뇌 활동의 전기적 신호인 뇌파(EEG)와 외부 자극에 대한 유발 전위(EP)를 측정하여 실시간으로 뇌지형도를 생성하는 real-time brain mapping system을 개발하였다. 측정 전극은 32채널을 사용하였고, EEG를 실시간 및 누적 주파수 분석을 통한 뇌파의 활성도 진단, EP를 측정하여 시각적/청각적 자극에 의한 유발 전위 분석을 할 수 있다. 본 시스템은 측정 대상군의 통계적 분석을 위한 Database를 구축하였고, 신뢰성 높은 뇌파 및 유발 전위 신호를 위하여 실시간 측정과정 및 측정 후 Data 검토과정에서 다양한 Artifact 제거 알고리즘이 도입되었다. 또한, 32 채널 Brain map을 구성하여 뇌파를 공간적으로 분석 가능하며, 시간 및 주파수의 증가에 따라 Brain map을 동영상화하여 시간적/주파수적 변화에 따른 분석이 가능하다.
신체 부위를 움직이는 상상을 할 때, 일반적으로 뇌의 감각 및 운동 피질 영역에서 특정 주파수 대역의 EEG(Electroencephalography) 신호의 세기가 감소하거나 증가하는 ERD(Event-Related Desynchronization)/ERS(Event-Related Synchronization) 현상이 발생한다. 하지만 ERD/ERS는 현상은 피험자에 의존적이고 매시도마다 큰 차이를 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서 각 시간-주파수 공간에 대하여 서로 다른 공간 필터를 구성하는 비 동질(non-homogeneous) 공간 필터 최적화 방법을 제안한다. EEG 신호는 시간에 대하여 비정상적(non-stationary) 특징을 가지기 때문에 제안하는 방법과 같이 시간에 따라 변화하는 ERD/ERS 특징을 반영하여 공간적 특징을 추출하는 방법은 시간에 대한 변화를 고려하지 않은 기존의 방법보다 우수한 성능을 보인다. 본 논문에서는 International BCI Competition IV에서 제공하는 4가지 동작 상상(왼손, 오른손, 발, 혀)에 대한 EEG 신호 데이터를 사용하여 동작 상상 분류 실험을 하고 이 결과를 기존의 타 방법들과 비교 분석하였다. 실험 결과, 피험자에 따라 서로 다른 시간-주파수 특징이 추출됨을 확인하였고, 최적화된 공간 필터들이 시간에 따라 변화하는 것을 확인하였다. 또한 이러한 특징을 이용하여 분류를 수행하였을 때, 더욱 우수한 분류 결과를 보임을 확인하였다.
본 논문에서는 임펄스 신호를 방사하는 UWB 안테나의 링크 특성을 분석하기 위해 주파수영역에서 안테나 특성을 측정하기 위해 사용하는 네트워크 분석기를 이용한 시간영역 측정 및 분석기술에 대해 연구하였다. 이를 위해 네트워크 분석기에서 획득한 데이터를 줌-인(Zoom-In)이 가능한 시간영역으로 변환하기 위한 CZT(Chirp z-Transform) 알고리즘을 개발하였다. 개발된 CZT 알고리즘을 이용하여 주파수영역에서 각 안테나 링크에 대한 파형분석을 통해 표준이산푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)보다 고속으로 변환이 가능하고 임의의 원하는 구간을 줌-인 함으로서 효율적으로 파형분석이 가능함을 증명하였다.
음악은 사람의 감성, 감정에 영향을 끼치며, 최근 음악의 정서적인 힘은 여러 분야에 응용되고 있다. 특히, 음악을 듣는 것뿐만 아니라 시각적으로 가시화하여 여러 분위기를 연출할 수 있다. 본 논문에서는 음악과 조명을 연계하여 사람과의 상호작용을 위한 감성 제어 시스템을 제안한다. 기존의 FT(Fourier Transform)는 시간에 대한 정보를 가지고 있지 않기 때문에 시간에 따라 주파수 성분이 변하는 신호의 정보를 효율적으로 분석하기 어렵다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 음악 신호 분석은 STFT(Short Time Fourier Transform)을 사용하였고, 세 가지의 장르로 음악을 분류하여 장르에 따른 주파수 특성을 비교해 보았으며, 분석된 범위내의 주파수 성분을 바탕으로 컬러 LED조명의 색상과 밝기 제어를 하였다. 기존의 음악을 이용한 LED조명 제어 연구와 다르게 감성적인 조명의 색 제어와 음악 신호의 변화량을 이용하여 밝기 제어를 하였으며, 제안된 조명 제어 방식은 감성 조명뿐만 아니라 여러 산업분야로 활용 될 수 있을 것이다.
웨이브릿 변환은 시간 및 주파수에 대하여 국부성을 가지며, 비정상상태의 신호를 해석하는데 유용하다. 웨이브릿 변환에서의 기저함수들은 원형 웨이브릿을 천이(translation) 및 확장/수축(dilation)을 시킴으로서 만들어진다. 본 논문은 두 개의 웨이브릿을 선형적으로 조합한 선형조합 웨이브릿 변환을 사용하여 시간-주파수 분석방법을 제안하였다. 그리고 제안된 선형조합 웨이브릿 변환을 사용하여 진단모니터링 시스템에 적용하였다. 제안한 선형조합 웨이브릿 변환 분석 방법의 유효성을 검증하기 위하여 FFT(Fast Fourier Transform), Daubechies, Haar 기법과 비교한다. 분석 대상 신호로는 linear chirp 신호, 팬 소음신호, 회전체 회전신호, 전기신호를 사용하였다. 그 결과는 정상상태 신호처럼 비정상상태 시간 신호를 나타내는데 적당하다. 또한 선형조합 웨이브릿을 사용한 진단 모니터링 시스템은 효과적인 신호분석을 수행한다.
디지털신호의 변조에는 기본적으로 진폭 편이 변조(ASK: Amplitude-Shift Keying), 주파수 편이 변조(FSK: Frequency-Shift Keying), 위상 편이 변조(PSK: Phase-Shift Keying) 등의 세 가지 방법이 있다. 본 논문에서는 표본클록 합성계수 방식에 관한 이론을 고찰하고, 클록초기치 누적방식의 DDFS를 이용하여 위에서 언급한 변조방법을 실현할 수 있는 주파수 도약 대역 확산 통신에 적합한 변조기를 구현하였다. 또한, 합성된 출력주파수 의 정현파형에 대한 스펙트럼 분석과 PN(Pseudo Noise) 부호를 사용한 순시적인 주파수 도 약 상태, 위상제어의 가능성 등을 확인한 결과 실험으로부터 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫 째, 합성된 출력주파수는 주파수 Index에 따라 기준주파수에 정확히 정수배가 되며, 둘째, 합성된 정현파형의 스펙트럼으로 기본파와 여러 고조파의 크기를 비교하여 본 결과 50[dB] 이상의 차이가 남으로서 고조파 성분들이 상당히 감소되었음을 확인하였고, 셋째, PN 코드 를 사용하여 순시적인 주파수 도약 상태를 확인하여 본 결과 스위칭 시간이 빠르기 때문에 주파수 도약 특성이 뛰어남을 알 수 있었으며 또한, 누산기의 set/reset 상태를 변화시킴에 따라 위상이 제어됨을 입증하였다.
한국신호처리시스템학회 2001년도 하계 학술대회 논문집(KISPS SUMMER CONFERENCE 2001
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pp.65-68
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2001
본 논문에서는 주파수영역에서 동일한 주파수 간격을 갖는 직교반송파에 의하여 만들어지며 DS-CDMA에 주파수 다이버시티 효과를 줄 수 있는 CI 칩 파형 형성 방식에 대하여 검토한다. CI 칩 파형을 이용한 새로운 통신 방식 CI/DS-CDMA을 소개하고 대표적인 주파수 선택성 페이딩 채널환경에서 성능을 분석을 통하여 이 시스템의 주파수 다이버시티 효과가 시간영역에서 경로 다이버시티를 이용하는 RAKE 수신기를 갖는 통상적인 DS-CDMA에 비하여 성능개선 효과를 가져올 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 기준 펄스와 데이터 펄스로 구성된 TR(Transmitted-reference) 신호를 전송하는 TR-UWB 시스템에서 시간 영역의 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 과정을 거쳐서 얻어 낸 주파수 성분을 수신기에서 상관연산을 통해서 신호대잡음비를 개선하는 TR-UWB 시스템을 제안한다. 또한, TR-UWB 신호의 복소수 성분, 주파수 변환 특성을 이용한 이론적인 분석을 통해 시스템성능을 유도하고 기존 시스템과의 성능을 비교 분석한다. 모의 실험을 통해 제시한 TR-UWB 시스템에 의해 성능이 개선됨을 검증한다.
고전력 증폭기의 비선형성, 수신 주파수 편차 및 심볼 타이밍 편차가 모두 존재하는 실제 IEEE 802.11a 무선 LNA 시스템의 성능을 분석하였다. 이러한 시스템에서 데이터가 OFDM 변조된 후 주파수 선택적 Rayleigh 페이딩 채널을 통하여 전송될 때의 비트 오류율을 구하였다. 증폭기의 최대 출력 전력 대 평균 출력 전력비가 6dB이며 주파수 편차가 0.01이고 심볼 타이밍 편차가 2 샘플링 주기 시간인 경우에, 이 무선 LAN 시스템에서 10-5의 비트 오류율을 얻기 위하여 필요한 $E_{b}$ /$N_{o}$ 의 크기는 대략 20~24dB로 분석되었다. 이와 같은 실제 시스템과 정확한 채널 추정, 선형 증폭기, 정확한 주파수 동기 및 심볼 동기 가정의 이상적인 시스템간의 성능을 비교한 결과, 같은 크기의 비트 오류율을 얻기 위하여 이 실제 시스템에서 대략 1~3dB 정도의 $E_{b}$ /$N_{o}$ 가 더 소요된다.
본 논문에서는 주파수공간에서의 주성분 분석을 사용하여 기상자료를 분석하고자 한다. 주파수공간에서의 주성분분석은 차원축소를 위해서도 사용되지만, 주요한 패턴을 뽑아내는 데 사용되는 통계적 방법 중 하나이다. 일반적으로 주파수공간에서의 주성분 분석은 두 가지의 방법이 있는데, Hilbert PCA와 frequency domain PCA가 그것이다. 본 논문에서는 기존의 시간공간 주성분 분석과 함께 두 가지 주파수공간 주성분 분석 방법을 비교하였다. 시뮬레이션 자료를 통하여 주파수공간 주성분 분석 방법의 유용성을 보였으며, 열대 태평양 지역의 해수표층 온도값에 주성분 분석 방법들을 적용하여 기상자료 분석에 대한 유용성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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