본 논문에서는 반지름이 정해진 2차원 디스크 내부에 랜덤하게 분포된 다수개의 노드들이 존재하는 수신 그룹을 고려하여, 각각의 수신 노드들이 수신하는 평균 빔패턴을 도출하였다. 수치적 실험으로부터 송신단의 디스크의 반지름이 빔패턴이 빔폭(beamwidth)를 결정하며, 송신 노드의 수가 sidelobe의 평균에 영향을 주는 것을 볼 수 있었다. 또한 이러한 모델을 더욱 일반화 하여, 다수의 센서 노드들로 구성된 K개의 수신그룹들과, K개의 수신그룹으로 서로 다른 신호를 전송하기 위해 송신단을 K개의 그룹으로 나누어 빔포밍 하는 시스템을 고려하였다. 이 경우, 각 수신그룹간에 간섭신호가 발생하게 되는데, 본 논문에서 유도한 평균 빔패턴을 이용하여 각각의 수신 노드에서의 수신 SINR(signal-to interference-plus-noise ratio)을 도출하였다. 마지막으로, 수신단간의 빔패턴과 간섭 신호가 시스템의 성능에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 성능의 지표로 각각의 수신 노드들의 용량(capacity)을 더한 총용량(sum capacity)를 사용하였고, 두 개의 수신 그룹을 고려할 때, 보다 좋은 성능을 갖게 되는 빔패턴을 갖도록 하는 각 그룹의 송신단 노드의 수를 수치적 실험으로부터 유도하였다.
요 약 네트워크에 속한 중계기들을 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 협력 중계기법은 송신단으로부터 전송된 신호와 중계기로부터 전송된 신호를 수신하는 수신단에서는 신호를 수신하는 방법에 따라 고정형 중계기법과 증분형 중계기법으로 나뉜다. 네트워크에 속한 노드들 중 송신단과 수신단이 PU(Primary User)이고, 나머지 노드가 SU(Secondary User)일 경우 송신단이 신호를 전송하지 않는 동안 네트워크에 속한 노드들은 중계기로서 PU인 송신단과 수신단 간의 통신을 도울 수 있다. 그러나 모든 2차 사용자가 중계기로서 통신에 참여하게 되면 수신단에서 수신하는 신호가 증가하여 높은 차수의 다이버시티 이득을 얻을 수 있지만 불필요한 시간슬롯을 소비하게 된다. 따라서 본 논문에서는 네트워크에 속한 SU 중 스펙트럼 홀의 검출에 성공한 노드 중 최상의 채널을 가지는 하나의 SU를 선택하여 선택된 SU만이 수신단으로 신호를 전송하는 협력 중계기법의 성능을 분석한다. 시스템의 성능 분석은 Matlab를 이용하였으며 다양한 중계기법의 성능 분석을 위해 AF, DF, 고정형 중계기법, 증분형 중계기법을 고려하였다.
유무선 혼합망에서 BS(Base Station : 기지국)에 Snoop을 이용한 지역 재전송기법은 무선망에서 패킷이 손실되면 빠른 복구를 가능하게 하지만 MH(Mobile Host:이동호스트)가 수신범위를 벗어나면서 생긴 패킷 손실 시에는 오히려 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 MH가 수신범위를 벗어나면서 생기는 패킷 손실과 그로 인한 지역 재전송을 최소화하기 위해 MH의 ACK 패킷에 RSS(Received Signal Strengths:수신신호세기)를 나타내는 flag bit추가를 제안한다. BS는 RSS flag bit를 이용해서 패킷 전송여부를 결정함으로써 패킷 손실을 최소화하는 것이다. 시뮬레이션 결과 기존의 Snoop에 비해 TCP 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다.
다중 경로 감쇄 채널 환경에서 순방향 DS-CDMA 송수신기의 성능은 사용자에 할당된 확산 수열의 특성에 따라 영향을 받는다. DS-CDMA의 수신기 비트 오류 확률 (BER) 성능은 수신단에서의 신호 대 간섭전력비 (SIR)의 함수로서, 사용자 확산 수열로 왈시 부호와 같은 직교 수열을 사용한 직교 확산 방식과 임의의 랜덤 수열로 사용한 랜덤 확산 방식에서의 수신 신호 간섭 전력은 상이한 특성을 가진다. 이 논문에서는 채널 부호를 사용하지 않은 경우와 길쌈 부호를 사용한 경우에 대해 두 시스템에서의 수신 심벌 SIR을 유도한 뒤 몬테 카를로 분석을 통해 이론적인 BER 성능을 구하고, 전산 모의 실험을 통해 이러한 분석의 타당성을 확인한다. 위상 지연이 동일한 다른 사용자 신호들로 인한 간섭 전력의 상승으로 인해 랜덤 확산 방식은 직교 확산 방식에 비해 성능이 크게 떨어진다. 경로수가 증가함에 따라 이러한 성능 차이는 감소하나 경로수가 많은 경우에도 2배 이상의 사용자 용량 차이가 발생한다.
지도제작, 해양생태감시, 기상관측, 및 우주환경감시 등의 분야에 이용되는 저궤도 위성을 관제(위성추적, 원격측정 및 명령)하기 위해 본 논문에서는 최적의 PM 변조지수를 결정하는 방법을 기술하고 수신 데이터의 성능을 평가한다. 이 저궤도 위성인 아리랑 위성은 한국에서는 첫 번째 저궤도 위성이며 1999년 12월 발사되어 현재 임무를 충실히 수행하고 있다. 아리랑 위성 관제시스템의 파라미터에 의해 위성링크를 설계하면, PB 원격측정 신호의 최적 변조지수는 Eb/No마진과 PFD마진의 교차점이 되며 1.92라디안으로 결정된다. 또한 위성의 통과시간에 따라 예측되는 BER은 RT모드에서 최고의 성능을 나타애고, RT+RNG모드에서 최악의 성능을 나타내기 때문에 데이터 전송순서를 위성의 통과시간에 따른 BER 성능 순서인 RT, PB, RT+RNG모드의 순서로 결정함으로써 수신성능을 높일 수 있다.
전자파표면유속계는 홍수유속측정을 위하여 개발된 기기로 평 갈수기에는 유속측정이 불가하여 프로펠러 유속계를 이용하고 있다. 현재 보급된 전자파표면유속계는 하천의 흐름방향에 나란하게 설치하였을 때에만 유속을 측정할 수 있는 기기의 구조상의 한계성 때문에 교량이 없는 지점에서는 유속측정이 불가하여 유량산정을 할 수가 없다. 또한 편각측정이 불가능하여 기기를 각 측선마다 이동 설치하여야 하기 때문에 유속측정시 효율성 떨어진다. 이에 홍수시 유량측정의 효율성을 증대시키고 전자파표면유속계의 활용도를 높이고자 편각측정이 가능하도록 전자파표면유속계의 성능을 개선하는 것이 본 연구의 주된 목적이다. 전자파표면 유속계에서의 편각 측정은 하천의 유속방향을 기준으로 정면에서 측정하면 수평 편각이 0도가 되며 좌우로 안테나를 회전하여 움직인 각도가 측정 편각으로 결정된다. 현장에서 전자파표면유속계의 사용시 편의성을 높이고 유량측정을 효율적으로 하기 위해서는 가급적 편각을 크게 해서 측정을 해야 하지만, 편각이 증가하면 전자파의 물리적 특성 때문에 반사된 신호의 수신 크기가 감소하여 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 유속 측정시 전자파 출력을 기존의 시스템보다 높게 물표면에 발사하여야 하며 안테나를 포함한 RF 모듈의 수신감도 및 지향성이 개선되어야 한다. 이에 편각측정이 가능하도록 이러한 사항에 주안점을 두어 새로운 시스템을 구성하였다. 수신감도 향상을 위해서는 물표면에 반사되어 돌아오는 신호를 가장 먼저 수신하는 안테나의 특성이 중요하며 그 다음 수신용 증폭기, IF 증폭기 순으로 개선이 필요하다. 본 연구에서는 안테나의 형태를 기존 파라볼릭 안테나에서 위상 배열 평면안테나로 변경하였으며, 이에 따른 이점으로는 송수신부를 분리하여 하나의 평면에 두 개의 안테나를 구성할 수 있다는 사항이다. 즉 외형적으로는 하나의 안테나로 보이지만 두 개의 안테나가 하나로 구성된 것이다. 송수신부를 분리하는 형태는 기존 파라볼릭 안테나에선 불가능한 구조로 변경에 따른 수신감도 향상은 수치적으로 10dB 이상 개선하였다. 송수신부 분리가 수신감도에 영향을 미치는 이유는 물표면으로 발사된 송신 신호의 일부가 수신단으로 유입되는 현상으로 누설되는 송신 신호를 최대한 차단하는 분리도가 수신 신호 검출에 직접적인 양향을 주기 때문에다. 평면 안테나를 적용하면 기존 파라볼릭 안테나에서 사용하던 써큘레이터라는 부품을 삭제할 수 있으며, 안테나의 구조적인 분리를 통해서 수신감도를 개선할 수 있었다. 안테나의 지향성은 발사하는 전자파의 빔폭 성능과 일치하며 각도 단위로 표시한다. 각도 값이 작을수록 전자파의 에너지가 한 곳에 집중된다고 말할 수 있다. 즉 빔폭이 크면 측정시 반사면적이 커져 정확한 지점의 유속을 측정하기 어려운 문제가 발생한다. 본 연구를 통해 빔폭은 기존 안테나 대비2도를 개선하였으며 25%의 개선 효과를 얻었다. 또한 수신감도 및 지향성 개선과 더불어 전자파의 출력을 기존 장비 대비하여 1.6배를 증가하여 편각측정을 위한 전자파표면 유속계의 성능을 개선하였다.
본 논문에서는 가드인터벌을 초월하는 지연프로필의 채널에 적합한 OFDM 수신시스템 모델에 있어서 ISI와 ICI의 영향을 제거시켜 전송특성을 개선시키는 OFDM 수신시스템알고리즘의 동작특성을 알아보았다. 본 논문에서의 수신시스템은 시간상에서 재귀형최소2승법(RLS)에 의한 채널추정부와 ISI 및 ICI의 리풀리카의 생성과 제거부로 구성되어 있다. 가드인터벌을 초월하도록 이산화한 채널모델에 대한 시간상에서의 채널추정성능과 추정채널계수를 사용하여 ISI와 ICI의 제거 효과를 다루고 일반적 OFDM시스템에서의 1-탭 등화를 사용한 경우와의 BER성능을 비교하여 나타내 보였다. 특히 S/N가 낮은 경우에는 본 논문에 의한 수신시스템성능이 일반적 OFDM시스템에서의 1-탭 등화를 채용하는 수신시스템과 비교하여 BER특성이 다소 개선되어 나타남을 보여준다.
본 논문은 지상파 방송망 내 전계강도가 낮은 지역에 최소한의 데이터 전송률을 보장하기 위한 계층변조와 다중경로 채널 극복 및 수신 성능 향상을 위한 다중 안테나 수신기법을 SFN에 적용하여 제안하였다. 계층변조는 기존의 데이터 스트림에 부가적인 데이터 스트림을 삽입함에 따라 지상파 3D HDTV 방송 서비스는 더 많은 유효 전송률을 확보하고 고품질 비디오 서비스를 제공할 수 있었다. 그러나 기본 서비스의 품질을 유지하면서 부가적인 서비스의 품질을 보장하기 위한 대책이 필요하다. 그래서 송, 수신 안테나의 이득을 올리기 위해 다중 안테나 사용 방식을 채용하고, 그 수신 성능을 다중 안테나 위치에 따라 비교해 보았다. 그 결과, 수신 안테나가 한 쪽의 송신 안테나에 가까워질수록 실질적인 SNR이 증가하여 BER 성능이 향상되는 것을 확인하였다.
신호수신시스템은 수신신호의 주파수, 펄스변조, 스캔 변조, 펄스내 위상변조, 펄스내 주파수 변조 등 다양한 신호에 대한 측정 및 분석능력을 보유하여야 한다. 이러한 신호수신시스템의 성능을 평가하기 위하여 신호원들을 실험실 환경에서 효율적으로 모의발생하고 다수 전파가 존재하는 실제 운영환경과 유사한 복잡한 전파환경을 모의발생할 수 있는 효율적인 신호원 발생기를 제안한다. 제안한 모의전파신호원을 신호수신시스템 개발 전 과정에 걸쳐 활용할 경우 정확한 성능 검증 및 시험 비용을 절감할 수 있다.
AT-DMB 시스템의 신호 전송은 향상계층은 채널등화를 거친 Coherent Detection을 사용하지만 기본계층은 T-DMB와 마찬가지로 차동변복조를 사용한다. 본 논문에서는 이와같은 구조에서 어차피 향상계층 수신을 위하여 사용되는 채널추정 결과를 기본계층에 적용하여 기본계층의 수신성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다. 제안하는 방법은 AT-DMB 수신단의 차동복조앞단에서 수신신호에 채널등화를 적용한 후 수신신호 성상도를 가장 가까운 ${\pi}$/4-shift DQPSK 성상도점으로 집중화시킨 후 차동복조를 적용함으로서 코딩을 적용하지 않은 상태에서 AWGN $10^{-4}BER$ 기준으로 약 2dB 성능향상을 얻을 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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