A Power-Efficient MAC Protocol for WBAN

곽경섭,사나울라,곽대한,이철효,이형수,Kwak, Kyung-Sup,Ullah, Sana,Kwak, Dae-Han,Lee, Cheol-Hyo,Lee, Hyung-Soo Intelligent Transportation Systems 2009 한국ITS학회논문지 Vol.8 No.6

Wireless Body Area Network (WBAN)을 위한 핵심과제 중 하나는 에너지 제약적 센서노드에 에너지 효율적이고 유연한 작업주기 기술을 적용하여 네트워크 수명을 극대화하는 것이다. 본 논문에서는 WBAN에 적합한 일반용, 응급용, 그리고 주문형(on-demand) 방식의 트래픽을 신뢰 있게 전달하는 방법의 효율적인 MAC 프로토콜을 제안한다. 본 프로토콜은 두 가지 방식의 웨이크 업(Wakeup) 메커니즘을 지원하며 첫 번째는 트래픽 기반의 웨이크 업 메커니즘으로 이는 노드의 트래픽 패턴을 이용하여 일반 트래픽을 수용한다. 또한, 두 번째 방식은 레디오 웨이크 업 통신 메커니즘이며 이는 웨이크업 전송을 이용하여 응급 및 온 주문형 트래픽을 수용한다. 본 논문에서는 제안한 프로토콜이 WBAN 시스템의 수명기간을 향상 할 뿐만 아니라 불규칙적으로 발생하는 사건들을 처리 할 수 있는 신뢰적인 방법을 제공함을 알 수 있다. 시뮬레이션 통하여 제안된 프로토콜의 성능이 WiseMac을 전력 소모 및 지연 측면에서 우수한 성능향상을 보여준다. A key challenge for Wireless Body Area Network (WBAN) is to maximize the network lifetime with power-efficient and flexible duty cycling techniques on energy-constraint sensor nodes. In this paper, we propose a novel power-efficient MAC protocol for WBAN that accommodates normal, emergency, and on-demand traffic in a reliable manner. This protocol supports two wakeup mechanisms, a traffic-based wakeup mechanism, which accommodates normal traffic by exploiting the node's traffic patterns, and a wakeup radio mechanism, which accommodates emergency and on-demand traffic by using a wakeup radio. It can be seen that the proposed protocol not only improves the lifetime of WBAN but also provides a reliable method to handle sporadic events. Simulation results show that the proposed protocol outperforms WiseMAC in terms of low-power consumption and delay.

IoT와 소프트웨어적 과제

곽경섭(Kyung Sup Kwak) 한국정보과학회 2014 정보과학회지 Vol.32 No.6

바이올린과 첼로 연주 데이터를 이용한 분류 알고리즘의 성능 비교

김재천,곽경섭,Kim Jae Chun,Kwak Kyung sup 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.5C

음악인식에 주로 사용되는 세 가지 알고리즘의 성능을 비교하였다. 다양한 분류알고리즘을 소개하고 그 중 베이지안법, 최근접이웃법과 k-최근접이웃법을 이용하여 악기를 분류하였다. 악기 샘플파일에서 영교차율, 평균, 분산, 평균피크레벨의 4가지 특성값을 추출하여 분류시스템의 데이터로 사용하였다. 사용된 악기 샘플은 바이올린, 바로크 바이올린, 바로크 첼로이다. 실험결과 최근접이웃 알고리즘이 악기 분류에 있어서 가장 좋은 성능을 보여 주었다. 최근접이웃 알고리즘은 단순하면서도 빠른 계산결과를 보여 악기 분류에 적절한 알고리즘으로 판단되었다. Three classification algorithms are tested using musical instruments. Several classification algorithms are introduced and among them, Bayes rule, NN and k-NN performances evaluated. ZCR, mean, variance and average peak level feature vectors are extracted from instruments sample file and used as data set to classification system. Used musical instruments are Violin, baroque violin and baroque cello. Results of experiment show that the performance of NN algorithm excels other algorithms in musical instruments classification.

인체에 투사된 스트라이프 파형의 HMM을 이용한 인식방안

석현택,곽경섭,Seok Hyun-tack,Kwak Kyung-sup 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.42 No.1

we can set laser patterns with 3D information from vision camera after projected to object with laser stripes. They are very useful for 3-Dimensional informations. We researched the laser patterns of human body projected by stripes and found out three featuring patterns and made database of patterns using Fourier descriptors to recognize the patterns of bodies. The HMM method and Fourier descriptors to recognize human body were experimented. We found out HMM method can recognize human body in more efficient rate than the other. 레이저 스트라이프 신호를 물체에 투사하고 그 반사파형을 비전 카메라를 통하여 입력하면 물체의 입체적 정보를 갖는 파형이 나타나게 된다. 이를 활용하여 물체의 3차인 입체정보를 저장하고 활용하고 있는 상황이다. 본 연구는 사람에 대해 적은 수의 스트라이프 신호를 투사하고 반사된 입체적 스트라이프 파형을 분석하였으며 사람에 대한 특징적 패턴 파형을 추출하고 푸리에 서술자를 이용하여 이러한 패턴을 분류 저장하였다. Baum-Welch 알고리즘을 통하여 저장된 특징 파형을 학습시키고 HMM을 이용하여 사람의 형상에 대한 스트라이프 신호를 컴퓨터에 입력하고 사람의 형상을 인식할 수 있는 지를 실험하였으며 푸리에 서술자를 통한 인식방법과 비교하였다. 실험을 통해서 특정 파형으로 학습 후 인체의 형상을 인식할 수 있음을 확인하였으며, HMM을 통한 인식방법이 우수함을 알 수 있었다.

S-V채널 환경에서 UWB DS-CDMA/OFDM/MC-CDMA 시스템 성능 비교

이형기,곽경섭,Lee Hyung-Ki,Kwak Kyung-Sup 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.42 No.11

In this paper, we analyze the performance of UWB MC-CDMA system and compareit with DS-CDMA and OFDM systems, which have been drafting in standardization even now. Too many Rake Fingers are needed in the DS-CDMA system to separate multi-path signals, which results in highsystem complexity. OFDM radio power fails to qualify for FCC certification unless frequency hopping. From this reason, MC-CDMA system considered is proposed in this paper. It has lower complexity compared with DS-CDMA and shows good performance against frequency selective fading. In addition, for a wide-band communication, less radio power per spectrum is allowed in the MC-CDMA system than in an OFDM system. Simulation result show that the DS-CDMA system has better performance with single user, but MC-CDMA system shows best performance in case of multi user environment. 본 논문에서 UWB 시스템에 MC-CDMA 방식을 적용하여 성능을 분석하고 최근 표준화가 진행중인 DS-CDMA, OFDM 방식과 비교한다. DS-CDMA 방식은 다중경로 성분을 검출하기 위해 많은 Rake Finger들이 필요하기 때문에 시스템의 복잡도가 증가하고 OFDM 방식은 주파수 호핑을 사용하지 않는 상태에서 순간 방사 전력이 FCC에서 규정을 만족하지 못한다. 따라서 두 시스템의 혼합 형태인 MC-CDMA 방식이 시스템의 복잡도는 DS-CDMA 보다 간단하면서 주파수 선택적 페이딩 채널에서 좋은 성능을 나타내고 OFDM 방식과는 달리 매 순간마다 무든 전송대역을 사용함으로써 스펙트럼당 방사 전력이 낮아진다. 시뮬레이션 결과 단일 사용자일 경우 DS-CDMA 방식이 가장 우수한 결과를 보여주었지만, 다중사용자일 경우 MC-CDMA 방식이 더 우수한 성능을 보여주었다.

셀룰라 이동 무선 통신망을 위한 랜덤 다원접속 프로토콜

최경철(Kyung-Chul Choi),곽경섭(Kyung-Sup Kwak) 대한전자공학회 1993 대한전자공학회 학술대회 Vol.1993 No.7

The Optimum Noncoherent Detector for M-ray Nonorthogonal Signals

김광운,곽경섭,Jin, Guang-Yun,Kwak, Kyung-Sup The Korean Institute of Communications and Informa 2003 韓國通信學會論文誌 Vol.28 No.4C

This paper proposes an optimum noncoherent detector for M-ary nonorthogonal, unequal energies, unequal priori probabilities nonlinear modulation signals. Theretical derivations are given in detail. Under above conditions, there is not any previous papers to explore the corresponding optimum noncoherent detector. The detector proposed in this paper can be regarded as a generic optimum detector which can be applied to nonorthogonal nonlinear M-ary communication systems.

무선환경에서 포획효과를 고려한 CSMA/CD 프로토콜의 성능분석

사주희,현인복,곽경섭,Sa, Ju-Hee,Hyun, In-Bok,Kwak, Kyung-Sup 한국전기전자학회 1997 전기전자학회논문지 Vol.1 No.1

본 논문에서는 레일리 페이딩(Raylelgh fading)과 산란효과(Scattering effect), 원근효과(Near-far effect)를 고려한 무선 채널환경에서 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 시스템의 성능을 분석하였다. 또한 전파 특성에 따른 신호 전력의 불규칙성을 이용한 포획기술(capture effect)을 CSMA/CD 프로토콜에 적용시켰고, 마르코프(Markov) 모델링을 이용하여 성능의 향상 정도를 연구하였다. 그 결과 무선환경에 기인한 채널 오류만을 고려한 경우에는 CSMA/CD 시스템의 효율은 저하됨이 나타났으나 포획효과를 고려하면 시스템의 성능이 향상됨은 물론, 시스템이 매우 안정화됨을 확인하였다. In this paper we analyzed, using Markov modeling, the performance of CSMA/CD over the wireless channel which is characterized by near-far effect, shadowing and Rayleigh fading. The analysis shows that throughput of CSMA/CD is degraded by channel error. However, if capture effect which arises from the randomness of power level of received signal due to the fading phenomena of electromagnetic waves is taken into consideration, the system performance is much improved and the system stability is also made better.

MB-OFDM 시스템을 위한 Low-rank LMMSE 채널 추정 및 주파수 옵셋 추정 결합 기법

신선경(Sun-Kyung Shin),남상균(Sang-Kyun Nam),성태경(Tae-Kyung Sung),곽경섭(Kyung-Sup Kwak) 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.12A

본 논문에서는 MB-OFDM 시스템에 적합한 낮은 복잡도의 채널 및 주파수 옵셋 결합 추정법을 제안한다. 제안된 기법은 적절한 랭크(rank) 수를 적용함으로써 복잡도를 낮추는 Low-rank LMMSE 채널 추정법을 이용하여 채널을 추정하고, 주파수 옵셋 추정을 위해 추정된 채널의 자기상관특성을 이용하는 간단한 구조를 추가함으로써 낮은 복잡도로 채널과 주파수 옵셋을 결합하여 추정하는 기법이다. 제안된 알고리즘을 IEEE 802.15 TG3a에서 제시한 4가지 UWB 채널 모델에서 모의 실험하여 기존의 LS 채널 추정법을 사용한 알고리즘과 성능을 분석하였고, 복잡도를 낮추기 위해 각 채널 모델 환경에 따라 적절한 수의 랭크 수를 적용하여 결과를 비교하였다. In this paper, we propose joint estimation methods of carrier offset and channel estimation for MB-OFDM system with low complexity. The proposed methods estimate the channel by using low-rank LMMSE channel estimation which reduces the system complexity by applying the optimal number of rank to evaluate the frequency offset and additionally using the simple algorithm using the auto-correlation property of the estimated channel. We simulate the proposed algorithms under the IEEE 802.15 TG3a UWB channel model.

ATM 망에서의 셀 손실 복구 기법에 관한 연구

심윤섭,천상훈,곽경섭,Shim, Yun-Sup,Chun, Sang-Hun,Kwak, Kyung-Sup 한국전기전자학회 1999 전기전자학회논문지 Vol.3 No.1

The existing CREG-VP, a technique to compensate the successive cell losses caused by traffic congestion using the FEC method on the Vp, has the merits of the short average encoding decoding time and the compatibility with the ATM standard cell format, but it has the restriction in the number of regenerable cells. In this thesis, we propose a scheme to efficiently regenerate the cell losses even in the burst traffic property by the expansion of the CREG-VP. The proposed scheme improves the detection capability of the lost cells by changing the CRP and the regeneration performance of the successive cells by using the interleaved parity cell. The simulation result shows that the proposed method produces much improvements compared with the existing ones in the cell loss rate reduction factor. 기존의 CREG-VP는 VP상에서 FEC기법을 사용하여 트래픽 과잉으로 인한 연속적인 셀 손실을 보상하는 기법으로써, 평균 코딩/디코딩 시간이 짧고, ATM 표준 셀 형식과 호환성을 유지할 수 있다는 장점을 지니고 있으나, 복구할 수 있는 셀의 수에는 제한이 존재한다. 본 논문에서는 CREG-VP를 확장하여 버스트 특성을 갖는 트래픽에서도 효과적으로 셀 손실을 복구하는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 CRP를 변경하여 셀 손실의 검출 성능을 향상시켰고, 인터리브 패리티 셀을 적용하여 연속적인 셀의 복구성능을 향상시켰다. 실험 결과 제안된 기법은 CREG-VP 방식보다 셀 손실률 감소 계수를 향상 시킴을 알 수 있었다.