차량통신은 정보통신기술과 차량 및 도로 기술을 결합한 대표적인 융합기술중 하나이다. 일반적으로 차량통신은 WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments)라 일컫어지는 IEEE 802.11p 표준을 채택하고 있다. 본 논문에서는 차량-노변기지국간 통신 및 차량간 통신을 지원하는 IEEE 802.11p 기반 통신시스템의 멀티홉 전송방식에 대해 알아본다. 먼저 IEEE 802.11p 기반 통신시스템의 성능에 대해 간단히 살펴본 후 브로드캐스팅과 유니캐스팅의 멀티홉 전송 방식에 대해 소개한다. 제안된 방식의 성능은 실제 시스템을 구현한 후 실험을 통한 결과를 통해 알아본다.
본 논문은 차량 네트워크에 적용되는 IEEE 802.11p MAC 프로토콜에서의 브로드캐스팅 동작을 모델링하였다. 도로상의 안전 서비스 구현에 필요한 beacon 메시지는 브로드캐스팅 방식으로 교환되는데 최적의 안전 서비스 구축을 위해 브로드캐스팅 동작의 해석적 모델링이 필요하다. 모델링에 반영된 IEEE 802.11p 고유의 특성은, CCH(Control Channel)와 SCH(Service Channel) 간의 채널 스위칭 동작과 이로 인해 beacon 메시지를 교환하는 CCH 구간이 시간적 제한을 갖는다는 점, 그리고 재전송이 없다는 점이다. 이러한 고유 특성이 반영된 모델링 설계에서 본 논문은 beacon 메시지의 발생 패턴에 대한 제한을 두지 않았다. 즉, CCH 구간 내 분산된 발생 및 브로드캐스팅을 모델링하였다. 시뮬레이션 결과와의 비교를 통해 본 논문에서 제안한 모델링의 정확성을 확인하였다. 또한, beacon 메시지 발생 및 브로드캐스팅을 분산시킴으로써 전달률, 전송 지연 및 지연의 변동성 등 모든 성능지표가 개선되는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE802.11a나 IEEE802.11p의 물리계층과 같은 패킷기반의 OFDM 통신 시스템에 적용할 수 있는 주파수 오프셋 예측기법을 제안하고 성능을 분석하여 기준기법과 비교하였다. 제안 기법에서는 긴 훈련심볼과 짧은 훈련심볼에 할당되는 이득을 전체적으로 일정하게 유지하면서도 이득 할당비를 조절할 수 있도록 하여 채널 상황에 따라 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능을 향상시키기 위한 이득 할당비를 알아낼 수 있다. 본 논문에서 고려한 훈련심볼은 IEEE802.11a와 IEEE802.11p의 표준화 그룹에서 적용된 프리앰블을 적용하였다. 시뮬레이션 결과에 의해, 채널 SNR 상황에 따라 주파수 오프셋 에러를 최소화하기 위한 긴 훈련심볼 대 짧은 훈련심볼의 전력비가 다르며, 제안한 기법에 의한 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능이 기존의 기법보다 우수함을 확인하였다.
최근 차량 네트워크 VANET(Vehicular Ad-hoc Network)에 대한 관심이 증가하면서 차량 간 비콘 메세지 전송에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 교통 상황 및 안전 정보, 상업 서비스를 제공하기 위한 무선 전송 기술의 표준인 IEEE 802.11p/1609에는 시스템 제어 및 차량 안전 메세지 전송을 위한 CCH(Control Channel)와 비 안전 데이터 패킷을 전송하기 위한 SCH(Service Channel)가 존재한다. 하지만 하나의 CCH을 통해서 안전 메세지를 전송하기 때문에 차량의 밀도가 높아진 혼잡상황에서는 안전 메세지 전송문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 차량 밀도가 높은 혼잡상황에서 안전 메세지를 전송할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 결정트리를 이용하여 우선순위를 결정하여 각 큐에 할당된 시간동안 저장된 메세지들은 CCH를 통해 높은 우선순위대로 차례로 전송한다. 제안된 알고리즘은 비콘 전송 지연을 감소시키고 IEEE 802.11p/1609.4 기반 네트워크에서 성공적인 비콘 수신확률을 증가시킨다.
802.11p WAVE는 차량 간 Ad-hoc 네트워크 통신을 가능하게 하는 차세대 무선통신이다. 이 통신의 프로토콜 중 하나인 GBSR 프로토콜은 네트워크 단절의 개선에 중점을 두어서 패킷의 전송시간과 전송속도를 고려하지 않아 실제 도로위의 교통사고나 응급환자의 수송 및 범죄와 같은 정보의 전달이 필요한 긴급 상황에 전송 속도가 늦어지는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 GBSR 프로토콜의 전송속도를 고려하여 개선된 비콘메시지와 이웃노드 리스트 관리를 통해 속도가 빠른 이동노드에게 패킷을 전송하는 A-GBSR 프로토콜을 제안하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제18권2호
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pp.88-93
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2020
The IEEE 802.11p-based wireless access in vehicular environments (WAVE) [1] communication is a method used exclusively for wireless communication on the road. This technique enables information sharing not only among moving vehicles but also between vehicles and infrastructure [2]. As part of WAVE communication, data is transmitted to and from vehicles in motion; in this case, it is difficult to determine the channel accurately in an outdoor environment owing to the Doppler shift [3]. This paper proposes a new channel estimation scheme for enhancing the reception performance of the IEEE 802.11p-based WAVE system. The proposed technique obtains the initial channel value by estimating the least square in the time domain by inserting a pilot signal for channel estimation into the IEEE 802.11p virtual subcarrier. Subsequently, a least mean square algorithm is applied to the initial channel value to update the estimated channel value. The simulation results obtained using the proposed channel estimation technique confirm its remarkable efficiency.
본 논문에서는 IEEE 802.11p WAVE 모뎀을 위한 다이버시티 모뎀 구조를 제안하고 설계하였으며, 이를 실차에 장착하여 성능테스트를 수행하였다. 제안한 구조는 듀얼채널과 다이버시티 기능을 선택적으로 수행할 수 있으며, 선택적 안테나 다이버시티와 Maximum Ratio Combining (MRC) 다이버시티 기능 중하나를 선택하여 수신할 수 있다. 개발된 구조는 HDL로 설계되어 Xillinx Kintex7보드를 이용하여 실도로에서 실차에 장착하여 테스트를 수행하여 성능을 검증하였다. 실험결과 개발된 다이버시티 모뎀은 단일 채널 모뎀에 비하여 안정적인 통신 성공률을 유지할 수 있으며, 전송거리도 30%이상 향상됨을 확인하였다.
지능형 교통시스템에서는 노변장치와 차량의 통신장치간 정보교환을 통해 차량의 정보를 수집한다. 그리고 한 노변장치의 통신범위 내의 차량밀도는 시간에 따라 바뀐다. 차량밀도가 높아지면 한 노변장치에서 수집되는 차량정보가 많아지고 패킷의 충돌 확률이 높아진다. 본 논문에서는 차량밀도에 따라 전송속도 및 전송주기를 변경하여 패킷 수신율을 높이는 IEEE 802.11p 기반 적응 전송 알고리듬을 제안한다. 차량 간 통신 프로토콜 표준인 IEEE 802.11p MAC프로토콜을 ns-2.33으로 구한하여 차량밀도의 변화에 따른 성능을 평가하였다.
This paper has reviewed the performances of various AGCs which can be adopted in IEEE802.11p modems. IEEE802.11p, a high speed mobile communication standard for vehicles, requires high performance signal detector since the channel impulse responses are varied rapidly in time. In order to select the optimal signal detector, we simulated the performances of three detection methods. One is using RSSI signal, the other is using RSSI signal and I/Q signal, and the third is using I/Q signal through the Monte Carlo simulation. We evaluated the performances of the algorithms using our own system based on MAX 2829 transceiver(MAXIM $Integrated^{TM}$) in a real vehicular environment. As a result, the experiment using Fully I/Q signal derives the most excellent performance with the lowest minimum receiver sensitivity, packet error rate (PER) and false alarm rate (FAR).
In this paper, we propose an advanced Minimum Mean Square Error (MMSE) channel estimation method for IEEE 802.11p/Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) systems. To improve the performance of MMSE method, we apply the Weighted Sum using Update Matrix (WSUM) scheme to the step of calculating the instantaneously estimated channel and then, a time domain selectively averaging method is applied after the WSUM scheme. Based on that, the accuracy of instantaneously estimated channel increases and then, the accuracy of auto covariance matrix also increases. Consequently, we can achieve the performance gain over the conventional MMSE method. Through simulations based on the IEEE 802.11p standard, it is confirmed that the proposed scheme can outperform the existing channel estimation schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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