최근에 ZigBee, Bluetooth, RFID(Radio Frequency Identification)와 같은 근거 리 무선통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 같은 시스템들은 대부분 소출력무선기기들이다. 미래에는 개인을 중심으로 하는 WPAN(Wireless Personal Area Network)을 위해서 더 많은 소출력 무선기기들이 출현할 것이며, 간섭저감기술은 소출력무선기기들이 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위한 필수 기술이 될 것으로 예상된다. 본 논문에서는 두 가지의 주파수를 공유 방법을 고려하였다. 첫 번째는 이미 특정 시스템에 할당된 주파수를 공유하는 경우이고, 두 번째는 새로운 주파수대역을 할당하는 경우이며, 이 두 가지 경우에 대한 효율적인 주파수 공유 방법을 연구하였다. 첫 번째 방법으로 주파수출 공유하는 경우의 한 가지 예로서 ZigBee, RPID, DCP(Digital Cordless Phone) 및 Bluetooth가 특정 주파수대역을 공유하는 경우 주파수 공유 조건을 검토하였다. 그리고 두 번째 공유 방법에서는 서로 다른 간섭저감기술을 사용하는 통신시스템에 대해서 공평한 신호 방사조건을 유지하기 위한 balancing factor의 개념을 제안하였으며, FH(Frequency Hopping) 시스템을 기준으로 하는 경우 LBT(Listen Before Talk)는 0.9, DS (Direct Spreading)은 0.8의 balancing factor를 이 용하면, 이들 간섭저감기술들 사이의 방사조건을 비슷하게 유지 할 수 있기 때문에 전체적으로 더 많은 시스템이 주파수를 공유할 수 있음을 보였다.
최근에 ZigBee, Bluetooth, RFID(Radio Frequency Identification)와 같은 근거 리 무선통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 같은 시스템들은 대부분 소출력무선기기들이다. 미래에는 개인을 중심으로 하는 WPAN(Wireless Personal Area Network)을 위해서 더 많은 소출력 무선기기들이 출현할 것이며, 간섭저감기술은 소출력무선기기들이 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위한 필수 기술이 될 것으로 예상된다. 본 논문에서는 두 가지의 주파수를 공유 방법을 고려하였다. 첫 번째는 이미 특정 시스템에 할당된 주파수를 공유하는 경우이고, 두 번째는 새로운 주파수대역을 할당하는 경우이며, 이 두 가지 경우에 대한 효율적인 주파수 공유 방법을 연구하였다. 첫 번째 방법으로 주파수출 공유하는 경우의 한 가지 예로서 ZigBee, RPID, DCP(Digital Cordless Phone) 및 Bluetooth가 특정 주파수대역을 공유하는 경우 주파수 공유 조건을 검토하였다. 그리고 두 번째 공유 방법에서는 서로 다른 간섭저감기술을 사용하는 통신시스템에 대해서 공평한 신호 방사조건을 유지하기 위한 balancing factor의 개념을 제안하였으며, FH(Frequency Hopping) 시스템을 기준으로 하는 경우 LBT(Listen Before Talk)는 0.9, DS (Direct Spreading)은 0.8의 balancing factor를 이 용하면, 이들 간섭저감기술들 사이의 방사조건을 비슷하게 유지 할 수 있기 때문에 전체적으로 더 많은 시스템이 주파수를 공유할 수 있음을 보였다.
Recently many short-range transceiver systems, such as ZigBee, Bluetooth and RFID(Radio Frequency Identification), have been developed. These systems are mostly low-power transceivers. In the near future many more low-power transceivers are appeared for WPAN(Wireless Personal Area Network) and inter...
Recently many short-range transceiver systems, such as ZigBee, Bluetooth and RFID(Radio Frequency Identification), have been developed. These systems are mostly low-power transceivers. In the near future many more low-power transceivers are appeared for WPAN(Wireless Personal Area Network) and interference mitigation technologies are necessary to the low-power transceivers for using frequency resources efficiently. In this paper we consider two methods for sharing frequency resources. The first case is that a frequency band previously assigned fer a certain system is shared and the second case is that the white frequency band is shared. We study the method and conditions for sharing frequency resources in the above two cases. When a frequency band is shared with ZigBee, RFID, DCP (Digital Cordless Phone) and Bluetooth as an example for the first case, the sharing conditions are investigated and the results are presented. We propose a balancing factor to maintain an equal transmitting conditions between systems having a different interference mitigation technique. In the interference simulation we use FH(Frequency Hopping) as a reference system and 0.9 of a balancing factor for LBT(Listen Before Talk) and 0.8 for DS(Direct Spreading). From the simulation results we know that a balancing factor reduces interference probability therefore many more systems can be operated in the same frequency bands compared with the case without using a balancing factor.
Recently many short-range transceiver systems, such as ZigBee, Bluetooth and RFID(Radio Frequency Identification), have been developed. These systems are mostly low-power transceivers. In the near future many more low-power transceivers are appeared for WPAN(Wireless Personal Area Network) and interference mitigation technologies are necessary to the low-power transceivers for using frequency resources efficiently. In this paper we consider two methods for sharing frequency resources. The first case is that a frequency band previously assigned fer a certain system is shared and the second case is that the white frequency band is shared. We study the method and conditions for sharing frequency resources in the above two cases. When a frequency band is shared with ZigBee, RFID, DCP (Digital Cordless Phone) and Bluetooth as an example for the first case, the sharing conditions are investigated and the results are presented. We propose a balancing factor to maintain an equal transmitting conditions between systems having a different interference mitigation technique. In the interference simulation we use FH(Frequency Hopping) as a reference system and 0.9 of a balancing factor for LBT(Listen Before Talk) and 0.8 for DS(Direct Spreading). From the simulation results we know that a balancing factor reduces interference probability therefore many more systems can be operated in the same frequency bands compared with the case without using a balancing factor.
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문제 정의
본 논문에서는 두 가지의 주파수 공유 방법을 연구하였다. 첫 번째는 이미 할당된 주파수를 공유하는 경우로서, 이때에는 이미 사용중인 시스템들사이의 간섭 정도를 주파수 공유조건으로 사용할 수 있다.
따라서 서로 다른 간섭 저 감기술을 사용하는 시스템들 사이에 간섭 영향을 검토하고, 이를 기준으로 기술기 준을 마련하는 것이 주파수를 공유하기 위한 기본 절차가 될 것이다. 본 논문에서는 위에 서 기 술한 두 가지 방법으로 주파수를 할당하는 경 우에 대해서 주파수 공유를 위 한조건을 연구하였다. 첫 번째 공유조건을 기준으로 RFID, ZigBee, Bluetooth 및 DCP가 주파수를 공유하는 경우 어떤 조건으로 주파 수공유가 이루어져야 하는지 간섭시뮬레이션을 통해서 검토하였다.
그러나 서로 다른 통신방식(예를 들어 FH와 LBT 또는 LBT 와 DS 등)을 사용하는 경우에 는 통신방식의 차이로 인한 간섭영향이 다르기 때문에 송신 조건을 비슷하게 유지하기 위한수단이 필요하다. 이러한목적을위해서 본 논문에서는 balancing factor 의 사용을 제안한다. Balancing factor는 서로 다른 간섭 영향을 비 슷하게 유지하되, 기준이 되는 간섭저감기술을 간섭이 작고, 현재 기술구현이 용이한 기술을 기준으로 적용한다.
제안 방법
간섭시뮬레이션에서 사용한 간섭시스템의 기준대역 폭(reference BW)은 현 재까지 많이 사용되고 있는 시스템을 고려해서, FH 시 스템인 경우 250kHz와 500kHz, LBT와DS 시스템인 경우에는500kHz 대역폭을 기준대역폭으로 설정하고 시뮬레이션하였다. 간섭 시뮬레이션은 (FH, FH), (FH, LBT), (FH, DS), (LBT, FH), (LBT, LBT), (LBT, DS), (DS, FH), (DS, LBT), (DS, DS)들 사이의 간섭 시뮬레이션을수행하였으며, 여기서 (A, B)는 간섭원 A가 피간섭원 B에 미치는 간섭시뮬레이션을 의미한다. 간섭 시 뮬레 이션에서 (FH, LBT)와 (FH, DS), (LBT, LBT)와 (LBT.
표 4는 서로 다른 간섭저감기술을 이용하는 시스템들 사이의 송신 balancing factor를 도출하기 위해서 사용한 시스템들의 대역폭을 보여주며, 간섭시뮬레이션에서 사용한 주파수 대역은900 ~ 925MHz로 총 할당 대역폭은25MHz 이다. 간섭시뮬레이션에서 사용한 간섭시스템의 기준대역 폭(reference BW)은 현 재까지 많이 사용되고 있는 시스템을 고려해서, FH 시 스템인 경우 250kHz와 500kHz, LBT와DS 시스템인 경우에는500kHz 대역폭을 기준대역폭으로 설정하고 시뮬레이션하였다. 간섭 시뮬레이션은 (FH, FH), (FH, LBT), (FH, DS), (LBT, FH), (LBT, LBT), (LBT, DS), (DS, FH), (DS, LBT), (DS, DS)들 사이의 간섭 시뮬레이션을수행하였으며, 여기서 (A, B)는 간섭원 A가 피간섭원 B에 미치는 간섭시뮬레이션을 의미한다.
첫 번째 공유조건을 기준으로 RFID, ZigBee, Bluetooth 및 DCP가 주파수를 공유하는 경우 어떤 조건으로 주파 수공유가 이루어져야 하는지 간섭시뮬레이션을 통해서 검토하였다. 그리고 서로 다른 간섭저감기술을 사용하는 경우, 각각의 저감기술에 의한 간섭영향이 서로 다르기 때문에 이들 간섭저감기술들 사이에 공평한 송신조건을 유지 할 수 있도록 balancing factor를 도입 함으로써 주파수 이용효율을 높일 수 있는 방법을 제안한다.
그림 2는 FH, LBT, DS가 FH 시스템에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과이며, DS 시스템의 경우 기준대역폭보다 좀더 다양한 시스템에 대한 영향을 평가해 보기 위해서 200kHz와 1MHz의 대역폭을 갖는 DS의 간섭 영향을 시뮬레이션하였다. 그림 2는 LBT와 DS에 balancing factor를 적 용해서 FH 보다 간섭 확률을 낮게 유지 할 수 있음을 보여주며, 이때 사용한 balancing factor는 duty factor에 0.
본 논문에서 고려하는 시스템들은 소출력 무선통신기기이기 때문에 대역폭을 제외한 나머지 시스템 파라미터들의 변화 정도는 아주 적을 것으로 예상된다. 때문에 간섭 시뮬레이션에서는 표 3의 시스템에서 대역폭을 변경하여 시스템의 다양성을 추가하였다. 간섭 시뮬레이션에서 적용한 시스템의 대역폭은 표 4와 같다.
따라서 balancing factor를 적용한다면, 전체적으로 간섭 영향이 줄어들기 때문에 주파수 공유가 가능한 시스템의 수가 증가한다. 송신 balancing factor의 도출은 다양한 시 스템들 사이의 간섭 영향을 고려함으로써 가능하며, 본 논문에 서 는 FH, LBT, DS 방식을 간섭 저 감기술로 고려 호]■고, 이 들 통신방식 사이의 balancing factor를 도줄하였다.
본 논문에서는 위에 서 기 술한 두 가지 방법으로 주파수를 할당하는 경 우에 대해서 주파수 공유를 위 한조건을 연구하였다. 첫 번째 공유조건을 기준으로 RFID, ZigBee, Bluetooth 및 DCP가 주파수를 공유하는 경우 어떤 조건으로 주파 수공유가 이루어져야 하는지 간섭시뮬레이션을 통해서 검토하였다. 그리고 서로 다른 간섭저감기술을 사용하는 경우, 각각의 저감기술에 의한 간섭영향이 서로 다르기 때문에 이들 간섭저감기술들 사이에 공평한 송신조건을 유지 할 수 있도록 balancing factor를 도입 함으로써 주파수 이용효율을 높일 수 있는 방법을 제안한다.
성능/효과
그림 1에서 FH1(BW = 250kHz)인 시스템이 FH2(BW = 500kHz)인 시스템 보다 전반적으로 간섭 확률이 낮은데, 그 이유는 FH1 이 EH玖 보다 호핑 채널이 많아, 그 만큼 타시스템에 미치는 간섭확률이 작기 때문이다. LBT 시스템은 대역폭이 500kHz 이상인 경우 FH 보다 간섭 확률이 낮게 나타났으며, curve fitting한 결과를 보면 전체적으로LBT 시스템이 EH 시스템 보다 간섭확률이 작다. 그림 1에서 DS의 간섭영향은 시뮬레이션하지 않았는데, DS가 FH나 LBT 보다 간섭 이 많기 때문에 기준시스템을 설정하기 위한 시뮬레이션에서는 수행하지 않았다.
두 번째는 비어있는 주파수를 공유하는 경우로, 보다 많은 시스템들이 할당된 주파수를 사용하기 위해서 주파수 공유기술인 간섭 저감기술의 사용이 필요하며, 간섭저감기술들 사이에도 타시스템에 미치는 간섭량이 다르기 때문에 송신파라미터로서 balancing factor를 도입하면, 전체적으로 간섭 량이 줄어들어 보다 많은 시스템 이 주파수를 공유할 수 있다. 본 논문에서는 간섭 저 감기술로 FH, LB 및 DS를 고려 하였으며, 시뮬레 이 션을 통해서 FH를 기준으로 LBT는 0.9, DS는 0.8의 balancing factor의 사용이 가능함을 보였다. 본 논문의 결과는 향후 주파수 재배기나 기술기준의 개정 등에서 주파수 공유를 위한 조건으로 활용 가능하다.
후속연구
의 신호간섭 은 존재 한다. 따라서 서로 다른 간섭 저 감기술을 사용하는 시스템들 사이에 간섭 영향을 검토하고, 이를 기준으로 기술기 준을 마련하는 것이 주파수를 공유하기 위한 기본 절차가 될 것이다. 본 논문에서는 위에 서 기 술한 두 가지 방법으로 주파수를 할당하는 경 우에 대해서 주파수 공유를 위 한조건을 연구하였다.
8의 balancing factor의 사용이 가능함을 보였다. 본 논문의 결과는 향후 주파수 재배기나 기술기준의 개정 등에서 주파수 공유를 위한 조건으로 활용 가능하다.
참고문헌 (9)
Tolga M. Duman and Ali Ghrayeb, Coding for MIMO Communication Systems, John Wiley & Sons, 2007
Steve C. Cripps, Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design, Artech House, 2002
ET Docket No. 02- 135, Spectrum Policy Task Force Report, Nov. 2002
IEEE Std 802.15.4b, Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), 2005
Todor Cooklev, Wireless Communication Standards : A Study of IEEE 802.11, 802.15, and 802.16, IEEE Press, 2004
FCC, Part 15 - Radio Frequency Devices, Feb. 2006
ERC-REC 70-03, Relating to the Use of Short Range Devices(SRD), May 2005
ETSI EN 300 175-2, Digital Enhanced Cordless Telecommunications(DECT); Common Interface; Part 2- Physical Layer(PHL), 1999
IEEE Std 802.15.1, Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks(WPANs), 2002
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