4.4 비균일 오류 확률 기반 FTN 신호의 성능 분석
4.4.1 UEP-FTN 신호의 성능 분석
터보 등화 모델을 적용하기 위해 LDPC 복호기의 출력 LLR 값은 priority composition을 통해 우선 순위에 따라 재배치한 후 인터리버를 통과하여 BCJR 등화기에 입력되어지며 LDPC 복호기와 BCJR 등화기 간의 반복적인 연산을 통 하여 성능이 향상된다.
순위 알고리즘을 사용하여 의 개수에 맞게 그룹을 나누어 각 그룹에 서로 다른 간섭 비율을 설정하여 전체 의 간섭 비율 평균이 20%, 30% 또는 40%
가 되게 설정하였다. 제 3장에서 제시한 FTN 알고리즘과 성능을 비교 분석하 기 위해 UEP가 적용 되지 않은 FTN 알고리즘의 간섭 비율은 20%, 30% 또는 40%의 간섭 비율로 고정시켰다. 시뮬레이션은 UEP 유·무에 따른 성능과 UEP 설정 과정에서 각각의 에 할당되는 간섭 비율에 따른 성능을 분석하였다.
UEP 설정 과정에서 각 그룹에 할당하는 간섭 비율에 따른 성능을 분석하기 위 해 Table 4.2와 같은 간섭 비율로 시뮬레이션을 수행하였다.
Interference rate for each priority group (%)
′ ′ ′ ′
Type 1 22 21 19 18
Type 2 18 19 21 22
Type 3 30 25 15 10
Type 4 10 15 25 30
Table 4.2 UEP parameters setting I (′ )
Table 4.2는 전체 간섭 비율의 평균값을 20%로 설정하였을 경우이며 Type 1 과 Type 2는 각 그룹 간 간섭비율의 폭을 작게 설정한 경우로 ′과 ′의 차이 또한 작게 설정하였다. Type 3과 Type 4는 각 그룹 간 간섭비율의 폭을 크게 설정한 경우로 ′과 ′의 차이를 크게 설정하였다. 그리고 UEP 알고리즘의 적 용에서 LDPC 복호기에서 우선적으로 사용되는 신호가 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 우선 순위가 높은 그룹에 FTN 간섭량을 많이 할당하거나 낮게 할당 한 경우의 성능을 분석하였다. 이를 위해 Type 1과 Type 3의 경우 우선 순위가 높은 그룹에 높은 FTN 간섭량을 할당한 경우이며 Type 2와 Type 4의 경우 우선 순위가 높은 그룹에 낮은 FTN 간섭량을 할당한 경우이다.
Table 4.2와 같은 FTN 간섭량을 적용한 성능을 Fig. 4.9에 나타내었다.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
EsNo(dB)
BER
FTN
UEP+FTN(Type1) UEP+FTN(Type2) UEP+FTN(Type3) UEP+FTN(Type4)
Fig. 4.9 The performance comparison FTN between UEP-FTN for Table 4.2 ( ′ )
Fig. 4.9는 FTN 간섭 비율의 평균값이 20%이고 Table 4.2와 같은 간섭 비율 을 적용하였을 때의 UEP 유·무에 따른 성능을 나타낸다. 시뮬레이션 결과 Fig. 4.9에서 간섭비율의 폭을 크게 설정하고 우선 순위가 높은 그룹에 낮은 간 섭 비율을 적용한 Type 4의 성능이 가장 우수함을 확인하였으며 에 서 UEP가 적용되 않은 기존의 FTN 알고리즘 보다 약 0.2 [dB] 성능이 향상되 었다. 우선 순위가 높은 그룹에 낮은 간섭 비율을 적용한 Type 2와 Type 4가 우선 순위가 높은 그룹에 높은 간섭 비율을 적용한 Type 1과 Type 3 보다 성 능이 향상됨을 확인하였다. 이를 통해 Type 4와 같이 우선 순위가 높은 그룹에 낮은 간섭 비율을 적용하여야 하며, 각 그룹 간의 간섭비율의 차를 크게 주어야 함을 확인하였다.
FTN 평균 간섭 비율이 30%와 40%인 경우 UEP-FTN의 성능을 분석하기 위해 각 그룹에 할당하는 간섭비율을 Table 4.2에 Type 2와 Type 4와 같이 적용하
였으며 이를 Table 4.3과 Table 4.4에 나타내었다.
Table 4.3 UEP parameters setting II ( ′ )
Interference rate for each priority group (%)
′ ′ ′ ′
Type2 27 29 31 33
Type4 15 20 40 45
Table 4.4 UEP parameters setting III (′ )
Interference rate for each priority group (%)
′ ′ ′ ′
Type2 38 39 41 42
Type4 30 35 45 50
Table 4.3과 Table 4.4와 같은 FTN 간섭량을 적용한 UEP-FTN 알고리즘의 성능을 Fig. 4.10과 Fig. 4.11에 나타내었다.
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 10-6
10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
EsNo(dB)
BER
FTN
UEP+FTN(Type2) UEP+FTN(Type4)
Fig. 4.10 The performance comparison FTN between UEP-FTN for Table 4.3 ( ′ )
2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100
EsNo(dB)
BER
FTN
UEP+FTN(Type2) UEP+FTN(Type4)
Fig. 4.11 The performance comparison FTN between UEP-FTN for Table 4.4 (′ )
Fig. 4.10과 Fig. 4.11에서 빨간색의 BER 곡선은 UEP가 적용되지 않은 FTN 전송 기법에서 간섭 비율 30% 또는 40%로 설정한 성능을 나타낸다. 시뮬레이션 결과 UEP가 적용된 UEP-FTN 알고리즘에서 각 그룹간의 FTN 간섭 비율의 폭을 작게 설정한 Type2의 경우 에서 약 0.1 [dB] 성능이 향상됨을 확인하였 다. 또한, 각 그룹간의 FTN 간섭 비율의 폭을 크게 설정하는 Type 4의 경우 FTN 평균 간섭 비율이 30% 인 경우 에서 약 0.2 [dB] 성능이 향상되 었고 FTN 평균 간섭 비율이 40%인 경우 에서 약 0.3 [dB] 성능이 향 상되었다. 시뮬레이션을 통해 각각의 에 설정되는 간섭 비율에 따라 성능이 달라졌으며 Type4와 같이 우선 순위 알고리즘을 통해 각 그룹의 간섭 비율의 폭을 크게 설정하고 우선 순위가 높은 신호에 낮은 간섭량을 적용할 경우 가장 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
이러한 결과는 다음과 같이 분석할 수 있다. 첫째, 간섭 비율의 폭을 크게 설정하는 것은 FTN 적용으로 발생하는 간섭량을 제거하는 BCJR 알고리즘에서 간섭량이 클수록 각 격자도에 할당되는 branch metric의 차이가 커지게 되어 BCJR 복호기가 효율적으로 동작하기 때문이다. 둘째, 우선 순위가 높은 신호에 낮은 간섭량을 적용하는 경우에서 우선 순위가 높은 신호는 LDPC 복호기에서 더 많은 BNU와 CNU의 계산에 사용되는 중요한 신호이므로 전송되는 신호의 신뢰도를 향상시키기 위해 낮은 간섭량을 적용하여 LDPC 복호기에서 BNU와 CNU의 계산에 의해 신뢰도가 높은 신호를 업데이트 해 줄 수 있게 된다. 이를 통해 결과적으로 성능 향상을 이룰 수 있게 된다.
시뮬레이션 결과를 통해 UEP 알고리즘의 적용으로 FTN으로 인한 성능 감소 가 최소화 될 수 있음을 확인하였으며 제안하는 UEP-FTN 모델이 효율적으로 동작함을 확인하였다.