• Journal of Communications and Networks
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• 제5권4호
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• pp.328-343
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• 2003

Orthogonal pulse-shape modulation using Hermite pulses for ultra-wideband communications is reviewed. Closedform expressions of cross-correlations among Hermite pulses and their corresponding transmit and receive waveforms are provided. These show that the pulses lose orthogonality at the receiver in the presence of differentiating antennas. Using these expressions, an algebraic model is established based on the projections of distorted receive waveforms onto the orthonormal basis given by the set of normalized orthogonal Hermite pulses. Using this new matrix model, a number of pulse-shape modulation schemes are analyzed and a novel orthogonal design is proposed. In the proposed orthogonal design, transmit waveforms are constructed as combinations of elementary Hermites with weighting coefficients derived by employing the Gram-Schmidt (QR) factorization of the differentiating distortion model’s matrix. The design ensures orthogonality of the vectors at the output of the receiver bank of correlators, without requiring compensation for the distortion introduced by the antennas. In addition, a new set of elementary Hermite Pulses is proposed which further enhances the performance of the new design while enabling a simplified hardware implementation.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제5권3호
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• pp.13-23
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• 2006

UWB(Ultra Wideband)를 이용한 시스템은 텔레메틱스의 주요기술인 무선 엑세스 기술로 Bluetooth와 함께 활발한 연구가 진행되고 있다. 고속 데이터 통신이 가능한 UWB시스템은 시스템의 복잡도가 낮고 저렴한 가격으로 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 현재 UWB 이외의 기술에 대한 타이밍 지터의 효과는 많이 분석되었으나, UWB 시스템에서는 아직 타이밍 지터에 대한 많은 연구가 이루어지지 않았다. 따라서 본 논문에서는 Hermite 펄스를 사용하는 M진 UWB 시스템에 대한 타이밍 지터 효과를 이론적으로 분석하고, 성능을 모의실험을 통해 확인하였다. 이론적인 분석을 위해 직교 Hermite 펄스의 상관함수를 closed form으로 유도하였으며, 상관함수를 이용하여 M진 직교 Hermite 펄스 시스템의 심볼 에러 확률을 수학적으로 모델링 하였다. 또한 이 수학적 모델을 이용한 결과를 모의실험과 비교하였을 때 tightly upper bound 임을 확인하였다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제9권4호
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• pp.482-489
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• 2007

In this paper, two frequency domain signal processing techniques for pulse shape modulation(PSM) ultra wideband(UWB) systems are presented. Firstly, orthogonal detection of UWB PSM Hermite pulses in frequency domain is addressed. It is important because time domain detection by correlation-based receivers is severely degraded by many sources of distortion. Pulse-shape, the information conveying signal characteristic, is deformed by AWGN and shape-destructive addition of multiple paths from the propagation channel. Additionally, because of the short nature of UWB pulses, timing mismatches and synchronism degrade the performance of PSM UWB communication systems. In this paper, frequency domain orthogonality of the Hermite pulses is exploited to propose an alternative detection method, which makes possible efficient detection of PSM in dense multipath channel environments. Secondly, a ranging method employing the Cepstrum algorithm is proposed. This method is partly processed in the frequency domain and can be implemented without additional hardware complexity in the terminal.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권9A호
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• pp.909-916
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• 2008

이 논문은 초광대역(Ultra WideBand: UWB) 임펄스 라디오(Impulse Radio: IR) 시스템에서 Modified Hermite Polynomial(MHP) 펄스들을 이용한 M진 펄스차수 시간도약 다중접속(Pulse Order-Time Hopping-Multiple Access: PO-THMA) 방법을 제안하고, 시스템의 비트오류율(Bit Error Rate: BER)을 분석한다. 제안하는 다중접속 방법은 상호간에 직교성을 가지는 MHP 펄스들을 사용하여 동일한 칩 시간에 펄스들이 존재하더라도 섞임 없이 구분해 낼 수 있는 성질을 이용하여 다중 접속용량 증가시킬 수 있다. 제안하는 시스템의 성능 분석을 위해 데이터 전송에 사용한 MHP 펄스들의 상호 상관함수를 구하고, 기존이 다중접속 방식과 비교하여 데이터 전송율과 BER 성능이 개선됨을 보인다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.27-38
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• 2011

본 논문에서는 신체 외부 고속 통신을 위한 UWB-IR(Ultra Wide Band-Impulse Radio)을 알아보고 다중 접속 시 발생하는 간섭을 완화하고 전송 효율을 높이기 위해 MHP(Modified Hermite Polynomial)펄스와 터너리 코드를 이용한 다중접속 기법을 제안한다. 상호 직교성을 가지는 MHP 펄스와 터너리 코드를 이용하여 신호를 전송할 경우, 신체 외부 고속 및 저속 통신에서 다중접속 시 발생하는 다중 사용자 간섭을 완화하고 다중 사용자간의 신호 구분이 가능하다. 신호 심볼구조에서 MHP 펄스와 터너리 코드 그리고 시간도약 구간을 설정하여 동기식과 비동기식 고속전송 그리고 동기식과 비동기식 저속전송의 경우에서 최적의 전송기법을 찾고 검증한다. 시뮬레이션을 통해 동기식 구조에서 MHP 펄스를 이용하여 전송한 경우 가우시안 펄스를 사용한 경우보다 2~3dB 향상됨을 확인하였다. 또한 비동기식 구조에서의 신호충돌을 회피하기 위해 터너리 코드를 사용하여 전송하여 향상된 다중접속 기법을 확인하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제10권1호
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• pp.49-59
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• 2011

현재 목표기기(target node)의 위치를 측정하는 기술 중에 가장 정확도가 높다고 평가되는 방법은 ToA(Time of Arrival) 거리 측정(Ranging) 기술과 TDoA(Time Difference of Arrival) 거리 측정 기술을 이용한 위치 측정 방법이다. ToA와 TDoA는 시간을 기반으로 하는 거리 측정 기술이기 때문에 여러 개의 참조기기(Reference node)와 목표기기 사이의 시간 동기화와 오프셋이 중요시 된다. 참조기기와 목표기기 사이의 시간 동기화가 정확하게 이루어지지 않거나 참조기기 간 시간 오프셋이 발생할 경우 정확한 시점에서 신호를 검출할 수 없게 되어 거리오차가 발생하게 되고, 이러한 거리오차를 일반적인 위치 측정 알고리즘에 적용하게 되면 목표 기기의 정확한 위치를 측정할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 참조기기와 목표기기 사이에 시간 동기화가 맞지 않을 경우와 참조기기와 참조기기 사이의 시간 오프셋이 발생할 경우에 위치 측정의 오차를 줄이는 ToA와 TDoA의 Hybrid 방식을 제안한다. 각각의 펄스가 직교성을 갖는 특징을 지닌 MHP(Modified Hermite Polynomial) 펄스를 이용하여 참조기기들이 각기 다른 MHP 펄스를 송수신하도록 하고 이를 통해 한 번의 MHP 펄스 송수신만으로 TDoA와 ToA 두 가지 방법을 모두 이용하여 각각의 거리를 측정하고 위치 계산을 할 수 있도록 한다. Hybrid 방식은 TDoA와 ToA 방법을 이용한 거리 측정을 반복적인 계산을 통해 실제 거리 오차가 적은 방법을 선택하여 목표기기의 위치를 좀 더 정확하게 측정할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 보였다.