In this thesis, an I/Q uncorrelation method is proposed for efficient equalization of quadrature signals. The I/Q uncorrelators for both Forney and Ungerboeck receivers are proposed, both of which transforms complex valued filters into real valued ones, making the in-phase and quadrature-phase channels uncorrelated with each other. The receiver which utilizes the I/Q uncorrelators shows BER performance equal to that of the optimum receivers that are formulated by Forney and Ungerboeck only in a specific channel which is symmetric with reference to a carrier frequency in frequency domain.
The I/Q uncorrelation methods drastically reduces effective intersymbol interference (ISI) delay spreads. Because In-phase and Quadrature-phase signals through I/Q uncorrelator are uncorrelated each other, when signaling is M-ary and the equivalent low pass channel spreads the ISI over L symbol intervals, the Viterbi algorithm under the proposed scheme considers two groups of $\sqrt{M}$ -ary signals independently , which means that only $2ㆍM^{(L+1)/2}$ branch metrics for each new received symbol may computed, whereas the conventional whitened matched filter based Viterbi algorithm requires $M^{L+1}$ metrics. Unfortunately, however, it makes he noise samples colored which brings severe performance loss compared with optimum receivers in $10^{-3}$ BER in three-ray multipath channels.
Per-Survivor Processing (PSP) provides a general framework for the approximation of maximum likelihood sequence estimation (MLSE) algorithms whenever the presence of unknown quantities prevents the precise use of the classical Viterbi algorithm. This principle stems from the idea that data-aided estimation of unknown parameters may be embedded into the structure of the Viterbi algorithm itself.
Because noise samples though I/Q uncorrelator are colored, the Euclidean distance in branch metrics is not optimal. To lessen the performance loss, we introduce a new distance metric in PSP fashion using a causal and linear noise predictor which is one of Wiener filters. Finally we succeeded in reducing the loss to 1.3 dB for QPSK signals and 2 dB for 16 QAM in three-ray multipath channels.
본 논문에서는 maximum likelihood sequence estimation (MLSE)의 복잡도를 줄일 수 있는 동위상/직교위상 비상관 방법을 제안하고자 한다. 최적 수신기로 알려진 Forney 수신기와 Ungerboeck 수신기를 위한 동위상/직교위상 비상관기를 제안하였으며, 복소수 값을 갖는 채널 계수를 실수 계수로 바꾸어 주는 것을 보였다. 신호가 M-ary 이고 기저대역 채널이 L개의 symbol 구간에 걸쳐서 퍼져 있을 때, whitened matched filter (WMF)에 근거한 Viterbi algorithm (VA) 이 수신한 하나의 symbol 에 대해서 $M^{L+1}$ 의 metric을 필요로 하는 반면 제안한 방법은 $2ㆍM^{(L+1)/2}$ 의 metric을 필요로 한다. 이러한 방법을 사용 함으로서 VA의 복잡도를 크게 줄일 수가 있다.
그러나, 유감스럽게도 백색 잡음은 동위상/직교위상 비상관기를 지나면서 칼라 잡음으로 변화하여 수신기의 성능을 대폭 저하시키는데 이것은 VA에서 정의되는 Euclidean distance가 최적 distance가 아니기 때문이다.
이러한 사실로부터 기인한 성능 손실을 완화하기 위하여 본 논문은 per-survivor processing (PSP) 과 Wiener filter 중의 하나인 linear causal predictor를 도입하여 새로운 distance를 제안하였다. 새로운 distance를 사용한 수신기는 최적 수신기에 비해서 신호가 QPSK이고, 채널이 3개의 다중경로로 이루어졌다고 할 때, $BER = 10^{-3}$ 에서 1.3dB의 성능 저하를 보였으며, 16-QAM 신호에 대해서는 약 2dB의 성능 저하를 보였다.
1장에서는 무선 채널의 특징인 delay spread와 Doppler spread를 언급하였고 본 논문에서 사용한 무선 채널이 slowly fading 그리고 frequency selective 채널이라는 것을 밝혔다.
2장에서는 사용 가능한 주파수 대역이 한정되어 있을 때 intersymbol interference (ISI)를 정의하고 ISI를 피하기 위하여 pulse shaping filter를 어떻게 설계 해야 하는지 언급하였으며, 무선 채널에 의해 ISI가 발생하였을 때 최적 수신기는 어떻게 이루어지는지 살펴보았다.
3장에서는 최적수신기의 복잡도를 줄일 수 있는 여러 가지 알고리즘들을 살펴보았고, 4장에서는 본 논문이 제안한 새로운 distance의 근거가 되는 PSP와 linear causal predictor를 언급하였다.
5장에서는 동위상/직교위상 비상관기를 정의하고, 그것으로부터 얻을 수 있는 복잡도 감소 이득과 성능 저하를 알아보고, 성능 저하를 줄이기 위해 새로운 distance를 제안하였으며, application으로써 3세대 time division multiple access (TDMA) 표준안 중 하나인 UWC-136의 wide band long burst를 고려하였으며, 이 때 2dB의 성능 저하에 비해 복잡도가 아주 크게 감소하는 것을 보였고 3장에서 살펴본 알고리즘들과 그 성능을 비교하였다.
