초록 ▼

대역확산 통신방식은 1940년대에 제안되어 전자파 장해에 대응하기 위한 군통신으로 사용되어 왔으나 최근에는 한정된 주파수대를 효율적으로 활용하기 위하여 상업적인 분야에서 활발히 연구되고 있다. 국내에 있어서 이러한 대역확산통신의 연구, 개발은 미미한 편으로 본 연구의 목적은 대역확산 통신 시스템의 기본이론과 직접확산 및 주파수 도약 무선 송,수신기, 소형, 경량의 광대역 마이크로스트립 안테나의 기술 개발에 중점을 두고 있다. 첫째, 광대역 마이크로스트립 안테나의 연구분야에 있어서 패치 안테나의 내부는 전송선 근사법, 패치 안테나

대역확산 통신방식은 1940년대에 제안되어 전자파 장해에 대응하기 위한 군통신으로 사용되어 왔으나 최근에는 한정된 주파수대를 효율적으로 활용하기 위하여 상업적인 분야에서 활발히 연구되고 있다. 국내에 있어서 이러한 대역확산통신의 연구, 개발은 미미한 편으로 본 연구의 목적은 대역확산 통신 시스템의 기본이론과 직접확산 및 주파수 도약 무선 송,수신기, 소형, 경량의 광대역 마이크로스트립 안테나의 기술 개발에 중점을 두고 있다. 첫째, 광대역 마이크로스트립 안테나의 연구분야에 있어서 패치 안테나의 내부는 전송선 근사법, 패치 안테나의 외부는 모멘트법으로 해석하였고, 이러한 방법으로 입력 임피던스와 안테나의 다른 파라메터를 계산하였다. 또한 마이크로스트립 안테나의 주요한 단점은 대역폭이 작다는 것이다. 따라서 기생소자를 이용하여 광대역 마이크로스트립 안테나를 설계하였으며 설계된 형상은 패치를 여러개의 부분으로 나누어, 중간 소자에만 급전하고 나머지는 기생소자로 하여 서로 다른 패치들이 다른 주파수에서 공진하게 하고 여러개의 공진이 대역폭을 향상시키는 것이다. 또한 마이크로스트립 안테나의 수치해석법이 저주파에 한정된다면 복사, 표면파 혹은 프린징 필드는 무시된다. 따라서 이러한 해석법은 전기적으로 얇은 기판에 한정된다. 그린함수와 결합된 전계적분방정식은 임의의 주파수와 기판 파라메터에 대한 마이크로스트립 안테나를 해석할 수 있는 정확한 수치 알고리즘을 제공한다. 그러므로 본 연구에서 적용된 EFIE는 기판 두께에 대한 제한을 두지 않는다. 또한 대역확산통신시스템의 연구에 있어서 DS CDMA시스템의 설계를 위해 전체시스템을 구성하는 각 시스템의 이론적인 배경을 상세히 다루었으며, 시스템의 설계방법과 구현에 대해 연구하고 실험을 수행한 결과 구현된 시스템은 정상적으로 동작함을 확인하였다. 본 연구에서는 신호 전송을 위해 데이타율이 32.51 Kbps, 칩율(chip rate)이 4.096 Mcps, 반송주파수가 900 ㎒인 직접 대역확산 방식의 송신기를 구현하였다. 확산부호 발생기는 다중접속을 위해 유용한 시퀀스의 수가 많고, 자기상관 및 교차상관 함수 특성이 양호하여 다중접속에 적절한 평형 Gold 부호발생기를 적용하였다. 본 연구에서는 10단의 PN Gold 부호로 확산부호를 발생시켰으며 출력시퀀스가 이론적인 설계와 일치함을 확인하였다. 송신기 입력 데이타는 CVSD 변조기를 통해 디지탈화 되고 차동 부호화 된다. 부호화된 신호는 PN Gold 확산부호와 2진 연산(modulo-2)에 의해 더해짐으로서 확산변조되었다. 확산변조된 전송신호의 스펙트럼과 PN Gold 부호의 스펙트럼이 일치함을 관찰함으로써 전송 데이타가 PN Gold 부호에 의해 적절히 감추어졌음을 확인하였다. 전송된 신호를 수신하는 직접 대역확산 수신기에서 확산 부호의 초기동기 시스템은 단일 칩화를 위해 여러 초기동기 기법 중에서 가장 구현이 간단할 것으로 판단한 직렬탐색 기법이 응용되었다. 이는 통신시스템의 구현시 가장 많은 공간을 차지하는 동기부분의 간소화에 주력한 결과이다. 이를 위해 우선 단일 적분 및 다중 적분 시스템의 비교를 위한 연구를 수행하여 이론과 마찬가지 결과를 얻었으며 본 연구의 시스템에서는 초기동기를 이루는 시간상의 이점을 이용한 다중적분 시스템으로 이중적분 시스템을 적용하였다. 동기추적 시스템은 TDL(Tau-Dither-Loop)을 이용하여 구현하였다. TDL은 DLL(Delay-Locked Loop)에 비해 잡음성능이 3db정도 떨어지지만, 한개의 상관기만을 사용하기 때문에 두개의 상관기를 사용하는 DLL에서 발생할 수 있는 이득의 불균형을 피할 수 있고 하드웨어가 단순하다는 장점을 가진다. 송신된 신호는 동기시스템을 통해 역확산되고 복조채널을 통해 데이타가 복구되었다. 또한 버스트형 신호 전송에 있어서 초기동기 시스템의 성능을 상태천이도를 이용하여 패킷손실 확률로 구하는 방법을 제안하였고, 이를 바탕으로 각기 채널에 대하여 성능을 분석하였다. 분석결과, 초기동기 시스템의 성능은 수신신호대 잡음비에 따라 민감하게 변하는 것으로 나타났고, 특히 신호대 잡음비가 증가하면 자기상관함수의 사이드로브가 증가하여 오히려 성능이 열화되는 현상을 나타내었다. 따라서 기존의 방식과는 다르게 maximum likelihood 알고리즘을 이용한 초기동기 방식을 제안하였고, 이렇게 제안된 시스템의 성능 분석을 통하여 타당성을 검증하였다. 또한 이를 바탕으로 실제 시스템을 제작하였다.

Abstract ▼

Spread spectrum communication system is proposed in 1940, and mainly used in military communication for the anti-electromagnetic wave jamming. In recent years, the application of this system is widely studied in commercial area to use the limited frequency band efficiently. In our country, the stud

Spread spectrum communication system is proposed in 1940, and mainly used in military communication for the anti-electromagnetic wave jamming. In recent years, the application of this system is widely studied in commercial area to use the limited frequency band efficiently. In our country, the study and development of the spread spectrum communication system is primitive and therefore the purpose of this study are the development of technique on the design of small and light weight broad-band microstrip antenna, the direct spread and frequency hopping wireless transmitters and receivers, and basic theory of spread spectrum communication system. First, in research area of broad-band microstrip antenna, the antenna is-studied the transmission line approximation for the interior problem of the patch antenna and the moment method for the problem along the peripheris of the patch antenna. Using this method, the imput impedance and other antennas parameters are calculated. Also, one of main handicaps of microstrip antennas is its very narrow impedance bandwidth. And so, the microstrip antenna with broad bandwidth is designed using parasitic elements. In the desinged configuration, the patch is divied into several parts. The central section alone is fed and the remaining parts are kept as parasitic elements. So the different patchs are resonating at different frequencies and this multiple resonance increase the bandwidth. And if the analysis methods of microstrip antenna are restricted to low frequencies it neglects fringing fields as well as radiation and surface waves. Therefore it is restricted to electrically thin substrates. The EFIE(electric field integral equation) technique is combined with Green's function provides accurate numerical algorithum able to handle microstrip shapes at any frequency and for any substrate parameters. Thus, EFIE applied in this research are no theoretical restrictions to the substrate thickness. In research of spread spectrum communication system, theoretical backgrounds on each parts consisting of a DS CDMA system are discussed in detail. System design methods were researched and a DS CDMA system was realized. The realized system is found to operate quite well. For signal transmission, a transmitter with 32.52 Kbps data rate, 4.096 Mcps chip rate and 900 ㎒ carrier frequency was realized. For multiple access, a valanced Gold code generator has many useful sequences and satisfactory auto-and cross-correlation characteristics was applied. In this research, a spreading code was generated by using 10-stage PN Gold code generator, and the output sequence was found to be consistent with theoretical design value. The input data is digitized through CVSD modulator, and differentially encoded. The encoded signal is then spread by being value. The input data is digitized through CVSD modulator, and differentially encoded. The endoded signal is then spread by being modulo-2 added to the PN Gold spreading of PN gold code was identical to the other, so, it was validated that the transmitted signal is successfully concealed by PN Gold code. In receiver, the aquisition system is realized by using serial search technique so that it is possible to be realized into one chip, which is most simple among various aquisition techniques. The reason for this is to simplify the synchronization part which occupies most space in realization of a communication system. For this, a single dwell and a multiple dwell system were compared with each other and we have got the result identical to that of theory. In this rearch, a double dwell system was applied which is a kind of multiple dwell system and has advantage in time performance. Tracking system was realized by using TDL. TDL is inferior to DLL in noise performance by about 3 dB. how the performance of the acquistion system vary with reeived signal-to-noise ratio(SNR), and the performance degrades dramatically when the auto-correlation sidelobes increase in the high SNR regions. So a Maximum likelihood algorithm is proposed and the performance of the acquisition system employing the maximum likelihood algorithm is evaluated. Also the system implimentation is carried out. But TDL uses only one correlator, on the other hand DLL uses two correlators. So it can avoid gain unvalance, and has hardware simplicity. Transmitted signal was despread through syschronization system, and the data was recovered by demodulation channel. In this study, the acquisition system for burst format aignaling is analyzed through packet loss probability using the state trasition diagram in various channel enviroment. Results show the performance of the acquisition system for burst format signaling is analyzed through packet loss porbability using the state transition diagram in various channel enviroment. Results show the performance of the acquisition system vary with reeived signal-to-noise ratio(SNR), and the performance degrades dramatically when the auto-correlation sidelobes increase in the high SNR regions. So a Maximum likelihood algorithm is proposed and the performance of the acquisition system employing the maximum likelihood algorithm is evaluated. Also the system implimentation is carried out.

목차 Contents

• 제1장 서 론...13
• 제2장 연구방법...21
• 제1절 대역확산 통신용 광대역 마이크로스트립 안테나...21
• 제2절 대역확산 통신시스템의 구현...29
• 제 3 절 직접 시퀸스 스펙트럼 확산 패킷 무선통신의 코드 동기...39
• 제3장 결과...45
• 제1절 마이크로스트립 안테나...45
• 제 2 절 송신기...63
• 제 3 절 수신기의 초기 동기 채널...64
• 제4절 수신기의 동기추적 채널...66
• 제5절 수신기의 복조 채널...68
• 제6절 직접 시퀸스 스펙트럼 확산 패킷 무선통신의 코드 동기...69
• 제4장 고 찰...73
• 제5장 결 론...76
• 제6장 참고문헌...80
• 제1 세부과제...85
• 제1장 서론...87
• 제2장 연구방법...91
• 제1절 단일 마이크로스트립 안테나의 기본특성 고찰...91
• 제2절 기생소자를 이용한 마이크로스트립 안테나 해석...113
• 제3절 유전체와 공진주파수를 고려한 마이크로스트립 안테나 해석...140
• 제3장 결과...163
• 제1절 단일 마이크로스트립 안테나의 기본특성...163
• 제2절 기생소자를 이용한 마이크로스트립 안테나...172
• 제3절 유전체와 공진주파수를 고려한 마이크로스트립 안테나...179
• 제4장 고찰...183
• 제5장 결론...184
• 제6장 참고문헌...186
• 제2세부목차...191
• 제1장 서론...193
• 제2장 연구방법...196
• 제1절 코히어런트 직접대역확산 시스템의 분석...196
• 제2절 대역확산을 위한 평형 GOLD 부호에 대한 연구...205
• 제3절 직접확산 방식을 이용한 송신기의 구현...215
• 제4절 초기동기 시스템의 설계 및 구현...223
• 제5절 동기추적루프의 설계 및 구현...241
• 제 6절 복조채널의 설계 및 구현...256
• 제3장 결과...260
• 제1절 송신기...260
• 제2절 수신기의 초기동기 채널...264
• 제3절 수신기의 동기추적 채널...277
• 제4절 수신기의 복조 채널...282
• 제4장 고 찰...287
• 제5장 결 론...288
• 제6장 참고문헌...290
• 부록. 회로도...293
• 제3 세부목차...303
• 제1장 서 론...305
• 제1절 연구배경...305
• 제2절 연구목적...306
• 제3절 연구내용 및 범위...308
• 제2장 연구방법...310
• 제1절 아날로그 정합필터를 이용한 초기동기 시스템의 성능분석...310
• 제 2절 페이딩 채널에서의 코드동기 시스템의 성능분석...323
• 제 3절 개선된 디지탈 초기 동기 시스템...342
• 제3장 결과...356
• 제1절 아날로그 정합필터를 이용한 코드동기 시스템의 패킷손실확률...356
• 제2절 페이딩 채널에서의 패킷손실 확률...365
• 제3절 개선된 디지탈 초기 동기 시스템의 평균초기동기 시간...370
• 제4장 고찰...379
• 제5장 결론...382
• 제6장 참고문헌...384