using the traditional super-resolution method. Aiming at solving the problem, a joint time delay and angle estimation using matrix pencil method based on information reconstruction vector for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal is proposed. Firstly, according to the channel frequency response vector of each array element, the algorithm reconstructs the vector data with delay and angle parameter information from both frequency and space dimensions. Then the enhanced data matrix for the extended array element is constructed, and the parameter vector of time delay and angle is estimated by the two-dimensional matrix pencil (2D MP) algorithm. Finally, the joint estimation of two-dimensional parameters is accomplished by the parameter pairing. The algorithm does not need a pseudo-spectral peak search, and the location of the target can be determined only by a single receiver, which can reduce the overhead of the positioning system. The theoretical analysis and simulation results show that the estimation accuracy of the proposed method in a single snapshot and low signal-to-noise ratio environment is much higher than that of Root Multiple Signal Classification algorithm (Root-MUSIC), and this method also achieves the higher estimation performance and efficiency with lower complexity cost compared to the one-dimensional matrix pencil algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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