본 논문에서는 고주파 발진회로의 공진기를 패치 안테나로 사용하는 능동발진 안테나를 2.4GHz 대역에서 제안하여 소형 무선도플러 센서로서 이동체의 거리나 속도 등을 측정할 수 있게 하였다. 이동체의 움직임은 고주파 발진 주파수의 천이를 발생시키며 이를 검출하는 회로를 통해 제안된 구조의 동작을 확인하였다. 설계 제작된 무선 도플러 센서는 직경이 30mm, 높이 4.2mm 정도로 매우 작은 원형디스크 형태를 갖으며, 안테나는 2.373GHz에서 약 130도의 빔폭과 전방향 방사특성을 나타내었다. 센서의 감도 측정결과, 1m 떨어져 움직이고 있는 도체판에 대해 최소 190mV의 도플러 신호 전압을 얻었고, 센서의 자유낙하 실험으로부터 지표상의 4.5m 지점에서 부터 지표면까지 전압크기가 선형적으로 증가하였다.
저궤도 위성용 S대역 수신기 EM 모델을 개발 하였다. 복조기는 복조 방식의 확장성을 고려하여 복조 기능을 FPGA를 사용하여 구현하였으며 제작된 수신기는 RF 단과 디지털 복조기 그리고 전원부로 구성되고 운용상 발생되는 주파수 편이 보상을 위한 도플러 추적 기능을 가진다. 측정결과 수신기의 BER은 -110dBm의 RF입력전력에서 $1.0{\times}10^{-6}$로 측정 되었으며, 중심 주파수를 기준으로 ${\pm}100KHz$의 주파수 추적기능을 가진다. 요구된 환경 온도 테스트를 완료하였으며, TID 테스트 결과 기준치인 10Krad를 만족한다.
본 논문에서는 DVB-RCS시스템에서 향후 그 사용 빈도가 높아질 Ka 대역과 비행기, 고속철도와 같은 고속으로 이동하는 단말 환경을 위하여 적합한 다중접속 방식을 제안한다. 이를 위하여 단말의 고속 이동에 의한 큰 도플러 천이가 존재하는 환경에서 기존 MF-TDMA다중접속 방식과 스크램블된 WH부호, PPGC부호를 사용하는 QS MC-DS/CDMA다중접속 방식의 처리성능을 비교 하였다. 30.458GHz 주파수를 사용하고 단말의 최대속도가 1000Km/h인 DVB-RCS시스템에서 스크램블된 WH부호를 사용하는QS MC-DS/CDMA방식이 MF-TDMA 방식에 비해 약5.7%, PPGC부호를 사용하는 QS MC-DS/CDMA방식에 비해 약8% 높은 처리성능을 보였다. 최종적으로 Ka대역을 사용하는 고속 이동체 환경의 DVB-RCS시스템을 위한 다중접속 방식으로는 처리성능 측면에서 스크램블된 WH부호를 사용하는QS MC-DS/CDMA방식이 기존의 MF-TDMA방식에 비해 효율적이다.
본 논문은 주파수 변조 연속파(FMCW) 전파고도계의 성능평가를 위한 전파고도계 시뮬레이터 설계 및 개발 내용에 관한 것이다. 전파고도계 시뮬레이터는 전파고도계의 송신 신호를 인가받아 표적과의 거리에 해당하는 만큼 시간 지연된 가상의 수신 신호를 만들어 주는 역할을 하는데, 본 논문에서는 종래의 전파지연 방식인 RF 지연방식의 기술적 한계를 극복하여 광섬유를 지연소자로 활용함으로써 실제 비행고도에 맞는 다양한 고도의 모의를 가능하게 하였다. 또한, 실제 비행 환경에서 발생할 수 있는 도플러 천이(Doppler shift) 및 재밍(jamming)을 모의할 수 있도록 시뮬레이터를 설계하였다. 개발한 시뮬레이터의 성능은 자체 성능평가 및 전파고도계 연동시험을 통해 성공적으로 검증하였다.
수중에서는 공기 중에서의 신호 전달과는 달리 음파에 의해 신호가 전달된다. 또한 음파는 해수면, 해저면, 수온, 염분 등 다양하고, 복잡한 수중 환경 특성으로 인해 직접 혹은 반사 등의 간접 경로로 전달된다. 이런 복잡한 수중 환경에서 잠수함의 생존성과 적 함정으로부터 피탐 위험성의 정도를 파악하기 위해 반드시 수행하는 시험이 수중방사 소음 측정 시험이다. 수중방사 소음 측정을 위한 여러 조건들 중 가장 중요한 것이 측정 센서와 잠수함과의 거리이다. 보통 수중방사 소음의 음원 준위 측정은 측정 센서와 잠수함과의 최근접 점(CPA : Closet Point of Approach) ±수 미터내에서 이루어져야 측정한 음원 준위 값을 유효한 것으로 간주한다. 이에 본 연구에서는 다중 경로 신호들의 도플러 천이 주파수 및 다른 도달 시간 차 신호를 추정하는 방법으로 수중음원에 대한 거리 추정 방법을 제시하였다. 제안한 방법의 타당성을 고찰하기 위해 수중 채널 전달 모델 기반의 모의실험을 수행하였다.
본 논문에서는 정규화 된 부반송파 간격과 확산 이득이 동일하고 각 부반송파의 직접 확산 코드가 직교하도록 하는 직교 MC DS-CDMA 시스템에 비트 동기와 위상 동기가 요구되지 않는 Hybrid SC/MRC-2/4 방식을 적용하였다. 다중 반송파 전송이 사용되는 광대역 무선 시스템에서는 가장 높은 부반송파 주파수와 가장 낮은 부반송파 주파수 차이 때문에 발생하는 도플러 주파수 천이가 발생하고 이로 인한 위상 에러율 보상하기 위하여 전체 시스템에 맞는 PLL이득 값을 조절하여 완전 동기 된 수신 신호가 되도록 직교 MC DS-CDMA시스템을 분석하였다. 분석 결과, PLL이득 값을 증가시킴에 따라 완전 동기 된 경우에 근접함을 알 수 있지만 일정 값 이상에서는 그 간격의 변화가 매우 작아짐을 알 수 있다. 따라서 시스템에 맞는 적절한 PLL이득 값을 선택함으로써 Hybrid SC/MRC 방식이 적용된 직교 MC DS-CDMA시스템을 설계할 수 있을 것이다.
저궤도위성 통신시스템의 경우, 정지 궤도 위성 통신시스템과 달리 지상 기기 기준 상대적으로 고속 기동하여 움직이며, 지상 기기와 이루는 각도 역시 고정되지 않고 넓은 범위에서 가변적으로 되므로 지상에 존재하는 건물, 산 등과 같은 지형물의 위치 및 높이에 따라 위성 통신 시스템임에도 불구하고 다중 경로로 인한 주파수 선택적 페이딩 현상이 나타날 수 있다. 본 논문에서는 저궤도위성 통신시스템에서 발생할 수 있는 저궤도 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델과 저궤도위성의고속기동으로 발생하는 도플러 주파수 천이에 대하여 분석하고, 이를 기반으로 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델에 적합한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 및 SC-FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalizer) 전송 방식에 대하여 효과적인 등화 기법을 제시한다. 또한, 본 논문에서는 제시된 등화 기법이 적용된 OFDM 및 SC-FDE 전송방식의 저궤도 다중경로 페이딩 위성 채널 환경에서의 성능을 모의실험을 통하여 비교 분석하였으며, SC-FDE 방식이 OFDM 방식보다 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 항공시스템의 데이터 및 음성 통신을 위한 VHF (Very High Frequency) digital link mode-2 (VDL Mode-2) 시스템에 적합한 수신 알고리듬을 제안한다. VDL Mode-2 시스템은 패킷 방식으로 동작하며 이에 따라 최적화된 패킷 검출 알고리듬을 설계하여야 한다. 또한 VDL Mode-2 시스템에서는 송수신 여파기로 각각 제곱근 상승 코사인 여파기를 사용하는 일반적인 디지털 통신 시스템과 달리 점유 주파수 대역 요구사항에 따라 송신 여파기로 상승 코사인 여파기를 사용한다. 따라서 수신기에서는 ISI (inter-symbol interference)와 잡음 특성을 고려하여 최적화된 저역 통과 여파기를 설계하여야 한다. 이와 함께 VDL Mode-2 시스템의 안정적인 동작을 위해서는 송수신기의 반송파 주파수 차이와 도플러 주파수 천이에 의한 주파수 오프셋을 추정하고 보상하여야 한다. 본 논문에서는 VDL Mode-2 시스템을 위한 패킷 검출, 수신 여파기 및 주파수 오프셋 추정 및 보상 알고리듬들을 제안하고 제안한 기법들을 적용한 VDL Mode-2 시스템의 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 선형 등간격 어레이를 갖는 이동 릴레이를 위한 셀 탐색 및 입사각 추정 기법을 제안한다. 제안된 기법은 이동 릴레이에 수신되는 각 기지국 신호간에 심볼 타이밍 옵셋이 존재하는 경우에 심볼 타이밍 옵셋의 영향을 제거하여 셀 탐색 및 입사각 추정 성능을 향상시킨다. 또한 제안된 기법은 이동 릴레이가 이동함에 따라 발생하는 도플러 주파수 천이가 존재하는 경우에 입사각 추정 성능을 크게 향상시킬 수 있다. Mobile WiMAX 환경 하에서 제안된 기법의 셀 탐색 및 입사각 추정 성능과 복잡도를 모의실험을 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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