BPSK 모드를 사용하는 원격제어 장치의 위상잡음 스펙트럼 분포 설계

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.8

본 논문에서는 BPSK 변조 방식과 50 kbps 저속 데이터 전송모드를 사용하는 원격제어 장치의 위상잡음 스펙트럼 분포를 설계하고 제시하였다. FSK 전송 방식보다 전송 성능이 우수한 BPSK 방식을 적용할 경우, 위상잡음에 의한 열화가 발생한다. 위상잡음에 의한 열화를 최소화하기 위해서는 요구 위상잡음을 갖는 채널 환경에서 신호를 전송하는 것이 중요하다. 요구 위상잡음 환경에 적합한 채널 환경 및 단말 장치 구현을 위하여 요구 성능을 만족하는 위상잡음 스펙트럼 분포를 설계한다. 위상잡음 설계 파라미터인 감쇠 정수와 잡음 대역폭에 대한 위상잡음 영향도를 해석하고 위상잡음 스펙트럼 분포 설계 파라미터로 적용하였다. IESS-308 위상잡음 특성을 기준으로 위상잡음 영향을 분석하고, 원격제어 장치에 적합한 위상잡음 스펙트럼 분포도와 설계 방법을 제시하였다. The phase noise spectrum distribution for remote controller using the BPSK mode and low data rate of 50 kbps was designed and proposed in this paper. In case of applying the BPSK that transmission performance is superior to FSK method, the performance degradations due to phase noise are generated. To minimize the phase noise effect, it is important to dispatch the digital signal in channel environment with required phase noise characteristics. To provide the terminal design technique and the proper channel environment with required phase noise characteristics, the phase noise spectrum distribution was designed for required phase noise characteristics. By analyzing the phase noise effects for damping factor and noise bandwidth of the carrier recovery circuit, the phase noise spectrum design that consider the damping factor and noise bandwidth was performed. Based on the IESS-308 standards, also, the phase noise effects was analyzed. The phase noise spectrum design techniques and phase noise spectrum that is suitable to remote controller were proposed.

Duplex-FSK 원격제어 무선 전송부 설계 및 제작

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.4

본 논문에서는 하나의 국부 발진기를 갖는 FSK 이중통신 방식의 원격제어 무선 전송부를 설계 제작한다. 전 이중 방식의 FSK 양방향 동시통신 회로에서는 양방향 동시 통신을 위한 송수신 주파수를 설정하고, 반 이중방식에서는 송수신 신호를 발생하는 절체형 발진기 회로를 설계한다. 양 FSK 이중통신 방식의 원격제어 무선 전송부는 채널주파수간 간섭을 배제하기 위한 채널 사용 검지 및 자동 채널 설정 회로를 설계 구현하였으며, 400MHz 대역에서 50kHz 채널 간격을 갖는 위상동기 회로 구성의 Colpitz 형 국부발진주파수 회로와 10mW 이내의 소형 소출력 특성을 갖는다. 전 이중 방식의 송수신 주파수는 21.4MHz IF주파수의 2배 주파수인 42.8MHz주파수 간격으로 설계 구현하였다. The FSK duplex remote controlling wireless transmission units with a common local oscillator circuit for transmitter and receiver are designed and implemented in this paper. In the FSK full-duplex the channel frequency for Tx/Rx is allocated, a common switching oscillator circuit for Tx/Rx is designed in the FSK half-duplex scheme. Both of FSK units get functions of automatic channel detection for busy channels and channel configuration for an idle channel in order to reduce the RF channel interference and are designed as a remote controller with small-sized low power of 10mW and the 400MHz-colpitz type PLL configuration of 50kHz channel separation. The full-duplex Tx/Rx link frequency gets frequency difference of 42.8MHz, which is double of 21.4MHz IF frequency.

M-ary APSK 변조 방식의 위상잡음 영향 분석

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.7

본 논문에서는 M-ary APSK 변조 방식을 사용하는 통신시스템의 위상잡음에 의한 영향을 모의 해석 모델을 사용하여 분석한다. APSK 고차 변조 방식에 대한 위상잡음 영향은 APSK 신호 성상도를 고려하여 모델링하며, PSK 저차 변조 신호에 대한 해석적 모델과 비교 평가하여 모의 해석 모델의 적합성을 평가한다. 평가된 모의 해석 모델을 사용하여 APSK변조 신호에 대한 위상잡음 영향을 분석한다. PSK 저차 변조 신호의 위상잡음에 대한 해석적 모델 결과와 모의 해석 모델의 결과는 1% 이내의 일치하는 특성을 나타내었으며, 적합한 M-ary APSK 변조 신호에 대한 위상잡음의 영향 정도를 제시한다. 아울러, 시스템 설계 및 서비스 성능 평가에 적용할 수 있는 위상잡음에 의한 통신서비스의 열화 정도에 대한 위상잡음의 신호대 잡음비를 산출하여 제시한다. Based on the simulation model for phase noise effect, the phase noise performance of communication system using the M-ary APSK modulation method is analyzed in this paper. The phase noise effects for APSK higher order modulation method are modeled by considering the signal constellations of the modulation methods. The simulation model is verified by comparing the analytic results for lower order modulation signals with simulated results for those modulation signals. Based on the simulation model, then, the phase noise effects for M-ary APSK are analyzed. The simulated results for PSK lower order modulation signals are in agreement with the results by the analytic model in the order of 1 %. The proper phase noise effects for M-ary APSK modulation signals are deduced by the simulation model. Also, the required signal-to-noise ratios of phase noise are proposed for phase noise degradations, which are used as the design parameter that considers the phase noise effect.

차세대 VSAT 위성통신시스템의 위상잡음 스펙트럼 분포 해석

김영완,Kim, Young-wan 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10

본 논문에서는 차세대 위성통신 규격인 DVB-RCS2 기반 VSAT 단말 시스템의 송수신부 위상잡음 스펙트럼 분포 특성을 분석한다. VSAT 순방향 링크는 DVB-S2 ACM 기반 APSK 고차 전송모드를 사용하며, 역방향 링크는 DVB-RCS2 기반 PSK 및 QAM 계열의 고차 전송 모드를 사용한다. 고차 전송 모드를 사용함에 따라 위상잡음에 의한 영향이 나타나며, 위성전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성에 따라 전송 성능의 열화가 지배적으로 나타난다. 위성전송 환경에 따라 가변적으로 전송 데이터 율와 전송 모드를 가변하는 전송방식을 고려하여 요구 위상잡음 특성을 분석하고 차세대 VSAT 전송 파라미터를 수용하는 전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성을 제시한다. Phase noise spectrum distributions of signal generators for next-generation VSAT satellite system based on DVB-RCS2 were analyzed in this paper. The forward link of VSAT system utilizes the APSK higher-order modulation methods based on the DVB-S2 ACM, the modulation methods of the return link utilizes the higher-order PSK and QAM based on the DVB-RCS2. In digital satellite system using the higher-order modulation techniques, the phase noise have an effect on transmission performance, the transmission performance is dominantly degraded by the phase noise of signal generators in the transmission system. The phase noise spectrum distribution of signal generators are analyzed by considering the ACM conditions that adopts the modulation techniques and data rates due to satellite transmission environment. The proper phase noise spectrum distribution for next-generation VSAT system based on DVB-RCS2 are proposed from the analyzed phase noise spectrum characteristics.

DVB-RCS 전송을 위한 광대역 디지털 주파수 합성기 설계 및 구현

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.2

본 논문에서는 고속 주파수 도약과 높은 주파수 분해도 그리고 광역 주파수 신호를 발생하는 디지털 주파수 합성기를 설계하고 구현한다. 고속 주파수 도약과 미세한 도플러 주파수 보정을 위한 높은 주파수 분해도를 갖는 DDS 기술과 직접 주파수 변환을 위한 광대역 PLL 기술을 적용하여 DVB-RCS 전송을 위한 전송 중간 주파수 신호를 직접 발생하는 주파수 합성기를 구현한다. $2.5{\sim}3.0$ GHz 대역의 500 MHz 사용 주파수 대역내에서 -50 dBc 이하의 스퓨리어스 신호 억압을 제공하고, 0.233 Hz의 세밀한 주파수 분해도와 125 ns 이하의 고속 주파수 도약 특성을 갖는 DFS구조를 갖는다. 또한 제작된 DFS는 광대역 사용주파수 영역에서 3 dB 이내의 이득 평탄도를 나타내었으며, 위상잡음은 1 KHz ?낵쩔【? -75 dBc/Hz의 양호한 특성을 나타내었다. The Digital Frequency Synthesizer(DFS) that generates the wideband signal with high speed frequency hopping rate and high frequency resolution characteristics was designed and implemented in this paper The DFS was applied as local oscillator for direct frequency conversion IF modules of DVB-RCS, which directly generates the transmission immediate frequency signal by using DDS and wideband PLL technologies. The DDS technology provides high speed frequency hopping rate and high frequency resolution characteristics, which are also the DVB-RCS requirement. The wideband PLL technology also provides the wideband signal generation, which is a necessity for direct frequency conversion modules. The implemented DFS provides the spurious suppression characteristic of -50 dBc and less, frequency resolution of 0.233 Hz and frequency hopping rate of 125 ns, respectively. Also the DFS represents the amplitude flatness of 3 dB and less in the pass-band, and phase noise characteristic of -75 dBc/Hz at 1 kHz frequency offset.

다목적실용 위성 2호의 위성 거리 측정 최적 운용 방안 연구

김영완,안상일,Kim, Young-Wan,Ahn, Sang-Il 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.1

본 논문에서는 저궤도 운동 특성을 갖는 다목적실용 위성2호의 위성 거리 측정을 해석하고 최적의 운용 방안을 제안하였다. 위성의 궤도 특성은 방사속도 성분, 가속도 성분 그리고 가속도 속도 성분으로 해석하고, 위성 궤도 운동에 따른 위성 거리 측정 신호는 도플러 주파수, 도플러 주파수 변화율 그리고 도플러 주파수 변화율 속도 성분으로 해석하였다. 위성 거리 측정에 영향을 미치는 성분에 대한 거리의 정확성 그리고 거리 측정의 모호성 가능성을 정량적으로 해석하여 거리 측정의 최적 운용 파라미터를 분석하였다. 본 논문에서 해석된 결과는 위성 거리 측정을 위한 소형 지구국 시스템 제원 및 설계 파라미터로 활용할 수 있다. Based on the analyses of satellite range measurement, the optimal operation for satellite range measurement of KOMPSAT II, which operates in the low-earth orbit, was proposed in this paper. The orbital motion of the satellite was analyzed in viewpoints of radial velocity, acceleration and speed of acceleration. Correspondingly the effects for satellite ranging signal due to satellite motion were analyzed in viewpoints of doppler phenomena, which are doppler frequency, doppler rate and speed of doppler rate. The accuracy and ambiguity probability of the satellite range measurement were quantitatively analyzed under various circumstances. The optimal operation parameters for satellite range measurement were also analyzed based on the analyzed results. The analyzed results in this paper can be utilized in design of small-sized ground station for satellite range measurement.

메타물질 구조 다중대역 6단자 위상상관기 설계 및 제작

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.12

본 논문에서는 메타물질 구조 다중대역 6단자 위상상관기를 설계하고 제작하였다. 이중 주파수 대역에서 신호를 수신 처리할 수 있는 집중소자형 메타물질 구조를 해석하고, 해석된 결과를 기반으로 다중대역 직접변환 수신 전처리기에 적합한 소형화 메타물질 구조 6단자 위상상관기를 제안하고 구현하였다. 다중대역 6단자 위상상관기를 구성하는 저항성 전력 분배기와 메타물질 $90^{\circ}$ 하이브리드 결합기의 산란 계수를 기반으로 동일한 특성을 갖는 6단자 위상상관기 구성 요소를 제작하고 측정하였다. 측정된 메타물질 구조 6단자 위상상관기는 모의실험 결과와 일치하였으며, 이중 주파수 대역에서 -20 dB 이하의 정합과 1 dB 이내의 전달 이득차, 그리고 ${\pm}4.1^{\circ}$ 이하의 전달 위상차 특성으로 양호한 다중대역 6단자 위상상관기 성능을 나타내었다. The multi-band six-port phase correlator using metamaterial was designed and fabricated in this paper. The lumped metamaterial structure that can process the dual-band receiving signal was analyzed. Based on the analyzed results, the small-sized metamatrial six-port phase correlator for multi-band direct conversion method was proposed and fabricated. Also, the resistive power divider and $90^{\circ}$ hybrid coupler that comprises the six-port phase correlator were implemented based on the scattering parameters of metamatrial six-port phase correlator. The measured results of the proposed six-port phase correlator show the good agreement with simulation results. The performance of the six-port phase correlator shows the reflection loss below -20 dB in the dual-band. Also, the proposed six-port phase correlator got a good transmission characteristic within 1 dB gain difference and ${\pm}4.1^{\circ}$ phase imbalance, respectively.

불균질 매질에서 탄성파 모델링

김영완,장성형,윤왕중,Kim, Young-Wan,Jang, Seong-Hyung,Yoon, Wang-Jung 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.6

탄성파 속도는 지층 물성에 따라 다양하게 분포한다. 탄성파 음원 모음도 상에 나타나는 이러한 특성은 균질 매질을 고려한 수치 모델링에서는 정상적으로 모사할 수 없으므로 무작위 불균질 매질을 고려한 수치 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 불균질 매질 모델을 설정하고, 가우스 자기상관 함수, 지수 자기상관 함수, 폰 카르만 자기상관 함수를 이용하여 단순 지층 구조에 적용하고 각각의 특성을 살펴보았으며, 이 가운데 폰 카르만 자기상관 함수가 단파장 불균질 속도매질을 잘 표현함을 알 수 있었다. 가스 하이드레이트 수치모델링은 동해 현장자료를 바탕으로 해저면과 모델크기를 결정하였으며, 수치모델링 결과 폰 카르만 자기 상관함수가 불균질 지층구조를 포함하는 가스 하이드레이트 속도모델에서 산란현상을 가장 적절하게 구현함을 알 수 있었다. 또한 동해 탄성파 탐사자료의 탄성파 음원 모음도에서 나타나는 해저면 기인 강진폭 위상역전 반사파(BSR: bottom simulated reflector)와 산란파들이 불균질 수치 모형실험에서 적절하게 구현되었음을 알 수 있었다. The seismic velocity at the formation varies widely with physical properties in the layers. These features on seismic shot gathers are not capable of reproducing normally by numerical modeling of homogeneous medium, so that we need that of random inhomogeneous medium instead. In this study, we conducted Gaussian autocorrelation function (ACF), exponential autocorrelation function and von Karman autocorrelation function for getting inhomogeneous velocity model and applied a simple geological model. According to the results, von Karman autocorrelation function showed short wavelength to the inhomogeneous velocity medium. For numerical modeling for a gas hydrate, we determined a geological model based on field data set gathered in the East sea. The numerical modeling results showed that the von Karman autocorrelation function could properly describe scattering phenomena in the gas hydrate velocity model which contains an inhomogeneous layer. Besides, bottom-simulating-reflectors and scattered waves which appear at seismic shot gather of the field data showed properly in the inhomogeneous numerical modeling.

A Simplified Blind Decision Method of Modulation Type in impaired AWGN Channel Environment

김영완,Kim, Young-Wan The Korea Institute of Information and Commucation 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.1

본 논문에서는 AWGN 채널 환경에서 likelihood 함수를 사용하여 변조 신호를 구분하는 새로운 구조의 변조 신호 구분 방식을 제안한다. 제안된 방식은 각 변조 신호가 전송된다는 가정하에 likelihood 함수를 사용하지만 기존의 maximum likelihood 방식보다 더 양호한 특성을 갖는다. 기존의 maximum likelihood 방식은 구조의 복잡성과 위상 및 주파수 옵?V을 갖는 채널에서 변조 신호 구분 성능이 열화되는 특성을 갖는다. 제안된 방식은 기존 방식의 impaired 채널 환경에서의 열화 성능을 보완하는 간단한 구조의 blind 변조 구분 성능을 제공한다. 제안된 방식은 위상 및 주파수 옵?V을 갖는 채널 환경에서 기존의 maximum likelihood 방식과 성능을 모의 실험하여 비교 분석 되었다. 제안된 방식의 변조 신호 구분의 정확성은 실험 결과에서 기존 방식보다 더 양호한 성능을 보였으며, 단순한 계산 방식으로 보다 더 간단한 구조를 갖는다. In this paper, a simplified new modulation classification method that utilizes likelihood function for received signal in an impaired AWGN channel environment. The proposed method provides the superior to ML method, although the likelihood under the assumption that each modulated signal is sent utilized. On the other hand, the ML method gets the performance characteristics of high computational complexity and weakness to channel impairment such as phase offsets and frequency offsets. The proposed method has lower computational complexity than that of the ML method. Moreover, the proposed method is robust to the channel impairment such as phase offsets and frequency offsets. The correct classification probabilities of the proposed method and the ML method are given for an AWGN channel with phase offsets and frequency offsets, which were simulated with extensive Monte-Carlo simulation. As shown in simulation resole, a more accurate classification performance both in phase offset environment and in frequency offset can be achieved with the low computational complexity of the proposed method.

탐색레이더용 피아식별안테나 후방 방사 수준 개선에 관한 연구

김영완,채희덕,박종국,이동국,정명득,한인희,이두연,Kim, Young-Wan,Chae, Heeduck,Park, Jongkuk,Lee, Dong-Kook,Jeong, Myung-Deok,Han, In-Hee,Lee, Du-Yeon 한국군사과학기술학회 2013 한국군사과학기술학회지 Vol.16 No.1

In this paper, we described the study on back-radiation level improvement of IFF antenna after briefly describing a design of IFF antenna to distinguish the target as the sub-antenna of surveillance radar. The proposed IFF antenna was minimized a size with use all-in-one power divider as a two-channel IFF antenna forming sum and difference pattern. The method for back-radiation level reduction was studied, and the identified method through the simulation confirmed the decrement throught the measurement.