본 논문에서는 송신안테나에서 송신된 신호가 자신의 수신안테나로 수신되어 발생하는 궤환 간섭 채널을 측정하는 방법과 측정된 데이터를 통해 궤환 간섭 채널을 분석한 결과에 대하여 기술한다. 2 GHz 대역의 WCDMA 신호를 사용하여 고속도로변에서 측정 실험을 하였다. 고속도로변은 고속으로 이동하는 차량에 의해 높은 도플러 주파수와 에너지가 큰 궤환 신호가 발생한다. 채널 측정은 신호발생기의 신호와 수신된 신호를 중간주파수로 다운 컨버트하고 동시에 샘플링하여 저장하였고 저장된 데이터를 LS(Least Square) 알고리즘으로 채널의 계수 값을 구하였다. 채널 분석을 위해 시간에 따른 전력 지연 프로파일과 산란 함수를 계산하고, 지연 확산, 도플러 확산, 핑거의 수, 지연에 따른 감쇄에 대하여 분석한다. 궤환 간섭 채널은 송신안테나와 수신안테나가 고정되어 있고 주위에 있는 이동하는 물체와 고정된 물체에 의해 형성된 다중경로를 통해 발생하는 채널로, 일반적인 기지국과 이동국의 채널 모델과는 다른 특성을 가지고 있다. 따라서 분석된 결과를 이용하여 무선 중계시스템의 설계와 성능검증을 위한 지침을 제시한다.
본 논문에서는 massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의 채널 특성 분석을 위해, 3차원 레이트레이싱 기반 무선 채널 시뮬레이터인 Wireless Insite를 이용하여, 마이크로셀 환경에서 수평으로 선형 배열된 4개와 128개의 이중 편파 안테나 (dual polarized antenna)로 구성된 송신 배열 안테나 시스템의 각도 확산(angular spread), 교차 편파 식별도(cross polarization discrimination, XPD), 그리고 지연 확산(delay spread) 특성을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 및 분석을 통해 128개의 안테나 원소로 구성된 massive MIMO 시스템의 각도확산과 지연 확산은 4개의 안테나 원소로 구성된 MIMO 시스템 보다 작아지고 교차 편파 식별도는 커진다는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 송신기의 전력효율을 고려하여 C급 전력증폭기를 사용함에 있어서 기존의 대역제한된 BPSK 변조의 경우 증폭기의 비선형성으로 인해 출력 스펙트럼의 측대파가 증폭기를 통과하기 전보다 증가되는 현상이 발생하는데 이를 줄여주기 위해 일정 진폭특성을 갖는 CE-CPSK변조 직접대역확산 송수신기를 제안하였다. 직접대역확산 수신기의 동기 추적루프의 성능을 분석하기 위해 두경로 레일리 페이딩 채널로 모델링하였다. 동기추적 장치는 아날로그 지연동기루프의 단점인 조, 만 간의 이득 불균형을 개선한 디지털 지연동기루프로 구현하였다. 동기 추적 과정인 디지털 지연동기 루프의 성능은 칩당 샘플링의 수가 증가할수록 신호 대잡음비가 증가할수록 전압 제어 발진기의 최대주파수 편차가 작을수록 좋아짐을 볼 수 있다.
저온균열은, 대한용접학회에서 발간한 '용접.접합용어사전'에 의하면, '용접 후 용접부의 온도가 대체로 $200^{\circ}C$ 이하의 저온에서 발생하는 균열을 총칭한다. 경우에 따라서는 실온까지 냉각한 후 일정한 기간이 경과한 후에 발생하기도 하며, 이러한 균열을 지연균열(delayed cracking)이라고 한다'로 되어 있다. 이들 저온균열의 발생에는 주로 구속응력과 경화조직 및 확산성수소가 영향을 미치고 있으며, 그 종류는 위에서 언급한 지연균열 외에 라멜라 테어링, 변형균열, 칭균열형 저온균열 등이 있다. 본 기술강좌에서는 용접부의 저온균열에 대하여 지연균열과 그 외의 저온균열로 나누어 2회에 걸쳐 소개하기로 한다.하기로 한다.
본 논문에서는 대역 확산 신호를 위한 고유치 해석 기반의 초 분해능 지연 시간 추정(super-resolution time delay estimation) 알고리즘을 개발하고 각 알고리즘의 성능을 비교, 분석한다. 먼저, 고유치 해석 기반의 대표적인 도래각 추정 알고리즘인 MUSIC, ESPRIT, Minimum-Norm을 이용하여 초 분해능 지연 시간 추정 알고리즘을 개발하고 직접 대역확산 방식의 ISO/IEC 24730-2.1 실시간 위치 추적 시스템 (real-time locating system: RTLS)에 적용하여 RTLS 환경에서 각 알고리즘의 성능을 시뮬레이션을 통해 비교, 분석한다. 시뮬레이션 결과로부터 세 알고리즘 모두 레일리이 분해능 한계 이내로 수신되는 다중 신호의 지연 시간을 모두 분리, 추정함을 알 수 있었다. 그러나, RTLS 환경에서는 MUSIC과 Minimum-Norm의 성능은 서로 비슷하나 ESPRIT은 두 알고리즘에 비해 성능이 현격히 저하됨을 알 수 있다.
고속 멀티미디어 전송에 있어서 주파수 선택적 페이딩은 정보 전송율 및 BER 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 효과적인 고속 전송을 위해 터보 부호기를 적용한 적응 QAM(Adaptive Quadrature Amplitude Modulation) 시스템을 제안한다. 친사용자 환경 시뮬레이션 플랫폼 SPW를 이용하여 터보 적응 QAM 시스템을 개발하여 주파수 선택적 채널 환경에서 수율(throughput) 및 BER 성능분석을 수행하였다. 지연 확산이 700ns와 1400ns인 두 전력 지연 프로파일을 생성시켜 수율 및 성능을 조사하였는데 지연 확산 700ns인 프로파일에서 적응 변조 시스템이 고정 QAM 변조 시스템보다 평균 0.1231 bits의 수율 향상을 얻을 수 있었고 약 3dB의 BER 성능 개선을 얻을 수 있었다. 지연 확산 1400ns인 경우에서도 적응 변조 시스템이 고정 변조 시스템보다 더 나은 BER 성능 향상을 얻을 수 있었다.
시스템의 성능은 RMS 지연확산과 도플러 주파수와 같은 채널 변수에 영향을 받는다. 이 논문은 Multi-rate MC-CDMA 시스템에서 주파수 다이버시티와 코드 간 간섭과의 관계에 대하여 연구하였다. Multi-rate MC-CDMA 시스템은 MC-CDMA 시스템보다 다양한 데이터율을 전송할 수 있는 장점이 있을 뿐 아니라, OFDMA와 다르게 주파수 다이버시티 이득을 얻음으로써 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만, 확산코드를 사용함으로써 주파수 다이버시티 이득과 코드간 간섭간의 trade-off 관계가 있다. 그러므로 이러한 관계를 평가하여, 시스템을 효율적으로 사용함으로써 성능을 향상시킬 수 있다. 주파수 다이버시티 이득과 코드 간 간섭의 관계를 효과적으로 평가하기 위하여, 우리는 도플러 주파수와 RMS 지연확산을 변화시키며 모의실험을 수행하였고, 그 결과를 분석하였다.
실내 로비 환경에서 다중 경로에서 6, 10, 17 GHz 주파수 대역의 전파 특성을 분석하였다. 가시선(Line-of-sight, LOS) 및 비가시선(Non-line-of-sight, NLOS) 경로는 송신 안테나 위치에서 수신 안테나 위치까지 2-16 m (0.5 m 간격) 거리에서 측정되었다. 기본 전송 손실은 경로에 해당하는 FI(Floating intercept) 경로 손실 모델을 사용하여 세 가지 매개변수를 비교하였다. RMS(Root mean square) 지연 확산은 측정 결과를 누적 확률 10, 50, 90%로 비교하였다. 기둥의 존재와 특이한 로비 구조로 인해 측정된 모든 주파수에서 전파 손실과 전파 지연이 발생하였다. 이에 실내 로비 환경에 대한 측정 시나리오와 표준 측정 데이터 제공을 제안하였다. 이를 통해 다양한 구조의 실내 로비 환경에서 5G 및 밀리미터파 대역의 전파 특성에 대한 연구에 기여할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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