비동기 IMT-2000 시스템의 모뎀구조 및 성능분석

김병학 전남대학교 대학원 2002 국내석사

JTC 채널 모델을 적용한 OFDM시스템의 송신 다이버시티에 따른 성능분석

나상중 全南大學校 大學院 2004 국내석사

본 논문에서는 JTC 실측 채널 모델에서 OFDM 통신 시스템의 송신 다이버시티 적용에 따른 성능을 분석하였다. 최근 들어 이동통신 가입자들은 대용량의 신뢰성 높은 광대역의 무선 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 날로 증가해 가고 있다. 일반적으로 멀티미디어 서비스는 수십 또는 수백 Mbps의 데이터 전송률을 필요로 한다. 이와 같은 고속의 데이터 전송 시, 전송되는 데이터가 다중경로 페이딩을 겪게 되면 인접 심볼 간 간섭(ISI)이 심하게 발생하게 된다. ISI를 방지하기 위한 대책으로 OFDM 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 이동통신 가입자의 요구에 따른 성능을 만족시키기 위해서는 대역폭 또는 SNR을 증가시켜야 하는데 대역폭의 증가는 현실적으로 어려울 뿐 아니라 비용면에서도 바람직하지 않다. 또한 SNR의 증가를 위해 송신 전력을 증가시키는 것도 실제 통신 시스템에서 전송할 수 있는 전력이 제한되어 있기 때문에 한계가 있다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 송신 다이버시티를 OFDM 시스템에 적용하여 수신 성능을 향상시키고자 한다. 모의실험에서는 QPSK 변조방식을 적용하여 OFDM 시스템의 송·수신기를 간단히 모델링하였고, JTC 실측 채널 모델을 적용하여 광대역 채널 모델화를 이루었고, 채널 모델링을 바탕으로 하여 송신 다이버시티에 따른 OFDM 시스템의 BER을 살펴봄으로써 OFDM 시스템의 성능을 분석하였다. In this thesis, I analyzed the performance of high-rate OFDM(Orghogonal Frequency Division Mutiplexing) modem in the JTC(Joint Technical Committee) channel Models using transmit diversity. In these days, there are increasing demands among wireless mobile subscribers on the broadband wireless multimedia services with high capacity and reliability. Data rate of a few tens or hundreds Mbps is generally required in multimedia services. ISI(Inter-Symbol Interference), which is the severe problem in the case of the existence of multipath fading, can be effectively reduced in OFDM transmission system. For the performance analysis of this OFDM system, various channels are modeled especially JTC channel models, and the BER(Bit Error Rate) of WLAN system based on OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) using transmit diversity is evaluated. In this thesis, I first made the simple model of OFDM system using transmit diversity and each independent channel characteristic antennas by using JTC realistic channel model in the transmitter are analyzed. And I assumed that channel estimation is perfect. From the simulation results, BER through transmit diversity of WLAN system is evaluated in AWGN channel and frequency selective fading channel environments.

양극산화 알루미나 기판에 증착된 박막의 표면형상 및 전기적 특성 연구

송아리 국민대학교 대학원 2012 국내석사

양극산화 알루미나 막의 경우 그 표면에 생성되는 기공 구조들의 크기가 매우 균일하며 고밀도의 미세 기공 어레이의 제작을 가능하게 하므로 나노구조체의 제작에 있어 큰 관심을 받고 있다. 현재 대부분의 관련 연구들은 알루미나 막을 공정 시 마스크로 이용한 패턴 전달을 통해 나노구조체의 제작을 유도하고 있으나 나노기공 알루미나 막을 직접적인 구조층으로 이용할 경우 보다 다양한 응용 가능성을 고려해 볼 수 있으리라 기대되며, 이 경우 알루미나 막 상에서의 박막의 성장 및 물성에 대한 고찰을 필요로 한다. 본 연구에서는 양극산화 알루미나 기판 및 균일한 유리기판 상에 니켈 박막을 증착하여 다공 구조 기판 상에서의 박막 성장 및 두께에 따른 면저항의 변화에 대해 살펴 보았다. 미세 기공 구조를 지닌 알루미나 기판은 2차 양극산화 공정을 통해 제작되었으며, 공정 시 옥살산을 전해용액으로 사용하여 기공 구조의 구조적 특성 변화를 유도하였다. 만들어진 알루미나 산화막은 직경 50nm, 80nm의 차등한 기공구조로 이루어진 것을 알 수 있었다. 또한 이와 함께 형성된 박막을 Field-Emission Scanning Electron Microscope를 통하여 관찰하여 두께에 따라 변하는 다공기판상에 증착된 박막의 표면형상과 성장을 연구하였다. 니켈 박막은 열진공증착장비를 이용하여 증착하였으며 증착된 박막의 면저항을 증착챔버 내에서 in-situ four-terminal DC 방식으로 측정하였다. 증착된 박막 두께에 따른 면저항의 변화는 알루미나 기판표면의 다공 구조에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있으며, 이는 미세 기공에 의해 제한되는 핵형성자리의 존재에 기인한 것으로 이해될 수 있다. 본 연구에서 제작된 알루미나 산화막을 통하여 다양한 기공밀도와 크기 조절을 통해 증착된 금속의 면저항을 조절하여 응용 가능하고 이와 함께 다공구조상의 박막 성장을 이해하여 다양한 전기적 특성을 갖는 박막형태의 나노구조 제작이 가능하리라 기대된다.

실측채널모델에서 주파수 옵셋 보상 및 채널 예측을 통한 IEEE 802.11a 무선 LAN 모뎀의 성능분석

박대식 전남대학교 대학원 2003 국내석사

본 논문에서는 실측 채널 모델에서 IEEE 802.11a의 무선 LAN 표준에 부합되는 OFDM 통신 시스템에 대해 성능분석을 하였다. 이를 위하여 훈련 심볼을 이용한 주파수 오프셋 보상 및 채널 예측 기법을 포함한 IEEE 802.11a 모뎀을 구현하고, 이론적인 해석과 모의실험을 통해 성능분석 결과를 도출하였다. 이를 위해 AWGN과 5GHz 대역에서 측정된 데이터를 이용해 채널을 모델화하여 표준만의 규정에 맞추어 구성된 OFDM 무선 LAN 시스템의 BER(Bit Error Rate) 성능을 구했다. 무선 채널 상에서 OFDM 기반의 무선 LAN 시스템에 관해 지금까지 주로 연구되어은 내용은 주로 독립적으로 주파수 오프셋이나, 심볼 동기의 개별적인 알고리즘 성능분석에 대한 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 잡음과 페이딩, 그리고, 송·수신단의 반송파 등기 오차로 인해 발생하는 주파수 오프셋이 시스템 성능에 주는 영향을 분석하고, 실측 무선 페이딩 채널에서 채널예측을 통한 등화기법을 적용하여 IEEE 802.11a 무선 LAN 시스템의 모뎀을 구현하고 성능을 분석하였다. 성능분석 결과 AWGN 환경과 여러 채널상에서 각각의 전송모드에의 요구 BER를 구할 수 있었고, 주파수 옵셋에 따른 성능분석과 주파수 옵셋 보상과 채널 예측 알고리즘을 통해 성능이 향상됨을 알 수 있었다. In this thesis, the performance of IEEE 802.11a WLAN(Wireless Local Area Network) modem in the realistic channel Models is analyzed, using frequency offset compensation and channel estimation methods. For the performance analysis of this WLAN system, various channels are modeled especially in 5GHz, and the BER(Bit Error Rate) of WLAN system based on OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is evaluated. Up to now, the studies for WLAN system based on OFDM is mainly individual study about independent frequency offset or symbol synchronization. In this thesis, the effects of noise, fading, and frequency offset due to the carrier frequency synchronization errors in the transmitter/receiver is analyzed. Also, Equalization method through the channel estimation in the realistic fading channel environments is applied for IEEE 802.11a WLAN system performance. From the simulation results, BER in each transmission mode is evaluated in AWGN channel and multipath channel environments, and it is noted that the performance through frequency offset compensation and channel estimation algorithm is improved.

(A) study on the hyperthermic effect of magnetic nanoparticles using plasma and the magnetic properties of cathode materials

최현경 국민대학교 일반대학원 2019 국내박사

최근 나노기술(nanotechnology)의 발달은 의학적 진단과 치료를 포함한 바이오 응용분야에 초점을 맞추고 있다. 자성 나노입자는 바이오 센서, MRI 조영제, 유전자 클리닝, 온열 치료 등의 의과학분야에 널리 적용되고 있는 물질로서 큰 주목을 받고 있다. 그 중에서도 온열 치료(Hyperthermia)는 고온에 취약한 암 세포의 기능적 자성 나노입자를 이용하여 암 세포를 죽이는 효과적인 방법 중 하나로서, Brown 또는 Néel rotation에 의해 발열되는 자성 나노입자를 이용한다. 이러한 자성입자는 주로 산화물이 많이 이용되고 있으며 경우에 따라서는 니켈, 아연, 망간과 같은 금속 이온들도 치환되어 연구되고 있다. 본 연구에서는 M1-xZnxFe2O4 (M = Fe, Ni) 자성 나노입자를 고온열분해법으로 제조하여 구조적 및 자기적 특성을 조사하였으며, 더 나아가 향상된 발열 특성을 얻기 위하여 자성 나노입자에 아르곤 플라즈마를 처리하였다. 이러한 플라즈마 처리 전후의 자성 나노입자에 대한 발열 특성을 연구하여 온열 치료의 응용 가능성을 확인하였다. X-선 회절기(XRD)를 이용하여 자성 나노입자의 결정구조가 Fd-3m 공간군을 갖는 cubic spinel 구조임을 확인하였다. 진동시료형 자화율 측정기(VSM)를 통하여 상온에서의 외부 자장에 따른 자화 곡선 및 온도에 따른 자화 곡선과 온도에 따른 뫼스바우어 분광 실험을 수행하였다. 그 결과, 플라즈마 처리된 자성 나노입자의 포화자화 값과 초미세 자기장이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 발열 특성을 연구하기 위하여 112 kHz 주파수, 250 Oe 자장 하에서 온열 실험을 측정하였으며 자기발열 온도 또한 자성 특성과 마찬가지로 증가된 것을 확인하였다. 플라즈마 처리된 자성 나노입자의 향상된 발열 및 자성 특성에 대한 원인을 규명하기 위하여 고외부자기장 뫼스바우어 분광 실험을 진행하였다. 플라즈마 처리 전후의 자성 나노입자에 대한 초미세 자기장과 외부 자기장 사이의 경사각(canting angle)을 계산한 결과, 플라즈마 처리된 입자의 경사각이 전보다 증가된 것을 확인할 수 있었다. 온열 실험 시, 외부에서 인가되는 교류 자장에 의하여 내부 자기에너지가 열 에너지로 변환되는 과정에서 플라즈마 처리에 따른 입자의 내부 자기에너지가 증가하면서 열 에너지도 함께 증가된 것으로 볼 수 있다. 플라즈마 처리 전후에 대한 자성 나노입자의 자기에너지는 뫼스바우어 스펙트럼으로부터 자기 이방성(magnetic anisotropy) 상수를 계산하여 구하였다. 따라서 아르곤 플라즈마 처리는 자성 나노입자의 발열 특성을 향상시켜 온열 치료에 높은 응용 가능성을 보여주었다. 에너지 산업 발달에 따른 중대형 이차전지 수요가 증대되면서 차세대 전지 개발이 집중되고 있다. 다양한 전이금속이 치환된 복합 올리빈 구조의 이차전지 양극물질은 열적 안정성, 긴 수명 주기, 높은 이론 용량, 높은 작동전압의 특성을 가지고 있으며, 이는 하이브리드 전기 자동차(HEV), 스마트 에너지 저장시스템(BESS)으로 설계된 대형 전지로서 응용이 가능하다. 이러한 이차전지 양극물질(Cathode) 중에서, LiFe1-xMgxPO4, LiFe1/3Ni1/3Co1/3PO4, LiFe1/3Ni1/3Mn1/3PO4 양극물질을 직접 합성법으로 제조하였으며, 화학적 산화 방법을 이용하여 알칼리 이온(Li+)이 결핍된 Fe1-xMgxPO4, Fe1/3Ni1/3Co1/3PO4, Fe1/3Ni1/3Mn1/3PO4 양극물질을 합성하였다. 제조된 물질의 화학적 산화/환원 결합은 구조적 및 자기적 특성에 미치는 영향을 바탕으로 이차전지 충·방전 메커니즘을 해석하였다. X-선 회절 실험을 통하여 제조된 양극물질과 리튬 이온이 결핍된 양극물질의 결정구조는 orthorhombic 구조로 확인되었으며 모든 시료는 Pnma 공간군을 갖는 것으로 확인되었다. 온도에 따른 자화율 곡선을 얻기 위하여 진동시료형 자화율 측정 실험을 수행하였다. 모든 시료의 자기 정렬은 닐 온도(Néel temperature, TN) 이하에서 반강자성 거동을 보였으며 온도가 감소함에 따라 스핀이 다시 재배열(spin-reorientation)되는 현상이 특정 온도에서 관측되었다. 제조된 양극물질의 온도에 따른 뫼스바우어 분광 실험을 진행한 결과, TN 아래의 온도에서 자기 2중극자 상호작용과 전기 4중극자 상호작용에 의한 비대칭적인 8개의 공명 흡수선으로 측정되었다. 리튬 이온의 결핍에 의한 양극물질의 Fe 이온의 전하 상태는 Fe2+에서 Fe3+로 valence transition 되었다. 이러한 복합 올리빈 구조의 양극물질에서 Fe 원자가 상태에 대한 연구는 이차전지 셀(cell)에 대한 알칼리 이온의 삽입/탈삽입 (intercalation/deintercalation) 메커니즘에 대한 이해를 제공하였다. (LiFe2+PO4,discharge ↔ Fe3+PO4,charge) 본 실험 결과를 바탕으로, 제조된 LiyFe1-xMgxPO4, LiyFe1/3Ni1/3Co1/3PO4, and LiyFe1/3Ni1/3Mn1/3PO4 양극물질의 구조적 및 자기적 특성을 조사하였으며, FeO6 팔면체 구조에 의한 결정장과 이러한 강한 결정장에 따른 spin-orbit 결합에 의하여 orbital angular moment가 자기적 특성에 기여하는 것을 확인하였다. Recently, the development of nanotechnology has focused on bio-applications including medical diagnosis and treatment. Magnetic nanoparticles are attracting considerable attention as materials that are widely applied in medical fields such as biosensors, MRI contrast agents, gene cleaning, and thermal therapy. One such application is hyperthermia, an effective method of killing cancer cells using functional magnetic nanoparticles of cancer cells generated by Brown or Néel rotation that are susceptible to high temperatures. These magnetic nanoparticles are mainly used as oxides, and metal ions such as nickel, zinc, and manganese have been added in some cases. In this study, the structural and magnetic properties of M1-xZnxFe2O4 (M = Fe, Ni) magnetic nanoparticles were investigated by high-temperature thermal decomposition (HTTD). Furthermore, to obtain improved thermal properties, the magnetic nanoparticles were treated with argon plasma. The feasibility of treating the magnetic nanoparticles with plasma was investigated, and the applicability of the nanoparticles to hyperthermia methods was confirmed. The crystal structure of magnetic nanoparticles was confirmed to be cubic spinel structure with Fd-3m space group by using X-ray diffractometer (XRD). Temperature-dependent magnetization curves and magnetic hysteresis curves at room temperature were obtained through a vibrating sample magnetometer (VSM). Furthermore, Mössbauer spectra of samples were measured at various temperatures. It was confirmed that the saturation magnetization value and the hyperfine field of the plasma-treated magnetic nanoparticles increased. The hyperthermia experiment was carried out at a frequency of 112 kHz and 250 Oe external field, and the heating temperature and magnetic properties also increased. To investigate the cause of the enhanced thermal and magnetic properties of the plasma treated magnetic nanoparticles, external-field Mössbauer spectroscopy was performed. The values of the canting angle between the hyperfine field and the external magnetic field for the magnetic nanoparticles before and after the plasma treatment confirmed that the inclination angle of the plasma treated particles was higher than before. This is because the internal magnetic energy of the particles increases as the sample is treated with plasma, and the thermal energy also increases in the process of converting the internal magnetic energy into thermal energy during the hyperthermia experiment. These findings reveal the high applicability of magnetic nanoparticles treated with plasma to hyperthermia. As the energy industry develops, the demand for large-sized secondary batteries has increased, and the development of next-generation batteries has been concentrated. Secondary battery cathode materials of complex olivine structure with various transition metal substitutes have characteristics of thermal stability, long life cycle, high theoretical capacity and high operating voltage. It can be applied to large batteries designed as hybrid electric vehicle (HEV) and smart energy storage system (BESS). Of these secondary cell cathodes materials, the LiFe1-xMgxPO4, LiFe1/3Co1/3Ni1/3PO4, and LiFe1/3Mn1/3Ni1/3PO4 cathodes were solid-state reaction method and a chemical oxidation method was used to induce the deficiency of the alkali-ion (Li+). The crystal structure of the prepared cathode and lithium-ion deficient cathode materials was determined to be orthorhombic structure using XRD, and all samples were found to have Pnma space group. The magnetic susceptibility curve was obtained using VSM. The magnetic alignment of all samples exhibited antiferromagnetic behavior below the Néel temperature (TN) and the spin-reorientation phenomenon was observed at a specific temperature as the temperatures of the samples decreased. The Mössbauer spectra of the prepared cathode materials were measured as eight asymmetric resonance absorption lines owing to magnetic dipole interactions and electric quadrupole interactions at temperature below TN. The charge state of the Fe-ions in the cathode material due to lithium ion deficiency was a valence transition from Fe2+ to Fe3+. Studies on the Fe-ion state in the cathode materials of this complex olivine structure provided an understanding of the mechanism of insertion/deintercalation of alkali-ions in the secondary battery cell. We have investigated the structural and magnetic properties of the prepared cathode materials and found that the orbital angular moment contributes to the magnetic properties by the crystal field owing to the FeO6 octahedral structure and the spin-orbit with a strong crystal field.

LiZnxFe1-xPO4의 결정학 및 자기적 특성 연구

김문환 국민대학교 일반대학원 물리학과 물리학전공 2018 국내박사

과학 기술의 진보로 리튬이온 전지는 노트북, 각종 IT 용 기기, 모바일 기기에 사용되고 있으며 휴대가 간편하고 기기에 내장 될 정도로 소형화되어 있다. 대표적인 리튬이온 전지로는 Ni-MH, 리튬 금속, 리튬이온, 리튬이온 폴리머, 리튬 폴리머가 있으며, 스마트폰, 노트북, IT 기기, 휴대용 기기, 전기자동차 (Electrical Vehicle) 등의 친환경 자동차, 전력설비 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)에 사용되고 있다. 리튬이온 전지의 양극물질 중에서, 리튬인산철산화물(LiFePO4)은 저비용의 가격과 안정성을 갖추고 있으며, 지속적으로 연구되고 있는 물질 중 하나이다. 본 연구에서는 LiFePO4에 아연(Zn)를 치환하여, LiZnxFe1-xPO4 물질의 구조적 및 자기적 특성과 더불어 ZnxFe1-xPO4 물질의 구조적 및 자기적 특성 연구를 수행하였다. 직접합성법(solid-state reaction)을 이용하여 LiZnxFe1-xPO4 물질과 리튬이온의 화학적 방출 실험(Chemical delithiation process)을 이용하여 ZnxFe1-xPO4 물질을 제조하였다. X-선 회절 측정기(X-ray diffractometer, XRD)를 이용하여 제조된 물질의 결정학적 특성을 분석하였다. Zn 이온을 Fe 자리에 치환함에 따라 FeO6 octahedron가 크게 왜곡되어 2차원 구조의 거리가 감소하는 것을 확인하였다. 제조된 시료의 거시적인 자기적 특성을 측정하기 위하여 진동 시료형 자화율 측정기(Vibrating sample magnetometer, VSM)를 이용하여 실험을 수행하였다. Zn 이온이 치환될수록 TN이 감소하는 경향을 보였으며, 이는 Fe2+ 자리에 Zn2+ 이온이 치환됨에 따른 반강자성 거동이 약해지는 것으로 해석되었다. 또한, 온도가 감소함에 따라 TN 아래에서 감소하던 자화율이 다시 증가하는 현상을 관측하였으며, 이는 특정 온도 (spin reorientation, TS) 이하에서 crystalline field에 의해 퀜칭(quenching)되어있던 orbital angular moment가 spin-orbit 결합에 의해 자기 특성을 기여함에 따라 자화율 값이 증가함을 알 수 있다. 시료들의 미시적인 원자핵의 관점에서의 초미세 상호작용 및 Zn 치환량에 따른 자기 상전이 현상을 연구하였다. 상온에서의 뫼스바우어 스펙트럼은 FeO4 tetrahedron에 위치한 Fe2+ 이온의 존재와 강한 전기 사중극자 영향으로 하나의 doublet 형태가 측정되었으며, TN 이하의 온도 구간에서는 왜곡된 FeO6 octahedron 구조로 인하여 8개의 흡수선이 관측되었다. 온도가 증가함에 따라, LiZnxFe1-xPO4 시료의 초미세 자기장과 전기 사중극자 분열치의 기울기가 TS 에서 변화는 것을 확인하였으며, 이는 VSM에서 측정한 TS와 일치하였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 LiZnxFe1-xPO4 시료와 ZnxFe1-xPO4 시료의 결정학적 및 자기적 특성을 분석하였으며, 강한 결정장(crystalline field)과 온도에 따른 자기 특성을 바탕으로 spin-orbit 결합, abnormal 반강자성 현상에 대하여 설명하였다. Lithium-ion batteries are used in notebooks, IT devices, and mobile devices, as advances in science and technology. They are portable and compact enough to be embedded in devices. Typical lithium ion batteries include Ni-MH, lithium metal, lithium ion, lithium ion polymer, and lithium polymer. They are used in smart phones, notebooks, IT devices, portable devices, electric vehicles, Storage system (Energy Storage System). Among the positive electrode materials of lithium ion batteries, lithium iron phosphate iron oxide (LiFePO4) is one of the materials which has been continuously studied with low cost and stability. In this study, the structural and magnetic properties of LiZnxFe1-xPO4 and ZnxFe1-xPO4 materials were studied with substituted zinc (Zn). LiZnxFe1-xPO4 and ZnxFe1-xPO4 samples were prepared using a solid-state reaction. The crystallographic characteristics of samples prepared by X-ray diffractometer (XRD) were analyzed. It was confirmed that the displacement of FeO6 octahedron was greatly distorted by substituted Zn ion for Fe site, and the distance of two-dimensional (2D) structure was decreased. The macroscopic magnetic properties of the prepared samples were conducted using a vibrating sample magnetometer (VSM). As the Zn ions were substituted, the Néel temperature (TN) decreased, indicating that the antiferromagnetic behavior of Zn2+ ions was weakened by substitution of Fe2+ ions. It is also observed that the magnetic susceptibility(χ) decreased below the TN as the temperature decreased. It can be seen that the magnetic susceptibility value increases as the orbital angular moment quenched by the crystalline field at a certain temperature (spin reorientation, TS) contributes to the magnetic properties by spin-orbit coupling. Superexchange interactions in the microscopic atomic nuclei of the samples and magnetic phase transition with amount of Zn substitution were studied. The Mössbauer spectra at room temperature showed one doublet form due to the strong quadrupole effect simultaneously with the presence of Fe2+ ions located in the FeO4 tetrahedron and eight absorption lines at the temperature range below TN. As the temperature increased, it was confirmed that the slope of the magnetic hyperfine field and the electric quadrupole splitting of the LiZnxFe1-xPO4 sample varied in TS, which was consistent with the TS measured by VSM. Based on these experimental results, the crystallographic and magnetic properties of LiZnxFe1-xPO4 and ZnxFe1-xPO4 samples were measured and analyzed. Based on the influence of the crystalline field and the magnetic properties according to temperature, spin-orbit coupling, and abnormal antiferromagnetic phenomena were explained.

광대역 채널에서 수학적 모델을 적용한 스마트 안테나 시스템의 대역폭에 따른 성능분석

이정원 전남대학교 대학원 2003 국내석사

본 논문에서는 광대역 다중경로 채널에서 스마트 안테나의 수학적 모델을 적용하여 서로 다른 확산 대역폭을 갖는 W-CDMA 시스템의 성능에 관하여 연구하였다. CDMA시스템은 간섭잡음 제한 시스템으로서 한 기지국내의 다른 사용자의 신호는 간섭으로 작용한다. 따라서 CDMA시스템 특성상 동일 주파수를 사용하는 사용자의 수가 증가하거나 많은 양의 데이터를 고속으로 전송해야 하는 서비스를 수행하는 경우에는 간섭잡음이 증가하게 되고, 시스템 성능 저하의 원인이 된다. 스마트 안테나 시스템은 한 휴대폰 또는 단말기 가입자에게 있어 기지국에서 송출한 총 수신 전력대 단말기의 유효 수신전력비가 매우 작은 기존의 기지국 시스템과는 달리 빔지향 제어에 의해 수신 신호를 적응적으로 최적 결합하여 간섭신호 레벨을 크게 줄임으로써 가입자에게 최적의 수신전력을 제공케 하는 시스템이다. 즉, 복수개의 배열 안테나 소자에서 수신된 신호의 크기와 위상을 조절, 제어하여 결합함으로써 주어진 신호환경에 적응해서 자신의 방사 빔패턴을 자동적으로 변화시킨다. 이렇게 함으로써 안테나 소자에서의 신호 도래방향에 따라 신호를 손실 없이 받아들이거나 제거시킬 수 있는 공간 필터의 기능을 제공하는 시스템이라 할 수 있다. 모의실험에서 시골, 도시채널환경에 대하여 스마트 안테나 시스템의 수학적 모델을 적용한 1.25MHz, 5MHz의 확산 대역폭을 갖는 W-CDMA 시스템의 성능을 분석하였다. 스마트 안테나 시스템의 수학적 모델을 분석하기 위해서 채널을 시변 선형 필터로 모델링 하고, 공간 정보를 고려하기 위하여 배열 응답 벡터를 삽입함으로써 시간과 공간 정보를 갖는 벡터 채널 모델을 사용하였다. 그리고 클러스터 기법을 도입하여 하나의 다중경로성분 즉, 하나의 클러스터부터 전파되어져 오는 신호성분은 8개의 부-다중경로로 이루어져 있다고 가정하였으며 한 칩 내에 들어오는 다중 경로 성분 중 최대 전력을 갖는 성분을 원하는 사용자의 신호로 찾아내고 채널추정방법을 이용하여 가중치를 구하고 빔패턴을 형성하는 방법을 사용하였다. 모의실험 결과 스마트 안테나를 사용한 5MHz의 시스템이 더 많은 수의 2D-RAKE 수신기의 Digital Beam Forming 블록을 이용함으로써 1.25MHz의 시스템보다 더 나은 성능을 나타내었으며 시골채널환경에서 보다는 도시채널환경에서 더 효과적인 성능개선을 이룸을 확인할 수 있었다. 또한 이는 기존의 MC(Monte Carlo)방식을 적용한 스마트 안테나 시스템의 성능과 비교하여 유사한 결과를 보임으로써 본 논문에서 제시한 수학적 모델이 타당함과 분석의 용이함을 증명할 수 있었다. In this paper, the performance of W-CDMA system with smart antenna is analyzed for different bandwidths(1.25MHz, 5MHz) and different channel environments(rural, urban). The CDMA system is the interference-limited system, in which the signals of other users in the same cell are behaved as interferences. If the number of users or data rate is increased, then interference is increased. So this phenomenon causes system performance worse. Smart antenna system provides optimal received signal power to each subscriber by adjusting weighting values of each signals through beam direction control, thus diminishing interference signal level. In other words, Smart antenna system combines received signals from each array antenna element by controlling weighting values based on adaptation algorithm. And it is the base-station(BS) system to offer a spatial-filtering function by automatically changing beam-pattern based on direction of arrival of received signal. In the simulation, the performance of W-CDMA system with smart antenna is analyzed over 1.25MHz and 5MHz spreading bandwidth. Wideband multipath channel is modeled as a time-variant linear filter. Also array response vector is considered as spatial information. It is also assumed that the transmitted signal from one cluster is composed of eight sub-multipaths. I select the maximum power multipath in each chip duration as the suitable signal of desired user, and use it for the channel estimation method to shape the beampattern. It is shown that the performance of 5MHz system using smart antenna shows better performance than 1.25MHz system because of employing many number of branches in 2D-RAKE receiver. Also, I can verify that the performance of W-CDMA system with the smart antenna in urban area is considerably improved as shown in the result of simulation. Also, it is shown that the mathematical modeling of smart antenna is a valid model compared to the results of Monte Carlo simulation.

JTC 실측채널모델에서 OFDM의 성능분석

김덕수 전남대학교 대학원 2002 국내석사

본 논문에서는 JTC(Joint Technical Committee) 실측채널모델에서 OFDM의 성능을 분석하였다. 최근 들어 이동 통신 가입자들 사이에서 대용량의 신뢰성 높은 광대역의 무선 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 날로 증가해 가고 있다. 일반적으로 멀티미디어 서비스에서는 수 십 또는 수 백 Mbps의 데이터 전송률을 필요로 한다. 이와 같은 고속의 데이터 전송시, 전송되는 데이터가 다중경로 페이딩을 겪게 되면 인접 심볼간 간섭(181)이 심하게 발생하게 된다. 그런데, OFDM 전송방식은 이와 같은 인접 심볼간 간섭을 효과적으로 다룰 수 있다. 이와 같은 이유로 요즈음 많은 대학과 연구소에서 OFDM에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이런 배경 가운데, 본 논문에서는 ITC 실측채널모델을 적용하여 OFDM의 성능을 분석하였다. 모의 실험을 통하여서는 먼저 여러 가지 변조방식(QPSK, 16-QAM, 64-QAM) 을 적용하여 OFDM의 송·수신기를 간략하게 모델화하였다. 그 다음 ITC 실측 채널을 이용하여 광대역 채널 모델화를 이루었다. 이 채널 모델화를 기본으로 하여 OFDM 수신기에서 수신 SER을 살펴봄으로써, 광대역 채널에서의 OFDM의 성능을 분석하였다. 또한 다중경로 채널상에서 발생하는 성능열화를 Pilot Training Symbol을 이용하여 채널 추정 및 보상함으로써 성능개선을 이루었다. In this thesis, I analyzed the performance of OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system over JTC(Joint Technical Committee) realistic channel model. Recently, there are increasing demands among wireless mobile subscribers on the broadband wireless multimedia services with high capacity and reliability, Data rate of a few tens or hundreds Mbps is generally required in multimedia services. ISI(Inter-Symbol Interference), which is the severe problem in the case of the existence of multi-path fading, can be effectively reduced in OFDM transmission system. I first made the simple model of OFDM system and the wideband multipath channel model by using the ITC power profile. Then, I analyzed the performance of the OFDM system through computer simulation over the ITC realistic channel model. Additionally, I examined the performance by using pilot training symbol, which is one of the channel estimation methods, over the same channel environments. Through the results of computer simulation, the relatively shorter channel delay spread is, the relatively better the performance is. By estimating channel, I can get more reliable results. In the case having longer delay spread than the required Guard Interval, however, saturation is occurred. In this case, ISI and ICI are occurred. In the OFDM system with 16-QAM modulation scheme and 64-QAM modulation scheme, I can also get reliable performances by using the channel.

수열합성법으로 제조한 Bismuth Ferrite 물질의 결정학적 및 자기적 특성 연구

한승규 국민대학교 대학원 2013 국내석사

Multiferroic materials exhibit the strong coupling between ferroelectricity, ferromagnetism, and can be used in many technological areas such information storage, spintronics, and sensors applications. BiFeO₃ is well-known multiferroic material that has ferroelectrcity with high curie temperature (TC = 1,103 K) and G-type antiferromagnetism below the Néel temperature (TN = 643 K). So, we have studied weak ferromagnetic behavior for new multifunctional devices. Polycrystalline BiFeO₃, having a spherical shape with a diameter of about 78 μm, has been synthesized by low-temperature hydrothermal method. The observed Raman and XPS spectra of the sample show the spectra of typical single-phased BiFeO₃, and the XRD measurement further confirmed that the synthesized sample is single phase. The value of isomer shift from Mössbauer analysis indicates the Fe3+ ionic state without Fe2+ ionic state as observed from XPS measurement. The experimentally measured M-H curves show antiferromagnetic behavior at 295 K and weak ferromagnetic behavior at 4.2 K. The appearance of two different magnetic behaviors is due to the fact that the antiferromagnetic coupling becomes weak because of the presence of two distorted octahedral sites. Since the effect of the lattice distortion strongly depends on the thermal agitation effect, the weak ferromagnetic behavior can be observed only at 4.2 K. The detailed Mössbauer spectra analysis result confirms the existence of two distortion octahedral sites, which is in an agreement with XRD results. The crystal structure and magnetic properties of BiFeO₃ samples, proton-irradiated with 0, 10, and 20 pC/µm², were investigated with x-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer (VSM), and Mössbauer spectroscopy measurements. From the Rietveld refinement analysis of the XRD patterns, the crystal structure of BiFeO₃ is determined to be rhombohedral with the space group of R3c. We have observed the decrease in the lattice constant and oxygen occupancy with proton irradiation. The magnetization hysteresis (M-H) curves show the appearance of the weak ferromagnetic behavior in the proton irradiated BiFeO₃ samples. The Mössbauer spectra of proton irradiated BiFeO₃ samples at 295 K were analyzed with two-sextets (B₁ and B₂) and doublet. From the isomer shift (δ) values, ionic states were determined to be Fe3+. Compared to non-irradiated sample, having the antiferromagnetic area ratio of 45.47, 54.53 % the antiferroamgentic and paramagnetic area ratios of 10 and 20 pC/µm² proton irradiated BiFeO₃ samples are 41.36, 51.26, and 7.38 % and 41.03, 50.90, and 8.07 %, respectively. Our experimental observation suggests that the increase in the paramagnetic area ratio is due to the disappearance of superexchange interaction, resulted from the removal of the oxygen with proton irradiation. Also, the appearance of the weak ferromagnetic behavior is caused by the breaking of the antiferromagnetic coupling. 다강체 물질들은 강유전성과 강자성 및 강탄성 중 두 가지 이상의 특성들이 한 물질에서 동시에 나타나는 물질들을 말하며 저장매체나 스핀트로닉스, 센서 등으로 응용가능한 물질이다. 그 중 BiFeO₃는 대표적인 다강체 물질로 잘 알려져 있으며 높은 Curie 온도 (TC = 1,103 K)와 Néel 온도 (TN = 643 K)를 가지고 있어 상온에서 강유전성과 반강자성 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 새로운 기능성 소자로의 응용을 위한 BiFeO₃의 약강자성 특성을 연구하였다. 수열합성법으로 제조된 다결정 BiFeO₃는 XRD 측정을 통하여 단일상임을 확인하였다. 결정구조는 space group이 R3c인 rhombohedral 구조로 분석되었으며 서로 다른 두 개의 비대칭적인 FeO_(6) 팔면체 구조를 확인하였다. FE-SEM 측정결과 약 78 μm 크기의 microsphere의 형태로 만들어졌으며 Raman 스펙트럼을 통하여 약강자성 거동과 관련된 진동 peak들을 관측하였다. 또한 XPS 스펙트럼으로 Bi, Fe, O 각각의 이온상태 및 화학적 결합상태를 확인하였으며 Fe 이온상태가 +3가만 존재함을 나타내었다. TGA-DTA 곡선은 Curie 온도와 관련된 강한 흡열 peak이 나타나는데 이러한 결과는 수열합성법으로 제조된 BiFeO₃ 시료는 강유전성을 가지고 있다는 것을 간접적으로 관측하였다. Mössbauer 스펙트럼 분석결과 isomer shift (δ) 값은 모든 온도영역에서 Fe 이온상태가 +3가의 이온상태임을 나타내며 이러한 결과는 XPS 스펙트럼을 분석한 결과와 일치한다. VSM을 통해 측정 된 M-H 곡선은 295 K에서는 반강자성 거동이 4.2 K에서는 약강자성 거동이 나타났다. 약강자성 거동은 두 개의 찌그러진 FeO_(6) octahedral site에 의해 나타나며 열 교란 효과로 인해 4.2 K에서만 나타났다. Mössbauer 스펙트럼 분석결과 두 개의 찌그러진 octahedral site 존재를 확인하였으며 이러한 결과는 XRD 분석결과와 일치한다. 0, 10, 20 pC/µm² 양성자 조사 된 BiFeO₃ 시료의 결정학적 및 자기적 특성을 XRD, VSM, Mössbauer spectroscopy 장비를 통해 조사하였다. XRD 분석 결과 양성자 조사량이 증가할수록 격자 상수와 산소 점유율이 감소하는 경향을 나타냈으며 이러한 결과는 양성자 조사량에 의해 산소 원자가 제거됨을 나타낸다. VSM을 통해 측정 된 M-H 곡선은 0 pC/µm² 에서는 반강자성 거동이 10, 20 pC/µm² 에서는 약강자성 거동이 나타났다. Mössbauer 스펙트럼은 상온에서 두 개의 sextets (B₁, B₂)와 한 개의 doublet으로 분석하였으며 isomer shift(δ) 값은 0, 10, 20 pC/µm² 일 때 Fe 이온상태가 모두 +3가의 이온상태임을 나타내었다. 양성자 조사 된 BiFeO3 시료는 반강자성에 해당하는 B₁ site와 B₂ site의 면적비는 양성자 조사 전에 비해 약 3~4 % 정도 감소하였다. 반면, 상자성체에 해당하는 doublet 면적비는 10 pC/µm² 일 때 7.38 %, 20 pC/µm² 일 때 8.07 %로 증가하였다. 이러한 결과는 XRD 분석결과인 ΔOratio와 일치한다. 즉, BiFeO₃ 시료에 양성자를 조사할수록 산소 원자들이 제거되면서 superexchange interaction이 일부 사라지고, 전체적으로는 자기모멘트가 남아있게 된다. 결과적으로 이것은 상자성체 상태에 해당하는 doublet 면적비의 증가를 나타내며 약강자성 거동의 원인이 된다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 본 연구에서는 BiFeO₃ 시료의 결정학적 및 자기적 특성에 대하여 연구하였으며 특히 약강자성 거동이 나타나는 원인에 대해 설명하였다.

LMS 채널추정 알고리즘을 이용한 IMT-2000시스템의 성능분석

나인학 전남대학교 대학원 2003 국내석사

본 논문에서는 W-CDMA 시스템의 물리 계층 규격을 분석하고 이를 바탕으로 W-CDMA 시스템의 상향링크 송수신부를 시뮬레이터 설계 툴인 HP사의 ADS(Advanced Design System)을 이용하여 설계하였다. 본 논문에서 사용된 채널 추정 알고리즘은 심볼 단위 채널 추정 알고리즘 , 동일 이득 채널 추정 알고리즘, WMSA(Wei ghted Multi-slot Averaging) 알고리즘, LMS 알고리즘이다 . 본 논문에서는 IMT-2000 WCDMA 시스템의 물리 계층 규격에 기반으로 변조 및 파일럿 패턴을 이용하였으며 채널 추정 알고리즘을 고려한 모의 실험을 수행하였다. 모의 실험에서 이용한 심볼 속도는 9.6Kbps이고, 10개 심볼의 타임 슬롯 길이는 0.625ms이다 . 모의 실험 환경은 이동환경 채널 모델인 제이크 채널 모델을 사용하였다 . 그 결과 저속 도플러 효과를 보이는 3Km/h 일 때의 성능은 세가지( LMS, WMSA(Weighted Multi -Slot Averagi ng), 동일 추정이득 알고리즘)채널 추정 알고리즘의 성능 차이가 거의 없었지만 WMSA 알고리즘을 사용하였을 때 다소 나은 성능을 보임을 알 수 있다 . 그러나 고속 도플러 효과일 때 (120Km/h) LMS알고리즘의 성능이 보다 전반적인 SNR구간에서 성능우위를 나타냈다. 그러나 성능을 목표로 한 시스템 구현에서는 LMS 알고리즘이 적절하고 , 구현의 단순성을 고려한다면 동일 이득 추정 알고리즘이나 WMSA알고리즘의 접근도 의미가 있을 것으로 판단된다 . 본 연구는 W-CDMA 시스템의 성능 분석과 설계 시에 도움이 될 것으로 기대된다. In this paper, I analyzed a physical layer of W-CDMA system and designed a uplink transmitter and receiver of W-CDMA system by using ADS (Advanced Design System) which is a tool of simulation. Also I simulated a link performance of uplink W-CDMA system using four different channel estimation algorithms over Jakes fading channel environment. I used symbol-to-symbol estimation algorithm, Equal gain estimation algorithm, Weighted Multi-Slot Averaging (WMSA) algorithm and LMS(Least Mean Square) algorithm. In order to analyze the performance, We considered Jakes fading channel environment and We assumed that maximum excess delay D is 2.6 [msec] and decreasing slope d is 0.2. The considered chip rate is 3.84Mcps , and spreading factor is 256,64 and 16. As a result, in Jakes fading channel environment, the performance of WMSA algorithm is better than others in low Doppler effect area. But in High Doppler effect area, the LMS estimation algorithm is more efficient. The performance with a RAKE receiver can be improved over fading channel environment, but it is not as good as expected. Therefore various technologies such as error correction coding, transmission diversity, smart antenna are supposed to be necessary for improving performance of W-CDMA system. This study will be useful in the analysis and design of W-CDMA system.