한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

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다중 홉 네트워크를 위한 디지털 및 아날로그 협동 전송 시간 동기화 프로토콜

Cooperative Analog and Digital (CANDI) Time Synchronization for Large Multihop Network

  • 조성환 (육군사관학교 전자정보학과 전자정보연구실) ;
  • 투고 : 2012.08.31
  • 심사 : 2012.11.09
  • 발행 : 2012.11.30
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초록

멀티홉 네트워크에서 TPSN, RBS, FTSP와 같은 기존의 시간 동기화(TS : Tims Synchronization) 방법들은 네트워크의 홉수가 증가 할 경우 TS 오류 또한 증가하게 된다는 단점을 가지고 있다. 이는 멀티홉 네트워크를 통해 구현되는 passive multistatic 레이더 시스템 및 무선 센서 네트워크 노드들 간의 시간 동기화 오류를 증가시켜 시스템 정확도를 저하시키는 중요한 원인이 된다. 따라서 이 논문에서는 동시 협동 전송(CCT : Concurrent Cooperative Transmission)과 반협동 스펙트럼 융합 전송(SCSF : Semi-Cooperative Spectrum Fusion)의 두 종류의 CT (Cooperative Transmission)을 이용한 시간 동기화 방법을 제안하고자 한다. CT를 이용하면 시간 정보가 전달되는 데에 필요한 홉수를 줄여 결과적으로 TS 오류를 줄일 수 있다는 장점을 가지게 된다. CCT는 협동하고 있는 노드들이 디지털하게 인코딩된 동일한 메시지를 각각의 직교한(orthogonal) 채널을 통해서 동시에 전송하면, 수신노드는 이를 수신하여 통합하여 디코딩함으로써 diversity gain을 얻는 전송방식이다. 반면 SCSF는 각각의 노드들이 상관성 있는 아날로그 데이터를 스펙트럼에 실어 동시에 전송하는 방식이다. 이 논문에서는 이 두 가지의 전송방식을 융합한 아날로그 및 디지털 협동 전송 시간 동기화 프로토콜, 즉 CANDI 프로토콜을 제안하고, 이 프로토콜이 멀티홉 네트워크에서 기존의 시간 동기화 방식인 TPSN과 비교하여 상당히 큰 격차로 시간 오류를 줄이는 것을 시뮬레이션을 통해서 증명하고자 한다.

For large multihop networks, large time synchronization (TS) errors can accumulate with conventional methods, such as TPSN, RBS, and FTSP, since they need a large number of hops to cover the network. In this paper, a method combining Concurrent Cooperative Transmission (CCT) and Semi- Cooperative Spectrum Fusion (SCSF) is proposed to reduce the number of hops to cover the large network. In CCT, cooperating nodes transmit the same digitally encoded message in orthogonal channels simultaneously, so receivers can benefit from array and diversity gains. SCSF is an analog cooperative transmission method where different cooperators transmit correlated information simultaneously. The two methods are combined to create a new distributed method of network TS, called the Cooperative Analog and Digital (CANDI) TS protocol, which promises significantly lower network TS errors in multi-hop networks. CANDI and TPSN are compared in simulation for a line network.

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