차동 위상 변조 전송 시스템에서 수신 신호 눈열림 특성을 이용한 직접 검출 수신단 최적화 및 안정화 제어 연구

장윤선,박혁,김광준,Jang, Youn-Seon,Park, Heuk,Kim, Kwang-Joon 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.4

순수 차동 위상 변조(NRZ_DPSK) 신호의 눈열림 특성을 이용하여 차동 위상 변조(DPSK) 기반 전송 시스템 수신단에 사용되는 1-비트 지연 마흐젠더 간섭계의 최적 동작점을 자동으로 검색하고, 운용 시 이를 유지하는 능동 안정화 제어 방법을 제안하였다. 이 방법은 추가 부품 없이 밸런스 수신기의 두 출력 DC 전압 차이를 비교하여 제어하므로 경제적이고 구성이 간단하며 입력 파워 의존성이 없다. 실험 결과, 전송율 $10\%$ 정도의 반송 광신호 주파수 변화에 대해서도 안정된 성능을 보였다. We propose an active stabilization method for the receiver of NRZ-DPSK transmission. The 1-bit delayed Mach-Zehlder interferometer is thermally controlled to maintain the largest DC component power ratio between the constructive and destructive output ports, for the optimum transmission condition. This method is very cost effective since no additional components are required. Experimental results show that the proposed scheme guarantees error free performance even when there was ~ 1 GHz optical carrier frequency fluctuation in 10 Gbps transmission.

싱글 홉 수중 센서 네트워크를 위한 매체접속제어 프로토콜 설계

백승권,조호신,장윤선,Baek, Seung-Kwon,Cho, Ho-Shin,Jang, Youn-Seon 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.6

수중 통신망의 매체접속제어 (MAC: Medium Access Control) 프로토콜 설계 시 반드시 고려되어야할 사항은 초음파의 느린 속도로 인한 긴 전파 지 연, 동기화의 어려움, 그리고 수중 환경에서 배터리 충전의 어려움으로 인한 전력 소비 문제 등이다. 본 논문에서는 TDMA 기반의 매체접속제어 프로토콜이 가지는 동기화 문제, 채널 효율 문제를 해결하고, 경쟁기반 프로토콜이 가지는 충돌율로 인한 전송 효율 저하 문제를 보완하는 매체접속 제어 프로토콜을 제안하였다. 슬립 모드를 도입하여 효율적인 전력 사용으로 에너지 소비를 줄였고, 채널 효율 증가 및 충돌율 감소를 통해 전송 효율을 증가시켰다. Main design issues for MAC (Medium Access Control) protocol in underwater sensor networks are long propagation delay caused by the low speed of sound, difficult synchronization, and energy-limited node's life. We aimed to mitigate the problems of strict synchronization and channel inefficiency of TDMA and also the throughput degradation induced by unavoidable collisions in contention based MAC protocols. This proposed protocol improved not only the energy efficiency by adopting a sleep-mode, but also the throughput by reducing collisions and increasing channel efficiency.

이중 교신 위성 시나리오에서 인접 위성 간섭 제거 기법

박홍원(Hong Won Park),장윤선(Youn Seon Jang) 대한전자공학회 2020 전자공학회논문지 Vol.57 No.8

본 논문에서는 타겟 위성과 인접 위성이 각각 지정된 지상국 안테나로 영상 데이터를 전송하면서 상대의 지상국 수신 안테나의 방사 패턴 이내에 위치하는 이중 교신 위성 시나리오에서 인접 위성의 간섭 신호로 인한 타겟 위성의 수신기의 성능의 열화를 완화하는 방법을 연구하였다. 특히 타겟 위성과 인접 위성의 각도의 차이인 오프셋 각도가 상대 지상국 안테나의 방사 패턴의 첫 번째 널 지점(Null-point) 이내로 위치하면서 각 위성의 영상 데이터를 지상으로 전송하는 경우 타겟 위성의 수신기는 오프셋 각도에 의해 결정되는 상대 안테나 이득의 크기에 따라 성능이 크게 열화가 된다. 간섭 채널 환경이 발생하는 경우 일반적인 검출기는 원하는 신호와 간섭 신호를 가우시안으로 가정하고, 약한 간섭의 경우에는 간섭을 무시하고 신호를 검출하거나 혹은 강한 간섭의 경우에는 연속적으로 신호를 검출한 다음 수신 신호에서 간섭 신호를 반복적으로 제거하는 방식을 사용한다. 그러나 이러한 수신기들은 특정한 간섭 수준 또는 채널 상황에 따라서 높은 신호대잡음비의 상황에서도 성능이 포화가 되는 오류 마루가 발생한다. 오류 마루 개선을 위해 간섭 신호의 채널 정보와 신호 특성의 사전 인지를 가정할 경우 적용이 가능한 합동 최소 거리 기법을 적용하였다. 특히 안테나 방사 패턴의 수학적 모델링을 적용하여 오프셋 각도에 따른 간섭 크기가 계산되었고, 합동 최소 거리 검출기를 이용하여 다양한 채널 조건에서 간섭 성분을 완화하여 타겟 위성의 성능 개선 효과를 얻고자 하였다. 모의시험을 통해 간섭-인지(Interference-Aware) 검출기인 합동 최소 거리 검출기는 비록 간섭 신호가 겪는 채널 정보와 변조 정보의 필요 및 구현의 복잡도는 존재하지만 열악한 간섭 조건 하에서 수신 성능의 오류 마루가 발생하지 않고, 인접 위성으로부터의 간섭 신호의 영향을 줄여 수신기 성능을 개선시키는 결과를 확인하였다. This paper studies an adjacent satellite interference mitigation technique of the ground receiver for the target satellite in dual-contact LEO satellite scenario where two LEO satellites are closely positioned within the radiation pattern of each ground station antenna and transmitting its data simultaneously. Especially, when an offset angle defined as the angle difference between the target satellite and the adjacent satellite is within the 1st null-point of radiation pattern of the adjacent ground station antenna and the two satellites are transmitting their data to the each ground station antenna, the receiver for the target satellite shows severely degraded performance corresponding to the relative antenna gain depending on an offset angle of the adjacent satellite for the target ground station antenna. Under interference condition, the conventional detectors normally either ignore the interference and try to decode the received data directly or successively detect and then remove the interference, assuming that the wanted signal and the interference are Gaussian. However, those receivers may exhibit error floors even at high SNR over specific interference levels or channel conditions. Assuming a priori knowledge of the channel state of an adjacent satellite, the joint minimum-distance (JMD) detector is utilized to mitigate the interference in different channel conditions to enhance the error floor where the interference level was calculated using a mathematical model of an antenna radiation pattern. The simulation result shows that the joint MD detector can significantly reduce the effect of adjacent satellite interference thereby improving the performance even under severe interference conditions, although the JMD technique needs more information about the interference and are complicated to implement.

수중통신망에서 노드 이동성을 고려한 에너지 효율적인 매체접속제어 프로토콜 연구

손웅(Woong Son),장윤선(Youn-Seon Jang) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.4

수중환경에서는 전력 공급이 어렵기 때문에 통신 프로토콜 설계에 있어서 전력 효율은 중요한 고려사항들 중 하나이다. 본 논문에서는 UUV(Unmanned Underwater Vehicle)와 AUV(Autonomous Underwater Vehicle) 같은 이동 노드를 갖는 수중통신망에 대해 에너지 효율적인 매체접속제어(MAC : Medium Access Control) 프로토콜을 연구하였다. 이동 노드간의 통신에서는 데이터 교환 중에 노드 이동으로 인해 서로의 전파 반경을 벗어나 전송 중인 데이터를 완료하지 못하고 에너지만 낭비하는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 수중 통신 채널 환경에서는 지상보다 약 10<SUP>5</SUP> 배의 느린 전파 지연을 가지므로 데이터의 전송 완료전에 서로의 전파 반경을 벗어날 확률이 지상보다 커서 이로 인한 에너지 낭비가 더 많게 된다. 제안한 mobility-MAC 프로토콜은 수신노드의 위치와 노드의 이동 속도를 고려하여 Dropping Zone을 정의하고 데이터 전송 시도를 제어한다. 데이터 전송시도는 Dropping Zone에서 무조건 데이터 전송을 드롭(drop)을 하는 것이 아니라, 데이터 전송 중 노드가 전파 반경을 이탈할 확률을 예측하여 드롭하는 방법이다. 결과적으로, 조건적 드롭을 통해 잘못된 드롭을 감소시켜 전송지연과 통신수율의 향상을 가져왔고 유효한 데이터 드롭으로 에너지 낭비를 방지하여 에너지 효율도 증가되었다. Due to difficulties of continuous electric power provision to underwater communication nodes, the efficient power usage is highly required in underwater network protocol. In this paper, we studied the energy efficient MAC(Medium Access Control) protocol for underwater network supporting mobile nodes such as UUV(Unmanned Underwater Vehicle) and AUV(Autonomous Underwater Vehicle). The mobile nodes could waste the electric power in vain when the receiver moves out of the radio propagation coverage during the data exchange and thus the transmitted data fails in reaching the receiver. Expecially, such a failure is much more obvious in underwater acoustic channels since the propagation delay is about 10<SUP>5</SUP> times slower than in terrestrial radio channels. This proposed mobility-MAC controls the data dropping stochastically in the Dropping Zone by considering the receiver"s location and moving velocity. In conclusion, this selective dropping method not only improves latency and throughput by reducing invalid droppings but also boosts power efficiency by valid droppings.

고신뢰 무선센서네트워크를 이용한 실시간 수질 모니터링 시스템

강호용 ( Ho Yong Kang ),장윤선 ( Youn Seon Jang ) 한국센서학회 2015 센서학회지 Vol.24 No.5

In this paper, real-time water quality monitoring system of small water supply facilities based on IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC and IEEE 802.15.4g-2012 PHY standard is presented, which is capable to acquire for highly reliable water quality information in the wide outdoor areas for effective water quality management of small water quality facilities is distributed in the long distance and remote areas. Previously, Long distance transmission is difficult in most water quality sensor module is using RS-485 protocol. But with this system, even in harsh outdoor environment, it is possible to establish a radio wave sensor in a wide area network, and not only water quality sensor shall be connected to the wireless system, but also wireless integrated management system shall provide more effective way of management of the numerous small water supply facilities spread throughout the community, so that the administrator can remotely monitor the data of water turbidity, pH, residual chlorine in the water-supply, water-level, and generate alarm to cope with risks. The management of small water facilities is done by residents will be very effective to notice water quality information of small water facilities to residents.

MF-TDMA 기반 위성통신 네트워크 시뮬레이션 모델 개발

이성형(Sung-Hyung Lee),장윤선(Youn-Seon Jang),성태경(Tae-Kyung Sung),김재현(Jae-Hyun Kim),장진상(Jin-Sang Jang) 한국통신학회 2011 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.6

TDMA 시스템의 큐잉 지연 분석에 관한 연구

최현균(Hyun-Kyun Choi),조한벽(Hanbyeog Cho),장윤선(Youn-Seon Jang) 한국통신학회 2015 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.06

무선 인지 기반의 2-홉 OFDMA 시스템에서 수율 증가를 위한 전력 제어 방식

신정채(Jungchao Shin),김재현(Jae Hyun Kim),장윤선(Youn Seon Jang) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

다중-홉 무선 인지 시스템에서 효율적인 자원 할당 방식

신정채(Jungchae Shin),김재현(Jae Hyun Kim),장윤선(Youn Seon Jang) 한국통신학회 2010 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.6

전술 무선망에서 2진 지수 백오프를 사용하는 CSMA/CA 기반 우선순위 적용 MAC 프로토콜 설계

변애란(Ae-Ran Byun),손웅(Woong Son),장윤선(Youn-Seon Jang) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.11

네트워크 중심전에서 통신망은 전쟁을 승리로 이끌기 위한 중요한 기반기술이다. 특히, 전쟁 상황에서 긴급하거나 중요한 데이터는 반드시 제시간에 전송이 되어야 한다. 본 논문에서는 개인병사 전술 무선망을 위한 BEB(Binary Exponential Back-off)를 사용한 CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance) 기반의 우선순위 매체접속제어(MAC) 프로토콜을 제안한다. 제안된 MAC 프로토콜은 우선순위가 높은 패킷의 빠른 전송을 위해 우선순위에 따른 PCW(Prioritized Contention Window)를 적용하였고, 남은 back-off 시간을 초기화하기 위해 RBR(Repetitive Back-off Reset)을 제안한다. 제안된 MAC 프로토콜은 전송 성공률과 컨트롤 패킷의 전송량 측면에서 패킷 충돌을 줄여주기 때문에 DCF (Distributed Coordination Function) 기반의 다른 MAC 프로토콜보다 높은 수율 성능을 보여준다. 따라서, DCF와 비교하였을 때, 제안하는 MAC 프로토콜은 트래픽이 많은 네트워크 환경에서 더욱 효율적으로 에너지를 이용할 수 있다. In network-centric warfare, the communication network has played a significant role in defeating an enemy. Especially, the urgent and important data should be preferentially delivered in time. Thus, we proposed a priority MAC protocol based on CSMA/CA with Binary Exponential Back-off for tactical wireless networks. This MAC protocol suggested a PCW(Prioritized Contention Window) with differentiated back-off time by priority and a RBR(Repetitive Back-off Reset) to reset the remaining back-off time. The results showed that this proposed MAC has higher performance than those of DCF(Distributed Coordination Function) in the transmission success rate and the number of control packet transmission by reducing the packet collision. Thus, it produced more effective power consumption. In comparison with DCF, this proposed protocol is more suitable in high-traffic network.