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

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

Performance Analysis of Noncoherent OOK UWB Transceiver for LR-WPAN

저속 WPAN용 비동기 OOK 방식 UWB 송수신기 성능 분석

  • 기명오 (과학기술연합대학원대학교 전력정보통신공학과) ;
  • 최성수 (한국전기연구원 융합기술연구단 전기정보망기술연구그룹) ;
  • 오휘명 (한국전기연구원 융합기술연구단 전기정보망기술연구그룹) ;
  • 김관호 (한국전기연구원 융합기술연구단 전기정보망기술연구그룹)
  • Published : 2005.11.01
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Abstract

IEEE802.15.4a, which is started to realize the PHY layer including high precision ranging/positioning and low data rate communication functions, requires a simple and low power consumable transceiver architecture. To satisfy this requirements, the simple noncoherent on-off keying (OOK) UWB transceiver with the parallel energy window banks (PEWB) giving high precision signal processing interface is proposed. The flexibility of the proposed system in multipath fading channel environments is acquired with the pulse and bit repetition method. To analyze the bit error rate (BER) performance of this proposed system, a noise model in receiver is derived with commonly used random variable distribution, chi-square. BER of $10^{-5}$ under the line-of-sight (LOS) residential channel is achieved with the integration time of 32 ns and signal to noise ratio (SNR) of 15.3 dB. For the non-line-of-sight (NLOS) outdoor channel, the integration time of 72 ns and SNR of 16.2 dB are needed. The integrated energy to total received energy (IRR) for the best BER performance is about $86\%$.

수십 센터미터 이내의 오차를 만족시키는 거리/위치인식 기능 및 저속 데이터 송수신 기능 구현을 주목적으로 발족된 저속 WPAN(LR-WPAN: Low Rate Wireless Personal Area Network)의 표준화 그룹인 IEEE802.15.4a에서는 간단하고 경제적이며 전력 소모가 적은 송수신기 구조를 요구한다. 이에 본 논문에서는 PEWB(Parallel Energy Window Banks)를 이용한 독창적인 비동기 OOK(On-Off Keying) 방식 UWB(Ultra-Wide Band) 송수신기 구조를 제안한다. 또한 무선 다중경로 페이딩 채널 상황을 다소 극복할 수 있게 유연성 있는 운영이 가능한 송수신기 구조를 위해 펄스 및 비트 반복 기법을 사용한다. 제안된 송수신기 구조의 잡음 특성 분석을 위해 chi-square 분포가 적용되며, 반복적 계산을 통해 얻어진 최적임계값을 적용하며 비트오율 성능을 분석한다. 모의실험 결과, 10-5의 비트오율을 얻기 위한 신호대잡음비 및 수신에너지 적분시간은, LOS(Line-Of-Sight) 주거 환경의 경우 15.3dB, 32ns이고, NLOS(Non-Line-Of-Sight) 실외 환경의 경우 16.2dB, 72ns이다. 최소의 비트오율을 얻기 위한 적분에너지 대 전체 수신에너지 비는 약 $86\%$이다.

Keywords

References

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