코디네이터 기반 RFID 리더 충돌 회피 프로토콜

양훈기,Yang, Hoon-Gee 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.2

본 논문은 수동형 RFID 시스템에서 리더 충돌을 회피시킬 수 있는 코디네이터 기반 TDMA 프로토콜을 제시한다. 제시한 프로토콜에서는 코디네이터가 포아송 분포로 네트워크에 참여하는 리더에게 슬롯을 효율적으로 할당하고 관리하여 빈 슬롯 발생을 최소화하며 프레임 크기 제한을 통해서 네트워크에 참여하는 리더의 대기 시간을 줄 일 수 있다. 제안된 프로토콜은 이동식 및 고정형 RFID 네트워크 형태로 구현이 가능하며 이를 위한 프레임 및 슬롯구조를 제시한다. 모의실험을 통해서 제시한 프로토콜이 성공적으로 동작하며 특히 프레임 크기의 한계 값과 네트워크에 참여하는 리더의 통계적 분포가 총 슬롯 및 리더의 평균대기 시간에 결정적인 역할을 함을 보인다. This paper presents a coordinator-based TDMA reader protocol that can avoid the reader collision in a passive RFID system. In the proposed protocol, the coordinator can not only minimize the number of empty slots by efficiently allocating slots to readers incoming in Poisson distribution, but reduce latency time through the limited frame size. The proposed protocol can be implemented in either mobile or fixed mode through the slot structure to be described in the context. The simulation results show it works as suggested and the frame size limitation as well as the statistical distribution of incoming readers has a great impact on the overall slots and the average latency time.

광무선 시스템 OFDM 신호 전송을 위한 분석

오세혁,양훈기,Oh, Se-Hyuk,Yang, Hoon-Gee 대한전자공학회 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.5

본 논문은 광무선 (fiber-radio)링크를 통한 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 신호 전송 시스템의 성능을 분석한다. 전체 시스템에 대한 기저대역 등가 모델을 유도했으며 광링크 상에서의 혼변조왜곡(IMD : intermodulation distortion) 전력과 OFDM 신호의 부반송파 개수 사이의 상관 관계를 증명하였다. 이를 이용해서 전체 시스템의 CNR을 유도하였으며 각 변복조 방식의 요구되는 CNR 관점에서 OFDM 신호의 최대 부반송파 개수를 시뮬레이션에 의해 추출하였고 여러 시스템 파라메타와 CNR과의 관계를 조사하였다. This paper presents the analysis of fiber radio system transmitting OFDM signal. We propose a baseband equivalent system model and prove the relation between the IMD(intermodulation distortion) power and the number of subcarrier in the OFDM signal. Using this relation, we derive the CNH of the overall system. In terms of the required CNR for each digital modulation scheme, we extract the maximum number of the subcarrier in the OFDM signal using simulation and examine how the system parameters are related with the CNR.

시간 영역 기반의 비동기 IR-UWB 거리추정 시스템

김형래,양훈기,양성현,강봉순,Kim, Hyeong-Rae,Yang, Hoon-Gee,Yang, Seong-Hyeon,Kang, Bong-Soon 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.2

본 논문에서는 시간 영역 기반의 비동기 IR-UWB 거리추정 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 시간 영역에 서 고속으로 샘플링된 IR-UWB 신호에 대해서 FIR 필터를 이용해 코릴레이션 연산을 하여 피크를 검출한다. 코릴레이션 과정에 의해 신호성분이 단계적으로 커지지만 잡음환경에서의 성공적인 동작을 위해서 본 연구에서는 윈도우를 이용해서 잡음레벨을 추정한다. 주파수 영역 기반의 방식과의 비교 관점에서 시스템 구조 및 동작과정을 설명하고 시뮬레이션에 의해 제시된 시스템이 주파수 영역 기반의 시스템과 유사하게 우수한 성능을 나타냄을 보인다. This paper presents a time-domain based asynchronous IR-UWB ranging system. This system accomplishes the ranging by detecting peaks from the outputs of a correlator implemented by a FIR filter. To discriminate the peaks due to a signal component, we use windowing for the correlated data within which the data are sorted in amplitude-ascending order and the noise level is calculated. Comparing with the recently presented frequency-domain based ranging system, we show the system structure and explain how it operates for ranging. Moreover, through the simulations, the proposed system is compared with the frequency-domain based system in terms of performance.

복소 주파수 성분 처리를 통한 TR-UWB 시스템의 성능분석

장동헌,양훈기,Jang, Dong-Heon,Yang, Hoon-Gee 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.2

본 논문에서는 UWB 펄스 신호를 주파수 성분으로 분리해서 수 MHz정도의 ADC로 디지털 구현이 가능한 새로운 구조의 TR-UWB 시스템의 성능을 수학적으로 분석한 후 기존 시스템과 이론적으로 비교한다. TR-UWB 신호의 주파수 변환 특성 및 복소수 성분들의 평균, 분산 값을 유도하여 이를 활용한 이론적인 SNR 계산을 통해 시스템 성능을 분석하고 SNR 비 관점에서 기존 시스템과의 성능을 비교한다. 모의 실험에서는 AWGN 환경과 IEEE 802.15.3a의 다중경로 채널 환경에서의 BER을 통해 제시한 TR-UWB 시스템의 성능이 기존 시스템보다 우수함을 보인다. This paper, mathematically analyzes the performance of newly proposed TR-UWB system which the frequency components of a UWB pulse were processed so that the system could be implemented with ADCs of a few MHz sampling rate, and presents the comparison with an existing frequency-domain based TR-UWB system. The comparison is mainly based on the SNR ratio which depends on the mean and the variance of the frequency components. We also shows that the simulation results to support the theoretical analysis where the comparison is made under the IEEE 802.15.3a channel model as well as AWGN channel.

모바일 기기를 위한 NTSC, PAL, SECAM 비디오 인코더의 설계

김주현,양훈기,강봉순,Kim, Joo-Hyun,Yang, Hoon-Gee,Kang, Bong-Soon 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.11c

This paper presents the design of a video encoder for the device of need TV-OUT function. The designed video encoder satisfies the standard conditions of International Telecommunication Union-Radiocommunication (ITU-R) BT.470. ITU-R BT.470 can be classified as NTSC, PAL or SECAM. NTSC and PAL use Amplitude Modulation (AM) to transmit color difference signals and SECAM uses Frequency Modulation (FM). SECAM must have an antic-cloche filter but the filter recommended by ITU-R BT.470 is not easy to design due to sharpness of the frequency response. So formerly the filter was designed as analog. This paper proposes that the filter is designed as digital and the special quality of the filter is transformed easy to design. And the modulation method is modified to be identical with the result required at standard. The encoder can control power consumption by output mode to apply mobile phone, mobile devices, etc. The proposed encoder is experimentally demonstrated with ALTERA FPGA APEX20KE EP20K1000EBC652-3 device and SAMSUNG LCD-TV. 본 논문은 TV 출력 기능이 필요한 기기를 위한 비디오 인코더의 설계에 관한 것이다. 설계된 비디오 인코더는 International Telecommunication Union-Radiocommunication (ITU-R) BT.470 표준을 모두 지원한다. ITU-R BT.470에는 NTSC, PAL, SECAM의 3가지로 구분되는데, NTSC와 PAL은 색차 신호를 전송하기 위해서 진폭변조(AM)를 사용하고, SECAM은 주파수변조(FM)를 사용한다. SECAM에서는 anti-cloche 필터가 필요한데, 표준(ITU-R BT.470)에서 권장하는 필터의 특성이 아주 예리해서 이전까지는 아날로그 필터를 사용하여 설계하였다. 본 논문에서는 anti-cloche 필터를 디지털 필터로 설계하고 필터의 특성을 설계하기 쉽도록 바꾸었다. 그리고 표준에서 요구하는 결과와 동일하도록 수정된 변조 방법을 제안한다. 또한 핸드폰 등의 모바일 기기에 적용 할 수 있도록 동작 모드에 따른 소비전력을 가변 하였다. 제안된 비디오 인코더는 Altera사의 FPGA APEX20K1000-EBC652-3과 삼성 LCD-TV를 이용하여 실시간 검증을 수행하였다.

비동기 IR-UWB 레인징 시스템

최유신,양훈기,Choi, You-Shin,Yang, Hoon-Gee 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.3

In this paper, we propose an asynchronous IR-UWB ranging system based on the two-way ranging protocol. The periodic pulse sequence is used to measure a distance between two devices. At the receiver, a received signal is first transformed into a frequency-domain signal using an analog correlator bank and digital signal processing is followed in the frequency-domain. This make it possible for the system to use an ADC with a conversion speed of pulse rate. The proposed algorithm at the receiver side includes a peak detection procedure using mutipath channel compensation and matched filtering, and retransmits a pulse sequence synchronized with the detected peak. The validity of the proposed algorithm is verified from simulation results where the CM1 channel is assumed. 본 논문에서는 two-way ranging protocol 기반의 비동기 IR-UWB 거리 측정 시스템을 제안한다. 거리 측정을 위해서 주기 선호 특성을 지닌 펄스열을 송신하며 수신단에서는 수신 펄스열을 아날로그 코릴레이터 뱅크틀 이용해서 주파수 도메인으로 변환한 후 주파수 도메인에서 디지털 선호 처리를 하게 되어 펄스률 정도 속도의 ADC로 구현이 가능하다. 제시된 알고리즘은 주파수 도메인에서 다중경로 채널 보상 및 matched 필터링을 하여 피크를 검출한 후 검출된 피크에 동기를 이룬 펄스열을 재전송하는 과정을 거친다. CM1 채널을 가정한 두 디바이스 사이의 거리 측정 시뮬레이션을 통해서 제시한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

13.56MHz RFID PJM 모드의 동기화 방법

윤재혁,양훈기,양성현,강봉순,배지훈,최길영,Youn, Jae-Hyuk,Yang, Hoon-Gee,Yang, Sung-Hyun,Kang, Bong-Soon,Bae, Ji-Hoon,Choi, Gil-Young 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.12b

This paper presents a synchronization method to determine the exact demodulation time using the MFM Flag of the 18000-3 PJM mode, along with the hardware structure to implement the proposed method. The proposed system detects an incipient peak using ITS(Initial Time Selector) and a correlator and achieves the final synchronization via identifying the peak position from the comparison of the outputs of two followed additional correlators. The peak detection algorithm and the choice of the templates of the correlators are described. Simulation results show that the proposed system performs successfully in noisy environment. 본 논문은 ISO 18000-3 mode 3 PJM 모드에서 프리엠블을 이용해서 데이터 복조 시작점을 추출하는 동기화기법 및 이를 구현하는 하드웨어 구조를 제시한다. 제안된 시스템은 초기시간 선택부 및 코릴레이터로 초기 피크를 검출 후 이어지는 두 개의 코릴레이터를 이용해서 검출된 피크의 위치를 확인하여 동기를 맞춘다. 각각의 코릴레이터 템플릿 및 피크검출 알고리즘을 제시하며 제안된 시스템이 잡음 환경에서도 성공적으로 동작함을 시뮬레이션을 통해 보인다.

13.56MHz RFID 시스템의 모드별 인식속도 비교

제영대,양훈기,양성현,권성호,최길영,Je, Young-Dai,Yang, Hoon-Gee,Yang, Sung-Hyun,Quan, Cheng-Hao,Choi, Gil-Young 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.7C

본 논문은 13.56MHz 대역 RFID 시스템의 국제표준으로 되어 있는 ISO 18000-3의 전송 모드인 ASK 모드와 PJM 모드의 인식속도를 분석하고 시뮬레이션에 의해 검증한다. 이를 위해 태그 개수에 연동하여 Q값을 설정하는 최척의 Q-알고리즘을 적용시키며 이에 근거한 리더 태그 간 통신을 통해서 주워진 태그 개수에 따라서 이들을 읽는데 소요되는 슬롯 개수를 수학적으로 유도한다. 특히 유도된 이론적 수식을 적용시켜 멀티채널을 사용하는 PJM 모드와 ASK 모드의 속도를 비교하며 각각의 모드 동작을 시뮬레이션 하여 이론적인 비교 결과의 타당성을 검증 한다. This paper presents the theoretical tag-reading speed in the ASK and the PJM mode of a 13.56MHz RFID system which have been adopted in the international standard ISO 18000-3, along with simulation results to support the mathematical analysis. Through the analysis using the number of tag-dependent Q-algorithm, which was known to give relatively fast reading speed, we not only derive the number of slots to read out given tags, but compare the reading speeds of the ASK with that of the PJM mode. Moreover, we present the numerical comparison of two modes which bring the equivalent results as in the theoretical one.

바이올레이션 비트 검출을 통한 13.56MHz RFID PJM 태그의 비트 동기화 기법

윤재혁,양훈기,Youn, Jae-Hyuk,Yang, Hoon-Gee 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.2

리더의 실제 명령인 payload 데이터의 시작지점을 찾아내는 비트 동기화를 위해 RFID 태그 수신부는 프리앰블을 이용한다. 국제 표준에 의해 RFID PJM(phase jitter modulation) 모드는 MFM(modified frequency modulation) 플래그를 프리앰블로 사용한다. 최근, PJM 모드 태그가 여러 개의 코릴레이터를 이용하여 비트 동기를 수행하는 기법이 발표되었다. 본 논문에서는 coarse synchronization 이후 violation 비트를 이용해서 fine synchronization을 수행하는 새로운 비트 동기화 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제시된 기법이 하드웨어의 복잡도는 낮추면서 기존에 제시된 시스템과 거의 유사한 동기 및 복조 성능을 가짐을 보인다. To successfully accomplish a bit synchronization, a synchronizer should exploit a preamble pattern. A MFM (modified frequency modulation) flag is uses as a preamble in a PJM (phase jitter modulation) mode RFID standard. In the recent work, a synchronizer for a PJM mode tag was proposed, which is composed of several correlators. In this paper, we present a new bit synchronizer in which a coarse synchronization is done as in the previous work while a fine synchronization is performed via exploiting a violation bit included in the MFM flag. We show that the proposed synchronizer can significantly reduce the overall hardware complexity at the expense of slight burden to a demodulator structure. Through simulation, we also show that its performance is comparable to that of the previous system despite its hardware simplicity.

다중 코디네이터를 이용한 RFID 리더 프로토콜 성능 분석

이세희,양훈기,양성현,강봉순,Lee, Se-Hee,Yang, Hoon-Gee,Yang, Sung-Hyun,Kang, Bong-Soon 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.10

본 논문은 수동형 RFID 시스템에서 발생하는 리더 충돌을 회피할 수 있는 코디네이터 기반 리더 프로토콜을 제시한다. 리더 스스로 임의의 슬롯을 선택하여 통신하는 기존방식과는 달리 제시한 프로토콜에서는 코디네이터가 네트워크에 참여하는 리더에게 중복되지 않게 슬롯을 할당하고 현재 슬롯 번호를 전송하여 해당 슬롯을 할당받은 하나의 리더만 통신하도록 한다. 제안된 방식은 다중 코디네이터 환경을 구축하여 광역 환경에서 더욱 효과적으로 사용될 수 있으며, 이로 인한 리더 충돌 문제는 주파수 배치(Frequency planning)를 적용하여 보완한다. 제안한 방식이 기존 방식에 비해 3~5배의 성능 향상을 보임을 시뮬레이션을 통해 검증한다. In this paper, we propose a coordinator-based reader protocol that can avoid reader collisions in a passive RFID system. In a proposed protocol, unlike conventional protocols that a reader itself selects its own slot randomly to communicate with tags such as DCS, Colorwave, a coordinator reader allocates an unused slot to a reader to participate in the network and sends a current slot number. A reader allocated a slot can communicate with tags. The proposed protocol can adaptively modified to apply for multiple coordinator readers environment in a wide area. This causes reader collision problem, but can be alleviated partly by applying the frequency planning. In this way, we verifies that a RFID system using the proposed protocol is three to five times better than existing systems through the simulation.