위성항법시스템의 취약성에 따른 보완 시스템의 필요가 높아지면서, eLoran 시스템이 가장 현실적인 대안으로 인정받고 있다. 우리나라도 서해 일부 지역에서 eLoran 시스템의 테스트베드 구축 사업을 진행 중에 있다. 전 해양지역에 안정적인 서비스를 제공하기 위해서는 추가적인 송신국 설치가 필요하지만. 여러가지 현실적인 이유로 인해 추진되기 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존의 NDGNSS 기준국을 활용한 측위기술이 개발되고 있다. 이미 운영 중인 NDGNSS 기준국을 활용하면 전 해상에서 탄력적 항법시스템 운용이 가능해질 수 있다. 본 논문에서는 eLoran 시스템과 NDGNSS의 기준국을 활용한 지상파 통합항법시스템의 성능을 예측할 수 있는 시뮬레이션 툴을 제작 하였다. ITU에서 배포한 송출 주파수와 거리에 따른 신호 세기, 대기잡음 등을 고려해 Cramer-Rao Lower Bound로 수신 신호의 측정 거리 오차를 계산하였다. 또한 한빛호가 항해하면서 수집한 DGPS 신호를 통해 실질적인 대기잡음을 추정하는 방법을 사용해 기존보다 정확한 SNR 계산이 가능해졌다. 해당 결과는 추후 진행될 지상파통합항법시스템 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
해양수산발전 기본법 제 15조(해양안전관리 등)에 의거 해양안전 및 해양교통시설의 하나인 위성항법 보정서비스(DGPS) 전국망 구축에 따라 국가 인프라 활용도를 극대화하고 대국민 편익 개선을 위해 원천기술개발이 꾸준히 제기 되고 있다. 특히 해양용 중파수신기 공급제품 유형을 살펴보면 국제해사기구(IMO) 권고에 만족하는 성능 제품 대부분 안테나와 수신기가 분리되는 구조 공급되고 있고 일부 통합모델의 경우 매우 고가모델로 해양용 수신기 보다는 휴대가 쉬운(Portable) 측위용으로 일부 활용되고 있어 저렴한 통합모델 개발이 요구되고 있다. 현재 해양용 위성항법 보정정보 수신기 중 GPS모듈, 중파모듈 각각은 저가 개발이 가능하나 독립적 운용 환경에서 통합모델 개발 이루어지지 않아 어떠한 문제가 있는지 살펴보고, 285kHz~315kHz 중파(medium wave or Beacon)를 이용한 DGPS Beacon 수신기 구조에서 중파안테나와 GPS수신기가 중파대역 폭당 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 GPS 수신기에 미치는 영향에 대해 중점 연구하였다. 본 연구는 중파와 GPS 통합과정에서 중파안테나 및 수신부와 GPS안테나와 수신부가 어떤 영향을 미치고 GPS 신호감쇄가 DGPS 성능에 미치는 특성을 GPS 제조사별로 살펴보았고 중파 정규화 신호대 잡음비가 GPS제조사별 미치는 영향과 중파신호 영향에 대해 GPS 대역 폭당 잡음 전력비 성능개선을 위한 제안을 하였다.
이 논문은 저궤도 이동 위성 통신에서 나타나는 심각한 도플러 천이와 페이딩을 극복하면서 패킷 전송효율을 증가시킬 수 있는 DS/CDMA 시스템의 초기동기기법으로 분할 정합 여파기/참조 여파기 기법을 제안한다. 정합여파기의 정합구간을 분할하는 분할 정합여파기를 이용하여 극심한 도플러 천이를 극복하였으며, 참조여파기를 이용하여 시변하는 간섭과 페이딩에 강인한 초기동기를 이룰 수 있다. 성능분석의 척도로써 평균초기동기시간과 패킷 전송효율을 이용하며, 도플러 천이와 칩당 에너지대 잡음비, 사용자 이동속도, 음영 표준편차, 패킷 프리앰블내 심볼수 등과의 관계를 고찰한다.
본 논문에서는 INMARSAT-C형 위성통신단발기의 수신단의 회로설계, 제작 및 특성측정을 수행하였다. INA-03184를 이용한 고이득증폭단은 양단 정합된 단일 증폭기 형태로 제작하였으며, 바이어스 안정화 저항을 사용하여 회로의 전압강하 및 전력손실을 가능한 줄이고 온도 안정성을 고려하여 Active 바이어스회로를 사용하였으며, 스퓨리어스를 감쇄시키기 위해서 저잡음증폭기와 고이득증폭단 사이에 대역통과 필터를 사용하였다 측정 결과, 사용 주파수 대역내에서 60 dB 이상의 이득, 44.83 dBc의 스퓨리어스 특성 및 1.8:1 이하의 입ㆍ출력 정재파비를 나타냄으로써 설계시 목표로 했던 사양을 만족시켰다.
본 논문에서는 여러 곳에서 통용되고 있는 기존의 CW(continuous-wave) 레이더 송수신모델을 수정한 송수신모델을 제안한다. 최근에 심장박동과 호흡을 검출하기 위해 기존신호모델을 기반으로 CW(continuous-wave) 레이더에 대한연구가 진행 되고 있다. 그러나 이 통용되고 있는 수신모델은 인체 공학적으로 개념과 일치하지 않기 때문에 이모델을 근거로 실험을 할 경우 실제 개발되는 시스템 성능을 정확하게 예측할수 없다. 본 논문에서는 인체 공학상 개념과 일치하는 수정된 CW(continuous-wave) 레이더 송수신모델을 제안하고 가운시안 잡음rhk 다중경로 환경에서 심장박동 및 호흡검출에 대한 시뮬레이션을 수행하고 이를 기존수신모델과의 심장박동과 호흡검출에 대한 성능을 비교 분석한다.
새로운 위성항법 시스템 측위 신호로 제안된 계층 다상 부호(Tiered polyphase code)[5]의 신호획득 성능을 분석하였다. 유럽연합의 GALILEO 시스템에서 사용하는 계층 부호(Tiered code)가 주파수 오차에 민감한 반면 TPC는 주파수 오차에 강인하여 신호획득과정에서 사용할 수 있어 신호 대 잡음비 이득과 계산 복잡도를 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 동일한 수신기 구조를 이용하고 GALILEO E5a-I 신호파라미터를 사용하여 TC와 TPC의 신호 검출 확률을 모의실험을 통해 확인하였다.
본 논문에서는 OQPSK 신호에 대한 공상 변수(Maximum Likelihood parameter) 평가에 기반을 둔 확장된 DD-DEO(Decision Directed-Decision Estimate) 위상 동기 알고리즘을 제안한다. 제안한 방식은 기존의 방식과 비교할 때, 위상 검출기 블록 전에 I(In-phase), Q(Quadrature-phase)채널 당 2 tap을 가지는 필터 블록을 첨가함으로써, 위상 동기 루프에 입력되는 데이터 의존적인 잡음을 줄일 수 있다. 제안한 방식은 송 수신단 기저대역 필터의 롤오프 요소(roll-off factor), 위성 채널의 백오프(back-off) 그리고 루프 대역(loop bandwidth)을 결정하는 $\beta$를 변화시키며 위상 오차와 오류 확률 관점에서 기존의 방식 및 QPSK와 비교하여 성능 평가를 행하였다.
본 논문에서는 센트럴 모우먼트 알고리즘을 디지틀 통신 채널에 적용함으로써 기존의 시뮬레이션인 기법인 Conventional Importance Samping와 Improved Importance Sampling 으로 해결할 수 없었던 문제점들의 해결 뿐 아니라 수행시간의 획기적인 개선도 가능하게 하였다. 즉 디지털 통신 채널의 수신단에서 잡음이 혼합된 수신신호의 센트랄 모우멘트를 측정하여 수신 신호의 확률적인 특성인 누적확률분포를 구함으로써 채널의 성능을 평가한다. 제안 알고리즘을 검증하기 위하여 Cadence사의 시뮬레이션 프로그램인 SPW를 이용하여 QPSK 위성통신 채널을 구현한 후 시뮬레이션 수행시간의 개선 효과를 확인하였다.
X-band 위성통신 전단부의 MMIC's 기초자료 수집을 위하여 주파수 변환기를 12GHz GaAs MESFET저잡음 증폭기와 단일 게이트 GaAs MESET믹서에 칩 캐패시터와 DC 블록을 포함시켜 MIC로 각기 설계하였다. 믹서의 입력회로와 저역통과 여파기는 각기 대칭구조 결합기와 Semi-Lumped 구조로 설계하였다. 실험결과 칩 캐패시터의 경우 RF입력이 11.581-11.981 GHz일때 중간 주파수 581-981MHz에서 변환이득이 20-23dB였으며 DC블럭의 경우 RF입력이 12.1GHz일때 중간 주파수 1GHz에서 변환이득이 25dB였다.
위성항법시스템의 안정적인 정보 제공의 요구사항은 점차 증가하고 있지만, 의도적인 전파교란 및 자연환경에 의하여 성능이 저하된다. eLoran 시스템은 위성항법시스템의 단점을 보완하기위한 대표적인 지상파항법시스템으로 고출력 신호로 의도적인 전파교란에 강인한 장점이 있다. eLoran 시스템에서 사용자는 E-field 또는 H-field 2가지 종류의 수신 안테나를 사용 환경에 따라 적합한 것을 사용한다. 접지가 필요없고 상대적으로 주변 전자장비의 잡음에 강인한 H-field안테나는 두 개의 루프로 구성되어 루프간의 위상과 이득차이로 일정한 원형의 지향성을 가지지 못한다. 그러므로 수신한 신호의 방향에 따라 측정치의 변화가 발생하므로 H-field 안테나를 사용시에는 수신하는 신호의 방향에 따른 오차를 제거해야한다. 본 논문에서는 H-field 안테나와 송신국간의 기하학적 방향오차에 따른 오차를 제거하기 위한 후처리 필터를 제안하였다. eLoran 모의 신호생성기를 활용하여 오차를 분석하고 모델링하여 제거하는 기법을 개발하였다. 제안한 기법을 검증하기 위하여 시뮬레이션과 차량실험을 통하여 오차를 확인하고 제거하여 성능향상을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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