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비면허기기 간 실시간 주파수간섭 분석 테스트베드 구현
Test-Bed Implementation for Real-Time Frequency Interference Analysis between Unlicensed Devices 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.26 no.6, 2015년, pp.589 - 592  

박진수 (국민대학교 전자공학부) ,  윤현구 (명지전문대학 컴퓨터전자과) ,  장병준 (국민대학교 전자공학부)

초록
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본 논문에서는 2.4 GHz 대역에서 동작하는 Wi-Fi나 Zigbee 등 비면허기기 간 주파수간섭을 실시간으로 분석할 수 있는 테스트베드를 제안하였다. 제안된 테스트베드는 피간섭원과 간섭원의 RF부는 범용 SDR 보드인 Universal Software Radio Peripheral(USRP)로 구현하고, 모뎀은 $Labview^{TM}$를 이용하여 프로그램하여 구현하였다. 따라서 주파수간섭과 관련된 동작 주파수, 출력전력, 모뎀 파라미터 등을 손쉽게 변경할 수 있어 다양한 주파수간섭 환경을 손쉽게 모델링할 수 있을 뿐만 아니라, 주파수간섭에 따른 물리계층의 Bit Error Rate(BER) 열화 특성을 실시간으로 파악할 수 있는 장점이 있다. 테스트베드의 검증을 위해 피간섭원으로 IEEE 802.15.4를, 간섭원으로 IEEE 802.11b를 구현하여 실시간으로 주파수간섭 영향을 측정하고, 이를 이론 및 MATLAB/Simulink 시뮬레이션 결과와 비교하여 1 dB 이내로 일치함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we suggested a real-time test-bed for analyzing frequency interference between 2.4 GHz unlicensed devices, such as WiFi, Zigbee, etc. Owing to versatile programming capability of Universal Software Radio Peripheral(USRP) and $Labview^{TM}$, frequency interference environmen...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 2.4 GHz 대역에서 동작하는 WiFi나 Zigbee 등 비면허기기 간의 주파수간섭을 실시간으로 분석할 수 있는 테스트베드를 제안하였다. 제안된 테스트베드는 피간섭원과 간섭원을 손쉽게 모델링할 수 있어 주파수 간섭에 의한 피간섭원의 물리계층의 BER 열화를 실시간으로 파악할 수 있는 장점이 있다.
  • 따라서 주파수간섭의 영향을 체계적으로 분석하기 위해서는 저가이면서 다양한 기능을 갖는 테스트베드 구현이 필요하다. 이에 본 논문에서는 피간섭원과 간섭원의 RF부는 범용 SDR 보드인 Universal Software Radio Peripheral( USRP)로 구현하고, 모뎀은 LabviewTM로 구성된 실시간 주파수간섭 분석 테스트베드를 제안하였다[4],[5]. 제안된 테스트베드는 간섭원과 피간섭원의 동작주파수나 출력전력 등 RF 파라미터뿐만 아니라, 데이터율이나 변조 방식 등 모뎀 파라미터를 자유롭게 조정함으로써 다양한 주파수간섭 환경을 손쉽게 모델링할 수 있을 뿐만 아니라, 주파수간섭에 따른 물리계층의 BER 열화 특성을 실시간으로 파악할 수 있는 장점이 있다[6].
  • 제안된 테스트베드는 피간섭원과 간섭원을 손쉽게 모델링할 수 있어 주파수 간섭에 의한 피간섭원의 물리계층의 BER 열화를 실시간으로 파악할 수 있는 장점이 있다. 테스트베드의 타당성을 보이기 위해 본 논문에서는 IEEE 802.11b 간섭에 의한 IEEE 802.15.4 기반의 WPAN 시스템의 BER 특성을 검증하였다. 본 테스트베드는 이러한 간섭환경 이외에 다양한 비면허기기의 규격을 구현할 수 있으므로 다양한 간섭영향 분석에 적용할 수 있다.

가설 설정

  • 구현한 테스트베드의 검증을 위해 그림 3과 같은 세 가지 간섭 시나리오를 가정하였다. 먼저 WLAN 채널은 2.
  • 우리는 이 중 Zigbee와 WiFi 기기 모두가 'Carrier sensing' 모드로 동작하여 서로가 특정 채널을 사용하고 있음을 모르는 최악의 공존상황에 놓여있다고 가정하여 실험하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비면허 기기 간 주파수간섭 영향을 정량적으로 분석하는 것이 왜 중요한가? 하지만, 우선권이 없는 비면허 기기들이 주파수를 공동 사용하는 경우 주파수간섭이 발생한다. 따라서 비면허 기기 간 주파수간섭 영향을 정량적으로 분석하는 것은 합리적인 주파수 할당 등 전파정책이나 무선 LAN(WLAN: Wireless Local Area Network)이나 무선 PAN(WPAN: Wireless Personal Area Network) 등의 비면허 무선통신 규격의 표준화를 위해서 매우 중요하다[1].
HW 기반의 주파수간섭 분석을 위해 이용되는 실제 상용 시스템의 단점은 무엇인가? 실제 RF 환경에서 주파수간섭의 영향을 분석하기 위한 HW 기반의 주파수간섭 분석을 위해서는 실제 상용 시스템을 이용하거나 계측기를 이용하여야 한다. 하지만, 실제 상용 시스템의 경우, 모뎀의 내장 소프트웨어 및 파라미터 변경이 어려워 BER과 같은 직관적인 주파수간섭 결과를 얻기 어렵다. 한편, 계측기를 이용하는 경우에는 실제 주파수간섭 환경을 구현하는 것이 용이하나, 비용이 많이 드는 단점이 있다.
Monte Carlo(MC) 기반의 물리 계층 시뮬레이터의 특징은 무엇인가? 다음으로 Monte Carlo(MC) 기반의 물리 계층 시뮬레이터가 있다. 이 시뮬레이터는 주파수간섭 환경이나 모뎀 파라미터의 변화에 따른 BER의 변화를 확인할 수 있으나, 컴퓨터 시뮬레이션 결과이므로 실제 RF 환경에서 주파수간섭의 영향을 담지 못하는 한계가 있다[3].
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (6)

  1. 장병준, 최선웅, 윤현구, "비면허 기기 간 주파수 공동사용을 위한 MAC 계층 기반의 간섭 분석 및 간섭 완화 정책", 한국전자파학회논문지, 24(8), pp. 841-848, 2013년 8월. 

  2. http://www.seamcat.org 

  3. 장병준, 최선웅, 윤현구, "IEEE 802.15.4 MAC 계층 기반의 이기종 비면허 기기 간 주파수간섭 회피 방법", 한국전자파학회논문지, 25(1), pp. 76-82, 2014년 1월. 

  4. 김재명, 손성환, 장성진, 정봉민, 정원식, 조재범 "USRP를 이용한 CR emulated test-bed 구현", 한국통신학회지(정보와통신), 27(8), pp. 37-42, 2010년 7월. 

  5. 박대현, 김영식, "USRP와 GNU Radio를 이용한 IEEE 802.15.4 물리 계층 소프트웨어 라디오 시스템 구현", 한국전자파학회논문지, 21(11), pp. 1214-1219, 2010년 11월. 

  6. Ruihui Di, Senlin Peng, Steve Taylor, and Yu Morton, "USRP-based GNSS and interference signal generator and playback system", IEEE Position Location and Navigation Symposium(PLANS) 2012 IEEE/ON, pp. 470-488, Apr. 2012. 

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