Abstract
Recently Task Group (TG) 4 of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15a has been recommended a system with ranging capability in existence of multiple Simultaneous operating piconets (SOPs) as well as low-cost, low-power. According to the ranging service, coherent and non-coherent based ranging schemes using ternary code have been adopted as a standard. However it is hard to estimate an accurate time of arrival (TOA) in case of using direct sequence based TOA estimation method because pulse repetition interval (PRI) offered by TG is more limited than the maximum excess delay (MED) of channel. To mitigate inter pulse interference (IPI) problem, this paper proposes a non-coherent TOA estimation scheme using non-periodic transmission (NPT) pattern. The proposed receiver is based on a non-coherent energy detection considering with motivation of low rate wireless personal area network (LR-WPAN). TOA information is estimated via proper comparison with a prescribed threshold after the sliding correlation and search back window (SBW) process for reducing TOA error. To verify the performance of proposed ranging scheme, two distinct channel models approved by IEEE 802.15.4a TG are considered. According to the simulation results, we could conclude that the proposed scheme have performed better performance than the conventional method on the existence of multiple SOPs.
최근 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a TG (Task Group)에서는 저소비, 저전력 뿐만 아니라 다수개의 피코넷이 공존하는 즉, SOPs (simultaneously operating piconets) 환경하에서 거리 인지가 가능하도록 규정하고 있으며 거리인지 (ranging)의 서비스에 따라 Ternary 코드를 이용한 coherent/non-coherent 방안이 표준으로 채택되었다. 그러나 표준안에서 제시된 최소의 펄스 간 간격(Pulse Repetition Interval; PRI)은 채널의 최대 초과 지연 aximum Excess Delay; MED) 보다 좁아 펄스 간 간섭 (Inter-Pulse Interference; IPI) 문제가 발생되어 DS(Direct Sequence) 기반의 추정기법으로는 부정확한 최초 도착 시간(Time Of Arrival; TOA)을 얻게 된다. 따라서 본 논문에서는 IPI을 줄이면서 고정밀 TOA를 추정하기 위한 비주기적 펄스 전송 (non-periodic transmission; NPT) 패턴 기법을 제안한다. 수신단은 저속 무선 개인 영역 네트워크의 모티브를 고려하여 에너지 검출을 이용한 non-coherent 기반의 수신 구조로 구성하였다. TOA 정보는 슬라이딩 상관처리 후 역 탐색 구간 (Search Back Window; SBW)을 두어 오차를 감소시키고 사전 정해진 임계치를 이용하여 얻기 된다. 제안된 펄스 패턴 기법에 대한 성능을 검증하기 위해서 BEE 802.15.4a TG에서 제시한 두 가지 채널 모델을 적용하였고 시뮬레이션 결과로부터 제안된 기법이 다수개의 피코넷이 공존하는 다중 경로 환경에서 일반적인 기법보다 성능이 개선됨을 확인하였다.
