한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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pp.612-615
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2006
본 논문에서는 Late 암으로부터 측정된 상관 값을 보정하여 상관함수의 비대칭을 완화시키고 다중경로 신호 오차를 제거하는 새로운 상관기 설계법을 제안하였다. 다중경로 오차에 의한 신호 추적 오차는 상관함수의 Early-Late 간 비대칭과 관련이 있으므로, 다중상관기 구조를 이용하여 상관함수의 Early-Late간 상관값 차를 측정하면 상관함수의 비대칭 정도를 추정할 수 있다. 상관값 차를 이용하여 추정한 상관함수 비대칭을 감소시키면 다중경로 신호에 의한 코드 추적 오차를 줄일 수 있다. 제안한 상관기는 4개의 암과 보정치 생성 블록으로 구성된다. 제안한 상관기의 다중경로 오차 제거 성능은 시뮬레이션을 이용하여 확인하였다. 여러 가지 지연시간 및 신호 진폭을 가지는 다중경로 신호에 대하여 일반 수신기와의 위상 추적 오차를 비교하여 성능을 평가하였다. 시뮬레이션 결과에서 제안한 상관기는 우수한 다중경로 오차 제거 성능을 가지며 일반상관기와 유사한 평균 신호 획득시간을 가짐을 알 수 있다.
본 논문에서는 다중 안테나를 갖는 위성항법시스템 (GNSS) 수신기에서의 subspace projection을 이용한 전파방해신호 제거와 다중경로 간섭신호 제거에 대한 방법을 기술한다. 우리는 수신기에 들어온 신호를 두 번의 subspace projection을 통해 전파방해신호와 다중경로 간섭신호가 없는 noise subspace로 투영함으로써 GNSS 신호와 noise 만으로 구성된 신호 얻게 되고, 이 신호에 Beamformer를 적용하여 최대의 신호 대 잡음비를 갖는 수신기 출력 신호를 얻게 된다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 수신기가 효과적으로 전파방해신호와 다중경로간섭신호를 제거하고 신호 대 잡음비를 최대한으로 증가시킬 수 있음을 보여준다.
GPS 모듈을 탑재한 모바일 단말기는 꾸준히 증가하고 있으나 코드의사거리를 측위에 사용하므로 반송파 위상을 사용하는 GPS 수신기에 비해 정확도가 낮다. 특히 다중경로신호는 반송파 위상 수신기에 비해 측위 결과에 더욱 큰 영향을 미치므로 다중경로신호를 검출하여 측위에서 제거하는 방안이 필요하다. 이 연구에서는 다중경로신호의 검출을 위해 위성의 신호세기를 이용하는 방법에 대해 초기 분석을 수행하였다. 개활지환경에서 GPS 위성의 고도각이 증가함에 따라 신호세기가 증가하는 것이 확인되었고, 주변에 장애물이 있는 지역에서는 시선방향에 차폐요소가 있는 위성의 신호세기가 감쇄되어 기록되는 것을 확인하였다. 이러한 현상이 GPS 위성이 동일 궤도를 지날 때에도 반복되어 발생하는지 확인하기 위해 위성의 재현시간을 적용하여 비교 분석하였다. 그 결과 GPS 위성 신호세기 변동 특성은 위성이 궤도상의 동일 위치를 지날 때에도 거의 완벽하게 재현되었고, 이 현상이 일시적인 현상이 아니라 관측 환경에 의해 거의 완벽히 재현되는 결과임을 확인할 수 있었다. 따라서 신호세기를 이용한 다중경로신호의 검출이 가능할 것으로 판단된다.
본 논문에서 무선 다중경로 채널 환경에서 관심 있는 신호를 효과적으로 탐색하기 위해서 다중 경로 탐색기의 검출 능력을 향상시키기 위한 공-시간 탐색기 구조를 제안한다. 이러한 탐색기는 새롭게 발생한 신호 경로를 탐색하기 위해 공시간 신호 구조를 사용한다. 제안된 다중경로 탐색기는 기존의 탐색기에 비해 보다 나은 검출 능력을 제공하고 다중 경로 신호의 평균 획득 시간(Mean Acquisition Time)을 감소시킨다. 새로운 방식과 기존의 방식의 검출 확률(Detection Probability)과 오경보 확률(False Alarm Probability)을 계산하고 평균 획득 시간의 수학적인 예를 들어서 제안된 방법의 성능을 비교 분석한다.
다중 경로 신호를 억제하기 위하여 적응등화기, 다이버시티 컴바이너등의 사용은 이미 보편화 되어 있으나 어댑티브 안테나의 사용 가능성을 타진한 논문은 극히 그 수가 제한되어 왔다. 본 논문에서는 이에 착안, 애플범 타입의 어댑티브 안테나 어레이를 다중경로 신호 페이딩의 해결책으로 사용할 수 있는 이론적 근거를 제시하였으며 어레이출력신호가 다중경로 신호의 존재에도 불구하고 어떻게 선명도가 보장되는지를 수식화 하고 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 효용성을 입증하였다.
본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널에서 최대 다중 경로 지연폭이 한 비트 폭보다 큰 경우 발생할 수 있는 심볼간 간섭을 극복하기 위해 M-ary 신호 방식과 절환 신호 방식을 채용한 다중 경로 다이버시티 수신 noncoherent F나 ds / SSMA 통신 시스템의 평균 오율을 평가하였다. 시스템의 평균 오율은 가우스 근사법을 이용해 채널 파라메타와 PN 시퀀스의 길이와 같은 시스템 파라메타에 대한 식으로 표현하였고, 이러한 결과식을 이용해 M-ary FSK 시스템과 두 종류의 절환 수신기에 대한 FSK시스템의 평균 오율을 수치적으로 분석하였다.
수중음향채널의 다중경로에 의한 수신신호의 지연확산은 ISI (Inter-Symbol Interference)를 유발하여 수중음향 통신시스템의 성능을 저하시킨다. 본 연구에서 적용하는 수동 페이저 컨쥬게이션 기법은 신호대 다중경로 간섭 신호비를 크게 하여 다중경로에 의한 주파수 선택성을 경감시켜 ISI를 줄이는 다이버시티 통신기법이다. 신호 대 다중경로 간섭신호비의 개선과 이에 따른 주파수 선택성은 수동 페이저 컨쥬게이션에 적용하는 수신기 배열의 배열 센서 개수, 송수신기의 상대운동에 의해 좌우되며, 따라서 비트 오류특성이 결정된다. 본 연구에서는 이들의 특성을 수치모의 실험으로 해석하였다.
수중음향채널의 다중경로에 의한 수신신호의 시간확산(Time spread)은 ISI를 유발하여 수중통신시스템의 성능을 저하시킨다. 시간확산에 의한 ISI를 줄이고 전송율이 높은 코히어런트(coherent) 시스템을 적용하기 위해서는 다중경로 영향을 제거해야 한다. 본 연구에서 적용하는 수동 페이저 컨쥬게이션(passive phase conjugation) 기법은 시역전 기술로 프로브 신호에 의한 시역전을 수행하여 다중경로에 의한 ISI가 감소하여 비트 오류율이 적어진다. 아울러 수신신호의 처리가 간단하여 다중경로에 의한 시간확산에 비례하는 탭수의 증가로 수신신호 처리시간이 과다한 적응등화기 기법에 비해 실시간 시스템 구현에 유리한 기법이다. 수치모의 실험으로 제안하는 기법의 성능을 해석하였다.
본 논문에서는 DTV의 실내수신 및 이동수신 성능 향상을 위하여 빔형성 기법을 이용하는 수신기 구조를 제안한다. 제안 DTV 수신기는 지향방향으로의 이득을 일정하게 유지하면서 출력 신호의 전력을 최소화시키는 Capon 입사각 추정 기법을 이용하여 주경로와 다중경로 신호의 입사각을 추정한다. 추정된 주경로 신호의 입사각으로 적응 빔 패턴을 형성시켜서 다중경로 신호를 약화시킨다. 잔존하는 다중경로 신호는 빔형성기 이후에 존재하는 결정 궤환 등화기를 이용하여 제거한다. 제안한 입사각 추정 기반 DTV 수신기는 빔형성을 수행한 이후에 기존의 다양한 등화기술을 그대로 적용할 수 있는 장점을 가진다. 브라질 필드테스트채널에서 각 경로신호의 입사각을 설정한 후 제안 DTV 수신기의 성능분석을 수행하였다. 모의 실험 결과로부터 4개의 안테나 소자를 사용하는 제안 DTV 수신기는 입력 신호 대잡음비가 10dB 이상일 경우 모든 브라질 채널에서 TOV를 만족시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 다중 경로 오차 제거를 위해, 4개의 상관값을 제공하는 가중 협대역 상관기(Weighted Narrow Correlator) 구조에 대해 제안한다. 가중 협대역 상관기는 서로 다른 칩 간격을 가지는 여러 상관값 출력에 가중치를 주어 다중경로 신호에 의한 코드 위상 측정 오차를 줄이는 방법이다. 우선 다양한 지연시간 및 신호 감쇄를 가지는 다중 경로 신호에 대하여, 가중치에 대한 수신기의 성능 변화를 분석하고 이를 통해 최적의 가중치를 선택하였다. 제안한 상관기는 일반 수신기와 동일한 신호 획득능력을 가지며, 협대역 상관기보다 개선된 다중경로 오차 제거 능력을 보인다. 가중 협대역 상관기의 성능은 시뮬레이션을 통한 의사거리 측정치의 비교를 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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