• Journal of Communications and Networks
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• 제14권4호
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• pp.374-384
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• 2012

Utilizing artificial noise (AN) is a good means to guarantee security against eavesdropping in a multi-inputmulti-output system, where the AN is designed to lie in the null space of the legitimate receiver's channel direction information (CDI). However, imperfect CDI will lead to noise leakage at the legitimate receiver and cause significant loss in the achievable secrecy rate. In this paper, we consider a delayed feedback system, and investigate the impact of delayed CDI on security by using a transmit beamforming and AN scheme. By exploiting the Gauss-Markov fading spectrum to model the feedback delay, we derive a closed-form expression of the upper bound on the secrecy rate loss, where $N_t$ = 2. For a moderate number of antennas where $N_t$ > 2, two special cases, based on the first-order statistics of the noise leakage and large number theory, are explored to approximate the respective upper bounds. In addition, to maintain a constant signal-to-interferenceplus-noise ratio degradation, we analyze the corresponding delay constraint. Furthermore, based on the obtained closed-form expression of the lower bound on the achievable secrecy rate, we investigate an optimal power allocation strategy between the information signal and the AN. The analytical and numerical results obtained based on first-order statistics can be regarded as a good approximation of the capacity that can be achieved at the legitimate receiver with a certain number of antennas, $N_t$. In addition, for a given delay, we show that optimal power allocation is not sensitive to the number of antennas in a high signal-to-noise ratio regime. The simulation results further indicate that the achievable secrecy rate with optimal power allocation can be improved significantly as compared to that with fixed power allocation. In addition, as the delay increases, the ratio of power allocated to the AN should be decreased to reduce the secrecy rate degradation.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권7호
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• pp.747-756
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• 2014

본 논문에서는 다이버시티 효과를 사용하여 다중 안테나를 고려한 경로 손실 모델을 제안한다. 현재까지 진행되어진 연구 중 대다수는 경로 손실 모델은 송신단과 수신단 사이의 지리적 환경을 고려한 모델은 많았지만, 다중 안테나를 고려한 모델은 상대적으로 연구가 적게 진행되었다. 현재 무선 통신 시스템에서도 다중 안테나를 사용한다. 더욱이 지속적인 통신 용량 개선을 위한 방법으로 다이버시티 기법을 사용하는 사례도 쉽게 찾아볼 수 있다. 하지만 이러한 통신 시스템에서 수신 신호의 세기를 예측할 수 있는 경로 손실 모델은 현재 확립되지 않았다. 따라서 이와 같은 환경에서 수신 신호 전력의 변화를 예측하기 위해 다이버시티 이득으로 변화된 SNR(Signal to Noise Ratio)을 구한다. 제안하는 모델에서 수신단의 안테나의 개수가 7개 이상일 때부터 다이버시티 효과가 일정 값으로 수렴하기 때문에 수신단의 안테나의 개수는 10개인 경우까지 고려하였다. 제안한 모델과 연산을 통한 계산값의 RMSE(Root Mean Square Error)는 1이내 임을 확인하였다. 즉, 기존의 BER(Bit Error Rate) 곡선으로부터 다이버시티 이득을 계산하였고, 다중 안테나를 사용한 통신 시스템 모델에서 예측할 수 없었던 수신 신호의 세기를 본 논문에서 제안한 경로 손실 모델을 통하여 예측이 가능하다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.421-427
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• 2009

본 논문에서 무선 센서 네트워크에 적용 가능한 시공간 블록 부호(Space-Time Block Coding: STBC)와 ARQ를 이용한 1-2-1 부호화 협력 통신 방식을 제안한다. 부호화 협력 통신은 협력 통신에 채널 부호화를 접목시킨 기술로 본 논문에서는 콘볼루션 부호화기를 사용한다. ARQ 방식은 소스 노드로부터 수신한 신호를 우선적으로 목적지 노드에서 평가하여 만족되어질 경우, ACK 메시지를 소스 노드와 릴레이 노드로 전송하고 수신한 신호를 복구하므로 기존의 협력 통신에 비해 주파수 효율을 높일 수 있다. 중계 노드 1과2는 소스로부터 수신한 신호를 펑처링하석 목적지로 전송하는데, 이때 STBC 기술을 적용하여 프로토콜의 신뢰성을 높인다. 또한, 간단한 비교기를 통하여 우수한 BER 성능을 얻을 수 있다. 마지막으로 제안한 프로토콜을 레일리 페이딩과 AWGN를 고려한 Monte-Carlo 시뮬레이션을 통해 BER 성능을 검증하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.442-450
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• 2008

본 논문에서는 직접 변환 방식의 UHF RFID 수신기에서 사용되는 위상 다이버시티의 특성을 분석하고, 태그 변조 방식에 따른 최적의 I/Q 신호 결합 방법을 제시한다. 먼저 위상 다이버시티를 사용하지 않고 단일 채널 수신기를 구성했을 때 송신 신호와 국부발진기 신호 사이의 거리에 따른 위상차에 의해 발생하는 페이딩 특성을 분석하여 위상 다이버시티의 필요성을 보였다. 다음으로 이러한 페이딩 특성에 따른 수신 신호의 감쇄 특성을 극복하기 위한 최적의 I와 Q 채널의 결합 방법을 제안하였다. ASK의 경우, AWGN 환경에서 I와 Q 채널의 전력 평균값이 최적 신호 결합 방법임을 확인하였고, PSK의 경우는 최적 신호 결합 방법으로 arctangent 방법 및 principal component 결합 방법을 제안하였다. 제시된 결합 방법의 성능 비교를 위해 시간 파형 및 심볼 에러확률 성능을 I와 Q 패널 중 최적의 SNR 값을 갖는 패널을 선택하는 선택 다이버시티와 비교하여 분석하였다. 이론 분석 및 시뮬레이션 결과, 제시된 방법이 선택 다이버시티에 비해 최대 3 dB의 SNR 개선 효과를 가짐을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권7호
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• pp.515-522
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• 2018

본 논문에서는 기존 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템보다 높은 성능과 스펙트럼 효율를 달성할 수 있는 OFDM-CDIM(Coded Direct Index Modulation) 시스템을 제안한다. 기존 OFDM-IM(Index Modulation) 및 DM(Dual Mode)-OFDM-IM 시스템은 높은 복잡도를 갖는 조합연산을 통해 각 부반송파의 인덱스에 추가적인 데이터를 할당하여 전송한다. 그러나 제안하는 시스템은 모드를 선택하는 정보를 각 부반송파에 추가 연산 없이 직접 할당하고, 선택된 모드 내에서 하나의 심볼을 선택하여 전송한다. 더욱이 부반송파의 인덱스에 할당되는 데이터에만 부호화를 수행하여 높은 부호율과 함께 우수한 성능 개선 효과를 얻는다. 시뮬레이션 결과를 통해 4개를 모드를 사용하는 4M(Four Modes)-OFDM-CDIM 시스템은 기존 4QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 사용하는 OFDM 시스템과 비교하여 AWGN(Additive White Gaussian Noise)과 Rayleigh 페이딩 환경에서 BER(Bit Error Rate) 성능과 전송 효율을 향상시킬 수 있음을 정량적으로 확인할 수 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39A권8호
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• pp.437-444
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• 2014

본 논문에서는 다중 안테나를 사용한 고속철도 환경의 경로 손실 모델을 제안 하였다. 기본적으로 고속 철도의 모든 특성들 사이에서, 경로 손실(path loss)는 고속 철도 통신 시스템의 설계에서 매우 중요하다. 현재까지 진행되어진 연구 중 대다수는 경로 손실 모델은 송신단과 수신단 사이이의 지리적 환경을 고려한 모델은 많았지만 다중 안테나를 사용한 시스템과 Doppler effect를 고려한 환경에서의 연구는 상대적으로 적게 고려되어 왔다. Doppler shift에 평균 residuals고려하는 모델링을 위해 사용되는 조정된 자유 공간 손실 모델(tuned free-space path loss model)은 최대 이동 속도가 340km인 ZhengZhou - Xi'an 간 전용선에서의 측정값을 활용하고 다중 안테나의 평균 residuals은 MRC 기법을 사용했을 시의 이론적 계산값을 다이버시티 이득을 활용한다. 통신 시스템상의 두 가지 요인으로 발생하는 평균 residuals을 추정하여 제안하는 모델은 다중 안테나를 사용한 시스템에서 수신 신호의 손실을 예측한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권11호
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• pp.53-60
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• 2005

본 논문에서 UWB 시스템에 MC-CDMA 방식을 적용하여 성능을 분석하고 최근 표준화가 진행중인 DS-CDMA, OFDM 방식과 비교한다. DS-CDMA 방식은 다중경로 성분을 검출하기 위해 많은 Rake Finger들이 필요하기 때문에 시스템의 복잡도가 증가하고 OFDM 방식은 주파수 호핑을 사용하지 않는 상태에서 순간 방사 전력이 FCC에서 규정을 만족하지 못한다. 따라서 두 시스템의 혼합 형태인 MC-CDMA 방식이 시스템의 복잡도는 DS-CDMA 보다 간단하면서 주파수 선택적 페이딩 채널에서 좋은 성능을 나타내고 OFDM 방식과는 달리 매 순간마다 무든 전송대역을 사용함으로써 스펙트럼당 방사 전력이 낮아진다. 시뮬레이션 결과 단일 사용자일 경우 DS-CDMA 방식이 가장 우수한 결과를 보여주었지만, 다중사용자일 경우 MC-CDMA 방식이 더 우수한 성능을 보여주었다.

• 전자공학회논문지
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• 제49권10호
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• pp.47-53
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• 2012

시간 반전 (time-reversal, TR) 전처리 기법은 유효 채널의 전력을 특정 시간으로 집중시키는 역할을 하며, 이를 통해 단일 탭 수신기의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 선형 블록 전처리 형태를 가지는 주파수 영역 동일 이득 결합 (frequency-domain equal-gain-combining, FD-EGC) TR 기법은 기존의 TR 기법에 비해 temporal focusing 성능이 뛰어나다. 또한, FD-EGC는 분산 안테나 시스템 (distributed antenna systems, DAS)에서 minimum mean square error 수신기의 수신 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 이러한 FD-EGC의 수신 성능 분석에 그치지 않고, capacity 성능을 분석하는 것에 중점을 두었다. 우선, DAS에서 FD-EGC의 capacity를 유도하였으며, 안테나 수에 따라 capacity가 증가함을 보였다. 이어 정보 이론적 보안 측면에서 secrecy rate를 유도하였으며, 이를 통해 FD-EGC가 다른 사용자에게 보안을 유지하면서도 목표 사용자에게는 많은 양의 정보를 전송할 수 있음을 보였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.272-279
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• 2006

본 논문에서는 W-CDMA(Wide band Code Division Multiple Access) 시스템에서 채널 측정 및 프레임 동기 확인에 사용되는 파일럿 비트 패턴의 프레임 동기 단어(frame synchronization words) 성능을 분석한다. 또한 W-CDMA 시스템에서는 두 개의 수신 단말기를 갖지 않고도, 다른 주파수의 측정을 하기 위해 압축 모드(compressed mode)를 사용한다. 제안된 프레임 동기용 이원 부호의 우선 쌍 간의 보완 매핑(complementary mapping) 관계를 이용하면, 압축 모드에서도 프레임 동기 특성을 유지함을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인한다. 검출 확률과 오 경보 확률을 갖는 수신기 동작 특성(ROC: Reciever Operating Characteristic) 곡선은 LLRT(Log Likely-hood Ratio Test), GLRT(Generalied Likeiyhood Ratio Test), 연판정(soft correlation test), 경 판정(hard correlarion test)과 같은 다양한 검출법(detection metrics)을 이용하여 레일레이 페이딩 채널에서 제안된 프레임 동기 단어의 성능 분석에 사용된다. 이 논문의 파일럿 비트 패턴의 성능에 대한 연구 결과는 3세대 W-CDMA 시스템에서 프레임 동기의 설계 및 구현에 유용한 참고 자료가 될 수 있을 것이다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권2호
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• pp.38-45
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• 2009

본 논문에서는 duo-binary 터보 부호를 이용한 협동 다이버시티 기술을 소개하고 그 성능을 분석한다. 오류 정정 부호를 이용한 부호화 다이버시티 기술은 상대편 단말에서의 복호 및 재 부호화 전송을 이용하여 큰 협동 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 반면, 상대편 단말에서 복호가 실패할 경우에는 오히려 더 큰 성능 악화를 초래할 수도 있다. 본 논문에서는 IEEE WiMax 규격에서 오류 정정 부호 기술로 정의되어 있는 duo-binary 터보 부호를 이용한 부호화 다이버시티 기술을 다양한 방식으로 적용하여 성능을 시뮬레이션하고, 그 결과를 분석한다. 특히 본 논문에서는 duo-binary 터보 부호에 대한 부호율 호환 가능 부호를 이용하여 서로 다른 패리티를 전송하는 단말들끼리 협동 다이버시티를 이용하는 방법을 소개한다 본 논문에서 제시한 시뮬레이션 결과에 따르면 적절한 신호대 잡음비 환경에서 제안한 방식이 매우 큰 협동 다이버시티 이득을 보일 수 있음을 알 수 있다.