Journal of electromagnetic engineering and science
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제16권4호
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pp.235-240
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2016
In this paper, a low-profile planar inverted-F antenna (PIFA) for ultrawideband (UWB) applications is proposed. The antenna consists of a PIFA and a ground plane with a slot. The addition of the slot not only improves the impedance matching of the PIFA but also forms an additional resonance. Therefore, the proposed antenna has a wideband characteristic covering the full UWB frequency range (3.1 GHz to 10.6 GHz) and a stable and nearly omnidirectional radiation pattern. The antenna also has a smaller volume and thickness compared to previous UWB PIFAs.
In this study, we introduce a loosely coupled relative position estimation method that utilizes a decentralized ultrawideband (UWB), Global Navigation Support System and inertial navigation system for flight controllers (FCs). Key obstacles to multidrone collaboration include relative position errors and the absence of communication devices. To address this, we provide an extended Kalman filter-based algorithm and module that correct distance errors by fusing UWB data acquired through random communications. Via simulations, we confirm the feasibility of the algorithm and verify its distance error correction performance according to the amount of communications. Real-world tests confirm the algorithm's effectiveness on FCs and the potential for multidrone collaboration in real environments. This method can be used to correct relative multidrone positions during collaborative transportation and simultaneous localization and mapping applications.
A new modulation scheme called multicoded-pulse position modulation (MC-PPM) is proposed for an ultrawideband (UWB) impulse radio communication system. The multicoded signal is generated by using several orthogonal codes for transmitting data simultaneously. Then, each multi-level value of the multicoded signal is converted to pulse position which results in not only an improved data rate, but also a processing gain in reception, delivering the power-efficient benefit of PPM and guaranteeing the low pulse energy for UWB systems. We notice that the modulation of multi-level values of the multicoded signal to pulse position is more efficient in terms of achievable data rate than the modulation of transmitting data based on other PPM schemes within given bandwidth and pulse energy. Therefore, as a performance measure, we focus on the achievable data rate (link capacity) of the proposed scheme and analyze it theoretically. Through simulation, we compare the link capacity of the MC-PPM scheme and other PPM schemes, such as M -ary PPM and multiple PPM. With the fixed bandwidth and same pulse energy condition, the UWB system based on the proposed MC-PPM scheme shows good link capacity and an increased data rate as L increases, which is contrary to other PPM schemes.
IEEE802.15에서 표준화가 진행중인 WPAN(wireless personal network)은 개인영역 네트워크 혹은 근거리 무선 네트워크를 구축하기 위한 기술로, 개인용 컴퓨터, PDA, 주변기기, 휴대전화, 가전 등의 휴대나 이동 컴퓨팅을 위한 기술이다. IEEE802.15.1에서는 블루투스, IEEE802.15.4에서는 ZigBee를 위한 저속 WPAN(low rate WPAN) 그리고 IEEE802.15.3에서는 고속 WPAN(high rate WPAN)에 대한 표준화를 담당하고 있다. 본 고에서는 IEEE802.15 산하 TG3a에서 표준화 중인 Alt-PHY 기술로 경합을 벌이고 있는 MBOA(Multi-Band Orthogonal frequency division multiplexing Alliance) UWB(ultrawideband)에 대한 활성화를 꾀하고 있는 WiMedia Alliance의 시험인증 동향을 고찰하고자 한다.
We consider the problem of low-sampling rate high-resolution channel estimation and timing for digital ultrawideband (UWB) receivers. We extend some of our recent results in sampling of certain classes of parametric non-bandlimited signals and develop a frequency domain method for channel estimation and synchronization in ultra-wideband systems, which uses sub-Nyquist uniform sampling and well-studied computational procedures. In particular, the proposed method can be used for identification of more realistic channel models, where different propagation paths undergo different frequency-selective fading. Moreover, we show that it is possible to obtain high-resolution estimates of all relevant channel parameters by sampling a received signal below the traditional Nyquist rate. Our approach leads to faster acquisition compared to current digital solutions, allows for slower A/D converters, and potentially reduces power consumption of digital UWB receivers significantly.
Ghassemzadeh, Saeed-S.;Greenstein, Larry-J.;Kavcic, Aleksandar;Sveinsson, Thorvardur;Tarokh, Vahid
Journal of Communications and Networks
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제5권4호
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pp.303-308
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2003
We present a statistical model for the path loss of ultrawideband (UWB) channels in indoor environments. In contrast to our previously reported measurements, the data reported here are for a bandwidth of 6GHz rather than 1.25GHz; they encompass commercial buildings in addition to single-family homes (20 of each); and local spatial averaging is included. As before, the center frequency is 5.0GHz. Separate models are given for commercial and residential environments and, within each category, for lineof sight (LOS) and non-line-of-sight (NLS) paths. All four models have the same mathematical structure, differing only in their numerical parameters. The two new models (LOS and NLS) for residences closely match those derived from the previous measurements, thus affirming the stability of our path loss modeling. We find, also, that the path loss statistics for the two categories of buildings are quite similar.
본 논문에서는 초광대역 통신시스템의 확산코드 정합필터링 방식이 서로 다른 다중 접속 방식에 따라 다중사용자 간섭신호의 전력 파라미터에 어떠한 영향을 미치는가에 대하여 개시한다. 보다 구체적으로, 다중 접속 시스템에 사용되는 확산코드 정합필터의 길이가 다중사용자 간섭신호의 평균전력, 최대전력, 그리고 최대전력 대 평균전력 비율에 미치는 영향을 분석하였다. 간단화된 환경에 대하여 이론적 분석을 수행하였고, 모의실험을 통하여 이를 검증하였다.
광대역 통신을 위한 대표적인 비동기 전송방식인 TR 방식은 동기식 레이크 수신기에 비하여 하드웨어 복잡도가 낮아서 주목을 받아왔다. 최근에는 TR 방식보다 효과적인 데이터 전송을 할 수 있는 BCM 방식이 효율적인 비동기 방식으로 인정받고 있다. BCM 방식의 수신기로는 CMSA 방식이 널리 사용되고 우수한 성능을 가진 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 프레임간 혹은 심볼간 간섭이 존재하는 환경에서, BCM으로 송신된 신호에 대하여 CMSA 방식보다 성능이 우수한 수신기를 제안한다. 제안하는 방식은 TR 방식에서와 같이 상관기를 이용한다. TR방식에서는 하나의 기준신호에 근거한 상관기를 사용하는 반면, 제안하는 방식은 BCM으로 전송된 신호를 복조하기 위하여 블록 코드를 이용한 블록 코드 상관기를 사용한다. 모의실험을 통하여, 제안하는 방식은 CMSA 방식보다 비트오율 측면에서 더 우수한 성능을 나타낸다. 특히, 채널모델 CM4 에서 BER = $10^{-3}$ 일 때, SNR 측면에서 5 dB 이득을 얻을 수 있었다.
[ $3.1{\sim}5.15$ ] GHz 대역의 광대역 저잡음 증폭기를 새로운 입력 매칭 방식과 귀환회로 방식으로 구현하였다. 제안된 광대역 증폭기는 $0.18{\mu}m$ RF CMOS 공정을 사용하여 제작하였다. 측정된 값은 잡음지수가 $3.4{\sim}3.9$ dB, 전력 이득은 $12.8{\sim}14$ dB, 입력 매칭은 -9.4이고 입럭 IP3는 -1 dBm이고, 소비 전력은 14.5 mW이다.
본 논문에서는 반원형 및 반타원형 디스크가 급전점에 수직으로 로딩된 단순한 광대역 모노폴 안테나 구조에 급전점에는 추가적인 공진 구조를, 수직 모노폴 안테나의 끝단에는 수평으로 추가적인 소형 디스크가 로딩되는 초광대역 안테나의 특성에 관하여 시뮬레이션과 측정이 수행되었다. 설계된 초광대역 송신용 안테나로부터 가우시안 펄스의 전달 특성에 관하여 살펴보며 제안된 안테나의 수평방향을 단면으로 보았을 경우의 복사패턴이 등방향성 응답을 가짐을 알 수 있었다. 더욱이, 측정 및 시뮬레이션 결과로부터 소형이면서 광대역 특성을 보임을 알 수 있다. 제안된 수평방향의 소형 디스크가 장착된 반원형 디스크 모노폴 안테나의 측정결과로부터, 크기와 전기적인 성능 측면에서 살펴보았을 때 제안된 구조가 단순히 원형 디스크가 수직으로 로딩된 모노폴 안테나에 비해 견줄만 함을 알 수 있었다. 특히 본 논문을 통하여 제작된 안테나는 PCB를 이용한 프린팅 안테나에서 자주 발생되는 표면파 손실 및 유전체 손실과 같은 현상이 발생되지 않으므로 Return Loss의 성능이 곧 복사되는 효율과 밀접한 관계가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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