The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

A Rapid Two-Step Acquisition Algorithm for UWB Systems in Indoor Wireless Channels

실내 무선 환경에서 UWB 시스템을 위한 고속 두 단계 동기 획득 알고리즘

  • 양석철 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 오종옥 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 김재운 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 신요안 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2005.08.01
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Abstract

In this paper, we propose a rapid and reliable signal acquisition scheme for UWB (Ultra Wide Band) systems in typical indoor wireless channels. The proposed scheme is a two-step search with different thresholds and search window applied to a single correlator, where each step utilizes the single-dwell search with the bit reversal. Simulation results in IEEE 802. I5 Task Group .3a UWB indoor wireless channel show that the proposed scheme for the LHWB signals can achieve significant reduction of the required mean acquisition time as compared to the conventional single-dwell bit reversal search and double-dwell bit reversal search with more complex structure employing two correlators for various threshold levels. In addition, it is also observed that the proposed scheme can achieve much faster and reliable signal acquisition in noisy environments.

본 논문에서는 전형적인 실내 무선 채널 환경에서 초광대역 (Ultra Wide Band; UWB) 신호의 고속 동기 획득을 위한 두 단계 (Two-Step) 탐색 기법을 제안한다. 제안된 두 단계 탐색 기법은 Bit Reversal 탐색 알고리즘을 이용한 Single-Dwell 연속 동기 탐색 기법에 기초하고 있으며, 하나의 상관기에 연속적으로 두 개의 다른 임계값과 탐색창 (Search Window)을 적용한다. IEEE 802.15 Task Group 3a UWB 실내 무선 채널 환경에서의 모의실험 결과, 기존의 Single-Dwell Bit Reversal 탐색 알고리즘 뿐 아니라 두 개의 상관기를 이용하는 복잡한 구조의 Double-Dwell Bit Reversal 탐색 알고리즘보다도 제안된 두 단계 탐색 기법의 정규화된 평균 동기 획득 소요 시간이 은 폭으로 향상됨을 확인할 수 있었다. 특히, 제안 .기법은 잡음이 인가된 환경에서도 빠르고 신뢰성 있는 동기 획득 성능을 보임을 확인하였다.

Keywords

References

  1. Federal Communications Commission, 'Revision of Part 15 of the Commission's Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission,' ET Docket 98-153, April 2002
  2. 신요안, 양석철, 오종옥, 'IEEE 802.15 WPAN 기술 표준화 동향,' Telecommun. Review (무선통신, 방송의 표준 기술 특집호), 제87호, pp.131-148, 2003년 11월
  3. http://www.ieee802.org/15/pub/TG3a.html
  4. http://www.ieee802.org/15/pub/TG4a.html
  5. M. Z. Win and R. A. Scholtz, 'Ultra-wide bandwidth time-hopping spread-spectrum impulse radio for wireless multiple-access communications,' IEEE Trans. Commun., vol. 48, no. 4, pp. 679-691, April 2000 https://doi.org/10.1109/26.843135
  6. M. Z. Win and R. A. Scholtz, 'Impulse radio : How it works,' IEEE Commun. Lett., vol. 2, no. 2, pp. 36-38, February 1998 https://doi.org/10.1109/4234.660796
  7. K. Siwiak and D. McKeown, Ultra-Wide band Radio Technology, John Wiley & Sons, 2004
  8. Y. Ma, F.- Chin, B. Kannan, and S. Pasupathy, 'Acquisition performance of an ultra wide-band communications system over a multiple-access fading channel,' Proc. IEEE Conf. Ultra Wideband Syst. & Technol. (UWBST 2002), pp. 99-103, Baltimore, USA, May 2002 https://doi.org/10.1109/UWBST.2002.1006328
  9. E. A. Homier and R. A. Scholtz, 'Rapid acquisition of ultra-wideband signals in the dense multipath channel,' Proc. IEEE Conf. Ultra Wideband Syst. & Technol. (UWBST 2002), pp. 105-109, Baltimore, USA, May 2002
  10. D. J. Gargin, 'A fast and reliable acquisition scheme for detecting ultra wide-band impulse radio signals in the presence of multi-path and multiple access interference,' Proc. IEEE Conf. Ultra Wide band Syst. & Technol. (UWBST 2004), pp. 106-110, Kyoto, Japan, May 2004
  11. IEEE 802.15 TG3a Channel Modeling Sub-Committee, 'Proposed UWB channel model,' available at hrtp://www.ieee802.org/15/pub_TG3.html
  12. 양석철, 신요안, 'UWB 시간 도약 다원 접속 시스템,' 한국통신학회지(UWB 특집), 제20권, 제2호, pp.86-98, 2003년 2월
  13. S. Kim, K.-H. Park, S. Yang, H.-S. Kim, and Y. Shin, 'Time hopping sequences based on pseudo random codes for ultra wideband impulse radio systems,' Proc. Int'l Tech. Conf. Circuits/Syst., Computers & Commun. (ITC-CSCC 2002), vol. 2, pp. 1354-1357, Phuket, Thailand, July 2002
  14. J. R. Foerster, 'The effects of multipath interference on the performance of UWB systems in an indoor wireless channel,' Proc. IEEE Vehicular Technol. Conf. (VTC 2001 Spring), vol. 2, pp. 1176-1180, Rhodes, Greece, May 2001
  15. A. Saleh and R. Valenzuela, 'A statistical model for indoor multipath propagation,' IEEE Jour. Selected Areas in Commun., vol. 5, no. 2, pp. 128-137, February 1987 https://doi.org/10.1109/JSAC.1987.1146527
  16. 오종옥, 양석철, 신요안, '실내 무선 환경에서 프레임 및 탐색 단위 구간에 따른 UWB 신호 동기 획득 알고리즘의 성능 분석,' 한국통신학회논문지, 제29권, 제12C호, pp. 1623-1632, 2004년 12월
  17. J. K. Holmes and C. C. Chen, 'Acquisition time performance of PN spread-spectrum systems,' IEEE Trans. Commun., vol. 25, no. 8, pp. 778-784, August 2002