본 논문에서는 무선 통신 환경에서 잡음 및 간섭을 제거하여 원하는 목표물을 추정하는 알고리즘을 연구하였다. 잡음과 간섭이 포함된 정보신호가 수신기에 입사하면 원하는 목표물을 정확히 추정하기 어렵기 때문에 잡음 및 간섭 신호를 제거하는 방법이 필수적이다. 수신 신호영역을 두 공간으로 분리하기 위해서 상관행렬, 공분산, 고유특성벡터, 고유치를 분석하여 전력 스펙트럼을 획득한다. 제안한 전력 스펙트럼은 잡음을 제거할 수 있는 알고리즘으로서 목표물 추정성능을 분석하기 위해서 기존의 알고리즘과 모의실험을 통해서 확인한다. 모의실험 결과로, 기존 알고리즘의 목표물방향 추정 분해능은 10°이상이지만, 제안 알고리즘의 분해능은 10°미만을 나타내었다. 제안 알고리즘이 기존 알고리즘보다 약 5°의 분해능이 향상 되었다. 본 연구에서 제안된 알고리즘이 목표물 추정 정확도와 분해능이 기존 알고리즘보다 우수함을 입증하였다.
Cognitive Radio(CR)는 실제로 사용하지 않는 주파수 대역을 스스로 찾아서 이용함으로써 스펙트럼 효율을 향상시킬 수 있는 기술이다. 현재 사용되지 않는 스펙트럼 대역과 우선사용자(primary user)에 의해 점유되는 대역들을 찾기 위한 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)은 CR 시스템에서 중요한 기술의 하나라고 말할 수 있다. 지금가지 연구된 스펙트럼 센싱 방법 중 에너지 검출 방식은 계산의 복잡도가 낮고 비교적 쉽게 구현 할 수 있어서 일반적으로 널리 사용되는 방식이지만 몇 가지 문제점들을 가지고 있다. 특히 불확실한 잡음 전력이 존재하는 환경에서는 에너지 검출기의 성능이 감쇠되기 때문에 이를 해결하기 위해 슬라이딩 윈도우 기반 에너지 검출 기법을 제안하였다. 이 방식은 슬라이딩 윈도우를 이용하여 관심대역에서 신호와 잡음이 가진 에너지를 분리하고 잡음을 제외한 신호의 에너지를 계산해서 우선사용자 신호의 존재 여부를 판단한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 에너지 검출 기법이 기존의 에너지 검출 방식 보다 우수한 성능을 지닌 다는 것을 확인하였다.
초광대역 통신은 전 주파수 대역에 걸쳐 스펙트럼이 존재하는 광대역 신호를 이용하는 방식이다. 이 신호의 스펙트럼은 마치 기저 대역 잡음과 유사한 형태로 존재하고 그 전력 또한 매우 낮게 구성할 수 있으므로, 타 통신 시스템에 간섭을 주지 않고 통신을 가능하게 한다. 따라서 본 논문에서는 평균값이 0이고 대칭성을 갖는 레일리 모노펄스 Antipodal 방식을 처음으로 적용하였다. 확률 과정에 의한 전력 스펙트럼을 분석한 결과, 기존의 펄스 위치 변조에서 발생되는 불연속 스펙트럼을 완전히 제거하여 스펙트럼의 억압도를 높이고, 오류 확률 및 전송 속도 면에서도 유리함을 보였다.
본 논문에서는 전력선통신에서 발생하는 잡음에 대해서 DSSS을 적용할 수 있는 가능성을 분석했다. 이 잡음은 4가지가 있는데, 이들 잡음을 분석하기 위해서 특성에 따라서 실제로 전력선에서 발생하는 잡음원을 만들었다. 이들 잡음모델을 대상으로 DSSS을 적용한 BPSK의 BER 성능을 DSSS을 적용하지 않는 BPSK의 경우와 비교해서 모의실험하고 분석했다. 그 결과, DSSS을 적용한 BPSK의 경우가 DSSS을 적용하지 않는 BPSK의 경우에 비해서 8 dB 개선되었음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 차량 환경에서 핸즈프리 단말기를 위한 잔향반향제거 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 음향반향제거와 잡음제거의 결합구조에 근거하며, 음성신호의 스펙트럼 특성을 배경잡음화함으로써 잔여 반향제거 성능을 향상시킨다. 일반적으로 음향반향제거에서 실제 충격응답보다 적은 차수의 적응필터를 이용할 경우 잔여반향의 전력이 증가하며, 잡음제거기법을 적용하여 잔여반향성분을 줄일 수 있다. 음성신호가 입력되는 음향반향제거기의 잔여반향을 효과적으로 제거하기 위해 음성신호의 AR 스펙트럼에 따른 역필터링을 수행함으로써 잡음제거기에 의한 잔여반향제거 성능을 향상시킬 수 있다. 제안된 기법은 현재 상용화되고 있는 이동통신용 음성부호화기에 포함된 잡음제거기법과 결합하여 사용할 경우 매우 적은 부가 계산량만으로 구현할 수 있다.
균일하게 도핑된 반도체에서, 분포된 확산 잡음원에 의해서 발생하는 단자잡음전류의 전력주파수밀도를 계산하였다. 고정된 전압에서 반도체의 길이가 작아짐에 따라, 또는 주어진 반도체에서 전류레벨이 증가함에 따라, AC 단락잡음전류는 열잡음 뿐만 아니라 과잉잡음을 보인다. 이 과잉잡음은 채널길이가 외인성 Debye 길이에 비해 매우 작은 경우에는 산탄잡음의 스펙트럼과 같은 모습을 보인다. 유한한 주파수에서 속도요동 잡음원에 의한 외인성 반도체에서 발생하는 과잉잡음을 최초로 유도하였다. 유도된 과잉잡음 공식은 반도체 채널의 통과 시간, 유전 이완 시간, 속도 이완 사이의 상호 작용에 따라 단자잡음 전류와 캐리어 농도 요동이 결정됨을 명시적으로 보여준다. 또한 유도된 해석적 식을 사용하여 여러 가지 반도체 샘플 길이와 바이어스, 주파수에 따른 잡음 스펙트럼의 변화도를 계산하였다. 유도된 공식은 quasi-ballistic 수송현상이 중요한 역할을 하는 나노스케일 MOSFET의 잡음 발생 기제를 이해할 수 있는 기반이 된다.
본 논문에서는 전력선 채널에서 DS/SSMA BPSK 통신 시스템의 전형 및 하드리미팅 상관 수신기의 성능을 분석하였다. Chan의 잡음 모델을 이용하여 전력전에서 발생하는 강한 임펄스성 잡음을 배경 잡음에 대한 임펄스성 잡음의 전력 스펙트럼 밀도비 $(N_1/N_b)$, 데이터 폭에 대한 임펄스성 잡음 폭의 비(f). 임펄스성 잡음의 발생주기에 대한 임펄스 잡음 폭 (DF)등의 파라미터로 모델링하여, 각 파라미터 변화에 따른 시스템의 성능을 분석하고, 다중접속 간섭 잡음을 가우시안 근사화하여 각 수신기의 다중접속 능력을 평가하였다. 분석 결과 $N_1/N_b$가 작고 f가 1에 가까운 경우 전형 상관 수신기의 성능이 더 우수했으나, $N_1/N_b$가 증가함에 따라 하드리미팅 상관 수신기가 비트 오율 및 다중 접속 능력면에서 전형 상관 수신기보다 더 우수한 성능을 나타냈다.
한정된 주파수 문제를 해결하기 위해 제안된 초광대역 통신 시스템은 전 주파수 대역에 걸쳐 스펙트럼이 마치 기저 대역 잡음과 유사한 형태로 존재하여 타 통신 시스템에 간섭을 주지 않고 고속의 통신이 가능하며, 반송파를 사용하지 않기 때문에 송 수신기의 소비 전력과 그 구조를 간략화 시킬 수 있다. 그러나 기존의 펄스위치 방식 (Pulse Positioning Modulation : PPM)은 주파수 스펙트럼 상에 불연속 전력 스펙트럼 성분이 존재하여 시스템의 효율을 저하된다. 본 논문에서는 불연속 전력 스펙트럼 성분이 발생하지 않고, 유클리드 거리가 최대가 될 수 있는 Antipodal 신호를 제안한다. 또한, 고주파 시뮬레이터인 Agilent사의 Advanced Design System을 사용하여 Antipodal 신호를 이용한 변 복조기를 설계하여 구현 및 적용 가능성을 보였다.
시간 영역에서 펄스 레이다 신호는 송신 펄스가 존재하는 구간과 표적으로부터 반사된 수신 신호가 존재하는 구간으로 구분할 수 있으며, 수신 신호 성분은 송신 펄스에 비해 크기가 매우 작고, 표적으로 부터 반사된 성분을 제외하고는 잡음으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 이러한 성질을 이용하여 잡음 전력에 대한 불확실성이 존재하는 환경에서 에너지 검파를 이용하여 레이다 신호를 검출하는 방안을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 다양한 잡음 환경에서 음성향상을 위한 Minimum Statistics (MS) 잡음전력 추정 기법을 제시한다. 기존의 방법에서는 최소값 추적을 위해서 유한한 서치 (search)윈도우를 사용하여 최적으로 신호의 파워 스펙트럼을 수무딩하고 최소 확률을 적용하는 것을 기본으로 한다. 본 논문에서 제안된 알고리즘은 기존의 최소값 서치 윈도우가 다양한 잡음 환경에 상관없이 고정된 사이즈를 사용하는 것에 환경인식 정보를 적용하여 서치 윈도우 사이즈가 Gaussian mixture model(GMM)기반의 잡음 분류 알고리즘을 이용한 결과 값의 비교로 잡음 환경에 따라 변화 하도록 한다. 제안된 음성 향상 기법은 ITU-T P.862 perceptual evaluation of speech quality (PESQ)를 이용하여 평가하였고 기존의 MS방법보다 향상된 결과를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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