무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 그 목적에 따라 다양한 신호처리 기능을 가져야 한다. 센서 노드의 에너지 제약과 통신 대역폭 제한은 센서 노드에서의 가벼운 신호처리 기법을 필요로 한다. 일반적인 센서 노드에서의 신호처리 기법은 센서 노드에 수신된 신호를 잡음제거 등의 전처리를 수행하고, 에너지를 계산하여 표적의 위치를 탐지하고 기지국에서의 위치추정 및 식별을 위하여 특징 추출하거나 압축하여 전송하는 등의 방법으로 구성된다. 이러한 센서 노드에서 필수적인 신호처리 기법들은 에너지 효율적인 신호처리 기법은 무선 센서 네트워크의 생존 시간과 표적 탐지 및 식별이라는 목적에 대한 성능에 큰 영향을 끼치게 된다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 센서 노드의 필수적인 신호처리를 Lifting scheme wavelet 방법을 이용하여 센서 노드에서 에너지 효율적인 신호처리 기법을 제안한다.
본 연구에서 관심을 갖는 수중환경에서의 천이소음도 가청주파수 대역임에 착안하여 이동통신 시스템의 표준 음성부호화기인 EVRC의 전처리단을 이용하여 배경잡음 구간을 판별하고 이를 바탕으로 수중 천이신호를 탐지하는 알고리즘을 제안하였다. EVRC 전처리 모듈에 프레임 단위의 입력신호가 들어가면 모듈로부터 잡음 구간을 결정하는 플래그, 각 채널의 에너지, 잡음이 제거된 신호, 입력신호의 에너지, 배경잡음의 에너지, 잡음이 제거된 신호의 에너지에 해당하는 파라미터 값을 얻게 된다. 잡음이 제거된 신호의 에너지를 배경잡음의 에너지로 정규화하고 이를 문턱값과 비교함으로써 천이신호를 검출할 수 있다. 또한 문턱 값은 잡음 구간에서 구한 이전 값을 이용해서 갱신된다. 실험결과를 통해 제안한 알고리즘이 백색 또는 유색잡음 하에서도 4% 미만의 오차를 보여주는 것을 검증한다.
자동 음성 인식(ASR) 시스템에, 끝점 추출과 에너지 정규화는 중요한 역할을 하게 된다 그러나 낮은 SNR이나 nonstationary 환경에서, 기존 방법은 끝점 추출과 에너지 정규화에 있어서 자주 실패하게 되며, ASR을 급격히 열화시키곤 한다. ASR을 수행하기 위해, 최적의 필터에 3상태 천이도를 사용하고, 필터는 정확성과 강인함을 확실히 하기 위해 여러 이론들을 이용하여 설계하였고 여러 가지 잡음이 있는 음성 신호환경에서 거의 일정한 응답을 주었다. 검출된 끝점은 곧바로 에너지 정규화에 적용된다. 실험 결과는 제안된 알고리즘이 낮은 SNR에서 에러율을 크게 감소시키고 있다는 것을 보여준다.
본 논문에서는 제작된 콘텐츠에 배경음을 간편하고 효과적으로 혼합하기 위해서 녹음된 신호(전경음)를 분석하여 배경음 에너지를 적응적으로 조절하는 배경음혼합 알고리즘을 제안한다. 이를 위해, 제안된 알고리즘은 등청감 곡선 (equal-loudness curve) 및 linear prediction (LP) 분석에 기반하여 전경음신호의 청감 에너지 및 음성신호 존재여부를 결정한다. 이에 따라 전경음에 음성신호가 존재하는 경우에는 음성이 명확하게 들릴 수 있도록 혼합된 배경음의 에너지를 하향 조절하고, 반대로 전경음에 음성신호가 존재하지 않는 경우에는 배경음이 명확하게 들릴 수 있도록 혼합된 배경음의 에너지를 상향 조절한다. 제안된 알고리즘의 효율성을 검증하기 위해, 고정 가중치를 이용하여 배경음을 혼합하는 경우와의 음질 선호도 조사를 실시한 결과, 제안된 알고리즘에 대한 높은 선호도를 보였다.
본 논문에서는 hidden Markov model (HMM) 기반의 스테레오 신호로부터 서라운드 오디오 신호를 생성하는 기법을 제안한다. 먼저 5.1 채널 오디오 훈련 데이터베이스로부터 MDCT 영역에서 전방/서라운드 채널의 서브밴드 에너지를 프레임 단위로 계산하고, 이를 특징 벡터로 하여 좌측과 우측 채널 두 개의 HMM 이 구성된다. 다음으로, 입력된 스테레오 신호에 대해 HMM decoding 을 통해 서라운드 채널의 MDCT 영역의 서브밴드 에너지가 예측된다. 이 예측된 서브밴드 에너지로부터 역 MDCT 를 통해 서라운드 오디오 신호가 생성된다. 제안된 방법의 성능평가를 위해 MUSHRA 청취 실험을 수행한 결과, 제안된 HMM 기반의 방식으로 생성된 서라운드 오디오 신호가 기존의 패시브 서라운드 디코딩 기반으로 생성된 서라운드 신호에 비해 높은 선호도를 보였다.
LED(Light Emitting Diodes)는 반도체를 이용한 발광소자로서 동화상 광고물이나 가변정보표지판(VMS)등에 주로 활용되고 있으며 최근 외국의 경우 LED 기술을 교통신호등에 적용하여 시범설치 및 확대 적용 설치하여 운영 중에 있으며 국내에서는 산업체, 학계, 연구소 등에서 연구 개발 중에 있다. 본 연구는 현재 이러한 산 학 연의 노력에 의해 개발된 LED 교통신호등을 현장에 적용하기에 앞서서 실내실험과 현장실험을 통하여 에너지 절감효과 및 현장적용성을 검증하고 경제성 분석을 통한 타당성을 제시하는 데 목적이 있다. 연구 내용으로써 기존 전구식 신호등과 LED 신호등의 발광원리 및 특징 비교 분석, 실내실험을 통한 에너지 절감효과 검증, LED 보행자 신호등 현장적용성 평가, LED 신호등으로 서울시의 기존 신호등을 연차적으로 교체하는 경우에 대한 경제적 분석이 실시되었다. 실내실험을 통해 LED 신호등의 에너지 절감효과가 평균 76% 임을 검증하였고 보행자 신호등에 대한 현장 실험에서 설문응답자의 83.7%가 LED 신호등의 시인성이 우월하다고 나타나 현장적용성은 긍정적인 것으로 나타났다. LED 신호등에 대한 경제성 분석결과 자본회수기간은 6년으로 나타났으며 향후 기존 신호등의 고장 및 유지 보수 등에 의한 차량정체 비용, 교통사고 비용 및 소자기술 발전을 고려하면 이보다 단축될 것으로 판단된다. 향후 차량등에 대한 운전자들의 반응 및 장기적인 안정성 등에 대한 종합적인 실험이 추가적으로 이뤄져야 할 것이며 이를 바탕으로 하여 LED 신호등에 대한 규격서 제정 등 법 제도 측면이 이루어진 후 LED 국내 기술 수준 등을 총체적으로 고려하여 LED 교통신호등에 대한 보급방안이 강구되어야 할 것이다.
본 연구는 암석의 압축강도를 비파괴적으로 산정하기 위하여 암석시편 초기타격 및 반발에 의한 연속적인 반복타격 시 발생하는 타격력에 대한 응답신호를 모두 측정하고 이를 누적한 전체 타격력 신호에너지를 이용하고 그 결과를 제시하는 것에 관한 것이다. 본 연구에서는 이를 위해서 타격 및 측정장치를 고안 및 셋업하였고 이를 이용하여 암석시편을 회전 자유낙하에 의해 초기 타격토록하고 반발작용에 의한 반복타격이 이루어질 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 세 종류의 암석시편에 대하여 타격력실험을 실시하고 발생신호를 측정하였다. 각 시편별 초기 및 반발타격으로부터 발생된 신호로부터 산정된 전체 타격력 신호에너지와 각 시편별 측정한 직접압축강도와 상호 비교하였다. 비교결과, 타격력 응답신호로 부터 산정된 전체 타격력 신호에너지는 시편의 직접압축강도와 직접적인 관계가 있다는 것을 확인하였으며, 이를 통해 암석의 압축강도는 타격 시 발생하는 타격력 응답신호로부터 산정된 전체 타격력 신호에너지를 이용하여 비파괴적으로 산정할 수 있음을 알 수 있었다.
본 논문은 에너지 하베스팅을 하는 다수의 중계기를 사용하여 다중 홉 통신을 하는 시스템을 다룬다. 중계기는 파워 비콘에서 보내는 무선 에너지 신호를 이용하여 신호 전송에 필요한 에너지를 얻는다. 신호 전송은 여러 프레임을 통해 이루어 지는데, K 개의 프레임 동안 에너지를 하베스팅하고, 다음 프레임에 다중 홉으로 정보 신호 전송을 한다. 이 때 수신기에서의 불능 확률을 1) K 가 변화할 때, 2) 다중 홉 수 가 변화할 때로 나누어 시뮬레이션 한다.
무선 통신 기술의 발달과 함께 응급상황이나 전시와 같이 필요에 의해 임의의 장소에 형성되어 사용되어질 수 있는 네트워크의 필요성이 커지면서 Ad-hoc 네트워크에 관한 여러 가지 연구가 진행되고 있다. Ad-Hoc 네트워크에서는 기존의 유선 네트워크 망에서와는 달리휴대용 기기들만으로 네트워크 망이 형성이 되어있고 이때 휴대용 기기들은 대부분 배터리를 에너지원으로 사용한다. 무한대의 에너지를 갖고 있다고 볼 수 있었던 종전의 유선 네트워크에서와는 단리 배터리를 에너지원으로 사용하는 Ad-Hoc 네트워크에서는 효율적인 에너지 자원 관리가 중요한 이슈가 된다. 이에 관련된 연구의 하나로 Chang과 Tassiulas는 [1]에서 시스템 활동시간 증가에 초점을 두고 Ad-Hoc 네트워크상의 라우팅 경로를 재조정해 줌으로써 시스템의 활동 시간을 늘이는 라우팅 방법을 제안하였다. 그러나, 그들의 방법에서는 단지 데이터 전송에 사용되는 에너지의 양만을 고려한 모델로, 에어신호의 전송 에너지 사용은 고려하지 않았다. 본 논문에서는 Ad-hoc 네트워크의 라우팅에 데이터 전송 뿐만 아니라 제어신호의 전송 에너지 사용을 함께 고려한 라우팅 방법을 소개한다.
본 논문에서는 간섭신호가 존재하는 무선 에너지 중계 네트워크 환경에서 중계 노드의 에너지 수확률을 결정하는 TSR 기반 에너지 하베스팅 기법의 성능을 향상시키기 위하여 간섭을 고려한 전송채널 분석 모델과 에너지 하베스팅 최적화 기법을 제안한다. 특히, 간섭 신호를 고려한 최적의 수신기 모드 스위칭 메커니즘 설계를 위한 최적의 에너지 수확률(energy harvesting ratio) 결정 기법을 제안하여 RF 에너지 하베시팅 시스템의 처리율을 최대화 할 수 있도록 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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