IEEE WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)는 고속으로 이동중인 차량간 혹은 차량과 도로변 장치간의 통신을 위한 무선 엑세스 시스템으로써 5GHz DSRC 대역에서 동작하며 IEEE TGp와 P1609/1554 WG을 중심으로 표준화 작업이 진행 중이다. WAVE의 P1609.3은 신속한 링크 설정 및 데이터 전송을 위하여 멀티채널 데이터 전송과 PST/UST 기반 링크 설정 기능을 정의한다. 본 논문에서는 향후 차량 통신 환경에서 주요 무선 엑세스 기술로써 활용될 WAVE시스템의 프로토콜 및 ITS 어플리케이션 개발을 위하여 WAVE 에뮬레이터를 개발하고 공공 안전 서비스 및 멀티미디어 파일 다운로드 서비스를 제공하는 ITS 어플리케이션을 이용하여 에뮬레이터의 동작을 검증한다.
차량 에드혹 네트워크는 ITS의 핵심 기술로써 V2V 통신과 V2I 통신을 활용하여 도로 상에서 운전자 및 승객에게 안전 서비스와 정보 서비스를 제공한다. 대표적인 차량 에드혹 네트워크의 표준인 WAVE는 IEEE 802.11p에서 정의하는 MAC 프로토콜을 사용하고 다수의 채널들을 활용하기 위한 채널 코디네이션 알고리즘을 포함하고 있지만, 운전자의 안전을 위한 긴급 데이터의 QoS 보장에 문제가 있으며, 일반 인포테인먼트 데이터의 경우 성능향상에 한계를 보이고 있다. 본 논문에서는 위의 문제를 해결하기 위해서 지금까지 제안된 WAVE 기반 멀티채널 MAC 프로토콜의 동작원리를 소개하고 특징들을 분석하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권1호
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pp.233-262
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2024
Due to the rapid evolution of vehicular ad hoc networks (VANETs), effective communication and security are now essential components in providing secure and reliable vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I) communication. However, due to their dynamic nature and potential threats, VANETs need to have strong security mechanisms. This paper presents a novel approach to improve VANET security by combining the Vehicular Delay-Tolerant Network (VDTN) protocol with the Deep Reinforcement Learning (DRL) technique known as the Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient (TD3) algorithm. A store-carry-forward method is used by the VDTN protocol to resolve the problems caused by inconsistent connectivity and disturbances in VANETs. The TD3 algorithm is employed for capturing and detecting Worm Hole Attack (WHA) behaviors in VANETs, thereby enhancing security measures. By combining these components, it is possible to create trustworthy and effective communication channels as well as successfully detect and stop rushing attacks inside the VANET. Extensive evaluations and simulations demonstrate the effectiveness of the proposed approach, enhancing both security and communication efficiency.
VANET은 애드 혹 네트워크의 한 종류로 네트워크 인프라 없이 도로를 운행하는 자동차 노드들 사이에서 혹은 자동차들과 RSU 사이에서 운전자에게 주변의 교통 정보를 제공하고 탑승자에게 다양한 부가 정보를 제공하기 위해 생성되는 네트워크이다. VANET을 구성할 때 CCN을 기반으로 하는 경우 사용자는 필요한 자료를 저장하는 서버 주소를 지정하지 않고 키워드 등으로 주변 교통 콘텐츠를 조회할 수 있고 네트워크에 참여하는 주변 노드들의 캐시 정보를 즉시 사용할 수 있으며 멀티캐스트 전송으로 다른 노드들과 쉽게 정보를 공유할 수 있다. 본 논문은 VCCN에 참여하는 노드들이 다양한 무선 채널을 사용하는 경우 각 무선 채널에 대해 데이터 전송 성능을 측정하고 평가하였다. 모의실험 결과 802.11a 무선 채널이 다른 채널에 비해 전반적으로 전송 성능이 우수하였다. 또한 채널의 데이터 전송 용량이 허용하는 범위 내에서 CCN의 멀티캐스트 통신 속성에 의해 동시에 여러 노드가 데이터를 수신하는 경우 물리적으로 제공하는 네트워크 대역폭 이상으로 데이터를 전송할 수 있다.
동기식 검파방식의 공간-시간 블록부호의 완벽한 채널추정은 비용이나 과부하적인 측면에서 비효율적인 문제점을 안고 있다. 차분 공간-시간 부호는 수신 단에서 채널추정이 필요 없는 비동기식 검파 방식이다. 그러나 동기식 검파 방식에 비해 상대적인 성능이 약 3dB 저하된다. 이 상대적인 성능 저하 문제를 해결하기 위해 다중 블록 차분 검파(MD-STC)는 일반적인 2블록 차분 검파 (D-STC)에 비해 성능이 약 1.5dB정도 우수하다. 지금까지 언급한부호들의 채널 환경은 준정적 플랫 페이딩 채널에서 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 802.16e시스템에서 실제 무선 채널 환경과 비슷한 도플러 주파수 $(f_d)$를 고려한 시변 페이딩 채널의 영향을 받는 두 차분검파의 성능을 비교하고, 여러 차분 공간-시간 블록 부호를 수식 및 블록도로 고찰하고 성능을 분석한다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과로 전송률이 144kbps일 때 이동체의 속도가 200km/hr를 초과하면 다중 블록 차분 검파의 성능이 2블록 차분 검파에 비해 성능이 저하됨을 보인다. 이는 특정 시스템 어플리케이션에서 이동체의 특정 속도를 유추해 봄으로써, 특정 시스템 어플리케이션에서의 이동체 속도의 제한에 따른 알맞은 차분 검파 구조를 선택할 수 있게 된다.
In this paper, we present the performance of a multi-code parallel combinatory CDMA system using bi-orthogonal modulation under multipath fading channel. In general, the dynamic range of the amplitude of the transmit signal is very large in conventional multi-code CDMA systems, resulting in severe nonlinear distortion due to high power amplifier and thus significant BER performance degradation. Since the number of simultaneously multiplexed code channels in the proposed system is reduced, the proposed system exhibits reduction of peak-to-average power ratio (PAPR) of the transmit signal amplitude with significant BER improvement. We verify the performance of the proposed system by computer simulations under the Vehicular B multipath fading channel model by ARIB.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권8호
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pp.3672-3688
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2016
The nonorthogonality between the real and imaginary FBMC/OQAM modulated signals complicates the channel estimation (CE) process, and conventional OFDM CE methods cannot be directly applied to FBMC/OQAM. The conventional preamble-based CE schemes in FBMC/OQAM systems are mainly based on the interference approximation method (IAM) to improve the estimation performance. In this paper, we develop a novel preamble structure to improve the CE performance. We exploit the symmetry pattern to cancel interference and take into account the interference weights in this symmetric structure. The conventional preamble and the proposed preamble are compared via simulations in the IEEE 802.22, 3GPP Vehicular A and Pedestrian A channels. Numerical simulation results demonstrate that the proposed preamble can achieve better bit error ratio (BER) and mean squared error (MSE) performance under the three channel models considered.
Cyclic delay diversity (CDD) is considered as a simple approach to exploit the frequency diversity in OFDM system. In this paper, we apply CDD to the conventional STBC/SFBC/STFBC-OFDM transmit diversity schemes for Rayleigh fading channels. We compare the performances of STBC/SFBC/STFBC with and without CDD schemes. Simulation results show that the combination of block coding with CDD works well when using the ITU-R M. 1225 channel for both Pedestrian A (Ped A) channel with the mobility of 3 km/h, and Vehicular A (Veh A) channel with the mobility of 120km/h. For a BER of $10^{-3}$, compared to the conventional block coding schemes, a gain of 2dB, 4dB, and 5dB is obtained under the Ped A channel environment by STBC-OFDM, SFBC-OFDM and STFBC-OFDM with CDD, respectively Under the Veh A channel. gains by the combined schemes are 6dB, 2dB, and 4dB, respectivcly.
차량 간 통신을 위한 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기반 WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment) 시스템의 물리계층 표준은 기존에 정지환경을 기반으로 표준화된 IEEE802.11a 무선랜 (WLAN: Wireless Local Area Network)의 물리계층 표준을 따르는 것으로 되어 있다. 따라서 이동환경에 기반한 WAVE 시스템에서 단순한 등화방식을 적용할 경우 빠른 페이딩의 영향으로 인하여 프레임 초기 채널특성과 말기 채널특성의 변화가 초래되어 시스템의 수신 성능이 저하되게 되고, 특히 고차 변조방식에서는 더욱 문제가 된다. 따라서 본 논문에서는 WAVE 시스템의 64-직교진폭변조 (QAM: Quadrature Amplitude Modulation)과 같은 고차 변조에서 채널 등화성능을 향상시키는 방식에 대해 연구하였다. 훈련 심볼을 이용하는 기존의 채널추정방식을 기반으로 하되 WAVE 채널처럼 빠르게 변화하는 채널특성을 추적하기 위해 일정한 주기 마다 미드엠블을 삽입하는 전송구조를 제안하였다. 또한 미드엠블 사이의 심벌들의 채널 변화는 다양한 보간법을 적용한 등화 알고리듬을 제안하였다.
차량 간 무선 통신을 목적으로 만들어진 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기반 WAVE(Wireless Access for Vehicular Environment) 시스템의 물리층 표준은 기존에 표준화된 IEEE802.11a 무선랜(WLAN: Wireless Local Area Network)의 표준을 따르는 것으로 되어 있다. 따라서 WAVE는 초기 동기 이후 차량 간 다중 경로 페이딩(Multipath Fading) 채널의 영향으로 인하여 심볼 타이밍에 있어서 연속적인 시간 지연이 발생함에 따라 시스템의 수신 성능이 저하되게 된다. 본 논문은 추가적인 심볼 시간 지연을 보상해 주기 위한 심볼 시간 추적(Tracking) 알고리듬을 제안하고 있다. 본 논문에서는 제안된 알고리듬을 최대 지연 시간 (Maximum Timing Delay)이 적용된 최악의 통신환경에 적용하여 모의실험을 수행하였다. 실험결과에 의하면 제안된 알고리듬은 가산성 백색 가우스 잡음 (AWGN: Additive White Gaussian Noise) 채 널 및 페이딩 채널 환경에서 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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