무인로봇체계는 미래전이라 불리우는 네트워크 중심전의 핵심기술이라 할 수 있다. 그러나, 인프라 기반의 무선통신시스템과는 다른 야전 환경에서 안정된 통신을 유지하는 것은 상당한 링크 버짓을 요구한다. 따라서, 기지국과 단말 사이의 불안정한 채널이 형성될 경우 무선링크의 장애를 최소화하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 야전 환경에 투입되는 무인로봇 체계를 통해 확보되는 전장에서의 정보를 효과적으로 송수신하도록 하며 통신환경이 열악한 상태에서도 무인로봇의 제어권을 잃지 않도록 하는 즉, 통신생존성을 보장하도록 하는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 성능분석을 위해 실제 국내의 산악지방, 개활지 등과 유사한 채널을 적용하였으며, 향후 무인로봇체계에 활용할 수 있도록 한다.
무인로봇체계는 미래전이라 불리우는 네트워크 중심전의 핵심기술이라 할 수 있다. 그러나, 인프라 기반의 무선통신시스템과는 다른 야전 환경에서 안정된 통신을 유지하는 것은 상당한 링크 버짓을 요구한다. 따라서, 기지국과 단말 사이의 불안정한 채널이 형성될 경우 무선링크의 장애를 최소화하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 야전 환경에 투입되는 무인로봇 체계를 통해 확보되는 전장에서의 정보를 효과적으로 송수신하도록 하며 통신환경이 열악한 상태에서도 무인로봇의 제어권을 잃지 않도록 하는 즉, 통신생존성을 보장하도록 하는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 성능분석을 위해 실제 국내의 산악지방, 개활지 등과 유사한 채널을 적용하였으며, 향후 무인로봇체계에 활용할 수 있도록 한다.
Unmanned robot system has become a significant part of network centric warfare. Unnlike the commercial wireless system, however, it is tricky to provide reliable communication in the harsh environment: tactical and military communication. Therefore, it needs to be considered when the base station an...
Unmanned robot system has become a significant part of network centric warfare. Unnlike the commercial wireless system, however, it is tricky to provide reliable communication in the harsh environment: tactical and military communication. Therefore, it needs to be considered when the base station and mobile has poor communication channel. In this paper, we proposed an efficient operating algorithm for unammned robot system with ensuring communication survivability in the harsh environment. From the simulation, we adopted the SUI channel suitable for domestic mountainous area and open terrain with Rician factor K.
Unmanned robot system has become a significant part of network centric warfare. Unnlike the commercial wireless system, however, it is tricky to provide reliable communication in the harsh environment: tactical and military communication. Therefore, it needs to be considered when the base station and mobile has poor communication channel. In this paper, we proposed an efficient operating algorithm for unammned robot system with ensuring communication survivability in the harsh environment. From the simulation, we adopted the SUI channel suitable for domestic mountainous area and open terrain with Rician factor K.
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문제 정의
통신의 미래전장에서의 역할은 정확한 임무수행을 위해 필수적인 부분이다. 본 논문에서는 무인로봇체계의 신뢰성 있는 통신을 확보하기 위해 LOS/NLOS 채널에 따라 데이터 송수신이 이뤄지는 주파수 대역의 스위칭 알고리즘을 제안하였으며, 이는 고주파, 저주파에 따라 신호의 도달거리, 지연확산, 신호의 감쇄가 다른 주파수 특성을 이용한 것이다. 이를 통해 아무리 통신이 열악한 상황에서도 무인로봇의 제어 정보를 잃지 않도록 하며 이는 미래 전투체계에 요구되는 필수적인 시스템이며.
본 논문에서는 실제 전장에 투입되는 무인로봇의 통신 생존성을 보장하기 위해 군 작전 환경에 적합한 통신 시스템의 성능 분석을 통해 알아보고자 한다. 실제 전장과 유사한 채널을 구성하기 위해 IEEE 802.
제안 방법
그림 4. NLOS채널의 수신 신호와 레일리 분포의 비교.
다음 장에서는 각 채널에 따라 무인로봇과 기지국 사이에 신호를 송수신할 때 시스템 성능을 알아보고자 신호 샘플에 따른 신호세기의 변화, SNR 대비 BER을 측정하도록 한다.
본 논문에서 제안하는 무인로봇체계(Unmanned Robot System)의 작동 알고리즘은 무인로봇이 전장에 투입될 때 반드시 고려되어야 하는 무인로봇의 제어권과 무인로봇이 투입된 주변 환경의 감시 및 정찰의 역할을 위한 영상 데이터를 전송할 수 있어야 한다. 그림 3은 무인로봇체계의 통신 알고리즘을 나타내며 제안하는 알고리즘은 다음과 같이 동작한다.
본 논문에서는 무인로봇체계와 기지국 간의 통신 채널환경을 표현하기 위해 라이시안 페이딩과 레일리 페딩을 적용하였다.
이론/모형
지형 C의 경우 평평한 지형과 나무나 숲이 거의 형성되지 않은 지형이다[2]. 국내의 지형 환경에 맞는 채널모델을 분석하기 위해 SUI 채널모델을 적용하였으며, 이는 다음과 같이 해석할 수 있다. SUI-1,2 (지형타입 C)의 경우 무인로봇의 이동경로가 개활지를 지날 때이며 이는 무인로봇과 기지국 사이에 LOS 채널을 형성하게 한다.
그림 4,5는 기지국과 무인로봇 사이의 통신 성능분석을 위해 SUI 채널모델(K factor=-3dB, 3dB)을 적용하여 실험한 결과값이다. 시뮬레이션에서는 16-QAM 변조기법이 사용되었으며 Cyclic prefix(CP)를 추가하여 진행되었다. CP로 인해 발생할 수 있는 Inter Symbol Interference(ISI)를 줄일 수 있다.
본 논문에서는 실제 전장에 투입되는 무인로봇의 통신 생존성을 보장하기 위해 군 작전 환경에 적합한 통신 시스템의 성능 분석을 통해 알아보고자 한다. 실제 전장과 유사한 채널을 구성하기 위해 IEEE 802.16 WiMAX에 사용되는 Stanford Univiversity Interim(SUI) 채널모델을 적용하도록 한다. SUI 채널 모델은 총 6가지의 모델로 구성되며 기본적으로 3가지 지형과 2가지 도플러확산(High/Low) 그리고 3가지 지연확산(Low/Moderate/High), 2가지 채널상태(LOS/NLOS)를 고려한다.
후속연구
나아가 통신환경의 실시간 판단을 통해 감시 및 정찰의 영상데이터를 전송할 수 있도록 한다. 본 논문은 무인로봇을 직접 관장하는 기지국과 1:1 채널의 성능 분석을 나타내었으며 향후 애드혹 네트워크 등 보다 복잡한 통신환경에서의 채널 연구가 필요할 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인프라 기반의 무선통신시스템과는 다르게 야전 환경에서 안정된 통신을 유지하는 것은 무엇을 요구하는가?
무인로봇체계는 미래전이라 불리우는 네트워크 중심전의 핵심기술이라 할 수 있다. 그러나, 인프라 기반의 무선통신시스템과는 다른 야전 환경에서 안정된 통신을 유지하는 것은 상당한 링크 버짓을 요구한다. 따라서, 기지국과 단말 사이의 불안정한 채널이 형성될 경우 무선링크의 장애를 최소화하기 위한 방법이 필요하다.
전장에서 기지국에 할당된 다수의 단말들을 제어하고 안정된 통신을 유지하는 것이 어렵기 때문에 어떤 분석이 요구되는가?
그러나, 상용 통신 시스템과는 대조적으로 기지국에 할당된 다수의 단말들을 제어하고 안정된 통신을 유지한다는 것은 실제 전장에서는 상당히 어려운 임무가 아닐 수 없다. 따라서 뜻하지 않는 임무가 발생하는 작전상황을 위해 군 환경에서의 다양한 통신 시스템 성능 분석과 NLOS 환경에서도 무인로봇체계를 효율적으로 운용하기 위한 성능분석이 요구된다 [1].
지상의 무인로봇체계 통신시스템과 상용 통신 시스템의 가장 큰 차이는 어디에서 가장 크게 드러나는가?
지상의 무인로봇체계 통신시스템과 상용 통신 시스템의 가장 큰 차이는 통신시스템을 위한 인프라 사전 구축에서 가장 크게 드러난다. 상용서비스는 충분한 시간과 다양한 측면을 고려한 세밀한 계획으로 기지국의 위치선정과 음영지역을 파악하여 중계기를 설치하며 셀 영역 내에 존재하는 사용자에게 만족할만한 서비스를 충족시키기 위해 사전 무선 망 구축 활동이 가능한 반면, 군 시스템은 예기치 않은 상황과 작전에 따른 예지되지 않은 지역으로의 이동에서도 안정된 통신환경을 보장하여야 하며 Line-Of-Sight(LOS) 환경 이외에 Non-Line-Of-Sight(NLOS) 환경에서도 무선링크의 장애를 최소화하고 통신의 생존성을 확보하기 위한 다양한 방법을 고려해야 한다.
참고문헌 (5)
R. Jain, "Channel models: A Tutorial," WiMAX Forum AATG, Feb. 2007.
IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks, IEEE Std. Rev. 802.16m, 2011.
K. K. Talukdar, and W. D. Lawing, "Estimation of the parameters of the Rice distribution,"in Proc. of Journal of the Acoustical Society of America, vol. 89, no. 3, pp. 1193-1197, Mar. 1991.
C. Tepedelenlioglu, A. Adbi, and G. B. Giannakis, "The Rician K factor: estimation and performance analysis," IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 2, no. 4, pp. 799-810, July 2003.
G. Azemi, B. Senadji, and B. Boashash, "Rician K-factor estimation in mobile communication systems," IEEE Commun. Lett., vol. 8, no. 10, pp. 617-619, Oct. 2004.
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