• ETRI Journal
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• 제30권4호
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• pp.495-505
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• 2008

This paper presents a parallel processing searcher structure for the initial synchronization of a direct sequence ultra-wideband (DS-UWB) system, which is suitable for the digital implementation of baseband functionalities with a 1.32 Gsample/s chip rate analog-to-digital converter. An initial timing acquisition algorithm and a data demodulation method are also studied. The proposed searcher effectively acquires initial symbol and frame timing during the preamble transmission period. A hardware efficient receiver structure using 24 parallel digital correlators for binary phase-shift keying DS-UWB transmission is presented. The proposed correlator structure operating at 55 MHz is shared for correlation operations in a searcher, a channel estimator, and the demodulator of a RAKE receiver. We also present a pseudo-random noise sequence generated with a primitive polynomial, $1+x^2+x^5$, for packet detection, automatic gain control, and initial timing acquisition. Simulation results show that the performance of the proposed parallel processing searcher employing the presented pseudo-random noise sequence outperforms that employing a preamble sequence in the IEEE 802.15.3a DS-UWB proposal.

• 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신설비학회 2008년도 정보통신설비 학술대회
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• pp.30-34
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• 2008

In this paper, we analyze the performance of pulse position modulation-time hopping ultra wide band (PPM-TH UWB) systems with antenna diversity technique in indoor wireless channel. A modified Saleh and Valenzuela (SV) model is adopted as a UWB indoor channel model. Perfect synchronization between a transmitter and a receiver is assumed. Therefore, coherent equal gain combining (EGC) scheme to collect the energy available in the multipath components is investigated. It is shown that the performance is improved by increasing the number of antennas at the receiver. The results of this paper can be applied to the applications of UWB.

• Journal of Communications and Networks
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• 제5권4호
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• pp.354-364
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• 2003

A general method for the evaluation of the symbol error probability (SER) of ultra wideband (UWB) systems with various kind of modulation schemes (N-PAM, M-PPM, Bi-Orthogonal), in presence of multipath channel, multiuser and strong narrowband interference, is presented. This method is shown to be able to include all the principal multiaccess techniques proposed so far for UWB, time hopping (TH), direct sequence (DS) and optical orthogonal codes (OOC). A comparison between the performance of these multiple access and modulation techniques is given, for both ideal Rake receiver and minimum mean square error (MMSE) equalizer. It is shown that for all the analyzed multiple access schemes, a Rake receiver exhibits a high error floor in presence of narrowband interference (NBI) and that the value of the error floor is in-fluenced by the spectral characteristics of the spreading code. As expected, an MMSE receiver offers better performance, representing a promising candidate for UWB systems. When the multiuser interference is dominant, all multiple access techniques exhibit similar performance under high-load conditions. If the number of users is significantly lower than the spreading factor, then DS outperforms both TH and OOC. Finally 2PPM is shown to offer better performance than the other modulation schemes in presence of multiuser interference; increasing the spreading factor is proposed as a more effective strategy for SER reduction than the use of time diversity.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.1656-1662
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• 2005

본 논문에서는 기존의 UWB 통신 시스템에서 많이 사용되는 펄스 위치 변조와 펄스 진폭 변조를 사용하여 하나의 펄스로서 여러 비트의 데이터를 전송할 수 있는 M-PPAM(M-ary Pulse Position and Amplitude Modulation) 구조를 소개하였다. 이 방법은 동일한 데이터 전송율을 얻기 위하여 보다 긴 펄스 반복 주기를 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서 실내 환경에서와 같은 다중 경로 페이딩이 심한 경우 대용량의 데이터를 전송하기에 적합하리라고 생각한다. 이때, 다중 사용자를 수용하기 위하여 DS(Direct Sequence) 기법을 사용하였다. 이와 같이 고려된 M-PPAM DS-UWB 수신기의 성능을 가우시안 채널 조건하에서 다중 사용자 간섭을 포함하여 표준 가우시안 근사(Standard Gaussian Approximation)를 사용하여 모델링 하였다. 또한, 수신기의 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권7A호
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• pp.682-687
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• 2010

The IEEE 802.15.4a specification targets the low-rate (LR) Impulse-radio (IR) ultra-wideband (UWB) system which is now widely applied in the WPANs considering rather short distance communications with low complexity and power consumption. The physical (PHY) layer uses concatenated coding with mixed binary phase-shift keying and binary pulse-position modulation (BPSK-BPPM), and direct sequence spreading with time hopping in order that both coherent and non-coherent receiver architectures are supported. In this paper, the performances of multiple access schemes compliant with IEEE 802.15.4a specification are investigated with energy detection receiver, which allow avoiding the complex channel estimation needed by a coherent receiver. However, the performance of energy detection receiver is severely degraded by multi-user interference (MUI), which largely diminishes one of the most fascinating advantages of UWB, namely robustness to MUI as well as the possibility to allow parallel transmissions. So as to improve the performance of multiple access schemes, we propose to apply the novel TH sequences as well as to increase the number of TH positions. The simulation results show that our novel multiple access schemes significantly improve the performance against MUI.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권4호
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• pp.603-610
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• 2008

In this paper, analytical methods for calculating the average probability of bit error of direct sequence pulse amplitude modulation ultra wideband (DS-PAM UWB) system and time hopping pulse position modulation ultra wideband (TH-PPM UWB) system are given. For the multi-user DS-PAM UWB system, the bipolar pulse amplitude modulation is used in order to achieve better performance. As we know, more attention is paid to the TH-PPM UWB systems recently. In this paper. we first introduce the accurate BER calculation methods of the multi-user DS-PAM UWB and TH-PPM UWB systems and then give the performance analysis over the ideal AWGN channel and a correlation receiver. Furthermore, we also introduce their applications in image transmission and data transmission and give the simulation results. The analytical method yields simple and exact formulas relating the performance to the system parameters.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.494-500
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• 2020

본 논문에서는 초광대역 (Ultra-wideband, UWB) 시스템에서 실내 위치 측위를 위한 새로운 거리 추정 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 딥러닝 기법 중 하나인 순환 신경망 (RNN)을 기반으로 한다. 순환신경망은 시계열 신호를 처리하는데 유용한데 UWB 신호 역시 시계열 데이터로 볼 수 있기 때문에 순환신경망을 사용한다. 구체적으로, UWB 신호가 IEEE 802.15.4a 실내 채널모델을 통과하고 수신된 신호에서 순환신경망 회귀를 통해 송신기와 수신기 사이의 거리를 추정하도록 학습한다. 이렇게 학습된 순환신경망 모델의 성능은 새로운 수신신호를 이용하여 검증하며 기존의 임계값 기반의 거리 추정 기법과도 비교한다. 성능지표로는 제곱근 평균추정에러 (root mean square error, RMSE)를 사용한다. 컴퓨터 모의실험 결과에 따르면 제안하는 거리 추정 기법은 수신신호의 신호 대 잡음비 (signal to noise ratio, SNR) 및 송수신기 사이의 거리와 상관없이 기존 기법보다 항상 월등히 우수한 성능을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.587-594
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• 2010

본 논문에서는 two-way ranging protocol 기반의 비동기 IR-UWB 거리 측정 시스템을 제안한다. 거리 측정을 위해서 주기 선호 특성을 지닌 펄스열을 송신하며 수신단에서는 수신 펄스열을 아날로그 코릴레이터 뱅크틀 이용해서 주파수 도메인으로 변환한 후 주파수 도메인에서 디지털 선호 처리를 하게 되어 펄스률 정도 속도의 ADC로 구현이 가능하다. 제시된 알고리즘은 주파수 도메인에서 다중경로 채널 보상 및 matched 필터링을 하여 피크를 검출한 후 검출된 피크에 동기를 이룬 펄스열을 재전송하는 과정을 거친다. CM1 채널을 가정한 두 디바이스 사이의 거리 측정 시뮬레이션을 통해서 제시한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제11권1호
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• pp.53-65
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• 2012

최근 차량내 무선통신이 자동차 산업에서 큰 관심을 받고 있으며 UWB 기술이 차량내 통신 시스템에 유력한 기술로 고려되고 있다. 차량내 통신 채널의 측정과 모델링에 대한 많은 연구가 이루어져 왔으나, 차량내 통신환경에서 다양한 PHY Layer 기술에 대한 성능 분석은 여전히 많은 관심의 대상이 되고 있다. 본 논문의 목적은 차량내 채널환경에서 IEEE 802.15.4a PHY 시스템의 성능을 분석함에 있다. 새시와 엔진 부분의 채널 모델을 설정하고, 동기식 및 비동기식 수신기의 성능을 시뮬레이션을 통하여 분석하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제5권2호
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• pp.19-28
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• 2006

IEEE 802.15.4a에서는 거리/위치 인식과 저속 데이터 송수신을 위해 간단하고 경제적이며 전력 소모가 적은 송수신기의 구현을 요구하며, 이를 위해 LR-WPAN 시스템은 간단한 변복조 방법을 사용하는 송수신기를 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 무선 다중 경로 채널 상황을 다소 극복하기 위해 PPM+BPSK 방식의 변복조 방식과 채널에 의해 왜곡된 신호를 windowing을 통해 신호를 보상해주는 방식을 UWB 대역에서 동작하는 LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network) 시스템에 적용시킨 후 수신기의 방식에 따른 성능을 비교, 분석해 본다. 신호 보상을 위한 수신기는 Preamble을 사용하여 채널 특성을 파악한 후, 채널 파라미터를 사용하여 다중 경로 채널의 영향에 의해 지연/간섭 및 왜곡되어 수신되는 데이터신호를 수신단의 채널 왜곡 보상기에서 windowing를 사용하여 보상해 줌으로써 복조기에서 신호 검출이 용이하도록 채널왜곡 보상기가 신호를 전처리 해주는 방식을 사용하였다. 수신기는 Coherent 방식과 Non-Coherent 방식으로 동작되며, 모의 실험 결과 수신기의 방식에 관계없이 LOS(Line-of-Sight) 채널보다 NLOS(Non-Line-of-Sight) 채널에서의 성능 향상이 상대적으로 좋아진다는 특징이 있다는 것을 확인하였고, Coherent/Non-Coherent 방식에 상관없이 모든 채널 환경에서 성능 향상을 보이는 것을 확인하였다.