UWB 통신 기술은 초광대역 특성 때문에 높은 전송 속도와 저전력 통신이 가능하여 의료장비에 응용이 가능하다 특히 근거리 무선 통신 기술로 급부상하고 있는 UWB 통신 기술의 응용으로 의료 측정기인 ECG 센서 시스템을 고려할 수 있다 본 논문에서는 유선 심전도 센서를 무선 링크로 대체하는 것으로, UWB에 사용가능한 각종 펄스의 스펙트럼 특성을 FCC Spectral Mask와 FCC indoor limit에 비교하였다. 또한, 적용하고자 하는 시스템 환경에서 발생할 수 있는 UWB 신호 간섭의 영향에 따른 UWB 송수신 시스템을 근거리 송수 거리에 따른 시뮬레이션을 수행하였으며, Rake 수신기를 사용하면 약 10m까지 신뢰성을 가지는 통신을 할 수 있음을 확인하였다.
In this paper, we analyze the performance of UWB(Ultra-WideBand) communication system employing Bi-phase modulation and RAKE Receiver under the MAI(Multiple Access Interference) and the OSI(Other System Interference) environment. Using the multi-path channel model recommended by IEEE P802.15.TG3a, the performance degradation Is described with the number of users, the number of RAKE fingers and training sequences. To meet BER 10e-4 for 20 users at the same time, the number of RAKE fingers are proposed from 3 to 32. And the number of training sequences are limited less than 8 to keep the channel estimation error within 3dB
본 논문에서는 데이터 통신 및 위치 인식이 가능한 IR-UWB(Impulse Radio Ultra-Wide Band) 송수신기 회로를 제안한다. UWB 수신기는 에너지 검출 방식의 OOK(On-Off Keying) 변조가 가능하도록 설계가 되었다. UWB pulse generator는 디지털 로직을 이용하여 설계되었으며, UWB 신호 송신시 발생할 수 있는 Side lobe를 제거하기 위한 가우시안 필터가 적용되었다. 측정된 수신기의 감도는 4 GHz 중심주파수와 1 Mbps PRF(Pulse Repetition Frequency)에서 -65 dBm으로 측정이 되었으며, 펄스당 에너지 효율은 20.6 pJ/bit로 측정되었다. 1.8 V 전원에서 DA를 포함한 전류 소모는 수신기과 송신기가 각각 27.5 mA와 25.5 mA이다.
In this paper, the performances of a single-user DS-UWB system applying two simple proposed channel estimation schemes are introduced, according to the newly updated DS-UWB PHY Layer standard from IEEE P802.15.3a. The performances of error control coding, different combining schemes in selective Rake receiver for DS-UWB system are analyzed. Both of the two channel estimation schemes using data-independent structure work well in DS-UWB system with few pilot bits. For the purpose of channel estimation and reduces the number of pilot bits, we apply a pilot symbol spreaded with $2{^8}-1\;or\;2{^9}-1$ periods of m-sequence for different channel estimation schemes.
IR (impulse radio)를 사용하는 IR-UWB 방식은 짧은 펄스를 전송하기 때문에 송수신기를 간단히 구현할 수 있고, 저 전력으로 구현 가능하며, 다중 경로 지연과 같은 외부 환경에 강한 특성을 가진다. 더불어, 짧은 펄스를 사용하므로 데이터 수신시 채널의 특징을 파악하기 위해 정확한 채널 추정 방법이 요구 된다. 채널 추정한 후 추정된 채널 이득과 지연 값은 레이크 수신기의 경로 선택에 이용되고, 데이터 수신시 파라메타를 정확히 찾는 정도에 따라서 성능이 좌우된다. 본 문서에서는 수신된 프리엠블 등의 신호를 이용하여 채널의 특성을 파악하여 관련 파라메터를 추출하는 채널 추정 알고리즘 및 다양한 관련 기술에 대하여 소개한다.
본 논문은 ADC(analog-to-digital converter)의 속도에 의한 시간 영역에서 채널 추정 한계를 극복하기 위해서 트레이닝(training) 신호의 주파수 성분을 이용해서 다중경로 채널을 추정하고 이를 이용해서 채널 왜곡을 보상하는 BPM(biphase modulation)-UWB 수신기를 제안한다. 여러 개의 펄스로 구성된 펄스열의 주기적인 특성을 이용해서 효과적으로 채널 추정이 가능함을 수학적으로 보인다. 또한 추정된 채널 주파수 응답 정보를 이용해서 시스템 성능을 최적화시킬 수 있는 디지털 수신부 구조를 제시하며 BER성능을 유도한다. 시뮬레이션을 통해 제시된 방법이 다중경로 채널을 보상함으로써 수신기의 BER성능이 획기적으로 개선됨을 보인다.
This paper has been studied about UWB(Ulra wide-band)'s LNA(Low Noise Amplifier) and Mixer. The UWB is a new technology that is being pursed for both commercial and military purposes. Direct conversion architectures that convert RF signals have potential to achieve such terminals, because they eliminate the need for non-programmable image-rejection filters and IF channel filters. And this architecture promises better performance in power, size, and cost than existing heterodyne - based receivers. This Receiver architectures combines low-noise amplifier, mixer. And then this paper has designed suitable UWB's LNA and Mixer.
Kiasari, Mohammad Ahangar;Na, Seung You;Kim, Jin Young
센서학회지
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제23권3호
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pp.149-157
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2014
This paper considers the ability of counting and positioning multi-targets by using a mobile UWB radar device. After a background subtraction process, distinguishing between clutters and human body signals, the position of targets will be computed using weighted Gaussian mixture methods. While computer vision offers many advantages, it has limited performance in poor visibility conditions (e.g., at night, haze, fog or smoke). UWB radar can provide a complementary technology for detecting and tracking humans, particularly in poor visibility or through-wall conditions. As we know, for 2D measurement, one method is the use of at least two receiver antennas. Another method is the use of one mobile radar receiver. This paper tried to investigate the position detection of the stationary human body using the movement of one UWB radar module.
본 논문에서는 무선환경을 이용하여 이동하는 객체의 확인 및 위치 추적을 위한 시스템에서 수신부측의 디지털부를 구현하고자 한다. 구현한 시스템의 경우에 UWB를 이용한 통신 시스템을 가정하였고, 전체적인 통신 방식은 직렬 통신(RS-232) 방식을 따른다. 디지털 수신기는 직렬 통신의 입출력을 담당하는 RS-232-type1/RS-232-type2, ID 검출을 위한 ID Detector, 그리고 ID Detector의 올바른 동작을 위해 입력을 버퍼링하는 PISO&Buffer 회로로 구성된다. 디지털 수신기는 UWB를 이용한 시스템의 응용 목적에 따라서 최소의 하드웨어 자원을 이용하면서 구현하고자 하였다. 따라서 다중 ID에 대해서 내부적인 반복 검출 방법으로 원래의 패턴과 상관성을 검사한다. 또한 기본 ID를 내장하고 있어 송신 신호에 대해서 즉각적인 검출이 가능하고, 다른 시스템과의 호환성을 고려하여 ID 패턴의 내용 및 길이를 프로그래밍하여 사용할 수 있다. 구현된 하드웨어는 Xilin의 XC2S100PQ208-5 칩에 사상하였고 727($30\%$)개의 셀을 이용하면서 해당 칩에서75MHz(13.341ns)의 clock frequency로 동작할 수 있었다.
본 논문에서는 다중경로 임펄스 전파 채널 환경에서 중 저속통신에 적합한 저전력, 저복잡도의 IR-UWB 수신기를 제안하였다. 제안된 수신기는 자승기 및 적분기를 사용하여 복잡한 Rake 구조를 사용하지 않고서도 다중경로 환경 하에서 분산된 임펄스 신호의 에너지를 효과적으로 합산하였다. 또한 임펄스 신호의 검출을 위하여 1-bit Sampler를 사용하여 기존의 고속 병렬 ADC를 대체하였으며 이 과정에서 Sample Rate을 낮추고 BER 손실을 줄이기 위하여 Sampler의 입력으로 수신 신호의 저주파 성분인 포락선을 사용하였고, 샘플 획득 후 디지털 상관기 회로를 추가하였다. 그리고 수신되는 임펄스 마다 심벌 결정구간을 설정하여 이 구간 내에서 임펄스 심벌을 판단하는 구간동기 개념을 사용하였으며, 이로써 임펄스 신호의 동기 조건을 완화시키어 간단한 디지털 동기회로 만으로 정밀한 PLL을 대체할 뿐 아니라 다중 경로 및 timing error 등의 내 외부 환경의 변화에 효과적으로 대응하였다. 제안된 수신기는 IEEE 802.15.4a에서 제안된 채널 모델을 활용하여 그 성능을 모의 검증하였고 FPGA로 구현하여 실제 환경에서 그 성능을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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