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문제 정의
- 본 논문에서는 채널왜곡과 가산성 백색 가우시안 잡음이 혼합된 디지털 전송채널에서 직접적인 심볼오류정정이 가능한 등화기 알고리즘을 제안 하였다. 기존의 등화기 연구에서는 채널왜곡에 의해 발생된 심볼간 간섭현상을 제거할 목적으로 수신단의 디지털 필터 계수를 최적화하는 기법, 초기 수렴속도를 높이기 위한 등화기법, 수렴속도와 정상상태 오차를 모두 향상시킬 수 있는 이중모드 등화기법 등 등화기 출력신호의 품질을 향상 시키는 형태로 많은 연구가 이루어져 온 반면 본 논문에서는 기존의 등화기법을 수용하면서 직접 심볼오류를 정정할 수 있는 등화 알고리즘을 제안 하였다. 시뮬레이션에서는 일반 상용 케이블모뎀의 전송방식인 256QAM 시스템을 채택하였고 상용 전송속도인 약 5Msps로 1초간 받아들일 수 있는 데이터량인 5백만개의 심볼열을 사용하여 알고리즘의 성능을 시험하였으며 시뮬레이션 결과 제안한 등화기는 주어진 동일한 조건에서 기존의 등화기 보다 약 1 dB 가량의 신호대잡음비 이득을 얻을 수 있었다.
- 이러한 과정을 거쳐 충분한 정도로 최적해에 근접한 해를 얻게 되면 그 이후부터는 성능개선이나 심볼오율 감소측면에서 더이상 두드러진 차이를 얻어내기 어렵다. 본 논문에서는 기존의 알고리즘과 달리 등화가 이루어진 이후에도 잔존하는 심볼결정오류를 검출하고 교정하는 방안을 제안하였다. 구조적으로 기존의 최적해 알고리즘을 그대로 채용하여 심볼결정을 수행하는 한편 이를 바탕으로 채널추정을 병행하고 이 때 추정한 채널의 전달함수와 등화한 심볼열을 이용하여 등화기 수신신호를 재구성하는 형태이다.
- 본 논문에서는 채널왜곡과 가산성 백색 가우시안 잡음이 혼합된 디지털 전송채널에서 직접적인 심볼오류정정이 가능한 등화기 알고리즘을 제안 하였다. 기존의 등화기 연구에서는 채널왜곡에 의해 발생된 심볼간 간섭현상을 제거할 목적으로 수신단의 디지털 필터 계수를 최적화하는 기법, 초기 수렴속도를 높이기 위한 등화기법, 수렴속도와 정상상태 오차를 모두 향상시킬 수 있는 이중모드 등화기법 등 등화기 출력신호의 품질을 향상 시키는 형태로 많은 연구가 이루어져 온 반면 본 논문에서는 기존의 등화기법을 수용하면서 직접 심볼오류를 정정할 수 있는 등화 알고리즘을 제안 하였다.
- 구조적으로 기존의 최적해 알고리즘을 그대로 채용하여 심볼결정을 수행하는 한편 이를 바탕으로 채널추정을 병행하고 이 때 추정한 채널의 전달함수와 등화한 심볼열을 이용하여 등화기 수신신호를 재구성하는 형태이다. 이 재구성된 수신신호와 실제 수신신호와의 차이를 통계적으로 분석하여 오류를 검출하고 교정까지 수행하는 것이 제안의 내용이다.
- 본 논문에서는 채널에 부가되는 잡음이 강하고 채널의 특성이 시변하는 경우에도 안정하게 채널을 추정할 수 있도록 칼만필터링을 적용하였다. 칼만필터의 상태공간 방정식을 채널추정기법에 적용하는 과정에서 앞 절에서 논의했던 결정궤환형 적응등화기의 심볼결정기 출력을 사용하는 부분에 대해 기술하고 수렴속도나 정상상태 오차면에서 성능에 대한 결과를 관찰하는 과정을 거치고자 한다[14].
가설 설정
- 본 논문에서는 심볼 한 개의 오류가 평균 3개 비트의 오류를 발생시키는 것으로 가정하고 시뮬레이션 결과를 분석하였고 Fig 6에 신호대잡음비에 따른 비트오율 시뮬레이션 결과를 나타내었다.
- 여기서 QAM 신호의 심볼은 {...-5,-3,-1,+1,+3,+5,...}의 이산적인 값만을 취하므로 오류가 발생한다면 대부분 가장 인접한 심볼로 오인된다고 가정하였다.이렇게 얻은 최종적인 심볼들을 다시 채널추정기에 입력시켜 수신신호를 재구성하면 다음과 같은 식(10)을 얻을 수 있다.
- 여기서, 채널추정 오차 c()n - c′(n) ≈ 0 을 가정하였다.
- 오류판정과정을 통해 심볼오류가 발견된 경우, 일반적으로 심볼결정 오류는 1레벨 만큼 발생하는 확률이 가장 높은 것으로 가정하고 해당 심볼의 QAM레벨을 1레벨 만큼 더해주거나 빼주어서 오류를 교정한다.
- 결정궤환형 등화기의 전방향등화기 부분은 일반적인 FIR필터와 동일한 구조로 채널왜곡에 대한 일차적인 등화를 수행한다. 후단인 결정궤환형 등화기부분은 과거 심볼결정이 통계적으로 높은 신뢰도를 가지고 있다는 가정 하에 심볼추정에 개입한다. 만약 심볼결정에 오류가 발생하면 잘못된 심볼결정값을 기준값으로 삼고 계수갱신을 하게 되므로 등화성능을 열화 시키는 요인이 된다[8-9].
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