논문 [1]에서 에너지 확산변환(EST) 기반의 반복등화기는 복잡한 채널 복호기의 도움 없이 결정 궤환심볼들의 신뢰성을 향상시킴으로써 그것의 성능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 그러나 논문 [1]에서 제안한 정합필터(MF) 기반의 반복등화기를 보면, 피드포워드 필터(FFF)는 주파수 영역에서 설계하고, 잔류 간섭제거 (RIC)를 위한 피드백 필터(FBF)는 시간 영역에서 설계하였기 때문에 그 복잡도가 채널 메모리 길이에 비례하여 증가하는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 FFF와 FBF를 모두 주파수 영역에서 설계한다. 덕분에 제안된 주파수영역 반복등화기(FD-IE)는 긴 채널 지연 확산을 가지는 채널에서 기존의 방식 대비 낮은 복잡도를 보여 줄 수 있다. 그리고 모의실험을 통하여 제안된 방식의 BER성능이 기존의 방식과 동일함을 확인한다.
본 논문에서는 25 kHz의 반송파와 5 kHz의 심볼율을 갖는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 통신시스템에서 수신된 신호를 100 kHz로 샘플링하여 전송데이터를 복원하는 수중통신용 수신기의 구조에 대하여 논한다. 또한, 천해역에서 제작한 센서를 이용하여 취득한 데이터를 2:1의 비율로 간축한 후 설계한 수신기의 입력으로 하여, 결합채널등화기 출력신호의 BER (Bit Error Rate) 을 최소화하는 결합채널등화기의 FF (Feed-Forward) 및 FB (Feed-Back) 필터 탭 수 및 RLS (Recursive Least-Square) 알고리듬의 망각인자 등의 설계 파라미터를 도출하였다. 취득 신호의 전송거리는 각각 1.4 km, 2.9 km, 4.7 km이다. 분석결과 BER을 최소화하기 위한 결합채널등화기의 FF 와 FB 탭 수는 전송거리에 따라 상이하나 망각인자는 0.997에서 최적 또는 최적에 가까운 성능을 보이는 것을 확인하였다. 그러므로, 수중음향통신 수신기 설계시 망각인자, ${\lambda}$,는 0.997로 고정하고, 전송거리에 따라 최적의 성능을 갖는 결합채널등화기의 FF 필터 탭 수와 FB 필터 탭수를 가변적으로 변경할 수 있는 구조를 갖는 수신기를 설계하는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한, 수신기 성능 분석을 통하여 본 논문에서 고려하는 시스템에서는 16탭 길이를 갖는 간단한 형태의 필터를 161탭 길이를 갖는 정합필터 대신에 수신기의 저역통과필터로 사용하더라도 성능의 열화가 적음을 확인하였다.
Recurrent neural networks have been successfully applied to communications channel equalization. Major disadvantages of gradient-based learning algorithms commonly employed to train recurrent neural networks are slow convergence rates and long training sequences required for satisfactory performance. In a high-speed communications system, fast convergence speed and short training symbols are essential. We propose decision feedback equalizers using a recurrent neural network trained with Kalman filtering algorithms. The main features of the proposed recurrent neural equalizers, utilizing extended Kalman filter (EKF) and unscented Kalman filter (UKF), are fast convergence rates and good performance using relatively short training symbols. Experimental results for two time-varying channels are presented to evaluate the performance of the proposed approaches over a conventional recurrent neural equalizer.
A new blind equalization algorithm that is based on maximizing the probability that the constant modulus errors concentrate near zero is proposed. The cost function of the proposed algorithm is to maximize the probability that the equalizer output power is equal to the constant modulus of the transmitted symbols. Two blind information-theoretic learning (ITL) algorithms based on constant modulus error signals are also introduced: One for minimizing the Euclidean probability density function distance and the other for minimizing the constant modulus error entropy. The relations between the algorithms and their characteristics are investigated, and their performance is compared and analyzed through simulations in multi-path channel environments. The proposed algorithm has a lower computational complexity and a faster convergence speed than the other ITL algorithms that are based on a constant modulus error. The error samples of the proposed blind algorithm exhibit more concentrated density functions and superior error rate performance in severe multi-path channel environments when compared with the other algorithms.
For complex channel blind equalization, this study presents the performance and characteristics of two complex blind information theoretic learning algorithms (ITL) which are based on minimization of Euclidian distance (ED) between probability density functions compared to constant modulus algorithm which is based on mean squared error (MSE) criterion. The complex-valued ED algorithm employing constant modulus error and the complex-valued ED algorithm using a self-generated symbol set are analyzed to have the fact that the cost function of the latter forces the output signal to have correct symbol values and compensate amplitude and phase distortion simultaneously without any phase compensation process. Simulation results through MSE convergence and constellation comparison for severely distorted complex channels show significantly enhanced performance of symbol-point concentration with no phase rotation.
Journal of information and communication convergence engineering
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제8권3호
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pp.267-272
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2010
For the last decade, recurrent neural networks (RNNs) have been commonly applied to communications channel equalization. The major problems of gradient-based learning techniques, employed to train recurrent neural networks are slow convergence rates and long training sequences. In high-speed communications system, short training symbols and fast convergence speed are essentially required. In this paper, the derivative-free Kalman filter, so called the unscented Kalman filter (UKF), for training a fully connected RNN is presented in a state-space formulation of the system. The main features of the proposed recurrent neural equalizer are fast convergence speed and good performance using relatively short training symbols without the derivative computation. Through experiments of nonlinear channel equalization, the performance of the RNN with a derivative-free Kalman filter is evaluated.
In this paper, selection criterions on selection diversity are researched. The diversity is applied to the multiple antenna system based on wireless access in vehicular environment (WAVE) standard for rapid varying channel. Least squares (LS) based decision feedback equalizer (DFE) are used for channel equalization. Received signal is regenerated by means of the decision feedback path. In the selection diversity, the regenerated signal as well as the received signal is selected according to selection criterion. The decision feedback algorithm can follow the fast speed of WAVE fading channel. To control the tracking speed of the time-varying channel, simple low pass filter is used. Finally, the estimated channel value recovers the distorted payloads. Signal power before automatic gain control (AGC) in analog stage can be used as a selection criterion. In the digital stage, signal power after AGC, noise power after AGC, signal to noise ratio after AGC and cross-correlation method can be used as selection criterions. According to the simulation results, the performance of the selection diversity is improved in comparison with that of the combining diversity for the WAVE fading channel.
본 논문에서는 디지털 전송시 시분산 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 최소화시키기 위한 블라인드 등화 알고리즘인 ISCA (Improved Square Contour Algorithm)과 MSCA (Modified Square Contour Algorithm)의 성능을 비교하였다. 송신 신호는 통신 채널에서 진폭과 위상 전달 특성의 비선형성으로 인하여 대역 제한 및 시분산되어 수신될 것이므로 수신측에서 적응 등화기를 사용하여 찌그러짐을 보상한 후 검출기를 통과시켜 "1"과 "0"을 판정하게 된다. 이때 수신기에서 사용되는 적응 등화기의 알고리즘에서는 Constellation Dependent Constant가 매우 중요한 역할을 하며, 이의 계산을 위하여 ISCA와 MSCA에서는 2차 통계치만 이용하였다. 다른 알고리즘에 비해 비교적 간단한 연산으로 이들 2 가지의 전달 특성을 동시에 보상할 수 있는 알고리즘인 ISCA와 MSCA는 존의 SCA (Square Contour Algorithm) 알고리즘 성능을 더욱 개선시킨 것으로 이들의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 이를 위하여 복원 성상도, 잔류 isi양 및 MSE를 사용하였으며, 성능의 비교 결과 모든 비교 지수에서 ISCA 알고리즘이 MSCA 알고리즘보다 우월함을 확인하였다. 그러나 등화 알고리즘이 정상 상태에서는 MSCA의 CME항에 의하여 성능의 미소 변화량이 ISCA 보다 적어져서 높은 안정성을 얻을 수 있었다.
부분 응답 신호 기법은 데이터 전송 및 저장 채널에서 신호간 간섭을 효율적으로 제어함으로써 주파수 대역폭 감축의 목적을 달성할 수 있어 많이 채택하고 있는 기법이다. 본 논문에서는 부분 응답 채널 시스템에서의 채널 등화의 문제를 연구하였다. 부분 응답 모델의 대상으로 자기 기록 채널을 고려하였는데 적응 등화기 설계를 위한 기준 신호의 서로 다른 선택이 등화기 성능에 미치는 영향을 연구하였다. 먼저 각각의 등화기에 대해서 기존의 등화기 설계에서 사용하고 있는 등화기 출력 단에서의 평균제곱오차를 이론적으로 분석하였다. 한편 등화기 출력 단에서의 평균제곱오차는 등화기 자체 분석에 있어서는 유용하지만 서로 다른 등화기법의 비료에는 미흡하기 때문에 이를 보완하기 위한 성능 평가 요소로서 최종 데이터 검출 직전에서의 데이터 평균제곱오차를 이론적으로 유도하였다. 이 결과를 통해 부분 응답 시스템에서 서로 다른 신호 배치를 갖는 적응 등화 기법들의 성능 비교가 가능하다. 또한 이러한 성능 평가 기준에 적합한 등화기 설계 방법도 고려하였다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 이론적으로 분석된 연구 결과의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 40 인치 까지의 FR-4 백플레인 트레이스를 통해 40 Gb/s 데이터 전송을 위해서 10 Gb/s 4 래 인으 로 구성되는 백플레인 채널 모델을 설계하였다. 시뮬레이션 결과에서 10 Gb/s 데이터 속도에서 IEEE P 802.3ba 표준에서 규정하는 요구사항보다 더 나은 백플레인 채널 특성을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 유형의 전송채널에 대한 연구를 수행하여야 40 Gb/s 백플레인 이더넷 수신 적응 등화기 등의 설계가 가능할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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