본고에서는 최근 학계 및 산업계에서 활발히 연구되고 있는 간섭정렬 기술동향에 대해 소개한다. 특히 Signal Space 간섭정렬, Signal Scale 간섭정렬, Ergodic 간섭정렬의 기본 개념과 장단점 및 응용분야를 정리하였다. 또한 셀룰라 무선망에서의 간섭정렬에 대해 소개한다. 크게 단일안테나 환경과 다중안테나 환경에서의 간섭정렬로 나뉠 수 있으며, 각각의 경우에 대해 기술동향 및 주요 연구결과를 정리하였다. 마지막으로 최근 Reverse TDD, 즉 상향링크와 하향링크가 공존하는 환경에서의 간섭정렬을 통해 다중안테나 셀룰라 무선망의 자유도를 획기적으로 개선 할 수 있는 연구결과를 소개한다.
DS-CDMA (direct sequence-code division multiple access) 시스템에서 여러 사용자가 동일 주파수 대역을 공유함으로써 다중 접속 간섭 (multiple access interference; MAI)이 발생하고 시스템의 성능을 크게 제한한다. 이러한 다중 접속 간섭을 제거하여 전송 신호의 질을 높이고 용량을 증대시키는 중요한 신호 처리 기술 가운데 하나가 적응 간섭 억제 기술이다. 적응 간섭 억제 기술 가운데 CMA (constant modulus algorithm) 기반의 블라인드 적응 간섭 억제기는 훈련수열을 필요로 하지 않고 빠른 수렴을 통하여 간섭을 효과적으로 제거할 수 있으나, 다중 경로 환경에서 심벌간 간섭 (intersymbol interference; ISI)이 증대되어 기존의 적응 수신기보다 악화된 성능을 보인다. 본 논문에서는 CMA를 기반으로 훈련 수열 없이 빠른 수렴을 하며 MAI와 ISI를 효과적으로 제거하기 위한 다이버시티 결합기 구조의 적응 간섭 억제기를 제한한다. 다중 경로 페이딩 채널 환경에서 기존의 블라인드 적응간섭 억제기와의 성능 비교 결과, 제안된 방식이 다중경로에 의한 ISI의 영향을 효과적으로 제거하여 우수한 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
공초점 자가 간섭 현미경은 측정 광학계에 복굴절 물질을 사용하여 반사된 빛에 대해 간섭 현상을 일으키는 것을 특징으로 한다. 이 간섭을 자가 간섭이라고 부르는데, 이는 시편의 한 점에서 반사되어 나온 빛이 간섭을 일으키기 때문에 붙여진 이름이다. 공초점 자가 간섭 현미경의 점 확산 함수는 종래의 공초점 현미경의 점 확산 함수와 자가 간섭의 곱으로 나타나며, 자가 간섭의 주기가 종래의 공초점 현미경의 점 확산 함수의 중심폭보다 작은 경우 점 확산 함수의 중심폭이 작아져서 수평 방향으로의 분해능이 향상되게 된다. 이러한 분해능 향상 정도를 측정하기 위하여 지름이 100nm 인 금으로 된 비드를 사용하였다. 측정된 결과는 전산모사한 결과와 잘 일치하며 공초점 자가 간섭 현미경에서 2배의 분해능 향상을 보여준다.
나노미터 표준을 확립하기 위하여 일체식 엑스선 간섭계에 광간섭계를 결합시킨 복합간섭계를 구성하였다. 복합간섭계는 광간섭계의 Zero crossing 지점부터 표준시편이 올려진 미소이동대의 이동거리를 변화된 위상값으로 읽고 그 변화량을 고분해능 변위 측정기인 엑스선 간섭계로 읽어들이는 구조로 구성된다. 본 연구에서는 미소이동대의 위치 변화와 관련된 광간섭계의 위상 안정도, 엑스선 간섭계 및 미소이동대의 위치 안정도 등이 나노미터 영역의 길이 측정에 매우 중요한 요인이 되므로, 미소이동대의 위치 변화시 정지상태에서의 위상 잠김 (phase locking) 안정도를 측정하였다. 마이켈슨 레이저간섭계의 한쪽 팔을 고정시키고 다른 한 팔은 미소이동대 위에 반사거울을 설치하여 미소이동대의 움직임을 측정하였다. 보다 안정된 위상잠김 상태를 확보하기 위하여 PID feedback loop controller를 사용하였다. 측정 결과 위상 변동폭이 0.022 degree 이하의 높은 위상잠김 안정도를 확보하였으며, 이를 길이단위로 환산하면 정지상태에서 약 0.02 nm 이하의 위치 안정도를 나타낸다.
본 논문에서는 UWB/TH(Ultra Wideband/Time Hopping:이하 Impulse Radio) 시스템을 의사 잡음 부호 발생기에 의해 생성된 시간 도약 패턴을 사용하여 시간 영역에서 다인 접속 간섭이 배제되는 경우에 대해 동일 주파수 대역을 사용하는 기존 시스템에 의한 간섭 발생시 IR 시스템의 성능을 분석하였다. 간섭 점유율이 0.1 이하인 경우는 5GHz 대역에서 ISM 대역의 80MHz 대역폭이나 802.11a의 사용대역폭 20MHZ와 같은 IR(Impulse Radio) 시스템에 비해 매우 협소한 대역을 사용하는 경우로써 향후 5-10GHz 대역에서 공유되는 IR 시스템에서 간섭으로 영향을 미칠 경우를 상정하여 분석하였다. 결과에 의하면, IR 전체 대역폭에서 간섭 점유율이 클수록 시스템 성능이 크게 열화되고 부분대역 간섭 자체가 시스템 성능을 크게 열화 시킴을 알 수 있었다. SIR 30dB 이하에서 간섭 점유율이 0.1 이상 일 때는 SIR이 증가할수록 성능 향상폭이 커지지만 점유율이 0.1 이하에서는 l$\times$10$^1$1이하의 성능개선이 이루어지고 30dB 이상에서는 일정 성능을 유지함을 알 수 있었다. 또한, 간섭 전력의 증가면에서는 간섭 점유율이 적을수록 거의 영향이 미치지 않았다. 따라서, IR시스템에서는 간섭의 전력면 보다는 간섭의 점유 대역폭에 따라서 성능 열화가 크게 나타남을 알 수 있었다.
본 논문에서는 industrial, scientific, medical (ISM) 대역의 효율적인 운용을 위해 간섭시나리오와 monte-carlo method 기반의 간섭분석 methodology를 제안하였다. 간섭시나리오는 거리와 밀도에 따른 시나리오로 구분되며, 희생원을 victim receiver (Vr), 간섭원을 interfering transmitter (It)로 정의한다. 간섭분석 시뮬레이션은 Vr의 간섭허용치를 만족하는 It의 간섭유효구간을 통해 얻어지는 유효간섭영역 내에서 It의 분포밀도에 따른 간섭 확률을 도출하게 된다. 제안된 간섭시나리오를 적용하여 2.4GHz ISM 대역에서 사용되는 대표적 무선설비인 WLAN (Vr)과 bluetooth (It)의 시뮬레이션 결과 간섭유효구간은 60~400m 이며, WLAN은 유효간섭영역에 존재하는 6개의 bluetooth와 간섭허용치를 만족하는 범위 내에서 운용될 수 있음을 확인하였다. 또한, 같은 조건에서 frequency hopping (FH) 통신방식을 사용하는 bluetooth에 cognitive radio(CR) 기술 기반의 listen before talk (LBT) 방식을 적용시 간섭 확률은 크게 감소하였다. 컴퓨터 시뮬레이션은 european radiocommunications office (ERO)에서 monte-carlo method를 기반으로 개발한 spectrum engineering advanced monte carlo analysis tool (SEAMCAT)을 사용하였다.
기존의 동일대역 간섭저감 방법은 무선기기 사이에 물리적인 이격거리를 지정하는 것으로 이격거리를 통해서 간섭을 억제한다. 만약 무선기기에서 동일대역 간섭을 저감할 수 있다면 물리적인 이격거리에 마진을 줄 수 있고, 수신기의 동작영역을 확장시키는 효과가 있으므로 간섭 대응 및 개선에 활용도가 크다. 본 논문에서는 동일대역 아날로그 간섭저감기의 구조를 제안하였고, 제안한 아날로그 간섭저감기의 설계와 구현에 대해서 기술하였다. 아날로그 간섭저감기를 설계하기 위해서 아날로그 간섭저감기의 성능에 영향을 미치는 지연(delay) 불일치, 위상오차 그리고 지연선로의 수에 따른 간섭저감 성능을 시뮬레이션 하였다. 16개의 지연선로로 구성된 아날로그 간섭저감기를 제작하였으며, 구현한 간섭저감기는 3.32㎓의 중심주파수에서 40MHz 대역폭을 갖는 5G(NR-FR1-TM-1.1) 신호에 대해서 약 10dB의 간섭저감 성능을 갖는다. 본 논문에서 제안한 아날로그 간섭저감기는 동일대역 간섭저감기로 활용가능하다.
레이저광의 우수한 가간섭성으로 인해서 거친표면으로 부터 확산된 광에서도 간섭현상을 볼 수가 있다, 이와 같은 레이져광의 독특한 특성으로 인해 나타나는 스페클은 광학적인 간섭계를 사용하여 광을 확산적으로 반사시키는 물체의 변형과 변위, 진동 등을 비접촉적으로 측정 할수 있게 되었다.이와같은 측정법으로써 Holography 간섭법, Speckle 간섭법, Speckle 사집법등이 있으며 비록 이러한 측정법들이 독립적으로 발전되었다 할지라도 기본적인 광학적인 배치와 함수들에 있어서는 유사한 특징을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 주로 면내변형을 측정하기위한 스페클간섭법에 있어서의 스페클 사이즈와 그에 따른 측정 한계를 확인할 것이다.
간섭성 광원인 레이저를 이용한 계측 및 검사기법 중 대표적인 것이 홀로그래피를 이용한 간섭법(Holographic Interferometry, HI)이다. HI는 레이저 파장을 단위로 하기 때문에 물체변형에 대해 측정감도가 좋고 비파괴 비접촉의 계측이 가능하다. 또한 삼차원 정보 추출이 가능해서 주어진 간섭무늬로부터 전 영역의 변형을 구할 수 있다는 커다란 장점을 가지고 있다. 그러나 일반적으로 홀로그래피용 필름은 기록 및 현상방법이 성가시고 그 속도 또한 느릴 뿐만 아니라 간섭무늬 패턴도 매우 복잡해서 산업현장 등 실제의 응용에는 현실적인 어려움이 있다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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