• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제4권5호
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• pp.354-365
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• 2015

This work presents an Internet of Things (IoT) system for home energy management based on a custom-designed Impulse Radio Ultra-Wideband (IR-UWB) transceiver that targets a generic and multi-standard control system. This control system enables the interoperability of heterogeneous devices: it integrates various sensor nodes based on ZigBee, EnOcean and UWB in the same middleware by utilizing an ad-hoc layer as an interface between the hardware and software. The paper presents as a first the design of the IR-UWB transceiver for a portable sensor node integrated with the middleware layer, and also describes the receiver connected to the control system. The custom-designed low-power transmitter on the sensor node is fabricated with 130 nm CMOS technology. It generates a signal with a 1.1 ns pulse width while consuming $39{\mu}W$ at 1 Mbps. The UWB sensor node with a temperature measurement capability consumes 5.31 mW, which is lower than the power level of state-of-the-art solutions for smart-home applications. The UWB hardware and software layers necessary to interface with the control system are verified in over-the-air measurements in an actual office environment. With the implementation of the presented sensor node and its integration in the energy management system, we demonstrate achievement of the broad flexibility demanded for IoT.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.223-226
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• 2004

This paper analyzes the accuracy of free space path loss and matched filter gain approximated by using a passband rectangular pulse for ultra wideband (UWB) radio systems. The example causal signal, a modulated Gaussian pulse with the same center frequency and frequency bandwidth of the passband rectangular pulse, is used to consider the accuracy. The path loss and matched filter gain of the modulated Gaussian pulse are simulated for the reference results. The UWB free space path loss is shown and is compared with that obtained from simulation and Friis' transmission formula. The UWB matched filter gain is shown and compared with simulation results. From the results, we can see that the UWB path loss formula is more accurate than the Friis' transmission formula. The results from the UWB free space path loss and matched filter gain formulas agree with the simulation. Then, these free space path loss and matched filter gain formulas approximated by using a passband rectangular pulse are appropriate for UWB system.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권7호
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• pp.18-22
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• 2010

본 논문에서는 실내 환경에서 초광대역 무선통신을 이용한 양방향 위치인식 기법의 성능을 분석하였다. 실험 환경은 IEEE802.15.3a 채널을 사용하였고, 위치인식 기법으로 TOA를 적용하여 분석하였다. 초광대역 무선통신 기술은 낮은 송신 전력으로 기존 시스템에 간섭의 영향이 적고, 주파수 공유가 가능하므로 주파수 효율을 높일 수 있다. 그리고 매우 좁은 폭을 갖는 펄스를 사용하기 때문에 위치인식의 정밀도가 높다. 비동기 TWR 프로토콜을 이용한 TOA방식은 단말과 기지국뿐만 아니라 기지국들 간에도 동기화를 수행하지 않아도 되는 장점이 있다. 모의실험을 통하여 초광대역 무선통신을 이용한 위치인식 기법의 실내 채널 영향에 대한 오류 확률 및 위치인식 성능에 대해 분석하였고 제안된 기법의 유용성을 확인하였다.

• ETRI Journal
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• 제41권6호
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• pp.715-730
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• 2019

We propose a switched beam-forming antenna that satisfies not only ultra-wideband characteristics but also beam-forming in the WLAN frequency band using an ultra-wideband antenna and passive parasitic elements applying a broadband optimal reactance load algorithm. We design a power and phase estimation function and an error correction function by re-analyzing and normalizing all the components of the parasitic array using control system engineering. The proposed antenna is compared with an antenna with a pin diode and reactance load value, respectively. The pin diode is located between the passive parasitic elements and ground plane. An antenna beam can be formed in eight directions according to the pin diode ON (reflector)/OFF (director) state. The antenna with a reactance load value achieves a better VSWR and gain than the antenna with a pin diode. We confirm that a beam is formed in eight directions owing to the RF switch operation, and the measured peak gain is 7 dBi at 2.45 GHz and 10 dBi at 5.8 GHz.

• 한국전자파학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.858-864
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• 2002

본 논문에서는 동일 주파수 대역을 사용하는 기존 시스템에 의한 간섭 환경에서 TH/UWB(Time Hopping/ Ultra Wideband 이하 Impulse Radio) 시스템의 성능을 분석하였다. 간섭 점유율이 0.1 이하인 경우는 5 GHz 대역에서 ISM 대역의 80 MHz 대역폭이나 802.113의 사용대역폭 20 MHz와 같은 IR 시스템에 비해 매우 협소한 대역을 사용하는 경우로써 향후 3.1 - 10.6 GHz 대역에서 공유되는 IR 시스템에서 간섭으로 영향을 미칠 경우를 상정하여 분석하였다. 결과에 의하면, 간섭 전력의 크기보다는 간섭의 점유 대역폭에 따라서 성능 변화가 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 부분대역 간섭 환경에서는 펄스반복개수(Ns)를 증가시킴으로써 간섭 점유율이 큰(0.1이상) 협대역 간섭일수록 큰 폭의 성능 개선을 얻을 수 있었다. 그러나, 간섭 점유율이 적은(0.1이하) 협대역 간섭일 때는 시스템 성능에 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 따라서, 정확한 간섭 점유율 추정을 통해 간섭의 대역폭 점유율에 따라 최적의 펄스반복개수를 설정하고 적정한 간섭억압기법을 적용함으로써 최상의 시스템 성능 및 전송효율을 얻을 수 있을 것이다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제5권4호
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• pp.365-373
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• 2003

This paper investigates the performance of M-ary pulse position modulation (PPM) multiuser ultra-wideband (UWB) communication systems in terms of symbol error rate (SER) over fading and additive white Gaussian noise (AWGN) channel. Based on Gaussian approximation for the multiple access interference, an expression for the signal-to-noise ratio (SNR) is derived for the UWB system. This expression is used to derive exact SER expressions for coherent UWB receivers. The effect of pulse selection on the SER of multiuser UWB system is studied. In addition to rectangular pulse, the 2nd derivative Gaussian waveform and Rayleigh pulses were considered. We show that the system capacity and/or SER performance can be significantly increased by using the monocycle pulse in fading channels.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.41-48
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• 2004

본 논문에서는 채널의 진폭 특성만을 고려한 실내 무선 페이딩 환경에서 PPM 변조된 UWB 통신 시스템의 채널 성능을 분석하였다. 페이딩 채널은 기존에 발표되었던 UWB 전파 실험을 통한 데이터를 바탕으로 Nakagami-m분포 모델을 이용하여 페이딩 지수 m에 따른 다양한 채널 환경을 고려하였다. 또한, 채널 부호화 기법으로써 강력한 에러 정정 능력을 가진 컨벌루션 부호화 기법을 적용함으로써 페이딩으로 인해 열화된 시스템 성능을 개선하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.884-891
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• 2001

본 논문에서 초광대역 시스템의 데이터 변조를 위해 Antipodal 신호를 이용한다. 이 신호는 신호간의 유클리드 거리가 최대가 되고 상관값이 -1 또는 0이 되며, 이를 이용하여 M진 신호를 구성하는 방식으로 데이터를 변조한다. 또한 시간 도약 부호를 적용하여 다중접속 시스템을 구성한다. Antipodal 신호를 이용되는 펄스는 가우시안 모노펄스와 레일리 모노펄스이고 이를 적용하여 AWGN에서 두 종류의 펄스에 대한 오류확률, 다중접속시 사용자의 수, 전송 속도에 대해 수치해석을 하여 두 시스템의 성능을 비교, 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.1642-1648
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• 2017

초광대역 안테나는 위성통신, 레이더, 리모트 센싱 시스템, 전파 망원경, 마이크로웨이브 화상 시스템 등의 여러가지 용도로 쓰인다. 수많은 형태의 광대역 안테나 구조들이 있으나, 테이퍼 슬롯 비발디 안테나는 가격, 무게, 스캔각도, 종형 복사, 쉬운 급전과 시스템 구성의 용이성 등의 장점이 있다. 이 논문에서는 개선된 안티포달 비발디 안테나를 제안하였다. 설계에 있어서 H자 형태의 기생패치 구조를 채택하였으며 이를 통해 전체 작동 주파수에 있어서 방사특성을 개선하는 능력을 나타내었다. 비유전율(${\epsilon}_r$) 2.2, 유전체 두께 0.7874mm의 RT/duroid 5880기판을 사용해 제안된 안테나의 시작품을 제작하고 측정한 결과 7.8-52.5GHz에 걸쳐 -10dB 반사손실 대역폭과 9-12dBi의 이득을 보였으며 이는 시뮬레이션 결과와 합리적으로 일치함을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.1011-1017
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• 2004

UWB(Ultra Wideband) 기술은 초고속통신, 고정밀의 위치정보시스템 등을 구현하기 위하여 500 MHz 이상의 광대역 주파수 자원이 요구되고 있다. UWB 신호의 에너지는 DC로부터 수 GHz까지 광대역 특성을 갖기 때문에, 현재 사용되고 있는 통신시스템들과의 간섭에 대한 분석이 필수적이라고 할 수 있지만 아직까지 국내에서 UWB 신호와 Cellular CDMA(Code Division Mutiple Access) 이동통신과 WCDMA(Wideband CDMA)와 간섭에 대한 연구가 이루어지고 있지 않다. 본 논문에서는 임펄스 방식과 DS-CDMA(Direct Sequence-CDMA) 방식의 UWB 신호원과 국내 이동통신 서비스중 Cellular CDMA와 WCDMA의 간섭에 관하여 측정을 하고 분석하였다. 본 논문의 결과로부터, 임펄스 방식에 비해 DS-CDMA방식의 UWB 신호는 이동통신시스템에 간섭효과가 크지 않다는 사실을 얻었다.