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.

DGPS 기준국 사이트 환경에 따른 안테나 성능 모델링 해석

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.5

Based on the modeling of DGPS antenna and antenna site environment, the DGPS short-monopole antenna performance according to the antenna surrounding environment are analyzed in this paper. The DGPS antenna site modeling that considers the ground conductivity and radio wave obstacles is performed and the general requirements for DGPS antenna site are proposed. In case of antenna site with proper radials on the ground plane of the fixed scale, the effect for antenna matching network due to the ground conductivity and radio wave obstacles is small but the impact on the radiation efficiency is large. To provide the stable DGPS service, it is important to install the DGPS antenna on the flat ground plain with good conductivity and without radio wave obstacles. 본 논문에서는 DGPS 단축형 모노폴 안테나와 안테나 사이트 환경을 모델링하여 안테나 주변 환경에 따른 안테나 성능을 분석한다. DGPS 기준국 안테나의 성능 해석을 위한 모델링을 해석하고 대지 도전율이나 전파 장애물에 의한 안테나 성능을 모의 분석하여 DGPS 안테나 설치에 요구되는 사이트 환경을 정립한다. 일정한 접지 면에 적정한 방사형 접지를 갖는 안테나 사이트는 대지 도전율이나 전파 장애물로 인한 안테나 정합회로에 대한 영향은 적으나, 방사 효율 영향은 크게 나타난다. 안정된 DGPS 서비스를 위해서는 안테나 사이트의 양호한 대지 도전율이외에 주변에 전파 장애물이 없는 평탄한 안테나 사이트가 중요하다.

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.

국내 연안 여객선 항로에서의 DGPS 서비스 분석

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9

본 논문에서는 우리나라의 서해와 남해 그리고 동해의 연안과 해상의 DGPS 전파 환경을 측정하여 연안 여객선 항로 구간에서의 DGPS 서비스 영역을 분석한다. 전파 장애물로 작용할 수 있는 다도해 지역과 섬 지역의 지형적 장애물에 대한 영향을 측정하여 국내 연안 지역의 서비스 영역을 분석한다. 해상 DGPS 기준국은 $40dB{\mu}V/m$이상의 전계 강도와 10 dB 이상의 신호대 잡음비를 갖는 넓은 해상 서비스 영역을 제공하고 있으며, DGPS 기준국간 서비스 영역의 중복으로 다도해를 포한한 연안 여객선 항로 구간에서 양호한 DGPS 서비스를 제공하고 있다. 전파 장애물이 산재되어있는 지역에서는 전력 증강 및 안테나 효율 보강 시 더욱더 양호한 서비스 영역을 제공할 수 있다. Based on the DGPS radio wave measurement in the coast of the yellow-sea, south-sea and east-sea, the DGPS service regions in the korean coastal ferry route are analyzed in this paper. The impact of obstacles on the propagation due to the archipelago and island regions are measured and analyzed in the point of service region. The ocean-based DGPS reference stations provide the wide DGPS ocean service regions with signal strength more than $40dB{\mu}V/m$ and signal-to-noise ratio more than 10 dB. Based on the overlapping of the service regions between the DGPS reference stations, the DGPS services with good quality are provided in the coastal ferry route segments. In case of regions where the propagation obstacles are scattered, the increasingly good service can be provided under conditions of output power reinforcement and antenna efficiency enhancement.

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.

다층형 결합 선로를 이용한 반송파 복원 회로 설계 제작

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.10

본 논문에서는 다층형 결합 선로를 이용한 PSK 반송파 신호 복원 회로를 해석하고 설계 제작한다. 다층형 결합 선로 구조의 coupled line으로 구성되는 반송파 복원 6단자 소자는 다층형 구조를 가지며, 수신 전처리부의 6 단자 위상 상관기 구조와 동일한 구조를 갖는 일원화된 수신 구조 구현이 가능하다. 아울러 다층 결합 선로 6 단자 위상 상관기를 이용한 RML 기반 다중 모드 동기 복조형 반송파 신호 복원이 가능한 다층형 결합 선로 반송파 복원 회로 구조를 제안한다. 설계 제작된 다층형 결합 선로 구조 반송파 복원회로에 의한 직교 위상편이 방식 신호의 반송파 신호는 일정한 위상값과 반사 소자에 의해 발생되는 ${\pm}3o$ 이내인 위상차를 갖는 양호한 PSK 반송파 신호 특성을 나타내었다. The PSK carrier signal recovery circuit using multi-layer coupled line was analyzed and designed. The fabricated carrier recovery 6 port element with multi-layer coupled line structure gets the simple architecture. It is possible to implement the carrier signal recovery circuit of the same structure with the multi-layer six port phase correlator of the direct receiver front-end. Based on the analysis of RML carrier recovery circuit using the multi-layer coupled line 6-port phase correlator, the multi-layer coupled line carrier signal recovery structure for multi-mode coherent demodulation was proposed. The fabricated multi-layer coupled line carrier signal recovery circuit for quadrature phase shift-keying shows a good carrier signal characteristic with a constant phase and phase error below ${\pm}3o$.

다층형 결합 선로를 이용한 반송파복원기와 위상 변위기를 갖는 6-단자 직접 변환 수신 전처리부

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.11

본 논문에서는 다층형 결합 선로를 이용한 6-단자 위상 상관기와 동일한 구조를 갖는 반송파 복원기 그리고 위상 변위기를 갖는 일원화된 6-단자 직접변환 수신 전처리부를 설계 제작한다. 전력 분배기와 하이브리드 결합기로 구성되는 6-단자 소자는 다층형 결합 선로 구조로 이루어지며, 수신부 위상 상관기와 반송파 복원기 그리고 위상 변위기의 기본 구조 요소로 작용한다. 다층형 결합 선로 구조로 구성되는 일원화된 수신 전처리부는 구성이 간단하고 집적화가 용이하다. 설계 제작된 다층형 결합 구조 6-단자 수신 전처리부는 일정한 반송파 신호를 재생하고, PSK 전송 신호를 복원한다. The six-port direct conversion receiver front-end that is comprised of a carrier recovery and a phase shifter, which gets the same structure with six-port phase correlator using the multi-layer coupled line, was designed and fabricated in this paper. The six-port element that is comprised of the power divider and the hybrid coupler is designed by multi-layer coupled line structure. The multi-coupled structure is utilized as the basic structure in receiver phase correlator, carrier recovery circuit and phase shifter. The receiver front-end with the same multi-layer coupled line structure for the receiver elements shows the simple structure and no difficulty in integration. The fabricated multi-layer coupled six-port receiver front-end re-generates the carrier signal with a constant phase and demodulates the PSK transmission signal.

대역폭이 향상된 Six-port 위상 상관기 설계 및 성능 분석

김영완,유재두,Kim, Young-Wan,Yu, Jae-Du 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.3

Six-port 위상 상관기는 한 개의 power divider 와 세 개의 hybrid coupler로 구성되어 진다. 본 논문에서는 광대역 특성을 갖는 three-arm branch $90^{\circ}$ hybrid coupler를 사용한 six-port 위상 상관기를 ADS2003A을 사용하여 중심 주파수 11.85 GHz에서 설계하여 시뮬레이션을 통해 성능을 분석하였다. 모의 실험결과 three-arm branch $90^{\circ}$ hybrid coupler를 이용한 six-port 위상 상관기의 대역폭은 약 1.5GHz$(10.8{\sim}12.3)$로 기존의 $90^{\circ}$ hybrid branch-line coupler를 이용한 six-port 위상 상관기보다 약 5배 정도의 광대역 특성을 보였다. Six-port 위상 상관기의 port간 위상 오차는 $5^{\circ}$ 이하로 양호한 특성을 보였으며, 모의 실험한 결과를 바탕으로 six-port 위상 상관기의 실질적인 성능을 비교 검증하기 위하여 six-port 위상 상관기를 제작하고 성능을 측정하였다. 측정된 six-port 위상 상관기의 특성은 시뮬레이션 데이터와 거의 일치하였다. The six-port correlator is comprised of a power divider and three hybrid couplers. In this paper, the six-port phase correlator using three-arm branch $90^{\circ}$ hybrid coupler were designed with the center frequency of 11.85 GHz. The performances for the six-port phase correlator was analyzed by using ADS2003A tool. Three-arm six-port phase correlator provides more wide dynamic frequency range than that of six-port using the conventional hybrid coupler in range of circa five times, which is range of 10.8 to 12.3GHz (1.5 GHz). The phase errors among the output ports of the six-port phase correlator are below $5^{\circ}$. The six-port Phase correlator was fabricated to evaluate the Performance of the proposed six-port phase correlator. The measured performance of the six-port phase correlator shows the good accordance with the simulation data.

이동형 위성통신 서비스를 위한 시스템 위상 잡음

김영완,Kim Young-wan 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.8

디지털 신호의 전송 성능은 전송 시스템의 위상 에러에 지배적으로 영향을 받고 있으며, 위상 에러는 랜덤 특성을 갖는 위상 잡음과 도플러에 의한 추적 위상 에러에 의해 발생된다. 도플러 현상이 나타나는 움직임을 갖는 이동형 위성통신 시스템에서는 랜덤 위상 잡음과 추적 위상 오차에 의한 전송 신호의 영향을 해석하여 이동형 위성통신 시스템에 적합한 시스템 요구 위상 잡음 스펙트럼을 설계해야 한다. 본 논문에서는 이동형 양방향 위성통신 시스템의 비대칭 이동 서비스에 대한 도플러 영향과 위상 에러를 해석하여 요구되는 전송 시스템의 위상 잡음 스펙트럼을 설계하고, 움직임을 갖는 단말국의 도플러 영향을 최소화하는 전송서비스를 해석한다. 제안한 위상 잡음 스펙트럼은 요구 전송 시스템에 대한 주파수 발생 부 주파수 특성으로 설계할 수 있다. The phase error generated in the transmission system affects the performance of digital transmission signal. The phase error are generated by random phase noise and tracking phase error due to denier phenomenon. In the mobile satellite communication system that generates the doppler frequency, which is a system with a movement, the proper system phase noise spectrum should be designed based on analyses for phase noise and static phase error effects. Based on the analyses of the doppler frequency and the phase error for bilateral satellite communication system providing an asynchronous service, the phase noise spectrums for the mobile satellite communication are designed in this paper. Also, the available transmission services under the less doppler effect are proposed and the proper signal source units for a required transmission system can be designed under the proposed system phase noise spectrum.