무선통신에서의 전송 매체인 air interface는 주위의 여러 환경적인 요인에 의해서 다양한 에러가 존재할 수 있다. 더욱이 ad hoc 환경인 802.15.3 Highrate WPAN에서는 이러한 에러에 대한 의존도가 더욱 클 수 있다. 본 논문에서는 802.15.3의 MAC enhancement를 목표로 위치에 따라서 달라지는 에러를 이용해서 할당하는 채널 시간의 크기를 동적으로 변화시켜서 전체 채널 사용 효율을 향상 시키려고 시도한다.
본 논문에서는 선박용 해양텔레매틱스(Maritime Telematics)를 위한 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network) 시스템의 에너지 효율성을 결정하는 전송파라미터를 분석하여 최적의 전송파라미터 선택 방안을 제시한다. 본 논문에서 고려하는 WPAN 시스템은 IEEE 802.15.3의 TDMA 기반의 HR(high rate)-WPAN으로 선박네트워크에 적용할 경우에 고려 되어야하는 전송 파라미터를 분석하고 에너지를 절약할 수 있는 전송파라미터 결정방식에 대하여 제안한다. 특히 선박환경에서 에너지 소모량과 밀접한 채널 파라미터인 경로손실(path loss)을 결정하는 선박의 구성재질(철골구조의 대형선박, FRP소재의 중소형선박)과 HR-WPAN 전송파라미터들에 따른 에너지소모량을 분석하고 에너지 효율성을 극대화할 수 있는 선택방안을 제시한다. 시뮬레이션 결과 각 선박환경에 따라 전송률 선택방식, 전송전력 조절 방식 및 데이터 분할(fragment)크기의 선택에 따라 에너지 효율성능이 결정됨을 보였고 최적의 선택방안을 제시하였다.
60GHz 멀티-기가비트 WPAN 시스템을 위한 고속 QC-LDPC 복호기의 구조를 제안한다. 제안한 QC-LDPC 복호기 설계를 위하여 4 블록-병렬 계층 복호 기술과 fixed wire network 기술이 적용 되었다. 2단 파이프라이닝과 4 블록-병렬 계층 복호기술은 동작 주파수와 데이터 처리량을 개선시키는데에 큰 효과가 있다. 또한 본 제안한 복호기 구조에서 스위치 네트워크를 구현하여 위하여 fixed wire network로 간단하게 구현될 수 있으면 하드웨어 복잡도를 크게 감소시킬 수 있다. 제안한 672-비트, rate-1/2인 QC-LDPC 복호기 구조는 90-nm CMOS 표준 셀을 이용해 설계 및 합성하였다. 성능 분석 결과 제안한 QC-LDPC 복호기 구조는 794K 게이트를 가지며 클락 속도 290MHz 에서 작동한다. 12-iteration일 때 데이터 처리율은 3.9 Gbps 이며 60GHz WPAN 시스템에 적용되어 사용 될 수 있다.
IEEE 802.15.3 High-rate WPAN(Wireless Personal Area Network)은 무선으로 약 l0m이내의 근거리 디바이스들을 연결하여 고속 통신을 지원하기 위해 개발되었다. 피코넷(piconet)은 하나의 PNC (Piconet Coordinator)와 하나 이상의 디바이스(device)로 구성된다. 부모 피코넷(parent piconet)에 합류(association)한 디바이스는 PNC가 되어 자식 피코넷(child piconet)을 형성할 수 있다. 부모 피코넷과 자식 피코넷들로 구성된 메쉬(mesh) 네트워크에서는 멀티-홉(multi-hop) 통신이 가능하게 된다. 본 논문에서 메쉬 네트워크의 최대 레벨과 가용 슈퍼프레임 크기를 분석하고, 멀티-홉 전송을 위한 디바이스 탐색시간을 랜덤 메쉬 네트워크 환경에서 분석한다. 일정한 영역에서 디바이스 수가 증가함에 따라 형성되는 메쉬 네트워크의 레벨은 최대 약 1.9까지 가능하며, 가용 슈퍼프레임 크기는 약 52ms이고, 디바이스 탐색시간은 약 155ms 소요됨을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 다중 안테나 방식인 시공간 블록코드를 HDR-WPAN 시스템에 적용하여 페이딩 채널 환경에서 그 성능을 분석하였다. 다중 안테나 방식은 안테나마다 다른 페이딩을 겪은 신호를 다수의 송/수신 안테나에 의해 결합함으로써 경로 간의 채널 골을 서로 보완시켜 수신 성능을 향상시키는 기술이다. 시공간 블록코드는 최대 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 간단한 선형 처리만으로도 최대 근사화(ML) 수신기 구현이 가능한 시공간 다이버시티 기법이다. HDR-WPAN 시스템에 시공간 블록코드를 적용하였을 경우 페이딩 채널 환경에서 기존 시스템보다 10$^{-4}$ 의 BER(bit error rate) 기준에서 최대 14dB의 다이버시티 이득을 가졌다. 시뮬레이션 결과를 통해 HDR-WPAN 시스템에 시공간 블록코드를 적용하였을 경우 적은 전력으로도 신뢰성 있는 통신을 할 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 고속 WPAN 시스템에 대한 가변 길이 8-병렬 리드-솔로몬(RS) 복호기에 관한 일반적인 구조를 제안한다. 제안된 구조는 RS(255,239) 코드뿐만 아니라 다양한 단축화 RS 부호들을 지원 할 수 있다. 특히, 가변길이 구조는 다양한 단축화 RS 부호에 대해 가변적인 낮은 지연을 제공하며, 8-병렬 구조를 적용하여 높은 데이터 처리율을 제공한다. 제안된 RS 복호기는 90-$nm$ CMOS 표준 셀 기술을 사용하여 성능 분석을 수행하였고, 클록 주파수 300$MHz$에서 19-$Gbps$ 데이터 처리율을 제공한다.
임펄스 기반의 초광대역 통신 기술은 이론적으로 근거리에서 고속의 데이터 전송과 고해상도의 거리 인지 및 무선 측위가 가능하다는 장점을 가지고 있지만 이러한 기능들을 수행하기 위해서는 우선적으로 고속의 ADC(Analog to Digital Convertor)가 요구되며 특히, 시간 기반의 무선 측위 기법을 적용할 경우 더욱 그러하다. 그러나 현실적으로 GHz 이상의 고속의 ADC는 매우 고가이기 때문에 본 논문에서 목표로 하는 저비용을 고려한 저속의 무선 개인 영역 네트워크 (Low Rate - Wireless Personal Area Network; LR-WPAN)에서는 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 저속의 ADC로 고정밀의 무선 측위가 가능한 주파수 영역에서 계산의 복잡도가 낮은 AR(Auto Regressive) 모델을 기반으로한 레인징 기법을 소개하고, 아날로그 단에서 주파수 변환을 위해 카운터를 이용한 VCO(Voltage Control Oscillator) 방식의 non-coherent 기반의 수신 구조를 제안한다. 제안된 기법에 대한 성능을 검증하기 위해서 IEEE 802.15.4a TG에서 제시한 채널 모델을 적용하였으며 시뮬레이션 결과로부터 제안된 레인징 및 측위 방안의 우수성을 검증하였다.
IEEE 802.15.3 HR-PAN은 PHY와 MAC으로 구성되어 있다. 그 중 MAC 기술은 부족한 채널 자원을 관리하는 중요한 역할을 한다. 기존 IEEE 802.15.3의 MAC 프로토콜에서 각 DEV에게 채널을 할당하는 방법은 네트워크의 상태나 주위 환경과 무관하게 고정된 형태이다. 이 논문에서 제안한 Hybrid MAC 프로토콜은 IEEE 802.15.3 HR-WPAN 환경에서 네트워크의 상태에 따라 TDMA 방식과 CSMA 방식을 유동적으로 사용할 수 있게 된다. 이 논문에서는 TDMA의 장점인 충돌 없는 전송시간의 보장과 CSMA의 장점인 높은 채널 사용률을 결합하여 802.15.3의 standard MAC보다 보다 높은 전송률을 보이는 Hybrid MAC을 제안한다.
IEEE 802.15.3 HighRate WPAN(Wireless Personal Area Network)는 10m 내외의 무선환경에서 실시간 비디오, 고품질 오디오 및 대용량 파일 전송을 가능케 하는 기술이다. 하나의 네트워크를 piconet단위로 구성하고 하나의 piconet에는 PNC(piconet coordinator)가 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식으로 DEV(device)들에게 채널타임을 할당한다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.3 HighRate WPAN 환경에서 하나의 piconet이 형성된 경우 동시에 여러 개의 채널을 최대한 활용하기 위한 다중 채널 MAC을 제안하고 이를 위한 타임 할당 방식을 연구한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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