극 천해 음향 통신 채널에서 수중 음향 통신 신호는 시변 다중 경로에 의해 주파수 선택적인 페이딩 신호로 관측된다. 이러한 특성으로 시간 및 주파수에 따라 심벌간의 간섭이 변화하고 수중 통신 시스템의 성능이 저하된다. 오류 정정 코드의 성능이 어떻게 극 천해 다중경로 페이딩의 통계적 특성과 관계되는지에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 다중경로 채널의 특성을 해석하고 2가지 전방 오류 정정 코드를 적용하여 극 천해 다중 경로 채널에서 이들의 성능을 비교하였다. 컨벌류션 코드와 Reed-Solomon 코드를 적용한 해상 실험 결과는 Reed-Solomon 코드가 주파수 선택적인 페이딩 채널에서 컨벌류션 코드 보다 우수함을 보였다.
정확한 유량측정의 목적으로 다회선방식을 이용한 초음파유량계의 설치가 점차 증가하는 추세에 있으나 이에 대한 설치기준이 아직까지는 수립되어 있지 않아 현장설치 시 많은 혼선을 일으키고 있다. 따라서 측정의 정확도 확보에 영향을 주는 유동교란인자 중에서 확대관, 축소관 및 Tee관이 다회선 초음파유량계의 상하류에 설치되어 있는 경우에 필요로 하는 직관거리를 결정하기 위한 실험을 실시하였다. 실험대상으로는 정확도가 ${\pm}0.5%$ 이하인 제품으로 국산 5회선 2개, 외산 2회선 1개, 4회선 1개 등 4개의 제품을 선정하고 유량 즉, 유속과 직관거리별로 반복적인 실험을 통해 허용오차를 만족하는 설치기준을 제시하였다.
본 논문은 다중경로신호를 포함한 위성항법신호의 특성에 관한 정량적 분석을 수행하고, 나로우주센터의 발사대에 나로호가 발사대기중일 때에 저장된 데이터를 바탕으로 발사장 주변환경으로부터 발생한 다중경로신호로 인하여 GPS 수신기에서 계산된 항법해 및 신호대잡음비에서 나타난 일반복 특성에 대하여 다룬다. 발사대에 설치된 나로호에서는 GPS 안테나와 주위환경 및 GPS 위성궤도가 거의 변하지 않으므로 계산된 항법해와 신호대잡음비의 변화율과 크기가 그대로 일반복 되고 있음을 확인하였다. 다중경로의 영향에 관한 분석과 발사대에서 관찰된 항법해와 신호대잡음비의 일반복 특성은 위성발사체가 발사대기하고 있을 때에 GPS 수신기의 성능을 안정화시키기 위한 방법을 찾는데 크게 도움이 될 것이다.
다중경로발생기는 일반적으로 시간지연발생부, 위상발생부, 감쇠발생부로 구성되며 주로 애널로그 방식으로 구현되어왔다. 따라서 경년변화가 발생할 수 있으며 여러 번의 A/D 변환, D/A변환과정으로 인한 신호의 충실도 저하, 미세지연을 위해 높은 주파수를 필요로 하는 단점이 있다. 본 논문은 다중경로 현상을 수학적으로 모델링하여 완전히 디지털 방식으로 구현하는 방법을 제안한다. 특히 시간지연부는 두 개의 블록으로 나누어 한 블록에서는 샘플단위의 시간지연을 만들고 나머지 한 블록에서는 섭샘플(subsample) 시간지연을 만들 수 있도록 하여 정밀한 시간지연값을 효율적으로 얻을 수 있도록 했다. 또한 시스템의 마스터 주파수도 특정한 값으로 고정할 필요도 없도록 하였다. 제안한 방법을 완전히 디지털 하드웨어로 구현해 본 논문에서 제안한 다중경로 발생 알고리듬의 타당성을 검증하였다.
처프 확산 대역 (chirp spread spectrum: CSS) 기술은 넓은 주파수 대역에 걸쳐 데이터를 확산하는 기술로, 다중 경로 페이딩에 강인한 특성을 보인다. 이로 인해 무선 통신 분야에서 크게 주목받고 있다. 하지만 다중 경로 페이딩 환경에 따른 CSS 시스템의 성능에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 논문에서는 다중 경로 페이딩 채널이 직접 변조 (direct modulation: DM) M진 위상 편이 방식 (M-ary phase shift keying: MPSK) 시스템에 미치는 영향에 대해 알아본다. 채널 환경은 레일레이 페이딩을 가정하고, 덧셈 꼴 백색 가우시안 잡음의 (additive white Gaussian noise: AWGN) 영향을 받은 chirp 신호의 이론적인 심볼 에러율을 (symbol error rate: SER) 구한다. 그리고 실험적인 결과를 통해 이론적인 SER이 실험적인 SER과 일치함을 확인한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권1호
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pp.195-215
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2021
Multipath Transport Control Protocol (MPTCP) is a transport layer protocol that enables multiple TCP connections across various paths. Due to path heterogeneity, it incurs more energy in a multipath wireless network. Recent work presents a set of approaches described in the literature to support systems for energy consumption in terms of their performance, objectives and address issues based on their design goals. The existing solutions mainly focused on the primary system model but did not discourse the overall system performance. Therefore, this paper capitalized a novel stochastically multipath scheduling scheme for data and path capacity variations. The scheduling problem formulated over MPTCP as a stochastic optimization, whose objective is to maximize the average throughput, avoid network congestion, and makes the system more stable with greater energy efficiency. To design an online algorithm that solves the formulated problem over the time slots by considering its mindrift-plus penalty form. The proposed solution was examined under extensive simulations to evaluate the anticipated stochastic optimized MPTCP (so-MPTCP) outcome and compared it with the base MPTCP and the energy-efficient MPTCP (eMPTCP) protocols. Simulation results justify the proposed algorithm's credibility by achieving remarkable improvements, higher throughput, reduced energy costs, and lower-end to end delay.
A series of numerical experiments with measurements observed at continuously operating reference stations (CORS) of the international GNSS services (IGS) and the national geographical information institute of Korea (NGII) have been intensively carried out to evaluate the quality of pseudo-ranges and carrier-phases of GPS L2C signal obtained by various receiver types, benign and harsh operational environment. In this analysis, some quality measures, such as signal-to-noise ratio (SNR), the magnitude of multipath, and the number of cycle slips, the pseudo-range and carrier phase obtaining rate were computed and compared. The SNR analysis revealed an impressive result that the trend in the SNR of C/A and the L2C comparably depends upon type of receivers. The result of multipath analysis also showed clearly different tendency depending on the receiver types. The reason for this inconsistent tendency was seemed to be that the different multipath mitigation algorithm built-in each receiver. The number of L2C cycle slip was less than P2(Y), and L2C measurements obtaining rate was higher than that of P2(Y) in three receiver types. In the harsh observational environment, L2C quality was not only superior to P2(Y) in all aspects such as SNR, multipath magnitude, the number of cycle slips, and measurement obtaining rate, but also it could maintain a level of quality equivalent to C/A. According to the results of this analysis, it's expected that improved positioning performance like accuracy and continuity can be got through the use of L2C instead of existing P2(Y).
수중 채널에서의 음파를 사용한 신호는 다중 전달 경로 현상에 의해 왜곡된다. 본 논문에서는 채널의 임펄스 응답을 바탕으로 신호를 미리 왜곡시켜 수신기에 도착했을 때 최소한의 등화만으로 신호를 받을 수 있는 선 처리 기법을 제안하였다. 그리고 음선 이론 기반 시뮬레이션과 수조 실험을 통해 제안한 기법의 성능을 검토하였다. 다중 전달 경로 현상이 약할 경우, SNR이 약 20 dB 일 때 BER이 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$의 성능을 보였고 다중 전달 경로 현상이 심한 환경에서 SNR이 약 30 dB 일때 유사한 BER 성능을 보였다. 제안한 기법을 수중 운동체의 통신에 사용가능하도록 송수신기의 위치 변화에 따른 채널예측 기법을 제안하였고 그 성능을 검토하였다.
The growing interest towards ultra-wideband (UWB) communications stems from its unique features such as baseband operation, ample multipath diversity, and the potential of enhanced user capacity. But since UWB has to overlay existing narrowband systems, multiple access has to be achieved in the presence of narrowband interference (NBI). However, existing baseband spreading codes for UWB multiple access are not flexible in handling NBI. In this paper, we introduce two novel spreading codes that not only enable baseband UWB multiple access, but also facilitate flexible NBI cancellation. We construct our codes using a single carrier or multiple carriers (SC or MC), which can be implemented with standard discrete-cosine transform (DCT) circuits. With our SC/MC codes, NBI can be avoided by simply nulling undesired digital carriers. Being digital, these SC/MC codes give rise to multiband UWB systems, without invoking analog carriers. In addition, our SC/MC codes enable full multipath diversity, and maximum coding gains. Equally attractive is their capability to reduce the number of interfering users, with simple matched filter operations. Comprehensive simulations are also carried out to corroborate our analysis.
We propose a combined STBC (Space Time Block Coding) and AMC (Adaptive Modulation and Coding) in the underwater multipath communication channel. Performance of UAC (underwater acoustic communication) in shallow water is degraded by complicated multipath and reverberation. For this reason, and considering the variability of the ocean channel, we combined STBC and AMC techniques, which are the spatial diversity in a multi-sensor communication system. BER (Bit error rate) of combined STBC and AMC is improved by 5dB when we compare with the BER of a single sensor based system. The proposed system shows a 3dB improvement when we compare it with the BER of the single sensor based system applying the AMC technique only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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