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차등 부호기가 SOQPSK-TG 수신기 성능에 미치는 영향 평가
구영모(Young Mo Gu) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.7
프리코더와 CPM 변조기로 구성된 SOQPSK-TG는 수신기 구조를 단순화하기 위해 송신기에 차등 부호기를 추가한 차등 프리코더 방식이 텔레메트리 표준으로 채택되었다. 본 논문에서는 낮은 Eb/No에서 차등 부호기가 수신기 성능에 미치는 영향을 평가하였는데 컴퓨터 모의 실험한 결과에 의하면 차등 부호기가 없는 경우가 AWGN 채널에서 Eb/No 성능이 BER이 10<SUP>-1</SUP>일 때 약 2dB, 10<SUP>-2</SUP>일 때 약 1dB 더 우수하다. SOQPSK-TG, which is composed of a precoder and a CPM modulator, adopts a differential precoder method with a differential encoder added to the transmitter as a telemetry standard to simplify the receiver structure. In this paper, we evaluated the effect of the differential encoder on receiver performance at low Eb/No. According to the results of computer simulation, the Eb/No performance in the AWGN channel without the differential encoder is about 2dB better when the BER is 10<SUP>-1</SUP> and about 1dB when the BER is 10<SUP>-2</SUP>.
HLS를 이용한 텔레메트리 표준 106-17 LDPC 부호기 설계
구영모(Young Mo Gu),이운문(Woonmoon Lee),김복기(Bokki Kim) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.10
HLS는 C/C++ 언어로 기술된 소스 코드로부터 자동으로 HDL 코드를 생성하므로 타이밍이나 제어가 간단하고 하드웨어 구조를 쉽게 변경할 수 있어 FPGA 시스템 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 Xilinx사의 Vivado HLS를 이용하여 텔레메트리 표준 106-17 LDPC 부호기를 설계할 때 간단한 코드 수정으로 목적에 맞는 구조 변경의 용이함을 보이고 Spartan-7 xc7s100 디바이스를 타겟으로 합성하여 throughput과 하드웨어 복잡도 등의 결과를 비교하였다. By automatically generating HDL codes from C/C++ source codes, HLS makes it possible to shorten FPGA system developing period through easy timing control and structure change. We designed LDPC encoder for telemetry standard 106-17 with Xilinx Vivado HLS and showed hardware structure can be easily adapted for different purposes through minor C code modification. Synthesis results targeting Spartan-7 xc7s100 device are presented for throughput and hardware complexity comparison.
HLS를 이용한 텔레메트리 표준 106-17 LDPC 복호기 설계
구영모(Young Mo Gu),김성종(Seongjong Kim),김복기(Bokki Kim) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.4
통신 시스템 FPGA 개발 시 HLS를 이용하면 성능 검증용 C/C++ 소스 코드를 일부 수정하여 자동으로 HDL 코드를 생성할 수 있으므로 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 텔레메트리 표준 106-17 LDPC 복호기를 Xilinx사의 Vivado HLS를 이용하여 C언어로 설계하는 방법을 제시하였고, Spartan-7와 Kintex-7 디바이스를 타겟으로 합성하여 throughput과 FPGA 이용률을 비교하였다. By using HLS when developing a communication system FPGA, HDL code can be automatically generated from a little modified C/C++ source code used for performance verification, which has the advantage of shortening the development period. In this paper, a method of designing a telemetry standard 106-17 LDPC decoder in C language is proposed using Xilinx’s Vivado HLS, and by synthesizing Spartan-7 and Kintex-7 as target devices, throughput and FPGA utilization rate was compared.
구영모(Young Mo Gu) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.11
텔레메트리 분야에서 많이 사용되는 PCM/FM은 변조지수가 0.7인데 이를 2/3로 변경하면 3-PSK로 해석이 가능하며 위상 변화 트렐리스 상태수가 3이 되어 간단한 비터비 복호기로 수신이 가능하다. 컴퓨터 모의실험한 결과 AWGN 채널에서 Eb/No 수신 성능은 BER이 10<SUP>-5</SUP>일 때 약 8.3dB로 이론적 한계값에 근접한다. PCM/FM with a modulation index of 0.7 is widely used in the telemetry field. If the modulation index is slightly changed to 2/3, it can be interpreted as 3-PSK with a state number of 3 in phase transition trellis and can be received with a simple Viterbi decoder. As a result of computer simulation, the Eb/No performance in the AWGN channel is about 8.3 dB when the BER is 10<SUP>-5</SUP>, which is close to the theoretical limit.
구영모(Young Mo Gu) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.10
텔레메트리 표준은 전력 및 대역폭 효율이 우수한 SOQPSK-TG를 변조 기법으로, 복호 성능이 우수한 LDPC 부호를 오류 정정 부호로 채택하고 있다. SOQPSK-TG 송신기는 프리코더와 CPM 변조기로 구성되어 있는데 각각의 수신기를 따로 구현하는 것보다 트렐리스를 결합하여 하나의 비터비 복호기로 구현하면 수신 성능을 향상시킬 수 있는데 본 논문에서는 이 비터비 복호기를 소프트 메트릭 출력이 가능한 max-log-map 복호기로 대신하여 LDPC 부호화한 SOQPSK-TG의 수신성능을 평가하였다. AWGN 채널에서 컴퓨터 모의 실험한 결과 기존의 방식보다 약 0.7~0.8dB의 Eb/No 성능 이득이 있다. The telemetry standard adopts SOQPSK-TG with excellent power and bandwidth efficiency as a modulation technique, and LDPC code with excellent performance as an error correction code. The SOQPSK-TG transmitter consists of a precoder and a CPM modulator. Rather than implementing each receiver separately, the reception performance is improved by combining the trellis and implementing it as a Viterbi decoder. In this paper, the reception performance of LDPC-encoded SOQPSK-TG was evaluated by replacing the Viterbi decoder with a max-log-map decoder capable of soft metric output. As a result of computer simulation in AWGN channel, there is an Eb/No performance gain of about more than 0.7~0.8dB compared to the conventional method.
구영모(Young Mo Gu),부정일(Jungil Boo),김복기(Bokki Kim) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.3
차등 프리코더와 CPM 변조기로 구성된 SOQPSK-TG 는 전력 및 대역폭 효율이 우수하여 텔레메트리 표준으로 채택되었다. 본 논문에서는 SOQPSK-TG의 주파수 펄스를 심벌 길이가 2인 구형파로 근사화하여 간소화한 후 이를 차등 프리코더와 결합하여 상태수를 4로 감소시킨 비터비 복호 수신기를 제안하였다. 이를 AWGN 채널에서 컴퓨터 모의 실험한 결과 기존 방식의 SOQPSK-TG 수신기와 성능과 비교하여 BER이 10<SUP>-5</SUP>일 때 약 1dB의 성능 개선이 있는 것을 확인하였다. SOQPSK-TG which consists of differential precoder and CPM modulator was adopted as telemetry standard because of its high power and bandwidth efficiency. We proposed four-state Viterbi decoder for SOQPSK-TG. Reducing the trellis state to four was possible by simplifying frequency pulse of SOQPSK-TG to square pulse of symbol length 2 and combing this with differential precoder. Compared with conventional SOQPSK-TG receivers, computer simulation result shows about 1 dB performance improvement was achieved at BER of 10<SUP>-5</SUP> in AWGN channel.