비선형 광통신 시스템에서 최대 전송거리 및 최적 광신호 세기 도출에 관한 연구

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.3

장거리 광통신 시스템을 설계하기 위해서는 광섬유의 종류, 광증폭기의 종류, 광증폭기 사이의 거리, 색분산 및 편광모드분산 보상의 방법, 광신호의 세기 등에 대한 결정을 해주어야 한다. 이러한 결정을 하기 위해서는 이러한 시스템의 조건들을 바꾸었을 때에 그 광통신 시스템의 성능을 예측할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 광통신 시스템을 설계하였을 때에 그 광통신 시스템의 최대 전송거리를 도출하는 방법에 대해 연구하였다. 또한, 최대 전송거리를 얻기 위한 최적의 광신호 세기를 도출하는 방법에 대해서도 연구하였다. To design the long-haul optical communication system, we need to decide the type of optical fiber and optical amplifier, span length of optical amplifier, dispersion compensation method, optical signal power, etc. Therefore, we need to predict the performance of optical communication system when we change one of the system parameters. In this paper, we investigate the method of predicting the maximum transmission length of the designed optical communication system and finding the optimum optical signal power to obtain the maximum transmission length.

수술 전 혈소판 기능 검사를 위한 PFA^®-100의 임상적 이용

김성만,양승배,이제훈,Kim, Sung-Man,Yang, Seung-Bae,Lee, Jehoon 대한임상검사과학회 2009 대한임상검사과학회지(KJCLS) Vol.41 No.1

The Platelet Function Analyzer (PFA)$^{(R)}$-100 measures the ability of platelets activated in a high-shear environment to occlude an aperture in a membrane treated with collagen and epinephrine (CEPI) or collagen and ADP (CADP). The time taken for the flow across the membrane to stop (closure time, CT) is recorded. The aim of this study was to assess the potential of the PFA$^{(R)}$-100 as a primary clinical screening tool using the wide spectrum of clinical samples assessed for platelet function as well as to perform the optimal algorithm for the use of PFA$^{(R)}$-100. We established the reference interval in 460 hospital inpatients defined as having normal platelet function based on classical laboratory tests. The reference interval by using the range $5^{th}$ and $95^{th}$ percentile was 84~251 seconds for males CEPI-CT and 85~249 seconds for females CEPI-CT. A total of 1,200 inpatients were enrolled to identify impaired hemostasis before surgical interventions. The abnormal group showing prolonged CEPI-CT was 303 cases (18.9%). Only 3 cases had both abnormal CEPI-CT and CADP-CT. Several factors including sample errors, drugs, hematologic abnoralities were contributed to unexpected prolonged CEPI-CT for screening test. The von Willebrand factor (vWF:Ag) assay was performed only in one patient to verify the algorithm for the use of PFA$^{(R)}$-100. The PFA$^{(R)}$-100 was sensitive and rapid method for primary screening test of platelet dysfunction, so we can substitute it for the bleeding time in routine clinical practice.

CSRZ 신호의 클럭 성분을 이용한 색분산 감시법에서 송수신단 대역폭의 영향 분석

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.9

광통신 시스템에서는 제한된 대역폭에서 최상의 성능을 얻기 위해 다양한 신호형태가 사용되고 있다. 그중에서도 CSRZ (carrier-suppressed return-to-zero) 신호는 스펙트럼 효율이 높으면서도 색분산에 대해 비교적 강인한 특성을 지니고 있어 많이 사용되고 있다. 우리는 이러한 CSRZ 신호의 중요성을 파악하고, 이전의 연구에서 CSRZ 신호의 클럭 (clock) 성분을 이용하여 색분산을 감시하는 방법을 제시한 바가 있다. 하지만, 클럭 성분을 이용하여 색분산을 감시하는 방법은 송수신단의 대역폭에 의해 그 영향을 받을 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 CSRZ 신호에서 송수신단의 대역폭이 클럭 성분을 이용한 색분산 감시법에 미치는 영향을 분석하고, 송수신단의 대역폭이 변하더라도 그 성능이 유지될 수 있는 강인한 클럭 추출법을 제시한다. In optical fiber communications, several newly-developed signal formats are used to obtain the best performance within limited spectral bandwidth. CSRZ (carrier-suppressed return-to-zero) format is one of the new signal formats, which has better spectral efficiency and better robustness to dispersion than RZ (return-to-zero) format. Thus it is widely used for demonstrating high-speed optical communication systems. In an earlier research, we proposed a clock-extraction method of CSRZ signal to monitor chromatic dispersion. However, the clock-frequency component extracted by the clock-extraction method can be affected by the bandwidth of a transmitter or a receiver. Therefore, in this paper, we investigate the effect of bandwidth on the chromatic dispersion monitoring of CSRZ signal based on clock-frequency component. As a result, we propose a couple of robust clock-extraction methods to monitor chromatic dispersion in CSRZ signal.

레이저 다이오드를 이용한 수중 광 정보 및 전력 동시전송

김성만,신재우,Kim, Sung-Man,Shin, Jae-Woo 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.5

In this paper, we show a simultaneous transmission of underwater optical wireless power transfer and underwater optical wireless communication. A laser diode is used for electric-to-optic conversion at the transmitter and a solar cell is used for optic-to-electric conversion at the receiver. We optimized the transmitter and receiver for the best performance. The laser diode is a 100-mW laser diode and showed a conversion efficiency of 18.5%. The experimental results showed a 0.33-% DC-to-DC underwater power transfer efficiency at 5 m and a data rate of 100 kbps at 1 m.

빔포밍 기능을 가진 LED 무선 가시광 LAN 통신을 위한 MAC 프로토콜

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2011 한국전자통신학회 논문지 Vol.6 No.3

LED 무선 가시광 통신기술의 성능을 1Gb/s 이상으로 높이기 위해서는 실내환경에서 다중 반사로 인한 멀티패스 효과를 없애주어야 한다. 본 논문에서는 이러한 멀티패스 효과를 없애주기 위하여 빔포밍 기술을 접목한 LED 무선 가시광 LAN 통신을 위한 MAC 프로토콜을 제안하고자 한다. 본 MAC 프로토콜은 각 방향으로 빔포밍 된 빛을 각 방향에 대한 방향코드와 함께 송신하는 절차가 삽입되어 있는 것이 특징이다. 또한, 기존의 무선 LAN 과는 달리 충돌감지가 어려운 무선 가시광 통신의 특징을 감안하여 중앙 집중형 polling 기법을 사용하였다. 또한 본 논문에서 제안한 MAC 프로토콜의 성능을 평가하여 그래프로 나타내었다. To increase the bit rate over than 1 Gb/s in LED visible light communications, we need to reduce the multipath effect of the light in indoor environment. In this paper, we propose a MAC protocol for LED visible light wireless LAN with beamforming technique. We assumed that spatial light modulator is used for beamforming function. We use polling method since detecting another uplink channel is difficult in visible light communication. We also estimated the performance of the proposed MAC protocol.

디지털 콘텐츠의 본질로 인해 인류가 만들 수 있는 노래가사, 사진, 음악, 영화의 최대 개수에 관한 고찰

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.7

Recently, retro music is popular in the domestic music industry. Even in the movie industry, remake or retro movies are made continuously. In this paper, we consider the reason of remake in the viewpoint of mathematics and show that there is a maximum number of lyrics, pictures, music, and movies that human can make due to the characteristics of digital contents. The time that human cannot make new lyrics, new pictures, new music, and new movies any more will be estimated. Therefore, artists will have difficulties to make new contents in the future, and human have to listen and see the previous lyrics, movies, music, or pictures in the future. This study will give a deep philosophical insight for contents industry. 최근 국내의 음악시장에서는 복고의 열풍이 불고 있고, 영화에서도 리메이크나 복고의 바람이 간혹 불곤 한다. 본 논문에서는 노래가사, 사진, 음악, 영화와 같은 콘텐츠 산업에서 왜 복고나 리메이크가 존재할 수 밖에 없는지를 수학적인 관점에서 고찰해 보고자 한다. 예술 콘텐츠가 디지털로 저장되는 이 시대에서 인류가 만들 수 있는 노래가사, 사진, 음악, 영화의 개수에는 한계가 있음을 수학적으로 밝히고, 이에 따라 인류가 더 이상 새로운 사진, 새로운 음악, 새로운 영화를 만들 수 없는 시점을 예측해 보고자 한다. 따라서, 예술가들은 향후 인류의 역사가 진행될수록 새로운 콘텐츠를 만드는데 어려움을 겪게 될 것이고, 어느 특정 시점이 되면 인류는 이전의 노래가사, 사진, 음악, 영화를 다시 보고, 다시 들을 수 밖에 없음을 수학적으로 고찰해 보고자 한다. 이러한 고찰은 철학적으로나 과학적으로나 많은 시사점을 안겨줄 것이다.

FDD 방식의 4G 이동통신 기지국에서 DU와 RU간 한계거리 분석

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.1

LTE (long-term evolution) 를 비롯한 4G 이동통신 기지국 시스템에 있어서 최근에 DU(digital unit)와 RU(radio unit) 로 분리된 형상의 기지국들이 많이 등장하고 있다. 이러한 형태의 기지국에서 DU 는 전화국사에 설치하고 RU 는 옥외에 설치하는 형태로서, DU와 RU 간의 분리 가능한 거리는 이동통신 망 설계를 하는데 있어서 매우 중요한 요소가 된다. 하지만, DU와 RU 간 허용거리는 이동통신의 물리계층 기술에 의해 제약을 받을 수 있다. 본 논문에서는 FDD (frequency division duplexing) 기반의 4G 이동통신 시스템에서 Closed-Loop MIMO (multiple input multiple output) 기술에 의해 제한되는 DU와 RU 간 한계거리에 대해 분석하였다. DU와 RU 간 한계거리는 이동통신 시스템의 동작 주파수에 따라 다른 결과를 나타내며, 2 GHz의 동작주파수를 가정할 경우에는 약 11 km의 한계거리를 가지는 것으로 분석되었다. A majority of 4G Mobile communication manufacturers have launched separated-type base stations composed of DU (digital unit) and RU (ratio unit). DUs are usually installed in the central office, while RUs with antennas are installed on the top of building or pole. Therefore, the allowable distance between DU and RU is very important for cell planning. In this paper, we analyze the allowable distance between DU and RU induced by closed-loop MIMO (mulitple input multiple output) technology in 4G FDD (frequency division duplexing) mobile communication systems. In conclusion, the distance limit between DU and RU is dependent on the frequency of the wireless communication, and the allowable distance is about 11 km when assuming the operating frequency is 2 GHz.

기존의 2-Tx Radio Unit 을 재활용한 4-Tx 빔포밍 Radio Unit 구현 방법

김성만,Kim, Sung-Man 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.5

이동통신 기지국의 성능을 높이기 위해 빔포밍(beamforming) 기술을 적용하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 하지만, 이러한 빔포밍 기술을 적용하기 위해서는 기존에 $2{\times}2$ MIMO 용으로 제작되었던 2-Tx RU(radio unit)을 버리고 이를 4-Tx 빔포밍 RU 로 대체하여야 하는 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 기존의 2-Tx RU 를 재활용하여 4-Tx 빔포밍 RU 를 구현하는 방안을 제시하고, 이러한 구현에서 안테나 패스간의 보정절차 및 보정검증절차에 대해 제시하였다. 본 논문의 방법은 기존의 2-Tx RU 를 버리지 않고 재활용할 수 있어 경제적으로나 환경적으로 매우 유익한 방법으로 생각된다. To improve the performance of mobile communication systems, beamforming technology is being considered. However, the number of antenna should be more than four to implement beamforming technology. Therefore, the existing 2-Tx RU (radio unit) for $2{\times}2$ MIMO (multiple input multiple output) should be replaced by 4-Tx RU for beamforming function. In this paper, we propose a new method to implement 4-Tx beamforming RU reusing the existing 2-Tx RU. We think that our method is very useful from the viewpoint of cost and environment because the existing 2-Tx RUs can be reused.

LTE-Advanced 이동통신망 Fronthaul 구간을 위한 Radio over Fiber 시스템의 필요 전송용량 및 요구사항 분석

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.8

Since smart phones are widely used globally, the demand for high-speed mobile communications are increasing. To accommodate the increased communication demand, the next-generation mobile communication services such as LTE-Advanced are deployed. In the LTE-Advanced base stations, the base station schemes of Digital Unit (DU) and Radio Unit (RU) are widely used. Here, the link between DU and RU is called fronthaul link. In the current fronthaul link, a digital optical communication interface is used, which is called Common Public Radio Interface (CPRI). However, the CPRI link cannot support the increased mobile traffic efficiently. Therefore, in this paper, we investigate an alternative technology based on the Radio over Fiber (RoF) to accommodate the increased mobile traffic economically. 전 세계적으로 스마트폰이 널리 보급되고 있으며, 이에 따라 이동통신망에서 데이터 통신의 수요가 폭증하고 있다. 이를 수용하기 위하여 전 세계적으로 LTE-Advanced와 같은 차세대 이동통신 서비스가 보급되고 있다. 이러한 LTE-Advanced 기지국을 구현함에 있어서 DU(digital unit)와 RU(radio unit)로 분리된 형상의 기지국이 많이 사용되고 있다. 이때에 DU와 RU를 연결하는 네트워크 구간인 Fronthaul 구간에 기존에는 CPRI(common public radio interface)라는 디지털 광통신 기술로 구현되어 왔으나, 폭증하는 데이터 수용을 감당하기에는 그 한계에 다다른 상태이다. 따라서, 본 논문에서는 이 구간을 아날로그 광통신 기술인 RoF(Radio over Fiber)로 구현하여 폭증하는 전송용량을 경제적으로 수용할 수 있는 방안을 연구하였다. 또한, LTE-Advanced 이동통신망의 Fronthaul 구간을 RoF로 구현하기 위한 기술적인 요구사항을 연구하였다.

최적으로 색분산 보상된 광통신 시스템에서 신호 왜곡에 관한 근사적 수학식 연구

김성만,Kim, Sung-Man 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.8

We investigate an approximate analytic expression of signal distortion caused by the interaction between self-phase modulation (SPM) and dispersion in the dispersion-managed optical transmission where the dispersion is optimally compensated. From the analytic study, we obtain the analytic expression of the signal distortion in dispersion-managed optical transmission system. To confirm the validity of the analytic expression, we show that the eye-opening penalties calculated by the analytic expression correspond with the simulation results. Using the analytic result, we can easily estimate the signal distortion without complex nonlinear simulations. 본 논문에서는 색분산이 최적으로 보상된 광통신 시스템에서 자기위상변조와 색분산으로 인해 열화되는 신호의 아이페널티에 대해 근사적인 수학식을 유도하였다. 이러한 분석 연구를 통해 최적으로 색분산 보상된 광통신 시스템에서 신호의 왜곡에 대한 근사식을 얻을 수 있다. 우리는 이 근사식의 효용성을 보이기 위해서 이전 연구의 시뮬레이션 결과와 근사식의 결과를 비교하는 결과를 보인다. 본 논문의 결과를 이용하면 복잡한 비선형 시뮬레이션을 통해 얻을 수 있는 광신호의 왜곡에 대해 손쉽게 그 결과를 예측할 수 있으며, 각종 시스템 파라미터가 시스템에 미치는 영향도 쉽게 파악할 수 있다.