In this paper, we mainly analyze the performance of two ultra wideband communication systems, the classical Time Hopping Binary Pulse Position Modulation (TH-BPPM) UWB system and the Time Hopping Bipolar Pulse Amplitude Modulation (TH-BPAM) UWB system. The performance of TH-BPPM and TH-BPAM is analyzed in detail under an ideal AWGN channel and a correlation receiver. We use the power spectral density function to get the expression of BER of these two UWB systems. It yields simple and exact formulas relating the performance to the system parameters. The analysis shows that TH-BPPM suffers performance degradation with respect to TH-BPAM. Furthermore, we give the computer simulation of both data and image transmission and our simulation results also prove our theoretical analysis.
이동통신 시스템은 좋은 채널환경에서 고속의 데이터 전송이 가능해야 할 뿐만 아니라 이동통신 환경에서 발생할 수 있는 열악한 환경에서도 잘 동작할 수 있어야 한다. 이 논문에서는 신호대잡음비가 낮고 채널추정값이 부정확한 환경에서 CDMA(Code Division Multiple Access), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), MC-CDMA(Multi-Carrier CDMA)의 성능을 비교 분석하였다. 논문의 수식 및 실험결과에서, 주파수 도약을 사용하는 OFDM 시스템이 l0dB 이상의 성능 감소가 발생하는 열악한 환경에서도 CDMA 시스템의 성능 감소는 크지 않은 것을 보였다. 또한 채널추정값의 신뢰도가 떨어질 때에는 OFDM에서 주파수 도약이나 시간축 확산을 하는 것 보다는 MC-CDMA와 같이 주파수축 확산을 하는 것이 채널 보상 성능에 도움이 된다는 것을 보였다.
The military has been putting great efforts into applying data communication on existing voice communication systems being used in NCW(Network Centric Warfare). Data communication will be an effective choice in one of many effort to yield a minimum kill chain, comparing to legacy voice communications, when tactical units conduct their missions. However, the required budget will be enormous, in case of the replacement of a lot of legacy communication systems with new one. As a cost-effective alternative, the tactical data communication systems using the conventional radio systems instead of the development of new radio systems has been proposed. It is mandatory, though, to ensure QoS while maintaining data communication by making use of legacy radio systems already in use. This paper focuses on the performance issues experimented and analyzed for tactical data communication through the legacy radio systems as the first step towards guaranteed QoS. We have conducted various experiments such as the transmission error rate on certain tactical messages, performance evaluation of redundant transfers, the relationship between the transmission frame size and rate of error, the identification of error points in the transmission frame, and techniques to reduce the errors in both hopping and non-hopping modes. As a result of the performance experiments, The adaptive communication module which decides the redundant transmission or the Forward Error Correction(FEC) technique by analyzing channel status and current transmission status(hopping/non-hopping) of the legacy radio should be designed. the FEC technique in non-hopping, and the redundant transmission technique in hopping mode was recommended from the result of experiment with the frame size is 20bytes in non-hopping and 10Bytes frame size in hopping mode.
주파수 도약(frequency hopping) 기법은 대역확산(spread spectrum) 방법 중 하나로, 광대역 상에서 반송파의 주파수가 고정되어 있지 않고, 다양한 주파수 채널로 도약하는 통신방식이다. 이러한 특성으로 인해 뛰어난 항재밍 성능, 낮은 탐지율 등의 장점을 가지고 있어, 군 통신에 자주 사용되고 있으며, 상용 통신에도 종종 사용되고 있다. 바꿔 말하면, 이런 주파수 도약 신호를 잘 탐지해내는 것은 매우 어려우며 중요한 연구분야 중 하나이다. 본 논문에서는 FFT를 이용한 신호 탐지를 할 때, 주파수 도약 신호의 탐지율을 증가시킬 수 있는 기법을 제안한다. 수신한 신호를 FFT를 이용하여 주파수 성분으로 변환시킬 경우, 스펙트럼 누설(spectral leakage)이 발생하여 탐지율이 낮아진다. 이때, 해밍 윈도우(hamming window)를 이용하여 문제를 해결하고 탐지율을 증가시킬 수 있는데, 주파수가 도약하는 환경에서는 윈도우가 오히려 성능 저하를 가져오기도 한다. 제안하는 기법은 주파수 변화에 대응하여 이러한 약점을 해결하였으며, 기존에 비해 최대 13 % 정도의 탐지율 향상을 얻을 수 있다.
저전력 근거리 통신을 목적으로 개발된 지그비 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 홈네트워크 솔루션으로 많이 활용되고 있다. 하지만 최근 스마트폰 및 타블렛 PC의 보급으로 인해 지그비 네트워크와 동일 주파수를 사용하는 무선랜의 사용이 증가하였고, 이로 인해 주파수 간섭 문제가 빈번히 발생하게 되었다. 이와 같은 주파수 간섭 문제를 해결하기 위해 지그비 네트워크에서의 간섭 최소화 기법의 연구가 활발히 진행되었다. 하지만 기존의 간섭 최소화 기법은 간섭탐지를 위한 자원 소모가 크거나 간섭 회피를 위한 채널 호핑 시간이 길다는 문제를 갖는다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위한 방법을 제안한다. 제안하는 간섭 최소화 기법은 불필요한 자원의 낭비를 줄이기 위해 ACK 메커니즘을 이용하여 간섭을 탐지하며, 테이블 기반의 채널 호핑 기법을 통해 기존의 기법보다 빠르게 간섭을 회피한다. OPNET 시뮬레이터를 이용하여 제안하는 간섭 최소화 기법의 성능을 평가하였다. 실험 결과를 통해 간섭 발생시 제안하는 기법이 기존 기법보다 빠른 채널 호핑이 가능하고 이로 인해 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 MB-OFDM UWB 응용을 위하여 복잡도를 낮추고 전력소모를 줄인 고속 스위칭 주파수 합성기를 다룬다. 제안된 구조는 밴드 그룹 1 주파수를 생성하기 위하여 3960 MHZ LC VCO, 528 MHz 링 오실레이터, 수동 믹서 및 LC-조정 Q-향상 BPF를 사용한다. 인접 채널 제거비는 3432 MHz 신호에서 -40 dBc 이하, 그리고 4488 MHz 신호에서 -44 dBc 이하의 특성을 확인하였다. 요구되는 출력 신호를 얻기 위하여 SCL 구조의 고속 스위칭 MUX를 사용하여 2.2 ns 이하의 밴드 스위칭 시간을 얻었다. 전체 전력 소모는 1.8 V 전원을 사용하여 47.9 mW이다.
2.4Ghz ISM 대역에서 동작하는 Bluetooth는 동일한 대역에서 동작하는 WLAN(802.11.b), Cordless phone, microwave oven등의 신호가 interference로 작용하여, 성능이 크게 저하된다. 특히 Bluetooth과 WLAN은 상호간 interference로 작용하여 상호 성능 저하를 초래한다. 따라서, 두 장치간의 coexistence를 위한 방안으로 adaptive hopping frequency(AFH)이 제안되었다. 이 논문에서는 3 channel status를 이용한 AFH 방식을 제안하고, 그 성능을 검증하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권3호
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pp.941-955
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2015
In dual-channel networks (DCNs), all frequency hopping (FH) sequences used for data channels are chosen from the original FH sequence used for the control channel by shifting different initial phases. As the number of data channels increases, the hitting frequency point problem becomes considerably serious because DCNs is non-orthogonal synchronization network and FH sequences are non-orthogonal. The increasing severity of the hitting frequency point problem consequently reduces the resource utilization efficiency. To solve this problem, we propose a novel hitting frequency point collision avoidance method, which consists of a sequence-selection strategy called sliding correlation (SC) and a collision avoidance strategy called keeping silent on hitting frequency point (KSHF). SC is used to find the optimal phase-shifted FH sequence with the minimum number of hitting frequency points for a new data channel. The hitting frequency points and their locations in this optimal sequence are also derived for KSHF according to SC strategy. In KSHF, the transceivers transmit or receive symbol information not on the hitting frequency point, but on the next frequency point during the next FH period. Analytical and simulation results demonstrate that unlike the traditional method, the proposed method can effectively reduce the number of hitting frequency points and improve the efficiency of the code resource utilization.
주파수 도약신호는 전송시간 동안 반송파 주파수를 변경시켜 주파수 대역에서 확산 스펙트럼 특성을 가진다. 이러한 특성으로 주파수 도약신호는 무선채널환경에서 저피탐 및 항재밍 능력이 필요한 분야에 널리 활용된다. 본 논문에서는 미상의 주파수 도약신호에 대해 시작시간, 유지시간, 그리고 도약주파수를 포함하는 도약정보를 생성하는 기법을 제안한다. 제안한 블라인드 도약정보 생성 기법은 스펙트럼 데이터로부터 신호원에 대한 탐지정보를 생성하고, 이로부터 대상 주파수 도약신호의 출현, 유지, 그리고 종료 여부를 추정하는 동작 과정으로 도약정보를 추출한다. 또한, 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 기법이 다양한 주파수 도약신호에 대하여 탐지 누락 없이 정확한 도약정보를 제공함을 확인하였다.
이 논문에서는 VHF 대역에서 동작하는 주파수도약 송신기의 전력증폭기를 선형화한다. 적응 전치왜곡기(adaptive predistorter)를 사용하여 애널리그 다항식 선형화기를 전치왜곡기로 사용한다. 수렴 소도를 높이기 위하여 전치왜곡기의 출력신호와 후처리기의 출력신호 사이의 오차가 글로벌 최소치에 접근하도록 RLS(recursive least square) 적응 앨거리듬을 적용한다. 실험결과 설계된 선형 전력증폭기의 ACP(Adjacent Channel Power)는 10 dB 개선된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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