재난통신에서 직접통화는 매우 중요한 필수 기능이지만 LTE 기반 재난통신에서는 아직 구현되지 못하고 있다. 본 연구에서는 LTE 기반의 국내 재난안전통신망의 단말기가 D2D In-band 단말기로 진화하여 구현할 수 있는 방안을 제시하고, 과도기적으로 현재의 PS-LTE 단말기와 디지털 무전기를 효과적으로 운영하는 방안을 제시한다.
현재 표준 차량 통신 프로토콜인 IEEE 802.11p는 차량 간 한 홉 전송을 수행하기 때문에 차량 환경에서 효율적인 정보 전달을 수행하는데 한계가 있다. 본 논문은 차량 환경에서 효율적인 정보 전달을 위해 무선 근거리 통신 중 하나인 LTE-D2D 기술을 사용한 차량 네트워크를 제안한다. 이때 전송 메시지 형태는 IP 패킷 옵션을 지닌 이름 기반 정보 메시지를 사용하고 일반 차량 노드는 요청하는 메시지를 중간 매개 노드인 대형 차량 노드로 전송하여 정보를 전송 받는다. 성능 분석을 통해 셀룰러 네트워크와 제안된 LTE-D2D 차량 네트워크에서의 패킷전달 시간에 따른 데이터 처리율을 비교하였다.
'모바일 디바이스가 급속도로 증가하고 있고, 단말의 잦은 핸드오버로 인한 망 과부하 문제가 발생하고 있다. 이에 대한 해결방안으로 LTE 기반의 D2D 통신을 이용한 핸드오버를 통하여 망 과부하 문제와 핸드오버 딜레이를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 논문에서는 기존 LTE 네트워크의 핸드오버 방식에서 LTE 기반의 D2D 통신을 이용한 선행 단말을 통하여 핸드오버를 지원하는 방안을 제시하였다. 기지국과 단말 사이의 핸드오버 시 사용되는 중복신호를 줄이기 위하여 선행 단말을 통하여 단말의 핸드오버 상황을 효율적으로 해결할 수 있는 방안에 대하여 제안하였다. 단말의 개수 변화에 따른 핸드오버 딜레이는 제안한 방안이 기존 LTE 핸드오버에 비하여 감소한 결과를 확인할 수 있었다.
LTE-A 네트워크에서 D2D 통신은 시스템의 용량 및 스펙트럼의 효율성을 향상시키는 유망한 기술이다. 전체 스펙트럼의 효율성을 향상시킬 수 있는 이유는 기지국이 이미 셀룰러 단말에 할당한 무선 자원을 D2D 통신에 할당하여 자원을 재사용할 수 있기 때문이다. 하지만 동일한 자원을 셀룰러 및 D2D 통신이 공유하여 사용함으로써 셀 내에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 동일한 자원을 사용하는 셀룰러 통신과 D2D 통신 간에 간섭 조정을 위한 적절한 자원 할당 기법이 필요하다. 특히, LTE-A 환경에 D2D 통신을 적용하기 위해서는 셀 내 간섭뿐만 아니라 셀 간 간섭 조정이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 셀 간 간섭 완화를 위해서 주파수 재사용 패턴 기법 중 하나인 FFFR 기법을 사용하고, 셀 내 간섭 완화를 위해서는 기지국이 셀룰러 사용자가 이미 사용 중인 자원을 랜덤하게 선택하여 D2D 통신에 할당하는 D2D 자원 할당 알고리즘을 제안한다. 제안된 자원 할당 알고리즘의 성능평가를 위해 시뮬레이션을 수행하였으며, 셀 내 간섭 완화, 시스템 처리량 및 계산복잡도 등이 향상되는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 이중 LTE 대역의 MIMO 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 FR-4 기판 (${\epsilon}_r=4.4$, 두께 = 0.8 mm)의 윗 면에 설계되어졌다. 제안된 구조는 안테나의 소형화를 위하여 미엔더 구조와 폴디드 구조가 적용된 PIFA 형태로 설계되었으며, 두개의 안테나를 공통 접지면 상단에 대칭으로 위치시키고 접지면에 두개의 슬릿을 부설하여 이중 LTE 대역에서 격리도를 향상시켰다. 제작된 안테나의 측정결과 LTE 13 (0.748 GHz ~ 0.787 GHz)과 LTE 7 (2.5 GHz ~ 2.69 GHz)대역을 동시에 만족시키며 두 안테나 사이의 격리도는 LTE 13과 LTE 7 대역에서 각각 -18 dB, -13 dB를 나타내었다. LTE 13대역에서 평균 이득과 효율은 각각 - 4.1 dBi, 41%이고, LTE 7대역에서는 -1 dBi, 81% 값을 나타내었다. 따라서 제안된 안테나는 LTE 시스템에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 논문에서는 8개의 LTE 대역을 만족하는 다중 대역 LTE 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 변형된 PIFA 구조와 4 mm의 높이를 갖는 folded monopole 구조가 결합된 형태로 구성되어 있으며, 각각의 구조가 LTE 하위 대역과 LTE 상위 대역에서 동작한다. 안테나의 측정된 6 dB 반사 손실 대역폭은 하위 대역에서 118 MHz(870~988 MHz), 상위 대역에서 1107 MHz(1,650~2,757 MHz)이다. 제안된 안테나는 전방향성 방사 패턴을 가지며, 측정된 최대 이득은 하위 대역에서 3.21 dBi 상위 대역에서 4.19 dBi의 값을 갖는다. 제안된 안테나는 향후 LTE-advanced 통신 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
LTE D2D는 근접한 단말끼리의 직접적인 정보 교환을 통해 셀룰러 시스템의 데이터 트래픽 부하를 해결하는 핵심 기술이다. 특히 D2D 디스커버리는 LTE D2D를 위한 첫 단계로서 단말이 각자의 상태 정보를 주변 단말에게 브로드캐스트 하여 자신을 알리는 과정이다. 디스커버리 메시지 전송의 안정성을 평가하기 위해 시뮬레이션 기반의 성능 평가가 수행되었지만, 한정적인 상황에서 이루어진 경우가 많아 본 논문에서는 일반적인 환경에서 이를 평가할 수 있는 수학적 분석을 제안한다. 제안하는 분석은 확률 기하 이론을 바탕으로 수행되며, 자원 충돌과 인밴드 방사에 의한 간섭의 효과를 모두 고려한다. 우리는 디스커버리 메시지의 수신 성공 확률을 송수신 단말 간의 거리의 함수로 유도하고, 시뮬레이션 결과를 통해 제안하는 분석의 정확도를 확인한다.
본 논문은 Main 안테나와 LTE 대역을 커버하는 Sub 안테나로 구성되어 있는 휴대단말기의 접지면에 스터브를 삽입하여 격리 특성을 향상시킬 수 있는 설계법을 제안한다. 제안된 안테나의 공진 길이를 보상하고 높은 격리 특성을 실현하기 위해, 한 쌍의 스터브가 전류가 수렴되는 접지면 위에 삽입되었다. LTE class 13 대역에서 스터브가 없는 안테나의 모의 실험된 격리 특성은 약 -5 dB였으나, 두 개의 스터브를 가진 제안된 안테나의 격리 특성은 LTE class 13의 uplink(777~787 MHz)와 downlink(746~756 MHz)에서 약 -12 dB와 약 -15 dB의 높은 격리 특성을 나타냈다. 제작된 두 개의 스터브를 가진 안테나의 평균 이득은 약 -2 dBi 이상으로 상업용 휴대단말기에 요구되는 -4 dBi보다 좋은 결과를 보였다. 측정된 산란 파라미터 특성과 방사 패턴은 모의 실험결과와 합리적인 일치를 보였다.
본 논문에서는 무선 이동통신 고속 통신망을 위한 LTE/WLAN용 마이크로스트립 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나의 기판은 FR-4(er=4.3)이고 크기는 $20[mm]{\times}40[mm]$이며, LTE/WLAN의 주파수대역인 2.77 [GHz]와 5 [GHz]의 대역에서 사용할 수 있는 특성을 갖도록 설계하였다. 시뮬레이션은 CST Microwave Studio 2014을 사용하였으며 시뮬레이션 결과 이득은 2.77 [GHz]일 때 2.034 [dBi], 5 [GHz]일 때 4.95 [dBi]이다. S-Parameter 또한 원하는 주파수 대역에서 -10 [dB](WSWR 2:1) 이하의 결과를 볼 수 있었다. 전세계적으로 LTE와 WLAN의 주파수대역을 많이 사용되고 있으며, 해당 주파수의 사용량도 점점 증가하고 있는 추세이다. 이러한 이유로 LTE/WLAN의 이중대역 안테나를 설계하여 많은 사용자에게 두 기술을 사용하는데 있어 좋은 방향으로 도움이 되고자 한다.
본 논문에서는 LTE (Long Term Evolution)-Advanced 상향링크에서 제한된 자원을 보다 효율적으로 사용하기 위하여 하나의 셀룰러 링크와 다수의 D2D (Device-to-Device) 링크가 자원을 공유하는 시나리오를 고려하였다. 이때, 발생하는 간섭현상을 해결하기 위하여 본 논문에서는 eNB (evolved Node B)에게 영역 정보를 알릴 수 있는 DME (Discovery and Management Entity)라는 보조 장치를 고정위치에 설치한 후, 동일한 자원을 공유하는 CUE (Cellular User Equipment)가 DUE Rx (D2D UE Receiver)에게 주는 간섭을 회피하기 위하여 DME의 영역 정보기반 자원할당 기법을 제안하였고 더 나아가, 앞에서 제기한 영역 정보를 기반으로 자원을 할당한 후, 동일한 자원을 공유하는 D2D 링크들 사이의 간섭을 완화하기 위한 전력제어 기법을 제안하였다. 모의실험을 통하여 비교 및 분석한 결과 D2D 통신의 안정성이 향상되었고 전체시스템 성능도 우수하다는 것을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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