본 논문에서는 다양한 방식의 MIMO 기법에 쉽게 적용이 가능한 송수신 시스템 모델을 제안하고 이들의 성능 분석 시 필요한 채널간의 상관 특성 획득이 가능한 MIMO 채널 모델을 제시한다. 실내 환경에서의 채널 모델링을 통하여 MIMO 채널 형성에 따른 안테나 사이의 간섭을 시뮬레이션을 통하여 획득하고 주파수 선택적 채널 하에서 MIMO-UWB 시스템의 성능을 분석한다. 특히 채널 전달함수의 역행렬 계산시 과다한 연산량을 줄이기 위하여, 임의의 한 수신안테나에서 각각의 송신 안테나 신호를 복원하며, 각 수신안테나에서 추정된 송신 신호를 결합하는 방법을 채택하였다.
본 논문에서는 시공간 다이버시티 이득을 갖는 STBC를 U 시스템에 적용하고 4차의 다이버시티 이득을 얻기 위해 주파수 반복을 하는 주파수 다이버시티를 적용함으로써 UWB OFDM의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 모의실험으로 제안 하고자하는 시스템의 주파수 다이버시티를 적용한 UWB STBC-OFDM의 성능을 분석하였다. 분석한 결과 본 논문에서 제안한 U 시스템은 송신안테나의 증가에 따라 발생하는 복잡도를 줄일 수 있으며, 2개의 송신 안테나만을 사용하고도 주파수 반복에 의한 선형적인 계산만으로 4개의 송신 안테나를 사용하는 것과 같은 성능을 얻을 수 있었다. 제안된 시스템은 일반적인 UWB OFDM과 비교하면7.1 dB, UWB STBC-OFDM과 비교하면 1.9dB의 성능이 향상되는 것으로 분석되었다.
본 논문에서는 최근 발표된 UWB 주파수 허용대역($3.1{\sim}4.8$ GHz, $7.1{\sim}10.2$ GHz)을 만족하기 위해 두 개의 부채꼴 루프 안테나를 대칭적으로 놓음으로써 넓은 주파수 대역을 소거할 수 있는 UWB 안테나를 설계한다. 설계된 안테나의 패치면에 inverted_L 모양의 슬릿을 삽입함으로써 소거하고자 하는 $4.8{\sim}7.1$ GHz의 넓은 주파수 대역을 소거할 수 있었다. 최적화하여 제작된 UWB 안테나는 3.1 GHz이상에서 -10dB 이하의 반사손실 값을 가지고, 1 ns 이하의 군지연과 선형적인 위상특성을 가졌다. 패치면에 inverted-L 모양의 슬릿을 삽입한 안테나는 $4.8{\sim}7.1GHz$의 대역 내에서 -10dB이상의 반사손실과 5 ns의 군지연, 비선형적인 위상 및 이득감소특성을 가졌다. 제작된 안테나의 방사패턴은 각각의 주파수에서 무지향성의 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 다중경로가 무수히 많은 환경에서 다중안테나를 이용하여 고속의 데이터 전송률을 달성하기 위한 초광대역(UWB: Ultra-Wideband) 시스템의 성능 향상에 대해 연구한다. 다중 수신안테나가 제공하는 공간다이버시티와 RAKE 수신기가 제공하는 시간 다이버시티가 2PAM(Binary Pulse Amplitude Modulation) TH(Time Hopping) UWB 통신 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 시뮬레이션 결과를 통해 다중수신안테나의 수가 증가함에 따라 TH-UWB 시스템의 BER(Bit Error Rate) 성능이 크게 향상됨을 보인다. 또한 SRAKE(Selective RAKE)에 의해 선택되는 다중경로 성분의 수가 증가할수록 시스템의 성능이 더욱 향상 됨을 확인한다.
본 논문에서는 시공간 다이버시티 이득을 갖는 STBC를 UWB 시스템에 적용하고 4차의 다이버시티 이득을 얻기 위해 주파수 다이버시티를 적용함으로써 UWB OFDM의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 모의실험으로 제안하고자 하는 시스템의 주파수 다이버시티를 적용한 UWB STBC-OFDM의 성능을 분석하였다. 분석한 결과 본 논문에서 제안한 UWB 시스템은 송신 안테나의 증가에 따라 발생하는 복잡도를 줄일 수 있으며, 2개의 송신 안테나만을 사용하고도 주파수 반복에 의한 선형적인 계산만으로 4개의 송신 안테나를 사용하는 것과 같은 성능을 얻을 수 있었다. 제안된 시스템을 $10^{-4}$서 일반적인 UWB OFDM과 비교하면 $7.1\;\cal{dB}$, UWB STBC-OFDM과 비교하면 $1.9\;\cal{dB}$의 성능이 향상되는 것으로 분석되었다.
본 논문에서는 UWB 대역(3.1-10.6 GHz)에서 동작하는 소형 대수-주기 반-보우타이 다이폴 배열 안테나에 대한 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 안테나는 일반적인 대수-주기 다이폴 배열 안테나에서 사용되는 스트립 형태의 다이폴 소자 대신에 반-보우타이 형태의 다이폴 소자를 사용하고 소자간의 간격을 줄여 소형화하였다. 반-보우타이 다이폴 소자의 벌어지는 각도와 간격계수에 따른 입력 반사계수와 이득 특성을 분석하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판 상에 제작하고 특성을 실험한 결과 전압 정재파비(voltage standing wave ratio; VSWR) < 2 이하인 대역은 2.95-11.31 GHz으로 UWB 대역에서 동작함을 확인하였다. 또한, 대수-주기 다이폴 배열 안테나에 비해 제안된 안테나의 길이와 폭은 각각 32.1 %와 18.3 %가 축소되었다.
기존의 UWB용 계단형 슬롯 안테나의 크기를 절반으로 줄이기 위해 개방 종단된 계단형 슬롯 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 방사부로써 접지면에 에칭된 계단형 슬롯과 윗면의 광대역 임피던스 정합을 위한 사각형 패치를 가진 마이크로스트립 급전선으로 구성된다. 제안된 안테나는 유전상수(${\epsilon}_r$)가 4.3, 두께가 1.6 mm, 크기가 $28.5{\times}32mm^2$ 인 FR4 기판에 설계 및 제작 되었다. 제안된 안테나의 제작 및 측정 결과, 임피던스 대역폭(${\mid}S_{11}{\mid}{\leq}-10dB$)이 7.99 GHz (3.01~11 GHz)로 UWB 대역(3.1 ~ 10.6 GHz)을 충분히 만족하였다. 특히 제안된 안테나의 크기가 기존의 안테나에 비해 절반으로 줄어들었음에도 불구하고, 사용하고자 하는 전 대역에서 안정되고 우수한 무지향성 방사패턴을 얻을 수 있었으며 2.18 ~ 4.93 dBi의 높은 이득 또한 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 UWB 통신을 위한 변형된 접지 면을 갖는 소형 평판형 모노폴 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 UWB 통신에 적합한 초광대역 특성(3.1~10.6 GHz)을 만족하면서, 5 GHz WLAN 대역(5.15~5.35 GHz, 5.470~5.825 GHz)에 주파수 대역 저지 특성을 갖는다. 제안된 안테나는 접지 면에 두 개의 슬릿을 통해 임피던스 정합 특성을 향상시켰으며, 슬릿의 중앙으로부터 저지 대역의��${\lambda}$/4 길이를 갖는 두 개의 개방 스터브를 형성하여 주파수 대역 저지 특성을 유도하였다. 제작된 안테나는 저지 대역인 5.08~5.83 GHz를 제외하고, 2.88~10.83 GHz 대역에서 VSWR${\leq}$2를 만족한다.
본 논문에서는 U자형 슬롯을 사용하여 802.11a(5.15 ~ 5.825 GHz) 대역을 제거한 CPW(Coplanar Waveguide) 구조를 갖는 UWB(Ultra Wide Band) 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 UWB 통신에 적합한 초광대역 특성(3.1~10.6 GHz)을 만족하면서, 5 GHz WLAN 대역(5.15 ~ 5.825 GHz)에서 주파수 대역 저지 특성을 갖는다. 안테나는 유전율 4.4인 FR-4 기판 위에 설계되었고 전체 크기는 $30mm(W){\times}20mm(L){\times}1mm(t)$ 이다. 제작된 안테나는 저지 대역인 5.15 ~ 5.825 GHz를 제외하고, 3.1 ~ 10.6 GHz 대역에서 $VSWR{\leq}2$를 만족한다. 그리고 동작대역에서 측정된 이득과 방사패턴의 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 UWB 하반 대역의 WVAN Gbps 데이터 전송률 트랜시버용 소형 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 광대역 특성을 얻기 위하여 부분 접지면 상에서 사각형 모노폴에 링형 스터브와 개방 스터브를 부착하여 다수의 공진 전류 경로를 가짐으로써 -10 dB 이하 반사 손실 영역을 넓혔다. 설계된 안테나는 전자기모의시험을 거쳐 제작되었고, UWB 하반 대역인 3.197~4.732 GHz에서 -10 dB 이하의 반사 손실과 5 dBi 이상의 안테나 이득과 80 % 이상의 효율 특성을 보였다. 따라서 제작된 안테나는 소형화는 물론 우수한 성능의 무선 통신 트랜시버용으로 적합한 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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