한밭대학교 컴퓨터공학과 충녕팀

팀 구성

• 20191746 이영묵
• 20197129 이의준

Teamate Project Background

• 필요성

  • 현재 국내외에서는 오토인코더를 활용하여 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 시스템을 최적화하거나 멀티캐스팅 시스템을 설계하는 연구가 활발히 진행 중이다.
  • 그러나 기존의 데이터 변조 방식은 주로 통신거리가 짧은 환경에 맞춰져 있어, 장거리 통신에서는 적합하지 않을 수 있다. 특히 위성통신 시스템에서는 데이터의 장거리 전송이 필요하기 때문에, 기존의 변조 방식으로는 성능이 제한될 수 있다.
  • 따라서, 차세대 위성통신 시스템의 적용을 위해 데이터 변조 방식을 개선하는 것이 매우 중요하다. 이를 통해 통신 시스템의 성능을 향상시키고, 장거리 통신에서도 안정적인 데이터 전송이 가능하도록 한다.

System Design

• 통신 시나리오

  

  Autoencoder을 분석하고 이를 활용하여 무선 통신 환경의 실험을 준비하였다.

  시스템 모델

  송신기와 수신기 사이의 채널을 Autoencoder의 환경에 적용하여 무선 통신 환경을 재현하였다. 가우시안 분포를 따르는 백색열잡음(AWGN)과 다중경로가 주 원인이 되는 Rayleigh Fading과 Nakagami Fading을 주 변수로 삼았다.

Case Study

• Description

Conclusion

• 평균 전력 정규화에 따라 도출한 8-QAM과 4-QAM의 성상도

  

하나의 오토인코더 구조에서 8-QAM과 4-QAM을 각각 변조 방식으로 사용해 학습을 진행한 결과이다. 오토인코더는 다양한 변조 방식을 동시에 학습하고, 각 변조 방식에 맞게 성상도를 최적화할 수 있음을 보여준다. 오토인코더의 인코더 부분은 입력 신호에 따라 다른 변조 방식을 사용하여 심볼을 인코딩하고, 이를 성상도에 맞게 배치하는 과정을 학습하게 된다. 디코더 부분은 해당 성상도에서 수신된 신호를 다시 복원하는 역할을 수행한다. 이를 통해, 한 가지 오토인코더 구조가 여러 변조 방식에 대해 효율적으로 학습할 수 있으며, 성능을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다. 본 연구에서는 8-QAM과 4-QAM을 각각 가른 변조 방식으로 사용하여 오토인코더를 학습시켰고, 결과적으로 오토인코더가 두 변조 방식 모두에 대해 최적화된 성상도를 생성할 수 있음을 보여주었다.

• 전력량에 따른 BER 그래프

  

전력량에 따른 BER(Bit Error Rate) 그래프이다. 두 오토인코더 기반 성상도에서 AWGN 채널에서는 낮은 BER을 기록한 반면, 페이딩 채널에서는 전송 신호가 더 많은 왜곡으로 인해 BER이 증가하는 양상을 보였다. 그리고 컨벌루션 코드를 적용한 페이딩 채널에서는 이러한 왜곡에 대한 유의미한 보정을 제공하여 BER 성능이 향상된 것을 확인할 수 있다.

Project Outcome

• 2024 년 OO학술대회