Purification and biochemical characterization of Ring domain of Doa10 from Saccharomyce cerevisiae

박원성 Graduate School, Korea University 2012 국내석사

In the endoplasmic reticulum (ER), misfolded membrane and cytosolic proteins are retrotranslocated into cytosol and degraded by the 26S proteasome. An E3 ubiquitin-protein ligase, Doa10 from Sccharomyces cerevisiae plays an important role in the ER-associated degradation (ERAD). Doa10 follows the N-end rule in which proteins bearing destabilizing N-terminal residues are specifically recognized and ubiquitinylated. Especially, Doa10 binds the acetylated methionine, alanine, valine, serine, threonine, cysteine residues at the N-terminus of target substrates and ubiquitylates them in collaboration with its cognate E2 ubiquitin-conjugating enzymes (E2s), Ubc6 or Ubc7. Doa10 is a transmembrane protein located in the ER membrane and in the inner nuclear membrane, and has 14 membrane spanning regions. The cytosolic N-terminal domain of Doa10 is considered as RING domain based on its characteristic sequence. The RING domain has been reported as a site which E2 ubiquitin-conjugating enzymes bind from researches of RING type E3 ubiquitin-protein ligases. The RING domain gene was cloned from S. cerevisiae genomic DNA. The RING domain protein was over-expressed using E. coli. and purified through several chromatographic steps. Then NMR study of the RING domain was performed by Dr. Lim. NMR structure of the RING domain was solved and the structure was similar with other RING domain structures previously solved. The interaction of the RING domain with Ubc6 was also verified by NMR titration. 소포체에서 정상적인 3차 구조를 형성하지 못한 막 단백질이나 세포 기질 단백질은 세포 기질로 거꾸로 이동하고, 프로테아솜에 의해 분해된다. 효모의 E3 유비퀴틴 연결효소, Doa10은 ERAD에서 중요한 역할을 한다. Doa10은 N-end rule을 따라서, 아미노 말단에 불안정한 아미노산을 가지고 있을 경우 이를 특이적으로 인지하고 결합하여 유비퀴틴을 붙인다. 특히 Doa10은 표적 단백질의 아미노 말단의 아세틸화된 메티오닌, 알라닌, 발린, 세린, 트레오닌, 시스테인 잔기들과 결합하고 동계의 E2 유비퀴틴 전달 효소인 Ubc6 또는 Ubc7과 함께 공동으로 유비퀴틴을 붙인다. Doa10은 소포체의 막과 핵의 내막에 위치한 막관통단백질이고, 14개의 막 관통 부분을 갖는다. Doa10의 세포 기질에 위치한 아미노 말단의 도메인은 그 특유의 서열에 기초해서 RING 도메인이라고 여겨진다. RING 도메인은 RING형 E3 유비퀴틴 연결효소의 연구들로부터 E2 유비퀴틴 전달 효소가 결합하는 부위로 알려져왔다. RING 도메인 유전자는 효모의 유전체 DNA로부터 복제되었고, RING 도메인 단백질은 대장균을 이용해서 과발현되었고, 여러 색층 분석의 단계들을 거쳐서 정제되었다. 그리고 임종수 박사에 의해 RING 도메인의 핵자기 공명 연구가 행해졌다. RING 도메인의 핵자기 공명 구조가 풀렸고 이전에 구조가 풀린 다른 RING 도메인들과 비슷한 구조를 보였다. RING 도메인과 Ubc6의 상호 작용 또한 핵자기 공명 적정에 의해서 확인되었다.

Study of DOA estimation in the presence of multiple signal classification algorithm in wireless communication : 무선통신에서 다중 신호 분류 알고리즘을 사용한 DOA 예측에 관한 연구

Prabesh Paudel 목포대학교 대학원 2017 국내석사

Array signal processing is an important branch in the field of signal processing. It has developed drastically in recent years due to versatility in use in different fields like radio detection, communication, sonar earthquake, exploration, astronomy and biomedicine. Direction of array signal processing can be classified in two processing as self-adaptation array processing and spatial spectrum. Spatial spectrum estimation theory and technology has become main aspect in the course of array signal processing. Spatial spectrum estimation is focused on investigating the system of the spatial multiple sensors arrays, with the main purpose of estimating the signal’s spatial parameters and the location of the signal source. It also expresses the signal distribution in the space covering almost all directions to the receiver. Hence we can obtain the DOA of signal if we get spatial spectrum. We can say the spatial spectrum estimation is also DOA estimation. An array antenna system with innovative signal processing can enhance the resolution of a signal direction of arrival (DOA) estimation. Super resolution algorithms take advantage of smart antenna structures to better process the incoming signals. Thus, the smart antenna system becomes capable to locate and track signals by the both users and interfaces and dynamically adapts the antenna pattern to enhance the reception in Signal of interest direction and minimizing interference in Signal of not interest direction. They also have the ability to identify the multiple targets. This paper explores the Eigen- analysis of super resolution algorithm. Here simulation comparison between MUSIC algorithm and Smooth music algorithm is presented. In this paper we simulate the high resolution subspace based DOA algorithm called Multiple Signal Classification (MUSIC) on a uniform linear array in the presence of ideal white Gaussian noise. MUSIC methods give more accurate and smooth resolution of the signals 배열 신호처리는 신호처리 분야에서 매우 중요한 분야로서 무선탐지, 통신, 지진 탐지기, 탐험, 천문학 및 생물의학과 같은 다양한 분야에서 다재다능한 사용 덕분에 최근에 매우 빈번하게 개발되고 있다. 배열 신호처리의 방향은 자기 적응 배열 처리와 공간 스펙트럼과 같은 두 가지 처리 방법으로 분류할 수 있다. 공간 스펙트럼 예측 이론과 기술은 배열 신호처리 과정에서 더 중요하다. 공간 스펙트럼 예측은 신호의 공간 파라메터와 원신호의 위치를 예측하기 위한 목적을 가지고 공간 다중 센서 배열의 시스템을 조사하는 것에 집중되어 있다. 또한 수신기에 거의 모든 방향을 커버하는 공간상에 신호분포를 나타낸다. 그러므로 우리는 공간 스펙트럼을 얻을 수 있다면 신호의 DOA를 얻을 수 있다. 그러므로 우리는 공간 스펙트럼 예측을 DOA 예측이라고 말할 수 있다. 혁신적인 신호처리 능력을 갖는 배열 안테나 시스템은 DOA 값의 해상도를 향상시킬 수 있다. 스마트 안테나 구조의 장점을 갖는 고 해상도 알고리즘은 입력 신호를 더 잘 처리할 수 있다. 그러므로 스마트 안테나 시스템은 수신기와 송신기 모두에서 신호를 확인하고 추적할 수 있는 능력을 향상시키며 또한 무관심 방향의 신호의 간섭을 최소화하고 관심 방향의 신호의 수신을 향상시킬 수 있도록 안테나 패턴을 드라마틱하게 적응시킨다. 또한 다중 타켓을 확인 하는 능력을 가지고 있다. 본 논문은 고 해상도 알고리즘의 고유값 분석을 이용한다. 본 논문에서는 MUSIC 알고리즘과 Smooth MUSIC 알고리즘을 비교 실험하였다. 본 논문에서 가우시안 잡음이 존재하는 균일한 선형 배열에서 MUSIC이라 불리는 DOA 알고리즘을 기반으로 고 해상도 부분 공간을 실험하였다. 결과적으로 MUSIC 방법이 신호의 해상도를 더 정확하고 부드럽게 나타났다.

응급실 도착전 사망(death on arrival [DOA]) 환자 가족의 경험과 의료진에 대한 요구도 조사

임지혜 연세대학교 대학원 2014 국내석사

본 연구는 DOA(death on arrival [DOA]) 환자 가족을 대상으로 DOA 환자 가족의 경험과 의료진에 대한 요구도를 조사하여 응급실 실무에 적용하여 의료진들의 DOA 환자 가족에 대한 이해도를 높이고 DOA환자 가족을 돕기 위한 목적으로 수행되었다.본 연구는 조사연구로서 DOA 환자 가족 60명을 대상으로 실시되었다. 연구도구는 문헌고찰을 통해 도출된 문항을 선택하여 전문가 12인으로부터 내용타당도를 검증받은 설문지로 DOA 환자 가족의 신체적 경험, 정신적 경험, 사회적 경험과 의료진에 대한 정보요구, 정서적 요구, 참여요구를 측정하였다. 2013년 8월 5일부터 2013년 12월 7일까지 자료 수집을 하였으며 PASW SPSS 18.0을 이용하여 DOA 환자 가족의 일반적 특성, DOA 환자 가족의 경험, 의료진에 대한 요구도, 일반적 특성에 대한 DOA환자 가족의 경험과 요구도를 분석하였다. 자료분석방법으로 일반적 특성은 평균과 실수를 이용하여 구했으며 DOA 환자 가족의 경험과 의료진에 대한 요구도는 평균과 표준편차를 이용하였으며 일반적 특성에 따른 DOA 환자 가족의 경험과 요구도는 t-test와 ANOVA, Scheffe 사후검정을 이용하여 결과를 분석 하였으며 연구결과는 다음과 같다.1. DOA 환자 가족의 일반적 특성으로 성별, 연령, 결혼상태, 종교, 고인과의 관계, 응급실 체류시간, 고인의 사망을 알게 된 경위, 고인의 사망원인, 고인에 대한 사망예측 여부, 고인의 사망에 대한 준비상태를 조사하였다. 결혼상태는 미혼, 기혼, 사별로 나누어 보았으며 고인과의 관계는 촌수를 중심으로 무촌, 1촌, 2촌이상으로 나누었다. 고인의 사망을 알게 된 경위로는 직접적으로 고인과 함께 온 경우와, 간접적으로 고인의 사망 소식을 의료진으로부터 접한 경우와 가족 및 지인으로부터 사망소식을 접한 경우로 나누어 보았다. 고인의 사망원인으로는 사고와 질병이 있었으며 본 연구에서 자연사와 만성질환은 제외하였으며 본 연구에서 말하는 질병은 사망 후 의사로부터 사망선고를 받은 진단명을 말한다.2. DOA 환자 가족의 전반적인 응급실 경험은 4점 만점에 평균 2.70점이었으며 그렇다 3점에 가까운 평균점수를 나타내는 것으로 보아 DOA 환자 가족은 정신적, 신체적, 사회적 경험의 정도가 없는 것 보다 있는 것으로 해석할 수 있다. 각 항목별 평균점수는 4점 만점에 정신적 경험 2.89점 신체적 경험 2.63점, 사회적 경험 2.61점이었으며 DOA 환자 가족은 정신적 경험의 정도가 가장 높았으며, 사회적 경험의 정도가 가장 낮았다.3. DOA 환자 가족의 의료진에 대한 요구도는 4점만점에 평균 3.09점이었으며 그렇다와 매우 그렇다 사이의 점수를 나타내는 것으로 보아 정보요구, 참여요구, 정서적요구의 정도가 전반적으로 있었던 것으로 해석할 수 있다. 각 영역의 평균점수는 4점만점에 정보요구 3.33점, 참여요구 3.05점, 정서적 요구 2.80점이었으며 정보요구의 정도가 가장 높았으며 정서적 요구의 정도가 가장 낮았다.4. 일반적 특성에 따른 DOA 환자 가족의 경험에서 결혼상태(F=7.206), 고인과의 관계(F=3.797), 고인의 사망원인(t=-2.375), 고인의 사망 예측여부 항목(F=7.527)에서 유의한 차이를 보였고(p<.05), 성별, 연령, 종교, 응급실 체류시간, 고인의 사망을 알게 된 경위, 고인의 사망에 대한 준비상태, 고인의 사망 후 경과기간에서는 유의한 차이가 없었다.5. 일반적 특성에 따른 DOA 환자 가족의 의료진에 대한 요구도에서 성별(t=-2.091), 결혼상태(F=5.270), 고인과의 관계(F=3.299)에서 유의한 차이를 보였고(p<.05), 연령, 종교, 응급실 체류시간, 고인의 사망을 알게 된 경위, 고인의 사망원인, 고인의 사망 예측여부, 고인의 사망에 대한 준비상태, 고인의 사망 후 경과기간에서는 유의한 차이가 없었다.이상의 연구결과로 DOA 환자의 가족은 경험에서 정서적 경험의 정도가 가장 높았으며, 의료진에 대한 요구도에서 정보요구의 정도가 가장 높았던 것을 알 수 있었다. 또한 일반적 특성에 따른 DOA 환자 가족의 경험에서 결혼상태, 고인과의 관계, 고인의 사망원인, 고인의 사망예측여부 항목이 유의한 차이를 보였으며, 의료진에 대한 요구도에서는 성별, 결혼상태, 고인과의 관계 항목이 유의한 차이를 보였다. 따라서 본 연구는 DOA 환자 가족의 경험과 의료진에 대한 요구도를 이해하는데 도움이 될 것이며, 추후 이들을 돕기 위한 교육프로그램 개발 및 간호중재 개발이 필요하리라 사료된다.

Biochemical characterizations of stress associated proteins from arabidopsis thaliana (AtSAPs) and the potential interaction between Doa1 and Hse1 in intracellular trafficking

최훈 성균관대학교 일반대학원 2012 국내석사

Arabidopsis thaliana의 SAP gene family는 14개의 member로 구성되어있다. 14개의 멤버들 중 10개, AtSAP1-10은 N &#8211;말단 부분에는 A20 znic finger 도메인이 존재하며 C-말단 부분에는 AN1 zinc finger 도메인을 가지고 있다. A20 zinc finger 도메인은 NF-κB 신호체계를 하향 조절 하는TNF-α 유도 단백질 A20의 한 부분으로 처음 규명 되었다. 이후에 A20 zinc finger 도메인은 ubiquitin을 인식하고 E3 ubiquitin ligase 활성을 갖는다고 밝혀졌다. AN1 zinc finger 도메인은 Xenopus laevis 의 ubiquitin-like 단백질인 ZNF216에서 처음 발견되었으나 생물학적 기능은 거의 알려져 있지 않다. 특히 동물에서 A20/AN1 zinc finger 도메인을 갖는 단백질은 면역체계를 조절하는 역할을 한다고 알려져 있다. 하지만 식물체 내에서 A20/AN1 zinc finger를 갖는 단백질 경우 신호전달 시스템이 거의 연구가 진행되어지지 않았다. 그래서 이 논문을 통해 AtSAP family 들이 동물에서와 마찬가지로 ubiquitin을 인지하고 E3 ubiquitin ligase 활성을 갖는지 AtSAP5를 통해 확인한 결과를 보고하려고 한다. 연구 결과, AtSAP들은 적어도 3가지 형태의 poly-ubiquitin 사슬 (linear, K-48 linked, K63-linked) 을 인식할 수 있었다. 그리고 AtSAP5는 AtUBC4를 E2 conjugating enzyme 으로 사용하여 E3 ubiquitin ligase 활성이 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 통해서 식물체 내에서 AtSAP들이 ubiquitin을 매개로 하여 세포신호 조절을 할 수 있을 것이라고 판단된다. Yeast Doa1/Ufd3는 endoplasmic reticulum-associated protein degradatio n (ERAD) 와 endosomal sorting 에 관여하는 단백질이다. Doa1의 endosomal sorting 은 Hse1과 상호작용하여 일어난다. 이전의 연구결과에서 Doa1과 Hse1의 상호 작용은 Doa1의 PFU도메인과 Hse1의 SH3 도메인 직접적으로 매개되어 endosomal sorting이 일어난다고 보고 되었다. 하지만 Doa1과 Hse1의 직접적 상호작용인지는 확실하지 않다. 그래서 GST-pulldown assay, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) 와 nuclear magnetic resonance (NMR).을 통해서 Doa1와 Hse1의 연관성을 연구하였다. GST-pulldown assay결과 두 단백질이 직접적인 상호작용을 확인할 수 없었다. FCS통한 실험을 통해서 autocorrelation 확인해 보았지만 Doa1과 Hse1의 직접적인 상호작용을 확인 할 수 없었다. 마지막으로 ~mM 정도 약한 결합력으로 두 단백질 간의 상호 작용이 있는지 NMR을 통해 확인 보았지만 어떠한 아미노산의 위치 변화도 확인 할 수 없었다. 이러한 결과로 Doa1과 Hse1 관여하는 endosomal sorting이 일어나기 위해서는 두 단백질 사이에 알려지지 않은 다른 매개체 역할을 하는 단백질이 있을 것이라고 추측할 수 있다. Arabidopsis SAP gene family consists of 14 members. The 10 of 14 members (AtSAP1~AtSAP10) have two zinc finger domains: A20 zinc finger domain at the N-terminus and AN1 zinc finger domain at the C-terminus. A20 zinc finger domain was first identified as a part of TNF-α inducible protein A20 which is required for the down-regulation of NF-κB. The A20 zinc finger domain binds ubiquitin and possesses an E3 ubiquitin ligase activity. AN1 zinc finger domain is first found in an ubiquitn-like protein from Xenopus laevis but its biological function remains unresolved. In animals, the role of A20/AN1 zinc finger-containing proteins in regulating immune responses has been well characterized, including ZNF216 and AWP. However, the regulatory targets and modes of action of such proteins including AtSAPs in plants are largely unknown. Here I investigated whether recombinant AtSAPs recognize poly-ubiquitin chains and AtSAP5 possesses E3 ubiquitin ligase activity in vitro like their mammalian homologues. I found that AtSAPs recognize at least three types of linkage-specific poly-ubiquitin chains: linear, K48-linked and K63-linked ones. Also, I observed that AtSAP5 exhibits an E3 ubiquitin ligase activity with AtUBC4 as its cognate E2 in vitro. My results suggest that AtSAPs may be involved in ubiquitin-mediated cellular processes in plants. Yeast Doa1/Ufd3 is involved in endoplasmic reticulum-associated protein degradation and endosomal sorting. Doa1 functions in the endosomal sorting by its association with Hse1. The association of Doa1 with Hse1 was previously reported to be mediated between PFU domain of Doa1 and SH3 of Hse1, but it remains unclear whether the association between Doa1 and Hse1 is direct. Here I found that Doa1 and Hse1 do not interact directly in vitro by combination of pulldown, fluorescence correlation spectroscopy (FCS) and nuclear magnetic resonance (NMR). No interaction was found in the pulldown assay at the molar ratio of 25. FCS data showed no shift in autocorrelation functions compared to a known interaction with ~ 10 &micro;M Kd. NMR titration revealed subtle changes in some peak positions presumably due to line broadening. My results suggest that the association between Doa1 and Hse1 is likely to be mediated by an unknown protein in vivo.

태양광 시스템을 이용한 외기전담시스템(DOAS) 기반 초고층 공동주택 중앙 집중식 환기시스템 설계 프로세스 및 모델 개발

김진효 세종대학교 대학원 2011 국내석사

최근 우리나라 대도시를 중심으로 초고층 주상복합 건물이 도시 주거문화를 선도하는 하나의 트랜드로 자리 잡았다. 그러나 아직까지 초고층 주상복합건물에서 기술적으로 시급히 해결해야 할 과제들 중 하나는 외피의 기밀화로 부족해진 환기량을 보충하고 현행 환기량 기준이 규정한 필요환기량을 에너지 절약적이고 친환경적인 방법으로 각 세대마다 안정적으로 공급하는 문제이다. 또한, 정부의 친환경 녹색 에너지 기술 개발 보급 및 확대 정책에 따라 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 그 중 태양열 및 태양광이용기술은 거물 분야에 있어 실용화가 두드러진 신재생에너지원으로써 과거에 비해 많은 활용 기술이 기대되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 신재생에너지 원을 이용한 에너지 자립형 중앙 공급 식 외기전담 시스템을 제안하였다. 1) 전열교환 개별 환기시스템이 설치된 초고층 주상복합 건물 거주자들에 대한 설문조사를 통해 개별 환기장치 운전에 대한 문제점을 조사하였다. 2) 개별환 기 문제점을 해결하기 위한 방안으로 중앙 공급 식 외기전담 시스템 시뮬레이션을 통해 에너지 소비량을 검토하였다. 3) 태양광 시스템의 적용을 위해 수평면 전일사량 산정 및 PV array 면적 예측 모델을 제안하였다. 4) 제안된 프로세스와 모델을 토대로 시스템의 타당성을 검토 할 수 있는 통합 프로그램을 개발하였다. 이상의 결과를 통해 초고층 공동주택 내 환기의 문제를 개선할 수 있는 중앙 공급 식 외기전담시스템을 적용할 경우 기존 시스템에 비해 에너지 절감이 있을 것으로 예측되었으며, 태양광 시스템의 타당성 검토 및 적 용성 향상에 기여할 것으로 판단된다. Over the last decade, high-rise apartment building and multipurpose building has become representative of Korean residential building and has become tighter and better insulated. With this development, the energy consumption owing to ventilation can became much greater than that caused by the heat transfer through the building shell. Decentralized energy recovery ventilator and air-conditioning and systems are increasingly being used in high-rise apartment building in Korea. However, the operation of a typical decentralized air-conditioning system is not well understood. In addition renewable energy systems and policy are rapidly increased by the government. The use of solar thermal and photovoltaic technology in the field of renewable energy as a prominent than in the past, a lot is expected to leverage technology. Thus, in this study using renewable energy sources and dedicated outdoor air system is proposed. First, it is found that current occupants and problems of heat recovery ventilator operation in high-rise buildings are investigated. Second, dedicated outdoor air system-ceiling radiant cooling panel system can reduce the cooling coil load over 21% annually compared with the current energy recover ventilator-packaged air conditioner pair. Third, it is to develop a photovoltaic array area estimation model applicable to energy independent dedicated outdoor air system design. The predicated PV array area is very similar to that of the real case. Through the above results, the problem of high-rise apartment house to improve ventilation in the dedicated outdoor air system compared to the existing system is predicated to have energy saving, feasibility and applicability of the solar system to contribute to improving is considered.

Preamble design and virtual beamforming for cellular-connected UAV

문수혁 중앙대학교 대학원 2021 국내박사

현재 셀룰러 기반 네트워크에서 UAV와 기지국 간 통신을 위해 높은 배터리 소모를 줄이고, 지속적으로 DoA를 추정해야 한다. 높은 배터리 소모를 줄이기 위한 방법으로 UAV의 통신 에너지를 줄이는 방법과, 추진 에너지를 줄이는 방법이 있다. UAV와 기지국 간의 통신 관련 에너지를 줄이는 방법중 하나로 동기화에 사용되는 통신 에너지를 줄이는 방법이 있다. 또한, UAV가 3D 공간에서 지속적으로 이동함에 따라 일정한 데이터 전송률을 유지하기 위해 효과적인 수신 빔포밍 방법이 필요하다. 효과적인 수신 빔포밍을 수행하기 위한 방법 중 하나로 UAV와 기지국 간 DoA 추정 알고리즘에 대한 연구가 있다. 본 논문의 2장에서는 지상의 사용자에게 최적화 된 다운틸트 안테나가 있는 셀룰러 네트워크가 지상파 셀룰러 서비스를 공중의 사용자로 확장 할 수 있는 미래의 UAV 셀룰러 네트워크에 대한 다양한 과제에 대해 논의한다. UAV 셀룰러 네트워크에서 큰 채널 변동 및 UAV 전력 소비와 같은 문제를 극복하기 위해 확장 가능한 시퀀스를 사용하여 이러한 네트워크에 대한 프리앰블 설계 기술을 제안한다. 특히 UAV에서 배터리 전력을 효율적으로 사용하기 위해 세 가지 유형의 scalable 시퀀스, 즉 Maximal length scalable 시퀀스, Zadoff–Chu scalable 시퀀스 및 LFM scalable 시퀀스를 제안한다. 이러한 확장 가능한 시퀀스의 속성을 다양한 채널 환경에서 시뮬레이션을 통해 분석 및 비교하였다. 본 논문의 3장에서는 UAV가 ULA를 통해 2D DoA와 셀 ID를 추정하는 알고리즘을 제안한다. 지속적으로 움직이는 UAV의 DoA와 셀ID를 추정하기 위한 효율적인 알고리즘이 필요하다. 기존의 논문들은 2D DoA추정 알고리즘에 집중하였고, 셀ID 추정은 고려하지 않았다. 따라서, 프리앰블의 자기상관 특성을 이용하여, 셀 ID를 추정하고, 자기상관 결과를 바탕으로 지속적으로 DoA를 추정하는 3가지 알고리즘을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 알고리즘을 이용하여 지속적으로 DoA 추정이 가능한 것을 확인하였고, 프리앰블의 자기상관 특성을 이용하여 셀 ID 획득이 가능한 것을 확인하였다. 또한, 제안한 알고리즘을 통해 수신 빔포밍을 하였을 때와 수신 빔포밍을 하지 않았을 때의 BER 성능과 RMSE 성능을 비교하였다. In the current cellular-based network, for communication between UAV and base station, it is necessary to reduce high battery consumption and continuously estimate DoA. A way to reduce high battery consumption include a way of reducing communication energy of UAVs and a way of reducing propulsion energy. One of the ways to reduce the communication-related energy between the UAV and the base station is reducing the communication energy used for synchronization. In addition, as the UAV continuously moves in 3D space, there is a need for an effective receive beamforming method to maintain a constant data rate. The study of DoA estimation algorithms between UAVs and base stations is one of the methods for performing effective receive beamforming. In Chapter 2 of this paper, We discuss various challenges for future UAV cellular networks, where cellular networks with down-tilted antennas optimized for terrestrial users can extend terrestrial cellular services to aerial users. To overcome challenges such as large channel variation and UAV power consumption in UAV cellular networks, we propose a technique of preamble design for these networks using scalable sequences. Specifically, three types of scalable sequences are proposed for efficient use of battery power in UAVs, namely, maximum-length scalable sequence, Zadoff–Chu scalable sequence, and linear frequency modulated (LFM) scalable sequence. The properties of these scalable sequences are analyzed and compared through simulations in different channel environments. In Chapter 3 of this paper, we propose an algorithm for UAV to estimate 2D DoA and cell ID with ULA. There is a need for an efficient algorithm for estimating the DoA and cell ID of a constantly moving UAV. Existing papers focused on the 2D DoA estimation algorithm and did not consider cell ID estimation. Therefore, we propose three algorithms for estimating the cell ID using the autocorrelation characteristic of the preamble and continuously estimating the DoA based on the autocorrelation result. In simulation, we confirm that DoA can be continuously estimated using the proposed algorithm, and that cell ID can be obtained using the autocorrelation property of the preamble. In addition, BER performance and RMSE performance were compared when receive beamforming and without receive beamforming through the proposed algorithm.

Broadband DOA Estimation Using FDFIBs and MPM

주위위 경상대학교 대학원 2007 국내석사

The adoption of smart antenna techniques in future wireless systems is expected to have a significant impact on the efficient use of the spectrum, the minimization of the cost of establishing new wireless networks, the optimization of service quality, and realization of transparent operation across multi-technology wireless networks. The Direction-Of-Arrival (DOA) estimation and beamforming are two key elements in the smart antenna processing schemes which are used to determine the direction of the signal source and steer the antenna to point at it to reduce interference. The application of these two elements makes it possible to use a set of small non-directional antennas to simulate a large directional antenna. Most of the DOA estimation techniques proposed in the literature relate to narrowband techniques, like MUSIC (Multiple Signal Classification), ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique), and ML (Maximum Likelihood) etc. In this paper, we presented an extension of the broadband DOA estimation method by combining a broadband beamformer and a newly developed narrowband DOA estimation method. The beamformer we used in the paper is frequency-domain frequency-invariant beamformer (FDFIB). It can provide a good frequency-invariant beampattern, as well as the low computational time and simple implementation. And the proposed method uses the Matrix Pencil Method (MPM) instead of conventional DOA estimation methods based on the eigen-structure of the input covariance matrix to provide a superior resolution performance. Simulations are presented to demonstrate that the proposed method performs a better DOA estimation.

Measurement of phase difference and direction of arrival using time-modulated array with general modulation parameters

김건우 중앙대학교 대학원 2024 국내석사

시간 변조 어레이(TMA)는 무선 주파수 스위치를 주기적으로 켜고 끄는 방식으로 시간 영역에서 변조되는 어레이입니다. 초저 부엽 레벨, 전자 빔 스캐닝을 위한 어레이 가중치 제어, 그리고 도착 방향(DOA) 추출을 위해 연구되어 왔습니다. 신호의 DOA는 전자 관련 많은 응용 분야 및 레이더 및 통신 시스템에서 중요한 정보 중 하나입니다. 이 논문에서는 일반적인 변조 매개변수와 함께 두 소자 TMA를 사용하여 위상 차 및 DOA를 추출하는 방법과 공식을 제안합니다. 관련 스펙트럼 요소는 페이저의 도움으로 설명되며 위상차와 DOA의 식은 스펙트럼 요소의 측정된 크기와 복소수로부터 유도됩니다. 또한 주파수 하향 변환을 통한 측정과 관련된 문제도 다룹니다. 제안된 방법과 관련 이론을 평가하기 위해 시뮬레이션과 실험을 수행합니다. Time Modulated Array (TMA) is an array that is modulated in the time domain by periodically turning on and off a radio frequency switch. It has been studied for array weighting control for ultra-low sidelobe level, electronic beam scanning, and extraction of direction of arrival (DOA). The DOA of the signal is one of the important parameters for many applications of electric support, radar, and communication systems. In this thesis, methods and formulas are proposed for extracting phase difference and DOA using a two-element TMA with the general modulation parameters. The relevant spectral components are described with the help of a phasor diagram and equations for phase difference and the DOA are derived from the measured magnitude and complex quantities of these spectral components. In addition, issues involving measurement with frequency down-conversion are addressed. Simulations and experiments are performed to evaluate the proposed method and the related theory.

Adaptive Beamforming for Direction-of-Arrival Estimation of Wideband Chirp Signals in Sensor Arrays : 광대역 chirp 신호의 방위각 추정을 위한 빔형성기법

김정수 경북대학교 대학원 2009 국내박사

배열센서를 이용한 다중 음원의 위치를 추정하고 추적하는 문제는 소나, 레이더, 음성 신호처리, 무선 이동 통신 등 많은 분야에서 널리 알려진 문제이다. 광대역 chirp 신호는 시간에 따라 주파수가 일정하게 변하는 시간-주파수 특성을 가지는 신호로서 레이다, 소나 그리고 이동통신 등의 많은 응용분야에서 이용되고 있다. 최근에 센서 배열에서의 광대역 chirp 신호의 도달각 (DOA :Direction-of-Arrival)추정에 대한 많은 연구가 진행 중이다. Wang 등은 chirp신호의 주파수 변화율을 시간-주파수 분석을 통해 추정하고 이를 반복적으로 보상하여 협대역의 부공간 기반 DOA추정기법을 적용하였다. 그러나 Wang의 방법은 수렴이 보장되지 않고 또한 초기 DOA에 따라 성능이 크게 좌우되며 최종적으로 추정된 DOA는 큰 bias를 가지는 것으로 알려져있다. Chirp 신호의 시간-주파수를 함께 고려하여 이를 해결하기 위하여 Gershman등은 chirp 신호의 변화 정도가 초기 주파수에 비해 충분히 작도록 광대역 chirp 신호를 짧은 구간으로 나눈 후 주어진 시간에서 코히어런트 신호-부공간 (CSS: Coherent Signal-Subspace)기법을 적용하여 DOA를 추정하고자 하였다. 그러나 이 방법은 분할된 데이터 구간의 길이에 의해서 성능이 좌우되는 문제를 가진다. 이를 해결하고자 그들은 광대역 chirp 신호의 방위각과 주파수 파라미터를 보다 강인하고 정확하게 추정하고자 단일 chirp 신호를 가정한 로그-우도 함수 (log-likelihood function)로부터 chirp 빔형성 (CBF: Chirp BeamForming)기법을 유도하였다. 그러나 CBF 기법은 다중의 chirp 신호일 경우 상호 간섭으로 인하여 추정된 파라미터와 방위각은 bias를 가지는 문제를 가진다. Lie등은 다중 chirp 신호를 Peleg의 MC-DPT (Multi-Component Discrete Polynomial Phase Transform) 를 이용하여 시간-주파수 평면상에서 단일 chirp 신호들로 분리하여 상호간섭을 없앤 후 각각에 CBF 를 적용함으로써 bias 문제를 해결하였다. 그러나 Lie의 방법은 동일한 시간-주파수 특성을 가지고 다른 방위에서 입사하는 다중 chirp 신호의 경우 시간-주파수 평면상에서는 근본적으로 분리가 불가능하므로 방위각 bias 문제는 여전히 존재하게 된다. 따라서 bias 문제를 야기하는 간섭신호를 시간-주파수 영역이 아닌 방위각 영역에서 억제하기 위한 방법이 요구되며 가장 효과적인 방법이 적응 빔형성기법이다. 적응 빔형성기법은 협대역신호를 기반으로 하며 광대역 신호로 확장하여 적용하기 위해서 크게 인코히어런트 (incoherent) 기반의 기법과 코히어런트 기반의 기법으로 나뉘어 진다. 인코히어런트 기반의 기법은 광대역 신호를 이산 푸리에 변환 (DFT: Discrete Fourier Transform)을 통해 협대역 신호들로 변환한 후 각 협대역 신호에 적응 빔형성기법을 적용하여 빔출력을 얻은 후 이 결과를 평균하여 광대역 신호의 방위각을 추정하는 방법이다. 반면 코히어런트 기반의 기법은 DFT를 통해 얻어진 대역내의 다수의 협대역 신호들을 대역내에 존재하는 특정 주파수의 협대역 신호 영역으로 변환시켜 특정 주파수에 대해 적응 빔형성을 함으로써 방위각을 추정하는 방법이다. 일반적으로 코히어런트 기반의 기법이 낮은 신호대 잡음비에서 효과적이며 출력도 안정적인 것으로 알려져 있다. 대표적인 코히어런트 기반의 방법으로 focused 적응 빔형성기법, STMV (Steered Minimum Variance) 기법 등이 있다. focused 적응 빔형성기법은 focusing 행렬을 구성하기 위하여 미리 신호의 방위각 정보를 알고 있어야 한다는 단점이 있고, 미리 알고 있는 방위각 정보가 실제 방위각과 다른 경우 방위각 추정치의 오차가 발생하게 된다. STMV 기법은 센서 데이터를 각 주파수별로 미리 가정한 조향각으로 선 조향한 다음, 선 조향된 주파수 정보들로부터 조향 공분산행렬 (STCM: Steered Covariance Matrix)을 구성하고 이를 이용하여 적응 가중벡터를 추정한다. STMV 기법은 광대역 신호에 대한 focusing 행렬이 불필요하므로 이로 인하여 생기는 방위각 추정 bias가 작은 것으로 알려져 있다. 그러나 STMV 기법은 광대역 신호를 단일 주파수에 대한 focusing 과정 없이 공분산 행렬을 추정하기 때문에 주파수 상에서 서로 다른 신호들이 공간상에서 다른 방위각에 존재하는 간섭신호로 간주되는 이른바 확산 효과를 갖게 된다. 이는 제거해야 할 간섭신호의 수가 증가됨을 의미하며 이는 제한된 센서의 수로 효과적으로 모든 간섭신호를 제거 할 수 없게 된다. 본 논문은 광대역 chirp 신호에서 이러한 확산 효과를 줄여 보다 효과적으로 간섭신호를 제거하는 chirp 적응 빔형성기법을 제안한다. 광대역 chirp 신호는 일반적인 광대역 신호와는 달리 명백한 시간-주파수 특성을 가진다. 이러한 특성을 이용하여 광대역 chirp 신호를 보다 좁은 대역으로 바꾸는 과정을 거치게 된다. 모의 실험에서 시간-주파수특성을 고려한 제안한 CSTMV (Chirp STMV)기법의 방위각 추정성능을 기존의 STMV기법과 CBF 기법에 대해 비교하였다. 그 결과 제안한 기법이 기존의 기법에 비해 우수한 방위각 분해능과 작은 추정오차를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 제안한 chirp 적응 빔형성기법은 chirp신호의 방위각추정문제에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

빔포밍과 DOA기반의 마스킹을 이용한 2채널 음성 개선

김수환 경상대학교 대학원 2012 국내석사

본 논문에서는 빔포밍 알고리즘과 DOA기반 마스킹 알고리즘을 이용한 다채널 음성개선방법을 제안한다. 제안하는 음성개선 알고리즘의 목적은 휴대용 단말기에 적용시키는 것과 목표 음성신호 구간에서 음질을 개선하는 것이므로 2채널 빔포밍을 사용하였다. 제안한 음성개선 방법은 빔포밍 방법 중 시간영역에서의 linearly constrained minimum variance (LCMV) 알고리즘을 사용하고 전/후처리기로 잡음과 목표 음성신호의 분리를 위한 DOA기반 마스킹 및 mel-scale Wiener 필터를 사용하여 잡음제거를 하는 것이다. 최적의 성능을 위하여 LCMV의 학습률과 마스킹의 DOA 임계치를 최적화시키는 과정을 수행하였다. 성능실험은 성능지수를 perceptual evaluation of speech quality (PESQ)와 signal-to-noise-ratio (SNR)로 하여 기존의 LCMV만 사용했을 때와의 성능비교를 통하여 수행되었다. 실험결과는 평균적으로 제안된 방식이 기존의 LCMV만을 사용했을 때보다 PESQ는 0.09 그리고 출력 SNR은 5.75dB만큼 성능향상을 보여준다.