다중 경로 채널에서 극 부호 기반 터보 등화 기법 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper compares and analyzes two systems in the environment of multipath channels such as Rayleigh fading and underwater channel. The first combines polar codes which theoretically achieve the Shannon limit and deliver strong error-correction performance even at short block lengths with OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing). The second combines turbo equalization with polar codes. Simulation results show that, with five multipaths and a coding rate of 1/2 (block lengths 256 and 512), performance improves as the number of turbo-equalization iterations increases. With three iterations, this study observe an improvement of approximately 0.5 dB or more compared to a system that simply concatenates a BP(Belief Propagation) decoder with an equalizer under the same complexity. Furthermore, when comparing polar-coded OFDM systems with polar-coded turbo equalization systems, a structure with a decoder maximum inner iteration reduced to 20 and three rounds of turbo equalization was observed to have a complexity approximately 1.31 times higher than polar-coded OFDM. However, in terms of BER performance, it demonstrated approximately 0.8 dB better performance than a system using OFDM alone. Keywords : Multipath, OFDM, Polar code, Turbo Equalization

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 레일리 페이딩 및 수중 채널과 같은 다중 경로 채널 환경에서 두 시스템을 비교 분석한다. 첫 번째 시스템은 이론적으로 섀넌 한계에 도달하며 짧은 블록 길이에서도 강력한 오류 정정 성능을 제공하는 극 부호를 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 결합한다. 두 번째 시스템은 터보 등화 기법을 극 부호와 결합한다. 시뮬레이션 결과, 다섯 개의 다중 경로와 1/2의 코딩률(블록 길이 256 및 512)에서 터보 등화 반복 횟수가 증가함에 따라 성능이 향상됨을 보여준다. 세 번의 반복에서, 본 논문은 동일한 복잡도 하에서 등화기와 BP(Belief Propagation) 디코더를 단순히 연결한 시스템에 비해 약 0.5dB 이상의 성능 향상을 관찰하였다. 또한, 극 부호화된 OFDM 시스템과 극 부호화된 터보 등화 시스템을 비교하였을 때, 복호기의 최대 내부 반복 횟수를 20회로 낮추고 터보 등화를 3회 수행한 구조가 계산량은 극 부호화 된 OFDM보다 약 1.31배 많지만 BER 성능 측면에서 OFDM만 연접한 시스템보다 약 0.8dB 우수한 성능을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• List of Tables ⅰi
• List of Figures ⅰi
• ABSTRACT ⅱi
• 1. 서론 1
• 2. 극 부호 3
• 2.1 극 부호 부호화 3
• 2.1.1 이진 입력 무기억 채널 3
• 2.1.2 채널 합성 및 분리 5
• 2.1.3 채널 양극화 7
• 2.1.4 극 부호 부호화 9
• 2.2 극 부호 복호 기법 11
• 2.2.1 연속 제거 복호 기법 11
• 2.2.2 연속 제거 리스트 복호 기법 13
• 2.2.3 신뢰 전파 복호 기법 14
• 3. 다중 경로에 강인한 극 부호 기반의 통신 기법 17
• 3.1 극 부호화 된 OFDM 17
• 3.2 극 부호 기반 터보 등화 기법 21
• 4. 모의실험 결과 25
• 4.1 극 부호화 된 OFDM 25
• 4.2 극 부호 기반 터보 등화 기법 27
• 5. 결론 31
• 참고문헌 32
• 초록 34