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Non-coherent 실내 UWB 시스템에서 Search Back Window기법을 이용한 TOA 추정 기법
박철웅(Cheol-Ung Park),박운용(Woon-Yong Park),이원철(Won-Cheol Lee) 대한전자공학회 2006 대한전자공학회 학술대회 Vol.2006 No.11
This paper proposes a scheme for TOA estimation employing low-bit ADCs and analog window bank for energy collection. To accomplish the low-bit ADC process, an appropriate DC offset is extracted via performing DC level estimator, TOA estimation is carried out by two steps designated by coarse and fine processes. To improve TOA accuracy, dual overlapped window banks designated as primary and auxiliary windows are utilized. In addition, the search back window (SBW) is installed to achieve a further enhancement in TOA estimation. To verify the ranging performance, two types of channel models are considered for simulations. Results show that the proposed ranging scheme performs well even in condensed multi path environment with low SNR situation
클럭 표류 영향을 고려한 양방향 거리 인지 기반의 TOA/TDOA 추정 방안
박운용,박철웅,최성수,이원철,Park, Woon-Yong,Park, Cheol-Ung,Choi, Sung-Soo,Lee, Won-Cheol 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7c
일반적으로 양방향 전송을 통한 TOA(Time Of Arrival) 정보는 두 디바이스간의 정확한 RTT(Round Trip Time) 정보로부터 도출되지만 디바이스간의 서로 다른 클럭 표류의 영향으로 인하여 RTT 측정 시 요구되는 응답 시간이 길 경우 매우 심각한 TOA 오차를 야기 시키게 된다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 비동기 시스템에서 클럭 표류의 영향을 줄이면서 TOA와 TDOA(Time Difference Of Arrival) 정보를 획득하는 방안을 제안한다. 이를 검증하기 위해서 IEEE 802.15.4a Task Group에서 제시한 단방향 전송을 통한 측위 방안과 비교하였으며 제안된 방안이 기존 방법들보다 개선된 성능을 보임을 확인하였다. Generally time of arrival (TOA) information via two way communications can be derived by accurate round trip time (RTT) between two devices. However, response time demanded in RTT measurement is long, a serious TOA error is caused by each different clock drift between two devices. In order to solve this problem, we propose the TOA and time difference of arrival (TDOA) estimation scheme with mitigating clock drift effect. To verify the performance of proposed method, we compared the proposed scheme with one way based TDOA acquisition method introduced by IEEE 802.15.4a Task Group and then we could conclude that the proposed method has better performance over other methods.
LR-WPAN에서 비주기적 전송 패턴을 갖는 임펄스 기반의 TOA 추정 기법
박운용(Woon-Yong Park),박철웅(Cheol-Ung Park),홍윤기(Yun-Gi Hong),최성수(Sungsoo Choi),이원철(Won-Cheol Lee) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.4A
최근 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a TG (Task Group)에서는 저소비, 저전력 뿐만 아니라 다수개의 피코넷이 공존하는 즉, SOPs (simultaneously operating piconets) 환경하에서 거리 인지가 가능하도록 규정하고 있으며 거리인지 (ranging)의 서비스에 따라 Ternary 코드를 이용한 coherent/non-coherent 방안이 표준으로 채택되었다. 그러나 표준안에서 제시된 최소의 펄스 간 간격(Pulse Repetition Interval; PRI)은 채널의 최대 초과 지연(Maximum Excess Delay; MED) 보다 좁아 펄스 간 간섭 (Inter-Pulse Interference; IPI) 문제가 발생되어 DS(Direct Sequence) 기반의 추정기법으로는 부정확한 최초 도착 시간(Time Of Arrival; TOA)을 얻게 된다. 따라서 본 논문에서는 IPI을 줄이면서 고정밀 TOA를 추정하기 위한 비주기적 펄스 전송 (non-periodic transmission; NPT) 패턴 기법을 제안한다. 수신단은 저속 무선 개인 영역 네트워크의 모티브를 고려하여 에너지 검출을 이용한 non-coherent 기반의 수신 구조로 구성하였다. TOA 정보는 슬라이딩 상관처리 후 역 탐색 구간 (Search Back Window; SBW)을 두어 오차를 감소시키고 사전 정해진 임계치를 이용하여 얻기 된다. 제안된 펄스 패턴 기법에 대한 성능을 검증하기 위해서 IEEE 802.15.4a TG에서 제시한 두 가지 채널 모델을 적용하였고 시뮬레이션 결과로부터 제안된 기법이 다수개의 피코넷이 공존하는 다중 경로 환경에서 일반적인 기법보다 성능이 개선됨을 확인하였다. Recently Task Group (TG) 4 of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.15a has been recommended a system with ranging capability in existence of multiple Simultaneous operating piconets (SOPs) as well as low-cost, low-power. According to the ranging service, coherent and non-coherent based ranging schemes using ternary code have been adopted as a standard. However it is hard to estimate an accurate time of arrival (TOA) in case of using direct sequence based TOA estimation method because pulse repetition interval (PRI) offered by TG is more limited than the maximum excess delay (MED) of channel. To mitigate inter pulse interference (IPI) problem, this paper proposes a non-coherent TOA estimation scheme using non-periodic transmission (NPT) pattern. The proposed receiver is based on a non-coherent energy detection considering with motivation of low rate wireless personal area network (LR-WPAN). TOA information is estimated via proper comparison with a prescribed threshold after the sliding correlation and search back window (SBW) process for reducing TOA error. To verify the performance of proposed ranging scheme, two distinct channel models approved by IEEE 802.15.4a TG are considered. According to the simulation results, we could conclude that the proposed scheme have performed better performance than the conventional method on the existence of multiple SOPs.