Kim, Tae-Hun;Kim, Se-Yun;Kim, Jeong-Hong;Yun, Byoung-Ju;Park, Kil-Houm
Journal of Communications and Networks
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제14권1호
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pp.21-26
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2012
As electrocardiogram (ECG) signals are generally sampled with a frequency of over 200 Hz, a method to compress diagnostic information without losing data is required to store and transmit them efficiently on a wireless personal area network (WPAN). In this paper, an ECG signal compression method for communications onWPAN, which uses feature points based on curvature, is proposed. The feature points of P, Q, R, S, and T waves, which are critical components of the ECG signal, have large curvature values compared to other vertexes. Thus, these vertexes were extracted with the proposed method, which uses local extrema of curvatures. Furthermore, in order to minimize reconstruction errors of the ECG signal, extra vertexes were added according to the iterative vertex selectionmethod. Through the experimental results on the ECG signals from Massachusetts Institute of Technology-Beth Israel hospital arrhythmia database, it was concluded that the vertexes selected by the proposed method preserved all feature points of the ECG signals. In addition, it was more efficient than the amplitude zone time epoch coding method.
본 논문에서는 HDR-WPAN 시스템의 성능개선 방안으로 터보코드를 적용하여 실내 무선채널 환경에서 그 성능을 분석하였다. 터보코드는 반복 횟수의 증가에 따라 복호 지연 및 연산량의 증가를 가져오지만, 이론적 한계치에 근접하는 우수한 성능을 보이는 오류 정정 부호화 기법이다. HDR-WPAN 시스템에 터보코드를 적용하였을 경우 실내 무선 채널환경에서 기존 시스템보다 10$^{-4}$의 BER(bit error rate)에서 최대 5.8dB의 E$_b$/N$_o$의 이득을 가졌다. 시뮬레이션의 결과를 통해 HDR-WPAN 시스템에 터보코드를 적용하였을 경우 적은 전력으로 신뢰성 있는 통신을 할 수 있음을 확인하였다.
최근 무선 Ad Hoc 환경에서 지향성 안테나를 사용하여 통신을 하는 기술은 초고속 통신을 위하여 각광받고 있는 기술이다. 하지만 지향성 안테나를 사용할 경우에는 난청 현상이 발생하는 문제점이 대두된다. 난청 현상은 한 노드가 전송을 시작하기 위해서 DRTS(Directional Request-to-Send) 프레임을 수신 노드에게 보낼 때, 수신 노드가 다른 노드와의 통신 때문에 DRTS 프레임을 듣지 못하는 현상이다. 이러한 난청 문제를 해결하기 위해서 현재까지 다양한 지향성 안테나를 위한 MAC 프로토콜 (DMAC : Directional MAC)이 제안되어왔다. 본 논문에서는 이러한 DMAC 프로토콜들을 1) 주변노드에 자신의 통신정보를 알려주는 방법, 2) 미래 통신노드를 지정하는 방법, 3) 실제 네트워크 실패를 알아내는 방법으로 크게 3가지로 나누어 보았다. 본 논문에서는 이러한 기법에 대해서 난청문제를 얼마나 효과적으로 해결하는지 다양한 시나리오들을 통하여 분석하고 성능 평가를 통하여 각 기법의 특정 및 네트워크 처리량을 측정해 본다.
본 논문에서는 HDR-WPAN(high data rate wireless personal area network) 시스템의 CAZAC sequence 특성을 이용한 주파수 동기 알고리즘을 제안하고, 신호 성상도 및 EVM(error vector magnitude)를 통해 성능을 분석해 본다. 제안된 방식에서 주파수 옵셋은 자기상관성이 우수한 12개의 CAZAC sequence 가운데 두 개 sequence의 각 샘플간 위상오차를 추정하였으며, 추정된 위상오차는 다음 sequence 내 각각의 샘플에 곱해지면서 위상오차를 보상하게 된다. 두 개의 sequence로 주파수 옵셋을 보상한 후 남은 잔류 주파수 옵셋은 샘플 당 최대 0.002도 이내가 되며 DQPSK의 경우 20[dB]에서 EVM의 허용 기준값을 만족할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인한다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.3 High-Rate WPAN(Wireless Personal Area Network)의 메쉬 네트워크 구성을 위한 분산형 채널 자원 관리 방법을 제안한다. IEEE 802.15 TG(task group)5는 WPAM의 메쉬 네트워크 구성을 위해 MAC과 PHY 계층의 표준화를 진행중이다. 기존 WPAN에서 전송 파워의 증가나 수신측의 감도 증가없이 전송 범위 확장 방법의 연구와 네트워크 내에서 라우팅 기능의 강화를 통해서 보다 신뢰성 있는 통신을 가능케하는 것이 이 TG의 목표이다. 본 논문은 PNC(piconet coordinator)가 없이 각 DEV(device)들이 자신의 채널 자원을 예약하는 환경에서 DEV들이 공평하게 채널 자원을 사용하는 방법을 제안한다. 채널자원을 분배하는 PNC가 없으면 각 DEV는 자신이 사용할 채널자원을 미리 예약하여 사용한다. Piconet에 먼저 접속한 DEV는 많은 양의 채널자원 예약이 가능하지만 나중에 접속한 DEV는 상대적으로 적은 양의 채널자원만 예약할 수 있다. 이처럼 기존 방법에서는 DEV들이 공평하게 채널자원을 사용하지 못하는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 MAC 계층에서 채널 자원 할당의 불공평함을 해결하는 분산형 채널타임 할당 방법을 제안하고, 시뮬레이션을 통해서 자원 할당 방법의 성능을 평가한다.
6LoWPAN(IPv6 Low-power Wireless Personal Area Network)은 IEEE 802.15.4 표준의 MAC 및 PHY 계층을 이용하여 IPv6 패킷을 전송하는 기술이다. IP계층과 MAC계층 사이에 위치한 어뎁테이션 계층에서는 IPv6 패킷을 전송하기 위해 패킷의 단편화와 재조립을 수행한다. IETF 6LoWPAN WG 표준 문서인 RFC4944에서 패킷의 단편화와 재조립에 대하여 정의하고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN에서 패킷의 단편화와 재조립을 효율적으로 관리하는 IRM(Immediate Retransmission Method)과 SRM(Selective Retransmission Method)을 제안한다. IRM은 수신 노드가 하나의 단편패킷을 수신할 때마다 송신 노드에게 Ack 메시지를 전송하지만 SRM은 모든 단편 패킷을 수신한 뒤 Ack 또는 Nak 메시지를 전송한다. 이 때, Nak 메시지는 네트워크상에서 손실 된 단편패킷의 datagram_offset 값을 포함한다. 제안하는 기법의 성능 분석을 위해 C++ 언어를 이용하여 시뮬레이터를 제작하였다. 성능 분석 결과, 제안하는 기법들이 RFC4944 표준의 기법보다 좋은 성능을 보여 준다.
6LoWPAN은 IEEE 802.15.4 표준의MAC 및 PHY 계층에서 IPv6 패킷을 전송하는 기술이다. IP 계층과 MAC 계층 사이에 위치한 어뎁테이션 계층에서는 IPv6 패킷의 단편화와 재조립을 수행한다. IETF 6LoWPAN WG의 표준트랙 기술문서인 RFC4944에서 패킷의 단편화와 재조립 기술에 대하여 정의하고 있다. 본 논문에서는 IPv6 패킷의 단편화와 재조립 성능을 평가하는 6PASim의 개발을 제안한다. 6PASim은 상위 계층으로부터 전달되는 IP 패킷을 IEEE 802.15.4 프레임에 실어 전송하는 패킷 송신 모듈과 전송된 프레임을 완벽한 IPv6 패킷으로 재조립하는 패킷 수신 모듈로 구성된다. 6PASim을 이용함으로 써 송, 수신된 데이터의 양과 제어메시지의 사용량을 평가 할 수 있다. 시뮬레이션 결과, SRM 기법이 IRM 기법보다 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.
본 논문에서는 충돌이 잦은 무선 저속 Personal Area Network에서 펄스 (pulse) 신호를 이용한 효율적인 그룹폴링 알고리즘을 제안한다. 현재 IEEE 802.15.4 (LR-WPAN) 표준은 저속, 저가, 저 전력 소모를 목표로 한다. 하지만, 최근 LR-WPAN (Low Rate Wireless PAN)의 응용범위가 확대되고 이에 따라 잦은 충돌이 발생하는 상황 또한 늘어나고 있다. 여기서 충돌의 대부분은 '히든노드 문제'로 인하여 발생되고 이는 CSMA/CA 만으로 해결하기 어렵고 연속해서 일어날 경우 네트워크 성능을 크게 저하시킨다. 또한, 현재 히든노드 충돌에 관한 대부분의 연구는 연속된 충돌이 잦은 상황에서 많은 채널 낭비를 유발한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 잦은 충돌 상황이 발생하였을 때 이미 그룹핑 되어 있는 PAN을 전제로 펄스신호를 이용하여 각 그룹에게 채널 할당과 순서를 정해주고 할당 받은 그룹의 노드들만 경쟁 시킨다. 이에 따라 데이터를 보내기 위해 경쟁하는 노드의 수가 현저히 줄어 연속된 충돌을 줄이고, 충돌로 인한 채널낭비와 낮은 데이터 전송률이 보다 향상되어, 잦은 충돌로 인한 네트워크의 손상을 막는다. 이러한 성능 향상을 NS-2 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
PicoCast는 개별 사용자를 중심으로 한 반경 수십 미터 범위의 공간("개인 공간")에서 저속의 센서/제어 데이터부터 음성 및 동영상 트래픽의 전송을 단일 프로토콜로써 지원하는 근거리 무선통신 방식으로서 ISO 표준으로 규격화되어 있다. 동일한 공간에 여러 사용자가 있는 경우 사용자 개별적으로 정의한 개인 공간이 중첩되는 경우가 많이 발생할 수 있다. 물리적으로 동일한 공간 내에 여러 PicoCast piconet들이 동시에 작동할 수 있으므로 상호 간섭이 발생하는 것은 피할 수 없다. 이와 같은 환경에서 PicoCast piconet 간의 상호 간섭이 데이터 전송에 얼마나 영향을 미치는지 분석하고, 간섭의 효과를 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 OPNET 네트워크 시뮬레이터를 이용하여 PicoCast 프로토콜을 구현하고, PicoCast piconet 간의 간섭을 데이터 전송량을 근거로 분석하였다.
In this paper, we proposed and evaluated the performance of an internal MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna for multiband operations including LTE (Long Term Evolution) 700/2300/2500. And to enhance the isolation characteristic, a parasitic element is designed and applied. The proposed single antenna has a volume of $60mm(W){\times}38mm(L)$, and the ground plane is $60mm(W){\times}100mm(L)$. The parasitic element used for enhancing the isolation of the antenna was designed with a copper on FR4 sized $60mm(W){\times}20mm(L){\times}1.6mm(H)$, and the pattern size is $60mm(W){\times}15mm(L)$. Simulated and measured results showed that LTE 700/2300/2500, DCS (Digital Cellular Service: 1710-1880MHz), K-PCS (Korea-Personal Communication Service: 1750-1870MHz), US-PCS (US-Personal Communication Service: 1850-1990MHz), WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access: 1920-2170MHz), Wibro (2300-2390MHz), Bluetooth (2400-2483MHz), WLAN (Wireless Local Area Network: 2400-2483.5MHz), US-WiMAX (US-World interoperability for Microwave Access: 2400-2590MHz) frequency bands were covered with $S_{11}$ values less than -6dB (VSWR < 3). Simulated and measured results on $S_{21}$ at 730MHz for the firstly designed MIMO antenna showed -5.50dB and -5.65dB, respectively. When with the parasitic element at the separated ground plane to enhance the isolation performance, -10.33dB and -12.90dB are obtained for the simulation and measurement, so the enhanced isolation performance at lower frequency band (617-867MHz) is confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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