스마트 미디어 시대에 대용량 데이터 서비스가 필수적이고 모바일 이동성과 데이터 신뢰성이 보장되어야 한다. 고속 데이터의 신뢰성을 높이기 위해서는 강력한 채널 코딩 방식 및 변조 기술이 요구되고 있다. 본 논문에서는 최적 복호 방법, 반복 복호를 통하여 부호화 이득이 우수한 Turbo Codes에 대역폭 효율을 증대시키기 위한 고차 변조기술을 적용한 Turbo TCM 복호기의 구조를 제시하고 시간 선택적 페이딩 채널 환경에서 연집에러 발생 시 성능을 향상시키는 DPSAM 방식에 대해 제안하다. 제안된 방식은 기존의 방식과 비교해서 BER이 $10^{-2}$이고 반복 복호수가 3인 경우 약 3dB 우수하고 BER이 $10^{-3}$이고 반복 복호수가 7인 경우 약 6dB 성능 개선을 보인다. 제안된 방식은 추가 대역폭이 필요하지만 대역폭 손실에서 발생하는 부가 비트율에 대해 Turbo TCM 기술로 대역폭 손실을 극복할 수 있다.
이 논문에서는 광대역 부호분할다중접속방식 시스템의 순방향 연결의 다중경로 레일레이 감쇄 채널에서 주파수 및 부호 동기 오차에 따른 오류확률을 구하였다. 채널 오류확률은 이론적으로 구하고, 정보 오류확률은 모의실험으로 확인하였다. 부호 및 주파수 동기 오차에 따른 성능 떨어짐을 길쌈부호와 터보부호 두 부호화 구조에 따라 연구하였다. 결과에 따르면, 두 부호화 방식은 비슷한 성능 떨어짐을 겪는다. Tc/4의 부호 동기 오차에서 1dB성능이 떨어지고, 50 Hz의 주파수 동기 오차에서는 0.5dB 성능이 떨어진다.
종래의 움직임보상 변환 부호화 기술은 부호화기가 복호화기에 비해 매우 복잡한 구조를 갖는다. 하지만 센서네트워크와 같은 에너지 제한 환경을 위한 경량화 부호화기의 필요성이 대두됨에 따라 부호화기 복잡도와 에너지소비의 대부분을 차지했던 움직임 예측/보상과정을 없애기 위한 새로운 부호화 구조에 대한 연구가 이루어져 왔다. Wyner-Ziv 코딩 기술은 이를 가능하게 하는 대표적인 기술로서 터보 코드와 같은 채널 코드를 이용하여 프레임과 보조정보 사이의 잡음을 제거하여 영상을 복원한다. 이때 부호화기는 단순히 현재 프레임에 대한 패리티 정보만을 생성할 뿐 프레임간의 유사성을 이용하는 어떠한 과정도 수행하지 않기 때문에 매우 간단한 구조를 갖게 된다. 하지만 Wyner-Ziv 코딩 구조에서는 잡음이 많은 보조영상을 이용하여 복호화 할 경우 터보 코드의 복호화 오류가 발생한다. 이러한 복호화 오류는 특히 영상 간 움직임이 많거나 occlusion이 존재하는 경우 더 많이 발생하여 마치 복원된 영상에 Salt & Pepper 같은 잡음이 나타난다. 이러한 잡음은 비록 그 발생빈도는 적지만 복원된 영상의 주관적인 화질을 상당히 떨어뜨린다. 본 논문은 심볼단위의 Wyner-Ziv 코딩구조하의 초경량 부호화 기술과, 잘못된 필터 적용으로 영상의 texture를 손상시키는 경우를 최소하기 위하여 복호화 시 각 화소에 터보 코드 복호화 오류가 있는지 여부를 판단하여 선택적으로 미디언 필터를 적용시키는 기술을 제안한다. 제안된 방법은 종래의 움직임보상 변환 부호화 기술과 비교하여 현저하게 연산량이 감소된 경량화 부호화 기술로서 터보 코드 복호화 오류로 발생하는 잡음과 영상의 texture를 구분하여 필터를 적용함으로써 복원된 영상의 주관적인 화질과 PSNR을 동시에 개선한다. 실험결과 PSNR의 경우 평균 최고 약 0.8dB에 달하는 성능이득 효과를 보였다.
본 논문에서는 M2M 단말들끼리의 송수신 과정에서 에너지 최적화 송수신 운용 방안을 제시한다. 최근의 통신응용 분야는 점점 더 많은 양의 밧데리를 소모하는 방향으로 진화하고 있으며, 따라서 제한된 용량의 밧데리를 사용하는 디바이스에 있어서 효과적인 밧데리 사용 방안은 점점 더 중요해지고 있다. 본 논문에서는 아직까지 많은 통신 응용분야에서 사용되어지고 있는 채널코딩 기술중 하나인 터보코드를 적용하여 송수신 단말들끼리 데이터 전송과 수신하는 과정에서 소모되는 에너지를 최적화한다. 먼저 송신시 소모되는 전송에너지와 수신시 소모되는 프로세싱 에너지를 모델링하고, 이를 바탕으로 에너지 효율적인 송수신 운용 방안을 제시한다.
터보부호는 디지털 이동통신 시스템에서 사용되는 오류정정 부호화 기법의 일종으로서 반복복호가 진행됨에 따라 AWGN 채널 환경에서 우수한 BER 성능을 나타낸다. 그러나 다양한 채널 환경에서 반복 횟수가 증가하면 복호하는데 필요한 지연시간과 계산량이 증가하는 단점을 가진다. 이를 해결하기 위해서는 적절한 반복 후에 반복복호를 효율적으로 중단시킬 수 있는 중단조건이 필요하게 된다. 본 논문에서는 터보 복호기의 최종 연판정 출력값인 LLR의 분산값을 중단조건으로 이용하여 BER 성능의 손실없이 모든 SNR 영역에서 평균 반복복호 횟수를 크게 감소시킬 수 있는 효율적인 반복중단 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 높은 SNR 영역에서 제안된 알고리즘의 평균 반복복호 횟수는 외부정보 값에 대한 분산값을 이용한 방법과 비교하여 약 $34.66{\sim}41.33%$ 정도의 감소효과를 나타내었다. 낮은 SNR 영역에서 CE 알고리즘과 비교하여 약 $13.93%{\sim}14.45%$ 정도의 감소효과를 나타냈으며, SDR 알고리즘과 비교하여 약 $13.23%{\sim}14.26%$ 정도의 감소효과를 나타내었다.
본 논문은 전력선 통신 채널에서 터보 부호와 OFDM 시스템의 성능을 분석하고 시뮬레이션 하였다. 전력선통신 시스템은 최악의 환경에서 동작되기 때문에 터보 부호는 전송 데이터의 신뢰성을 보장하기 위해서 사용되었다. 시뮬레이션의 성능은 비트 오류 확률로써 표현하였다. 터보 복호 알고리즘으로써 MAP과 Max-Log MAP 알고리즘, 그리고 SOVA를 선택하였고, 이것들의 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과로부터, Max-Log MAP 알고리즘이 성능과 복잡도면에서 유망하다는 것이 입증되었다. 그리고 터보 부호기의 인터리버 길이가 100에서 5000으로 변할 때와 반복 횟수가 2번에서 8번으로 증가할 때, 각 각 3dB증가하였음을 알 수 있다. 본 논문에서의 결과는 OFDM를 기반으로 하는 전력선 통신 시스템에 적용될 수 있음을 보여준다.
터보부호는 디지털 이동통신 시스템에서 사용되는 오류정정 부호화 기법의 일종으로서 반복복호가 진행됨에 따라 AWGN 채널 환경에서 우수한 BER 성능을 나타낸다. 그러나 다양한 채널 환경에서 반복 횟수가 증가하면 복호하는데 필요한 지연시간과 계산량이 증가하는 단점을 가진다. 이를 해결하기 위해서는 적절한 반복 후에 반복복호를 효율적으로 중단시킬 수 있는 중단조건이 필요하게 된다. 본 논문에서는 터보 복호기의 현재 복호 과정에서 첫 번째 복호기와 두번째 복호기의 외부정보 값에 대한 부호변화율을 중단조건으로 이용하여 BER 성능의 손실없이 낮은 SNR 영역에서 평균 반복복호 횟수를 크게 감소 시킬 수 있는 효율적인 반복중단 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과, 낮은 SNR 영역에서 제안된 알고리즘의 평균 반복복호 횟수는 CE 알고리즘과 비교하여 약 $12.48%{\sim}22.22%$ 정도의 감소효과를 나타냈으며 SDR 알고리즘과 비교하여 약 $20.43%{\sim}54.02%$ 정도의 감소효과를 나타내었다.
최근에, LED를 사용한 WPAN 응용 기술에 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만, LED를 이용한 가시광 통신은 통신을 수행하는데 약점을 가지고 있다. 시스템 성능을 저하시키는 요인으로 통신 환경에서 다른 물체에 의한 전파 지연으로 발생하는 다중 경로 페이딩을 들 수 있다. 따라서 본 논문에서 OFDM 기술은 다중 경로 페이딩과 분산을 줄이고, 고속 데이터 전송을 제공하기 위해서 적용하였다. 게다가, 광잡음에 의한 정보 손실을 줄이기 위해서 채널코딩으로써 터보 부호화 기술을 사용하였다. OFDM과 터보 부호화를 적용하므로써, 약 4 [dB] 정도의 성능향상을 보임을 알 수 있었다. 또한, 도플러 효과가 일어난다고 가정하였을 경우, 시스템 성능이 저하됨을 시뮬레이션을 통해 알 수 있었다.
다중 밴드 통신 기법은 채널 전달 특성 등 환경이 매우 빠르게 변하는 수중 음향통신 환경에서 동일 데이터를 서로 다른 주파수 밴드에 할당하여 선택적 페이딩을 극복할 수 있어 성능이나 전송 효율 측면에서 효과적이며, 다양한 수중 채널 환경을 극복하면서 전송 거리를 더욱 확장할 수 있다. 본 논문에서는 수중 음향 통신에서 다중 밴드 전송 기법의 효율성 분석을 위해 부호화율 1/3을 갖는 Turbo pi부호를 이용하여 다중 밴드의 개수를 1~5개까지 적용하였으며 시뮬레이션을 통해 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 수신 SNR을 기준으로 밴드 수의 증가 시 성능이 우수함을 알 수 있다.
오류정정부호화 방식은 일종의 타임 다이버시티 기술의 하나로써 채널에서 발생하는 잡음 및 페이딩 효과를 부호어 내의 여러 개의 비트로 분산시킴으로써 성능의 향상을 도모하는 기술이다. 따라서, 임의의 오류정정부호에 대한 성능이 극대화되기 위해서는 부호어 내의 비트 간 잡음 및 페이딩 정보가 서로 독립적이 될 수 있도록 해주는 것이 가장 바람직하다. 본 논문에서는 고차원변조 방식 및 비교적 짧은 기간의 페이딩으로 감소될 수 있는 타임 다이버시티 효과를 최대화 할 수 있는 블록터보부호를 제안한다. 본 논문에서는 특히 매우 간단한 부호 비트 할당 주소 계산식을 제안하여 외부의 별도의 인터리버 없이 성능을 극대화할 수 있도록 하였다. 본 논문에서 제시된 시뮬레이션 결과에 따르면 기존 방식에 비하여 수 dB 이상의 성능 향상 효과를 기대할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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