본 논문에서는 송신 및 수신 다이버시티(diversity) 기법을 적용하는 OFDM 통신 시스템에 서의 위상잡음에 의한 영향을 분석하였다. OFDM 시스템은 위상잡음에 매우 민감한 특성을 가지는데 반송파 간섭 및 시스템 잡음의 증가를 초래함으로서 전체적인 시스템의 성능열화 현상이 나타나게 된다. 따라서 이러한 위상잡음의 영향을 분석하기 위하여 위상잡음의 분포특성 및 그 크기 정도를 모델링하고 이러한 위상잡음의 특성에 따라 어느 정도까지 시스템 성능이 열화 되는지를 고찰하였다. 이러한 열화 현상은 송수신 다이버시티 구조에 따라 달라지는데 일반적으로 비교적 간단히 구현할 수 있는 2개의 송신 및 수신안테나를 쓰는 경우와 2개의 송신 안테나 다이버시티 기법만을 적용한 경우, 그리고 다이버시티 기법을 적용하지 않았을 때의 시스템 성능에 관하여 비교하고 분석하였다.
상정사고 해석의 경우 수많은 상정사고를 실시간에 해석하기 위하여 전력조류계산 결과로 얻어진 Jacobian의 역행렬이 포함하고 있는 민감도 정보를 이용하는 경우가 많다. 이 경우 각종 상정사고 후의 각 모선전압과 전압의 위상각과 같은 상태변수를 선형적으로 신속히 계산할 수 있는 장점이 있는 반면에 송전선로 고장과 같이 계통구성이 변하는 상정사고의 경우에는 계산결과 얻어지는 상태변수 값들의 오차가 커져 상정사고 해석 결과가 부정확해지는 문제점이 있다. 이때 보다 정확한 상태변수 값들을 계산하기 위해서는 탈락한 송전선로를 반영하여 Jacobian을 재구성하고 그 역행렬을 계산하여야한다. 본 논문에서는 특히 민감도를 이용한 상태변수 값의 선형 계산에서 오차가 커지는 문제점이 있는 송전선로 고장의 경우 계통의 구조 변화를 반영한 Jacobian의 역행렬을 별도로 계산하지 않고 기본 케이스 Jacobian의 역행렬을 그대로 이용하여 간단히 구하는 방법을 제시함으로서 보다 빠르고 정확한 상정사고 해석을 할 수 있는 기법에 대해 제안하였다. 제안한 방법은 뉴잉글랜드 39 모선 계통에 적용하여 그 효과를 입증하였다.
강체와 유연체가 혼합된 다종 구조 시스템의 동특성을 개선을 위한 최적화를 수행하는 경우, 일반적으로 그 시스템의 고유 진동수를 높이게 된다. 강체와 유연체의 시스템을 동시에 다루는 위상 최적화 정식화가 있으나, 그 시스템의 고유 진동수를 다룬 연구는 드물며, 특히 목적하는 진동수가 중복 고유 진동수 의 하나로 되는 경우를 다룬 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 중복 고유 진동수를 다루어야 하는 경우에 나타나는 수치적 문제를 해결하였으며 그 방법을 활용한 위상최적설계 정식화와 민감도 해석을 제시하였다. 그 다음, 몇 가지 수치 예제를 통해 제안된 정식화의 타당성을 검증해 보았다.
초음파현미경은 대부분 단순히 시료로부터 반사된 신호의 진폭만을 이용하여 초음파영상을 구성하였다. 그러나 이 방법은 미세한 변화를 가지는 시료에 대해서는 반사신호의 진폭변화가 민감하지 않음으로 인하여 영상의 질을 저하 시켰다. 본 연구에서는 초음파 반사신호의 진폭과 위상을 동시에 측정할 수 있는 초음파현미경 시스템을 구성하고 샘플로서 500원 주화와 내부에 원형결함이 존재하는 알루미늄 시료에 대해 진폭영상과 위상영상을 획득하고 이들을 상호 비교분석하였다. 실험결과, 위상영상은 미세한 높이변화에 대해서는 진폭영상에 비하여 민감한 반응을 보였고 콘트라스트가 좋은 영상을 얻을 수 있었다. 이와같은 실험결과로 위상영상은 미세변화를 갖는 시료에 대한 비파괴검사시 진폭영상으로 얻어진 영상의 모호성을 개선하는 보조도구로서 활용이 기대된다.
본 논문에서는 선형 구조물에 대해 성능함수법을 이용하여 신뢰성기반 위상 최적설계 기법을 개발하였다. 구조물을 라이즈너-민들린(Ressiner-Mindlin) 판 요소로 분할하였으며, 각 요소의 재료 물성치를 설계변수로 사용하였다. 설계변수와 임의변수의 효율적인 설계민감도를 구하기 위하여 연속체 역학에 기초한 해석기법 중 보조변수법(Adjont variable method)을 사용하였다. 또한 확률론적 제약조건을 평가하기 위해서 성능함수법(Performance measure approach)을 사용하였으며 변위 제약조건을 두어 위상 최적설계 문제를 구성하였다. 이 때 재료 물성치와 하중을 불확실 변수로 고려하였으며 수치적 예제를 통하여 본 논문에서 제안한 최적설계 방법론을 기존의 결정론적 방법, 안전계수법(Safety factor approach), 최악조건법(Worst case approach) 등과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.
본 논문은 4세대 무선 통신방식의 하나인 OFDM 기반의 60GHz 무선 랜에서의 위상잡음의 영향에 관하여 논한다. 60 GHz 주파수 대역은 광대역 전송이 가능할 뿐만 아니라 산소에 의한 전파의 흡수감쇄가 크다는 특성 때문에 주파수 재활용에 대한 실내 무선환경에서의 무선 링크를 밀집시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나 낮은 주파수의 국부 발진기를 체배하거나 높은 주파수의 국부 발진기를 사용하는 경우, 발진기의 비이상적인 특성으로 인해 발생하는 위상잡음은 다중 반송파 시스템에서 공통위상 회전과 부반송파간 간섭의 원인이 된다. 이는 위상 변화에 민감한 OFDM 기반의 무선전송 시스템에 심각한 성능 저하를 발생시키는 원인이 되므로 반드시 해결해야 하는 문제이다. 본 논문에서는 시스템 구현이 용이한 위상잡음 억제 알고리듬을 OFDM 기반의 60 GHz 무선 랜 시스템에 적용하고 이에 따른 성능을 SER 측면에서 분석하였다. 60GHz 대역에서 발생하는 위상잡음 환경에서 위상잡음 억제 알고리듬을 적용한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 16-QAM, 64-QAM에서 각각 6dB, 7.5dB 정도의 SER 성능 향상을 보였다.
유전 알고리즘은 자연의 진화 과정에 기초한 계산 모델로서 전역 최적화 결과를 제공할 수 있다. 변화율(gradient)을 기반으로 하는 방법들과는 달리, 민감도 해석이 요구되지 않으므로 민감도 해석이 어려운 전계(electric field)에서의 나노 단위 구조물의 형상 설계에 적합하다. 본 연구는 유전 알고리즘과 ON/OFF 방법을 기반으로 위상최적화를 수행하여 가시광선 영역에서 새로운 형태의 나노개구 설계를 목표로 하였다. 연구의 목적은 나노개구 아래10nm에 위치한 측정영역에서의 전계 투과효율(transmission rate)을 최대화하며, 동시에 다른 영역에서의 전계 분포를 최소화하는 것이다. 유한요소해석 및 최적화 과정은 상용 프로그램 COMSOl과 Matlab 프로그램의 연동에 의하여 수행되었다. 최적화 모델의 결과는 초기 모델과의 전계 강도 (electric field intensity) 및 근접장의 초점치수(spot size)를 비교하여 분석하였다.
본 논문에서는 송신 다이버시티(diversity) 기법을 적용하는 OFDM 통신 시스템에서의 위 상잡음에 의한 영향을 분석하였다. OFDM 시스템은 위상잡음에 매우 민감한 특성을 가지는데 반송파 간섭 및 시스템 잡음의 증가를 초래함으로서 전체적인 시스템의 성능열화 현상이 나타나게 된다. 따라서 이러한 위상잡음의 영향을 분석하기 위하여 위상잡음의 분포특성 및 그 크기 정도를 모델링하고 이러한 위상잡음의 특성에 따라 어느 정도까지 시스템 성능이 열화 되는지를 고찰하였다. 이러한 열화 현상은 송신 다이버시티 구조에 따라 달라지는데 일반적으로 비교적 간단히 구현할 수 있는 2개 또는 3개의 송신안테나를 쓰는 경우와 송신 다이버시티 기법을 적용하지 않았을 때의 시스템 성능에 관하여 비교하고 분석하였다.
OFDM 시스템은 스펙트럼 효율 때문에 각광받고 있지만, ICI의 원인인 주파수 오차와 위상 잡음에 민감하다는 단점을 가지고 있다. ICI 자가상쇄 방법은 주파수 오차나 위상 잡음을 없애는데 좋은 성능을 가지고 있다. 이 논문에서는 N/2 간격의 conjugate 데이터 방법을 이용하여 주파수 오차와 위상잡음이 많이 존재하는 상황 (주파수 오차=$0.2{\sim}0.4$, 위상잡음=10도 정도)에서 성능이 좋은 ICI 자가 상쇄 방식을 제안한다. 또한, 파일럿을 이용하여 좀더 효율적인 ICI 자가상쇄 방법을 제안한다. 모의실험 결과는 이러한 제안된 방식의 성능이 기존의 방식보다 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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