Improved Iterative Decoding of Parallel and Serially Concatenated Trellis Coded Modulation

유철우,서동선,You, Cheol-Woo,Seo, Dong-Sun Institute of Korean Electrical and Electronics Eng 2007 전기전자학회논문지 Vol.11 No.4

본 논문에서는, 병렬 혹은 직렬적으로 연접된 트렐리스 부호화 변조 기법 (Trellis coded modulation: TCM)을 위한 간단한 구조를 가진 향상된 반복적 복호 기법들이 제안되며, 동시에 제안된 기법들의 성능을 기존 기법들과 비교 제시한다. 제안된 복호 알고리즘은 기존 알고리즘의 단순 변형을 통해서 구현될 수 있음에도 불구하고, 모의실험 결과는 제안된 기법들이 부가 백색 가우스 잡음 채널 (Additive white Gaussian noise channel: AWGN channel) 및 레일리 (Rayleigh) 페이딩 채널 상에서 상당한 부호 이득을 제공함을 보여 준다. For parallel and serially concatenated trellis coded modulation (TCM), improved iterative decoding schemes with a simple mechanism are proposed and their performances are compared with those of conventional decoding schemes. Simulation results have shown that the proposed schemes have provided a considerable decoding gain in additive white Gaussian noise (AWGN) channels and Rayleigh fading channels, even if they can be implemented by a simple modification of conventional decoding algorithms.

이차 시그모이드 신경망 등화기

최수용,옹성환,유철우,홍대식,Choi, Soo-Yong,Ong, Sung-Hwan,You, Cheol-Woo,Hong, Dae-Sik 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.1

본 논문에서는 기존의 신경망 등화기의 비트 오류 확률 관점에서의 성능 향상을 위해 이차 시그모이드 함수를 활성 함수로 이용한 이차 시그모의 신경망 등화기를 제안한다. 비선형 왜곡을 보정하기 위해 사용되어온 기존의 신경망 등화기들은 일반적으로 활성 함수로서 시그모이드 함수를 이용한다. 기존의 시그모이드 함수를 이용한 신경망 등화기의 경우 하나의 뉴론은 한 개의 선형적인 경계 면을 형성한다. 따라서 복잡한 경계 면을 형성하기 위해 많은 수의 뉴론이 필요하게 된다. 하지만 제안하는 신경망을 등화기에서는 한 뉴론이 평행한 두 개의 직선을 가지고 평면 영역을 분할하기 때문에 보다 간단한 구조로 비트 오류 확률 관점에서 우수한 성능을 얻을 수 있다. 제안한 이차 시그모이드 신경망 결정궤한 등화기를 통신 환경 및 디지털 자기기록 시스템에 적용하였을 때, 기존의 결정궤환 등화기와 신경망 결정궤한 등화기에 비해 같은 비트 오류 확률 관점에서 신호 대 잡음비가 1.5dB~8.3dB 정도의 성능향상을 보인다. 특히 심벌간의 간섭이 심하거나, 비선형성이 강한 환경에서 기존의 일반적인 결정궤한 등화기와 신경망 결정궤한 등화기에 비하여 비트 오류 확률 관점에서 두드러진 신호 대 잡음비의 성능 이득을 보인다. In this paper, a quadratic sigmoid neural equalizer(QSNE) is proposed to improve the performance of conventional neural equalizer in terms of bit error probability by using a quadratic sigmoid function as the activation function of neural networks. Conventional neural equalizers which have been used to compensate for nonlinear distortions adopt the sigmoid function. In the case of sigmoid neural equalizer, each neuron has one linear decision boundary. So many neurons are required when the neural equalizer has to separate complicated structure. But in case of the proposed QSNF and quadratic sigmoid neural decision feedback equalizer(QSNDFE), each neuron separates decision region with two parallel lines. Therefore, QSNE and QSNDFE have better performance and simpler structure than the conventional neural equalizers in terms of bit error probability. When the proposed QSNDFE is applied to communication systems and digital magnetic recording systems, it is an improvement of approximately 1.5dB~8.3dB in signal to moise ratio(SNR) over the conventional decision feedback equalizer(DEF) and neural decision feedback equalizer(NDFE). As intersymbol interference(ISI) and nonlinear distortions become severer, QSNDFE shows astounding SNR shows astounding SNR performance gain over the conventional equalizers in the same bit error probability.

반복 알고리즘을 적용한 D-STTD 시스템의 검출 기법 제안 및 성능 분석

윤길상,이정환,유철우,황인태,Yoon, Gil-Sang,Lee, Jeong-Hwan,You, Cheol-Woo,Hwang, In-Tae 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.9a

D-STTD 시스템은 Alamouti Code로 알려진 STTD기법을 적용하여 다이버시티 효과를 획득하면서 STTD기법을 병렬로 한번 더 사용함으로써 멀티플렉싱 효과도 얻을 수 있는 기법이다. 이러한 서로 다른 정보를 보내는 멀티플렉싱 효과로 인해 D-STTD는 기존 STTD 기법의 Combining 기법을 적용하는데 어려움을 가져온다. 그래서 본 논문에서는 MMSE 기법을 바탕으로 멀티플렉싱 검출 기법으로 잘 알려진 Linear 알고리즘, SIC 알고리즘, OSIC 알고리즘을 D-STTD 시스템에 적용하고 그 성능을 비교한다. 그리고 새롭게 MAP 알고리즘을 D-STTD 시스템에 적용하여 성능을 분석하고자 한다. 모의 실험 결과, Linear MMSE Detector보다 반복 알고리즘을 적용한 Detector가 최대 3.7dB의 성능향상을 보였다. 특히, 반복 Detector 중 MAP 알고리즘을 적용한 경우에는 약 4.4dB의 성능차까지 나타냈다. The D-STTD system obtains the diversity gain through the STTD scheme and the Multiplexing gain through parallel structure of the encoder using the STTD scheme known Alamouti Code. We are difficult to use Combining scheme of the STTD scheme for the D-STTD detection in the decoder because the D-STTD system transmits mutually different data in each other STTD encoder for multiplexing gain. Therefore, in this paper we combine the D-STTD system with Linear algorithm, SIC algorithm and OSIC algorithm known multiplexing detection scheme based on MMSE scheme and compare the performance of each system. And we propose the detection scheme of the D-STTD using MAP Algorithm and analyze the performance of each system. The simulation results show that the detector using iterative algorithm has better performance than Linear MMSE Detector. Especially, we show that the detector using MAP algorithm outperforms conventional detector.

부분 삭제 모델로 나타난 비선형 자기기록 채널에서의 신경망 등화기법

최수용,옹성환,유철우,홍대식,Choi, Soo-Yong,Ong, Sung-Hwan,You, Cheol-Woo,Hong, Dae-Sik 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.12

디지털 자기기록 장치에서의 용량의 증가는 필연적으로 심각한 인접 심벌간의 간섭 (Intersymbol interference : ISI)과 비선형 왜곡현사을 겪게된다. 본 논문에서는 디지털 자기기록 채널의 심각한 심벌간의 간섭과 비선형 왜곡현상을 보상해 주기 위한 방법으로 신경망을 이용한 등화기를 부분 삭제 모델로 나타난 자기기록 채널에 적용하였다. 신경망을 이용한 결정궤환 등화기 (Neural Decision Feedback Equalizer : NDFE)와 일반적인 결정궤환 등화기 (Decision Feedback Equalizer : DFE)간의 성능을 컴퓨터를 이용한 모의 실험을 통해 비교하였다. 실험 결과, 신경망을 이용한 결정궤환 등화기가 기존의 결정궤환 등화기보다 디지털 자기기록 장치에서 기록 밀도가 증가함에 따라 같은 신호 대 잡음비 (Signal-to-Noise Ratio : SNR)에서 우수한 비트 오류 확률 (bit error probability or bit error ratio : BER) 성능을 보였다.. 또한 같은 밀도의 경우에도 비선형 왜곡 현상이 강할수록 신경망을 이용한 결정궤환 등화기가 보다 안정적이며 우수한 성능을 보였다. The increase in the capacity of the digital magnetic recording systems inevitably causes severe intersymbol interference (ISI) and nonlinear distortions in the digital magnetic recording channel. In this paper, to cope with severe ISI and nonlinear distortions a neural decision feedback equalizer (NDFE) is applied to the digital magnetic recording channel - partial erasure channel model. In the performance comparison of bit error probability (or bit error ratio : BER) between the NDFE and the conventional decision feedback equalizer (DFE) via computer simulations. It has been found that as nonlinear distortions increase the NDFE has more SNR (SIgnal-to-Noise Ratio) advantage over the conventional DFE. In addition, in spite of the same recording density, as nonlinear distortions are increased, NDFE has the better performance of BER and the greater stability over conventional DFE.

DVD-ROM 시스템에 적용한 신경망 등화기에 관한 성능

이경구,최수용,옹성환,유철우,홍대식,Lee, Kyung-Goo,Choi, Soo-Yong,Ong, Sung-Hwan,You, Cheol-Woo,Hong, Dae-Sik 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.10

차세대 저장매체로서 이미 그 규격이 확정된 재생 전용 디지털 다기능 디스크 시스템에 등화기를 적용하여 그 성능을 분석한다. 재생 전용 디지털 다기능 디스크 시스템에서는 정보 기록 시에 비선형 왜곡현상을 유발할 수 있으므로 이의 보상을 위해 비선형 입출력 사상능력이 뛰어나다고 알려져 있는 신경망 등화기를 적용한다. 또한, 결정궤환 구조의 등화기는 변조부호와 결합하여 사용하면 성능 개선을 보장할 수 없다는 것을 확인하기 위한 실험을 한다. 두 종류의 시스템에 대한 등화 실험으로 신경망을 이용한 등화기가 기존의 등화기에 비해 더 좋은 등화성능을 보이며 이는 채널의 비선형성이 증가할수록 확연해지는 결과를 얻었다. 또한, 랜덤한 데이터열의 간섭 보상에는 결정궤환 구조의 등화기가 우수한 성능을 보이지만 변조 부호화된 데이터열의 간섭 보상에는 결정궤환이 없는 구조와 비교하여 성능 개선이 없다는 결과를 얻었다. Several equalizers are applied to the DVD-ROM(Digital Versatile Disc-Read Only Memory) system. Because imperfect writing process may cause nonlinear distortion in the reply signal, neural equalizers which have strong nonlinear mapping capability are applied to the system to compensate the nonlinear distortion. Experimental results to verify that the combination of decision-feedback type equalizers and modulation code is formidable are also given. The experimental results shwo that the SNR gain of the neural equalizers over the conventional equalizers becomes much as the nonlinearity in the channel increases. Furthermore, the decision-feedback type equalizers outperform the equalizers which have no decision-feedback in eliminating ISI(Intersymbol Interference) of random data sequence but there is no performance gain of the decision-feedback type equalizers over the equalizers without decision-feedback when these are applied to compensate the ISI of modulation-encoded data sequence.

적응 변조 시스템에서 최적의 터보 부호화된 V-BLAST 기법의 성능 분석

이경환,최광욱,류상진,강민구,홍대기,유철우,황인태,김철성,Lee, Kyung-Hwan,Choi, Kwang-Wook,Ryoo, Sang-Jin,Kang, Min-Goo,Hong, Dae-Ki,You, Cheol-Woo,Hwang, In-Tae,Kim, Cheol-Sung 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.2

본 논문에서는 V-BLAST (Vertical-Bell-lab Layered Space Time)의 두 디코딩 과정인 ordering과 slicing에 사전 확률 (a priori probability)로 사용하기 위해서 반복 디코딩 (iterative decoding)을 사용한 MAP (Maximum A Posteriori) 디코더의 외부 정보 (extrinsic information)를 이용한 최적의 터보 부호화된 (Turbo Coded) V-BLAST 기법을 적용한 적응 변조 시스템 (adaptive modulation system)을 제시 후 성능을 관찰한다. 또한 적응 변조 시스템에서 간단하게 V-BLAST 시스템과 터보 부호화 (Turbo Coding) 기법이 결합된 기존의 터보 부호화된 V-BLAST 기법을 적용한 경우에 비하여 어느 정도 전송률 (throughput)향상이 있는가를 살펴본다. 실험결과, 적응 변조 시스템에서 최적의 터보 부호화된 V-BLAST 기법을 적용한 경우가 기존의 터보 부호화된 V-BLAST 기법을 적용한 경우에 비하여 전송률 성능이 우수함을 보였다. 특히, 실험 결과는 2.5 Mbps의 전송률에서 1.5 dB의 SNR 이득을 보인다. In this paper, we propose and observe the Adaptive Modulation system with optimal Turbo Coded V-BLAST (Vertical-Bell-lab Layered Space-Time) technique that is applied the extrinsic information from MAP (Maximum A Posteriori) Decoder with Iterative Decoding to use as a priori probability in two decoding procedures of V-BLAST: ordering and slicing. Also, comparing with the Adaptive Modulation system using conventional Turbo Coded V-BLAST technique that is simply combined V-BLAST with Turbo Coding scheme, we observe how much throughput performance has been improved. As a result of simulation, in the Adaptive Modulation systems with several Turbo Coded V-BLAST techniques, the optimal Turbo Coded V-BLAST technique has higher throughput gain than the conventional Turbo Coded V-BLAST technique. Especially, the results show that the proposed scheme achieves the gain of 1.5 dB SNR compared to the conventional system at 2.5 Mbps throughput.

반복 알고리즘을 적용한 D-STTD 시스템의 검출 기법 제안 및 성능 분석

윤길상(Gil-sang Yoon),이정환(Jeong-hwan Lee),유철우(Cheol-woo You),황인태(In-tae Hwang) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.9A

D-STTD 시스템은 Alamouti Code로 알려진 STTD기법을 적용하여 다이버시티 효과를 획득하면서 STTD기법을 병렬로 한번 더 사용함으로써 멀티플렉싱 효과도 얻을 수 있는 기법이다. 이러한 서로 다른 정보를 보내는 멀티플렉싱 효과로 인해 D-STTD는 기존 STTD 기법의 Combining 기법을 적용하는데 어려움을 가져온다. 그래서 본 논문에서는 MMSE 기법을 바탕으로 멀티플렉싱 검출 기법으로 잘 알려진 Linear 알고리즘, SIC 알고리즘, OSIC 알고리즘을 D-STTD 시스템에 적용하고 그 성능을 비교한다. 그리고 새롭게 MAP 알고리즘을 D-STTD 시스템에 적용하여 성능을 분석하고자 한다. 모의 실험 결과, Linear MMSE Detector보다 반복 알고리즘을 적용한 Detector가 최대 3.7㏈의 성능향상을 보였다. 특히, 반복 Detector 중 MAP 알고리즘을 적용한 경우에는 약 4.4㏈의 성능차까지 나타냈다. The D-STTD system obtains the diversity gain through the STTD scheme and the Multiplexing gain through parallel structure of the encoder using the STTD scheme known Alamouti Code. We are difficult to use Combining scheme of the STTD scheme for the D-STTD detection in the decoder because the D-STTD system transmits mutually different data in each other STTD encoder for multiplexing gain. Therefore, in this paper we combine the D-STTD system with Linear algorithm, SIC algorithm and OSIC algorithm known multiplexing detection scheme based on MMSE scheme and compare the performance of each system. And we propose the detection scheme of the D-STTD using MAP Algorithm and analyze the performance of each system. The simulation results show that the detector using iterative algorithm has better performance than Linear MMSE Detector. Especially, we show that the detector using MAP algorithm outperforms conventional detector.

자기 기록 채널에서의 결정 궤환 재귀 신경망 등화기

옹성환(Ong, Sung-hwan),최수용(Choi, Soo-yong),유철우(You, Cheol-woo),홍대식(Hong, Dae-sik) 대한전자공학회 1996 대한전자공학회 학술대회 Vol.1996 No.11

주파수 효율 및 성능 향상을 위한 Frequency Slope Modulated Chirp 신호를 이용한 UWB 시스템

김정현(Jung-hyun Kim),김지현(Ji-hyun Kim),유철우(Cheol-woo You) 한국통신학회 2011 韓國通信學會論文誌 Vol.36 No.2

IMT-Advanced 시스템을 위한 문턱 값 기반 영역 결정을 통한 셀 간섭 관리 기법

윤길상(Gil-sang Yoon),이정환(Jeong-hwan Lee),서창우(Changwoo Seo),조인식(Insik Cho),유철우(Cheol-woo You),황인태(In-tae Hwang) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.7