논문은 밀리미터파 통신 및 레이더 응용을 위한 저손실 광대역 도파관 변환기를 제안한다. 기존 E-plane 프로브 변환기는 밀리미터파 대역에서 도파관 크기를 고려하여 매우 얇고 유연한 기판을 사용한다. 하지만, 이러한 기판은 휘어지기 쉬우며 이는 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 변환기 프로브가 도파관 벽면 틈에 삽입되어 고정되는 연장된 E-plane 프로브 구조를 제안하고, 두께가 $127{\mu}m$이고 유전율 2.2인 기판을 사용하여 제작하였다. W-대역 (75-110 GHz)에서 측정된 백투백(back-to-back) 변환기의 삽입 손실은 3cm 길이 도파관을 포함하여 1.35 dB (${\pm}0.35dB$)이며, 반사 손실은 13.8 dB 이상으로 아주 우수한 특성을 보였다. 따라서, 제안된 변환기는 밀리미터파 초고속 흉신 또는 고감도 레이다에 효과적으로 활용될 수 있다.
최근 요구되는 트래픽이 지속적으로 증가하면서 광대역의 주파수를 확보할 수 있는 밀리미터파 기반의 이동통신 기술이 주목을 받고 있다. 하지만 밀리미터파 대역의 채널은 NLoS (Non-Line-of-Sight) 환경에 취약하며 경로 감쇠가 매우 큰 문제점을 갖는다. 이를 위해 기지국에 수십 개 이상의 안테나를 장착하여 빔 형성을 통해 경로 감쇠를 보완하는 Massive MIMO (Multiple Input and Multiple Output) 시스템이 연구되고 있다. 기존 빔 형성 기법에는 아날로그 방식과 디지털 방식이 있지만 시스템의 복잡도와 비용적인 측면에서 Massive MIMO 시스템에 적용하기에 현실적인 어려움이 따른다. 따라서 본 논문에서는 밀리미터파 대역의 Massive MIMO 시스템에서 상기 두 방식을 융합한 하이브리드 빔 형성 기법을 연구한다. 또한 다수의 안테나를 장착한 다중 사용자를 서비스할 수 있도록 공간 다중화 기법을 고려한다. 주파수 효율 분석을 통해 빔 형성 및 공간 다중화에 의한 이득을 평가한다.
본 논문에서는 밀리미터파 대역의 신호 발생을 위한 헤테로다인 방식을 제안하였다. 향후, 무선 이동통신, 광대역 통신망에 사용되어질 밀리미터파 신호는 전기적 요소의 한계로 광학적인 요소에 의해 신호를 생성하는 방법이 많이 연구되고 있다. 광학적인 요소에 의한 여러 가지의 연구들은 주로 광검출기의 기능, 밀리미터파 대역의 발진기의 개발 등이 주로 이루어지고 있으며 무선 통신망에 적용하기 위한 소자기술 등이 발전되고 있다. 따라서 본 논문에서는 향후 밀리미터파 대역에서 사용되어질 LMDS(Local Multi-point Distribution Service) 등의 시스템에서 수십기가 헤르츠급의 광원으로 응용 가능한 헤테로다인 방식을 이용한 밀리미터파 신호의 생성에 대한 수치적인 방법에 대해 컴퓨터시뮬레이션을 통하여 검증하였다.
본 연구는 미래의 무선 및 유비쿼터스 통신을 위한 광/밀리미터파 신호의 직접 변환(생성) 실험을 50-60 GHz 범위에서 광 기술을 응용하여 성공적으로 수행하였다. 이 실험에서 22.5mW의 광신호가 광 도파로 내에 입사되었고, 밀리미터파 도파관 내부로 방사된 밀리미터파 신호는 밀리미터파 검출기에 의해 검출되었다. 밀리미터파 신호의 스펙트럼 선폭은 1 KHz이하를 나타냈다. 또, 50-60GHz 범위에서, 밀리미터파 신호의 Power 피크치 변위가 1.2dBm 이하인 이득특성을 나타냈다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제16권4호
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pp.1330-1350
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2022
As a preprocessing operation of transmitter antennas, the hybrid precoding is restricted by the limited computing resources of the transmitter. Therefore, this paper proposes a novel hybrid precoding that guarantees the communication efficiency with low complexity and a fast computational speed. First, the analog and digital precoding matrix is derived from the maximum eigenvectors of the channel matrix in the sub-connected architecture to maximize the communication rate. Second, the extended power iteration (EPI) is utilized to obtain the maximum eigenvalues and their eigenvectors of the channel matrix, which reduces the computational complexity caused by the singular value decomposition (SVD). Third, the Aitken acceleration method is utilized to further improve the convergence rate of the EPI algorithm. Finally, the hybrid precoding based on the EPI method and the Aitken acceleration algorithm is evaluated in millimeter-wave (mmWave) massive multiple-input and multiple-output (MIMO) systems. The experimental results show that the proposed method can reduce the computational complexity with the high performance in mmWave massive MIMO systems. The method has the wide application prospect in future wireless communication systems.
In this paper, a MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) broadband drive amplifier for wireless communication system has designed using active feedback method. The MMIC brodband amplifier was designed using 0.5$\mu\textrm{m}$ MESFET of ETRI library. Simulation results show that gain is 22 dB, and gain flatness ${\pm}$1 dB. Maximum output power 15 dBm and noise figure 2.5 dB in bandwidth 500 MHz ~3.0 GHz. The MMIC Broadband amplifer's chip area is 14mm${\times}$1.4mm.
대함용 소형 밀리미터파 추적 레이다는 저속으로 기동 중인 큰 RCS를 갖는 바다위의 함정 표적에 대하여 TWS(Track While Scan) 방식을 통하여 실시간으로 표적을 탐색, 탐지 하여 추적하는 펄스 방식의 레이더이다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다의 성능을 실험실 무반향 챔버 환경에서 확인하기 위한 모의신호 발생장치 개발에 대하여 서술한다. 추적 레이다용 모의신호를 생성하기 위한 요구사항과 요구사항을 충족하기 위한 모의신호 발생장치의 하드웨어 구성과 추적 레이다와 연동하여 시험을 하고 성능을 분석하기 위한 GUI 프로그램을 기술하고 성능시험을 통해 구현한 모의신호 발생장치를 검증하였다.
본 논문에서는 야외 환경에서 약 10 km 거리까지의 대기공간을 이용하여 밀리미터파 대역의 전파를 송수신 및 채널사운딩 측정할 수 있는 장치를 제작하고 그 특성을 알아보았다. 이 장치는 밀리미터파 대역의 전파 특성 연구에 큰 도움이 될 것으로 예상한다. 측정된 수신세기, PDP 등의 데이터를 통해 PathLoss, K-factor, 전파모델 예측치와의 비교 분석등을 할 수 있다. 이동형 송수신 장치는 차량에 탑재되어 송신소와 수신소의 위치를 자유롭게 변경할 수 있으며 거리에 따른 동화기 문제를 해결하기 위해 루비듐 원자시계를 사용하였다. 안테나의 주요 섹터를 찾기 위해 스캐닝을 활용한 자동 보어사이트 정렬 기능을 적용하였다.
대한원격탐사학회 1999년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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pp.132-134
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1999
Rainfall characteristics for designing the optimum millimeter-wave communication systems from two rainfall data set was analyzed. Two rainfall data sets were compared; one-minute rainfall rate data, one-hour synoptic observation data. Each data set has different observation method, sampling frequency. We looked for tendency and quality confluence between two data sets. We showed several results using one-minute rainfall data by millimeter-wave attenuation model. A climatological one-minute rainfall rate data set over Korean Peninsula will be made after data quality control procedure
최근 소형 레이더는 다양한 운용환경에서 대응하기 위하여 소형화와 저전력화를 추진한다. 또한 한번의 타격으로 표적의 시스템을 무능화시키기 위해 높은 거리해상도를 갖는 소형 밀리미터파 레이더 개발을 요구한다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 레이더에서 사용할 수 있는 신호처리기를 설계하고 구현하였다. 소형 밀리미터파 레이더를 위한 신호처리기는 소형화와 저전력화를 위해 디지털 IF(Intermediate Frequency) 수신기와 실시간 FFT 연산이 가능한 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈을 설계하였다. 또한 소형 밀리미터파 레이더의 수신 경로에서 발생할 수 있는 신호의 왜곡을 보정하기 위한 수단으로 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 DAC(Digital Analog Converter)를 활용하여 시스템에서 사용하는 RF(Radio Frequency) 신호를 생성할 수 있도록 하였다. 마지막으로 성능시험을 통해 구현한 신호처리기를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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