본 논문에서는 ISM 대역에서의 실내 무선 랜 서비스를 위한 실내 전파 모델을 제시하였다. 실내의 벽과 바닥, 천장에 의해 발생하는 다중경로에 의한 전파의 감쇄 현상은 3차원 광선추적법을 이용하였으며, 실내 집기에 의한 산란현상은 패치산란모델을 적용하였다. 실내 전파 모델의 입력파라미터로는 실내 환경 파라미터와 안테나의 종류 및 편파를 고려했으며, 그 결과로 페이딩 특성과 시간지연확산을 도출하였다. 모델링의 정확성을 검증하기 위해 좁은 실내 공간과 넓은 실내 공간으로 나누어서 각각 페이딩 특성과 시간지연확산을 측정하였고 시뮬레이션 결과와 비교하여 유사함을 확인하였다. 이러한 결과를 통해서 본 논문에서 제시한 실내 전파 모델의 유효성을 확인하였다.
실내에서 가스폭발시 피해를 예측하기 위해서 폭발 화염면의 전파를 수치해석을 통해 해석했다. 확산방정식에 의해 가스누출에 의한 실내의 가스확산분포를 구했으며 문헌에서 선택한 누출의 초기조건을 사용했다. 화염온도를 계산하기 위해 각 가스 혼합비에 따른 엔탈피와 화학식에 대한 reduced mechanism을 사용했으며 문헌에서 찾은 각 가스의 농도별 층류 연소속도를 혼합가스의 층류연소속도에 적용시켰다. k-$\varepsilon$ 모델에서 turbulance energy를 층류연소속도와 결합시켜 난류화염 전파속도를 모델링 했다. 화염면의 전파를 분석하기 위해 실내의 위치에는 직각, 화염면의 전파에는 원통좌표계를 사용했다. 유리창의 파손에 의한 화염전파면의 변화에 따른 압력상승 요인을 해석하였으며 창문의 크기에 따라서 점화위치에 따른 실내 압력상승의 영향이 서로 다르게 나타나는 결과를 얻었다.
본 논문에서는 실내 환경에서 전파특성 분석에 유용한 마이크로 셀용 3D 시뮬레이터를 제시하였다. 지금까지 소개된 대부분의 전파특성 분석 결과들은 2차원 평면에서 거리에 따른 신호의 손실(Path Loss) 위주로 연구가 진행 되었다. 본 연구에서는 실내에서 전파특성을 분석하기 위해 다양한 ITU 모델을 사용하여 입체구조의 실내 환경에서 전파의 수신신호의 세기에 대한 분석을 수행하였다. 시뮬레이션에서 나타난 결과를 분석해보면 저 주파수(150MHz-400MHz) 대역과 고주파수 대역(2GHz-6GHz) 에서 전파특성이 많은 차이를 나타내고 있다. 그리고 각 수신기의 위치에서 수신 신호는 전파경로상의 벽면에서 손실되는 전력에 따라 차이가 생기기 때문에 송신기의 출력도 중요한 요인으로 분석되었다.
최근, 실내 환경에서 위치기반 서비스 응용에 대한 수요가 늘어남에 따라 비콘, 지자기, Wi-Fi 등을 사용한 실내측위 관련 연구가 활발히 연구되고 있다. 특히, BLE 비콘을 사용한 실내측위는 시스템 설치 및 유지보수의 용의성, 낮은 소비전력, 낮은 가격 등의 특징을 가지고 있으며, 이에 다양한 상용 실내측위 응용 분야에서 조명 받고 있다. 일반적으로, BLE 비콘 기반 실내측위는 단일 BLE 비콘과 해당 비콘의 전파 범위에 위치하는 단말기 사이의 송수신 전파의 세기 정보를 이용하여 절대 거리를 계산한다. 그러나, 기존 연구 방법으로는 BLE 비콘의 종류, 설치 환경에 따른 전파 감쇄 및 반사 등의 문제로 정확한 거리를 측정할 수 없다. 본 논문에서는 다중 비콘을 사용하여 각 비콘으로부터 얻은 수신세기 차이를 이용한 실내 공간 세그멘테이션 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방법으로 실험을 진행하였으며, 그 결과 임의로 설정한 $4m{\times}4m$ 정사각형 영역에서 내부와 외부를 구분할 수 있었다.
본 논문에서는 3차원 광선추적 기법을 이용한 실내 환경에서의 전파특성 분석을 위한 3D 시뮬레이터를 이용한 분석 결과를 제시하였다. 지금까지 소개된 대부분의 전파특성 분석 결과들은 2차원 평면에서 거리에 따른 신호의 손실(Path Loss) 위주로 연구가 진행 되었다. 본 연구에서는 실내에서 전파특성을 분석하기 위해 다양한 ITU 모델을 사용하여 입체구조의 실내 환경에서 전파의 수신신호의 세기에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구에서 개발된 시뮬레이터를 이용해 150MHz와 2GHz대역의 손실 특성이 비교 되었고 예상한 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 각 수신기의 위치에서 수신 신호는 전파경로상의 벽면에서 손실되는 전력에 따라 차이가 생기기 때문에 송신기의 출력이 중요한 요인으로 분석되었다.
본 논문에서는 광선추적기법에 근거한 3차원 실내 전파전파 예측모델을 제시한다. 본 모텔은 건물 실내에 산재되어 있는 가구, 집기 등의 모든 장애물을 고려하는 것 대선에 벽과 천장, 바닥 등의 대표적인 전파 장애 불만을 유한 두께와 유한 전도도를 갖는 슬랩으로 모댈링하여, 주요 전파현상을 고려함으로써 간결하면서도 정확하게 전파손실을 예측할 수 있는 모텔이다. 전파 광선들은 장애물과 부딪히면 거울 같은 반사와 투과를 하고 또 모서리에서는 회절되어 전파하는 것으로 고려되었다. 평연 장애물에서의 반사 및 투과 손실은 광선 추적기법을 사용하여 계산하였으며, 모서리에서의 회절손실은 유한 전도도 매질에 대한 UTD를 사용하여 계 산하였다 본 예측모델을 사용한 몇 경우에 대한 경로손실의 시율레이션 결과는 실측치와 잘 일치하는 것을 보여준다.
실내 환경에서 송수신기의 위치 변화에 따른 전파 전달 특성을 시뮬레이션을 통하여 예측하고, 경로손실 측정을 통하여 얻어진 결과를 예측결과와 비교하고 분석하였다. 경로손실 측정 환경으로는 대회의실을 선택하였으며, 또한 실내 장식물 및 비품이 없는 전시실을 선택하여 두 환경의 전파 전달 특성을 비교하였다. 각 실내 환경에서 송신기의 위치는 전방 벽면 중앙과 측면 벽면 중앙에 위치하는 두 가지 경우를 선택하였고, 수신기의 위치는 실내 공간의 중심선과 측면 벽을 따라 움직이며 수신 전력을 측정하였다. 각각의 송수신기 위치변화에 대하여 3GHz와 6GHz의 수신 전력을 측정하고 시뮬레이션 예측 결과와 비교하였다. 송신기의 위치 및 주파수 대역 변화에 따라 각 수신점에서 수신 전력의 변화를 분석하였다.
본 논문은 MLP 모델과 전파 특성 파라미터를 이용하여 실내환경에서 무선근거리통신망에 대한 전파 경로 손실 예측 알고리듬을 제안하였다. 100mW의 송신출력과 2.4GHz의 주파수를 갖는 무선근거리통신망에 대한 실내 경로손실을 예측하고 측정된 값과 비교하였다. 비교된 측정값과 예측값 사이의 차이는 다양한 경로손실 요인들에 대한 정확한 분석을 통하여 감소시킬 수 있다. 제안된 전파 경로 손실 예측 모델을 이용하여 특정 실내환경에서의 AP 위치를 선정함으로써 최적 셀 설계를 수행하였다.
본 논문에서는 실내 환경에서 무선 망 설계에 필요한 전파 특성 예측을 위해 3차원 광선 추적법을 이용하여 계산하는 방법을 제시했다. 실내의 경우는 벽면을 투과하는 전파, 복잡한 실내 구조물에 의한 산란 등으로 생기는 다양한 전파 경로를 정확히 모델링 하기 위해 3차원 광선 추적법을 적용하여 계산할 필요가 있다. 복잡한 실내 구조물을 수용하기 위해 물체들을 삼각형 면들로 모델링 하고, 이 삼각형 면을 이용하여 반사, 투과, 회절에 의한 효과를 고려하여 수신 전력을 계산하기 위한 ray tube를 만들고 계산의 효율성을 높이는 방법을 제시했다.
최근 모바일 단말 기술의 발전과 무선망의 성능 향상에 따른 다양한 서비스가 제공되고 있는 추세이며, 위치정보인식시스템과 결합된 서비스에 많은 관심이 높아졌다. 본고에서는 GPS(Global Positioning System)의 신호가 미치지 못하는 건물의 실내환경에 적합한 경로 안내서비스 및 지하시설물 안내 등 초정밀 실내 측위 서비스를 제공하기 위한 융합 측위 방안을 제안한다. 융합 측위 방안은 실내외 연속 측위를 위해 실외에서는 GPS를 이용하고 실내환경에서는 WLAN 기반의 측위 전용 AP(Access Point)를 이용, 전파신호의 LoS(Line of Sight)를 확보하여 측위하고 전파음영지역에서는 스마트폰의 가속도, 자이로센서 등 여러 가지 관성센서를 활용하여 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 알고리즘 등을 적용하여 측위한다. 또한 측위 정확도 향상 및 오차를 줄이기 위한 방법으로 LSE(Least Squire Estimation) 및 EKF(Extended Kalman Filter), KNN(K-Neighbor Node)/MSSM(Maximum Signal Strength Model) Algorithm 등 다양한 융합 측위 알고리즘을 적용하여 실내환경에 적합한 최적의 초정밀 실내 측위 서비스를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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