본 논문에서는 평균제곱오차(mean-square-error)를 최소화하며, 여러 사용자 양방향 통신(bidirectional communications)을 지원하는, 증폭-후-전달(amplify-and-forward) 중계기의 송수신 가중치 행렬을 제안한다. 또한, 시스템 전송량을 최대화하는 각 사용자 빔포밍(beamforming) 벡터를 설계한다. 모의실험을 통해 제안한 중계기 가중치로 여러 사용자간 상호채널간섭(co-channel interference)과 양방향 통신에서 발생하는 자기간섭(self-interference)을 효과적으로 줄일 수 있음을 보이고, 또한, 제안한 빔포밍 방식이 공간 다중화(spatial multiplexing) 방식에 비해 증폭-후-전달 중계기 양방향 통신에 적합함을 확인하였다.
에너지 하베스팅 기술은 외부의 지속적인 에너지 공급 없이 통신 시스템의 수명을 오랫동안 유지할 수 있는 수단의 하나로 각광받고 있다. 최근에는 수신한 신호에서 에너지를 얻는 전력 분배의 기법이 제안되었다. 본 논문에서는 인지 무선 통신 시스템에서 이차 사용자가 에너지 하베스팅을 사용하는 중계기를 사용할 때 중계기들 중 하나를 선택하는 기법의 불능 확률을 분석한다. 중계기는 전력 분배의 기법을 사용하여 에너지를 저장하며 선택된 중계기는 수신한 신호를 복호 후 전송한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 간섭 제약 조건과 이차 사용자의 중계기 수가 달라질 때의 불능 확률을 살펴본다.
본 논문에서는 M/W 방송중계용 주파수 공유방안에 관한 기초연구로써 디지털 방송중계용 STL/TTL 링크 무선전송 시스템을 모델링하고 다중경로 페이딩 채널 환경에서 시스템 특성 및 성능 분석이 가능한 M/W대 디지털 방송중계용 STL/TTL 링크 무선전송 시스템 시뮬레이터를 GUI 환경으로 구현하였다. 국내 방송 중계용의 경우 디지털화 진행이 추진되고 있는바, 본 연구에서 구현한 디지털 STL/TTL 링크 무선전송 시스템 시뮬레이터를 이용하여 향후 M/W 대역 방송중계용 주파수 재배치를 위한 채널 성능 및 간섭평가를 수행함으로써 국내 방송중계용 표준화에 기초 자료로 활용하고자 한다.
양방향 중계 채널 (two-way relay channel)은 2개의 단말이 중계기 (relay)의 도움을 받아 양방향의 정보를 주고 받는 협력 통신 (cooperative communication) 채널이다. 기존의 협력 통신에서는 중계기가 시간 또는 주파수 자원을 나누어 양방향으로 신호를 송신하지만, 네트워크 부호화 (network coding)를 사용한 양방향 중계 채널에서는 중계기가 동일 자원을 사용하여 두 단말로 신호를 동시에 송신하므로 기존 기법보다 높은 통신용량을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 ARQ환경에서 네트워크 부호화를 사용한 헙력통신 프로토콜을 보이고, 이를 스테이트 다이어그램 (state diagram) 을 이용하여 성능을 분석하였다.
본 논문에서는 원거리 수중음향 통신환경에서 중계노드가 사용가능한 센서노드 간의 데이터 교환을 위해 시역전 방법을 적용한 두 단계 양방향 수중 중계노드 통신 방식을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 4 단계 중계절차를 2 단계로 줄이기 위해 시역전 기법을 이용한 양방향 통신방법을 적용하였으며 이를 통해 향상된 시스템 통신 용량을 얻는다. 또한 중계노드가 낮은 복잡도로 구현이 가능하기 때문에 효과적으로 전송 거리를 증가시킬 수 있다. 전산모의실험을 통해 제안된 방법이 기존의 방법보다 20 dB의 SNR에서 약 3.2 bps/Hz만큼 향상됨을 보였다.
본 논문은 복수 개의 중계기와 도청자가 존재하는 중계기 통신 네트워크에서 보안 오류 확률을 낮출 수 있는 새로운 중계기 선택 기법을 제안한다. 도청자의 복호 확률을 낮추기 위해서 데이터와 함께 재밍 신호를 전송하는 기존의 중계기 선택 방식에서는 수신자의 데이터 복호 확률도 낮아지는 문제점이 있었다. 본 논문에서 제안하는 새로운 중계기 선택 기법은 수신자의 복호 확률을 높이면서 동시에 도청자의 복호 확률을 낮출 수 있는 중계기를 쌍으로 선택하여 보안 오류 확률을 개선하였다. Monte-Carlo 기반 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과에 따르면, 제안 중계기 선택 방식은 기존 중계기 선택 방식 대비 보안 오류 확률을 약 10~50배 개선시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 협력 통신의 다중 중계기 모델에 에너지 하베스팅 기법을 적용하여 수신단에서 다이버시티 이득을 극대화함과 동시에 중계기의 전력 낭비를 줄일 수 있는 방안을 제안하였다. 송신단은 에너지 하베스팅 기법이 적용된 다중 중계기 중 가장 우수한 중계기를 선택해 메시지를 전송하게 되며 나머지 중계기는 전력으로 변환하여 저장하게 된다. 또한 기존에 선택된 중계기의 전력량이 일정 수준 이하일 경우 차선의 중계기를 선택해 전송을 유지함으로서 수신단의 다이버시티 이득을 유지할 수 있다. 따라서 제안하는 프로토콜을 일반적인 네트워크에 적용할 경우 중계기의 잔여 전력량에 따라 중계기의 교체가 지속적으로 이루어지게 되어 네트워크의 활용도 및 효율성을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 제안한 프로토콜을 레일리 페이딩 환경에서 전력 수집 효율 및 중계기 활용률, 비트 오류율(Bit Error Rate)을 통해 시스템의 성능을 평가한다.
이동통신 시스템에서 지하 주차장, 지하상가, 터널, 빌딩 내부 등과 같이 기지국에 의한 신호의 커버리지가 충분하지 못한 지역들이 발생하게 된다. 이러한 영역의 경제적인 해결 방안으로 중계기가 널리 사용된다. 그러나, 중계기의 수가 증가할수록 역방향 링크의 기지국으로 유입되는 잡음 전력이 중계기의 숫자에 비례하여 증가하기 때문에 채널 용량이 감소하게 된다. 수십, 수백개의 중계기가 하나의 기지국에 연결되는 상황에서 이러한 채널 용량의 감소는 더 이상 무시할 수 없다. 본 논문에서는 커버리지 내에 통화 중인 사용자가 없을 때에 자동적으로 동작하지 않는 스위칭 중계기론 제안하였다. 스위칭 중계기를 사용하면 중계기의 커버리지 내에 통화중인 사용자가 없을 때 불필요한 잡음 레벨을 줄일 수 있다. 스위칭 중계기를 사용한 이동통신 시스템의 역방향 링크 채널 용량을 수학적으로 분석하여 스위칭 중계기를 사용하지 않는 상황과 비교하였다. 그 결과 스위칭 중계기를 사용할 때 충분히 채널용량이 개선되었음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 단문메시지서비스(SMS, Short Message Service)를 이용하여 다수의 CDMA중계기의 운용 및 보수 유지관리를 위한 망관리 서버시스템 개발내용을 기술한다. 단문메시지서비스를 이용하여, 원격지의 이동통신용 중계기를 감시, 제어하기 위한 Client/Server환경의 망관리 (NMS, Network Management System)와 하위단 SMS단말기와의 통신을 이용한 망관리 운영센터(OMC, Operating and Maintenance Center) 구축에 관한 개발과정 및 절차, 설계결과들을 기술한다. 주요 감시제어 항목은 통신링크관리, 중계기 제원관리, 운용상태관리, 중계기 상태 감시 및 제어, 장애 이력 및 통계자료 조회 및 출력, 중계기 서버 통계 및 이력검색, 보고서 작성, MMI 기능, Alarm/Event 처리 등이 있어서 이는 향후 기타 네트워크 장비관리에도 범용적으로 이용이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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