Beamforming을 이용한 TPMS 간섭제거

황석승,김성민,박철,Hwang, Suk-Seung,Kim, Seong-Min,Park, Cheol 한국전자통신학회 2011 한국전자통신학회 논문지 Vol.6 No.2

TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 차량의 주행 또는 정차시 타이어의 압력 또는 온도 등에 따른 이상 유무를 측정하여 수신기의 표시장치에 해당 상황을 나타내주도록 설계된 안전 보조 시스템이다. TPMS의 센서부에서 측정한 데이터를 자동차 내부의 신호처리부로 무선통신을 이용하여 전송하는데, 통신 시에 다양한 간섭으로 인한 통신 장애가 발생할 수 있다. 대표적인 TPMS 간섭으로 아마추어 무선국, 컨테이너 관리용 RFID(Radio-Frequency IDentification), RKE(Remote Keyless Entry) 신호 등을 들 수 있다. 이러한 다양하면서도 높은 전력을 가지는 간섭들을 제거하기 위하여 본 논문에서는 빔형성(Beamforming) 기술을 고려한다. 이에 따른 데이터 구조 및 빔형성기에 알맞는 차량내부의 안테나 배치 등을 제안한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안된 기술의 간섭제거 성능을 확인 할 것이다. The TPMS(Tire Pressure Monitoring System) is an electronic system designed to display the air pressure inside the pneumatic tires and report real-time tire-pressure information to the driver of the vehicle, either via a gange, a pictogram display, or a simple low-pressure warning light. Although the data measured by TPMS sensor is transmitted to internal signal processer in a vehicle through wireless communication, the receiver may suffers from various interferences such as amateur radio station, RFID(Radio-Frequency IDentification) for controlling container, RKE(Remote Keyless Entry) signal, and so on. In this paper, we consider beamforming technology to suppress various high-power interference signals for the TPMS wireless communications. Also, we propose the proper data structure and antenna arrangement for the beamformer inside the vehicle. The performance for the interference suppression is illustrated by computer simulation example.

열화상 카메라의 시계열 데이터를 이용한 수·변전설비의 진단

황석승,배영철,Hwang, Suk-Seung,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.6

In this paper, the characteristic of temperature variation was reviewed according to pattern variation. In order to degrade of diagnosis of power supply by using time series data for temperature measured by infrared camera it was transformed into 2 dimension phase plane using Takens embedding method. As a simulation results we cannot completely confirm the characteristic behaviors of nonlinear dynamics in phase plane. However these results has a certain patterns, it requires verification method through additional research in the future. 본 논문에서는 수 변전 설비의 열화진단을 위해서 열화상 카메라로 측정한 온도에 대한 시계열 데이터를 타켄스의 매립법을 이용하여 2차원 위상 공간으로 변환하여 패턴 변화에 따른 온도 변화 특성을 살펴보았다. 시뮬레이션 결과 위상 공간에서의 완전한 비선형적인 특성 거동을 확인할 수 없었지만 특정한 패턴을 가지고 있어 앞으로 추가적인 연구를 통한 검증 방법이 요구된다.

그래핀 결정입계의 이동 및 결함과의 상호작용

황석승,최병상,Hwang, Suk-Seung,Choi, Byung-Sang 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.3

다결정 및 단결정 Cu 시편에 CVD를 이용하여 그래핀을 합성 하였으며, 광학현미경 조직사진을 이미지 조절 및 분석 가능한 소프트웨어를 활용하여 광학현미경 조직사진 상에서는 구분이 어려운 그래핀 합성에 따른 미세한 특성들을 이미지 분석을 통하여 구현하였다. 그래핀이 Cu 시편의 결정입계에서 핵 생성하여 Cu 입내로 성장하는 거동을 보이고, 그래핀 성장 시 그래핀 입계의 이동이 Cu 입계 및 기공과 상호작용하는 현상들에 대하여 설명하고, 결과적으로 야기되는 문제들의 원인과 결과를 논하였다. On poly and single crystalline Cu substrates, the graphene was synthesized by chemical vapor deposition(CVD). Optical microscopic images which were not possible to show the detailed characterization of graphene growth were adjusted and analyzed using image analyzing software. As a result it was possible to show the detailed growth mechanism of graphene by utilizing the image analysis. Nucleation of graphene on Cu grain boundary and its growth behavior into Cu grain are shown. In addition, the movement of graphene grain boundary interacting with Cu grain boundary and pinholes during growth was illustrated in detail, and the cause and result are discussed as a result of those interactions.

MIMO-OFDM을 위한 LMS 알고리즘 기반의 채널추정

황석승,Hwang, Suk-Seung 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.6

고속 이동통신 시스템의 핵심 기술인 다중입력 다중출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output) 직교주파수분할(OFDM ; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 신뢰성 있는 데이터 수신을 위하여 낮은 추정 오차와 복잡도를 가지는 효과적인 채널추정 기법을 필요로 한다. 본 논문은 MIMO-OFDM 통신시스템에서 주로 사용되어 왔던 LS(Least Square)와 같은 기존의 채널추정 방식에 비해 낮은 채널추정 오차를 가지면서, MMSE(Minimum Mean Square Error) 기반의 채널추정 방식과는 유사한 추정 오차를 가지고 복잡도는 MMSE보다 월등히 낮은 채널추정 기법과 이를 위한 프리앰블(preamble) 파일럿 구조를 제안한다. 제안된 방식은 시간영역에서 LMS (Least Mean Square) 적응 알고리즘을 기반으로 채널을 추정하고, 추정된 채널벡터는 FFT(Fast Fourier Transform)를 거쳐 검파기로 보내진다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 MIMO-OFDM 채널추정 방식의 성능을 확인한다. MIMO-OFDM which is one of core techniques for the high-speed mobile communication system requires the efficient channel estimation method with low estimation error and computational complexity, for accurately receiving data. In this paper, we propose a channel estimation algorithm with low channel estimation error comparing with LS which is primarily employed to the MIMO-OFDM system, and with low computational complexity comparing with MMSE. The proposed algorithm estimates channel vectors based on the LMS adaptive algorithm in the time domain, and the estimated channel vector is sent to the detector after FFT. We also suggest a preamble architecture for the proposed MIMO-OFDM channel estimation algorithm. The computer simulation example is provided to illustrate the performance of the proposed algorithm.

변형된 역확산기 기반의 GPS 적응 간섭제거기의 출력 SINR 해석

황석승,Hwang, Suk-Seung 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.2

다양한 상업적, 군사적 방면에서 사용되고 있는 위성항법시스템(Global Positioning System: GPS)은 특정 사용자나 물체의 위치를 추정하기 위해 설계되었다. 정확한 위치추정을 위해 위성항법시스템은 최소 네 개의 위성으로부터 신호를 수신하여야 한다. GPS 수신기는 매우 낮은 신호-대-잡음 비(signal-to-noise ratio: SNR)에서 동작하며, GPS 신호에 비해 매우 높은 전력을 가지는 간섭신호들에 의해 위치추정 성능에 영향을 받을 수 있다. 본 논문에서는 고 전력 간섭들을 정확한 GPS 신호의 도래각(angle-of-arrival: AOA) 정보 없이 제거하는 변형된 역확산기(modified despreader) 기반의 다수개의 GPS 신호를 위한 적응 간섭제거기를 소개한다. 또한 변형된 역환산 빔형성기의 출력에 대한 신호-대-간섭 및 잡음 비(signal-to-interference and noise ratio: SINR)의 수학적 해석을 제공한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 고려된 GPS 수신기의 간섭제거성능과 SINR에 대한 수학적 해석을 확인한다. The Global Positioning System (GPS), which has various military and commercial applications, is designed to estimate the location of the specific user or object. In order to accurately estimate the location, GPS requires at least four satellite signals. The GPS receiver operates on extremely low signal-to-noise ratio (SNR) environment and it may suffer from various interference signals with the extremely high power. In this paper, we introduce a blind adaptive receiver based on the modified despreader, which suppress interference signals and detect GPS signals of interest without requiring explicit angle-of-arrival (AOA) information. We, also, provide the mathematical analysis for the signal-to-interference and noise ratio (SINR) of the modified despeader beamformer output. A representative computer simulation example is presented to illustrate the interference suppression performance of the considered GPS receiver and mathematical analysis of the SINR.

다수개의 GPS 신호들을 위한 혼합 역확산기와 널 역확산기 기반의 적응 어레이의 SINR 표현

황석승,김용재,Hwang, Suk-Seung,Kim, Yong-Jae 한국전자통신학회 2009 한국전자통신학회 논문지 Vol.4 No.4

Global Positioning System (GPS)는 정확한 위치추정을 위해 최소 네 개의 위성들을 필요로 한다. 한 개의 일반적인 역확산기(despreader)는 한 개의 GPS 신호를 위해 동작하므로, 다수개의 GPS 신호들을 분리하기 위해서는 일반적으로 다수개의 역확산기들이 필요하다. 본 논문에서는 최근에 제안된 일반적인 역확산기와 널(null) 역확산기, 다중단계 CM (constant modulus) 어레이로 구성된 GPS 수신기의 다수개의 GPS 신호들을 검출하기 위한 확장에 대해 소개를 하고, 이에 따른 신호-대-간섭-및-잡음 비(SINR)에 대한 수학적인 표현을 제시한다. 확대된 시스템은 방향성을 가지는 간섭을 제거하기 위해 GPS 신호들에 대한 정확한 도착각(DOA, direction of arrival)을 필요로 하지 않는다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 다수개의 GPS 신호들에 대한 제안된 시스템의 간섭제거 성능을 보일 것이다. In order to estimate the accurate location of a user, Global Positioning system (GPS) requires at least four satellites. Since a conventional despreader operate for an GPS signal of interest, we need multiple despreaders for detecting multiple GPS signals. In this paper, we introduce the extension of the recently proposed system consisting of a null despreader, a conventional despreader, multi-stage CM (constant modulus) array, for the multiple GPS signals, and present the mathematical expression of the signal-to-interference-and-noise ratio (SINR). The extended system does not require the exact information of the direction of arrival (DOA) to suppress the directional interferences. We present the computer simulation to demonstrate the interference suppression performance of the proposed system for multiple GPS signals.

고 전력 간섭 환경에서의 GPS AOA 선택 알고리즘

황석승 ( Suk Seung Hwang ) 한국항행학회 2012 韓國航行學會論文誌 Vol.16 No.4

GPS(Global Positioning System)는 사용자 및 물체의 위치를 추정하기 위해 군사용과 상용으로 광범위하게 사용되고 있다. GPS는 다양한 고의적 또는 비고의적 간섭들로부터 영향을 받게 되는데, 이러한 간섭들을 제거하고 효율적인 데이터 수신을 위해 GPS의 정확한 도래각(AOA; angle-of-arrival) 추정이 필요하다. GPS의 신호전력은 잡음이나 간섭에 비해 매우 낮으므로, 역확산(despreading) 이전에 GPS 신호의 AOA를 추정하기는 매우 어려워 일반적으로 역확산 이후에 GPS의 AOA를 추정한다. 하지만, 고 출력의 간섭 존재 시 역확산 이후의 AOA 추정결과는 간섭신호의 AOA 들도 포함하고 있어, 어떤 추정 값이 GPS의 AOA 인지를 결정하여야 한다. 본 논문에서는 추정된 AOA 값들로부터 효과적으로 GPS 신호의 AOA를 선택하기 위한 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 역확산 이전과 이후의 AOA 들을 비교하여 정확한 GPS 신호의 AOA를 선택한다. 또한, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 GPS AOA 선택 알고리즘의 성능을 확인한다. The Global Positioning System (GPS) is widely utilized for commercial and military applications to estimate the location of the user or object. The GPS suffers from various intentional or unintentional interferers and it requires estimating the accurate angle-of-arrival (AOA) of the GPS signal to suppress interference signals and to efficiently detect GPS data. Since the power of GPS signal is very low comparing with the noise and interference signals, it is extremely difficult to estimate GPS AOA before despreading. Although AOA of GPS signal is usually estimated after despreading, it requires choosing the GPS AOA among results of AOA estimation because they include AOAs of interference and GPS signals when existing high-power interferers. In this paper, we propose the efficient choosing algorithm of the GPS signal among the estimated AOAs. The proposed algorithm compares the estimated results before despreading and after despreading for choosing AOA of GPS signal. Computer simulation examples are presented to illustrate the performance of the proposed algorithm.

건축자재용 RFID 패키징 설계

신재희,황석승,Shin, Jae-Hui,Hwang, Suk-Seung 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.6

RFID(Radio Frequency Identification)는 버스카드, 출입문 카드, 물류유통, 건축자재 관리 등 일상생활에서 다양하게 사용되는 태그의 일종으로 ID정보를 무선 주파수(RF, Radio Frequency)를 사용하여 인식하는 무선인식장치이다. RFID는 투과성과 인식률, 메모리 크기, 다중태그 인식률, 외부 오염 먼지, 외부 충격 등에 따라 크기와 성능이 달라지고, 이와 같은 요소들을 고려한 RFID 보호를 위한 패키징이 필요하다. 현재 RFID는 건축자재의 효과적인 관리를 위해서도 다양하게 사용되고 있는데, 건축자재에 RFID를 부착하기 위해서는 외부로 부터의 충격에 강건한 건축자재용 RFID 패키징 제작이 요구되고 있다. 본 논문에서는 외부 충격에 강하고, 고장 시 RFID의 교체가 가능하도록 패키징 틀과 본체를 분리하여 설계된 건축자재용 RFID 패키징을 제안한다. 제안된 RFID 패키징을 위한 상세한 설계도를 제시하였으며, 3D 프린터를 사용하여 설계된 패키징을 직접 제작하여 성능 평가를 실시하였다. RFID (Radio Frequency Identification), which is a kind of the electronic tag, is a wireless access device using the radio frequency for recognizing the ID information. It has a variety of application such as the bus card, gate access card, distribution industry, and management of construction materials. The performance and size of RFID depend on the penetrability, recognition ratio, memory size, multi tag recognition, external pollution dust, and exterior impact, and RFID requires the packaging to protect itself considered above factors. Recently, RFID is diversely employed to effectively manage construction materials and the RFID packaging, which is robust to the external impact, is required to attach RFID on construction materials. In this paper, we propose the construction material RFID packaging designed to be robust for the external impact and to be practicable for change of the broken RFID. For the change of RFID, we separate the cast and body of the packaging. Also, we present the detail drawing for the proposed construction material RFID packaging and implement the performance evaluation of the packaging manufactured using 3D printer.

3D 프린팅 휘어짐 현상 최소화를 위한 설계

최성욱,황석승,Choi, Seong-Ook,Hwang, Suk-Seung 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.12

3D 프린터는 3D도면을 입력받아 적층가공 방식으로 재료를 쌓아 원하는 제품을 제작하는 프린터이다. 3D 프린터는 다양한 입체 제품을 출력할 수 있고, 짧은 시간 내에 제품 출력이 가능하여 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 3D 프린터는 다양한 종류의 출력방식과 재료가 있는데 본 논문에서는 이중 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)수지를 녹여 쌓는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식을 고려한다. 이 방식을 사용한 3D 프린터는 고온에서 제품을 출력하여 짧은 시간 내에 냉각이 진행되는데, 이 과정에서 출력물의 크기나 주변 환경의 상태에 따라서 휘어짐 현상이 발생한다. 이러한 휘어짐 현상을 최소화하기 위해 현재 사용되고 있는 방법은 온도를 적정선으로 유지해주는 방식이다. 이 방식은 온도 유지를 위한 추가적인 장비가 필요하여 본 논문에서는 휘어짐 현상을 최소화하기 위한 3D 프린팅 기법을 제안한다. 제안된 방식은 제품의 최초설계 시 휘어짐 위치를 고려하여 적당한 구멍(홈)을 생성시켜 출력하는 방법을 기반으로 한다. 제안된 방법에 대한 수학적 모델을 제시하고, 성능평가를 위해 일반적인 방식을 사용한 출력물과 제안된 방법으로 설계한 출력물을 측정하고 분석한다. 3D printer is based on an additive manufacturing technology, which helps in creating the three-dimensional object using a 3D drawing. It is used in various fields, because it prints out a variety of three-dimensional products in a short period of time. In this paper, we consider a technique using the FDM(Fused Deposition Modeling) method by dissolving the ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin among a diversity of printing technique and materials. This kind of the 3D printer prints out a product in high temperature and cools down it. In this process, a flection phenomenon is occurred according to the size of the printing product and the surrounding environment. Conventional methods for mitigating this phenomenon maintain the temperature at the optimum level, but they require using additional devices. In order to minimize the flection phenomenon in 3D printing products without additional devices, in this paper, we propose a noble technique, which creates holes on suitable positions when they are designed by 3D drawing tools. Also, we suggest mathematical model for the proposed method, and measure and analyse a printing output using a proposed technique.

간섭제거를 위한 TPMS 빔형성기들의 복잡도 비교

김성민,황석승,Kim, Seong-Min,Hwang, Suk-Seung 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.6

타이어 파손으로 인한 사고를 사전에 방지하기 위해 개발된 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 타이어에 장착된 센서부로부터 전송된 데이터를 기반으로 타이어의 이상 유무를 디스플레이 장치에 표시하고 운전자가 실시간으로 타이어의 온도, 압력 등의 정보를 수시로 파악하여 최적의 주행조건을 유지시켜주기 위한 안전보조시스템이다. 무선통신을 사용하는 TPMS는 측정된 데이터의 송수신 시 간섭이나 잡음으로 인해 데이터 전송 시 수신 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 스위칭(Switching), MVDR(Minimum-Variance Distortionless-Response), GSC(Generalized Sidelobe Canceler) 빔형성기(Beamformer) 등과 같은 간섭제거에 효율적인 대표적인 빔형성 기술들을 사용한다. 본 논문에서는 이 세 가지 빔형성기의 복잡도를 계산하여, 복잡도 성능 비교에 대한 수학적 근거를 제시한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 고려된 세 가지 빔형성기의 복잡도 성능을 확인한다. TPMS (Tire Pressure Monitoring System) is a safety assistant system to prevent the serious accident due to the damaged tire by the abnormal tire pressure. It is designed to transmit the measured data for pressure and temperature of tires from the sensor unit installed in each tire to signal processing unit installed in a vehicle. Based on the received information, a driver monitors the condition of tires using a display device, to maintain the optimum travelling condition. Since TPMS should employ the wireless communication technique, it may suffer from various interferences from external electrical or electronics devices. In order to suppress them, the beamforming techniques such as switching, minimum-variance distortionless-response (MVDR), and generalized sidelobe canceler (GSC) have been considered for TPMS. In this paper, we calculate computational complexities of three beamformers and suggest mathematical basis to compare their performance of the complexity.