KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권11호
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pp.3950-3969
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2021
Radio Frequency (RF)-based indoor localization technologies play significant roles in various Internet of Things (IoT) services (e.g., location-based service). Most such technologies require that all the devices comply with a specified technology (e.g., WiFi, ZigBee, and Bluetooth). However, this requirement limits its application scenarios in today's IoT context where multiple devices complied with different standards coexist in a shared environment. To bridge the gap, in this paper, we propose a cross-technology localization approach, which is able to localize target nodes using a different type of devices. Specifically, the proposed framework reuses the existing WiFi infrastructure without introducing additional cost to localize Non-WiFi device (i.e., ZigBee). The key idea is to leverage the interference between devices that share the same operating frequency (e.g., 2.4GHz). Such interference exhibits unique patterns that depend on the target device's location, thus it can be leveraged for cross-technology localization. The proposed framework uses Principal Components Analysis (PCA) to extract salient features of the received WiFi signals, and leverages Dynamic Time Warping (DTW), Gradient Boosting Regression Tree (GBRT) to improve the robustness of our system. We conduct experiments in real scenario and investigate the impact of different factors. Experimental results show that the average localization accuracy of our prototype can reach 1.54m, which demonstrates a promising direction of building cross-technology technologies to fulfill the needs of modern IoT context.
추적 레이다 시스템은 지상, 함정, 항공기 등에 탑재되어 운용되며 주변의 전자장치들과의 전자기파 간섭에 대한 내성 설계가 필요하다. 특히 함정에 설치되는 추적레이다 및 항공기에 탑재되는 추적레이다의 경우 주변 여러 창치들과 전원 라인과 통신 라인으로 전기적 연결이 되어 있다. 이러한 경우 추적레이다와 연결된 케이블에 의한 전자기파 간섭에 의한 다른 장비들의 오동작을 방지하기 위하여 케이블 연결에 대한 방사규격과 내성규격을 만족해야 한다. 또한 추적레이다에서 생성되어 방사되는 전자기파 잡음이 주변장치에 영향을 주지 않도록 방사 규격 또한 만족해야 하여 주변 장치에서 방사되어 입력되는 전자기파에 대한 내성 규격을 만족 해야 한다. 본 논문에서는 CE, CS, RE, RS를 포함하는 MIL-STD-461G를 만족하기 위한 설계를 제시하고 시험을 통하여 설계 만족에 대하여 설명한다.
본 논문에서는 랜덤 수 생성 회로를 통해 Relaxation Oscillator의 주파수를 불규칙하게 변환하여 EMI Noise를 최소화하는 방법을 제시한다. 또한, DC-DC Converter에 이 기법이 적용되었을 때의 효과와 이 결과가 RF Receiver system에 미치는 효과를 Noise 측면에서 연구하였다. 제안하는 Relaxation Oscillator 출력 중심주파수는 7.9 MHz이고, 온도보상기법을 적용하여 온도변화에 따라 주파수가 보상되도록 설계하였다. 이 칩은 $0.18{\mu}m$ 공정으로 설계하였고, 칩의 면적은 $220{\mu}m{\times}280{\mu}m$이다. 전류 소모는 공급전압인 1.8 V에서 $500{\mu}A$이다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송방식의 장점은 높은 주파수 효율, RF 간섭에 대한 강인성, 낮은 다중경로 왜곡 등을 들 수 있다. 다중 사용자 OFDM의 채널용량을 확대하기 위해서는 사용자간의 부채널과 비트할당을 위한 효율적인 알고리즘을 개발하여야 한다. 본 연구에서는 다중 사용자 OFDM 시스템에서 총전송전력을 최소화하는 부채널 및 비트 할당을 위한 0-1 정수계획법문제의 선형계획법 dual 문제의 특성을 기존의 볼록최적화기법 접근법과 비교하고 선형계획법 dual 해를 이용한 primal 휴리스틱 알고리즘을 제안한다. MQAM (M-ary Quadrature Amplitude Modulation)을 사용하고 3개의 독립적인 Rayleigh 다중 경로로 구성된 주파수 선택적 채널을 가정한 경우 MATLAB을 사용한 모의실험에서 제안된 휴리스틱 해의 성능을 기존의 MAO, ESA 휴리스틱 해 및 정수계획법 최적해와 성능을 비교하였다.
본 논문에서는 펨토셀에서 기기 간의 상호 간섭을 해결하기 위해 2.6 GHz Wimax 밴드용 switched parasitic array(SPA) 안테나를 설계하였다. 설계한 SPA 안테나는 방사체(radiator)로 동작하는 단일 급전 ${\lambda}/4$ 모노폴 안테나가 중앙에 있고, 스위칭에 따라 반사체(reflector)와 유도체(director)로 동작하는 4개의 기생소자가 이를 둘러싸고 있으며, 이들 기생소자는 개방된 모노폴이 각각 둘러싸고 있다. 본 논문에서는 기존의 PIN 다이오드가 아닌 RF FET 스위치를 사용하여 빔 조향을 함으로써 간단한 구조의 저가, 저전력 안테나를 설계하였으며, 스위치의 특성에 따른 SPA 안테나의 성능을 분석하였다. 제작한 안테나의 크기는 반지름 65 mm, 높이 35 mm이고, 2.6 GHz에서 전후방비가 15 dB 이상이며, 스위칭에 따라서 8방향으로 빔 조향이 가능하다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권8호
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pp.1165-1171
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2010
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템은 단일 반송파를 사용해 정보를 전송하는 대신, 주파수의 직교성을 활용하여 정보 전송률이 낮은 다수의 부반송파로 나누어 전송하므로 주파수 사용 효율과 고속의 데이터 전송에서 우수한 특성을 가지는 기술이다. 그러나 OFDM 신호는 단일 반송파 전송방식에 비하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 증가하는 문제점이 있다. PAPR이 증가하면 RF 증폭기가 비선형적으로 동작하게 되어 효율이 감소하게 된다. 따라서 OFDM에서는 PAPR을 감쇄시키기 위하여 다양한 기법들이 사용되고 있다. 본 논문에서는 PTS(Partial Transfer Sequence) 기법의 단점인 많은 수의 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 로 인한 연산의 복잡도가 급격하게 증가하는 부분을 개선하기위해 기존의 PTS 기법을 개선하여 두 개의 임계 레벨을 가지는 PTS 기법을 제안하였다. PAPR 값을 비교 분석한 결과, 기존의 PTS 기법과 근사한 BER(Bit Error Rate) 특성을 유지하면서 연산량을 크게 개선시킬 수 있음을 확인 하였다.
본 연구에서는 항공기에 장착하여 S/C대역의 신호를 장거리 표적으로 방사하기 위한 장치를 개발하였다. 장치는 요구된 실효 등방성 복사전력을 충족시키기 위해 대역별 송신기와 광대역 안테나로 RF 인터페이스를 구성하였다. 장치의 외형은 항공기 연료탱크와 동일한 포드(pod) 형상으로 설계했고, 측정된 장치의 중량은 119.8 kg, 무게중심은 1391.35 mm 그리고 관성 모멘트는 46.07 ± 0.05(Iyy) kg·㎡과 45.36 ± 0.09(Izz) kg·㎡로 모두 항공기 장착을 위한 요구도를 충족함을 확인하였다. 비행 안전을 확인하기 위해 전자기 간섭 시험(RE102, CE102), 환경시험(고온/저온 운용, 고도), 체계 내 전자기 적합성 시험 그리고 인체 전자기 복사 위해도 시험을 수행하였으며, 모든 항목의 시험 결과가 요구사항을 충족함을 확인하였다. 장치는 요구되는 전기적/기계적으로 요구되는 사항을 모두 충족함으로써 항공기 장착이 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 ISM(Industry-Science-Medical) 대역의 와이파이-AP(Access Point)의 채널추정에 따라 스마트 미디어의 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 해상도를 조정하고자 한다. 2.4/5GHz 대역에서의 채널모델은 RSSI(Received Signal Strength Indication)와 같은 RF특성에 따라 광범위하게 적용할 수 있다. 특별히, 스마트 디바이스의 증가와 무선 랜 공유기(AP)로 인한 동일채널 간섭으로 인한 와이파이의 전송 속도저하와 미디어 스트리밍의 화질저하가 발생된다. 이때 무선채널의 전송속도에 따라 HDMI-CEC(Consumer Electronics Control)를 활용한 동영상 비디오 형식(Video Format Timing)의 최적화를 설계한다. 이로서 스마트 다바이스와 DLNA(Digital Living Network Alliance) 등의 다양한 전송방식(Protocol)에 따라 홈 게이트웨이와 디지털TV 등의 HDMI 해상도를 가변적으로 조절하는 화질유지의 기법 및 PIP 위치설정 방법을 활용할 수 있다.
본 논문에서는 multi-tag를 사용하는 backscatter communication에 MIMO beamforming 기술을 적용하여, 수신신호의 BER과 energy harvesting을 효율을 증대시키고자 한다. multi-tag와 Hybrid-AP(H-AP) 사이의 communication을 통해 기본 채널 정보를 얻었으며, 얻은 채널정보를 이용하여, Spatial Channel Model(SCM)의 전송 시나리오에 맞는 파라미터를 설정하고 SCM 채널을 생성하였다. 그리고 MIMO Beamforming 기술을 이용하여, H-AP는 각 tag에 SINR을 올리기 위한 optimal power를 갖는 신호를 보낸다. tag에서는 optimal power를 갖는 신호를 수신하여 backscatter communication을 수행하고, receiver에서는 multi-tag가 보내는 backscatter 신호를 수신하여 time switching 기법으로 Energy harvesting을 수행한다. 따라서 Receiver에서 energy harvesting 효율과 backscatter 신호의 BER 성능 향상을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었다.
LED 조명을 활용한 통신인 가시광통신 기술은 IEEE 802.15.7 WG에 의해 정의되었고 활발한 연구가 진행 중이다. 가시광통신은 기존 RF 통신과의 간섭을 회피할 수 있는 장점 뿐 아니라, LOS(Line of Sight) 특성을 활용하여 정확한 측위를 통한 위치기반 서비스를 제공할 수 있어 사용자의 위치를 확인하고 추적하는데 매우 용이하다. 본 논문에서는 LED 조명을 이용한 위치측정에 휴대기기를 쉽게 적용할 수 있도록, UBS 인터페이스를 이용한 가시광통신 송수신기를 구현하였다. 인터넷 프로토콜을 통해 휴대기기의 이동성을 지원했으며 보행 중 조명과 스마트 기기의 높이인 1m 이상에서 $10^{-3}dBm$이하의 BER 성능을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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