초록

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본 논문에서는 차세대 무선 통신 시스템에 적용이 가능한 새로운 FEC(Forward Error Correction) 부호화 방법으로 MLC(Multi-Level Convolutional) 부호화 방식을 제안한다. 차세대 무선통신서비스는 음성, 데이터, 영상 등 많은 종류의 서비스를 함으로써 데이터의 처리속도가 빠른 시스템이 요구된다. 데이터 처리시간을 단축시키기 위한 방법으로 다중 레벨을 이용하여 부호어를 만들어 내는 방식의 부호화 시스템을 설계하였다. MLC는 부호 처리시간을 단축시킬 뿐만 아니라 다양한 알고리즘을 이용해 부호어를 만들어 낼 수 있다는 특징을 가지게 된다. 모의실험은 MLC 코드의 두 가지 방법, Modulo- operation 방식과 Galois Field-Operation 방식을 이용하여 수행하였다. 또한 모의실험을 통하여 (s=2, T=2)인 경우가 MLC 부호기의 최적 연결다항식임을 알았다.

본 논문에서는 차세대 무선 통신 시스템에 적용이 가능한 새로운 FEC(Forward Error Correction) 부호화 방법으로 MLC(Multi-Level Convolutional) 부호화 방식을 제안한다. 차세대 무선통신서비스는 음성, 데이터, 영상 등 많은 종류의 서비스를 함으로써 데이터의 처리속도가 빠른 시스템이 요구된다. 데이터 처리시간을 단축시키기 위한 방법으로 다중 레벨을 이용하여 부호어를 만들어 내는 방식의 부호화 시스템을 설계하였다. MLC는 부호 처리시간을 단축시킬 뿐만 아니라 다양한 알고리즘을 이용해 부호어를 만들어 낼 수 있다는 특징을 가지게 된다. 모의실험은 MLC 코드의 두 가지 방법, Modulo- operation 방식과 Galois Field-Operation 방식을 이용하여 수행하였다. 또한 모의실험을 통하여 (s=2, T=2)인 경우가 MLC 부호기의 최적 연결다항식임을 알았다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 현재 많이 사용되고 있는 채널 부호화 방식으로는 콘볼루션 코드/RS 코드의 직렬연접부호방식 (serial concate- nated codes) 및 터 보코 E 의 병렬 연접부호방식 (pamllel concatenated cck场)]을 들 수 있대珀시 이 중 콘볼루션코드는 예전부터 현재까지 무선 및 유선 통신시스템에서 가장 많이 적용되어지고 있는 채널 코딩 방법 중의 하나로 1955년 Elias에 의해서 개발되고 이후 1967년 Viterbi에 의해서 Viterbi 복호 알고리즘의 개발로 채널부호화 방식으로써와 적용이 활발하게 이루어지게 돠었다. 본 논문에서는 무선 통신 시스템에서의 채널부호화 방식으로 사용되어질 수 있는새로운 콘볼루션 코드로 MLC방법을 제시하고 이에 대한 특징 동작 설명 및 성능을 분석하였다 MLC코드는 기존의 채널 부호화방식과 비교하여 데이터 처리속도를 향상시킨 부호화 방식으로 다양한 부호화 알고리즘을 이용하여 시스템의 성능을 개선시킬 수 있는 부호화 방식이다. 본 논문에서는 두 가지 방식의 MLC 코드에 대하여 논하고 있는데, 첫 번째 방식으로는 Modulo- Operation을 이용한 방식으로 단순 병렬 콘볼루션 코드의 형태를 가지는 방식이며 두 번째는 Galois Field 의 원소 값들을 이용하고 각 원소들간의 코딩 연산을 위한 연산 규칙을 메모리 화하여 코딩 처리하는 방식이다.
• 이러한 부호화 기법은 multi-level의 값을 하나의 단위로 부호화하기 때문에 입력 데이터들에 대한 처리 시간을 절약할 수 있다는 장점을 가지는 요인이기도 하다. 이러한 MLC 부호기를 구성하기 위해서 다양한 방법의 부호화 알고리즘을 구상할 수 있는데, 본 논문에서는 두 가지 방법을 제시한다. 한 방법은 기존의 콘볼루션 코드의 병렬 연결 개념을 가진 Modulooperation 방식이다.

제안 방법

• 본 논문에서는 무선 통신 시스템에서의 채널부호화 방식으로 사용되어질 수 있는새로운 콘볼루션 코드로 MLC방법을 제시하고 이에 대한 특징 동작 설명 및 성능을 분석하였다 MLC코드는 기존의 채널 부호화방식과 비교하여 데이터 처리속도를 향상시킨 부호화 방식으로 다양한 부호화 알고리즘을 이용하여 시스템의 성능을 개선시킬 수 있는 부호화 방식이다. 본 논문에서는 두 가지 방식의 MLC 코드에 대하여 논하고 있는데, 첫 번째 방식으로는 Modulo- Operation을 이용한 방식으로 단순 병렬 콘볼루션 코드의 형태를 가지는 방식이며 두 번째는 Galois Field 의 원소 값들을 이용하고 각 원소들간의 코딩 연산을 위한 연산 규칙을 메모리 화하여 코딩 처리하는 방식이다. 두 가지 방식 모두 개념적으로는 기존의 콘볼루션 코드의 병렬 구성의 형태를 가지게 됨으로써 코딩 처리 속도를 향상시킨 코딩 기법이다.
• 일반적으로 무선 전송 시스템의 성능분 석은 fading 아lannel에서 이루어지지만, 본 논문은 기존 시스템과 제안하는 시스템의 단순 성능분석을 위한 모의실험이기 때문에 가우시안 및 비 가우시안 채널을 설정하여 모의실험하였다. 그림 7은 Modulo- Operation을 적용한 MLC 부호화기법에서 gaussian 채널에서의 성능을 분석한 것이다.

데이터처리

• 두 가지 방식 모두 개념적으로는 기존의 콘볼루션 코드의 병렬 구성의 형태를 가지게 됨으로써 코딩 처리 속도를 향상시킨 코딩 기법이다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 기존의 콘볼투션 코드와 성능을 비교하기 위해 다양한 채널에서 비트 오차율饵it Error Ratio: BER)을 비교 분석하였다. 또한, MLC를 구성하는데 있어 최적의 연결다항삭을 찾는 것은 MLC를 응용한 부호화시스템을 구성할 때 보다 효과적인 방법을 제시하게 될 것이다.

이론/모형

• 모의실험의 방식은 컴퓨터를 이용한 Monte-Carlo 모의 실험방식을 이용하였다히. 그림 6은 모의실험에 사용된 부호기들을 간략하게 도식화한 것이다.
• 결론적으로 부호화 처리 속도를향상시키면서, 기존의 콘볼루션코드와 비교하여 크지 않은 성능차이를 보임을 시뮬레이션 결과로 알 수 있었다, 또한 ACA 블록은 Tupple 단위로 multi-level의 값을 이용하여 부호화 하게 되므로 다양한 알고리즘을 적용한 부호화기법을 가질 수 있어 앞으로 보다 많은 연구가 필요할 것이다’ 그리고 한정된 구속장의 길이를 갖는 MLC 코드에서 최적의 연결다항식을 찾는 것은 부호기의 성능을향상시키는 데 있어 필수적인 요건이 될 수 있다. 본 논문에서는 최적의 연결다항식을 찾기 위해 모의실험방식을 이용하였다. MLC 코드방식의 특성을 요약하면 다음과 같다.

성능/효과

• 가정한 상태에서 모의실험 결과로 Salt &Pepper 환경에서는 MLC 부호기의 성능이 기존의 콘볼루션 코드와 비교하여 약 Q3정도의 부호화 이득을 가지고 있었다. MLC 부호기의 경우에 Mixture Noise의 경우에는 기존의 콘볼루션 코드와 비슷한 성능을 보이지만 Salt&Pepper Noise의 경우에 조금 차이 나는 성능을 보임을 알 수 있었다.
• 가정한 상태에서 모의실험 결과로 Salt &Pepper 환경에서는 MLC 부호기의 성능이 기존의 콘볼루션 코드와 비교하여 약 Q3정도의 부호화 이득을 가지고 있었다. MLC 부호기의 경우에 Mixture Noise의 경우에는 기존의 콘볼루션 코드와 비슷한 성능을 보이지만 Salt&Pepper Noise의 경우에 조금 차이 나는 성능을 보임을 알 수 있었다.
• 결론적으로 MLC 방법은 부호화 처리 시간을 감소시킬 수 있다. MLC는 위의 그림 3에서 보는 바와 같이 부호어는 콘볼루션 코드의 병렬 연결에 의해 출력 값이 결정되어지는 개념을 가지고 있다.
• 위와 같은 복잡도를 갖는 콘몰루션 코드와 MLC에서는 코딩 처리 시간이 거의 두 배 가까운 속도향상을 보이고 있다. 또한 위의 경우를 통하여, MLC의 경우에 있어서 하나의 Tupple에 속해 있는 register의 수 s가 증가할수록 부호화 속도는 s 배 빠르게 진행됨을 알 수 있다
• 결과이다. 전체적인 BER 특성곡선은 Viterbi 복호 방식과 비교하여 BER 1(尸 정도에서 약 0.1 dB의 차이가 있음을 알 수 있었다. MLC 코드가 콘볼루션 코드와 비교하여 BER 성능의 차이를 보이는 이유는 다음으로 설명되어 질 수 있다.

후속연구

• 할 수 있다. 결론적으로 부호화 처리 속도를향상시키면서, 기존의 콘볼루션코드와 비교하여 크지 않은 성능차이를 보임을 시뮬레이션 결과로 알 수 있었다, 또한 ACA 블록은 Tupple 단위로 multi-level의 값을 이용하여 부호화 하게 되므로 다양한 알고리즘을 적용한 부호화기법을 가질 수 있어 앞으로 보다 많은 연구가 필요할 것이다’ 그리고 한정된 구속장의 길이를 갖는 MLC 코드에서 최적의 연결다항식을 찾는 것은 부호기의 성능을향상시키는 데 있어 필수적인 요건이 될 수 있다. 본 논문에서는 최적의 연결다항식을 찾기 위해 모의실험방식을 이용하였다.
• 컴퓨터 모의실험을 통하여 기존의 콘볼투션 코드와 성능을 비교하기 위해 다양한 채널에서 비트 오차율饵it Error Ratio: BER)을 비교 분석하였다. 또한, MLC를 구성하는데 있어 최적의 연결다항삭을 찾는 것은 MLC를 응용한 부호화시스템을 구성할 때 보다 효과적인 방법을 제시하게 될 것이다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
• 본 연구는 비교적 단순한 ACA block를 이용하여 기존의 콘볼부션코드와 성능을 비교 분석하였다 차후 연구과제로 ACA block에 기존의 RS 개념을 도입하여 iteration 복호가 가능한 구조를 설계한다면, 속도 적인 측면뿐만 아니라 성능에서도 우수한 부호기를 설계하게 될 것이다.

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