• Journal of Communications and Networks
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• 제15권4호
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• pp.383-397
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• 2013

In this paper, the sensitivity of massive antenna arrays and digital beamforming to radio frequency (RF) chain in-phase quadrature-phase (I/Q) imbalance is studied and analyzed. The analysis shows that massive antenna arrays are increasingly sensitive to such RF chain imperfections, corrupting heavily the radiation pattern and beamforming capabilities. Motivated by this, novel RF-aware digital beamforming methods are then developed for automatically suppressing the unwanted effects of the RF I/Q imbalance without separate calibration loops in all individual receiver branches. More specifically, the paper covers closed-form analysis for signal processing properties as well as the associated radiation and beamforming properties of massive antenna arrays under both systematic and random RF I/Q imbalances. All analysis and derivations in this paper assume ideal signals to be circular. The well-known minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer and a widely-linear (WL) extension of it, called WL-MVDR, are analyzed in detail from the RF imperfection perspective, in terms of interference attenuation and beamsteering. The optimum RF-aware WL-MVDR beamforming solution is formulated and shown to efficiently suppress the RF imperfections. Based on the obtained results, the developed solutions and in particular the RF-aware WL-MVDR method can provide efficient beamsteering and interference suppressing characteristics, despite of the imperfections in the RF circuits. This is seen critical especially in the massive antenna array context where the cost-efficiency of individual RF chains is emphasized.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.818-823
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• 2016

밀리미터파(Millimeter wave) 통신 시스템은 밀리미터파 주파수 대역의 넓은 가용 주파수 자원을 이용해 높은 전송 용량을 제공할 수 있다. 밀리미터파 기반 시스템의 전송선 왜곡 허용치(link margin)를 확보하기 위해 최근 아날로그/디지털 빔포밍(beamforming)을 결합한 하이브리드(hybrid) 빔포밍 기술이 주목받고 있다. 본 논문에서는 무선 주파수 대역의 하드웨어 복잡도와 전력 소비를 절감하기 위해 이산푸리에변환(discrete Fourier transform) 기반 고정형 아날로그 빔포밍 장치를 포함하는 상향링크 하이브리드 빔포밍 시스템 구조를 소개하고, 사용자간 간섭을 제거하기 위해 기저대역 제로-포싱 (zero-forcing) 다중안테나 수신기 구조를 제시한다. 또한 고려하는 시스템의 전송 용량을 개선하기 위해 각 사용자들의 유효 채널이 서로 직교에 가깝도록 빔을 선택하는 알고리즘을 제안한다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안하는 방법의 성능 개선 효과를 확인한다.

• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.451-456
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• 2018

최근 장거리 수중음향통신 연구가 활발하게 진행되고 있다. 장거리 수중음향통신 연구를 위한 해상실험은 해양환경의 영향을 크게 받고 높은 비용과 많은 시간이 소요된다. 따라서 장거리 환경에서 수중음향통신 시스템의 성능을 예측하고 검증하기 위한 시뮬레이터에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 장거리 수중음향통신 시뮬레이터의 개발을 목적으로 중장거리 다중송신환경에서 수중음향통신 시뮬레이터로서 VirTEX(Virtual Time series EXperiment)의 성능을 분석하고, 해상 실험 결과와 비교 검증하였다. 송신 신호는 탐침을 위한 Chirp신호와 16QAM 방식으로 변조된 통신 신호를 사용하였다. VirTEX를 통해 수신 신호를 모의하고 다중송신환경에 의해 발생하는 채널 간 간섭을 적응 수동형 시역전을 이용하여 보상하여 통신 성능을 분석하였다. 또한 2005년 7월 이탈리아의 Elba island 북쪽 해역에서 수행한 FAF05(Focused Acoustic Field 2005) 실험 데이터와 비교하여 이를 검증하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제1권3호
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• pp.337-355
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• 2021

본 논문은 SAR 위성 기술의 현황을 조사하여 향후 우리나라 HRWS SAR (High Resolution Wide Swath Synthetic Aperture Radar) 위성을 개발하기 위한 전략을 제안하기 위해 만들어졌다. 현황조사를 통해, 최신 SAR 기술 동향은 SAR 위성 영상을 보다 적극적으로 활용하기 위해 DBF(Digital Beam-Forming), SCORE(SCan-On-REceive), DPCA(Displaced Phase Center Antenna), 간섭계, 그리고 편파 기술을 사용하는 것이라는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 최신 SAR 기술 동향 및 해외 HRWS SAR 개발 사례를 기반으로, 수년 내로 발사가 예정된 KOMPSAT-6(KOrea Multi-Purpose SATellite-6)를 사용하여 DPCA 및 SCORE 기술을 개발하고, 결국에는 전지구를 일주일 간격으로 관측할 수 있는 HRWS SAR 위성을 개발하는 것을 향후 우리나라 HRWS SAR 위성 개발을 위한 전략으로 제안하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.636-642
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• 2019

본 논문에서는 다중 입출력 시스템을 위한 MMSE (Minimum Mean Square Error) 기반 연판정 간섭 제거 기법의 검출 순서에 따른 BER (Bit Error Rate) 통신 성능을 분석하였다. 검출 순서 방식으로 안테나 Index 순서 방식, 채널 원소들의 절대값 크기 순서 방식, 채널 원소들의 절대값 합의 크기 순서 방식, SNR (Signal Noise Ratio) 순서 방식에 대하여 제안하였으며, 시뮬레이션을 통해 각각의 제안된 검출 순서 방식에 대한 BER 성능을 측정 및 분석하였다. 시뮬레이션 환경으로 M×M 다중 입출력 시스템의 비부호화 환경에서 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식을 사용하였으며, 독립적 레일리 감쇄 채널이 고려되었다. 시뮬레이션 결과를 통해 SNR 기반의 검출 순서 방식이 M=4 일 때 성능이득은 약 1.5dB, M=8일 경우 성능이득은 약 3.5dB, M=16일 경우 성능이득은 약 3.5dB로 안테나 수가 증가할수록 더 큰 BER 성능 향상을 확인하였으며, 이는 수신 신호의 검출 순서 방식이 검출 과정에서 발생하는 간섭 및 오류 확산을 방지하고 있음을 나타낸다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권12A호
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• pp.991-997
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• 2009

전송 빔포밍은 다수의 송수신 안테나 기법에서 다이버시티 이득을 최대로 얻을 수 있는 간단한 방법으로 널리 알려져 있다. 그러나 이와 같은 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 송신단과 수신단 모두 채널 상태에 관한 정보를 완벽하게 알고 있어야 하고 이는 피드백이 한정되어 있는 실제 시스템에서 비현실적이다. 이와 같은 이유로 현실적인 시스템에서는 송수신단이 모두 알고 있는 코드북(codebook)에서 수신단 출력에서의 신호 대 잡음비(SNR)가 최댓값을 갖는 전송 빔포밍 벡터를 선택하여 이의 인덱스만 수신단에서 송신단으로 피드백 해주는 코드북을 기반으로 하는 피드백 기법을 사용한다. 본 논문에서 우리는 코드북 기반의 피드백을 사용하는 다중 송신 안테나 시스템 (MISO)에서 피드백 채널에 에러가 존재하였을 경우에 대한 성능을 평균 비트 에러 (BER) 측면에서 수식적으로 분석하였으며, 이 수식을 이용하여 주어진 코드북에 대하여 최적의 빔포밍 벡터 인덱싱 기법을 제안하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권6호
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• pp.40-47
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• 2007

본 논문에서는 V-BLAST (Vertical-Bell-lab Layered Space Time) 복호 알고리즘의 ordering과 slicing 과정에 MAP(Maximum A Posteriori) 디코더의 외부 정보 (extrinsic information)를 이용한 최적의 터보 부호화된 (Optimal Turbo Coded) V-BLAST 적응 변조 시스템을 제안 후 성능을 관찰한다. 또한, 적응 변조 시스템에서 간단하게 V-BLAST 시스템과 터보 부호화 (Turbo Coding) 기법이 결합된 기존의 터보 부호화된 V-BLAST 기법을 적용한 경우와 기존의 터보 부호화된 V-BLAST 기법에서 V-BLAST 디코딩 알고리즘 대신 ML (Maximum Likelihood) 디코딩 알고리즘을 적용한 경우에 비교하여 전송률 (throughput) 성능과 복잡도를 살펴본다. 게다가, MIMO (Multiput-Input-Multiple-Output) 기법을 적용하여 제안된 시스템의 성능 개선을 확인한다. 모의 실험 결과, 제안된 디코딩 알고리즘은 ML 디코딩 알고리즘에 비해 복잡도가 낮으나, 기존의 시스템에 비해 복잡도가 높다. 하지만, 성능 개선 측면에서 제안된 시스템의 전송률 성능은 기존의 시스템에 비하여 전신호 대 잡음 비(SNR: Signal to Noise Ratio) 구간에서 우수하고, ML 디코딩 알고리즘을 적용한 기존 시스템의 전송률 성능에 거의 근접함을 보인다. 특히, 실험 결과는 각 MIMO 기법에서 제안된 시스템이 기존의 시스템에 비하여 각각 최대 350kbps, 460 kbps, 740 kbps의 전송률 성능 개선을 보여주고, 이것은 제안된 디코딩 알고리즘의 효과가 송 수신안테나의 수가 증가할수록 커진다는 것을 의미한다.