수중 음향 통신은 과거 군사적 목적을 위해 제한적으로 사용되어졌으나, 수중 탐지, 운동체 추적, 잠수함, 부이를 이용한 해양의 날씨 변화 등 해양에서의 통신에 대한 연구가 활발히 이루어지며 활용 분야가 확대되고 있는 추세이다. 수중음향통신은 다중경로로 인한 신호간의 간섭으로 성능 및 전송율이 열약한 실정이다. 따라서 다중 경로 전달 환경인 수중음향통신에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능을 향상시키기 위하여 낮은 SNR에서도 우수한 성능을 보이는 채널 부호화 기법에 대해 연구하였다. 본 논문에서는 데이터 길이의 가변성이 좋은 BCJR기반 (2,1,7) 컨볼루션 부호를 적용하였으며, 다중 경로 전달로 인해 왜곡된 데이터를 보상하기 위해 결정 궤환 등화기가 결합된 터보 등화기 구조를 적용하였다. 문경시 경천호에서의 실제 수중 실험을 통하여 BCJR 기반의 터보 등화 구조가 다른 비터비 복호방식의 경판정, 연판정 기법에 비해 성능이 우수함을 검증하였다. 이러한 BCJR 복호의 성능은 반복횟수는 평균 1회에서 3회 정도에 오류가 정정되고, 복호기 입력단의 오류율이 $10^{-1}$ 이하이면 모두 복호가 가능함을 볼 수 있으며, 16번의 수중통신 실험은 약 83%의 성공률을 획득하였다.
이 논문은 저전력 마이크로 컨트롤러의 coprocessor로 동작하는 고성능 DSP의 아키텍쳐 구조를 제안한다. 제안된 DSP 아키텍쳐는 DSP 응용 분야의 기본 수식인 곱의 합을 고속으로 수행할 수 있도록 MAC(Multiply and Accumulate) 유닛 두 개를 갖는 dual MAC 아키텍쳐 구조이면서, 곱셈기와 덧셈기를 병렬적으로 배치시킨 특징을 갖는다. 그리고 한번에 최대 3개의 명령어를 동시에 수행할 수 있으면서도 명령어 길이는 31 비트로 고정된 3웨이 수퍼스칼라 구조를 갖는다. 현재 상용되고 있는 세 개의 DSP들과 의 벤치마크 결과, 제안된 DSP 구조가 가장 좋은 성능을 보여주었다. 또한, 특정 알고리듬에 대해서 성능이 같아도 메모리 사용량에 있어 효율적인 구조라는 것을 보여준다.
본 논문에서는 $\pi$/4 shift QPSK를 트렐리스 부호화 변조에 적용시키기 위해 $\pi$/8 shift 8PSK와 BER 특성을 향상시키기 위한 트렐리스 부호화된 $\pi$/8 shift 8PSK-OFDM을 제안한다. 트렐리스 부호화 변조는 위상차에 의한 신호 집합 확장과 분할을 수행한다. 수신측에서 슬라이딩 방식의 다중 심벌 검파를 수행하기 위해서 연속 수신된 신호로부터 L개의 위상차를 추출하고 이를 이용한 비터비 디코더를 설계한다. 슬라이딩 방식의 다중 심벌 검파는 트렐리스 부호화된 $\pi$/8 shift 8PSK-OFDM에서 향상된 BER 성능을 보여준다. 본 논문에서 제안한 다중 심벌 검파를 이용한 $\pi$/8 shift 8PSK-OFDM은 대역폭과 전력의 효율성을 감소시키지 않고 같은 SNR에서 BER 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다. 또한 제안된 디코더 방식과 알고리듬은 다중 반송파뿐만 아니라 전통적인 단일 반송파 변조에도 사용될 수 있다.
본 논문에서는 컨벌루션 부호와 비터비 복호와 단일 탭 등화기를 적용하여 OFDM 시스템의 성능을 분석하였다. DMRS(Digital Microwave Radio System)는 룸머 페이딩 채널로 모델화 된다. 시뮬레이션 결과 룸머 페이딩 채널 환경 하에서 채널 부호를 채용한 시스템이 채널 부호를 채용하지 않은 시스템보다 BER 10 $^3$에서16QAM인 경우 감쇠 상수 0.1~0.2인 경우 3.6~10.5dB 개선됨을 알 수 있었고, 64QAM인 경우 감쇠상수 0.1인 경우 19.7dB 개선됨을 알 수 있었고, 감쇠상수 0.2인 경우 10.5dB가 요구되어졌다. 연판정일 경우 16QAM 인 경우 감쇠 상수 0.1~0.2인 경우 2~2.9dB 개선됨을 알 수 있었고, 64QAM인 경우 3.3~7.8dB 개선됨을 알 수 있었다. 등화기를 채용한 경우는 13dB 이상일 경우부터 성능 개선 폭이 점점 증가하였다.
본 논문에서는 자연스러운 얼굴 합성을 위한 코퍼스 기반의 립싱크 알고리듬을 제안한다. 립싱크 알고리듬을 개발하기 위하여 여성 아나운서의 시청각 코퍼스를 구축하였다 코퍼스 구축시, 입술파라미터 추출하기 위하여 여성화자의 얼굴에 스티커를 붙이고, 이의 위치를 영상처리기법에 의하여 얻었다. 그리고 길이, 세기 그리고 피치의 운율정보를 얻기 위하여 음성을 HTK (hidden Markov tool kit)를 사용하여 레이블 하였다. 립싱크의 기본단위로는 자음-모음-자음의 음절단위를 사용하였는데, 구축된 시청각 코퍼스는 입술의 정보 그리고 음운론적, 운율적 정보를 포함하는 음절들로 구성된다. 입술합성시에는 입력된 텍스트로부터 음절의 열을 만들고 각 음절에 적절한 대표들을 코퍼스로부터 N개씩 선정후, 최적의 열은 비터비탐색을 통하여 얻었다. 이를 위하여 음운론적 거리와 운율거리 함수가 정하였다. 컴퓨터 모의실험결과 제안된 알고리듬이 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었으며, 특히 립싱크에서는 길이정보뿐 아니라 길이와 피치의 정보도 유용함을 밝혔다.
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.
본 논문에서는 실패상태와 성공상태를 포함시키는 보조 Markov 천이행렬을 이용하여 패킷무선망의 성능을 구할 수 있는 새로운 분석방식을 제시하고 패킷오류 발생이 송신 PRU의 수 X와 수신 PRU의 수 R로 이루어지는 망상태(X, R)의 변화에 미치는 영향을 고려한다. 패킷무선망은 연속시간 Markov 체인 모델 그리고 무선채널은 경판정 Viterbi복호기와 비트변환확산부호계열을 이용한 DS/BPSK CDMA에 대하여 검토한다. 슬롯되지 않은 분산된 다중도약 패킷무선망에서 무선채널의 채널심볼오류가 패킷오류 발생에 미치는 진행과정은 Poisson 분포 그리고 오류발생시간을 지수분포로 가정한다. 신호대 잡음비와 심볼당 확산부호계열의 칩수와 같은 무선채널의 매개변수와 PRU의 수와 허용된 트래픽율과 같은 망의 매개변수를 갖는 함수로 망처리량을 구함으로써 Markov 패킷무선망과 부호화된 DS/BPSK 무선채널을 결합하여 종합적으로 분석할 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 IEEE 802.11a 무선 LAN에 적합한 OFDM 시스템에 비터비 복호를 사용하는 길쌈 부호와 단일 탭의 LMS 등화기를 적용하여 실내 무선 채널 환경에서 시스템 성능을 시뮬레이션을 통해 분석한다. 실내 무선 채널은 라이시안 페이딩 모델링하고, 부채널변조 방식으로는 QPSK와 16QAM을 사용한다. 직접 파 대 간섭파 전력비 K=5 dB 인 라이시안 페이딩 채널에서 길쌈 부호 및 비터비 복호를 사용하는 경우, 경판정에서 QPSK는 8.6 dB, 16QAM 은 19.2dB, 연판정에서 QPSK는 5.3dB, 16QPSK는 5.3dB, 16QAM은 9.8dB에서 $10^{-4}$의 BER을 만족하였다. 또한 16QAM/OEFM 방식에 단일 탭의 LMS 등화기를 사용하면 길쌈 부호만을 사용한 경우보다 경판정 비터비 복호의 경우 8.6dB,연판정의 경우에는 2dB의 성능이 향상됨을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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