본 논문은 광대역 무선통신환경에서 3GCPP(3.4 Generation Partnership proiect)에 기반한 비동기 IMT-2000 시스템의 송수신 시스템을 구성하여 기지국의 수신성능을 분석하였다. 적용된 시스템은 이동국과 기지국간의 Uplink 채널 환경을 고려하였으며, 기지국의 수신신호는 다중경로 페이딩(Multi-path Fading)과 다중접속간섭(Mult Access Interference : MAI)의 영향으로 성능이 열화되며 이에 대한 대책으로 Array 안테나를 채용하였을 경우와 MRC-Diversity(Maximal Combing Diversity)를 채용하였을 경우의 수신성능을 동일한 환경에서 비교 분석하였다. 본 논문에서 적용한 Array 안테나는 수신 신호의 방향에 파라 적응적으로 추적하여 수신 SNR(Singnal-to-Noise power Ratio)을 최대로 형성하여 시스템의 성능을 개선하는 기법이며, 안테나의 방향성(Directivity : =2.67을 이용하는 3-element Array 안테나를 채용하였다. 최대비 합성 다이버시티 기법은 다이버시티 기법 중 수신효율이 가장 좋으며 가지수(L=2)를 함수로 사용하였다. 성능분석 결과 다중경로 페이딩과 다중접속간섭 환경에서 최대비 합성 다이버시티 기법이 Array 안테나보다 약 Eb/No=4[dB]정도 수신효율이 우수하였다.
다중 안테나 통신시스템은 서비스 및 채널 환경의 특성에 따라 송수신 다이버시티 기법, 공간 다중화 기법과 빔형성 기법 등을 이용하여 링크의 신뢰성 혹은 시스템 용량을 증가시킨다. 이러한 다중 안테나 통신 시스템은 공간 채널 환경에 민감한 특징을 갖는다. 다이버시티 기법의 경우, 각 링크 간 채널 상관도가 낮을수록 성능이 향상된다. 하지만, 실제 채널 환경은 안테나 간의 상관관계가 많이 존재하며, 이상적인 경우와 실제 성능의 차이가 클 수 있다. 이와 반대로 빔형성 기법의 경우, 채널 상관도가 높은 LoS (Line-of-Sight) 환경에서 가장 좋은 성능을 나타낸다. 이와 같은 공간 채널의 특성을 활용한 공간채널 적응전송기법을 사용할 경우, 최소한의 링크 성능을 유지하며, 전체적인 시스템 성능을 보장할 수 있게 된다. 본 논문에서는 채널의 이러한 특성을 이용하여 링크의 신뢰성이 요구되는 시스템에서 공간 채널 상관도에 따른 다이버시티 기법과 빔형성 기법 간의 적응 송 수신을 통한 성능 향상 방안을 제시한다.
본 논문은 유선 타블렛에서 공진 회로가 적용된 펜의 위치를 알 수 있는 좌표측정 방법을 소개한다. 현재 연구하고 있는 유선 타블렛은 공진회로가 적용된 펜과 루프코일에 라인안테나가 적용된 패드를 사용한다. 공진회로가 적응된 펜을 패드 위에 놓게 되면, 전자기 유도 현상에 의해 발생된 전류를 측정하여 현재 펜의 위치를 알 수 있다. 루프코일에 라인안테나를 설치하면 이를 Differential coil이라고 부르는데 루프 안테나와 라인 안테나 사이에 흐리는 전류를 알 수 있다. 이때 라인안테나를 기준으로 펜의 위치에 따라서 전류량도 변화하며, 또한 라인 안테나를 기준으로 왼쪽과 오른쪽의 전류의 극성이 다르다. 루프회로에 라인안테나를 겹쳐 놓은 형태인 타블렛의 패드는 라인안테나를 순차적으로 변경해 가면서 공진 회로가 적용된 펜에 의해 전자기 유도 현상에 의해 발생된 전류를 측정하게 되며, 이 측정된 값들을 비교하여 좌표를 알아낼 수 있다. 하지만 그 전류의 변화는 아주 적어 직접적인 신호로는 좌표를 알아낼 수 없다. 그래서 우리는 차등증폭을 이용하여 신호를 증폭시켜 신호를 변형한다. 이 변형된 신호를 이용하여 각 라인안테나에서 측정된 전류세기로 좌표를 알아낸다. 이런 연구에서는 전자기 유도현상에 의해 발생된 전류의 세기를 이용해 실제 윈도우 프로그램에서 펜의 위치를 알 수 있는 방법을 찾고, 구현된 모습을 보여준다.
향후 폭발적인 증가가 예상되는 모바일 데이터 트래픽을 효과적으로 수용하기 위해서 다중 안테나 기술이 차세대 이동통신 시스템의 핵심 기술로 주목을 받고 있다. 특히, 기지국에 수십 개의 안테나를 탑재하여 동시에 복수의 단말에게 데이터를 동시에 전송하는 다중 사용자 기반 다중 안테나 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는, 이러한 다중 사용자 기반 다중 안테나 통신 시스템에서 시스템의 성능을 향상시키기 위해서 채널 상태에 따라서 적응적으로 데이터를 전송할 단말 조합을 선택할 수 있는 알고리즘을 제안한다. Monte-Carlo 기반 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과 제안 방식은 단말 선택 기법을 적용하지 않는 기존 방식 대비 우수한 성능을 나타내며 Exhaustive Search 기반 최적 방식에 근접하는 성능을 보여준다. 반면에, 시스템 내 단말의 수를 K라고 할 때 제안 방식은 최적 방식 대비 계산양을 $K/(2^K-1)$로 줄일 수 있다.
본 논문은 1차원 배열안테나를 이용한 레이다 시스템에서 간섭 환경에 강인한 적응적 SLB 채널을 합성하는 연구에 대해 기술한 내용이다. 기존에 연구된 spatial DLC를 이용한 SLB 채널 합성은 매우 간단히 구현 가능하면서도 효과적으로 각도 방향의 부엽 신호를 blanking시킨다. 이 방식을 기반으로 correlation 행렬을 이용하여 간섭 신호를 제거하는 적응적 빔형성 기법을 추가로 적용하였다. 적응적 SLB 채널은 강한 간섭 신호를 잡음 레벨 이하로 억제시키므로, 간섭 환경에서도 좋은 SLB 성능을 보장할 수 있다. 해당 연구는 추후 평면배열안테나의 레이다 시스템으로 확장할 계획이다.
셀룰러 환경에서 전송 효율을 향상시키기 위하여 일반적으로 사용되는 다중 안테나 (multiple-input multiple-output: MIMO) 시스템은 공간 다중화 (spatial multiplexing: SM) 기법과 공간 다이버시티 (spatial diversity) 기법으로 구분된다. 이러한 MIMO 시스템은 셀룰러 환경에서 단말기가 셀 경계로 이동할수록 인접 셀로부터 오는 간섭 신호의 영향을 받게 되어 심각한 성능 열화를 겪게 된다. 따라서 MIMO 시스템의 전송 효율을 증대시키기 위하여 채널 환경에 적합한 송신 기법과 함께 셀 경계에서의 인접 셀 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 수신 기법의 활용은 매우 중요하다. 본 논문에서는 $M_T$개의 송신 안테나와 $M_R$개의 수신 안테나를 갖는 하향 링크 MIMO 시스템의 전송 효율 증대를 위하여 채널 환경에 따라 공간 다중화 및 공간 다이버시티를 이용한 적응적 송신 방법을 사용하곡 공간 다이버시티가 적용될 경우 MRC (maximal ratio combining) 기법과 ISD (intercell spatial demultiplexing) 기법을 적응적으로 사용하기 위한 선택 기준과, 적응적인 송수신 방식 적용시의 성능 이득을 산출한다. 단말기가 기지국 근처에 위치하여 높은 SIR (signal-to-interference ratio)을 가질 경우에는 공간 다중화를 이용한 송신 기법과 함께 SD (spatial demultiplexing) 수신 기법을 사용하고, 셀 경계와 같이 낮은 SIR을 가질 경우에는 공간 다이버시티를 이용한 송신 기법과 함께 기존의 MRC 수신 방식과 $M_R-1$개의 인접 셀 간섭 신호 성분들을 제거할 수 있는 ISD 수신 방식을 적응적으로 사용함으로써 시스템 전송 효율을 향상시킬 수 있는 방안을 제시한다. 제안한 송수신 방식의 성능을 검증하기 위하여 $M_R{\times}M_T$ MIMO 시스템에서 각각의 송수신 방식에 따른 수신 신호의 유효 신호 대 간섭 비의 확률 밀도 함수를 유도하곡 이를 활용하여 평균 유효 신호 대 간섭 비와 전송 효율을 산출하며, 모의실험 결과와의 비교를 통해 검증한다.
교환 다이버시티 방식은 선택 다이버시티 방식보다 성능은 다소 떨어지지만, 안테나 개수와 상관없이 1개의 수신 RF 회로만 사용한다는 장점 때문에 널리 사용되고 있는 기술이다. 본 논문에서는 적응 변조 기능을 갖는 대역 확산 시스템에 안테나 교환 다이버시티(switched diversity) 기술을 적용한 방식을 제안하고, 해당 방식의 평균 비트 전송 속도를 최대로 하는 안테나 교환 임계값을 유도하였다. 그리고 안테나 다이버시티를 사용하지 않는 방식과 선택 다이버시티를 사용하는 방식을 비교 대상으로 하여 제안한 시스템의 성능을 심볼 당 평균 비트 수와 송신 중단 확률 그리고 평균 BER 측면에서 비교하였다. 성능을 비교한 결과, 제안한 방식과 선택 다이버시티를 사용하는 방식은 채널 경로 개수가 증가함에 따라 심볼 당 평균 비트 개수 측면에서 그 격차가 줄어든다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 평균 SNR이 높을 때는 제안한 방식이 갖는 송신 중단 확률이 선택 다이버시티를 사용한 경우보다 다소 높게 나타나지만, 평균 SNR이 낮을 때는 거의 대등한 송신 중단 확률을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
비교적 낮은 고도에서의 기상위험 탐지를 위한 지상 및 항공기용 기상 레이다의 경우 강력한 지표면 반사파가 존재하게 되며 이러한 강력한 클러터의 제거 없이는 미약한 도플러 신호로부터 신뢰성 있는 기상자료의 추출이 불가능하다. 그러나 이동 클러터 뿐만 아니라 고정 클러터의 경우에도 안테나 회전 및 운영환경에 따른 도플러 변이가 일어나게 되며 이러한 클러터들을 도플러 주파수 영역에서 제거하기는 매우 어려운 문제이다. 따라서 본 논문에서는 도플러 기상 레이다 시스템에 간단한 구조를 갖는 배열 안테나를 활용하여 클러터 들을 공간상에서 효율적으로 제거할 수 있음을 보였다. 적응적으로 동작하는 배열 안테나 시스템의 성능을 검증하기 위하여 다양한 이동 및 고정 클러터, 기상신호들을 모델링 하고 이러한 모의 데이터들을 이용하여 기상 레이다에서의 펄스페어 추정치의 정확성 정도를 비교, 분석하였다.
ITS의 다양한 서비스를 위한 5.8GHz 주파수 대역에서의 무선 통신 시스템의 설치는 상호간의 간섭을 발생시키며, 그 대표적인 경우로서 이종 통신 시스템인 DSRC 시스템과 ECT 시스템의 주파수 공유는 상호간의 간섭으로 인하여 양쪽 또는 한쪽 시스템이 통신 오류나 통신 방해를 받게 된다. 이에 대한 해결책으로 차단벽(Shield Plate), 안테나 지향성(Antenna Directionality), 전력 제어(Power Control)의 이용 등이 제안되고 있으나, 이것은 원하는 사용자와 간섭원의 위치에 대한 정보를 RSU에서 가지고 있지 않으므로, 완전한 해결책이 괼 수 없다. 그러므로, 본 논문에서는 원하는 사용자에 대해서는 상대적으로 높은 이득을 취하고, 간섭원의 방향으로는 null을 형성하는 적응 배열 안테나를 DSRC, ECT 시스템의 상,하향 링크에 적용함으로써, 두 시스템에 미치는 간섭의 영향이 약 20dB 감쇄된 것을 BER 성능을 통해 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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