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

  • 제35권5A호
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  • Pages.440-446
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  • 2010
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  • 1226-4717(pISSN)
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  • 2287-3880(eISSN)
한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
권호 표지

Chirp spread spectrum 변조를 이용한 인체 내외 통신 기법

Human Body Communication Using Chirp Spread Spectrum Modulation

  • 김경철 (서울대학교 전기컴퓨터공학부 무선신호처리 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소) ;
  • 전명운 (서울대학교 전기컴퓨터공학부 무선신호처리 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소) ;
  • 김기현 (서울대학교 전기컴퓨터공학부 전파공학 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소) ;
  • 이정우 (서울대학교 전기컴퓨터공학부 무선신호처리 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소) ;
  • 남상욱 (서울대학교 전기컴퓨터공학부 전파공학 연구실, 뉴미디어 통신 공동연구소)
  • 투고 : 2010.04.14
  • 발행 : 2010.05.31
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초록

다양한 분야에서 IT와 BT의 융합이 논의되고 있으며 의료 산업에서 캡슐 내시경의 개발은 인체를 매개로 무선 통신을 한다는 점에서 그 예라 할 수 있을 것이다. 하지만 인체 채널에서의 통신은 송신 전력의 제한이 엄격할 수 밖에 없으며, 아직 채널 특성에 대한 활발한 연구도 이루어지지 않아서 그 채널을 추정하기가 매우 어렵다. 따라서 정확한 채널 추정이 필요한 일반적인 부호화 / 복호화 기법을 사용할 수 없으며, 기존 통신망에서 유입되는 간섭 신호에 취약할 수 밖에 없다. 본 논문에서는 채널 추정이 필요 없으면서도, 주위 간섭 신호의 영향에 강인한 Chirp Spread Spectrum Differential Binary Phase Shift Keying(CSS-DBPSK) 기법을 소개하고, Chirp Spread Spectrum On-Off Keying (CSS-OOK) 기법을 제안한다. CSS-DBPSK, CSS-OOK를 이용하면 일반 OOK에 비하여 target BER (Bit Error Rate) 10-5)을 위한 Eb/N0을 약 5dB, 2dB 낮출 수 있으며 간섭 신호에 대한 성능 저하도 막을 수 있다.

Convergence of IT and BT is considered in many area, especially in medical care industry. The example of this trend is a capsule endoscope. But in a capsule endoscope, communication through human body has a few restrictions. At first, the transmit power should be limited not to have a bad effect on human organs and for the battery capacity. Second, the channel characteristic of human body has not been examined exactly. Third, general modulation / demodulation techniques which require a channel estimation cannot be used because of battery limit. There also may be a lot of interference signals because a capsule endoscope uses UWB bandwidth. In this paper, we introduce Chirp Spread Spectrum Differential Binary Phase Shift Keying(CSS-DBPSK) and propose Chirp Spread Spectrum On-Off Keying(CSS-OOK) which don't require a channel estimation and robust to interference signals. Using CSS-DBPSK or CSS-OOK, we can get 5 dB or 2~3 dB of Eb/N0 gain at 10-5 target BER. And if there are interference signals, those gains of CSS-DBPSK and CSS-OOK are increased.

키워드

참고문헌

  1. 이재천, 남상욱, "저전력 고속 OOK 무선 캡슐형 내시경 시스템의 설계 및 제작," 한국통신학회지 : 정보와 통신, 제25권 제2호, pp. 41-46, 2008년 2월.
  2. 전성호, 캡슐내시경용 OOK 송신기와 Chirp-DBPSK 송신기 설계, 서울대학교 학위논문(석사), 2009년 2월.
  3. D. G. Adler and C. J. Gostout, "Wireless Capsule Endoscopy," Hospital Physician, pp.16-22, May, 2003.
  4. G. Iddan, G. Meron, A. Glukhovsky and P. Swanin, "Wireless capsule endoscopy," Nature, Vol.405, No.6785, p.417, May 2000.
  5. 윤두영, 전수연, "UWB 기술 개요 및 주파수 정책 동향," 정보통신정책, 통권 397호, 제18권 13호, pp.1-20, 2006년 7월.
  6. Gott G.F and Newsome J.P., "H.F. Data Transmission Using Chirp Signals," Proc. IEE, 1971, 118, (9), pp.1162-1166.
  7. Gott G.F and Karia A.J., "Differential Phase-shift Keying Applied to Chirp Data Signals," Proc. IEE, 1974, 121, (9), pp. 923-928.
  8. P. Zhang and H. Liu, "An ultra-wide band system with chirp spread spectrum transmission technique," in Proc. Int. confer. ITS Telecomm., pp.294-297, Jhongli Taiwan, June 2006.
  9. A. Springer, W. Gugler, M. Huemer, L. Reindl, C.C.W. Ruppe1, and R. Weigel, "Spread spectrum communications using chirp signals," EUROCOMM 2000. Information Systems for Enhanced Public Safety and Security. IEEE/AFCEA, pp.166-170, May 2000.
  10. John G. Proakis, Digital communications, 4th ed. McGraw-Hill, Nov, 2001.
  11. T. S. Rappaport, Wireless communications, Principles and Practice, 2nd Ed., Prentice Hall, 2002.
  12. John Lampe, Zbigniew Ianelli, Introduction to chirp spread spectrum (CSS) technology, IEEE P802.15-03-0460-00-0000, Nov., 2003.
  13. 윤태웅, 이영윤, 이명수, 송익호, 윤석호, "오버랩 기반 CSS 시스템 설계를 위한 닫힌꼴 비트 오류율 표현," 한국통신학회논문지, 제34권 제4호, pp.469-475, 2009년 4월.
  14. J. Pinkney, Low complexity indoor wireless data links using chirp spread spectrum, Ph. D. Dissertation, Department of electrical and computer engineering, University of Calgary, Calgary, Canada, 2003.
  15. D. P. Morgan, Surface-Wave Devices for Signals Processing, 2nd ed. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, 1991.
  16. A. Springer, W. Gugler, R. Koller, and R. Weigel, "A wireless spread-spectrum communication system using SAW chirp delay lines," IEEE Trans. Microwave theory and Techniques, Vol.49, pp.754-760, Apr. 2001. https://doi.org/10.1109/22.915460