화이트 스페이스 활용을 위한 무선환경 인지 기술 및 활성화 방안

유성진(Sung-Jin Yoo),강규민(Kyu-Min Kang),정회윤(Hoiyoon Jung),박승근(SeungKeun Park) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.11(네트워크)

주파수 공유대역에서 가용 주파수 자원을 인지하여 효과적으로 공유하고 활용하기 위해서 데이터베이스 접속을 통한 무선환경 인지 기술과 광대역 스펙트럼 센싱을 통한 무선환경 인지 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 IETF (Internet Engineering Task Force) PAWS (Protocol to Access White Space database) 표준 프로토콜 기반으로 개발한 TVWS (TV White Space) 데이터베이스 접속 프로토콜 구현 기술을 제시하고, TVWS에 적합한 MWC (Modulated Wideband Converter) 구조를 이용한 광대역 압축 스펙트럼 센싱 기술을 제안한다. 제안된 TVWS 데이터베이스 접속 프로토콜 구현 기술은 TVBD (TV Band Device)와 TVWS 데이터베이스에 탑재되어 실환경 테스트를 통해 안정적으로 동작함을 보인다. 본 연구에서 제안된 광대역 압축 스펙트럼 센싱 방식은 잡음 분산 추정 오차에 무관하게 일정 수준의 오경보 확률을 유지할 뿐만 아니라 95% 이상의 높은 검출 성능을 보인다. 또한, 본 논문에서는 미국 FCC와 유럽 ETSI에서 최근 마련한 TVWS 데이터베이스 정책을 분석하고, IETF에서 현재 마련 중인 화이트 스페이스 데이터베이스 접속 프로토콜에 관해 기술한다. Cognitive radio (CR) technology based on geo-location database access approach and/or wideband spectrum sensing approach is absolutely vital in order to recognize available frequency bands in white spaces (WSs), and efficiently utilize shared spectrums. This paper presents a new structure for the TVWS database access protocol implementation based on Internet Engineering Task Force (IETF) Protocol to Access WS database (PAWS). A wideband compressive spectrum sensing (WCSS) scheme using a modulated wideband converter is also proposed for the TVWS utilization. The developed database access protocol technology which is adopted in both the TV band device (TVBD) and the TVWS database operates well in the TV frequency bands. The proposed WCSS shows a stable performance in false alarm probability irrespective of noise variance estimation error as well as provides signal detection probabilities greater than 95%. This paper also investigates Federal Communications Commision (FCC) regulatory requirements of TVWS database as well as European Telecommunications Standards Institute (ETSI) policy related to TVWS database. A standardized protocol to achieve interoperability among multiple TVBDs and TVWS databases, which is currently prepared in the IETF, is discussed.

TVWS를 이용하는 이동기지국용 전력증폭기

강상기 사단법인 한국위성정보통신학회 2017 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.4

Using a small mobile wireless network as a supplement to the disaster safety network can be useful for eliminating small radio shadowing areas, reducing traffic overloads in disaster areas, and quickly building a disaster communication network in difficult access areas. Potable base station is needed to build a small mobile wireless network, and the portable base station using TVWS(TV White Space) is effective in terms of utilization of radio frequency resources and construction cost of wireless networks. In this paper, we design and implement a power amplifier for portable base station operating in TVWS. The implemented power amplifier operates at 470 ~ 698MHz. The gain of the implemented amplifier is more than 20.1dB, the input/output return loss is more than 11.4dB, and the isolation is more than 39.9dB when the output is off. The IMD characteristic of the power amplifier has characteristics of 61.0dBc with 18.8dBm output at 470MHz, 59.3dBc wih 18.6dBm output at 550MHz and 56.5dBc with 19.0dBm output at 690MHz. The power amplifier implemented in this paper can be used as a power amplifier for portable base station. 재난안전망에 소형의 이동무선통신망을 보조적으로 사용하면 소규모의 전파 음영지역 해소, 재난지역의 트래픽 과부하 해소 그리고접근이 어려운 지역에서 신속하게 재난통신망을 구축하는데 유용하게 활용할 수 있다. 휴대형 이동기지국은 소형의 이동무선망을구축하는데필요하며, TVWS(TV White Space)를 활용하는이동형기지국은전파의활용과무선망의구축비용측면에서효과적이다. 논문에서는 TVWS에서 동작하는 이동기지국용 전력증폭기를 설계 및 구현하였다. 구현한 전력증폭기는 TV대역인 470 ~ 698MHz 에서 동작하며, 이득은 20.1dB 이상, 입출력 반사손실은 11.4dB 이상, 출력을 off 하였을 때 격리도는 39.9dB 이상이었다. 전력증폭기의 IMD(Intermodulation Distortion) 특성은 470MHz에서 18.8dBm을 출력할 때 61.0dBc, 550MHz에서 18.6dBm 출력시 59.3dBc 그리고 690MHz에서 19.0dBm 출력시 56.5dBc의 특성을 갖는다. 본 논문에서 구현한 전력증폭기는 국내 전파법 규정을 만족하므로 이동기지국용 전력증폭기로 사용할 수 있다.

해상 통신 기지국을 위한 TVWS용 광대역 안테나

김기남(Ki-nam Kim) 한국통신학회 2014 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.1

최근 해상통신시스템의 성능개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 논문에서는 해상 통신 기지국용 TVWS(TV White Space) 광대역 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 두 개의 공진주파수를 가지는 모노폴(Moopole) 복사체로 구성하였다. 제안한 안테나의 제작은 유전율 4.3, 두께 1.6 ㎜ FR4 기판을 이용하였다. TVWS 대역 470 ㎒~860 ㎒의 중심 주파수 660 ㎒에서 정재파비 2.0, 이득 0 dBi의 우수한 특성을 얻었다. 제안한 안테나는 TVWS 해상통신시스템 안테나로 적용이 가능할 것이다. Recently there have been much interest in the performance improvement of maritime communication system. In this paper, we proposed broadband TVWS(TV White Space) Antenna for base station of maritime communication system. The proposed antenna was composed Monopole radiator which have independent two resonance frequencies. The fabricated antenna was used a FR4 substrate with Permittivity of 4.3 and a gain 0 dBi in center frequency 660㎒ of 470 ㎒~860 ㎒. Proposed antenna can be adapted to maritime TVWS antenna system.

실내 M2M 서비스를 위한 TVWS 전파 환경 분석

윤덕원(Deok-Won Yun),장형민(Hyung-Min Chang),이원철(Won-Cheol Lee) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.8

본 논문은 건물 내 환경에서 기존의 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역과 TVWS(TV White Space) 대역의 전파 특성을 이론 및 실험을 통하여 비교 분석하고, TVWS의 우수한 전파 특성을 확인한다. 이를 위하여 빌딩 전파 환경에서 503 ㎒와 2.4 ㎓의 중심 주파수를 갖는 전파 신호를 발생시켜 위치에 따른 수신 전력강도를 측정하고, 측정한 경로 손실을 확인한다. 여기서 이론적 경로 손실을 계산하기 위하여 Hata, Extended Hata, Extended Hata(SRD), ITU-R P.1238 모델을 이용하였고, 측정한 경로 손실 값과의 비교 분석을 통하여 실내환경에서 채널 모델의 신뢰성 정도를 분석한다. In this paper, the propagation characteristics for ISM(Industrial Scientific and Medical) and TVWS(TV White Space) in indoor building environment are analyzed in comparison with theoretical and experimental results, the excellent propagation characteristics of the TVWS is confirmed. To this end, signals which have center frequencies of 503 ㎒ and 2.4 ㎓ are generated in building propagation environment. Through that, received power strength is measured according to the location and measured path loss is analyzed. Theoretical path loss is calculated using Hata, Extended Hata, Extended Hata SRD, ITU-R P.1238 and reliability for channel model in indoor environment is analyzed.

TVWS와 Super Wi-Fi의 국방스마트 활용에 관한 탐색적 연구

정현식,강민정 한국IT정책경영학회 2023 한국IT정책경영학회 논문지 Vol.15 No.3

Efforts to make the defense environment smart using advanced ICT technology for innovation in the defense field are being promoted in all military units. Smart devices are being released to operate in a wireless environment, and since wireless networks are an essential element connecting devices and service platforms to promote smart national defense, selection and effort to find the optimal solution among various evolving network technologies is required. TTVWS is a frequency band that anyone can use if it satisfies the regulatory conditions presented by the government, and Super Wi-Fi is a technology developed to use it. Early identification of the usefulness of the technology and establishment of a system and securing a channel in the technology activation stage are advantageous to the first movers and are important factors to secure a competitive advantage in the long term. In this study, we explored the recent TVWS-related trends and the defense application plan of Super Wi-Fi, a commercialized technology. The study analyzed the significance of defense infrastructure construction by examining the promotion trends and technologies, and derived application plans for smart unit implementation and logistical support. In addition, an information security architecture and an effective frequency management model considering the specificity of the defense environment were presented. The results of this study will contribute to the establishment of an effective wireless network for smart troops and smart logistics innovation.

IEEE 802.11ah와 IEEE 802.11af의 표준화 및 기술 동향

유희정 에스케이텔레콤 (주) 2013 Telecommunications Review Vol.23 No.4

본 논문에서는 IEEE 802.11에서 최근 가장 많은 관심을 받으면서 표준화가 진행되고 있는 IEEE 802.11ah와 IEEE 802.11af의 표준화 및 기술 동향에 대해서 논하고자 한다. 두 표준은 모두 1GHz 이하 대역에서 비면허 통신 장비들이 동작하는 무선랜을 정의하고 있으며, 전송률 보다는 커버리지 확장을 목표로 하고 있다. IEEE 802.11ah에서는 전송 거리 확장을 위한 기술, 다수의 STA를 지원하며 효율적으로 채널에 접속할 수 있는 기술, 간단한 제어 프레임들 등을 정의하고 있다. 그리고 IEEE 802.11af에서는 TV 채널 대역폭에 맞는 물리계층 변화와 TV white space (TVWS) 데이터베이스를 활용한 링크 형성 그리고 이동성 및 시간에 따른 TVWS의 변화에 대응하는 방식 등을 주요 기술로 논하고 있다. 이와 같은 표준들은 무선랜에서의 새로운 변화를 추구하고 있는 분야로서 시장적 측면이나 기술적 측면에서 큰 의미를 갖고 있다.

TVWS용 광대역 고선형 전력증폭기

강상기(Sanggee Kang) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.10(통신이론)

TV 유휴대역 응용을 위한 무선 영상전송 시스템

박형열(Hyeongyeol Park),고인창(Inchang Ko),박형철(Hyungchul Park),신현철(Hyunchol Shin) 한국전자파학회 2015 한국전자파학회논문지 Vol.26 No.4

본 논문에서는 TV 유휴대역에서 가능한 응용서비스중 하나로서, UHF 대역(470∼806 ㎒)에서 동작하는 무선 영상전송 시스템을 구현하였다. 이 시스템은 RF 송수신기 모듈, 디지털 모뎀, 카메라, 스크린으로 구성된다. RF 송수신기와 디지털 모뎀을 연동하여 VGA급 화질의 카메라 영상을 2.6 인치 LCD 스크린에 표시하는 방식이다. RF 송수신기 구조는 크기와 비용을 줄이기 위해 직접변환 방식을 채택하였다. 성능지표인 Image Leakage를 향상시키기 위하여 PLL의 출력에 3차 하모닉 제거필터를 사용하였으며, DC offset 문제 해결을 위해 DAC 출력노드에 Current steering technique을 이용하여 공통모드 전압을 조절하게 하였다. 또한, 채널대역폭은 국가별 표준을 맞게 6, 7, 8 ㎒ 중 선택이 가능하다. 출력 파워와 수신감도는 각각 +10 ㏈m, ?82 ㏈m이다. 디지털모뎀은 Kintex-7급 FPGA에서 구현하였다. QPSK와 512ch OFDM 변조를 기반으로 전송속도는 약 9 Mbps이다. 개발된 송수신 모듈을 이용하여 VGA급 화질을 무선으로 송수신하는데 성공하였다. In this paper, a wireless video streaming system is designed and implemented for TV white space applications. It consists of a RF transceiver module, a digital modem, a camera, and a LCD screen. A VGA resolution video is captured by a camera, modulated by modem, and transmitted by RF transceiver module, and finally displayed at a destination 2.6-inch LCD screen. The RF transceiver is based on direct-conversion architecture. Image leakage is improved by low pass filtering LO, which successfully covers the TVWS. Also, DC offset problem is solved by current steering techniques which control common mode level at DAC output node. The output power of the transmitter and the minimum sensitivity of the receiver is +10 ㏈m and ?82 ㏈m, respectively. The channel bandwidth is tunable among 6, 7 and 8 ㎒ according to regulations and standards. Digital modem is realized in Kintex-7 FPGA. Data rate is 9 Mbps based on QPSK and 512ch OFDM. A VGA video is successfully streamed through the air by using the developed TV white-space RF communication module.

대한민국 동해상 (강릉-울릉도-독도)의 TVWS 가용채널 연구

정찬형,심동하 한국통신학회 2022 韓國通信學會論文誌 Vol.47 No.10

This paper describes the study in Korea to secure available frequency resources at sea among terrestrial DTV (Digital Television) broadcasting bands. Focusing on Gangneung, Ulleungdo, and Dokdo in the East Sea of Korea, the possibility of using TVWS (TV White Space) frequencies of DTV broadcast signals (470~698 MHz) was studied. According to the analyses, channel 39 (623 MHz) and channel 41 (635 MHz), can be used as TVWS available channels without interference with DTV in all nearby seas. Five channels 36 (605 MHz), 43 (647 MHz), 45 (659 MHz), 50 (689 MHz), and 51 (695 MHz), were analyzed to be available for TVWS frequencies on the east coast except Gangneung and nearby area. 본 논문은 지상파 DTV (Digital Television) 방송대역을 대상으로 동해상에서 활용 가능한 TVWS TV (White Space) 주파수 자원 확보에 대한 연구이다. 우리나라 동해의 강릉, 울릉도 및 독도를 중심으로DTV 방송 신호 (470~698 MHz)의 TVWS 주파수이용 가능성에 대해서 연구하였다. 분석 결과 채널39번(623 MHz), 채널 41번(635 MHz) 채널은 강릉항 및 울릉도와 독도 등 인근 모든 바다에서, 그리고채널 36번(605 MHz), 43번(647 MHz), 45번(659 MHz), 50번(689 MHz), 51번(695 MHz) 등 5개 채널은 강릉 인접 지역을 제외하면 동해안에서 TVWS 가용 주파수로 활용이 가능한 것으로 분석되었다.

대한민국 남해상(부산-제주도)에서의 TVWS 가용채널 이용에 관한 연구

정찬형,심동하 한국전자파학회 2022 한국전자파학회논문지 Vol.33 No.10

본 논문은 우리나라 최초로 지상파 DTV(digital television) 방송 대역을 대상으로, 남해상에서 활용 가능한 TVWS(TV white space) 가용채널 이용에 대한 조사 및 분석 결과를 소개한다. 이를 위해 우리나라 남해의 부산-제주도 항로 구간을중심으로 해상에서 DTV 방송 신호(채널 14-51번, 470~698 MHz)의 TVWS 주파수 이용 가능성에 대해 연구하였다. 국내DTV 채널과 다른 특이한 측정 데이타 특성 분석을 통해서 일본 DTV 신호의 전파월경이 확인되었으며, 이로 인해서남해상에서 사용할 수 있는 TVWS 가용채널에 영향이 있는 것으로 파악되었다. 분석 결과, 채널 39번(623 MHz)은 부산- 제주도 항로 구간 모든 해상에서 기존 DTV 채널과의 간섭 없이 TVWS 가용채널로 활용할 수 있는 것으로 파악되었다. 그리고 채널 45번(659 MHz), 47번(671 MHz)의 2개 채널은 부산항과 제주항 인근을 제외한 부산-제주도 항로 구간에서TVWS 가용 주파수로 활용 가능하다는 것을 확인하였다.