처프 대역 확산 시스템에서 통신의 생존성 향상 기법 연구

김광열 숭실대학교 대학원 2017 국내박사

가시광 무선 통신을 이용한 LED-ID기반 실내 측위 시스템 구현에 관한 연구

류디시 숭실대학교 대학원 2013 국내석사

위치기반서비스(LBS:Location Based Service)는 사용자에게 위치 및 상품안내 등의 서비스를 제공하는 기술이다. 최근 스마트 기기의 보급이 활성화됨에 따라 GPS(Global Positioning Service)를 기반으로 하는 측위 서비스가 많은 각광을 받고 있다. 그러나 기존의 측위기술들은 Cell-ID를 이용하여 위치 정보를 제공하기 때문에 실내 환경에서의 적용이 제한적인 단점을 가지고 있다. 일예로 실내 환경에 존재하는 다수 무선 기술들을 통해 발생하는 주파수 대역의 간섭으로 인하여 Cell-ID 기술의 정확도가 낮아지는 단점이 있으며, 실내에서 측위 시스템을 구축하기 위해서는 다수 고가의 장비들이 필요하기 때문에 많은 비용이 발생한다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 Green IT 기술인 가시광통신을 이용한 측위기법이 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 가시광통신을 이용한 실내 무선 측위 시스템을 구현하였다. 본 논문에서 제안하는 무선 측위 시스템은 LED-ID을 기반으로 하여 송신단과 수신단 사이의 위치 정보를 전송하고, 이를 이용하여 소형 자동차 모형인 가시광 수신기의 위치를 제어한다. 구현 결과로부터 보다시피 본 논문에서는 LED 패널을 이용하여 위치 정보를 전송할 수 있으며 PD를 통해 수신 받은 위치정보를 이용하여 소형 자동차 모형을 제어할 수 있다. 이에 가시광 무선 통신 기술은 목표가 되는 사용자 단말 추적하는 실내 측위 시스템에서의 적용 가능성을 확인하였다.

실시간 제어 시스템을 위한 LR-WPAN 기반의 무선 산업용 통신망 구현에 관한 연구

이원희 숭실대학교 대학원 2014 국내석사

산업용 통신망은 산업 환경에서 다수의 실시간 시스템을 운용, 관리하기 위한 기술이다. 이러한 산업 환경에 실시간 시스템은 엄격한 요구 조건하에 동작하기 때문에 신뢰성 및 실시간성 제공이 필수적이다. 이에 기존의 산업용 통신망 기술은 안정성이 높은 유선 기반의 산업용 통신망이 주를 이루었다. 그러나 무선 기술의 비약적인 발전으로 인해 무선 통신망의 성능과 신뢰성이 향상되고 무선기기들의 가격이 저렴해지면서 무선 통신 기술을 산업 환경에 접목하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 안정성 측면의 장점을 지닌 기존의 산업용 통신망과 확장성 및 유지/보수 용이성 측면의 장점을 지닌 무선 통신 기술을 융합한 형태의 무선 산업용 통신망을 제안하고, 이를 구현하기 위한 세부 기술들의 방법론을 제시하여 무선 산업용 통신망을 구현하였다. 이를 성능평가하기 위하여 실시간 제어 시스템의 대표 모델인 역진자 시스템에 구현된 무선 산업용 통신망을 적용하였으며, 구현된 무선 산업용 통신망의 경성 실시간 시스템으로의 적용 가능성을 확인하였다. Industrial network is the technology that manage the several real-time system in industrial environment. In order to operate under strict requirements, real-time system is essential is the provision of real-time property and reliability in industrial environments. Then previous industrial network technology was adjusted mainly wire-based industrial network. However performance and reliability of wireless network is improved by development of wireless technology. And the price of wireless equipment is keeping cheap and trying to adjust industrial environments wireless communication technology has been actively. Therefore, in this paper, we provide industrial wireless network in the form of a fusion of wireless communication technology which has the advantage of the face of the maintenance/maintainability and scalability of the industrial conventional network with the advantages of view of stability the presented methodology detailed techniques for implementation, we implemented a industrial wireless network. We applied the wireless industry network for evaluating performance. We adjust inverted pendulum system which is a representative model of a real-time control system to verify the applicability to hard real-time system of the wireless industry network implemented were.

RF 충전 인지 무선 네트워크에서 전송 성능 향상 기법 연구

오선애 숭실대학교 대학원 2021 국내박사

With the prevalence of wireless signals, radio frequency (RF) energy harvesting (EH) has received substantial attention and becomes a candidate for self-sustainable energy supply. Various works show that the harvested energy from ambient RF sources could range from micro-Watts to milli-Watts and it varies depending on environmental factors and energy receiver. In cognitive radio networks (CRNs), RF EH becomes a promising approach to support both spectral and energy utilization efficiencies. A considerable number of works focused on RF-powered CRNs from different perspectives. The EH secondary transmitter (ST) equips with an RF transceiver and an RF energy harvester with separated antennas. Therefore, the EH ST can harvest energy from the same frequency band for information transmission and different from that for information transmission. Without additional energy supply, the ST has to harvest sufficient energy from ambient RF sources to support information transmission. Therefore, the achievable throughput of the secondary system significantly depends on the opportunity for accessing an idle channel and harvested energy supporting active transmission. In this paper, we define an -slot charging system corresponding to the maximum number of energy harvesting slots to support the target signal-to-noise ratio. For opportunistic spectrum access, the ST needs to perform channel sensing to find an idle channel or can learn the optimal policy by interacting with the primary channel. Firstly, in a single-slot charging system, the ST harvests energy from the frequency band different from information transmission. For analysis on achievable throughput, we develop a Markov based battery model in which the energy state varies depending on harvesting and transmission. From the Markov model, the probability that the energy outage occurs was computed, and the active transmission throughput was derived accordingly. Monte-Carlo simulation was performed to show an agreement between the analysis and simulation results. Also, we propose a double-slot sensing scheme in which the ST sequentially senses up to 2 different channels to find an idle channel. The improved throughput was validated through simulation results. Secondly, in a multi-slot charging system, the ST harvests energy from a busy channel and transmit information when the primary channel becomes idle. We develop a quasi-birth-and-death (QBD) process-based energy variations to derive the stationary probability of energy deficit consisting of multiple energy states in which active transmission is unavailable. We also apply the ambient backscatter communications with which the ST can transmit information on a busy channel and consumes a negligible amount of energy. To support efficient energy replenishment, we propose a stochastic mode selection scheme so that the two modes are stochastically selected when the primary channel is busy. We propose an energy level-dependent mode selection scheme to flexibly control the probability at each energy level for further improvements. Monte-Carlo simulation was performed to validate the analysis and compare the achievable throughputs between level-independent and level-dependent schemes. Lastly, different from opportunistic accessing based on channel sensing, we propose a reinforcement learning-based mode optimization scheme in which the ST can learn the optimal policy through rewards obtained by interacting with the primary channel. To be more specific, the ST performs harvesting mode observing the variations on energy state to predict the primary channel state. We formulate the proposed scheme with a Markov decision process and design a deep Q-network (DQN) for mode optimization. The achievable throughput was validated through simulations by considering a greedy policy based on the trained DQN model. It was compared with the ideal case when the complete information about the primary channel is provided. Simulation results demonstrated that the proposed scheme could achieve the throughput close to the ideal case in some conditions. 정보와 에너지를 동시에 전송할 수 있는 무선 주파수 (Radio Frequency; RF) 신호로부터 에너지를 수집하고자 하는 RF 에너지 수집 (Energy Harvesting; EH) 기술이 센서 (Sensor) 노드와 같은 저전력 (Low-power) 단말의 자기 유지 가능한 (Self-sustainable) 에너지 공급 기술로 부상하였다. RF EH 기능을 갖는 단말은 RF 신호를 전기 신호로 변환하여 정보를 처리하고 전송하기 위해 사용하며, 주변의 RF 공급원으로부터 수 W부터 수 mW 수준에 달하는 에너지를 수집할 수 있음이 검증되었다. 또한 에너지 사용 효율과 더불어 주파수 이용 효율을 극대화하기 위해 동적 스펙트럼 접근 (Dynamic Spectrum Access) 방식의 하나인 인지 무선 (Cognitive Radio; CR) 기술과 결합한 RF 충전 CR 네트워크에 대한 연구가 다양한 방식으로 진행되고 있다. RF 충전 CR 네트워크에서 2차 송신단말 (Secondary Transmitter; ST)은 RF 송수신기 (Transceiver)와는 독립적인 에너지 수집기 (Energy Harvester)를 사용하여 정보를 전송하는 채널에 접근하여 기회적으로 에너지를 수집하거나, 정보 전송과는 다른 채널에 접근하여 에너지를 수집할 수 있다. RF 에너지 수집을 제외한 추가적인 에너지 공급원이 없는 경우에 ST는 에너지 수집을 통해 Active 전송이 가능한 에너지를 확보해야 한다. 따라서 ST의 전송 성능은 비어 있는 1차 채널에 접근할 수 있는 기회와 주변 RF 공급원으로부터 수집 가능한 에너지의 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 ST가 목표 SNR을 만족하기 위한 송신전력을 유지하는 경우에, 이와 같은 송신전력을 지원할 수 있는 RF 에너지 수집 과정에 따라 싱글-슬롯 충전과 멀티-슬롯 충전 시스템으로 나누어서 연구를 진행한다. 또한 1차 채널의 점유 상태를 센싱 기반으로 획득하는 방식과 1차 채널과 상호작용 하면서 받는 보상을 통해 최적의 정책을 학습하는 방식을 고려한다. 첫 번째로 싱글-슬롯 충전 시스템에서는 에너지 수집과 정보 전송을 서로 다른 1차 채널에 접근하여 수행하는 경우를 고려하였다. ST의 Active 전송 성능을 도출하기 위해 에너지 수집과 정보 전송을 통해 증가와 감소를 반복하는 에너지의 상태 변화를 Markov 과정으로 모델링하였으며, Active 전송이 제한되는 Energy Outage가 발생할 확률을 도출하였다. 비어 있는 1차 채널에 접근 가능한 기회를 증가하기 위해, 더블-슬롯 센싱 기법을 제안하여 순차적으로 최대 2개의 채널을 센싱하는 방안을 연구하였다. 모의실험을 통해 제안된 Markov 기반 에너지 변화 모델의 정확도와 더블-슬롯 센싱을 통해 개선된 ST의 전송 성능을 검증 및 분석하였다. 두 번째로는 멀티-슬롯 충전 시스템에서 ST가 점유된 1차 채널에 접근한 경우에 에너지를 수집하고, 수집한 에너지를 사용하여 1차 채널이 비어 있는 동안에 정보를 전송하는 경우를 고려하였다. ST의 에너지 변화를 유사출생사멸 (Quasi-Birth-and-Death) 과정으로 모델링하였으며, Active 전송이 제한되는 다수의 에너지 상태들로 구성된 Energy Deficit와 에너지가 고갈되는 Energy Outage가 발생할 확률을 도출하여 ST의 전송 성능을 분석하였다. 에너지 수집과 정보 전송이 1차 시스템의 영향을 크게 받는 ST의 전송 성능을 향상하기 위해, 점유된 1차 채널에 접근하여 정보를 전송할 수 있는 주변 후방산란 통신 (Ambient Backscatter Communications; AmBC) 기술을 적용하였다. 모의실험을 통해 도출한 Active 전송 성능의 정확도를 검증하였으며, AmBC 기술을 통해 개선 가능한 ST의 전송 성능을 확인하였다. 또한 에너지의 레벨에 종속적으로 에너지 수집 모드와 주변 후방산란 모드를 선택하는 기법을 제안하였으며, 모의실험을 통해 모든 에너지 레벨에서 동일한 확률로 모드를 선택하는 기법에 비해 향상된 성능을 얻을 수 있음을 검증하였다. 세 번째로 센싱 기반으로 1차 채널에 접근하는 방식이 아닌, 1차 채널과 상호작용 하면서 받는 보상을 통해 최적의 정책을 학습할 수 있는 강화학습 기반 모드 최적화 기법을 제안하였다. 에너지를 수집하는 과정에서 발생하는 상태의 변화로부터 환경에서 받게 될 보상을 예측하고, DQN 알고리즘을 사용하여 제안 기법을 학습시켰다. 학습된 DQN 모델로부터 탐욕 정책으로 행동하면서 1차 채널의 점유 상태에 대한 완벽한 정보가 주어지는 이상적인 “Complete Information” 경우와의 성능을 비교하였으며, 환경에 따라 Complete Information을 가정한 경우에 근접한 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.

부호화된 첩 기법이 적용된 통신 유사 재밍의 성능 분석

김병성 숭실대학교 대학원 2021 국내석사

Resources used for jamming and communication in electronic warfare are limited, and research that improves jamming performance by using signal characteristics while efficiently using resources is a very important issue. Unlike general jamming techniques, communication-Like jamming schemes are techniques that perform communication and jamming using one signal rather than two signals. Because Communication-Like jamming techniques require a trade-off between allies' communication performance and enemy jamming performance, and different signal characteristics should be analyzed. So in this paper analyzed and researched to improve allies' communication-like jamming schemes. Various chirp signals from allies were analyzed and organized according to spectral efficiency, and performance was analyzed using them as signals of communication-like jamming schemes, and performance was analyzed according to the regulation of bandwidth, which is a limited resource. To enhance our communication performance, we proposed a coded communication-like jamming schemes guaranteed spectrum efficiency and communication performance, assuming that the proposed technique would perform best and bit error rates of the enemy and allies were compared and analyzed, and it was confirmed that the expected situation was the same as the simulation result. 전자전에서 재밍 및 통신에 사용되는 자원은 한정적이며, 자원을 효율적으로 사용함과 동시에 신호의 특성을 이용하여 재밍의 성능을 향상시키는 연구는 매우 중요한 문제이다. 일반적인 재밍 기법과 달리 통신 유사 재밍 기법은 재밍과 통신을 두 개의 신호가 아닌 한 개의 신호를 이용하여 통신 및 재밍을 수행하는 기법이다. 통신 유사 재밍 기법에서 아군의 통신 성능과 적군에 가하는 재밍 성능 간의 절충 관계가 필요하며 각기 다른 신호의 특성에 따른 성능을 분석해야하기 때문에 본 논문에서는 적군의 신호에 따른 아군의 여러가지 처프 신호를 통신 유사 재밍 기법으로 사용하여 아군의 통신 성능과 적군에 가하는 재밍 성능을 분석하며, 한정된 자원을 조절함에 따라 통신 유사 재밍 기법의 성능 향상을 목표로 분석 및 연구하였다. 아군의 여러 가지 처프 신호를 스펙트럼 효율성에 따라 분석 및 정리하여 통신 유사 재밍 기법의 신호로 사용하여 성능을 분석하였으며, 한정된 자원인 대역폭의 조절에 따른 성능을 분석하였다. 아군의 통신 성능 강화를 위해 스펙트럼 효율성과 통신 성능을 보장하는 코드화 기법을 통신 유사 재밍 기법에 적용하여 코드화 통신 유사 재밍 기법을 제안하였으며, 제안된 기법이 가장 성능이 좋을 것으로 가정을 하고 기존에 연구된 기법과 비교하기 위하여 단일 선형 처프 기법, 코드화된 단일 선형 처프 기법, 다중 선형 처프 기법, 코드화된 다중 선형 처프 기법을 적군과 아군의 비트오율로 비교 분석하였으며, 예상했던 상황이 모의실험 결과와 같음을 확인하였다.

Design and Optimization of Full-Duplex Wireless Systems

누엔반휴 숭실대학교 대학원 2020 국내박사

전이중 통신 방식은 셀룰러 단말이 동일 시간-주파수 자원을 이용하여 상향 및 하향링크 모두 통신하는 방식으로 급속하게 증가하고 있는 대량의 디바이스 지원과 함께 서비스 품질 요구조건을 만족시킬 수 있는 유망한 무선통신 기술이다. 이론상으로 전이중 통신은 반이중 통신에 비해 두 배의 주파수 효율을 달성할 수 있지만, 자기간섭 및 동일채널간섭 등으로 인해 성능이득의 저하가 발생한다. 이러한 성능 문제점으로 인해 전이중 통신 방식의 응용은 소형 셀 네트워크 및 실내 환경으로 제한될 수밖에 없는 것이 현실이다. 본 논문은 최신 무선통신 기술을 전이중 통신에 접목하여 전이중 통신의 응용 영역 확장과 더불어 네트워크 성능 향상을 목표로 한다. 본 논문에서는 전이중 방식 시스템 설계의 한 부분인 안테나 구조에 따른 세가지 시스템 모델을 제시한다. 첫째 모델은 송수신 안테나 분리 구조, 둘째 및 셋째 모델은 송수신 안테나 공유 구조를 기반으로 한다. 일반적으로 안테나 공유 구조가 구현은 복잡하지만 안테나의 자유도를 완전히 활용할 수 있는 장점이 있다. 첫번째 시스템 모델에서는 송수신 안테나 분리 구조 하에서 채널용량 극대화를 위한 안테나 모드 선택 기법을 제시한다. 두 번째 시스템 모델에서는 송수신 안테나 공유 구조 하에서 전이중 전송 기술과 비직교다중접속 기술의 결합을 통해 시스 템 성능 및 사용자간 공평성을 향상시키는 기술을 제안한다. 마지막으로 세 번째 시스템모델에서는 무셀 거대 다중안테나 시스템에서 전이중 전송 방식의 이득을 극대화하는 연구를 진행하였다. 전이중 전송 네트워크에서 제안한 모델들의 장점에도 불구하고 제시하는 시스템 설계에 대한 최적화 문제는 혼합 정수 비볼록 프로그래밍 문제로 전역적 최적해를 구하기 어렵다. 이러한 문제점를 해결하고 낮은 복잡도로 해를 구하기 위해 완화 기법과 원 문제를 다루기 쉬운 하위문제로 분리하는 기법 및 내부 볼록 근사화기법을 제안한다. 결과적으로 낮은 복잡도로 최적화 문제의 해를 제공하는 구현 가능한 알고리즘을 개발한다. 현실적인 파라미터를 반영한 모의실험 결과를 통해 제안한 시스템 설계 및 알고리즘의 효용성을 검증하였다. 특히, 본 연구에서 제안한 기술은 낮은 복잡도를 가지며 기존의 반이중 및 전이중 통신 기술에 비해 성능이 우수함을 확인하였다. 아울러 제안한 기법은 자기간섭, 동일채널간섭, 채널추정오류 등으로 인한 성능열화에 강인함을 확인하였다. Full-duplex (FD) radio, which allows downlink and uplink transmission to operate in the same time-frequency resource, has been considered as a promising solution for an explosive growth in the number of devices and quality-of-service requirement. Although FD communication is theoretically expected to double the spectral efficiency of the network as compared to the half-duplex (HD) counterpart, the gain of FD over HD is degraded by the self-interference (SI) and co-channel interference (CCI). Even when many efforts have brought the SI to noise floor, the FD application might be still restricted in a some special scenarios, i.e., small cells or indoor communications. This thesis aims to integrate the emerging technologies into FD systems, which not only extends the applicability of FD communication but also improves the network performance significantly. This thesis considers both separate-antenna and shared-antenna architectures for the system design. Although the later architecture may be more difficult in hardware design, it can fully utilize the number of degrees of freedom. To boost the applicability of FD communications, this thesis develops three system models, with the separateantenna architecture for the first model and the shared-antenna architecture for the others, as follows. The first model studies the FD with antenna array mode selection to maximize the channel capacity of the UEs. In the second model, the combination of FD and NOMA is investigated to further improve the system performance and to address the UE fairness among near and far UEs. The goal of third system model is to reap the benefit of FD in cell-free massive MIMO systems. Despite the advantages of integrated technologies in FD-based networks, the resulting problems of the above system designs belong to mixed-integer non-convex programming, of which the global optimum is hard to be obtained. To overcome this issue, we propose the various approaches to relieve the complexity of problems, i.e., relaxation forms and tractable subproblems. In addition, the inner convex approximation method is applied to achieve at least a local optimal solution at the optimum. Consequently, we devise the implementable algorithms which provide low complexities and good solutions for the original problems. Numerical results with the realistic parameters are presented to indicate the effectiveness of the proposed system designs and algorithms. In particular, the schemes developed in this thesis outperform the existing ones (HD and conventional FD), in terms of system performance and computational complexity. Moreover, the simulations are provided to verify the robustness of the proposed methods against the effects of SI, CCI and channel uncertainties.

6LoWPAN 네트워크의 게이트웨이에서의 토폴로지 관리

박영기 숭실대학교 대학원 2013 국내석사

Currently, IP based Wireless Sensor Networks have been studied widely to apply in various fields such as environmental monitoring, building management, industrial plant equipment management (e.g. equipment’s status information), and health care monitoring. For these applications, the network topology information and sensors’ status are needed to be monitored in the Internet site. Therefore, a gateway between the Internet and sensor networks is required and plays an important role to collect sensors’ information. The frequent information collection for sensors’ status will result in inefficient network resource utilization. In this paper, we design and implement a sensor gateway which supports efficiently the sensor network topology management. The implemented system supports CoAP protocol and is designed with features for adding and changing sensor nodes with CoAP protocol. Through the experiments and analyses, we demonstrate that our system achieves a good performance with a low request delay time and manage the sensor network topology efficiently. 현재, IP기반의 무선센서네트워크는 환경조사, 빌딩관리, 산업화공장내기기의 상태 정보 및 사용자 헬스케어등의 분야에 적용하기 위해 활발히 연구가 진행 되고 있다. 이러한 환경에 적용된 센서는 노드의 상태 정보 및 노드간의 네트워크 연결 정보를 위해 센서네트워크의 토폴로지 정보를 필수적으로 제공해야한다. 외부의 모니터링 시스템 또는 게이트웨이에서 센서노드의 정보를 수집하고 있다. 이러한 정보수집은 주기적으로 발생하게 되며, 센서네트워크의 자원을 지속적으로 사용하기 때문에 비효율적이다. 본 논문에서는 센서네트워크의 토폴로지 관리를 효율적으로 할 수 있게 하는 센서게이트웨이 구조를 설계하고 구현하였다. 구현된 시스템은 센서환경을 위해 설계된 CoAP프로토콜을 지원할 수 있도록 하였으며 CoAP을 통해 센서노드의 추가, 변경 등을 관측할 수 있는 기능을 추가하였다. 설계, 구현된 시스템의 정보전달 지연시간 등의 분석을 통해 성능을 고찰하였고 효율적으로 토폴로지관리가 가능함을 보였다.

자기 유도 통신에서의 직교 주파수 분할 다중 방식에 관한 연구

주문도 숭실대학교 대학원 2020 국내석사

오늘날 자기 유도 통신은 환경 요인의 영향을 적게 받는다는 특징으로 인해 광범위하게 연구가 진행되고 있다. 자기유도 통신에 대한 대부분의 연구는 이론적인 부분에만 초점을 두고 있다. MI 통신 시스템은 2개의 코일 안테나로 회로가 구성되며, 이러한 시스템의 대역폭은 매우 좁다. 직교 주파수 분할 다중화는 스펙트럼 효율을 효과적으로 향상 시킬 수 있다. 이에 우리는 SDR (Software-defined Radio)를 통해 통신 시스템을 만들었다. GNU 라디오는 SDR을 달성하기 위해 디지털 신호 처리 블록을 제공하는 오픈소스 소프트웨어 개발 도구이다. 본 논문에서는 MI 통신을 위한 합리적인 OFDM 방안을 제안하며, 제안하는 시스템의 성능을 검증하기 위해 USRP와 코일 안테나를 이용하여 GNU 라디오에서 MI 기반의 OFDM 통신 시스템을 구축하였다. Nowadays, magnetic induction communication has been extensively studied mainly because it is less affected by environmental factors. Most research on magnetic induction communication only focuses on the theoretical parts. Since the MI communication system is composed of the circuits with two coil antennas, the bandwidth of this system is extremely narrow. Orthogonal frequency division multiplexing can effectively enhance spectrum efficiency. We can make the communication system through Software-defined Radio. GNU Radio is a free and open-source software development tool that supplies digital signal processing blocks to achieve Software-defined Radio. In this paper, we use the USRP and the coil antennas that we made to build an MI-based OFDM communication system in GNU Radio. Then, the performance of this system is shown. Lastly, we propose a reasonable OFDM scheme for MI communication.

이동형 단말기에서 코퍼스 기반 음성합성의 계산량 감소에 관한 연구

김진우 숭실대학교 일반대학원 2010 국내석사

음성은 사람이 다른 도구 없이 사용하는 정보 전달 매체로서 가장 많이 이용될 뿐 아니라 가장 간편한 수단이다. 또 사람과 기계와 의사소통을 할 수 있게 하는 중요한 기술이 음성합성과 인식이다. 최근 광대역 통신망과 저장매체의 대용량화로 인하여 이동형 단말기에서 다양한 멀티미디어 콘텐츠가 추가되고 멀티미디어의 기본인 문자정보를 청취할 수 있도록 문자를 음성으로 변환해 주는 TTS(Text-to-Speech) 기능이 추가되고 있다. 이동형 단말기에서 요구되는 음성합성기의 성능으로는 고음질의 합성음뿐만 아니라 전력소모의 최소화이다. 문자정보를 음성으로 변환하는 작업 이외의 여러 가지 작업을 수행하는 이동형 단말기는 휴대성과 함께 배터리 사용시간도 매우 중요한 요소이기 때문이다. 그러나 고음질의 음성합성은 많은 계산량이 필요하기 때문에 낮은 성능의 이동형 단말기에는 적합하지 않다. 본 논문에서 제안하는 분산형 음성합성기(DTTS)는 기존의 고음질 코퍼스 기반 음성합성 시스템을 서버와 단말기로 나누어 구성하는 것이다. 서버 음성합성 시스템은 기존의 시스템에 데이터베이스 검색 결과인 최적의 음성파형 연결정보를 생성하는 모듈을 추가하는 것이고, 단말기 음성합성 시스템은 서버 음성합성 시스템에서 생성된 음성파형 연결정보와 단말기에 존재하는 데이터베이스를 이용하여 간단한 계산만으로 고음질 합성음을 생성할 수 있는 시스템이다. 서버 음성합성 시스템은 계산량이나 전력소모에 제한이 없는 PC나 Server에서 동작시키고, 단말기 음성합성 시스템은 저가의 CPU 또는 적은 전력 소모로 실제 합성음을 생성하고자 하는 단말기에서 동작시키는 것이다. 제안하는 분산형 합성기는 비교적 용량이 큰 저장매체를 가지는 이동형 단말기에서 음성합성으로 인한 전력소모를 줄이고, 가전제품이나 사무용품의 음성안내에 활용될 수 있는 합성 칩에 저가의 CPU를 사용할 수 있도록 하는 장점이 있다. As communication medium of information, speech is not only used a lot, but also is the most comfortable. speech synthesis and recognition that can be communication between human and machine are very Important technology. recently TTS system, Text to speech conversion system, is insert in portable terminal by wireless networks and high capacity of ROM. performance of speech synthesis system in portable terminal is not only high quality synthesis, but also minimization of power consuming. portability and battery hold time are greatly important factor in the portable terminal. because the one that execute many work including text to speech conversion. However, high quality synthesis need many computation so that portable terminal of low efficiency can't high quality synthesis. In this thesis, we propose Distributed TTS(DTTS) which devide into server and terminal system from corpus based synthesis system. speech synthesis system in server added that generating module of optimized speech waveform connection information is the result of DB search. speech synthesis system in terminal can make high quality speech synthesis using generated speech waveform connection information as low computation. the server synthesis system program operates on PC or Server which is not have restriction in power consumption and the terminal synthesis program operates on small platform PC or mobile system which is cheap CPU environment that makes actual waveform data by distribute synthesis. The proposed distribute synthesis system demands mobile system or home office electronic equipment which has mass memory medium but smaller power consumption and cheaper CPU platform.

부분 대역 재밍 회피를 위한 강화학습 기반 채널 선택 기법

이명로 숭실대학교 대학원 2023 국내석사

Reinforcement Learning-Based Channel Selection Scheme for Partial Band Jamming Evasion LEE, MYEONG RO Department of Information & Telecommunication Eng. Graduate School of Soongsil University In environments where wireless signals are susceptible to jamming, such as in the context of communication in electronic warfare scenarios, the open nature of wireless communication systems exposes them to security threats. To address these challenges and improve the resilience and security of communications, active research is being conducted, incorporating technologies like spread spectrum and machine learning. This paper proposes a reinforcement learning-based anti-jamming strategy derivation technique to effectively combat partial band jamming, one of the existing jamming techniques. The proposed approach anticipates the frequency channel conditions and employs the presence or absence of jamming effects as input data for the reinforcement learning model. By interacting with the environment, the model learns and adapts. Furthermore, the performance of the anti-jamming model is validated in scenarios with multiple jammers present. Considering the issue of changing jamming patterns in partial band jamming, the reinforcement learning model's input is configured to include the sequence of previous state information. This approach enhances the performance of the anti-jamming model based on sequential information. 부분 대역 재밍 회피를 위한 강화학습 기반 채널 선택 기법 이명로 정보통신공학과 숭실대학교 대학원 통신 전자전 상황과 같이 무선 신호의 전파 방해가 이루어지는 환경은 무선 통신 시스템의 특성 중 하나인 개방성으로 인해 보안 위협에 노출되는 문제점이 발생한다. 이와 같은 문제를 해결하여 통신의 생존성과 보안성을 향상시키기 위해 대역확산 기술을 응용, 기계학습 기술을 적용하는 등 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 기존 대역 재밍 기술 중 하나인 부분 대역 재밍 기술을 효과적으로 극복하고자 기계학습 방법의 강화학습을 기반으로 항재밍 전략 도출 기법을 제안한다. 제안 기법은 부분 대역 재밍의 재밍 영향을 회피하고자 주파수 채널 환경을 상정하고 환경 속 상태 요소의 재밍 유/무 정보를 강화학습 모델의 입력 데이터로 사용하여 환경과 상호작용하여 학습한다. 또한, 재머가 여러 대가 존재하는 문제 상황에서 항재밍 모델의 성능을 검증하고 부분 대역 재밍의 재밍 패턴이 변화하는 문제점을 고려하여 강화학습 모델의 입력으로 이전 상태의 상태정보를 순서에 맞게 입력 데이터로 구성하여 순서정보를 기반한 항재밍 모델의 성능을 향상시킨다.