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.
A general method for the evaluation of the symbol error probability (SER) of ultra wideband (UWB) systems with various kind of modulation schemes (N-PAM, M-PPM, Bi-Orthogonal), in presence of multipath channel, multiuser and strong narrowband interference, is presented. This method is shown to be able to include all the principal multiaccess techniques proposed so far for UWB, time hopping (TH), direct sequence (DS) and optical orthogonal codes (OOC). A comparison between the performance of these multiple access and modulation techniques is given, for both ideal Rake receiver and minimum mean square error (MMSE) equalizer. It is shown that for all the analyzed multiple access schemes, a Rake receiver exhibits a high error floor in presence of narrowband interference (NBI) and that the value of the error floor is in-fluenced by the spectral characteristics of the spreading code. As expected, an MMSE receiver offers better performance, representing a promising candidate for UWB systems. When the multiuser interference is dominant, all multiple access techniques exhibit similar performance under high-load conditions. If the number of users is significantly lower than the spreading factor, then DS outperforms both TH and OOC. Finally 2PPM is shown to offer better performance than the other modulation schemes in presence of multiuser interference; increasing the spreading factor is proposed as a more effective strategy for SER reduction than the use of time diversity.
초광대역 안테나는 위성통신, 레이더, 리모트 센싱 시스템, 전파 망원경, 마이크로웨이브 화상 시스템 등의 여러가지 용도로 쓰인다. 수많은 형태의 광대역 안테나 구조들이 있으나, 테이퍼 슬롯 비발디 안테나는 가격, 무게, 스캔각도, 종형 복사, 쉬운 급전과 시스템 구성의 용이성 등의 장점이 있다. 이 논문에서는 개선된 안티포달 비발디 안테나를 제안하였다. 설계에 있어서 H자 형태의 기생패치 구조를 채택하였으며 이를 통해 전체 작동 주파수에 있어서 방사특성을 개선하는 능력을 나타내었다. 비유전율(${\epsilon}_r$) 2.2, 유전체 두께 0.7874mm의 RT/duroid 5880기판을 사용해 제안된 안테나의 시작품을 제작하고 측정한 결과 7.8-52.5GHz에 걸쳐 -10dB 반사손실 대역폭과 9-12dBi의 이득을 보였으며 이는 시뮬레이션 결과와 합리적으로 일치함을 확인하였다.
최근 극초단파의 펄스를 사용하는 UWB(Ultra-WideBand) 기술이 다양한 무선 통신기기에 응용되고 있다. UWB 기기들은 기존의 동일한 무선주파수대역을 공동으로 사용하기 때문에 상호 간섭에 의한 장애가 발생하게 되는데, 이와 같이 다양한 무선 응용 기술들이 혼재된 상황은 주파수 자원의 효율적 이용에 대한 요구를 강화할 것으로 예상된다. 최근 한정된 UWB 대역의 주파수 자원을 효율적으로 이용하는 기술이 소개되고 있다. 특히 인지적(Cognitive) UWB 기술은 스펙트럼 사용 효율을 높이기 위해 스펙트럼 활용을 위한 기술로서 UWB 시스템에서 사용되지 않는 주파수를 감지하여 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 무선통신 개념이 적용되는 방식이다. 본 논문에서는 UWB와 인지적 기술이 합해진 기술을 소개하고, 시뮬레이션을 통하여 원하는 마스크를 충족시키고 타 시스템으로부터의 간섭을 회피하여 성능이 개선됨을 보였다.
본 논문에서는 차세대 근거리 실내 무선 환경 기술로 채택 가능성이 높은 UWB(Ultra Wideband)기술용 Impulse Generator를 SRD(Step Recovery Diode)를 이용하여 설계하였다. 설계 목표는 단순한 설계 구조와 함께 저가, 소형, 고성능의 Impulse Generator 개발에 있다. 미국의 FCC(Federal Communications Commission)의 기준인 주파수 범위 3.1~10.6 GHz, 출력 제한 레벨 -41.25 dBm을 만족하는 Impulse Generator를 회로 시뮬레이터인 Agilent Technologies사의 ADS를 이용하여 설계, 제작, 측정하였다. 설계된 회로의 출력 신호는 단일밴드용과 멀티밴드용으로 구분하였다.
본 논문에서는 UWB 통신 시스템에서 사용될 수 있는 CPW 급전 구조를 이용한 평면형 반원 형태의 UWB 안테나를 설계, 제작 및 측정하였다. UWB 통신 주파수 대역(3.1 GHz${\~}$10.6 GHz) 내에 IEEE 802.1la(5.15 GHz${\~}$5.825GHz) WLAN 대역이 포함되어 있어 상호 간섭 문제가 발생할 수 있기 때문에 이 주파수 대역을 차단시킬 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 노치 기능을 갖는 세 종류의 rectangular 슬롯, hat-shaped 슬롯, circle- shaped 슬롯 UWB 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 슬롯의 길이와 폭을 변화시켜 주파수 조정이 가능하다. 측정결과, IEEE 802.1la WLAN 대역을 제외한 나머지 대역에서는 무지향성을 갖는 평탄한 이득을 얻었으며, 시뮬레이션 결과도 잘 일치함을 확인하였다.
본 논문은 차량 간 이동 네트워크의 협력통신을 제안하고 차량 간 다중 페이딩 환경에서 고속 전송 효율성과 범위 확장을 위한 네트워크 코딩(Network coding) 기법을 제안한다. 또한 시뮬레이션 결과를 보면 제안된 전략이 가상 다중 안테나 시스템(virtual MIMO)을 설정해줌으로써 수신단에서 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 또한, 공간 다이버시티의 장점을 활용하여, Signal-to-Noise Ratio(SNR)을 향상시킨다. 기존 전략과 비교해보면 Inter Symbol Interference(ISI)와 Inter Channel Interference(ICI)가 완화될 뿐만 아니라 성능이 3dB만큼 훨씬 더 좋아진 결과를 확인할 수 있다. 본 논문에서는 연구의 타당성을 보이기 위해 MATLAB을 이용한 Ultra-Wideband(UWB) 통신 시스템의 시뮬레이션을 제시한다.
본 논문에서는 Multi-Gbps급 고속 광통신시스템용 광수신 전치증폭기에 이용하고자 마이크로파증폭기의 초광대역 특성에 대하여 분석하였다. 증폭기의 동작주파수를 확장시키기 위하여 증폭기의 설계과정에서 GaAs MESFET 등가회로의 캐패시턴스에 의한 이득저하 관계를 수식적으로 분석하고 이들 저하의 보상과 균일이득 및 주파수확장효과를 갖도록 최적화된 인덕터 피킹회로를 포함한 궤환중폭모듈(FAM)을 설계하였다. 설계된 궤환증폭모듈의 입력 및 출력임피던스를 구하여 실주파수법으로 초광대역 임피던스정합을 시켰으며 분석한 결과, $0.5\sim12.0GHz$에서 1단증폭기의 경우 $6.36\sim6.68dB$, 2단 증폭기의 경우 $9.1\sim10.3dB$로 우수한 균일이득 특성을 나타내는 초광역대의 증폭기를 설계할 수 있었다.
본 논문에서는 항공기 탑재 회전 방향탐지용 소형 옵셋 파라볼릭 반사판 안테나를 제안한다. 반사판 안테나의 급전부로는 초광대역 특성을 보유하며, $45^{\circ}$ slant 선형 편파를 갖는 LPDA 안테나를 적용하였다. 반사판은 고이득과 항공기 동체 배면 탑재를 위해 파라볼릭 형상을 기준으로 크기를 소형화시켰으며, 고각 기준으로 $5^{\circ}$ 기울어지게 설계되었다. S 대역에서 Ka 대역까지 20:1의 초광대역 구간에서 제안된 안테나의 평균 이득은 27.97 dBi, 평균 반전력 빔폭은 방위각 $4.55^{\circ}$, 고각 $4.3^{\circ}$로 측정되어 펜슬 빔(pencil beam)의 방사패턴을 가지며 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다. 설계된 안테나는 제한된 영역 내에 장착되는 소형의 옵셋 파라볼릭 반사판 안테나로서 원하는 초광대역과 고이득 특성을 확보하여 항공기에 탑재되는 회전 방향탐지 안테나 시스템에 적용 가능할 것으로 판단된다.
본 논문은 ultra-wideband (UWB) 신호 획득 시의 검파 성능을 향상시키기 위해 여러 상관기 출력값을 결합하여 이용하는 2단계 검파 기법을 제안한다. UWB 신호 에너지는 다중경로 채널의 영향으로 여러 상관기 출력값에 걸쳐 흩어지게 되므로, 단일 상관기 출력값에는 전체 신호 에너지의 일부분만이 포함된다. 따라서 UWB 신호 검파를 위해 단일 상관기 출력값을 결정 변수로 사용하는 것은 검파 성능을 떨어뜨리는 원인이 된다. 본 논문에서 제안한 2단계 검파 기법은 여러 상관기 출력값들을 결합하여 결정 변수로 이용함으로써 다중경로로 인해 흩어진 신호 에너지를 모아서 신호 검파에 사용할 수 있으므로 단일 상관기 출력값을 결정 변수로 이용하는 이제까지의 기법에 비해 더 나은 검파 성능을 갖는다. 다양한 UWB 채널 환경에서의 모의실험 결과를 통해 제안한 기법이 이제까지의 기법에 비해 더 좋은 검파 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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