• ETRI Journal
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• 제36권3호
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• pp.460-468
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• 2014

This paper addresses the problem of joint time of arrival (TOA) and direction of arrival (DOA) estimation in impulse radio ultra-wideband systems with a two-antenna receiver and links the joint estimation of TOA and DOA to the sparse representation framework. Exploiting this link, an orthogonal matching pursuit algorithm is used for TOA estimation in the two antennas, and then the DOA parameters are estimated via the difference in the TOAs between the two antennas. The proposed algorithm can work well with a single measurement vector and can pair TOA and DOA parameters. Furthermore, it has better parameter-estimation performance than traditional propagator methods, such as, estimation of signal parameters via rotational invariance techniques algorithms matrix pencil algorithms, and other new joint-estimation schemes, with one single snapshot. The simulation results verify the usefulness of the proposed algorithm.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권8C호
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• pp.814-821
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• 2009

초광대역 방식의 실내 무선 위치인식 추정에서 비 가시거리 환경으로 인한 불규칙한 신호 도착시간 또는 클러스터화 된 다중경로 성분들의 겹침으로 인해, 도착시간 매개변수 추정 기법들은 합리적인 도착시간 (TOA) 매개변수를 얻는데 어려움을 가진다. 이 문제를 극복하고 우수한 성능의 초광대역 실내 우선 위치인식 추정을 달성하기 위해 종래 추정 기법과 다르고 클리스터 문제에 영향을 거이 받지 않는 강인한 TOA 매개변수 추정 기법과 초광대역 신호 모형을 제안한다. 컴퓨터 모의실험을 통해 제안 모형과 추정기법의 타당성을 검증하고 추정오차의 성능도 분석한다.

• ETRI Journal
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• 제32권2호
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• pp.333-335
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• 2010

This letter proposes a non-coherent blind time-of-arrival (TOA) estimation scheme for impulse radio ultra-wideband systems. The TOA estimation is performed in two consecutive phases: the Rayleigh-quotient theorem-based coarse-signal acquisition (CSA) and the iterative-threshold-test-based fine time estimation (FTE). The proposed scheme serves in a blind manner without demanding any a priori knowledge of the channel and the noise. Analysis and simulations demonstrate that the proposed scheme significantly increases the signal detection probability in CSA and ameliorates the TOA estimation accuracy in FTE.

• 전기전자학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.153-158
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• 2012

A new diversity combining scheme is proposed for time-of-arrival (TOA) estimation of chirp signal in dense multipath channel. In the multipath channel, the performance of TOA estimation using conventional correlation matrix-based diversity combining scheme is degraded due to the lack of de-correlation effect. To increase the de-correlation effect, the proposed diversity scheme employs interleaving method based on the property of de-chirped signal. As a result, the proposed scheme increases de-correlation effect and also reduces the noise of TOA estimation. Finally, the diversity achieved from the proposed scheme improves TOA estimation performance. The de-correlation effect is analyzed mathematically. The estimation accuracy of the proposed diversity scheme is superior to that of conventional diversity scheme in multipath channel.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.96-103
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• 2007

In this paper, we present a novel and numerically efficient algorithm for high resolution TOA(Time Of Arrival) estimation under indoor radio propagation channels. The proposed algorithm is not dependent on the structure of receivers, i.e, it can be used with either coherent or non-coherent receivers. The TOA estimation algorithm is based on a high resolution frequency estimation algorithm of Minimum-norm. The efficiency of the proposed algorithm relies on numerical analysis techniques in computing signal or noise subspaces. The algorithm is based on the two step procedures, one for transforming input data to frequency domain data and the other for estimating the unknown TOA using the proposed efficient algorithm. The efficiency in number of operations over other algorithms is presented. The performance of the proposed algorithm is investigated by means of computer simulations.. Throughout the analytic and computer simulation results, we show that the proposed algorithm exhibits superior performance in estimating TOA estimation with limited computational cost.

• ETRI Journal
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• 제35권5호
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• pp.757-766
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• 2013

This paper deals with the estimation of the time of arrival (TOA) of ultra-wideband signals under IEEE 802.15.4a channel models. The proposed approach is based on a randomness test and consists of determining whether an autoregressive (AR) process modeling an energy frame is random or not by using a distance to measure the randomness. The proposed method uses a threshold that is derived analytically according to a preset false alarm probability. To highlight the effectiveness of the developed approach, simulation setups as well as real data experiments are conducted to assess the performance of the new TOA estimation algorithm. Thereby, the proposed method is compared with the cell averaging constant false alarm rate technique, the threshold comparison algorithm, and the technique based on maximum energy selection with search back. The obtained results are promising, considering both simulations and collected real-life data.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권7C호
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• pp.608-615
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• 2007

일반적으로 양방향 전송을 통한 TOA(Time Of Arrival) 정보는 두 디바이스간의 정확한 RTT(Round Trip Time) 정보로부터 도출되지만 디바이스간의 서로 다른 클럭 표류의 영향으로 인하여 RTT 측정 시 요구되는 응답 시간이 길 경우 매우 심각한 TOA 오차를 야기 시키게 된다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 비동기 시스템에서 클럭 표류의 영향을 줄이면서 TOA와 TDOA(Time Difference Of Arrival) 정보를 획득하는 방안을 제안한다. 이를 검증하기 위해서 IEEE 802.15.4a Task Group에서 제시한 단방향 전송을 통한 측위 방안과 비교하였으며 제안된 방안이 기존 방법들보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.34-41
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• 2014

스태거 펄스 반복 주기 (pulse repetition interval, PRI)로 구성된 위협 레이더 신호에 대하여 실시간으로 PRI transform을 적용하여 스태거 PRI를 분석하고 측정 TOA와 추정된 PRI를 이용하여 능동 상쇄에 필요한 미래의 TOA (time of arrival)를 계산한다. 또한, 추정된 PRI와 TOA에 포함되어 있는 오차의 영향을 살펴보고 추정 PRI의 정확도를 향상시키는 기법과 TOA 오차의 영향을 감소시키기 위하여 TOA 평균화 기법을 제안한다. 마지막으로 TDOA와 최근 TOA를 이용하여 단순하게 예측된 미래 TOA와 제안된 방법을 통해 예측된 미래 TOA 간의 RMSE (root mean square error)를 비교하여 제안된 기법의 예측 정확도가 높음을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권4A호
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• pp.352-360
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• 2008

최근 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a TG (Task Group)에서는 저소비, 저전력 뿐만 아니라 다수개의 피코넷이 공존하는 즉, SOPs (simultaneously operating piconets) 환경하에서 거리 인지가 가능하도록 규정하고 있으며 거리인지 (ranging)의 서비스에 따라 Ternary 코드를 이용한 coherent/non-coherent 방안이 표준으로 채택되었다. 그러나 표준안에서 제시된 최소의 펄스 간 간격(Pulse Repetition Interval; PRI)은 채널의 최대 초과 지연 aximum Excess Delay; MED) 보다 좁아 펄스 간 간섭 (Inter-Pulse Interference; IPI) 문제가 발생되어 DS(Direct Sequence) 기반의 추정기법으로는 부정확한 최초 도착 시간(Time Of Arrival; TOA)을 얻게 된다. 따라서 본 논문에서는 IPI을 줄이면서 고정밀 TOA를 추정하기 위한 비주기적 펄스 전송 (non-periodic transmission; NPT) 패턴 기법을 제안한다. 수신단은 저속 무선 개인 영역 네트워크의 모티브를 고려하여 에너지 검출을 이용한 non-coherent 기반의 수신 구조로 구성하였다. TOA 정보는 슬라이딩 상관처리 후 역 탐색 구간 (Search Back Window; SBW)을 두어 오차를 감소시키고 사전 정해진 임계치를 이용하여 얻기 된다. 제안된 펄스 패턴 기법에 대한 성능을 검증하기 위해서 BEE 802.15.4a TG에서 제시한 두 가지 채널 모델을 적용하였고 시뮬레이션 결과로부터 제안된 기법이 다수개의 피코넷이 공존하는 다중 경로 환경에서 일반적인 기법보다 성능이 개선됨을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권11A호
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• pp.1086-1095
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• 2007

본 논문에서는 다수의 피코넷들이 공존 (Simultaneously Operating Piconets; SOP) 하는 환경하에서 다중 상관처리를 이용한 새로운 Non-coherent TOA 추정 기법을 제안한다. SOP 환경에서 각 피코넷들을 구분하기 위해서 Gold 시퀀스를 이용한 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 기반의 IR-UWB (Impulse Radio-Ultra WideBand) 신호를 사용하였으며 상관 특성을 개선시키기 위해서 다중 마스트 처리 (Multiple Mask Operation; MMO) 방안을 제시하였다. 직접 LOS 경로에 대한 도착 시간 (Time Of Arrival; TOA) 정보는 2단계의 대략적인(Coarse)/ 정밀 (Fine) 타이밍 검출 과정을 통해 획득된다. 제안된 기법에 대한 성능을 검증하기 위해서 IEEE 802.15.4a TG (Task Group)에서 제시한 두 채널 모델을 적용하였고 시뮬레이션 결과로부터 제안된 기법이 다수개의 피코넷이 공존하는 다중 경로 환경에서 일반적인 단일 상관 처리 기법보다 성능이 개선됨을 확인하였다.