지중 열교환 시스템은 지속적인 에너지 효율의 개선으로 공간 냉난방을 위한 친환경적 에너지 기술로 주목받고 있다. 지중에 매설된 파이프는 내부 유체 순환을 통하여 인접한 지반과 열적 상호작용으로부터 직접적인 열에너지 교환을 수행한다. 하지만, 파이프의 수치모델링에서 열-수리가 연관된 난류해석과 파이프의 긴 세장비에 의한 메쉬사이즈의 부적합성은 열교환 시스템의 적절한 수치해석을 어렵게 하고 있다. 본 논문에서는 파이프 내부 유체흐름에 대한 에너지 보존의 법칙을 적용하여 지배방정식을 유도하였으며, Galerkin수식화와 시간적분을 통하여 열-수리 연동일차원 파이프 요소를 개발하였다. 그리고 제안된 파이프 요소를 기 개발된 다공질 재료를 위한 열-수리-역학(Thermo-Hydro-Mechanical) 해석을 위한 유한요소 프로그램과 결합하였다. 개발된 요소를 이용한 수치해석 결과는 열응답 시험(Thermal Response Test) 결과로부터 주위지반의 유효 열전도도를 평가하기 위하여 사용하는 선형 열원 모델이 인접 파이프간의 열적상호작용과 파이프의 단부효과에 의하여 지반의 열전도도를 과다 평가하는 것으로 보여주었다. 따라서 열응답 시험 해석 결과에 대한 역해석을 적용하여 최적의 수렴성을 보여주는 변환행렬을 제시하였다.
논문에서는 전원부에서 노이즈가 발생되어 신호선에 노이즈가 유기될 때, 유전체의 손실 특성이 노이즈에 미치는 영향에 관해서 연구를 하였다. 이를 분석하기 위해 Full-wave 시뮬레이터인 Ansoft사의 HFSS(High Frequency Structure Simulation)와 CST사의 MWS(MicroWave Studio)의 계산 결과와 측정 결과를 비교하여 신뢰성을 확보하였고, 실제 사용되고 있는 4가지의 상용 기판에 대한 유기되는 노이즈를 해석하였다. 또한, TLM(Transmission Line Method)를 이용해서 전원면의 회로 모델 구성 시 기판의 유전체 손실을 반영할 수 있는 Debye 모델을 적용하여 주파수에 대한 임피던스를 분석할 수 있는 모델을 적용 측정 결과와 3 GHz까지 일치하는 모델을 얻었다.
본 논문에서는 도심 또는 부도심에서 고정무선시스템과 이동기지국 간의 주파수 조정을 위한 이론적 모델링 및 수치해석 결과를 제시한다. 간섭분석에 필요한 주요 변수인 시스템 특성, 전파전파 모델, 보호비, 주파수의존제거, 신호-간섭 평면의 변별각을 고찰하고, 이들에 대해 수치계산을 통해 결과를 도출한다. 최소커플링손실 방법을 기반으로 가정한 고정무선시스템과 이동기지국의 특성에 대해 도심 또는 부도심에서 높이-이득 모델, 변별각, 그리고 거리의 함수로 수신간섭전력을 계산하고, 그 결과들을 보호비로부터 유도된 최대허용간섭전력과 비교한다. 제시된 방법은 다양한 무선시스템의 주파수 조정 또는 재배치 과정에 요구되는 상호 공존 또는 양립성의 기술적 분석에 유용할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 실내 전파환경에서의 페이딩을 분석하기 위하여 영상법 기반의 3차원 광선추적법에 패치산란모델을 첨가한 모델을 제시하였다. 영상법 기반의 광선추적법은 정확한 경로를 얻을 수 있다는 장점 때문에, 안테나의 빔패턴 및 편파, 그리고 전파의 진행에 따른 편파를 고려함으로써 페이딩 특성 분석이 가능하다. 또한 실내 구조물을 모델링하기 위한 패치산란모델은 패치형태의 직사각형 평면에 대한 RCS (Radar Cross Section)를 이용하여 입사에 대한 산란현상을 정의한 것으로써, 책상이나 테이블 같은 평면적인 실내 구조물에 대한 산란현상을 각각의 구조물에 대한 영상 안테나를 발생시키는 복잡한 과정 없이 간단하게 해석하기 위한 것이다. 제안된 모델은 신호강도 뿐만 아니라 채널의 페이딩 특성을 예측할 수 있기 때문에 안테나 종류별 편파 다이버시티 기법의 성능을 분석하는데 이용될 수 있다.
본 논문에서는 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 기반의 무선 LAN 시스템을 위한 새로운 심볼 옵셋 추정기법을 제안한다. OFDM 심볼에 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference: ISI)과 채널간 간섭(Inter-Channel Interference: ICI)이 없는 경우 추정된 채널의 임펄스 응답은 심볼 옵셋만큼 순환 이동한다. 전형적인 다중경로 무선채널의 전력 지연 프로파일은 지수적 감소 함수로 모델링 할 수 있으며 대부분의 에너지가 임펄스 응답의 앞부분에 주로 집중된다. 제안된 기법은 이러한 성질을 이용하여 먼저 심볼 옵셋만큼 순환 이동된 다중 경로 채널의 임펄스 응답을 추정한 후 유한 길이의 이동 윈도우를 사용하여 임펄스 응답의 부분 평균 전력을 구한다. 그리고, 부분 평균 전력 중에서 최대값을 갖는 이동 윈도우의 인덱스로부터 심볼 옵셋을 추정한다. 제안된 기법은 임펄스 응답의 추정 과정에서 잡음의 영향을 감소시키고, ISI와 ICI를 제거시키며 최소의 오버헤드를 얻기 위해 반복적 구조의 훈련 신호를 사용한다. 실내 무선 채널 모델에서의 모의실험을 통해 제안된 기법의 성능을 검증한다.
멀티미디어 CDMA(code division multiple access) 이동통신 서비스는 음성, 동영상, 파일 전송, 전자 우편, 인터넷 접속 등과 같은 다양한 어플리케이션들을 이동중인 사용자들에게 각각의 요구 조건에 부합할 수 있는 QoS(quality of service)로 제공하여야 한다. 본 논문에서 고려한 시스템은 음성, 스트림 데이터 및 패킷 데이터의 혼합 트래픽 환경에서 실시간 전송을 요구하는 음성 서비스에게는 선점 우선권(preemptive priority)을 부여하고, 지연에 다소 민감하지 않은 스트림 데이터 서비스에 대해서는 버퍼를 부여하였다. 또한, 최선형(best-effort) 서비스를 받는 패킷 데이터 서비스에 대해서는 기지국의 방송 제어 신호에 의해 송신 허용 확률(transmission permission probability)을 결정함으로써 효율을 향상시킬 수 있는 접속 제어 시스템을 고려한다. 본 논문에서는 멀티미디어 CDMA 이동통신 시스템의 성능 분석을 위하여 음성 및 스트림 데이터 트래픽을 2차원-마르코프 체인으로 모델링하고 분석하였으며, 잔여 용량(residual capacity)을 기초로 하여 패킷 데이터 트래픽에 대한 수학적 분석을 수행하였다.
저궤도 이동통신 위성을 이용하여 고속 광대역의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 전력 및 대역폭 효율적인 디지털 전송방식의 사용이 요구된다. 본 논문에서는 비선형적으로 증폭된 저궤도 이동위성 통신 채널에서 기존의 QPSK 변복조 방식보다 최소 2배의 정보 전송이 가능한 Trellis 부호화된 16 QAM과 8PSK-2AM의 수신 성능을 비교 분석하였다. 본 논문은 비선형 저궤도 이동 위성통신 채널로서 Fujitsu 사의 GaAs FET 고출력 증폭기가 적용된 Rician 페이딩 채널을 모델링하고 있다. 전산모의 실험결과 8PSK-2AM은 16-AM 보다 위성 채널의 비선형 왜곡에 덜 민감하고 BER 성능이 우수하며 이는 8PSK-2AM의 신호 성상도를 최적화함에 따라 더욱 개선됨을 보였다. 따라서 Trellis 부호화된 8PSK-2AM 전송 방식은 전력 및 대역폭 제한적인 이동위성 통신 채널에서 위성 인터넷, DBS, DAB, ISDB 등의 멀티미디어 서비스를 보다 효율적으로 제공할 수 있을 것이다.
영상처리분야는 많은 데이터를 포함하는 고화질의 동영상을 고속으로 전송하기 위하여 압축기법을 필수적으로 사용하고 있다. 동영상 정보의 압축기법 중에서 시간적 중복성을 제거하는데는 움직임 추정기법을 사용한다. 본 논문에서는 완전탐색 블록정합 움직임 추정기를 설계하는데 있어서 DCT DC 값을 이용하여 화면의 밝기를 판단하여 휘도 신호 8비트 모두를 사용하지 않고, 비트 플레인(bit Plane)을 이용하여 그 중에 3비트만 선택하는 비교선택기를 I-Picture에 적응적으로 적용하고, P와 B Picture에서도 같은 선택 비트를 사용하는 구조를 제안하였다. 이 제안된 구조를 기준블록 $8{\times}8$, 탐색영역 $23{\times}23$, $352{\times}288$ Grayscale 표준비디오영상에 C언어로 모델링하여 기존 완전탐색기법과 PSNR을 비교한 결과 사람의 시각으로 거의 구별할 수 없는 작은 차이가 나타남을 알 수 있었고, 이렇게 검증된 움직임 추정기를 VHDL으로 설계하였다. 합성한 결과 본 논문에서 제안한 방법이 크기에서 기존구조 I에서는 38.3%, 기존구조II에서는 30.7% 줄일 수 있었음을 보여주었고, 메모리에서 기존구조 I, II보다 31.3% 줄일 수 있었음을 보여주었다.
본 논문에서는 무선채널의 신호감쇄특성으로 인하여 멀티홉을 통한 센서네트워크의 에너지소비를 최소화하려는 기존의 연구를 재해석하고 무선채널의 특성과 하드웨어의 전력소비를 동시에 고려하여 센서네트워크의 에너지소비를 모델링하였다. 또한 센서네트워크 하드웨어 플랫폼에 주로 사용되고 있는 RF모듈인 Chipcon사의 CC2420을 대상으로 최대 전송전력과 최소의 홉을 통한 데이터 전송이 네트워크의 에너지효율에 미치는 영향을 다양한 상황의 시뮬레이션을 통해 검증한다. 최대 전송전력으로 최소의 홉을 통하여 전송했을 경우, 낮은 전송전력으로 여러 홉을 거쳐 데이터를 전송하는 것보다 네트워크의 에너지소비가 적게 발생하는 것으로 관찰된다. 높은 전송전력에 따라 증가하는 재전송을 고려한 결과 또한 최대 전송전력으로 전송했을 경우 최대 33.1%의 에너지효율을 얻을 수 있다.
산업용, 의학용 및 군사용, 환경감시용 등 다양한 분야에서 UV 카메라가 이용되고 있다. 높은 분해능과 고효율을 가진 GaN 계열의 III-V족 질화물 반도체를 이용하여 제작한 UV 센서인 포토다이오드로 부터 최적의 자외선 응답을 읽어낼 수 있는 ROIC(ReadOut IC)를 개발 했다. FPA(Focal Plane Array)용 UV $8{\times}8$ ReadOut IC(ROIC)를 설계를 위하여 포토다이오드 타입 센서 소자를 커패시터로 모델링하였다. ROIC는 검출되는 신호를 받아 이를 증폭하고 잡음제거 필터링을 거쳐 픽셀 단위로 순차적으로 출력하는 기능을 수행하도록 하였다. ROIC는 $0.5{\mu}m$ 2Poly, 3Metal N-well CMOS process를 이용하여 제작되었으며, 이방성 전도성 페이스트 (Anisotropic Conductive Paste:ACP)를 사용하는 gold stud bumping 공정으로 ROIC와 포토다이오드 어레이를 하이브리드 패키지 (package)한 후 PC에서 자외선 영상으로 확인함으로써 ROIC의 동작을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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