정보감시정찰(ISR)체계는 감시와 정찰의 임무 수행을 통해 획득된 자료를 분석하여 필요로 하는 부대에 전파함으로써, 관심지역의 빠른 상황파악과 지휘관의 지휘능력를 향상시키는 데 주요한 역할을 하는 체계이다. ISR 체계를 통해 획득된 정보는 대표적인 통신체계인 CDL(common ta link)과 TADIL(tactical digital information link) 등을 통해 전파된다. 정찰체계에서 운용되는 대표적인 통신체계인 CDL은 점대점(point to point) 통신방식으로 고속 대용량의 영상정보(image intelligence)를 포함한 다중정보 전송을 지원하고, ISR 센서 및 센서 플랫폼간의 통신을 제공하며, 수집자산과 지상단말간의 호환성 및 상호 운용성을 제공하는 표준 데이터 링크이다. 본 논문에서는 ISR 임무를 수행하는 항공기에서 획득한 영상정보를 전송하기 위하여 CDL 통신체계를 고려한다. 이때, 영상정보는 MPEG-2 transport stream의 패킷들로 모델링되어 CDL의 하향링크를 통해 전송된다. 항공통신 링크 상에서 CDL를 통하여 실시간으로 음성정보와 영상정보를 송수신 시에 통신성능을 분석하고, 콘불루션 부호화를 통하여 채널오류 보정 시에 CDL의 통신성능의 효율성을 시뮬레이션을 통하여 비교, 분석한다. 또한, 무선채널 환경이 항공기의 속도에 의해 페이딩이 발생하는 경우에 대해서 모의 실험을 수행하고 그 결과를 AWGN 채널에서의 성능과 비교, 분석한다.
본 논문에서는 SC-FDMA 시스템을 위한 적응형 스위칭 등화기를 제안하고 성능을 분석하였다. SC-FDMA 시스템이 OFDM과 상당히 비슷한 구조를 가지고 있는 것은 잘 알려져 있다. 더군다나, SC-FDMA 시스템은 OFDM에 비해서 낮은 PAPR을 갖는 장점이 있다. 그러나 이 시스템은 다중경로 페이딩 또는 증가된 채널 응답 등과 같은 무선채널의 특성에 의해 성능이 열화 될 수 있다. 이러한 영향을 줄이기 위해서는 효율적인 적응형 등화기가 요구된다. 따라서 제안된 시스템에서는 낮은 이동속도에서는 ZF 등화기를 그리고 높은 이동속도에서는 MMSE 등화기를 사용하는 스위칭 모드로 운용이 되도록 설계하였다. 모의실험 결과로부터 제안된 기법이 시스템 복잡도 측면에서 효과적인 성능을 보임을 확인하였다. 따라서 제안된 시스템은 향후 3GPP LTE의 상향링크 설계에 응용이 될 수 있으리라 기대한다.
이동 통신에 대한 수요가 크게 늘어나면서 멀티미디어 정보를 포함한 대용량의 정보를 이동 통신 채널 상으로 전송하기 위해서는 전송 오류에 대한 대책이 필수적이다. 전송 오류에 대한 대책 중에서 오류 정정 부호화 기법이 많이 사용되는데 turbo 부호는 이론적 한계치에 근접하는 우수한 성능을 보이는 오류 정정 부호화 기법이다. 본 논문에서는 멀티미디어 정보의 특성을 고려하여 입력되는 데이터의 크기가 가변인 경우 turbo 부호를 효율적으로 적용하기 위해서 3GPP 표준에서 사용되는 turbo 부호의 인터리버를 포함한 여러 가지 가변 크기 인터리버의 특성을 해석하고 AWGN 환경에서 그 성능을 분석하였다. 특히 인터리버의 불규칙도와 s-parameter가 성능에 미치는 영향을 분석하고 블록 크기와 오류 정정 부호화율이 변할 때 turbo 부호의 성능 변화를 해석함으로써 가변 크기 인터리버를 사용한 turbo 부호의 성능을 분석하고 멀티미디어 정보의 오류 정정 부호 기법으로 turbo 부호가 효율적으로 사용될 수 있음을 입증하였다.
최근 개인 휴대 통신에 대한 관심도가 증가하면서 B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network)과 같은 기존의 유선 망에서 제공하던 다양한 멀티미디어 응용 지원을 무선 망으로 확장시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 유선 망에서는 멀티미디어 응용 지원을 위해 QoS (Quality of Service) Provisioning에 관한 많은 연구가 되어 있으나 무선 망에서는 이동성과 무선 전파의 열악한 전송으로 인해 새로운 QoS Provisioning 방법에 관한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 무선 망의 특수성으로 인해 발생할 수 있는 서비스의 질 저하와 강제 종료를 줄임으로써 지속적인 QoS를 보장해 주고 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용하며 처리에 의한 오버헤드를 줄이기 위하여 다음과 같은 세 가지 방법을 제안하였다. 첫째, 핸드오프 강제 종료율을 줄이기 위하여 대역폭 예약 방법을 사용하되 특정 셀의 트래픽 특성에 맞게 또한 시간대에 따른 트래픽 특성에 따라 예약 대역폭의 양을 조절하는 적응적 대역폭 예약 방법이다. 둘째, 많은 경우 각 셀의 트랙픽 변화는 일정한 주기로 변화한다는 특성에 따라 과거의 트래픽 정보를 이용하는 예측 기반의 대역폭 예약 방법이다. 마지막으로 호의 종류, 트래픽 특성, 단말기의 이동 속도에 따라 다른 우선 순위에 의해 호 수락 제어를 수행하는 우선 순위 기반의 호 수락 제어를 제안하였다. 시뮬레이션을 통하여 기존에 제안된 방법과 성능 비교하여, 요구되는 수준의 QoS 보장과 효율적인 자원의 사용, 요구되는 처리비용의 최소화를 통해 전체 시스템의 성능 향상을 입증하였다.Abstract As interest in wireless hand-held terminals and in personal communications services increases recently, there have been broad studies on the ways to support multimedia applications provided in wired networks such as B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) in wireless networks. However, since many studies have focused on Quality of Service (QoS) Provisioning in wired networks to provide multimedia applications, new methods of QoS Provisioning are needed in wireless networks to resolve the problem of wireless channel fading and the difficulty of mobility occurred in wireless networks. This paper proposes three schemes of QoS Provisioning in wireless networks which will make continuous QoS guarantee and efficient use of limited wireless resources possible. The first scheme reserves bandwidth in proportion to the amount of real-time traffic in the neighbor cells to decrease the handoff dropping rate of delay sensitive real-time connections, adapting reserved bandwidth for efficient resource utilization. The second scheme is predictive bandwidth reservation scheme that utilizes the past handoff information. It can decrease overheads required to adapt bandwidth reservation. The last scheme is priority-based call admission control prioritizing traffic type (real-time traffic/ non-real-time traffic), connection type (new connection /handoff connection), and mobile terminal speed (fast mobile/slow mobile). Simulation results show that the proposed QoS Provisioning schemes improve the total system performance by achieving three goals - required QoS guarantee, higher bandwidth utilization and less overhead.
최근 초고속 인터넷, HDTV, 3차원 입체 고 선명 TV, 그리고 ATM backbone 망 등과 같은 광대역 통신의 요구가 빠른 속도로 증가하고 있다. 따라서 무선망을 통한 광대역 데이터를 전송하기 위해 Ka 대역 주파수의 사용이 요구된다. 그런데 Ka 대역 주파수를 사용하면 강우에 의한 페이딩이나 대기손실에 의해 수신 데이터의 성능이 심각하게 영향을 받는다. 따라서 채널환경에 의한 성능 감소를 극복하기 위해 적응형 모뎀이 요구된다. 본 논문에서는 채널환경을 극복하는 155Mbps급 적응형 모뎀의 구조를 제시하고 설계한다. Ka 대역의 무선통신 채널에 대한 강우감쇠를 보상하기 위해 다양한 부호 율을 갖는 적응형 부호화 기법 및 TC-8PSK, QPSK, BPSK와 같은 다중 변조기법을 채택한다. 또한 본 논문에서는 다중 복조기에서 변조방식의 정보 없이 복조하기 위한 블라인드 복조방법을 제안하고, 빠른 위상모호성 해결 방법을 제안하며, SPW모델에 의해 적응형 모뎀의 설계와 시뮬레이션 결과를 제시한다. 본 155Mbps급 적응형 Modem은 $0.25\mu{m}$ CMOS 표준 셀 기술과 95만 게이트로 설계하고 구현하였다.
최근에, LED를 사용한 WPAN 응용 기술에 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만, LED를 이용한 가시광 통신은 통신을 수행하는데 약점을 가지고 있다. 시스템 성능을 저하시키는 요인으로 통신 환경에서 다른 물체에 의한 전파 지연으로 발생하는 다중 경로 페이딩을 들 수 있다. 따라서 본 논문에서 OFDM 기술은 다중 경로 페이딩과 분산을 줄이고, 고속 데이터 전송을 제공하기 위해서 적용하였다. 게다가, 광잡음에 의한 정보 손실을 줄이기 위해서 채널코딩으로써 터보 부호화 기술을 사용하였다. OFDM과 터보 부호화를 적용하므로써, 약 4 [dB] 정도의 성능향상을 보임을 알 수 있었다. 또한, 도플러 효과가 일어난다고 가정하였을 경우, 시스템 성능이 저하됨을 시뮬레이션을 통해 알 수 있었다.
위성신호는 방송신호와 같이 동보성을 지니므로 타 통신기술에 비해 데이터의 보안성이 극히 떨어진다. 따라서 통신위성에서 암호화는 매우 중요한 문제로 대두되고 있고 일반서비스와의 통신성능 분석은 반드시 필요하다. 암호화 적용 시 성능 분석을 위하여 본 논문에서는 IP 기반 위성통신에서 터보코드에 부호율 호환 펑처링을 적용시키고 무선채널은 실제 위성통신을 고려하여 레일리 페이딩과 라이시안 페이딩 두 가지 채널에 가중치를 두어 구성하였다. 재전송 기반 에러 제어 방식은 최근 고려되고 있는 여러 가지 방식 중 가장 성능이 좋은 H-ARQ Type-II, III 방식으로 구성하였다. 보안서비스를 암호화 알고리즘 AES, ARIA (CTR, CBC모드)로 구성하여 일반서비스 대비 위성통신망에 미치는 영향을 분석하였다.
본 논문에서는 에러 예측회로를 사용하여 연집에러 입력시 성능저하를 보완한 경판정 비터비 디코더를 제안하였다. 비터비 디코더는 최대유사복호 알고리즘을 사용하므로 랜덤에러 입력시 정정능력이 뛰어나다. 반면에 연집에러 입력시 에러 정정능력이 매우 떨어지는 단점이 있다. 제안하는 에러 예측회로는 비터비 디코더의 연집에러에 대한 에러 정정특성을 향상시키는 기능으로 비터비 디코더에 에러가 입력됨에 따라 path metric값이 증가하는 것을 이용한다. Path metric의 최대값 증가량을 이용하여 연집에러 구간을 예측, 연집에러 구간에 대한 확률 값을 줄여준다. 제안된 알고리즘을 OFDM방식의 IEEE802.11a WLAN에 적용한 비터비 디코더는 AWGN채널에서는 기존의 비터비 디코더와 동일한 성능을 유지하며, 무선 채널 환경인 다중경로 페이딩 채널에서 발생할 수 있는 연집에러에 대하여 15% 개선된 성능을 보였다.
무선 페이딩 채널에서 시스템의 성능 저하를 효과적으로 개선하기 위하여 협동 릴레이 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그동안의 연구는 고정된 릴레이를 가정하였는데, 최근에는 실제 이동통신 환경을 고려하여 공간적으로 랜덤하게 분포된 릴레이를 갖는 협동 릴레이 시스템의 연구가 시작되고 있다. 특히 통신 자원의 효율이 높은 추가 기회전송 협동 릴레이 시스템에서는 릴레이를 선택하는 방법에 따라서 시스템의 성능이 변화하는데, 이에 대한 비교 연구는 발표되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 최대 SNR 선택법과 최대-최소 SNR 선택법을 대상으로 최대비 결합을 사용한 추가 기회전송 협동 릴레이 시스템의 성능을 유도하였고, 송신전력이 소스와 릴레이로 배분되었을 때의 오수신율을 비교하였다. 본 논문의 해석적 결과는 이동통신 시스템에 기회전송 증가 릴레이 시스템을 도입하였을 경우 릴레이를 선택하고 송신 전력을 배분하는데 이론적 근거로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
준정적 플랫 페이딩 환경에서 시공간 트렐리스 부호의 준최적 복호법인 principal ratio combining(PRC) 기법[1]의 일반화된 버전을 제안한다. [1]에서는 수신 안테나의 수가 증가함에 따라 성능 저하 폭이 증가하는 문제가 있다. 제안하는 방식은 수신 안테나들을 K개의 그룹으로 나누어 각 그룹에 PRC 기법을 적용하는 일반화된 PRC 기법이다. 일반화된 PRC에서는 수신 안테나의 수가 증가하여도 기존의 PRC 기법에 비해 성능 저하 폭이 상당히 감소한다. 그러나 복호기의 복잡도는 다소 증가한다. 따라서 시스템의 QoS(qualify of service), 성능 및 복잡도의 tradeoff에서 적당한 K를 선택해야만 한다 또한, 수신 안테나 수가 증가함에 따라, K개로 그룹핑하는 방법이 여러 가지 나을 수 있는데, 각 경우에 최종 성능 차이를 간단히 예측할 수 있는 성능지표(performance index, PI)를 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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