주파수 도약 협대역 네트워킹웨이브폼 디지털 통신 설계

Title
주파수 도약 협대역 네트워킹웨이브폼 디지털 통신 설계
Authors
안재진
Keywords
주파수도약협대역네트워킹웨이브폼디지털통신설계
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
현재까지 VHF와 UHF 대역을 이용하는 디지털 통신 시스템은 AM, FM 방식이 대부분이다. VHF 대역 음성 통신을 목적으로 전송하는 통신 시스템은 대역폭이 협대역(Narrow Band)으로써 낮은 데이터 전송률을 가질 수 밖에 없다. 하지만 VHF 협대역에서 음성 및 데이터 전송을 위한 디지털 통신 시스템에 대한 연구가 활발하지 않고 시스템 구현 또한 미흡한 상황이다. 이에 본 논문에서는 VHF 대역에서 디지털 통신 방식을 적용하여 기존의 데이터 전송률보다 높고 다양한 네트워크 환경에서 운용 가능한 협대역 디지털 통신 시스템을 설계한다. 또한 군 통신 등 다양한 분야에서 활용 할 수 있는 방안으로 주파수 도약(frequency hopping)방법을 적용하여 방해전파에 의한 혼선방지, 보안유지를 가능하게 하고 주파수 다이버시티 이득을 얻고자 한다. 이를 바탕으로 협대역 통신 시스템에서 적용 가능한 알고리즘 검증을 확인하고 C 기반의 s-function 시뮬레이터를 구현하여 하드웨어적 동작과 유사한 환경에서 시뮬레이터 최종 성능을 검증하였다. 설계된 프레임 기반의 전산모의실험결과 FEC가 길쌈 부호, 리드-솔로몬/길쌈 부호에 BPSK, QPSK, 8PSK의 변조를 적용 하였을 때 주파수 도약 환경에서는 음성 전송 요구 사항인 데이터율, 10.6 Kbps, 신호 대 잡음 비15dB에서 를 만족한다. 또한 CTC를 사용할 경우가 되면 데이터 전송에도 @SNR=15dB 를 만족함을 확인했다.
Description
요 약 문 1 Abstract 2 그 림 목 차 5 표 목 차 7 제 1 장 서 론 8 제 2 장 NNW 배경 기술 10 2.1. 채널 모델 10 2.1.1 VHF Band 채널 특성 10 2.2. AGC 알고리즘 12 2.2.1. Adaptive AGC for FH 알고리즘 13 2.2.2. 제안한 AGC 채널 전력 추정 방법 14 2.2.3. 제안한 AGC 모의 실험 17 2.3. 파일럿 기반 채널 추정 21 2.3.1. LS 채널 추정 기법 22 2.3.2. MMSE 채널 추정 기법 23 2.4. 채널 등화기 방법 25 2.4.1. Zero Forcing 등화기 26 2.4.2. MMSE 등화기 27 제 3 장 NNW 프레임 설계 및 성능 분석 30 3.1. 프레임 구조 설계 30 3.2. 프레임 크기 : 60 MSEC 고려 32 3.3. NNW에 적용 가능한 리드-솔로몬 코드 고려 35 제 4 장 전산모의실험 37 4.1. 파일럿 기반 채널 추정 및 등화기 성능 결과 37 4.1.1. 파일럿 기반 채널 추정 성능 37 4.1.2. 채널 추정을 통한 ZF, MMSE 등화기 성능 38 4.1.3 주파수 선택적 페이딩 채널과 VHF 대역에서의 DFE 40 4.2. FEC 성능 비교 42 4.2.1. 주파수 도약 모드/고정 모드를 고려한 길쌈부호 성능 42 4.2.2. 주파수 도약 모드/고정 모드를 고려한 리드-솔로몬/길쌈 부호 성능 45 4.3.3. 주파수 도약 모드/고정 모드를 고려한 CTC 성능 48 4.3. 프레임 구조에 따른 성능 분석 50 4.4. NNW SIMULINK 시뮬레이터 52 4.4.1. 시뮬레이터 송신단 54 4.4.2. 시뮬레이터 수신단 55 4.4.3. 시뮬레이터 채널 모델링 57 4.4.4. 시뮬레이터의 BER 성능 검증 58 제 5 장 결 론 59 그림 1. R.M.S DELAY SPREAD의 C.D.F 11 그림 2. 주파수 도약 알고리즘을 위한 ADAPTIVE AGC 14 그림 3. 디지털 신호 처리부의 블록도 15 그림 4. 이득 값이 적용된 이후의 신호 크기의 위치 15 그림 5. 잡음의 통계적 특성 17 그림 6. 포화상태 (87.3 DB 이상)로 수신된 신호에 대한 AGC 18 그림 7. 78.3~87.3 DB 범위 내로 수신된 신호에 대한 AGC 19 그림 8. 5~78.3 DB 범위 내로 수신된 신호에 대한 AGC 20 그림 9. 5 DB 이하로 수신된 신호에 대한 AGC 20 그림 10. MMSE 채널 추정 기법 23 그림 11. NNW 프레임 구조 30 그림 12. 랜덤 도약 모드에서의 프레임 구조 31 그림 13. 고정 모드에서의 프레임 구조 31 그림 14. 파일럿 2개의 경우에서 TS에 따른 LS, MMSE의 MSE 성능 37 그림 15. ZF 등화기를 사용한 LS, MMSE, PCE 성능 비교 (BPSK) 38 그림 16. ZF 등화기를 사용한 LS, MMSE, PCE 성능 비교 (QPSK) 39 그림 17. MMSE 등화기를 사용한 LS, MMSE, PCE 성능 비교 (BPSK) 39 그림 18. MMSE 등화기를 사용한 LS, MMSE, PCE 성능 비교 (QPSK) 40 그림 19. 주파수 선택적 채널에서 DFE를 적용한 성능 41 그림 20. 주파수 도약 모드, 길쌈부호, RAYLEIGH CH 환경 43 그림 21. 주파수 도약 모드, 길쌈부호, RICIAN CH (K=8) 환경 43 그림 22. 고정 모드, 길쌈 부호, RAYLEIGH CH 환경 44 그림 23. 고정 모드, 길쌈 부호, RICIAN CH (K=8) 환경 45 그림 24. 주파수 도약 모드, 리드-솔로몬/길쌈 부호, RAYLEIGH CH 환경 46 그림 25. 주파수 도약 모드, 리드-솔로몬/길쌈 부호, RICIAN CH (K=
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22667
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College of Engineering(공과대학) > Electronic Engineering (전자공학) > Theses(전자공학 석박사 학위논문)
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