자기 유도 통신에서의 직교 주파수 분할 다중 방식에 관한 연구 = Research on OFDM in Magnetic Induction Communication

국문 초록 (Abstract)

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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT IN ENGLISH ⅴ
• ABSTRACT IN KOREAN ⅵ
• CHAPTER 1 Introduction 1
• 1.1 Research Background and Status 1
• 1.1.1 Research Background 1
• 1.1.2 Research Status 4
• 1.2 Significance of This Thesis 4
• CHAPTER 2 MI Communication Theory 6
• 2.1 Brief Introduction of MI communication 6
• 2.1.1 Polarization 6
• 2.1.2 MI communication System Structure 9
• 2.1.3 Propagation Attenuation 11
• 2.2 Propagation Channel of MI Communication 11
• CHAPTER 3 Introduction of Software-defined Radio 13
• 3.1 Brief Introduction of Software-defined Radio 13
• 3.2 Software-defined Radio Tools 15
• 3.2.1 MATLAB 15
• 3.2.2 LabVIEW 16
• 3.2.3 GNU Radio 16
• 3.3 MI-based Software-defined Radio System and Connection Test 17
• 3.3.1 Coil Antennas Making 17
• 3.3.2 MI-based Software-defined Radio System 18
• 3.3.3 Connection Test 19
• CHAPTER 4 MI-based OFDM Communication System 22
• 4.1 Brief Theory of OFDM 22
• 4.1.1 OFDM Modulation Scheme 22
• 4.1.2 OFDM Frame and Symbol Structures 23
• 4.2 MI-based OFDM System 25
• 4.2.1 Characteristics Analysis 25
• 4.2.2 Data and Modulation Scheme 29
• 4.3 Experiments Results 29
• 4.3.1 Data Rate 29
• 4.3.2 Bit Error Rate 29
• 4.4 Conclusion 31
• REFERENCES 33
• APPENDICES 36