Adaptive Varying Modulus를 이용한 SE-MMA 적응 등화 알고리즘의 성능 개선

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.1

본 논문은 16-QAM nonconstant modulus 특성을 갖는 신호 전송시 통신 채널에서 발생되는 찌그러짐에 의한 부호간 간섭을 줄일 수 있는 적응 등화 알고리즘인 SE-MMA (Signed Error - Multiple Modulus Algorithm) 성능의 개선에 관한 것이다. 기존 MMA에서는 송신 신호의 2차 통계치인 modulus를 고정적으로 사용하며 이의 연산량의 간소화를 위하여 SE-MMA가 등장하였다. SE-MMA는 수렴 속도에서는 MMA보다 빨라지만 연산량의 간소화로 인하여 정상 상태에서 등화 성능이 열화되는 문제점이 있으므로, 논문에서는 SE-MMA의 특징을 살리면서 adaptive varying modulus에 의한 오차 신호를 이용하여 적응 등화 필터 계수를 얻음으로서 개선된 등화 성능을 얻을 수 있는 새로운 알고리즘인 AV-SE-MMA를 제안하며 이의 성능을 시뮬레이션으로 확인하였다. 이를 위한 성능 지수로는 등화기 출력 신호 성상도, 잔류 isi양, MD 및 잡음에 대한 robustness를 확인하기 위하여 SER를 사용하였다. 성능의 비교 결과 출력 신호 성상도, 잔류 isi 및 MD에서는 제안 방식인 AV-SE-MMA가 SE-MMA보다 우월하였지만 잡음에 대한 robustness를 나타내는 SER 성능에서는 동등함을 알 수 있었다. This paper relates with the performance improvement of SE-MMA (Signed Error-Multiple Modulus Algorithm) adaptive equalization algorithm that is used for the reduction of the intersymbol interference due to the distortion which occurs in the communication channel for the transmission of 16-QAM nonconstant modulus signal.. In the conventional MMA, the fixed modulus value that is second order statistics of transmitting signal were used, and the SE-MMA was introduced in order to the simplification of the algorithm's arithmetic operation. The SE-MMA have a fast convergence speed than MMA, but it has a problem of degradation of equalization performance in the steady state due to the arithmetic simplification. In this paper, we propose the new algorithm AV-SE-MMA (Adaptively Varying-SE-MMA) that uses the adaptive varying modulus in order to obtain the error signal for updating the adaptive equalizer coefficient, and its equalization performance were confirmed by simulation. In this paper, the performance of SE-MMA and proposed algorithm were compared, and the equalizer output signal constellation, residual isi, MSE and SER in order to confirm the robustness of noise were used as performace index. As a result of performance comparison, the AV-SE-MMA has better performance in output signal constellation, residual isi and MD compared to the SE-MMA, but it was confirmed that the AV-SE-MMA has similar in the SER performance that means the robustness to the noise.

Cumulant를 이용한 미지 시스템의 AR 식별에 관한 연구

임승각,Lim, Seung-Gag 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.43 No.2

본 논문은 잡음이 존재하는 미지 시스템 출력 신호의 3차 통계치인 cumulant를 이용한 AR 식별에 관한 것이다. 미지 시스템 식별을 위한 알고리즘에서는 Parametric Modeling 기법중에서 Global Convergence 보장 및 시스템의 진폭과 위상 정보를 모두 표현할 수 있는 Cumulant를 이용한 AR (Auto Regressive) 식별 방법을 적용하였다. 식별 과정에서 미지 시스템을 하나의 AR 시스템으로 간주하였고 입력 신호를 발생하여 이를 통과시킨 후 잡음이 부가된 출력 신호를 얻어 이를 이용하였다. 신호대 잡음비의 변화에따른 AR 시스템의 식별을 수행한 결과 원래의 시스템 출력치와 유사한 양호한 식별 결과를 얻을 수 있었고 극점이 z 변환의 단위원내에 존재함을 확인하였다. This paper deals with the AR Identification of unknown system using cumulant, which is the 3rd order statistics of output signal in the presence of the noise signal. The algorithms for identification of unknown system we applies to the AR identification method using the cumulant which is possible to the guarantees of global convergence and the representation of amplitude and phase information of system among with the method of parametric modeling. In the process of identification, we considered unknown system to the one of AR system. After the generation of input signal, it was being passed through the system then We use the its output signal that the noise is added. As a result of identification of AR system by changing the signal to noise ratio, we get the fairly good results compared to original system output values and confirmed that the pole was located in the unit circle of z transform.

16-QAM 신호에 대한 CCA 적응 등화 알고리즘 성능 분석

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2013 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.13 No.1

본 논문은 시분산 통신 채널에서 부호간 간섭을 수신측에서 경감시키기 위하여 사용되는 CCA (Compact Constellation Algorithm) 적응 등화 알고리즘의 성능을 비교하였다. 이 알고리즘은 기본적으로 CMA 등화기의 위상 미복원 문제를 해결하기 위하여 등장하였으며 DDA(Decision Directed Algorithm)와 RCA(Reduced Constellation Algorithm)의 개념을 조합하였다. DDA는 단일 레벨 신호에 대해서는 안정된 수렴 특성을 갖지만 다중 레벨의 수가 큰 QAM 신호에 대해서는 매우 불안한 문제점을 가지며, RCA는 초기 수렴 상태가 보장되지 않거나, 수렴후 안정 상태에서 misadjustment에 의한 등화 잡음이 DDA보다 큰 문제점이 있으므로, 이와 같은 점들을 개선하기 위해 CCA 적응 등화 알고리즘이 등장하였다. CCA 적응 등화 알고리즘의 성능 분석을 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 위해 수신측에서의 등화기 출력 신호인 복원된 신호 성상도, 잔류 isi와 MD (Maximum Distortion) 곡선에 의한 수렴 특성 및 SER (Symbol Error Rate) 성능을 DDA, RCA와 비교하였다. 시뮬레이션 결과 모든 성능 지수에서 DDA가 가장 우월하였지만 수렴이 보장되지 않으며, 멀티 레벨 신호에서의 불안정성이 있으므로 이를 해결할 수 있는 CCA가 RCA보다 우월한 성능을 가짐을 확인하였다. This paper deals with the performance anlysis of CCA adaptive equalization algorithm, that is used for reduction of intersymbol interference at the receiving side which occurs in the time dispersive communication channel. Basically, this algorithm is borned for the solving phase unrecovery problem in the CMA equalizer, and the comines the concept of DDA (Decision Directed Algorithm) and RCA (Reduce Constellation Algorithm). The DDA has a stable convergence characteristics in unilevel signal, but not in the number of levels in multilevel signal such as QAM, so it has unstable problem. The RCA does not provide reliable initial convergence. And even after convergence, the equalization noise due to the steady state misadjustment exhibited by it is very high as compared to DDA. For the solving the abovemensioned point, the CCA adaptive eualization alogorithm has borned. In order to performance analysis of CCA algorithm, the recovered signal constellation that is the output of the equalizer, the convergence characteristic by the residual isi and MD (maximum distortion), the SER characteristic are used by computer simulation and it was compared with the DDA, RCA respectively. As a result of simulation, the DDA has superior performance than other algoithm, but it has a convergence unguarantee and unstability in the multilevel signal. In order to solving this problem, the CCA has more good performance than RCA in every performance index.

16-QAM 신호에 대한 CR-CMA와 CM-CMA의 적응 등화 성능 비교

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2011 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.11 No.3

논문은 기존 CMA (Constant Modulus Algorithm) 적응 등화기의 성능인 수렴 특성과 잔류 부호 간 간섭을 개선하기위한 CR-CMA 와 CM-CMA의 성능 비교에 관한 것이다. 무선과 유선의 대역 제한 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 줄이기 위하여 사용되는 등화기에서 디지털 부호의 전송 시 학습열 없이 여분의 대역폭을 소비하지 않는 블라인드 방식에 대한 연구가 이루어졌으며, 최근에는 간단한 연산의 장점을 갖는 CMA 방식의 비용 함수를 개량하여 성능을 개선하고 있다. 논문에서는 이와 같이 새롭게 등장하는 방식 중에서 CR(Constellation Reduction)-CMA 방식과 CM (Constellation Matching)-CMA 방식에대한 성능 분석을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 복원 성상도, 수렴 속도 및 잔류 부호 간 간섭양에서 CR-CMA가 CM-CMA보다 우월한 등화 특성을 가짐을 확인할 수 있었다. This paper is concerned with the performance comparison of CR-CMA (Coordinate Reduction-CMA) and CM-CMA (Constellation Matching-Constant Modulus Algorithm) that is used for improving the convergence characteristic and residual intersymbol interference which are used as the performance index for an adaptive equalizer. The equalizer is used to reduce the distortion caused by the intersymbol interference on the wireless and the wired band-limited channel, and the blind method which does not need for extra bandwidth by the training sequence of digital code are researched. Recently, by using the merit of simple operation in the CMA, the performance improvement is obtained by the modifying the cost function of it. In this paper, the new algorithm, CR-CMA and CM-CMA, the performance analysis are performed and compared by computer simulation. The CR-CMA has a superior equalization characteristics in the recovered constellation, convergence speed and residual intersymbol interference than the CM-CMA by computer simulation.

스텝 크기에 의한 FC-MMA 적응 등화 알고리즘의 성능 평가

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2021 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.21 No.5

본 논문은 16-QAM 신호 전송시 시분산 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 경감시키기 위하여 사용되는 FC-MMA 적응 등화 알고리즘에서 고정 스텝 크기에 따른 등화 성능을 평가하였다. FC-MMA는 기존 MMA의 통신 채널의 시변 특성 및 순단과 같은 비정상적인 상황에서 신속하게 새로운 환경에 적응토록 빠른 수렴 속도를 갖는 것이 특성이지만, 수렴 속도는 고정 스텝 크기에 의하여 결정된다. 논문에서는 고정 스텝 크기값에 따른 등화 성능을 평가하였으며, 관련된 성능 지수로는 수렴 특성을 나타내는 잔류 isi와 최대 찌그러짐, MSE 및 잡음 강인성을 나타내는 SER과 군지연 보상 능력등이 사용되었다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 적응 스텝 크기가 클수록 정상 상태에 도달하는 수렴 속도는 개선되지만, 정상 상태 이후의 잔여량에서는 스텝 크기가 적을수록 우월해짐을 알 수 있었다. 본 연구 결과 FC-MMA 알고리즘은 초기에는 스텝 크기를 크게 설정하고, 정상 상태에 도달하면 이를 적게 조정하여 등화 잔여량을 최소화시킬 수 있을 것으로 기대된다. This paper evaluates the equalization performance of FC-MMA adaptive equalization algorithm by the fixed step size that is used for the minimization of the intersymbol interference which occurs in the time dispersive communication channel. The FC-MMA has a fast convergence speed in order to adapts the new environment more rapidly in case of the time varying charateristics and the abnormal situation like as outage of the communication channel. But the algorithms operates in adative method, convegence speed is depend on fixed step size for adaptation. For this situation, its performance was evaluated by changing the step size value, the residual isi and maximum distortion and MSE performance index which means the convergence characteristics are widely adapted in the adaptive equalizer, SER were applied. As a result of computer simulation, the large step size can improves the convergence speed for reaching the steady state, but has a poor performance compared to small step size in residual values after steady state. The research result shows that the FC-MMA algorithm is applied the large step size for rapidly reaching the steady state in initial time, then adjust the small step size after reaching the steady state for reducing the residual values for equalization.

사전 왜곡기를 이용한 통신 채널의 보상에 관한 연구

임승각,Lim, Seung-Gag 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌-T Vol.t36 No.4

본 논문은 사전 왜곡기를 이용한 통신 채널 특성의 보상에 관한 것으로서 고려되는 채널 특성으로는 채널에서 발생되는 부가 잡음과 위상 회전 및 주파수 선택성 페이딩이다. 사전 왜곡기는 통신 채널의 전기적 역특성 계수를 송신측에서 계산하여 신호를 미리 왜곡시켜 변조후 전송하므로서 수신측에서는 채널에서 발생되는 장애요인의 영향을 최소화시킬 수 있다. 이를 위해 사전 왜곡기는 적응 등화기의 알고리즘인 TEA(Tricepstrum Equlization Algorithm)을 적용하였으며 이 때 수신측에서는 송신측으로 주기적으로 probing신호를 전송하여야 한다. 이를 기본으로하여 송신측은 통신 채널의 역특성 계수를 얻을 수 있으며 이때 주기적으로 전송되어야 하는 probing 신호의 1주기동안 통신 채널의 특성 변화는 없는 것으로 가정한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 사전 왜곡기의 성능은 적응 등화기와 같이 양호한 것으로 확인되었으며 이와같은 기법은 향후 이동 통신의 순방향 채널에서 사용할 수 있어 고속 전송을 가능케하는 유용성을 가진다. This paper is related with the compensation of communication channel characteristics using predistorter, and the considered characteristic is the additive noise, phase rotation and frequency selective fading which occurred in communication channel. Predistorter can minimize the effect of obstacle element which occured in channel at receiving side by transmitting the predistortion of signal after modulation, the coefficient of inverse electrical charateristic of communication channel is performed at transmitting side. For this purpose, the predistorter is designed by using Tricepstrum Equalization Algorithm which is adaptive equlizer algorithm, and the receiving side must transmit the probing signal to transmitting side. Using the probing signal, the transmitting side can obtain the inverse characteristic coefficient of communication channel, and this probing signal must be transmitted periodically. We assumed that the channel characteristic do not change during this one period. As a result of computer simulation, we confirmed that the performance of predistorter was fairly good as same as the adaptive equalizer, and this technique have a effectiveness that can be used in the forward channel of mobile communication in order to achieve high speed transmission.

Adaptive Modulus와 Adaptive Stepsize를 이용한 Hybrid-DSE-MMA 적응 등화 알고리즘의 성능 분석

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2021 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.21 No.4

본 논문은 DSE-MMA (Dithered Sign Error-MMA) 적응 등화기에서 adaptive modulus와 adaptive stepsize를 이용하여 등화 성능을 개선할 수 있는 Hybrid-DSE-MMA에 관한 것이다. DSE-MMA는 탭 계수 갱신을 위한 오차 신호를 얻을 때 dither 신호를 부가한 후 이의 부호만을 이용하므로 SE-MMA의 외부 잡음에 대한 robustness 성능을 개선시키지만, 고정 modulus와 stepsize를 이용하므로 수렴 속도와 잔류 isi 성능이 저하되는 단점이 있다. 논문에서는 등화기 출력 신호의 전력에 비례하는 adaptive modulus와 adaptive stepsize를 DSE-MMA에 적용하므로서 저하되는 등화 성능을 개선할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인한다. 개선된 등화 성능을 기존 DSE-MMA와 비교하기 위하여 수신측에서의 등화기 출력 신호인 복원된 신호 성상도, 잔류 isi, MD (Maximum Distortion), MSE 및 외부 잡음에 대한 알고리즘의 강인성을 알 수 있는 SER 성능을 사용하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 Hybrid-DSE-MMA 알고리즘은 모든 잔류 isi와 MD, MSE 및 SER등의 모든 성능 지수에서 DSE-MMA 보다 개선 되지만 수렴 속도가 늦어짐을 알 수 있었다. This paper relates with the Hybrid-DSE-MMA (Hybrid-Dithered Signed Error-MMA) that is possible to improving the equalization performance by using the adaptive modulus and adaptive stepsize in DSE-MMA adaptive equalizer. The DSE-MMA possible to improve the robustness performance to external noise of SE-MMA by using the sign after adding the dither signal for get the error signal in order to update the tap coefficient. But it has a drawback of performance degradation in convergence speed and residual isi by using the fixed modulus and fixed stepsize. In this paper, it was confirmed that this equalization performance degradation was improved by applying the adaptive modulus and stepsize in DSE-MMA propotional to the output power of equalizer by computer simulation. In order to compare the improved equalization performance to currently DSE-MMA, the recovered signal constellation that is the output of the equalizer, residual isi, Maximum Distortion, MSE and the SER were used as a performance index. As a result of computer simulation, the Hybrid-DSE-MMA improve the equalization performance in every index, but gives slower convergence speed compared to DSE-MMA.

사전 부호화를 이용한 TEA 적응 등화기의 성능 개선에 관한 연구

임승각,Lim Seung-Gag 한국정보처리학회 2006 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.13 No.3

This paper related with the performance improvement of adaptive equalizer that is a based on the tricepstrum eqalization algorithm by using the received signal. Adaptive equalizer used for the improvement of communication performance, like as high speed, maintain of synchronization, BER, at the receive side in the environment of communication channel of the presence of the aditive noise, phase distortion and frequency selective fading, mainly. It's characteristics are nearly same as the inverse characterstics of the communication channel. In this paper, the TEA algorithm using the HOS and the 16-QAM which is 2-dimensional signaling method for being considered signal was used. For the precoding of 16-QAM singnal in the assignment of the signal costellation, Gray code was used, and the improvement of performance was gained by computer simulation in the residual intersymbol interence and mean squared error which is representive measurement of adaptive equalizer. 본 논문은 수신된 신호의 고차 통계치를 이용하는 TEA(Tricepstrum Equalization Alogorithm) 기반의 적응 등화기 성능 개선에 관한 것이다. 적응 등화기는 주로 부가 잡음, 위상 찌그러짐 및 주파수 선택성 페이딩이 존재하는 통신 채널 환경에서 수신측에서 통신의 고속, 동기 유지, BER 과같은 성능 개선을 위하여 사용되는데 이의 특성은 통신 채널의 전달 함수의 역특성을 갖게된다. 논문에서 적응 등화기의 알고리즘으로는 고차 통계치(HOS)를 이용하는 TEA 알고리즘을 사용하였으며 대상 신호로는 2 차원 선호 방식인 16-QAM을 이용하였다. 16-QAM의 사전 부호화를 위한 신호점 할당시에 Gray 부호를 이용함으로서 등화기의 성능을 나타내는 잔류 부호간 간섭(Residual ISI)과 MSE에서 개선된 성능을 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻을 수 있었다.

2차원 QAM 시스템에서 CR-MMA 와 CM-MMA 등화 알고리즘의 성능 비교

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.4

본 논문에서는 2차원 QAM 시스템에서 전송시 채널에서 발생되는 부호간 간섭을 최소화하기 위한 적응 등화 알고리즘인 CR-MMA와 CM-MMA의 등화 성능을 비교하였다. 기존 적응 등화 알고리즘 MMA의 탭 계수 갱신을 위한 오차 신호를 얻을 때 CR-MMA는 nonconstant modulus 특성을 갖는 고차 2차원 QAM 신호를 constant modulus 신호로 변환하는 constellation reduction 개념을 이용하며, CM-MMA는 등화기 출력과 송신 신호점의 2차와 4차 cumulant를 강제로 일치시키기 위한 constellation matching error 개념을 이용한다. 서로 상이한 오차 신호를 얻는 과정을 거쳐 이들은 기존 방식보다 개선된 등화 성능을 얻을 수 있게 되므로, 논문에서는 이들을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 등화 성능을 비교하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 등화기 내부의 성능에서는 CM-MMA가 CR-MMA보다 우월하였지만, 외부 성능에서는 CR-MMA가 CM-MMA보다 우월함을 확인하였다. This paper compares the adaptive eualization performance of CR-MMA (Constellation Reduction-MMA) and CR-MMA (Constellation Matching-MMA) in order to minimization of intersymbol interference that is occur in channel for 2-dimensional QAM signal. For obtain the error signal in order to updating the tap coefficient of conventional adaptive equalization algorithm MMA, the CR-MMA converts the constellation reduction concept of high order 2-dimensional QAM nonconstant modulus signal to constant modulus signal and the CM-MMA use the constellation matchine error concept in order to force the matching the $2^{nd}$ and $4^{th}$ cumulant of equalizer output and transmitted signal constellation. By applying the different method for getting the error signal, these algorithm are possible to obtain the improved equalization performance compared to the conventional MMA algorithm, the improved performance of CR-MMA and CM-MMA were compared by computer simulation in this paper. As a result of simulation, the CM-MMA has more better performance in the equalizer internal performance than CR-MMA, but not in equalizer external performance as in SER.

2차원 QAM 신호에서 CR-MMA와 FC-MMA 적응 등화 알고리즘의 성능 비교

임승각,Lim, Seung-Gag 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.1

본 논문에서는 2차원 16-QAM 신호 전송시 채널에서 발생되는 찌그러짐을 보상하기 위한 CR-MMA(Constellation Reduction - Multiple Modulus Algorithm)와 FC-MMA (Fast Convergence - Multiple Modulus Algorithm) 등화 알고리즘의 성능을 비교하였다. CR-MMA 적응 등화기는 탭 계수 갱신을 위하여 nonconstant modulus 신호를 constant modulus 신호로 축소하여 오차 신호를 이용하지만, FC-MMA 적응 등화기는 신호점의 축소 대신 신호 심볼의 레벨수를 고려한 수정된 dispersion constant를 적용하여 오차 신호를 이용한다. 이들 알고리즘들은 MMA 계열중에서 수렴 특성이 우수한 것으로 알려져 있으므로, 본 논문에서는 수렴 특성을 포함한 성능을 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 시뮬레이션 결과 FC-MMA는 출력 신호 성상도와 잔류 isi 및 최대 찌그러짐과 SER 성능이 CR-MMA보다 우월하지만, 수렴 속도가 늦어짐을 알 수 있었다. This paper compares the equalization algorithm of CR-MMA (Constellation Reduction-Multi Modulus Algorithm) and FC-MMA (Fast Convergence-Multi Modulus Algorithm) for the compensation of channel's distortion in transmitting the 2 dimensional 16-QAM signals. The CR-MMA adaptive equalizer use the error signal by reduce the nonconstant modulus signal to constant modulus signal in order to updates the tap coefficient, and the FC-MMA adptive equalizer use the error signal applying the modified dispersion constant considering the number of symbol level instead of signal point reduction. These two algorithm are known to its superior to the convergence characteristic among the MMA series equalizer. In this paper, the other equalization performance including the convergence characteristic was compared by computer simulation. As a result of computer simulation, FC-MMA has more good performance in the residual isi, maximum distortion and SER performance than CR-MMA, but not in convergence speed.