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

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

High-Precision Ranging Scheme based on Multipath Delay Analysis in IR-UWB systems

IR-UWB 시스템에서 다중경로 지연시간 분석을 통한 고 정밀 거리추정

  • 전인호 (광운대학교 전자공학과 Advanced Wireless System & Technology 연구실) ;
  • 김영억 (광운대학교 전자공학과 Advanced Wireless System & Technology 연구실)
  • Received : 2010.07.02
  • Accepted : 2010.08.19
  • Published : 2010.09.30
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Abstract

This paper proposes a high-precision ranging scheme based on channel estimation technique and multipath delay analysis in IR-UWB systems. When the IR-UWB signal is transmitted and received, the high-precision ranging is estimated with the time-of-arrival information of the signal. In the proposed scheme, the channel estimation process with the minimum mean square error technique or zero forcing technique is performed and the overlapped multipath within the pulse is analyzed with matrix pencil (MP) algorithm to achieve the ranging accuracy of centimeters. The performance of proposed scheme is evaluated with various IEEE 802.15.4a channel models and the relationship between the ranging performance and the computational complexity is analyzed in terms of the MP parameter values.

본 논문에서는 IR-UWB 시스템에서의 채널추정 및 다중경로 지연시간 분석을 통한 고 정밀 거리추정 기법을 제안하고자 한다. IR-UWB 무선 신호를 송수신 할 때 정밀한 거리 추정을 위하여 무선채널을 경유한 신호의 전파 도달 시간을 측정하는 Time of Arrival 추정 기법에 의한 고 정밀 거리추정 방식을 수행 하였다. 제안된 기법에서는 Minimum Mean Square Error 또는 Zero Forcing 등의 채널추정 기법과 지연시간 추정 기법인 Matrix Pencil (MP) 기법을 합하여 송수신기 간의 존재하는 다중경로 중에 IR-UWB 펄스보다 더 좁은 간격으로 중첩 수신된 다중경로를 분석하여 수 cm이내의 정밀한 거리를 추정할 수 있음을 보였다. 또한, 제안된 기법을 적용한 시스템의 거리 추정 성능을 IEEE 802.15.4a 채널 모델 별로 비교 분석하였으며, MP parameter 값의 변화에 따른 거리 추정 성능과 연산량 변화를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 분석 하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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