Long/Short 훈련심볼을 이용하는 개선된 채널추정기법에 의한 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템의 성능 개선

곽재민,정해원,조성준,이형호 한국항행학회 2002 韓國航行學會論文誌 Vol.6 No.3

본 논문에서 IEEE 802.11a 의 규격에 따라 OFDM 무선 LAN 모뎀과 프레임 포맷을 구성하여 시뮬레이션에 의해 BER 성능을 분석하고 수정된 채널 예측 알고리즘을 적용하여 채널 예측 성능이 개선됨을 보인다. 채널 예측에 이용되는 실내 무선채널로서는 AWGN과 TDL모델을 적용한 지연확산채널을 고려한다. 우선 AWGN환경에서 규격에 제시된 전송속도 및 부호율에 따른 OFDM 무선 LAN 시스템의 성능을 분석한다. 다음으로 실내무선 채널 환경에서 채널추정이 불완전한 경우에 대해, 기존의 채널추정방식으로서 프리앰블 내의 2개의 Long 훈련 심볼을 이용하여 채널을 추정하는 경우에 대한 성능을 분석하고, 수수정된 채널 추정기법으로는 IEEE 802.11a의 프리앰블 구조를 변경하지 않으면서 Long 훈련심볼뿐만 아니라 전체 10개의 Shot 훈련심볼 중 8개의 훈련심볼들을 채널추정에 부가적으로 사용하는 방식을 채용한 경우의 성능을 분석하여 기존의 방식과 비교한다. 시뮬레이션 결과의 분석으로부터 수정된 채널 추정방식을 적용하는 경우, 규격에 정의된 프리앰블 구조의 변경없이도 잡음을 억제하는 효과를 향상시킴으로써 채널추정오차가 감소되어 채널추정성능이 개선됨을 확인하였다. In this paper, the BER performance of IEEE 802.11a OFDM WLAN system is obtained by simulation and it is shown that the proposed modified channel estimation algorithm improves the channel estimation performance of the system. The wireless channel used in channel simulation includes AWGN and delay spread channel implemented by TDL model. At first, the performance of OFDM WLAN system according to data rate and coding rate defined in standard is evaluated in AWGN channel. Then, imperfect channel estimation in indoor wireless channel is considered. After the performance of conventional channel estimation scheme using only two long training symbols is evaluated, and that of proposed modified channel estimation scheme using additional 8 short training symbol is compared with it. From the simulation results, it is shown that modified channel estimation scheme provides reduced channel estimation error and improves the channel estimation performance due to noise averaging effect with the same preamble format as defined in specification.

선택형 파일럿 중첩 채널예측기법을 적용한 OFDM 기반 DSRC 시스템의 성능개선

곽재민,Kwak, Jae-Min 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.10

본 논문에서는 선택형 중첩 파일럿 채 예측기 법을 적용하여 페이딩 채널환경에서의 OFDM기반 DSRC 시스템의 성능을 개선시킬 수 있는 통신 시스템 모델을 제안한다. OFDM기반의 DSRC에 대한 표준화 작업이 진행중인 IEEE802.11p의 물리 계층을 따르는 OFDM시스템에 대해서 AWGN 및 페이딩이 존재하는 채널을 고려하여 시스템 성능을 구해내고, 제안하는 선택형 파일럿 중첩 채널 예측기 법을 적용하는 OFDM기반 DSRC 시스템의 성능과 비교한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 시스템이 채널 예측 에러를 감소시켜 기존 방식에 비해 우수한 성능을 나타냄 보인다. In this paper we propose the communication system model which improve the performance of OFDM based DSRC system by adopting selective pilot overlay channel estimation scheme. Assuming AWGN and fading channel environment, the performance of OFDM system according to IEEE802.11p physical layer being standardized for OFDM based DSRC is obtained, and the performance of proposed OFDM based DSRC system adopting selective pilot overlay channel estimation scheme is compared with the conventional system. from the simulation results, it is shown that proposed system is superior to conventional one due to reducing channel estimation error.

임베디드 ARM 기반의 5.8GHz DSRC 통신모뎀에 대한SoC 구현

곽재민,신대교,임기택,최종찬 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.43 No.11

DSRC((Dedicated Short Range Communication) is dedicated short range communication for wireless communications between RSE(Road Side Equipment) and OBE(On-Board Unit) within vehicle moving high speed. In this paper, we implemented 5.8GHz DSRC modem according to Korea TTA(Telecommunication Technology Association) standard and investigated implementation results and design process for SoC(System on a Chip) embedding ARM CPU which control overall signal and process arithmetic work. The SoC is implemented by 0.11um design technology and 480pins EPBGA package. In the implemented SoC (JaguarTM), 5.8GHz DSRC PHY(Physical Layer) modem and MAC are designed and included. For CPU core ARM926EJ-S is embedded, and LCD controller, smart card controller, ethernet MAC, and memory controller are designed as main function. DSRC(Dedicated Short Range Communication)은 도로변의 RSE(Road Side Equipment)와 고속으로 이동하는 차량의 단말인 OBE(On-Board Equipment)간의 통신을 위한 단거리 전용 무선 통신 표준이다. 본 논문에서는 국내의 TTA(Telecommunication Technology Association) 표준에 호환되는 DSRC 규격에 따라 5.8GHz DSRC 모뎀을 구현하고, 이를 제어하고 연산처리를 수행할 수 있도록 ARM9 CPU를 임베딩 시킨 SoC(System on a Chip)에 대한 구현과정 및 제작한 SoC를 장착시킨 OBE 단말의 테스트결과에 대해 제시하였다. 본 논문에서 구현한 SoC는 0.11 um 공정을 적용하였으며 480 핀 EPBGA 패키지로 설계되었다. 제작 SoC (JaguarTM)에는 5.8GHz용 DSRC PHY(Physical Layer) 모뎀과 MAC 블록을 설계하여 장착하였으며, ARM926EJ-S 코어를 CPU로 사용하였고, LCD 콘트롤러, 스마트카드 콘트롤러, 이더넷 MAC 코어, 메모리 콘트롤러 등을 주요 기능으로 포함시켰다.

OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서의 비균일 훈련 심볼 이득 할당에 의한 주파수 오프셋 예측 성능 분석

곽재민 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.10

In this paper, we proposed an frequency offset estimation scheme which can be used for packet based OFDM communication systems such as IEEE802.11a and IEEE802.11p physical layer. Proposed estimation scheme can adjust the gain allocation ratio between long training symbol and short training symbol while maintaining average power of overall training sequence so that we can obtain the reference parameters for MSE performance improvement. The preamble structure considered in this paper is based on the preamble specified in IEEE802.11a and IEEE802.11p standardization group. From the simulation results, it is shown that power ratio between long training symbol and short training symbol must varies for achieving lower frequency offset estimation error as channel SNR condition is changed. Also it is known that proposed scheme can achieve better performance than conventional one. 본 논문에서는 IEEE802.11a나 IEEE802.11p의 물리계층과 같은 패킷기반의 OFDM 통신 시스템에 적용할 수 있는 주파수 오프셋 예측기법을 제안하고 성능을 분석하여 기존기법과 비교하였다. 제안 기법에서는 긴 훈련심볼과 짧은 훈련심볼에 할당되는 이득을 전체적으로 일정하게 유지하면서도 이득 할당비를 조절할 수 있도록 하여 채널 상황에 따라 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능을 향상시키기 위한 이득 할당비를 알아낼 수 있다. 본 논문에서 고려한 훈련심볼은 IEEE802.11a와 IEEE802.11p의 표준화 그룹에서 적용된 프리앰블을 적용하였다. 시뮬레이션 결과에 의해, 채널 SNR 상황에 따라 주파수 오프셋 에러를 최소화시키기 위한 긴 훈련심볼 대 짧은 훈련심볼의 전력비가 다르며, 제안한 기법에 의한 주파수 오프셋 에러에 대한 MSE 성능이 기존의 기법보다 우수함을 확인하였다.

다중경로 페이딩 채널에서 데이터와 영상전송을 위한 OFDM/HL-16QAM 시스템의 성능 시뮬레이션

곽재민,박기식,조성언,김춘길,조성준 한국통신학회 2001 韓國通信學會論文誌 Vol.26 No.10

본 논문에서는 OFDM/HL-16QAM 시스템의 성능을 구하였다. OFDM/HL-16QAM은 계층적 16QAM을 채용하는 OFDM 시스템으로서 열악한 다중경로 페이딩 환경에서 고품질의 고속 데이터 전송이 가능하고 서로 다른 품질의 두 가지 데이터 서비스를 동시에 제공할 수 있는 시스템이다. 성능평가를 위한 무선 채널로서는 AWGN과 다중경로 페이딩이 존재하는 무선 환경을 고려했다. 각각의 채널환경에서의 시뮬레이션을 통해 데이터 전송시의 OFDM/HL-16QAM 시스템에 대해 Eb/No와 반송파 수에 따른 BER 성능을 구해냈고, 이로부터 고품질과 저품질의 데이터 서비스를 모두 만족시키기 위해 요구되는 최소 평균 SNR 값을 제시했다. 이미지 전송에 응용하기 위한 방안으로는, 영상 압축을 위해 DCT 기반의 고정길이 부호기법을 채용하는 OFDM/HL-16QAM 시스템을 제안하고, 수신 영상의 PSNR(Peak Signal to Noise power Ratio)을 최대화시키는 최적 계층 변조 파라미터를 구했다. 또한, 최적화된 계층 변조 파라미터를 사용하는 경우, 제안한 시스템을 통한 수신 영상 품질이 기존의 OFDM/16QAM 시스템보다 우수하다는 것을 보였고, 시뮬레이션을 통해 수신 영상에 대한 PSNR의 상한과 하한을 구해냈다. 성능분석 결과들로부터 제안한 OFDM/HL-16QAM 시스템이 데이터와 이미지 전송에 적합한 시스템이라는 것을 알 수 있다.

차량용 통신 네트워크 기술현황

곽재민,박부식,신대교,임기택,최종찬,Gwak Jae-Min,Park Bu-Sik,Sin Dae-Gyo,Im Gi-Taek,Choi Jong-Chan 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회지 Vol.7 No.1

결정지향 SNR 추정방식에서의 추정오차 보정기법을 통한 SNR 추정성능개선

곽재민 韓國航行學會 2012 韓國航行學會論文誌 Vol.16 No.6

본 논문에서는 AWGN 채널에서 특정 판정영역 내에 수신된 샘플들을 이용해 DD(Dicision Directed) 방식으로 SNR을 추정하는 경우에 발생하는 SNR 추정 오차에 대해서 분석하였다. 수신기에서 특정 성좌점에 해당하는 기준 판정영역에 수신된 샘플들로 이상적인 수신점과의 에러벡터를 이용하여 SNR을 추정하는 경우, 다른 판정영역에 대응되는 송신심볼이 잡음의 영향으로 기준 판정영역으로 넘어온 샘플들까지 포함되므로, 추정된 신호 성좌점의 평균치가 이동함으로써 DD방식의 SNR 추정이 부정확하게 이루어진다. 이러한 현상을 변형된 확률밀도 함수를 기반으로 설명하고 실제 SNR과 추정 SNR과의 오차를 유도하여 정량적으로 분석하였다. 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 SNR 추정오차가 이론적으로 유도된 SNR 추정오차와 일치하고, 제안한 보정기법을 통해 SNR 추정 성능을 크게 개선할 수 있음을 확인하였다. In this paper, the SNR estimation error of Decision Directed SNR estimation method in AWGN is investigated, which uses samples received in reference decision region. In communication system receiver, when SNR estimation scheme using error vectors between ideal sample points and received sample points of reference region is adopted, the samples contain incorrectly received samples due to AWGN. Consequently, the mean of estimated reference constellation point is shifted and Decision Directed SNR estimation is inaccurately performed. These effects are explained by modified probability density function and difference between actual SNR and estimated SNR is theoretically derived and quantatively analyzed. It is proved that SNR estimation error obtained through computer simulation is matched up with derived one, and SNR estimation performance is enhanced significantly by adopting suggested correction scheme.

무선 페이딩 채널에서 영상전송품질 최적화를 위한 OFDM/HL-16QAM 시스템의 성능분석

곽재민,이양선,조성언 보안공학연구지원센터 2005 보안공학연구논문지 Vol.2 No.1

IS-95B 순방향 채널에서의 멀티코드 CDMA 시스템의 성능분석

곽재민,최창호,이영교,오창현,김언곤,조성준 대전산업대학교 반도체기술연구소 2000 半導體技術硏究所報 Vol.2 No.-

본 논문에서는 데이터 서비스를 위해 멀티코드 방식을 채택한 IS-95B CDMA 시스템의 순방향 링크 성능을 이론분석과 시뮬레이션을 통해 얻어낸다. AWGN, 다중사용자간섭, 다중경로간섭, 그리고 다중경로 페이딩이 존재하는 채널을 고려하였으며, 다중경로 채널은 TDL(Tapped Delay Line) 모델을 적용하였다. 실제적인 성능분석을 위해 왈쉬코드와 M계열 PN코드가 연접된 IS-95B CDMA 시스템의 성능을 분석하였다. 음성 활성화율, 음성/데이터 사용자의 요구 SNR, 멀티코드 수, 음성/데이터 사용자 수 등을 파라미터로 하여 QoS를 만족시키는 음성/데이터 서비스에 대한 BER 성능을 구하고 음성 사용자에 대한 최대 용량을 정량적으로 분석하였다. 결과에 의하면, IS-95B 순방향 시스템에서 음성 사용자의 최대 용량이 38명일 때 데이터 사용자가 1명인 경우와 4명인 경우에 멀티코드 수를 하나씩 감소시킴에 따라 음성 사용자의 용량은 각각 5.5%, 22.3%씩 증가하였다. 따라서, 채널 환경과 트래픽 특성에 따라 데이터 사용자에게 할당되는 멀티코드 수와 요구 QoS를 제어함으로써 IS-95B CDMA 시스템에서 수용할 수 있는 최대 사용자 수를 증대시킬 수 있다. In this paper, the performance of IS-95B CDMA system adopting multi-code scheme for data service on the forward link is obtained by theoretical analysis and computer simulation. The wireless channel is assumed to include AWGN, MUI(Multi-User Interference), and MPI(Multi-Path Interference), and multipath Rayleigh fading modeled by TDL(Tapped Delay Line). To obtain actual performance, IS-95B system using PN codes(M-sequence) concatenated with Walsh codes is considered. The BER performance of voice/data service satisfying Qos requirrement and the maximum capacity of voice users is derived in terms of various system parameters(voice activity factor, required SNR of voice/date users, the number of multi-codes, the number of voice/data users., etc.). As a result, under the condition that the maximum allowable mumber of voice user is 38 in voice only system, as the mumber of multi-code is decreased by l, the maximum allowable mumber of voice user is increased by 5% for system with l data user and 22.3% for system with 4 data users. Therefore, it is possible to increase maximum allowable number of users in IS-95B CDMA system by appropriate control of the numbeer of multi-codes and required SNR according to channel environmennt and traffic characteristic.

LoRa 기반 어구 식별용 부이 장착 단말 및 어선용 게이트웨이

곽재민,이성렬,Kwak, Jae-Min,Lee, Seong-Real 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.5

해양수산부는 2016년 유실어구에 의한 피해를 최소화하기 위해 전자어구실명제 실행계획을 발표하였다. 어구의 과다사용 및 폐어구 저감을 위해 어구의 종류 및 위치, 사용자의 실명을 포함한 정보를 IoT 기반의 통신을 이용하여 어선 및 관제센터에 효율적으로 전송할 수 있는 기술이 필요하다. 본 논문에서는 전자어구실명제를 실행하기 위한 LoRa 기반의 부이 장착 단말 장치와 어선용 게이트웨이를 제안한다. SEMTECH사의 SX1276 칩 사양과 ISM 대역인 900 MHz 대역을 사용하여 1(게이트웨이):200(부이) 통신이 가능하도록 설계하고 제작하였다. 또한 전자어구실명제 실행의 기술적 제안으로써의 실증을 위해 해상 시험 결과를 분석하였다. Ministry of oceans and Fisheries declared action plan for the electric fishing gear using real name in order to prevent overusing the fishing gear and to reduce discarded fishing gear. It is needed for a technique that can efficiently transmit the information including the type and location of the fishing gear and the user's real name to the fishing boat and the control center using IoT-based communication. In this paper, we propose the buoy-launched terminal equipment and ship-launched gateway equipment based on LoRa technology for effectively executing the electric fishing gear using real name. We design and fabricate to communicate 1(gateway):200(buoy) each other under 900 MHz ISM band by using SEMTECH SX1276 chip. Also, we experiment the test on the sea and analyze the test results to prove the implementation possibility of the proposed equipments for the electric fishing gear using real name.