Multihop transmission is a promising technique that helps in achieving broader coverage (excellent network connectivity) and preventing the impairment of wireless channels. This paper proposes a cluster-based multihop wireless network that makes use of the advantages of multihop relaying, i.e., path loss gain, and partial relay selection in each hop, i.e., spatial diversity. In this partial relay selection, the node with the maximum instantaneous channel gain will serve as the sender for the next hop. With the proposed protocol, the transmit power and spectral efficiency can be improved over those in the case of direct transmission and conventional multihop transmission. Moreover, at a high signal-to-noise ratio (SNR), the performance of the system with at least two nodes in each cluster is dependent only on the last hop and not on any of the intermediate hops. For a practically feasible decode-and-forward relay strategy, a compact expression for the probability density function of the end-to-end SNR at the destination is derived. This expression is then used to derive closed-form expressions for the outage probability, average symbol error rate, and average bit error rate for M-ary square quadrature amplitude modulation as well as to determine the spectral efficiency of the system. In addition, the probability of SNR gain over direct transmission is investigated for different environments. The mathematical analysis is verified by various simulation results for demonstrating the accuracy of the theoretical approach.
본 논문에서는 multiple input multiple output (MIMO) 시스템에서 Zero Forcing (ZF) 검파 결과가 Maximum Likelihood (ML) 검파 결과와 일치하는지 여부를 사전에 검증할 수 있는 사전 검증기를 제안하였다. MIMO 수신기에서 ZF 검파 결과는 신호 대 잡음 환경이 양호한 경우 약 90% 이상이 ML 검파 결과와 일치하기 때문에 제안된 검증기를 사용하여 MIMO 신호를 검파하면 10% 정도만 계산량이 복잡한 ML 검파 방식을 사용하고 나머지는 간단히 ZF 검파만 수행하면 된다. 제안된 검증기는 ZP 검파 결과를 이용하여 MIMO 신호를 single input multiple output (SIMO) 신호로 변환한 후 검파를 수행하면 안테나 다이버시티 이득을 얻을 수 있고 잡음 분산이 줄어드는 효과를 이용하여 설계되었다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 사전 검증기는 신호 대 잡음이 양호한 경우 80% 이상의 정확한 true 판정 확률을 얻었으며 이때 false 판정 확률은 $10^{-4}$ 정도를 보였다.
기존 Zhu가 제안한 준직교 기반의 차등시공간변조(Differential Space-Time Modulation, DSTM)는 복소 선부호기와 준직교 시공간블럭부호를 연접하여 차등변조기법으로 전송함으로써 수신단에서 채널 정보 추정 없이 2개의 복소 신호들에 대한 독립적인 복조, 즉 준직교 차등복조가 가능하다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 이와 같은 준직교 기반 Zhu-DSTM를 기반으로 복소 선부호기 대신 실수 선부호기를 사용함으로써 수신단에서 2개의 실수 신호들에 대한 독립적인 차등복조가 가능하게 하여 수신 복잡도를 더욱 줄일 수 있는 새로운 DSTM를 제안한다. 전산 실험 결과 제안된 기법은 기존의 준직교 기반 DSTM들과 거의 같거나 향상된 성능을 가짐을 확인할 수 있으며 따라서 수신 복잡도 및 수신 성능 측면에서 큰 장점을 가지게 된다.
본 논문은 하나의 소스, 하나의 릴레이, 그리고 하나의 목적 노드가 각각 두 개의 송수신 안테나를 갖는 협력 통신망에서, 연판정 후 전달(soft-decision-and-forward: SDF) 방식의 성능을 쌍 오류 확률(pairwise error probability: PEP)을 이용해 분석한다. 준정지 레일리 페이딩 채널에서 최적 그리고 차선의 전력 분배비를 결정한다. 최적의 전력 분배는 평균 PEP를 최소로 하는 것이나 일반적으로 구하기 어려우므로, 다이렉트와 릴레이 링크의 잡음 대 신호비의 곱(product signal-to-noise ratio: product SNR)을 최대화하는 전력 분배 전략을 고려한다. 모의실험 결과를 통해 높은 SNR 구간에서는 차선의 전력 분배 방식의 성능이 최적의 성능에 근접함을 보인다.
직접변환 수신기를 사용하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템의 경우 로컬 오실 레이터 및 저역통과 필터에 의해 발생하는 주파수 선택적 또는 비선택적 특성을 갖는 위상 및 이득 불균형으로 인해 성능 저하가 발생한다. 본 논문에서는 주파수 선택적 또는 비선택적 특성을 갖는 송수신기 IQ 불균형 성분들이 시스템에 초래하는 영향을 분석하고, 동시에 이 성분들을 추정 및 보상하는 방안을 제시하였다. 주파수 영역에서 Alamouti 코딩된 프리엠블을 사용할 경우 채널 성분 뿐만아니라 IQ 불균형 성분까지도 정확히 추정 및 보상할 수 있다. IQ 불균형이 존재하는 수신 신호에 대해 ML(Maximum Likelihood) 또는 OSIC(Ordered Successive Interference Cancellation) 신호 검출 기법을 이용하여 SER (Symbol Error Rate) 성능검증을 통해 주파수 선택적 채널 계수와 송수신 IQ 불균형 성분의 결합에 의하여 초래되는 다이버시티 이득으로 인해 기존의 간섭억제 기법인 ZF (Zero-forcing) 기법에 비해 성능향상이 있음을 보인다.
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.
수중통신에서는 다중경로로 인해 심벌간의 상호간섭이 발생하여 시스템의 성능을 저하시킨다. 최근 수중 통신시스템에서는 이러한 열악한 채널환경을 극복하고 전송률을 향상시키기 위하여 등화기 및 채널 부호화와 시공간 부호화 방식의 효율적인 연접 구조가 수중통신에서 MIMO시스템으로 응용되어 연구되고 있다. 수중 MIMO 환경에서 시공간 부호화 방식 중에서는 시공간 블록 부호화 방식과 시공간 격자 부호화 방식이 있으며, 시공간 격자 부호화 방식이 등화기 및 채널 부호화 방식에 최적이다. 따라서 본 논문에서는 다중경로 채널 환경에서 효율적인 전송을 위해 터보 Pi 부호화기를 외부부호로 사용하고, MIMO시스템에서 전송 다이버시티와 부호화이득을 동시에 가지는 시공간 격자부호를 내부부호로 구성한다. 그리고 심볼간 상호 간섭 제거를 위해 Zero Forcing 등화기법을 사용하여 수중채널에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다.
이 논문에서는 중첩 코딩 다중화를 이용하여 다중 사용자 신호를 동시에 전송하는 다중 사용자 다이버시티 스케줄링 방법들을 다룬다. 이 방법들은 다중 사용자 신호들을 동시에 전송함에 따른 제1순위 및 제1 순위 이후 사용자 우선 순위 선정 전략과 사용자 별 전력할당 전략을 결합하는 방식에 따라 다양한 스케줄링 방법들이 가능하도록 한다. 제1 순위 사용자 선정 전략으로는 1) 채널상태 우수 사용자 순서, 2) PFS(proportional fair scheduling) 사용자 순서, 3) 평균 제공 전송률 낮은 사용자 순서를 따르는 3가지 전략들을 고려한다. 제1 순위 이후 사용자순서도 제1 순위 사용자와 동일한 전략을 고려한다. 그러나 다수의 사용자들이 선정되어야 하는 경우, 한번의 PFS 순서를 따르도록 하거나 매 추가 사용자마다 잔여전력과 사용자간 간섭을 고려하여 PFS 기준에 따라 하나의 사용자를 단계적으로 선정하도록 할 수 있다. 전력할당 전략으로는 우선적으로 사용자 별 최대 허용 전송률을 제공하는 전력을 할당하거나 사용자 별 최소 전송률을 제공하는 전력을 할당하고, 잔여전력을 각 사용자에게 재할당하는 두 가지 전략들을 고려한다. 스케줄링 목적으로는 전송률 합 최대화, 형평성 극대화, PFS 방법에 준하는 형평성 유지 및 전송률 합 최대화의 3가지를 고려한다. 또한 각각의 목적을 위하여 max CIR (carrier-to-interference power ratio), max-min fair, PF 스케줄링 방법들([1]과 해당 참고문헌들 참조)을 각각의 목적별 비교 기준으로 정하고, 전송률 합 또는 형평성 측면에서 기준 방법에 준하거나 우수하면서 나머지 척도인 형평성이나 전송률 합이 우수한 방법들을 후보 스케줄링 방법들로 선정한다. 모의실험을 통하여 다양한 스케줄링 방법의 사용자 수에 따른 전송률 합과 JFI(Jain's fairness index)에 따른 형평성을 분석한다.
목 적 : 로타바이러스는 전 세계적으로 영유아 및 소아 설사의 흔한 원인이며, 신생아의 원내 감염 중 가장 중요한 원인체로 알려져 있다. 본 연구는 출생한 병의원에서 퇴원 후에 즉시 산후 조리원으로 입소한 정상 신생아를 통해 출생한 병의원으로부터 기원한 로타바이러스 원내 감염을 분석하여 로타바이러스 항원 양성률, 연관인자, 증상 발현율, 임상 증상 및 감염 통제 방법에 대해 알고자 시행하였다. 방 법 : 2005년 3월부터 2006년 9월까지 서울위생병원 부설 산후 조리원에 입소한 정상 신생아 957명 중 입소하여 24시간 이내에 시행한 대변 내 로타바이러스 항원검사에서 양성을 보인 신생아 216명을 대상으로 하였다. 로타바이러스 항원검사는 면역 크로마토그래피법을 이용하여 시행하였다. 신생아에 대한 정보는 간호 기록지를 후향적으로 검토하여 입소 신생아의 성별, 출생 체중, 재태 연령 및 월별 로타바이러스 항원 양성률, 출생한 병의원, 분만 방법, 수유 방법, 증상 발현율 및 임상증상 등에 대해 조사하였다. 결 과 : 1) 입소 24시간 이내에 로타바이러스 항원 양성을 보인 신생아는 총 216명(22.6%)으로 남아가 126명(58.3%), 여아가 90명(41.7%)이었고, 출생 체중 및 재태 연령에 따른 차이는 없었다. 2) 입소한 신생아의 월별 로타바이러스 항원 양성률은 10-36%이었고, 출생한 병의원에 따른 로타바이러스 항원 양성률은 3.5-53.6%로 다양한 분포를 보였다. 3) 총 957명 중 정상 질식 분만으로 출생한 신생아는 655명(68.4%)으로 평균 재원기간은 2.4일이었고 제왕절개 분만으로 출생한 신생아는 302명(31.6%)으로 평균 재원기간은 5.7일이었다. 로타바이러스 항원 양성률은 정상 질식 분만군은 17.6%, 제왕 절개 분만군은 33.4%로 정상 질식 분만군에 비해 제왕 절개 분만군에서 로타바이러스 항원 양성률이 유의하게 높았다(P<0.001). 4) 입소 전 수유 방법에 따른 로타바이러스 항원 양성률은 모유 수유군 27명(12.5%), 분유 수유군 101명(46.8%), 혼합 수유군 88명(40.7%)이었고, 대조군에서는 모유 수유군 83명(38.4%), 분유 수유군 47명(21.8%), 혼합 수유군 86명(39.8%)으로 모유 수유군에서 로타바이러스 항원 양성률이 유의하게 낮았다(P<0.001). 5) 로타바이러스 항원 양성자 중 무증상군 및 증상군은 각각 65.3%, 34.7%이었다. 임상 증상으로 가장 많이 나타난 것은 설사로 69명(92.0%)에서 관찰되었고 수유부진 34명(45.3%), 열 30명(40.0%), 구토 19명(25.3%), 체중 증가의 지연 9명(12.0%), 소변양의 감소가 4명(5.3%)에서 나타났다. 대변의 양상은 수양변이 43명(61.3%)으로 가장 많았다. 입원 치료가 필요했던 경우는 24명(11.1%)이었고 중증 질환으로 진행된 경우는 없었다. 결 론 : 산후 조리원에 입소하는 신생아들 중 일부는 이미 출생한 병의원의 신생아실에서 로타바이러스 원내감염이 된 상태에서 입소하는 경우로 산후 조리원에서 신생아의 관리가 제대로 이루어지지 못할 때에는 2차적으로 산후 조리원 내 감염으로 급속히 전파될 수 있다. 따라서 로타바이러스의 감염 전파를 예방하기 위하여 모유 수유를 권장하고, 최근 증가하는 산후 조리원의 상황을 인지하여 항원 양성자를 격리하여 관리하는 것이 도움이 될 것으로 생각된다. 또한 산후 조리원에 대한 규제와 관리, 철저한 위생 교육 및 앞으로 좀 더 많은 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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