스마트 안테나 시스템용 RAKE 수신기 설계

고학림 湖西大學校工業技術硏究所 1998 工業技術硏究所論文集 Vol.17 No.-

사용자의 신호와 다른 방향에서 수신되는 다른 사용자에 의한 간섭잡음을 줄여 시스템의 성능을 향상 시키려는 스마트 안테나 시스템은 공간 필터링에 의한 계산량이 상당히 많기 때문에, 실제 구현 시에는 제품의 가격이 상승하고 시스템의 복잡도가 증가한다. 본 논문에서는 공간 필터링에 의한 계산량을 줄일 수 있는 스마트 안테나 시스템용 RAKE 수신기를 설계하였다. 또한 실제 전파환경과 유사한 무선 채널 시뮬레이터를 개발하여, 제안된 RAKE 수신기의 성능을 평가하고 이 수신기에 적용 가능한 공간 필터링 알고리즘을 비교 분석하였다.

수중환경에서 위치추적 시스템의 DSP 구현

고학림,임용곤,이덕환,Ko, Hak-Lim,Lim, Yong-Kon,Lee, Deok-Hwan 한국음향학회 2007 韓國音響學會誌 Vol.26 No.1

본 논문에서는 수중에서 이동체의 3차원 위치를 추정하기 위한 위치추적 시스템을 구현하였다. 본 연구에서는 네 개의 초음파 센서를 수중의 서로 다른 위치에 고정시키고, 이동중인 이동체 센서와 서로 다른 신호를 송 수신하게 함으로써 고정체와 이동체 모두에서 이동체의 3차원 위치 추적과 이동체의 원격제어를 가능하게 하였다. 또한 위치 추적 시에 Newton 알고리즘에서 매 iteration 시에 Jacobian 행렬의 norm을 추정하고, 행렬의 norm이 임계값 이상이 되어 역행렬에 의한 해가 불안정해질 때는 또 다른 초기값을 이용하여 해를 구하게 함으로써 이동체의 위치가 보다 신뢰성 있게 추정되게 하였다. 그리고 제안한 알고리즘을 이용하여 실시간 위치 추적이 가능한 위치 추적 DSP 시스템을 구현하였으며, 성능 검증을 위한 수조 실험을 수행하였다. 성능 검증결과 본 연구에서 구현한 위치 추적 시스템은 1초에 2회 이상의 속도로 오차율 5cm 이내에서 이동체의 위치를 추적함을 알 수 있었다. In this paper we have implemented a 3-D PL (Position Location) system to estimate the 3-dimensional position of a moving object in underwater environments. In this research, we let four sensors fixed in different Positions and moving sensorsto communicate with each other to find the 3-dementianal positions for both the fixed and moving objects. Using this we were also able to control the moving object remotely. When finding the position, we calculated the norm of the Jacobian matrix every iteration in the Newton algorithm. Also by using a different initial value for calculating the solution when the norm became higher than the critical value and the solution from the inverse matrix became unstable, we could find a more reliable position for the moving object. The proposed algorithm was used in implementing a DSP system capable of real-time position location. To verify the performance, experiments were done in a water tank. As a result we could see that our system could located the position of an object every 2 seconds with a error range of 5cm.

도심 무선채널의 실측데이터를 이용한 적응 섹터 셀 시스템의 성능분석

고학림,박병훈,이종헌,Ko, Hak-Lim,Park, Byeong-Hoon,Lee, Jong-Heon 한국융합신호처리학회 2008 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.9 No.1

본 논문에서는 섹터의 트래픽 부하를 균일하게 유지시킴으로써 기지국 시스템의 전체 용량을 효과적으로 활용하기 위한 적응섹터 씬 시스템의 성능을 실제 이동통신 채널환경에서 측정한 채널 데이터를 이용하여 분석하였다. 측정은 채널 환경이 다른 여러 지점에서 1.95GHz의 QPSK 신호를 전송하였고, 높은 건물이 많은 대도시 환경의 건물옥상에 $8{\times}4$ 배열 안테나를 설치하여 전송된 신호를 수신하였다. 또한 수신된 데이터를 분석하여 각 사용자 신호의 도달각 분산 및 시간지연 분산과 전체 사용자에 대한 공간 분포 확률을 추정하였으며, 이를 결합하여 실제의 전파 환경과 유사한 벡터 채널 모델링을 제안하였다. 우리는 제안한 공간 분포 모델링을 이용하여 적응 섹터 셀 시스템 사용 시의 호 차단율의 개선정도를 분석하였으며, 컴퓨터 모의실험 결과 적응 섹터 셀 시스템의 호 차단율이 고정 섹터 셀 시스템의 비해 크게 낮음을 알 수 있었다. 그리고 고정 섹터 셀 시스템의 경우에는 사용자 신호의 공간 분포 밀집도가 높을수록 호 차단율이 크게 증가하는데 비해, 적응 섹터 셀 시스템의 경우 호 차단율의 변화는 크지 않음을 알 수 있었다. In this paper we analyze the performance of an adaptive sector cell system, which is adopted to maintain the traffic balance between sectors and to utilize the cell resources effectively, using the data collected from real channel environments. In the data measurements, we transmitted the QPSK modulated signal with carrier frequency of 1.95GHz and received the signals using the 8x4 array antenna equipped on the top of buildings in the urban area. We analyzed the angular distribution and the delay spread of a user signal and analyzed angular distribution of mobile users in a cell using the collected data. Also, we propose the vector channel modeling using the estimated pdf(probability distribution function) of the analyzing results. Through the proposed channel modeling the improvement of the call blocking rate was analyzed when using the adaptive sector cell system, and computer simulations show that the call blocking rate of the adaptive sector cell system was much lower than that of the fixed sector cell system. Additionally, it shows that the call blocking rate increases severely in the fixed sector cell system while the difference of the call blocking rate was smaller in the adaptive sector cell system, as the user density of the spatial distribution increases.

국내 대도시 환경에서의 벡터 채널 분석

고학림,김성래,이종헌 한국통신학회 2004 韓國通信學會論文誌 Vol.29 No.3A

The capacity and the performance of the spatial filtering system depends on the spatial properties of wireless vector channel. In this paper, we have analyzed the wireless vector channel characteristics in the dense urban area using the data collected from the real environments. After analyzing the measurement data, it has been found out that the signals were received mainly from only a few directions (such as roads or commercial buildings) even if mobile users are randomly distributed in a cell. Moreover, the DOA(Direction-of-Arrival) of a received signal may not change continuously while a mobile is moving, it may jump from one direction to the other direction with fading. 공간 필터링 시스템은 시ㆍ공간 벡터 채널 특성에 의해 그 성능과 용량이 영향을 밭는다. 본 논문에서는 배열안테나를 이용하여 국내 대도시 환경에서 측정을 수행하고 측정된 데이터를 이용하여 대도시 환경에서의 시ㆍ공간 벡터 채널을 분석하였다. 분석 결과 국내와 같이 높은 건물이 많은 대도시 환경에서는 셀 안에 사용자가 균일하게 분포되어 있더라도 기지국에 수신되는 신호는 도로 방향이나 상가 방향에서 집중되어 수신되었으며, 사용자가 한 방향에서 다른 방향으로 점진적으로 이동할 때 수신되는 신호의 방향은 사용자의 이동에 의해 점진적으로 변하지 않고 한 방향에서 다른 방향으로 급격하게 점프되어 변함을 알 수 있었다.

이동 ad-hoc채널에서 빔 형성 방식의 페이딩 특성 측정

고학림,박병훈,Ko, Hak-Lim,Park, Byeong-Hoon 한국융합신호처리학회 2007 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.8 No.4

이동 채널 환경에서 신호는 다중경로 페이딩의 영향으로 통신품질이 크게 저하된다. 지금까지 이러한 페이딩의 영향은 기지국과 이를 중심으로 움직이는 이동 단말간의 이동 채널환경에서 고려되어왔다. 그러나 텔레매틱스 등과 같은 향후의 이동통신 서비스는 기지국과 같은 인프라를 통한 통신뿐만 아니라 단말기간 이동 ad-hoc통신도 활용될 것이므로 이런 통신환경에서의 페이딩 영향을 분석하고 다이버시티 기법에 대해 연구할 필요가 있다. 본 논문에서는 두 대의 차량을 이용하여 이동 통신 채널을 측정하고, 이 데이터를 활용하여 선형 빔형성 안테나의 페이딩 성능을 분석하였다. 채널 측정은 전 방향 안테나가 장착된 이동 차량에서 2GHz 대역의 QPSK 신호를 전송하고, 선형배열 안테나가 장착된 차량을 일정 지역을 이동하면서 수신 신호를 저장하였다. 빔 형성 안테나 기법의 페이딩 성능은 전방향 안테나에 대한 페이딩 마진의 향상 정도를 분석하였으며 선택 다이버서티를 사용한 경우와 비교하였다. 측정 데이터로부터 페이딩 깊이에 따른 CDF를 분석한 결과, 빔 형성 기술을 적용하면 선택 다이버서티를 적용한 경우에 비해 페이딩 마진이 페이딩 환경에 따라 6-7dB 향상됨을 알 수 있었다. In mobile channel environments, the effect of the multi-path fading reduces the performance of the mobile communication severely. Previous studies on the effect of the multi-path fading show that, only the channel between fixed base stations and mobile terminals are considered. However, the future mobile communication service such as telematics may use the communication between moving mobile terminals, so called mobile ad-hoc communication, the studies on the channel is required for such situations. In this paper we have measured the mobile channel and analyzed the fading characteristics when using the linear array antennas. In the data measurements, we sent the QPSK modulated signal with carrier frequency of 2GHz band and received the signal using the array antennas equipped on moving vehicles. We have analyzed the fading characteristics and the effects of the fading reduction using the CDF of fading depth using data collected from two moving vehicles. The simulation results show that the beamforming technique adds 6 or 7dB to the fading margin than that of the selection diversity depending on channel environments.

CDMA 통신방식 용 스마트 안테나 시스템 성능 분석

高鶴林 湖西大學校工業技術硏究所 1999 工業技術硏究所論文集 Vol.18 No.-

The use of an array antenna in the wideband CDMA system can be theoretically increased the performance of the system by suppressing the multiple access interference, which is coming from other than the desired user's direction. The performance of the smart antenna system is depends on the angular spread of the received signal. So far, lots of wireless channel models have been studied in order to analyze the performance of the smart antenna system. However, the wireless channel modeling may not be characterized the angular spread of the real wireless channel correctly. So, it may not be reliable to analyze the performance of the smart antenna system using the channel modeling data. In this paper, we analyzed the smart antenna system using a measurement data. The measurements had been performed under 1.95GHz carrier frequency and 4 MHz data bandwidth that is used for IMT-2000 system. We compared and analyzed the relative performance of the typical beamforming algorithms that can be employed to W-CDMA cellular system using the measurement data.

편집후기 (해양IT융합 특집)

고학림,최조천,박동국,박수현,박종원 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.2(융합기술)

수중채널 환경에서 센서 간의 간격에 의한 수신 신호의 상관 특성 분석

고학림,이승구,김민상,조대영,김길용,박병훈,박종원,임용곤,Ko, Hak-Lim,Lee, Seung-Goo,Kim, Min-Sang,Cho, Dae-Young,Kim, Kil-Yong,Park, Byeong-Hoon,Park, Jong-Won,Lim, Yong-Gon 한국음향학회 2012 韓國音響學會誌 Vol.31 No.2

본 연구에서는 수중 채널환경에서 측정을 수행하고 측정 데이터를 분석하여 수중 채널의 공간 다이버시티 특성을 연구하였다. 측정 데이터 분석 결과 정지채널의 경우 페이딩에 의한 영향은 크지 않았으며, 서로 이격된 센서에 수신된 신호의 페이딩 특성은 송신단과 수신단의 거리에 의한 영향도 적어서 수신 센서의 간격이 반송파의 10파장 이상 이격하여야 최적의 공간 다이버시티이득을 얻을 수 있었다. 그리고 이동 채널 환경의 경우에는 센서 간의 거리가 8파장이상일 때 공간 상관계수 값이 0.3 보다 작아서 최적의 공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 것으로 분석 되었다. 향후 이 연구결과를 바탕으로 수중 이동 채널 환경에서의 MIMO 채널 모델링 및 성능 분석을 할 예정이다. In this paper, we have analyzed the performance of space diversity technologies using experimental data in order to analyze the usability of space diversity techniques in underwater channel environments. After analyzing the experimental data we found out that high diversity gain should not be expected when using a stationary transmitter with a stationary receivers in swallow underwater channel. And we also find out that the distance between sensors should be at least 8 wavelengths apart to take advantage of diversity gain in underwater moving channel environments.

CDMA용 Adaptive Array Antenna Systems

고학림 湖西大學校工業技術硏究所 1996 工業技術硏究所論文集 Vol.15 No.-

CDMA 방식에 adaptive array antenna system을 적용할때 base station의 array antenna elements의 수는 한 cell에서 service되는 user의 수 보다 많아야했다. 이는 한 array element에 수반되는 부품 (RF, A/D converter등)의 증가등으로 adaptive array antenna system을 설치하는 비용이의 증가되고, 또한 많은 array elements에 따른 많은양의 계산으로 실시간으로 user의 위치를 추적하고 interference를 minimize시키는데 문제가 있었다. 본 논문에서는, demodulator에서 역확산 후의 신호로 user의 위치정보를 얻음으로써 array antenna의 elements 수가 동시에 service할 user의 수에 상관없이 모든 user를 tracking하고 interference를 minimize시킬수 있도록 하였다. 또한, user의 수가 증가시 base station에서 각user에 해당되는 demodulator를 쉽게 extention할 수 있도록 설계하였다. 또한, 본 논문에서는 adaptive array antenna system에서 antenna beam의 user 방향 집중도를 antenna gain을 이용하여 정의하므로써 system의 통신성능을 비교할 수 있도록 하였다.

이동통신용 적응 섹터 셀 시스템의 성능분석

고학림(Hak-Lim Ko),이승구(Seung-Goo Lee),조대영(Dae-Young Cho),정재훈(Jae-Hoon Jung),권오현(Oh-Hyun Kwon) 호서대학교 공업기술연구소 2009 공업기술연구 논문집 Vol.28 No.1

T h is p a p e r a n a ly z e s the p erfo rm an ce o f an a d ap tiv e secto r c e ll sy stem w h ic h is adopted to m aintain the tra ffic b ala n ce b e tw een sectors and to u tilize the c e ll re so u rce s e ffe c t iv e ly . In order to a n a ly z e its p e rfo rm a n ce , w e m easu red the urban w ire le ss ch an n el. W e transm itted the m o d ulated sig n al in m a n y p la c e s , and captu red the r e c e iv e d sig n a l from 8 x 4 a rray antenna o f b a se station w h e n w e m easu red the ch an n el. T h e a n a ly sis p ro ce ss o f this stu d y is as the fo llo w in g s : F ro m that m easu red ch an n el data, w e estim ated the distribution o f D O A (D ir e c tio n o f A r r iv a l) and tim e d e la y p rorile o f each data, and tm s resu lts are u sed to determ ine the m ain sig n al paths fro m the m o b iles u sin g the p ro p o se d n on u n iform p ro b a b ility d en sity fun ction o f the an gu lar distribution o f m o b iles. F in a lly w e sim u lated the call b lo c k in g rate o f the cellu lar sy ste m u sin g each m o b ile ’s sig n a ls w h ic h is p ro ce sse d b y p a ssin g throu gh the b e am patterns o f array antenna and a n a lo g b e am fo rm er. T h e resu lts are; the c a ll b lo c k in g rate o f a d ap tiv e c e ll sector sy ste m is less than that o f fix e d ce ll s y ste m . A s the a c tiv e u ser d en sity o f sp atial distribution in creases the c a ll b lo c k in g rate in crease in the fix e d c e ll sy ste m , bu t it w a s not ch a n g e d in the ad ap tive c e ll system .