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실내 공간 스펙트럼 제어를 위한 종이기반 재구성 주파수 선택구조 설계
Design of Paper-Based Reconfigurable Frequency Selective Surface for Spectrum Control of Indoor Environments 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.41 no.7, 2016년, pp.775 - 782  

조성실 (Kongju National University Department of Information and Communication Engineering) ,  홍익표 (Kongju National University Department of Information and Communication Engineering)

초록
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본 논문에서는 실내 전파 환경에서 5GHz 대역 무선LAN 신호를 투과 또는 차단하기 위한 종이기반 재구성 FSS를 설계하였다. 5GHz 대역에서 핀 다이오드의 ON/OFF 상태에 따라 통과 또는 차단이 가능한 재구성 FSS를 잉크젯 프린팅기법과 전도성 접착제를 이용하여 종이 위에 설계하였으며, 실내 환경을 가정한 공간 벽면에 적용하여 외부로부터 입사된 무선LAN 신호를 측정하여 신호의 세기에 따라 투과 또는 차단할 수 있는 제어 시스템을 설계하였다. 설계한 재구성 FSS 구조는 입사각과 편파에 대해 안정된 특성을 가지며, 설계결과를 검증하기 위하여 잉크젯 프린팅 방식으로 재구성 FSS를 제작하였다. 제작된 FSS 구조의 재구성동작을 측정을 통해 확인하고, 실내공간에 부착하여 실내공간에 유입되는 5GHz 대역 무선LAN 신호세기에 따라 FSS 구조가 재구성동작이 되는 시스템을 구현하고 측정을 통하여 확인하였다. 측정을 통하여 제작된 재구성 FSS 구조가 IEEE 802.11n의 5GHz 무선LAN 대역 중 5.745GHz~5.805GHz 대역의 신호를 약 20dB 차단하는 성능을 가짐을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we presented the paper-based reconfigurable frequency selective surface(FSS) for transmitting or blocking the wireless LAN signal in indoor environments. The proposed reconfigurable FSS are designed on coated paper using a printing of conductive ink and conductive adhesive for PIN dio...

주제어

#Wireless LAN   #Reconfigurable Frequency Selective Surface   #Spectrum Control System  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그 중에서 대표적인 스펙트럼 센싱 기술은 일정 시간마다 수신되는 무선 신호의 세기를 측정하여 비어있는 주파수 채널을 확인하고 주파수를 할당하여 주파수 간 충돌을 막음으로써 무선 통신 성능을 향상시키는 기술이지만, 프로세싱에 의한 채널 인지와 주파수 할당 시 생기는 시간 지연 및 수신기 설계가 복잡하다는 단점을 가지고 있다[3]. 본 논문에서는 이러한 스펙트럼 센싱 기술의 단점을 보완하기 위하여, 외부로부터 유입된 신호로부터 공간내부에서 수신된 신호의 세기에 따라 능동적으로 통과 또는 차단하여 전파 환경을 사용자들의 목적에 맞게 조절할 수 있는 재구성 주파수 선택구조(reconfigurable frequency selective surface, RFSS)를 이용한 무선LAN 스펙트럼 제어 시스템을 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
RFSS를 PCB형태로 제작하는 방식인 에칭을 이용한 방식의 특징은 무엇인가? 하지만 대부분의 RFSS는 주로 화학적인 방법으로 구리를 유전체 기판에 에칭을 하여 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 형태로 제작한다. 에칭을 이용한 방식은 대량 생산이 가능하고 정밀하게 제작이 가능하여 성능이 안정적인 특성을 가진 다는 장점을 가지고 있지만, 제작비용이 많이 들며 고온에서 복잡한 공정을 거쳐야하기 때문에 구조의 설계 변경이 쉽지 않다는 단점을 가지고 있으며, 실제 대면적이 필요한 실내공간에 적용하기에 적합하지 않다[6,7].
재구성 주파수 선택구조는 어떻게 다양한 분야에서 연구되고 있는가? RFSS는 주로 핀 다이오드나 바랙터 다이오드와 같은 회로 소자들의 바이어스에 따른 특성 변화에 따라 동작 주파수 대역을 능동적으로 변화시킬 수 있으며, 이는 무선LAN 서비스 영역을 제어하여 실내공간의 통신 성능을 향상 시키거나[4], 레이더 흡수 물질(radar absorbing material, RAM)에 적용하여 능동적으로 RAM의 흡수 대역을 변화시킴으로써 여러 주파수 대역의 흡수 성능을 향상시키는 등[5] 다양한 분야에서 연구되고 있다. 하지만 대부분의 RFSS는 주로 화학적인 방법으로 구리를 유전체 기판에 에칭을 하여 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 형태로 제작한다.
스펙트럼 센싱 기술은 무엇인가? 그로 인하여 무선LAN 주파수 간 간섭 및 충돌이 자주 발생하여 통신서비스 성능을 저하시키거나, 사용자 또는 통신기기들이 무분별한 무선 신호에 노출이 되는 등 문제점들이 발생하고 있어, 실내공간에서 스펙트럼을 효율적으로 사용할 수 있는 다양한 연구가 진행되고 있다[1-3]. 그 중에서 대표적인 스펙트럼 센싱 기술은 일정 시간마다 수신되는 무선 신호의 세기를 측정하여 비어있는 주파수 채널을 확인하고 주파수를 할당하여 주파수 간 충돌을 막음으로써 무선 통신 성능을 향상시키는 기술이지만, 프로세싱에 의한 채널 인지와 주파수 할당 시 생기는 시간 지연 및 수신기 설계가 복잡하다는 단점을 가지고 있다[3]. 본 논문에서는 이러한 스펙트럼 센싱 기술의 단점을 보완하기 위하여, 외부로부터 유입된 신호 로부터 공간내부에서 수신된 신호의 세기에 따라 능동적으로 통과 또는 차단하여 전파 환경을 사용자들의 목적에 맞게 조절할 수 있는 재구성 주파수 선택구조(reconfigurable frequency selective surface, RFSS)를 이용한 무선LAN 스펙트럼 제어 시스템을 설계하였다.
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참고문헌 (13)

  1. B. H. Koo, C. B. Chae, S. H. Park, H. S. Park, and J. H. Ham, "A novel frequency allocation algorithm for limited radio resource environments," J. KICS, vol. 40, no. 9, pp. 1719-1721, Sept. 2015. 

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  2. J. M. Won, S. J. Yoo, M. H. Seo, and H. W. Cho, "Dynamic spectrum sensing and channel access mechanism in frequency hopping based cognitive radio ad-hoc networks," J. KICS, vol. 40, no. 11, pp. 2305-2315, Nov. 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. K. J. Choi, K. J. Kim, and K. S. Kim, "Joint spatial division and reuse for maximizing network throughput in densely-deployed massive MIMO WLANs," J. KICS, vol. 40, no. 3, pp. 469-477, Mar. 2015. 

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  4. L. Subrt and P. Pechac, "Controlling coverage for indoor wireless networks using metalized active FSS walls," in 2013 Asia-Pacific Conf. on Comm., pp. 496-500, Bali, Indonesia, 2013. 

  5. M. L. Wang, S. J. Zhang, J, Q. Liu, W. D. Wang, X. Ai, S. D. Liu, and W. Liang, "The research on the effects of an active FSS with circle element on the characteristics of radar absorbing materials," IET Int. Radar Conf. 2015, pp. 1-4, Hangzhou, China, Oct. 2015. 

  6. B. M. Turki, E. A. Parker, M. A. Ziai, J. C. Batchelor, V. S. Romaguera, and S . G. Yeates, "Study of clusters of defects in low-cost digitally fabricated frequency selective surfaces," in 2014 European Conf. on Ant. and Propag., pp. 779-801, The Hague, Apr. 2014. 

  7. S. S. Cho, J. W. Park, and I. P. Hong, "Design of wireless LAN controlled system using active frequency selective surface," J. KIIT, vol. 14, no. 3, pp. 19-24, Mar. 2016. 

  8. L. B. Wang, K. Y. See, J. W. Zhang, B. Salam, and A. C. W. Lu, "Ultrathin and flexible screen-printed metasurfaces for EMI shielding applications," IEEE Trans. Electromagnetic Compat., vol. 53, no. 3, pp. 700-705, Aug. 2014. 

  9. N. Qasem and R. Seager, "Indoor band pass frequency selective wall paper equivalent circuit and ways to enhance wireless signal," 2011 Loughborough Ant. Propag. Conf., pp. 1-4, Loughborough, UK, Nov. 2011. 

  10. J. A. Hagerty, N. D. Lopez, B. Popovic, and Z. Popovic, "Broadband rectenna arrays for randomly polarized incident waves," Microwave Conf., pp. 1-4, Paris, France, Oct. 2000. 

  11. S. Keyrouz, G. Perotto, and H. J. Visser, "Frequency selective surface for radio frequency energy harvesting applications," IET Microwaves, Ant. Propag., vol. 8, no. 7, pp. 523-531, May 2014. 

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  12. E. A. Parker, S. Massey, M. Shelley, and R. Pearson, "Application of FSS structures to selectively control the propagation of signals into and out of buildings Annex 5: Survey of active FSS," ERA Technol., Tech, Rep. Ofcom AY4464A project, 2004. 

  13. G. I. Kiani, K. L. Ford, L. G. Olsson, K. P. Esselle, and C. J. Panagamuwa, "Switchable frequency selective surface for reconfigurable electromagnetic architecture of buildings," IEEE Trans. Ant. Propag., vol. 58, no. 2, pp. 581-584, Feb. 2010. 

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