본 논문에서는 주파수대역 직접확산방식 (DS-SS)의 비행종단시스템을 제안하였고 FPGA를 이용하여 구현된 결과를 보여준다. DS-SS방식의 비행종단시스템은 간섭신호와jamming에 강한 특성이 있을 뿐만 아니라 확산코드를 사용함으로써 인증과 암호화의 효과를 얻을 수 있다. 또한 기존의 아날로그 FM방식의 종단시스템에 비하여 전력을 크게 줄일 수 있다. 오류정정을 위하여 리드-솔로몬(32, 28)코드를 적용하였고 데이터를 암호화하기 위하여 3중 Data Encryption Standard (3DES)암호화를 하였다. 그리고 counter알고리즘을 적용하여 외부 장치의 간섭으로부터 비행체를 보호할 수 있도록 하였다. I채널과 Q채널의 확산코드는 GOLD코드생성기를 이용하여 생성하였다. 시스템은 ALTERA EPXA1F484C3 디바이스로 지상시스템을 구현하였고, FLEX계열인 EPF10K100ARC240 디바이스를 사용하여 비행종단 탑재시스템을 구현하였다.
우리나라의 지상파 DTV 전송 방식인 8-VSB 변조 방식은 크기에 정보를 실어서 보내기 때문에 다중경로에 의한 심벌간 간섭에 다소 취약한 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 지상파 DTV 수신기에서는 판정 궤환 등화기를 사용하여 채널 등화를 수행해 왔다. 하지만 SFN(single frequency network) 환경과 같은 열악한 채널에서는 판정 오류로 인한 에러전파로 안정적인 등화를 수행하지 못한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 주파수 영역에서 직접 채널의 역을 곱해서 채널등화를 수행하는 zero forcing 등화 방법을 제안한다. 이를 위해서 채널 정합 필터와 비인과 필터를 사용하여 비최소 위상(nonminimum phase) 채널을 최소 위상(minimum phase) 채널로 근사화시킴으로써 채널의 역의 안정성을 보장할 수 있게 하였다. 시뮬레이션을 통하여 SFN 채널 환경에서 제안된 주파수 영역 등화기가 기존의 판정 궤환 등화기에 비하여 안정성과 SER(symbol error rate) 측면에서 모두 향상된 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
GPS(Global Positional System)는 인공위성을 이용하여 언제, 어디서나 자신의 위치를 정확히 측정할 수 있는 항법 시스템이다. 본 논문에서는 이 GPS 신호에서 항법 데이터를 복원하는 수신기의 지연동기 루프를 이론적으로 해석하고, 디지털 로직으로 설계하였다. 또한 동기과정의 논리동작을 분석하였다. 설계한 시스템은 수신된 C/A(coarse/acquisition) 코드와 수신기에서 발생된 C/A 코드와의 상관값을 구하는 상관기, 선택된 위성의 C/A 코드를 발생시키는 C/A코드 발생기, 그리고 C/A코드의 위상과 클럭속도를 조절할 수 있도록 C/A 코드 발생기의 클럭을 만드는 직접 디지탈 클럭 발생기로 구성된다. 제안한 디지탈 지연동기루프 시스템을 해석한 결과, 시스템 입력 신호전력이 -113.98dB이상이면 시스템이 90%이상의 검파 능력을 갖음을 확인하였다. 디지탈동기루프이 입력신호 즉, A/D 컴버터 전단의 입력신호 크기에 따라 디지탈 동기 루프의 성능 그래프와 문턱전압의 크기에 따른 성능분석의 그래프를 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 그리고 설계된 디지탈 지연동기루프를 로직 시뮬레이션한 결과, GPS 항법 데이타를 정확히 복원함을 확인하였다. 개선됨을 알 수 있었다.
무선통신시스템에서의 고용량 데이터 전송을 위해 MIMO 전송은 필수적인 기술의 하나로 자리매김하였다. 더불어 열악한 채널환경에서 요구되는 성능을 만족하기 위해서는 반드시 고효율 오류정정부호를 사용하여야하며, 반복적인 복호 기법을 사용하는 터보부호나 저밀도 패리티 검사부호 등이 그 예라고 할 수 있다. 이러한 오류정정 부호들의 우수한 성능은 반드시 MIMO 검출 단에서의 정확한 연판정 검출 값이 전제되어야 한다. 본 논문에서는 매우 적은 복잡도로 효과적으로 연판정 검출 값을 복호기에 전달 할 수 있는 방법으로써 채널 행렬의 QR 분해기법을 적용한 연판정 검출 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방식은 먼저 연판정 MIMO 검출 단계를 두 단계로 나누어 복잡도를 획기적으로 감소시킬 수 있는 방법과 결합하였으며, 채널 행렬에 대하여 직접 역행렬을 구하는 방식에 비해서 안테나 수가 증가할수록 훨씬 더 적은 복잡도로 동일한 성능을 얻을 수 있다.
USN(Ubiquitous Sensor Network)환경의 일반적인 노드는 메시지 전달을 위해서 무선기반의 통신 체제를 사용한다. 그래서 제한된 전원을 고려하고 원거리의 불특정 노드와 통신하려면 다수의 홉 플러딩이 필요하다. 그러나 불특정 노드가 사용자의 가시권 반경에 밀집해 있는 경우 무선 기반의 플러딩은 대안으로서 부족한 점이 있다. 그러한 상황에서는 어둠 속에서 열쇠를 찾기 위해 플래시를 비추는 것처럼, 좀 더 직접적이고, 비접촉인 근거리의 메시지 전달 방식이 필요하다. 본 연구는 다음의 2단계 방법을 통해 이를 해결한다. 첫 번째 단계로 텍스트 메시지를 컬러 코드화할 두 가지 부호화 방안을 제안한다 두 번째 단계에서는 근거리에서 다양한 LED(light-emitting diode) 색 신호를 송수신할 하드웨어 모듈을 개발한다. 실험은 특정 색 광소자를 기준으로 거리와 빛의 입사 각도를 고정한 상태에서 진행하였다.
동작 특성에 따라 궤도회로 장치는 신호기 장치, 선로전환기 및 기타 안전과 관련된 장치의 직접 또는 간접 제어를 위해 설치되며, 주로 열차의 검지, 지상에서 차상으로 제어정보 전송, 궤도 깨짐 검지 및 귀선 전류 전송에 사용된다. 특히 귀선 전류는 신호시스템, 전력시스템 및 전차선 및 궤도회로장치와 관련이 있다. 신호시스템에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나인 귀선 전류는 선로변 유지보수자의 안전 및 전철화에 따른 철도 관련 전기시스템의 보호를 위해 적합하게 처리되어야 한다. 따라서, 과전류 상태로 인한 귀선 전류 불평형과 시스템 유도 장애 및 고장을 방지하기 위해서는 귀선 전류의 정확한 분석이 필요하다. 또한, 귀선전류 고조파에 의해 오동작이 발생하면 열차 운행 중단 등의 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 귀선 전류 측정 및 분석 방법을 제시하고 고속열차 운행에 따른 호남고속철도 노선에서의 귀선전류 고조파 시험 결과를 제시하고 있다.
다양하고 많은 발사체를 효과적으로 운영하기 위해서 우리의 실정에 맞는 차세대 FTS(Flight Termination System)를 선정해서 개발할 필요가 있다. 차세대 FTS 방식으로는 Standard 톤, Secure 톤, MHA(Modified High Alphabet), EFTS(Enhanced FTS) 그리고 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)가 검토되고 있다. FTS는 사용 목적 때문에 우수한 성능과 높은 신뢰성을 필요로 하며, 소요 수량이 적은 반면에 가격은 고가이다. 때문에 차세대 FTS의 방식을 선정해서 새로운 FTS를 도입하더라도 현재 사용하고 있는 시스템의 주요 구성품의 재사용 가능성 여부도 검토할 필요가 있다. 특히 송신기의 주요 구성품인 전력증폭기는 반드시 재사용 가능성을 검토할 필요가 있다. 신호의 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)는 신호의 평균전력에 대한 첨두전력의 비를 빈도로 나타낸 것이므로 전력증폭기나 송신기의 성능을 나타낼 때 주로 사용한다. 본 논문에서는 전력증폭기의 재사용 가능성을 검토하는 방법으로 송신신호의 CCDF를 시뮬레이션해서 비교하는 방법을 이용하였다. CCDF 시뮬레이션 결과 Standard 톤의 PEP(Peak Envelop Power)는 0.21dB로 계산되었으며, Secure 톤과 MHA은 송신신호가 Standard 톤과 같기 때문에 동일한 PEP를 갖는다. CPFSK 변조를 이용하는 EFTS의 경우에 PEP는 1.81dB 였으며, BPSK 변조를 이용하는 DSSS의 경우에는 2.6dB로 계산되었다.
이 논문에서는 주파수 편차가 발생하는 채널에서 패킷 직접 대역확산(Direct-Sequence Spread Spectrum) 블록 수신기의 위상 반전 검출(Phase-jump detection) 오류 여부를 확인하는 PJED(Phase Jump Error Detector)의 성능을 고찰한다. 또한 정합 펄스 순간 추출기를 제시한다. 이동통신 채널상에서 발생하는 기존의 방식보다 간단한 구조를 갖는 정함펄스 순간 추출기를 제시한다. 이동통신 채널상에서 발생하는 주파수 편차는 패킷 DS/SS 블록 수신기를 사용함으로써 효율적으로 추정, 보상할 수 있는데 SNR(Signal to Noise Ratio)이 감소할수록 위상 반전 검출의 오류가 발생하며 이러한 위상 반전 검출의 오류를 방지하기 위한 대안으로서, 이 논문에서는 위상의 선형성을 이용하는 PJED를 제안하고 또한 신호 처리 시간을 단축시키고 수신기의 구조를 간단하게 만드는 정함펄스 순간 추출기를 제안한다. 실험 결과, PJED를 패킷 DS/SS 블록 수신기에 적용시킬 경우에는 PJED가 없는 수신기보다 동일한 BER에서 약 2dB정도의 성능개선을 보여준다. 또한 협대역 간섭신호가 존재할 경우도 약 2dB 정도의 성능향상을 나타낸다. 그리고 본 논문에서 제안한 단순한 구조의 정함펄스 순간 추출기를 사용하여도 정확한 정함 펄스 순간을 판단 할 수 있다.
DS-CDMA 시스템에서는 다중 접속으로 인하여 다중 접속 간섭 문제가 발생되어진다. 이 문제를 해결하기 위하여 간섭 제거기가 사용되어졌다. 기존 간섭 제거 수신기는 연속 간섭 제거기와 안테나 어레이를 적용한 구조이다. 이 구조에서 가중치 벡터를 갱신하는 방법에 따라서 방법 I과 II로 구별되어진다. 본 논문에서는 기존 구조에서 가중치 벡터를 갱신하기 위하여 constant modulus 알고리즘의 비용함수를 사용한 적응 블라인드 CMA 어레이 간섭 제거 수신기를 제안하였다. 모의 실험은 가우시안 환경 하에서 SIR과 BER 곡선에 의해서 제안된 수신기와 연속 간섭 제거기예 안테나 어레이를 확장한 기존 간섭 제거 기술들과 비교하였다. 모의 실험 결과, 제안된 수신기가 기존 수신기 방법 I보다 SIR 곡선에서 1.5[dB]의 SIR 이득을 지니고, 방법 II보다는 약 0.5[dB]의 SIR 이득을 지닌다. BER 곡선에서는 방법 I보다는 약 2[dB] SNR 이득을 지니고, 방법II보다는 약 0.5[dB] SNR 이득을 지닌다. 따라서 제안된 간섭 제거기가 기존 간섭 제거 기들보다 더 나은 성능을 지니고 있음을 보여 주고 있다.
초광대역(UWB) 시스템은 높은 시간분해능으로 인해 복잡한 다중경로 환경에서도 정밀한 위치추적을 가능하게 한다. 그러나 송수신 채널에 존재할 수 있는 장애물로 인해서 정밀한 위치추적 성능이 저하될 수 있다. 첫째로 장애물은 다중경로의 구조를 복잡하게 만들어 직선경로 신호 성분의 도착시간 추정을 어렵게 만든다. 둘째로 전파시간에 초과시간지연을 초래하여 거리추정의 정확도를 저하시킬 수 있다. 본 논문에서는 광선추적법을 사용하여 두번째 원인에 의해 발생하는 거리추정 오차를 줄이는 기법을 소개한다. 이를 위하여 통계적인 접근방식과 지도를 이용한 위치인식기법을 사용하였다. 통계적인 접근방식에서는 매질에 의해서 발생하는 초과시간지연들의 분포를 광선추적법을 사용하여 구하고, 이에 근거하여 오차의 하계를 구하였다. 또한 건물의 도면을 이용한 위치인식 방법에도 광선추적 법을 사용하였으며, 그 성능을 사무실 환경에서 측정된 데이터를 사용하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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