2.2 터보 등화 모델과 결합된 반복 부호화 기법
2.2.4 고속 무선 통신을 위한 최적 부호화 기법
Fig. 2.11은 각 채널 부호화 방식에 따른 BER 성능 비교를 나타내고 있다.
정확한 성능 비교를 위해 부호화율 변조 방식을 동일하게 적용하였으며 정보 비트의 개수를 동일하게 설정하여야 하나 LDPC 부호 및 터보 부호의 경우 부호화율에 따른 정보 비트의 길이가 정해져 있어 유사한 정보 비트 수를 선택 하여 시뮬레이션을 수행하였다.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
EsNo(dB)
BER
BCJR
LDPC(802.11n) Turbo
Turbo-Pi LDPC(DVB-S2)
Fig. 2.11 The performance according to channel coding method
시뮬레이션 결과 DVB-S2 기반 LDPC 부호가 가장 우수한 성능을 보였으며 터보 부호의 성능 또한 우수함을 확인할 수 있다. BCJR의 경우 오류 마루 현상이 발생하였다. 세 가지 부호에 대해 성능 적인 측면에서 LDPC 부호가 가장 우수 하였으며 LDPC 부호는 넓은 SNR 범위에서 사용될 수 있다. 또한, 좋은 거리 특성으로 인해 오류 마루 현상이 나타나지 않음을 확인하였다. 하지만 고속 무선 통신을 위한 최적 부호화 기법은 단순히 성능만으로 평가할 수 없으며 복호기의 복호속도, 복잡도 등과 같은 여러 요소를 비교하여야 한다. Table 2.4에 각 부호화 기법에 대한 성능, 복잡도, 복호 속도 등에 대한 특징을 나타내었다.
Table 2.4 The comparison of characteristics of iterative code method
Performance Complexity Decoding speed
Packet size [bits]
Rate- compatible
BCJR Normal Decoder Up to
100 Mbps Unlimited Punctured Turbo
code Good Decoder Up to
20 Mbps
Up to
3000 Punctured LDPC
code Excellent Encoder Up to
1 Gbps
Up to
64800 H-matrix
Table 2.4를 통해 LDPC 부호는 다른 두 가지 부호보다 복호기의 복잡도가 낮고 복호기의 동작 속도가 가장 우수함을 알 수 있다. 이는 알고리즘의 구조가 하드웨어적으로 완전 병렬 구현이 가능하여 고속 처리가 가능하기 때문이다.
다양한 반복 부호화 기법에 대해 성능 및 복호 속도, 복호기의 복잡도 등을 고려하였을 때 고속 무선 통신을 위한 최적의 부호화 기법은 LDPC 부호임을 확인하였다.
제 3 장 고전송 효율 알고리즘
고속 무선 통신을 위한 LDPC 부호화 기법에서 고전송 효율을 달성하여 신호를 전달하는 것은 차세대 무선 통신 및 5G 통신에서 매우 중요하다. 또한, 성능 향상을 위해 LDPC 부호화 기술의 적용으로 인한 전송효율 손실을 극복할 수 있는 알고리즘의 적용은 필수적이다. 유럽식 위성 방성 표준안인 DVB-S2에서 샤논의 채널 용량 한계에 근접한 LDPC 부호 방식은 강력한 오류 정정 능력을 지닌 부호화 방식으로 이를 통해 통신 시스템의 성능을 향상시키고 신뢰도 높은 통신이 가능하며 제 2장에서 제시한 채널 부호화 된 터보 등화 모델의 적용으로 성능 향상을 극대화 시킬 수 있다. 성능 향상의 관점에서 강력한 오류 정정 부호화 방식인 LDPC 부호의 터보 등화 모델의 적용으로 향상 된 성능을 도출할 수 있으며 또한, 고속 무선 통신을 위한 채널 부호화 기법임을 확인하였으나 전송률 향상을 달성하지는 못하였다.
따라서 본 장에서는 전송률 향상을 위한 다양한 연구 방식에 대해 다루고자 한다. 기존의 전송효율 향상을 위해 사용되는 알고리즘은 크게 3가지로 나뉜다.
첫째, 복호기의 비트 노드를 통해 전송하려는 신호를 일정한 규칙에 의해서 제거시키는 punctured 알고리즘이 있다. 둘째, 주파수 대역에 의해 주어지는 Nyquist 속도보다 빠르게 신호를 전송하는 FTN 알고리즘이 있다. 마지막으로, 송·수신 안테나를 증가시켜 한정된 주파수 자원 및 송신 전력을 이용하여 채널 용량을 증대시키는 MIMO 알고리즘이 있다. 하지만 이러한 알고리즘의 적용으로 전송률 향상은 이룰 수 있지만 성능 저하가 발생하는 문제점이 있고 전송률 향상에 한계가 있다. 따라서 성능 저하 없이 전송률 향상을 위한 터보 등화 모델의 적용 방안을 제안하고 전송 효율을 극대화하기 위한 알고리즘을 제안하려고 한다. 시뮬레이션을 통하여 성능 및 전송률 향상 관점에서 제안하는 방식들을 비교 분석하여 전송률 향상을 이룰 수 있는 최적 알고리즘을 제시한 다.