논문에서는 길쌈 부호화 시공간 블록 부호 시스템의 오류 성능에 대한 채널 변화 및 채널 추정 오류의 영향에 대해 살펴보았다. 본 논문에서는 직교 방식의 Alamouti 시공간 블록 부호 및 준직교 방식의 Jafarkhani 시공간 블록 부호의 두 가지 시공간 블록 부호 방식을 고려하여, 길쌈 부호화 시공간 블록 부호 시스템들에서 채널 변화 및 추정 오류 정도에 따른 오류 성능 변화를 모의실험을 통해 분석하였다. 분석 결과 채널 변화 속도가 느린 경우에는 시간 다이버시티 효과로 인해 채널 변화가 없는 상황 대비 검출 방식에 관계없이 오류 성능이 향상되나, 채널 변화 속도가 빠른 경우에는 검출 과정에서의 오류로 인해 특히 준직교 Jafarkhani 적용 시스템에서 STBC 검출 사용 시 ZF 및 MMSE 검출 사용 시와 달리 큰 폭의 성능 열화가 발생함을 관측하였다. 또한 채널 추정 오류 증가 시에는 검출 기법 및 채널 변화 속도에 관계없이 큰 폭의 성능 열화가 발생함을 확인하였다.
파라미터 변동이나 외란에 강인한 영구자석 동기전동기의 궤환선형화 속도제어기를 설계하고 DSP를 이용하여 실험 시스템을 구현하였다. 시스템의 상태변수에 비하여 매우 느리게 변화하는 파라미터의 추정을 위하여 MRAS를 이용한 추정방법이 MIT rule을 이용하여 유도되었다. 외란이나 시스템의 상태변수 정도의 변화를 보이는 피라미터에 대하여는 그영향이 고려된 준-선형화 비간섭 모델이 유도되었다. 이 모델을 이용하여 제어시스템의 강인성을 얻고자 경계층을 가지는 Sliding mode 제어기를 설계하고 PD 제어기를 적용한 기존의 제어기와 비교하였다. 제안된 제어 방법의 유용성은 Simulation과 DSP에 기반한 실험 시스템을 통하여 검증하였다.
고체 추진제를 사용하는 추진 시스템을 개발하는데 가장 커다란 문제로 인식되고 있는 것은 추진제의 연소 특성을 이해하는 일이다. 그 중에서도 연소실의 압력 진동과 추진제 벽면으로 흡수되는 복사 열전달에 의한 연소율(burning rate)의 변화로 인하여 발생하는 연소 불안정에 대한 이해는 아직도 완전히 규명되지 않고 있다. 고체 추진제의 연소 불안정에 대한 이론적 해석은 준-정상 1차원 해석(Quasi-Steady Homogeneous One-Dimension) 방법에 의하여 단순화된 지배방정식을 해석하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있는 방법이다. 이 가정은 고체 추진제가 연수되는 영역을 두께가 매우 얇은 영역의 표면반응영역(surface reaction layer)과 화학반응이 없는 응축상태영역(condensed phase zone) 그리고 기체상태의 연료와 화염이 존재하는 기체상태영역(gas phase zone) 등의 3영역으로 구분하며, 기체상태영역에서 발생하는 교란에 대한 응축상태영역의 반응시간 크기(response time scale)가 매우 크기 때문에 응축상태영역의 반응은 준 정상적으로 일어난다고 가정하는 것이다.그러나, 연소실의 온도가 $3000^{\circ}K$ 정도의 높은 온도이어서 복사 열전달에 의한 고체 추진제의 가열이 중요한 열전달 방법으로 작용하게 되므로 이를 무시한 이론적 해석은 물리적인 중요성이 약하여질 수밖에 없다. 본 연구에서는 기체영역으로부터 전달되는 복사 열전달은 투명(transparent)한 표면반응영역을 통과하여 응축상태영역에서 모두 흡수되며 추진제 표면에서의 복사열방출(emission)을 고려하였다. 또한 연소불안정 현상을 해석하기 위하여 표면반응영역에서의 경계조건은 선형교란량으로 대치하는 Zn(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 사용하였다. 이 방법은 기체상태영역에 대한 구체적인 해석없이도 연소불안정 현상을 해석할 수 있는 장점이 잇다. 즉 응축상태영역에서의 연소율과 표면온도는 각각 기체영역으로부터 전달되는 온도구배와 연소압력, 그리고 복사 열전달의 함수관계이므로 선형교란에 의한 추진제표면에서의 교란경계조건을 얻을 수 잇으며, 응축영역의 교란지배방정식과 함께 사용하여 압력교란과 복사 열전달의 교란에 대한 연소율의 교란 증감 여부를 판단하여 연소 불안정 현상을 해석할 수 있다.
본 논문에서는 RF 전력 증폭기의 메모리 효과를 모델링하기 위한 향상된 시스템 레벨의 모델을 제안하고, 사전 왜곡 선형화기를 적용한 전력 증폭기의 출력 신호의 스팩트럼 밀도를 분석하여 제안한 모델을 검증하였다. 기존의 Three-Box(Wiener-Hammerstein) 모델은 전력 증폭기의 RF 주파수 특성을 입출력 선형 필터를 사용하여 모델링한 것으로, Hammerstein 구조의 사전 왜곡 선형화기를 사용하면 이론적으로 인접 채널 간섭을 모두 제거할 수 있다. 그러나, 실제 전력 증폭기의 경우 RF 주파수 특성 외의 메모리 현상에 의해 주파수 특성만을 보정한 Hammerstein 사전 왜곡기에 의한 인접 채널 간섭비의 향상 정도가 제한적이다. 이러한 출력 스팩트럼 특성은 Three-Box 모델의 메모리 성분을 가지지 않는 비선형 블록을 메모리 다항식으로 바꾸어 준 모델을 사용하여 정확히 예측될 수 있다. IEEE 802.11 g 무선 랜 전력 증폭기에 Hammerstein 구조의 사전 왜곡이 적용된 경우 측정된 인접 채널 스팩트럼 밀도값을 제안된 모델은 ${\pm}30$ MHz의 인접 채널 범위에서 2 dB 이하의 오차로 예측하였다.
적응제어의 한 방식인 자기동조제어(STR) 방식이 비선형 노심 모델의 출력 조정에 적용된다. 적응제어는 비선형, 시변 및 확률(Stochastic) 시스템을 위한 준최적 제어기를 설계하기 위한 적절한 제어 방식이다. 제어계통은 미지의 시변 파라메타를 갖는 3차 선형 모델에 기초한다. 파라메타는 가변 망각계수를 도입한 늑장 최소자승법에 의하여 매시간(Time Step) 순환적으로 평가된다. 평가된 파라메타를 이용하여 한 스텝 먼저 냉자재 평균온도가 예측되고 이 예측된 값과 Setpoint 값과의 차이를 최소화함은 물론, 제어봉의 움직임을 막고자 가중(Weighted) One-step-ahead 제어기가 설계된다. 또한 적분동작이 첨가되어 정상상태 에러가 제거된다. 넓은 운전영역을 포괄하는 비선형 PWR 모델이 원자로 출력 조정을 위한 본 제어기를 시뮬레이션하는데 이용되었다. 시뮬레이션 결과로부터 본 제어기의 성능이 우수한 것으로 판명되었다.
본 논문은 PI-SDR을 통해 얻은 후보 심볼을 이용하여 적은 계산량이 요구되는 검출 기법을 제안한다. PI-SDR을 통해 얻어진 후보 심볼 행렬을 이용하여 ZF와 MMSE 기법을 적용, 수신 신호를 검출하였다. PI-SDR 후보 심볼을 이용한 선형 검출 기법은 ML 검출 기법보다는 성능이 조금 떨어지지만, 복잡도가 낮고, ML의 해와 근접한 심볼을 이용하기 때문에 기존의 ZF와 MMSE 기법보다 더 좋은 성능을 보인다.
마하젠더 간섭계를 왕복한 간섭신호를 영점검출하여 광섬유 격자 센서의 신호처리를 위한 기준 트리거로 사용하는 방법을 제안하였다. 영점 트리거에 의해서 얻은 센서신호로부터 측정 물리량에 선형적으로 비례하는 위상성분을 추출하여 간단한 구조로도 정밀하게 광섬유격자의 파장변화를 감지할 수 있는 복조방식을 구현하였다. 제안한 복조방식을 적용하면 위상변조의 속도나 비선형성, 또는 환경적 외란에 관계없이 광섬유 격자 센서에 가해지는 동적, 정적 변형률과 온도변화를 효율적으로 측정할 수 있음을 실험적으로 증명하였으며, 실험결과로부터 계산된 센서시스템의 파장측정 분해능은 8 pm이었다.
현재의 통신 시스템은 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식이 주로 쓰이고 있다. 그러나 OFDM 방식은 다수의 부반송파를 사용하므로 부반송파들이 동일위상으로 더해질 때 놀아지는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 문제가 되고 있다. PAPR의 문제는 신호가 전력증폭기와 같은 비선형 소자를 통과할 때 심각한 왜곡을 받게 되므로 전송시스템 성능이 저하된다. 본 논문에서는 PAPR 문제를 해결하기 위해 IF-Clipping 기법을 제안하고, 신호의 clipping에 의해 발생되는 신호의 왜곡을 SAW(Solace Acoustic Wave) 필터와 전력증폭기를 사용하여 제한하였다. 또한 clipping 기법 이용 후 SAW Filter와 전력증폭기를 사용하여 WiBro 시스템의 Spectrum Mask를 만족하는 이상적인 파라메터 값(PAPR, Backoff)을 찾았다.
우리나라가 위성통신 시스템을 도입함에 있어 고려해야할 것중의 하나는 있을 수도 있는 방해전파(jamming)의 영향이다. 따라서 본 논문은 현재 세계적으로 이용되고 있는 Mary PSK(MPSK)신호를 채택하고 비선형 중계기로 하드리미터(Hard limiter)을 포함하는 소프트 리미터 (Soft limiter)를 도입하여 업링크(Uplink)상에 본 재명 (Tone Jamming)과 가우스 잡음이 존재하고 다운링크 상에는 가우스 잡음만이 존재하는 환경하에서 비선형 위성중계기를 거쳐 수신되는 MPSK신호의 오육식을 유도하였다 유도된 오율식으로부터 업링크반송파 대 접은전력과 업링크반송파 내 Tone jamming파의 전련비 다운링크반송과 잡음전력비 및 정규적 리미팅 레벨을 파라메터영향을 검토하였다 검토결과 업링크 반송파네 잡음 전력비를 증가시키거나 리미팅레벨을 감소시키므로서 BPSK와 QPSK시스템의 오율특성에 대한 재명의 영향이 감소함을 할 수 있었고 재명이 존재할 때에는 리미팅 레벨의 영향이 거의 없음을 알 수 있었다. 또한 리미팅 레벨이 0인 하드리미터의 경우에 오율특성이 가장 양호함을 알 수 있었다.
4세대 이동 통신 서비스를 위한 시스템들은 멀티미디어 서비스를 지원하기 위해 대용량 데이터 전송이 가능한 OFDM(Orthogonal frequency Division Multiplexing) 방식을 이용하고, 서비스의 질을 높이기 위해 통신 영역을 세분화하여 Macro Cell, Pico Cell, Femto Cell 등으로 구성하고 있다. 통신 영역의 세분화로 인해 기존에 단일 Cell 을 사용하는 것과 달리 동일한 채널에서 Cell을 중첩시켜 서비스해야 하므로 시스템들 간의 대역간 간섭이 문제가 된다. 특히, OFDM 신호는 독립적으로 변조된 많은 부반송파들로 구성되므로 이들이 동위상으로 더해질 때 신호의 진폭이 증가하여 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) 문제가 발생한다. 높아진 PAPR은 전력 증폭기와 같은 비선형 소자를 통과하면서 신호의 왜곡이 발생하여 대역 외 스펙트럼 방출이 발생하므로 대역간 간섭으로 작용한다. 본 논문에서는 대역간 간섭을 최소화하기 위해 PAPR 감소기법을 적용한 후 전력증폭기와 같은 비선형 소자를 통과하면서 발생하는 대역 외 스펙트럼 방출에 대하여 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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