최근, 상업적인 pcs시스템은 매우 발전되어 있으며, 결국 차세대 이동통신은 멀티미디어 서비스를 제공하는 IMT-2000에 의해 실현될 것이다. 그러므로 , 새로운 형태의 수신 시스템 연구가 활발히 진행되고 있고, 이중하나가 Direct conversion 방식이다 Direct conversion은 차세대 이동통신 시스템에 필요한 저전력, 소형, MMIC, 저가에 적합한 방식이다. 이 시스템을 사용할 경우 DC-offset의 문제가 발생하게 된다. DC-offset은 시스템에서 주파수 합성기의 누설신호에 의해 원하는 신호의 증폭을 억압한다. 본 논문에서 DC-offset을 제거하는 방법에 대해 고려한다. DC-offset의 제거법에는 AC-coupling, 대용량 capacitor, DC-feedback loop, DC-free coding의 4가지 방법이 있다. 이중에서 AC-coupling법은 가장 간단하며, DC-feedback법은 최고의 성능을 가진다. AC-coupling법과 DC-feedback법을 HP사의 ADS를 사용하여 시뮬레이션 하였다.
본 논문에서는 대역제한필터(BL-PSF)를 이용하는 OFDM/QPSK-DMR 시스템에 적합한 클럭 복원 알고리즘을 제안하고 OFDM/QPSK-DMR 시스템과 단일 주파수방식의 DMR 시스템의 클럭 위상에러분산을 비교 분석하였다. 기존 Windowing을 적용하는 OFDM/QPSK-DMR 시스템은 수신 클럭의 위상을 동기 시키기 위해 훈련심볼 또는 CP(Cyclic Prefix)등의 잉여 데이터를 사용하나 본 논문의 DMR 시스템은 전송효율을 향상시키기 위해 잉여 데이터를 삽입하지 않고 단일 주파수방식의 클럭복조방식을 채택하였다. 이 방식은 간단하게 구현할 수 있는 장점을 갖는다. 제안한 클럭 복원 알고리즘은 AWGN 환경에서 단일 주파수방식의 DMR 시스템과 성능 열화 없이 동일한 클럭 위상 에러 분산값을 갖는 것을 시뮬레이션 결과로 확인하였다.
본 논문은 MHP 펄스의 직교성을 이용한 M진 초광대역(UWB) 시스템을 제안하고 시스템의 성능을 분석한다. 제안하는 M진 초광대역 시스템은 각 펄스 차수 간에 직교하는 특성을 가지는 MHP 펄스를 선형 결합하여 펄스진폭방식으로 데이터를 M진으로 전송한다. 제안하는 M진 초광대역 시스템의 성능을 분석하기 위해 MHP 펄스의 상관함수를 구하고, AWGN 환경과 타이밍 지터 환경에서 시스템의 성능을 분석한다. 제안하는 M진 초광대역 시스템은 기존의 M진 초광대역 시스템에 비해서 비트오류확률(BER)이 향상되며, 타이밍 지터에 강인하고 방사전력이 낮다는 특성을 가짐을 보인다. 제안하는 M진 초광대역 시스템에 에러코딩 기법이나 레이크 수신기를 결합하여 사용하면 시스템의 성능은 더욱 더 향상될 것이다.
본 논문에서는 3차원 격자형 신호성상도를 위한 체계적인 역사상 알고리즘을 제시한다. 제안된 알고리즘은 8분 공간 결정, 원점과의 거리 계산, 심볼 좌표 결정 등의 세부 기능으로 구성된다. 이는 세부 기능의 조정에 따라 체계적인 확장이 가능하므로 더 큰 격자형 신호성상도에도 적용이 가능하다. 제시된 알고리즘의 검증을 위하여 3차원 신호전송시스템을 구현하여 모의실험을 수행하였다. 여기서는 field programmable gate array를 이용한 하드웨어 기반 시스템과 $Matlab^{(R)}$을 이용한 소프트웨어 기반 시스템을 구현하여 시스템의 동작과 성능을 비교하였다. 그 결과, 가산성 백색 가우시안 잡음 환경에서 두 시스템은 거의 동일한 오류성능을 가지는 것으로 나타났다. 또한 하드웨어 기반 시스템은 정보원 이진 데이터열의 3차원 신호로의 변환과 이로부터 원래의 이진열을 완벽하게 복원함을 확인하였다. 이로부터 제안된 알고리즘과 구현된 3차원 전송시스템은 정확하게 동작하는 것으로 판단된다.
본 논문에서는 낮은 비용과 높은 신뢰성 그리고 데이터율이 좋은 비-코히어런트 카오스 통신을 위한 역방향 차동 카오스 편이변조(Reverse Differential Chaos Shift Keying, RE-DCSK) 시스템을 제안한다. RE-DCSK의 참조 신호들은 기존 차동 카오스 편이 변조 방식(DCSK)에서처럼 첫 번째 슬롯에서 전송하며 두 번째 슬롯에서는 시간 반전 블록이 카오스 신호의 자기상관 관계를 강화시키고 두 신호의 직교성을 이용하여 정보신호의 역할을 한다. RE-DCSK는 시스템의 복잡성에 따르는 어떠한 추가 비용도 없이 DCSK와 비교했을 때 상대적으로 두 배의 전송률을 가능하게 하고 통신의 보안 성능도 역시 향상시킨다. 그 효율성을 입증하기 위해 도출한 BER 표현식을 기반으로 레일리 페이딩 채널과 부가 백색 가우시안잡음(AWGN) 채널을 통하여 분석한다. 제안한 시스템의 BER 성능은 AWGN 채널을 사용한 상호지연 편이변조 방식(CDSK)와 DCSK 시스템과 비교하였을 경우 성능이 향상된다.
Trentadue, Francesco;Quaranta, Giuseppe;Maruccio, Claudio;Marano, Giuseppe C.
Smart Structures and Systems
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제24권3호
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pp.333-343
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2019
The possibility of adopting vibration-powered wireless nodes has been largely investigated in the last years. Among the available technologies based on the piezoelectric effect, the most common ones consist of a vibrating beam covered by electroactive layers. Another energy harvesting strategy is based on the use of piezoelectric strips attached to a hosting structure subjected to dynamic loads. The hosting structure, for example, can be the system to be equipped with wireless nodes. Such strategy has received few attentions so far and no analytical studies have been presented yet. Hence, the original contribution of the present paper is concerned with the development of analytical solutions for the electrodynamic analysis and design of piezoelectric polymeric strips attached to relatively large linear elastic structural systems subjected to random vibrations at the base. Specifically, it is assumed that the dynamics of the hosting structure is dominated by the fundamental vibration mode only, and thus it is reduced to a linear elastic single-degree-of-freedom system. On the other hand, the random excitation at the base of the hosting structure is simulated by filtering a white Gaussian noise through a linear second-order filter. The electromechanical force exerted by the polymeric strip is negligible compared with other forces generated by the large hosting structure to which it is attached. By assuming a simplified electrical interface, useful new exact analytical expressions are derived to assess the generated electric power and the integrity of the harvester as well as to facilitate its optimum design.
영상 신호에는 비지역적 유사성이 존재하므로 임의의 조각 영상 즉, 패치(patch)에 대해 유사한 패치들을 모아 구성한 패치행렬은 낮은 계수값(rank)을 갖는 특성이 있다. 백색 잡음이 섞인 영상으로 구성된 패치행렬은 원 영상에 비해 높은 계수값을 갖게 된다. 이 행렬에 대해 저 계수의 근사 행렬을 구하면 영상 속의 잡음을 제거할 수 있다. 본 논문에서는 기준 패치의 유사 패치들을 이용한 패치행렬 구성 방법과 패치행렬에 대한 저 계수 행렬 근사 방법 및 이를 이용한 영상 복원 방법으로 구성된 영상 잡음 제거 방식을 제안한다. 또한 모의실험을 통해 제안된 방식의 잡음 제거 성능을 최신 4가지 방법들과 비교하여 그 우수성을 보인다.
UHDTV (Ultra High Definition TV)와 같은 실감의 대용량 방송과 방송망과 통신망을 결합한 융합방송 (Convergence Broadcasting)에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 DVB (Digital Video Broadcasting) - T2 (2nd Generation Terrestrial) 방송 전송 시스템에 채용된 Multiple-PLP (Physical layer Pipe) 다중화 및 전송 기법들과 최근 표준이 완료된 SHVC (Scalable High efficiency Video Coding) 영상 압축 기술을 채용하여, 지상파 단일 채널을 통해 4K UHD & HD 모바일 방송을 전송하는 전송시스템 개발에 관한 연구가 수행되었다. 하지만 Multiple-PLP 다중화 기법은 서로 다른 계층의 데이터를 각각 다른 채널 부호율과 변조 성상도를 적용하여 하나의 프레임을 통해서 전송할 수 있는 반면, 프레임 내의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌의 크기나 보호구간의 크기는 달리할 수가 없다. 이에 본 논문에서는 다른 계층의 데이터의 FFT & 보호구간의 크기를 달리하여 전송할 수 있는 FEF (Future Extension Frame) 다중화 기법을 이용한 지상파 고정 4K UHD & 이동 HD 융합 방송의 전송 가능성 및 성능을 검증해 보았다. 이를 위해 DVB-T2 지상파 방송 전송 시스템에 채용된 전송 기법들과 FEF 다중화 기법을 적용한 지상파 단일 채널 고정 4K UHD & 이동 HD 융합방송 전송시스템의 구조들을 제안하였다. 이후에는 예측 분석한 SHVC 압축 후의 데이터 전송 요구량을 바탕으로, 제안한 융합방송 전송 시스템을 통해 6 MHz & 8 MHz 대역폭에서 두 계층의 데이터를 전송할 수 있는 최적의 전송 파라메터를 도출하고, 이에 따른 TOV (Threshold of Visibility)를 찾기 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise), 정적 Brazil-D, 그리고 TU (Typical Urban)-6 채널 하에서 수신 성능을 검증해 보았다. 그리고 이를 통해 6MHz 및 8MHz 대역폭에서 4K UHD & HD 계층의 데이터를 고정 수신 그리고 수신 속도가 매우 빠른 이동 환경에서 원활히 수신할 수 있음을 보였다.
최근 들어 무선 통신 시스템의 급격한 증가로 인해, 한정된 주파수 자원의 효과적인 배분이 큰 문제로 대두되고 있으며, 이의 근본적인 해결 방안으로서, 초광대역 시간도약 임펄스 라디오 시스템이 많은 관심을 모으고 있다. 임펄스 라디오 시스템은 PPM 변조된 데이터를 1 nsec 이하의 매우 짧은 펄스폭을 갖는 가우시안 모노사이클 펄스를 사용하여 전송한다. 따라서 전송 신호는 매우 낮은 전력의 수 GHz에 이르는 초광대역 스펙트럼을 갖게 되며, 기존의 통신 시스템에 거의 간섭을 미치지 않는 것으로 알려져 있다. 본 논문의 목적은 임펄스 라디오 신호의 다중 경로 전파 특성을 파악하고 다중 경로 환경에서 상관기를 사용하는 수신기의 성능을 평가하는데 있다. 이러한 목적을 위하여 본 논문에서는 결정론적인 2-path 모델과 Saleh와 Valenzuela의 통계적 실내 다중 경로 모델을 고려하였다. 2-path 모델에 대하여 이상적인 기준 파형을 사용하는 상관기의 출력이 간접 경로의 지연 시간과 PPM 이진 데이터의 시간 지연의 상대적 차와 간접 경로의 경로 이득에 의존함을 보이고 모의 실험을 통하여 두 모델에 대한 임펄스 라디오의 비트 오율 특성을 관측하였다. 모의 실험 결과에 의하면 임펄스 라디오의 성능은 간접 경로의 지연 시간과 PPM 이진 데이터의 시간 지연의 상대적 차에 따라서 변하는 것이 관측되었다. 또한 기존의 AWGN (additive white Gaussian noise) 채널 환경에서 사용되는 기준 파형을 다중 경로 채널에서 적용할 수 없음을 관측하였다.
본 논문에서는 $\pi$/4 shift QPSK에 Trellis 부호화된 변조 기볍(Trellis-Coded Modulation, TCM)을 적용시키기위하여 $\pi$/8 shift 8PSK를 제안하고 위상차에의한 신호 집합 확장과 신호 집합 분할을 수행하 는 trellis 부호화된 $\pi$/8 shift 8PSK를 제안한다. 또한 BER(Bit Error Rate) 성능을 향상시키기위하여 제l차 위상차뿐만아니라 제L차 위상차의 자승 유클리드 거리블 메트릭(Branch Metric)으로 갖는 비터 비 디코더(Viterbi decoder)를 설계한다. 그리고 $\pi$/4 shift QPSK, trellis 부호화된 $\pi$/8 shift 8PSK와 제L차 위상차의 자승 유클리드 거리를 메트릭(Branch Metric)으로 갖는 trellis 부호화된 $\pi$/8 shift 8 8PSK의 BER 특성을 AWGN과 다경로 페이딩 채널에서 Monte Carlo 시플레이션을 통해 알야본다. 제안된 알고리즘은MDPSK에도 적용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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