본 연구에서는 OFDM을 사용하는 IEEE 802.11p WAVE 기본 spec를 목표로 기존 전송 포맷을 유지하면서 장거리 coverage에서의 feasibility에 대한 연구 및 이를 지원하기 위한 수신 알고리즘에 대한 연구를 수행한다. 특히, 넓은 coverage의 지원을 목적으로 할 때 큰 RMS 지연 확산에 의해 발생할 수 있는 ISI/ICI의 효과를 고려하여 채널 단축 시간영역 등화기(channel shortening TEQ)를 사용하는 수신 시스템을 구성하였고 기존 무선랜 규격에서 정의하는 프리앰블을 등화기 계수의 추정에 사용할 경우에 대해 시스템의 성능을 평가하였다. 이는 WAVE 환경에서 목표로 하는 확장된 coverage의 경계에서 RMS 지연 확산이 클 때 16QAM을 통한 서비스가 가능한가에 대한 부분적인 대답을 제공하기 위한 것으로 (1) 목표 채별 환경에서 어느 정도의 성능을 내기 위해 요구되는 TEQ 파라미터 분석, (2) 지수함수의 Power-delay profile을 갖는 채널에서의 PER 성능의 평가 등을 포함한다.
SC-FDE(Single Carrier with Frequency Domain Equalizer) 전송 방식에서 채널의 다중경로를 통과한 신호들은 채널 지연 확산과 노이즈 영향으로 심하게 왜곡이 되거나 ISI(Inter-Symbol Interference)가 발생된다. 기존 UW(Unique-Word) 기반 SC-FDE 전송 방식중 하나인 반복적 채널 추정은 채널 길이를 안다고 가정하여 추정한 CIR(Channel Impulse Response)의 채널 길이 밖에 있는 노이즈 성분을 시간 영역에서 스무딩을 함으로써 노이즈 성분을 제거한다. 또한, 주파수 영역에서 채널 추정에 사용하는 UW를 복원하여 잔재하는 ISI 성분을 제거함으로써 채널 추정 성능을 향상시킨다. 본 논문은 채널 길이 안으로 있는 노이즈 성분 억압을 통한 채널 추정기법을 제안한다. 노이즈 성분을 억압하기 위해 시간 영역에서 추정된 CIR로 채널 길이 밖에 있는 노이즈 성분을 이용하여 노이즈의 표준편차를 추정하고 본래 신호 샘플에 영향이 안가도록 노이즈 표준편차 이득의 기준을 만든다. 추정된 노이즈의 표준편차와 이득을 이용하여 CIR 샘플들이 기준값 이하 일 때 채널 길이 안에 있는 노이즈 성분을 스무딩을 한다. 시뮬레이션 결과는 채널의 MSE(Mean Square Error)와 BER(Bit Error Rate)을 통하여 제안된 기법을 적용할 때 성능 개선이 나타남을 확인 할 수 있었다.
수중음향통신 시스템의 성능은 다중경로 전달특성에 의해 발생하는 인접심볼간 간섭(ISI, Inter-Symbol Interference)과 도플러 편이(Doppler shift)에 영향을 받는다. 그러므로 해양도파관 환경의 수치실험은 다중경로에 의해 발생하는 시간 확산과 송 수신기의 움직임으로 발생하는 도플러 편이로 인한 시변동성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 해양도파관 환경의 변동성을 고려한 가상의 신호 생성 시뮬레이터인 VirTEX(Virtual Time series EX-periment)를 활용[10]하여 시뮬레이터 기반 수중음향통신 시스템의 성능을 검증하였다. 수중음향통신 시스템 성능 검증을 위해 해상실험에서 획득한 실측데이터와 VirTEX 기반 수치모의 된 데이터의 채널응답분석 및 통신성능 분석을 수행한다. 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 탐침신호의 채널 임펄스 응답(channel impulse response) 분석결과 다중경로 개수와 깊이에 따른 채널응답의 변화 경향이 매우 유사함을 확인하였으며, 해상실험 및 수치모의실험을 통해 수신된 통신신호의 BER(Bit Error Rate)을 통하여 VirTEX 시뮬레이터를 활용한 수중음향통신 시스템의 통신성능을 확인하였다.
차세대 이동통신 시스템은 고속의 멀티미디어 데이터의 신뢰성있는 전송을 요구하고 다양한 전파환경에서 신뢰성 있는 음성, 데이터, 영상서비스 등의 다양한 서비스를 제공한다. 하지만 광대역 무선접속을 지원하는 다중접속기술은 CDMA(Direct Sequence Code Division Multiple Access) 시스템에서 시스템 성능을 저하시키는 심벌간 간섭(ISI) 혹은 다중접속간섭(MAI) 신호를 발생시킨다. 이러한 간섭 신호를 개선하기 위해 적응 블라인드 등화 방식을 사용하는데 적응 블라인드 등화 방식 중에서도 가장 많이 이용하는 Constant Modulus Algorithm(CMA)을 적절한 초기화 없이 사용하면 ill-convergence 현상이 나타난다. 본 논문에서는 채널의 효율을 높이기 위한 등화 방식으로 기존의 CMA 알고리듬을 이용한 새로운 블라인드 등화 방식을 제안하고, 이를 이동통신 시스템의 Time Varying Fading 채널환경에서 컴퓨터 모의실험 및 성능분석을 하였다. 따라서 Kalman 필터와 CMA를 결합한 새로운 등화기법은 자승 오차와 Eye-Pattern의 성능 비교를 통해 기존의 방법 보다 우수함을 확인할 수 있었다.
이 논문에서는 수중음향통신의 성능 저해 요소 가운데 하나인 다중경로로 인한 인접 심벌간의 간섭(Inter-Symbol Interference)을 극복하기 위하여 직접 수열 대역확산(Direct Sequence Spread Spectrum) 기법의 적용성에 관해 연구하였다. 직접 수열 대역확산 방식은 육상이동통신 분야에서는 이미 널리 적용되고 있으나 수중음향통신에서는 상대적으로 적은 관심을 받았다. 이에 그 적용성을 검증하기 위해 실제 수중 채널에서 수집한 채널 응답 함수를 이용하여 모의실험을 수행한 결과 일반적인 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 기법의 경우 BER(Bit Error Rate)이 $6.73{\times}10^{-3}$이였으며, 직접 수열 대역확산기법이 적용된 경우 BER이 $1.14{\times}10^{-1}$으로 일반적인 QPSK에 비해 향상된 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 근거리 해상 실험을 수행한 결과 일반적인 QPSK 기법의 경우 전송률 1 kbps에서 BER이 $3.19{\times}10^{-1}$이였으며, 직접 수열 대역확산 기법이 적용된 경우 BER이 $5.17{\times}10^{-4}$이었다.
일반적인 OFDM/QAM 변조 방식은 연속된 심볼 사이에 보호구간 (guard interval)을 삽입함으로서 시간 영역에서 다중경로채널에 강한 특성을 가지지만, 도플러 효과에 의한 주파수 영역에서의 채널 간 간섭에 약한 특성을 보인다. 이에 반해 OFDM/OQAM 변조 방식은 시간과 주파수 영역에서 직교성을 가지는 IOTA (Isotropic Orthogonal Transform Algorithm) 필터를 사용하여 이동 환경에서 지연 확산(delay spread)과 도플러 효과(doppler effect) 에 강한 특성을 보이며, 보호구간을 사용하지 않아 OFDM/QAM 시스템에 비하여 주파수 효율을 현저하게 높일 수 있다. 본 논문에서는 OFDM/OQAM-IOTA 시스템의 물리 구조 및 OFDM/OQAM-IOTA 시스템을 위한 perfect channel estimation 방식을 제시하고, AWGN 및 1-path Rayleigh fading 채널 환경에서 OFDM/OQAM-IOTA 시스템과 일반적인 OFDM/QAM 시스템의 성능을 비교하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면, OFDM/OQAM-IOTA 방식이 OFDM/QAM 방식보다 성능이 우수함을 알 수 있다.
본 논문에서는 super-RENS 디스크의 채널 모델링을 위하여 압축 센싱 알고리즘에 기반한 sparse Volterra 필터에 대해 연구하였다. Super-RENS 디스크 시스템에서 심한 비선형 심벌간 간섭(ISI)이 발생하는 것은 익히 알려진 사실이다. 메모리를 가진 비선형 시스템은 Volterra 급수로 모델링할 수 있다. 또한, 압축 센싱은 측정치로부터 성긴 또는 압축된 신호를 복원할 수 있다. 이러한 이유로 super-RENS의 성긴 특성을 갖는 read-out 채널을 예측하기 위해 압축 센싱 알고리즘을 사용하였다. 평가 결과는 압축 센싱 알고리즘으로 super-RENS의 read-out 채널을 위한 sparse Volterra 모델을 효과적으로 구성할 수 있음을 보여준다.
실내 무선 통신 환경에 적합한 심볼 간섭을 최소화 하는 가중치를 적용한 시역전 필터를 제안한다. 실내 무선 통신 환경에서는 delay spread로 인한 심볼 간 간섭으로 인해 심각한 성능열화가 초래되며 이를 해결하기 위해 현존하는 기법들은 복잡한 수신기법을 통해 성능을 개선하였다. 본 논문에서는 수신기의 복잡한 구조를 단순하게 하면서도 간섭을 줄이는 시역전 필터의 계수에 가중치를 부여하여 심볼 간 간섭을 최소화하면서도 수신신호의 peak 파워를 일정 수준이상으로 유지하는 가중치 시역전 필터를 제안한다. 이를 통해 잡음 및 간섭에 강인하면서도 심볼 간 간섭을 줄이며 간단한 수신기를 구성할 수 있는 이점을 얻는다. 실험결과에서는 가중치 시역전 필터가 기존 시역전 필터에 비해 성능이 개선되었음을 볼 수 있다.
As the demand for higher data-rate chip-to-chip communication such as memory-to-controller, processor-to-processor increases, low cost high-speed serial links\ulcorner become more attractive. This paper describes a 0.25-fm CMOS 1.6Gbps/pin 4-level transceiver using Stub Series Terminated Logic for high Bandwidth. For multi-gigabit/second application, the data rate is limited by Inter-Symbol Interference (ISI) caused by channel low pass effects, process-limited on-chip clock frequency, and serial link distance. The proposed transceiver uses multi-level signaling (4-level Pulse Amplitude Modulation) using push-pull type, double data rate and flash sampling. To reduce Process-Voltage-Temperature Variation and ISI including data dependency skew, the proposed high-speed calibration circuits with voltage swing controller, data linearity controller and slew rate controller maintains desirable output waveform and makes less sensitive output. In order to detect successfully the transmitted 1.6Gbps/pin 4-level data, the receiver is designed as simultaneous type with a kick - back noise-isolated reference voltage line structure and a 3-stage Gate-Isolated sense amplifier. The transceiver, which was fabricated using a 0.25 fm CMOS process, performs data rate of 1.6 ~ 2.0 Gbps/pin with a 400MHB internal clock, Stub Series Terminated Logic ever in 2.25 ~ 2.75V supply voltage. and occupied 500 * 6001m of area.
적응 블라인드 등화는 고속 디지털 데이터 전송시 통신 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 최소화하는데 사용되고 있는 기법이다. 본 논문에서는 기존의 MSAGF-MMA 적응 블라인드 등화 알고리즘에 다중 스텝 크기 LMS를 적용함으로써 MSAGF-MMA 알고리즘의 성능을 더욱 개선시킨 등화 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 결정지향 크기 오차의 범위를 여러 개로 나누어 각각의 범위에 따라 스텝 크기를 달리 적용하는 다중 스텝 크기를 가지는 LMS 알고리즘을 MSAGF-MMA에 적용하였다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안한 알고리즘이 MMA나 MSAGF-MMA에 비해 수렴 속도 면에서나 정상상태에서의 잔류 심볼간 간섭 및 잔류 오차, 그리고 앙상블 평균 MSE등에서 크게 향상된 성능을 가짐을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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