본 논문에서는 다중입력 다중출력 (Multiple Input Multiple Output: MIMO) 시스템에서 Maximum Likelihood (ML) 수신기와 같은 성능을 가지지만 복잡도가 낮은 Sphere Decoding (SD) 알고리즘에 대해 분석하고 그 성능을 평가한다. 각각의 송신 안테나에서 채널로 전송되는 독립적인 신호는 QPSK 와 16QAM 방식을 사용하여 변조되며, 채널은 산란이 활발하게 일어나는 레일리 (Rayleigh) 평탄 페이딩 채널로 가정한다. 수신기에서 수신된 신호는 Fincke & Pohst SD 알고리즘에 의해 각 송신 안테나로부터의 독립적인 신호로 검파되며, 그 성능이 ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), SIC (Successive Interference Cancelation), 그리고 ML 수신기의 성능과 비교되었다. 추가적으로 복잡도를 줄이기 위해 개선된 형태인 Viterbo & Boutros SD 알고리즘을 이용하여 검파된 신호의 BER 성능과 부동 소수점 연산량(Floating Point Operations: FLOPS)이 각각 비교 분석되었다.
채널의 상태가 변하는 전송 환경에서 수신된 신호에 대한 잡음비를 추정하여, 보다 효율적으로 신호를 전송하는 것은 현대 통신 시스템에서 중요한 기술이다. 기존 NDA(Non-Data-Aided) SNR 추정 방법은 M진 APSK 또는 같은 고차원 신호의 SNR 추정 성능이 떨어진다. 본 논문에서는 OFDM 시스템에서 블록 단위 수신 신호의 영점 자기 상관과 decision feedback 신호의 자기 상관 및 상호 상관을 이용하는 SNR 추정 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방법은 decision feedback 신호의 2차 모멘트인 영점 자기 상관을 이용하여 SNR을 추정하는 Type 1 방식과 4차 모멘트 성질을 갖고 있는 영점 자기 상관과 상호 상관을 이용한 Type 2 방식이다. 이 두가지 SNR 추정 방식은 OFDM 시스템에서 블록 단위 수신을 할 때, 신호의 상관 관계에 기반을 두고 있어 SNR 추정 방법의 실용적인 구현이 가능하게 하고, decision feedback 신호를 사용함으로써 QAM 신호에서도 종전의 SNR 추정 방식들보다 비교적 안정적인 추정 성능을 보인다. 또한, decision feedback 신호를 사용할 때 자기 상관과 상호 상관의 오차에 따른 SNR 추정 식을 수식적으로 유도한다. 그리고 Monte Carlo 시뮬레이션을 통해 제안한 SNR 추정 방법의 성능을 확인한다.
본 논문은 해상 초단파 대역에서 데이터 통신이 가능한 FMT(Filtered Multi-Tone) 변조 기반의 디지털 무선전송기술을 소개하고 선박국의 송신기 특성을 기준으로 시뮬레이션 성능과 시스템 시험 결과를 비교 분석하였다. 본 연구에서 CSTDMA(Carrier Sensing Time Division Multiple Access) 방식을 적용하기 위한 프레임 구조와 프로토콜을 도출하였고, ITU-R M.1842-1에 제안된 변조 기술, 스펙트럼 마스크와 지연시간 등의 시스템 특성을 만족하도록 기저대역 모뎀과 RF 송수신단을 구현하였다. 이와 같이 본 시스템은 해상이동서비스용 초단파 대역에서 50kHz-100kHz의 광대역 채널과 디지털 무선전송기술을 도입함으로써 데이터 전송속도를 최대 307.2kbps까지 증가시킬 수 있으며 e-Navigation을 위한 데이터 통신뿐만 아니라 선상에서 로컬 WLAN(Wireless Local Area Network)과 연결하여 다른 데이터 서비스도 쉽게 제공할 수 있다.
본 논문에서는 영상의 화질을 유지하면서 전송거리를 늘이기 위하여 디지털 변조를 적용한 CCTV 전송 시스템인 ER-SDI 시스템을 제안하였다. 기존 CCTV 표준인 HD-SDI 시스템은 최대 전송 거리가 약 200m 이다. 최근 최대 전송 거리를 확장하기 위하여 디지털 신호를 다시 아날로그로 변환하여 색신호를 변조하는 방법과 영상을 압축하여 IP 네트워크를 사용하는 방법이 제안되었다. 그러나 아날로그로 변환하는 방법은 화질의 열화가 발생하고 IP 네트워크를 사용하는 방법은 신호 지연이 발생한다는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 디지털 변조를 HD-SDI 시스템에 적용하여 최대 전송 거리를 약 518m까지 늘릴 수 있는 시스템을 설계하였다. 제안한 시스템의 최대 달성 거리는 기존의 HD-SDI 시스템의 제원을 사용하여 동축 케이블 환경에서의 실험을 통하여 계산되었다.
본 논문은 VLC (Visible Light Communication)의 새로운 응용 분야인 IoT 도어락 시스템을 위한 신호검출 방법을 제안한다. 보안성에 대한 이슈로 새로운 기술에 대한 수요가 있는 도어락 시스템에 VLC를 적용하기 위해서 극복해야 되는 사용자 인식을 위한 신호 검출 기법에 대해 설명한다. 이 시스템은 기존 인프라를 사용하여 가시광으로 통신을 수행하기 때문에 보안 및 높은 신호 검출 특성을 가진 것을 보인다. FFT를 사용한 신호 검출을 위하여 파일럿 신호를 기반으로 인증 채널에 접근한 사용자의 신호를 검출하고 이에 따른 채널 모델에서 오경보 확률과 검출 확률의 성능을 보인다.
Eureka-147 표준안을 기반으로 하는 지상파 DMB 방송은 현재 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고 있다. 하지만 지상파 DMB 방송에 대한 다양하고 질 좋은 서비스의 제공이 요구되었고, 이에 본 논문에서는 기존의 시스템과의 역호환성을 유지하면서도, UEP와 계층 변조 기법이 적용된 차세대 지상파 DMB 시스템을 본 논문에서 제안하였다. 차세대 지상파 DMB 방송 시스템에서 비균일 16 QAM의 멀티 레벨 변조 방식이 적용되면서 복잡도와 성능의 관점이 고려된 비트 분리 방법을 제안하였고, 기존의 DMB 시스템에서 추가적으로 구성한 부가 서비스 스트림에 DVB-RCS 규격에서 사용하고 있는 double binary turbo 부호를 적용하여 그 성능을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과, 기존의 지상파 DMB 방송 시스템에 비해 double binary turbo code를 사용한 차세대 지상파 DMB 시스템은 2 dB 이상의 성능의 향상을 확인할 수 있다.
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing)은 다중경로 페이딩에 강하고 고속전송이 가능하다는 장점으로 널리 사용되고 있는 디지털 통신방식이나, 여러 부반송파 변조신호가 동위상으로 겹쳐지면서 송신신호의 PAPR (peak to average power ratio)이 높아진다는 단점을 가지고 있다. 송신단의 IFFT (inverse fast Fourier transform) 이전에 주파수 영역에서 높은 크기의 임펄스를 삽입하면, 쌍대성 특성으로 인해 시간영역의 OFDM 신호의 PAPR 감소 효과를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 CQAM (cross quadrature amplitude modulation) 방식을 채용하는 OFDM 통신시스템에서 송신단의 IFFT 이전에 임펄스를 삽입함으로서 개선되는 PAPR 성능을 분석한다. 또한 PAPR을 최소화시킬 수 있는 최적의 임펄스 삽입위치 찾아내고 이를 적용하였을 경우의 PAPR 개선효과를 검증한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 주파수영역에서 삽입되는 임펄스 크기와 위치에 따라 OFDM-CQAM 시스템의 PAPR 개선효과가 기존 방식에 비해 우수함을 확인한다.
본 논문은 차세데 3D-TV 방송을 위해 수정된 ATSC (Modified Advanced Television Systems Committee) 시스템 [1]에서 파일럿 (Pilot)을 이용한 채널 추정 대신, PN 시퀀스 (Pseudo-Noise Sequence)를 이용한 채널 추정 방식의 문제점에 대하여 2가지 방법으로 연구하였다. PN 시퀀스를 이용하여 채널을 추정하는 TDS-OFDM (Time Domain Synchronous - Orthogonal Frequency Division Multiplexing)시스템은 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식을 사용하기 때문에 수신측 PN 시퀀스의 위상 변화가 일어나지 않는다. 하지만 수정된 ATSC 시스템에서 사용하는 VSB (Vestigial Side Band)변조 방식에서 직교위상 (Quadrature) 채널을 통해 전송되는 값은 동위상 (In-Phase) 채널을 통해 전송되는 값의 단순한 힐버트 변환 (Hilbert Transform)에 의해 생성되어 불규칙한 위상 변화가 발생한다. 따라서 수정된 ATSC 시스템에서 채널 추정을 위해 PN 시퀀스를 사용하게 된다면 상관 (Correlation) 특성을 잃어버릴 것이며 올바른 채널 임펄스 응답 (Channel Impulse Response)을 얻을 수 없다.
This paper suggests an efficient method of protection ratio calculation and shows some calculated results applicable to frequency coordination in microwave relay system networks, and the net filter discrimination (NFD) associated with Tx spectrum mask and overall Rx filter characteristics has been examined to obtain the adjacent channel protection ratio. The protection ratio comprises several factors such as C/N of modulation scheme, noise-to-interference ratio, multiple interference allowance, fade margins of multi-path and rain attenuation, and NFD. According to computed results for 6.7 GHz, 64-QAM, and 60 km at BER $10^{-6}$, fade margin and co-channel protection ratio are 41.1 and 75.2 dB, respectively, In addition, NFD for channel bandwidth of 40 MHz reveals 28.9 dB at the first adjacent channel, which results in adjacent channel protection ratio of 46.3 dB. The proposed method provides some merits of an easy calculation, systematic extension, and applying the same concept to frequency coordination in millimeter wave relay system networks.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권4호
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pp.767-783
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2013
This paper aims at designing a selective demodulation scheme based on Log-likelihood Ratio threshold (SDLT) instead of the conventional adaptive demodulation (ADM) scheme, by using rateless codes. The major difference is that the Log-likelihood ratio (LLR) threshold is identified as a key factor to control the demodulation rate, while the ADM uses decision region set (DRS) to adjust the bit rate. In the 16-QAM SDLT scheme, we deduce the decision regions over an additive white Gaussian channel, corresponding to the variation of LLR threshold and channel states. We also derived the equations to calculate demodulation rate and bit error rate (BER), which could be proven by simulation results. We present an adaptation strategy for SDLT, and compare it with ADM and adaptive modulation (AM). The simulation results show that our scheme not only significantly outperforms the ADM in terms of BER, but also achieves a performance as good as the AM scheme. Moreover, the proposed scheme can support much more rate patterns over a wide range of channel states.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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