본고에서는 5세대 이동통신 핵심기술 중 하나인 전이중 (full-duplex) 전송기술의 이득을 성취할 수 있는 새로운 접근 방법인 가상 전이중 (virtual full-duplex) 중계전송 기법에 대해서 알아본다. 이는 아직 실제적인 제약들을 해결해야 하는 전이중 중계전송 기술의 대안으로 반이중 (half-duplex) 중계기 2개를 하나의 가상 중계기로 고려함으로써 네트워크 차원에서는 송신과 수신이 동시에 이루어지도록 하여 전이중 중계전송의 효과를 얻는 기술이다. 본고에서는 먼저, 중계기에서 메모리를 고려하지 않고, 2개의 중계기를 번갈아 가면서 사용하는 2경로 (two-path) 교차 (alternating) 중계전송 기법을 살펴보고, 다음으로 중계기에 버퍼를 장착한 다수 중계기 네트워크에서 가상 전이중 중계전송 기법에 대해서 알아본다.
IEEE 1394 버스는 데이터 패킷 전송시 반이중(half duplex)으로, 0과 1의 두 상태를 이용하여 전송한다. 그러나 버스 자동 구성 및 중재 기간에서 양방향으로 버스 중재 선 상태(arbitrtation line state) 신호를 주고받으며, 이는 Z, 0. 1의 세 논리 상태를 가지고 있다. IEEE 1394 버스를 채택한 노드는 시스템에 연결시 자동으로 네트웍을 트리 구조로 구성하고, 6 비트 물리 ID를 할당하며, 이는 버스 리셋, 트리 식별, 자기 식별의 세과정을 통해 구성된다. 또 전송할 데이터가 있는 경우 노드는 버스의 사용권을 얻기 위한 버스 중재(arbitration) 후 전송을 시작한다. 이러한 시스템 자동 구성을 위한 과정들과 버스 중재 과정에서 양방향으로 아날로그 0, 1, Z의 중재 선 상태 신호를 주고받게 된다. 본 논문에서는 기존 IEEE 1394를 채택한 노드들과 화환되며 중재 선 상태를 0과 1의 논리 상태만을 사용하여 버스 자동 구성 및 버스 중재를 디지털 회로로 구성할 수 있는 중재 선 상태 디코딩 알고리즘을 제안하였고, VHDL을 이용하여 전체 시스템의 동작을 시뮬레이션하였다.
현재 우리 군에서 많이 사용하는 PRC-999K 무전기는 반이중전송방식이며 동일망에 가입한 가입자 중 한 가입자가 데이터를 송신하면 나머지 가입자는 모두 데이터를 수신하는 브로드캐스트 빙식이다. 군 사격지휘시스템에서 무선데이터통신은 지휘소와 가입자들 사이에 1:1 유니캐스트 방식을 사용하고, 데이터 충돌을 회피하기 위해 CSMA/CA 기법을 적용하며, 효율적이고 속도가 빠른 SDLC 프로토콜을 사용한다. 본 논문은 데이터 송수신 시간 단축을 위해 각 가입자에게 순차적인 주소를 할당하고 지휘소가 데이터를 1회 브로드캐스팅 하면 지정된 가입자들 이 순차적으로 데이터 충돌을 회피해가며 응답전문을 송신하는 프로토콜과 알고리즘을 제안한다.
현재 우리 군에서 많이 사용하는 PRC-999K 무전기의 기능성은 반이중전송방식이며 동일망에 가입한 가입자 중 한 가입자가 데이터를 송신하면 나머지 가입자는 모두 데이터를 수신하는 broadcast 방식이다. 군 사격지휘시스템에서 무선데이터통신은 지휘소와 가입자들 사이에 1:1(peer to peer)방식을 사용하고, 데이터 충돌을 회피하기 위해 CSMA/CA 기법을 적용한다. 이러한 환경 하에서 데이터송수신 시간 단축을 위해서 각 가입자에게 순차적인 주소를 할당하여 지휘소가 데이터를 1회 broadcasting하면 데이터 수신이 지정된 가입자들은 순차적으로 데이터 충돌을 회피하며 응답전문을 송신하는 protocol과 알고리즘을 구현하여 제시한다.
본 논문에서는 시분할 반이중 릴레이 통신 시스템을 위한 추정 후 전달 (EF: Estimate and Forward) 릴레이 프로토콜을 제안한다. 기존의 EF 릴레이 프로토콜은 릴레이와 수신국 간 채널 상태가 좋을 때 적용할 수 있는 방식으로 릴레이의 위치가 송신국으로 이동할수록 성능 저하가 크다. 그러나 본 논문에서 제안하는 EF 릴레이 프로토콜은 릴레이에서의 양자화 및 송신국-릴레이 간의 전력 배분 등과 같은 동작 파라미터가 채널 상태 및 변조 차수에 따라 가변적으로 정해지므로 모든 릴레이 위치에 대해 기존의 방식에 비해 낮은 전송 오류율을 보이며 릴레이가 수신국으로부터 멀리 떨어져 있는 경우에도 낮은 전송 오류율을 보인다. 따라서 본 논문에서 제안하는 방식은 릴레이의 위치가 수시로 변하는 이동 릴레이 시스템에 적합하다. 한편, 제안된 방식이 기존의 방식에 비해 모든 릴레이 위치에서 낮은 전송 오류율을 보임을 모의실험을 통해 확인하였다.
다중 반송파 기술과 CDMA 기술이 결합된 MC-CDMA 시스템은 주파수 선택적 페이딩에 의한 신호감쇄를 완화시키면서 높은 전송률에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 전송방식이다. 본 논문에서는 전송률이 서로 다른 다양한 서비스들을 지원하기 위한 새로운 비동기 MC-CDMA 시스템을 제안한다. 제안된 시스템에서는 전송속도에 따라 병렬 부 채널의 수(P)를 조절함으로서 다중전송률 시스템을 구성하며, 이런 시스템 성능을 수식적으로 분석한다 시스템 성능은 평균 비트 오류율로 나타내었다. 여기서 평균 비트 오류율은 무선 채널을 통과한 수신신호의 간섭전력을 수치적으로 구한 후, 가우시안 근사방법을 이용하여 얻는다. 제안된 시스템과 단일 데이터율을 갖는 MC-CDMA시스템의 성능과 비교한다.
본 논문에서는 반이중 다중 홉 네트워크에서 스펙트럼 효율성 성능을 향상시킬 수 있는 적응 변조 기반의 증분형 홉 선택 기법을 제안하고 성능을 분석한다. 제안 하는 기법은 다중 홉 네트워크에서 동작하므로 넓은 네트워크 커버리지를 보장하면서도 반이중 방식에 따른 추가 시간 슬롯 사용의 빈도를 낮추어서 스펙트럼 효율성 손실을 막아준다. 우리는 본 논문에서는 제안하는 기법의 평균 스펙트럼 효율성 성능을 나카가미-m 채널에서 분석하였다. 모의실험 결과는 제안하는 기법의 우수성과 분석 된 성능의 정확함을 보여준다.
본 논문에서는 데이터 전송용 특정 소출력 무선국용 무선기기의 송수신판의 회로를 설계하고 제작하여 특성을 측정 하였다. 주파수 대역은 424.7~424.95MHz이고, 반이중(Half Duplex Communication) 통신방식, PLL Synthesized, 20 채널1, 12.5kHz 채널 대역폭 그리고 FSK Modulation/Demodulation 방식을 사용하였다. 송신단은 저잡음 증폭기와 전력증폭기를 사용하여 10mW의 출력으로 설계하였고, 발생되는 스퓨리어스를 감쇄시키기 위해 저역통과필터와 공진 회로로 구성하였다. 수신단은 이중 변환방식을 사용하였다. 설계한 결과, 송신단의 출력은 9.71dBm, 스퓨리어스특성 47dBc 그리고 수신단은 감도가 -1130Bm에서 지터가 $\pm$12.3%로 나타났다.
본 논문에서는 무선랜 시스템에 단일 채널 전이중 통신 기법을 적용하고, 적응 신호처리 기반의 디지털 간섭 제거기를 설계한다. 다수의 송수신 안테나를 사용하는 무선랜 시스템에 전이중 통신 방식을 사용하면 다수의 안테나로 전송된 신호가 피드백되어 간섭을 유발한다. 피드백 간섭을 제거하기 위해 적응 신호처리 기법에 기반하여 최소 평균 자승, 정규화 최소 평균 자승, 순환 최소 자승 간섭 제거 알고리즘을 유도한다. 또한 최소 평균 자승과 순환 최소 자승 기법의 이론적인 수렴 특성을 분석한다. PER (Packet Error Rate) 성능이 동일한 경우 전이중 통신 방식의 채널 용량은 반이중 통신 방식에 비해 2배 증가한다. 무선랜 시스템에서의 모의실험을 통해 제안된 간섭 제거기를 적용한 전이중 통신 방식이 기존 반이중 전송 기법과 PER 성능이 유사함을 보인다.
유비쿼터스 센서 네트워크의 성능을 판단하는 중요한 지표로 감지된 정보를 실시간으로 전송하는 능력과 네트워크의 최대 생존시간을 들 수 있다. 하지만 대부분의 무선센서 에너지원은 배터리로 구성되어 있음으로 인해 실시간 정보전송을 위해 통신모듈의 전원을 자주 사용하게 되면 조기에 네트워크의 생존력을 잃게 되는 문제가 발생할 수 있으며 그와 반대로 에너지소모를 낮추기 위해 전송 주기를 길게 하면 전송지연이 발생되어 위급한 상황에서 시스템이 즉시 대응하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 통신모듈을 DUAL BAND로 이중화하고 송수신모드를 세분화하여 각 모듈에 공급되는 에너지를 상황에 맞게 제어하는 방법을 제안하며 제안한 방법을 적용하여 에너지 소모량과 전송지연시간을 계산한 결과, 중요한 군사적 목적이나 위험방지를 위한 실시간 감시 목적으로 사용할 경우 실시간전송과 효율적 에너지사용을 동시에 만족시킴을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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