밀리미터파 무선통신로에서 차량간 통신 시스템의 성능개선에 관한 연구
A Study on the Improvement Performance of Inter-Vehicle Communication System in Millimeter Wave RF Channel
초록/요약
오늘날의 교통구조는 혼잡스럽고 비능률적이며 위험과 매연을 자주 직면하게 된다. 도로상에 증가하는 차량과 교통량으로 도로 교통은 급속하게 팽창되어가고 있다. 교통 문제는 통제불능의 상태로 다가서고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, ITS가 대두되었다. ITS는 운전자의 편리함과 안전성을 위해 현재의 교통 시스템에 전자, 정보통신, 무선통신, 제어 등과 같은 첨단 기술을 접목시킨 새로운 시스템이다. 차량간 통신 시스템에서 밀리미터파는 ITS 프로젝트에서 중요하다. 밀리미터파는 파장이 매우 작기 때문에 송수신기 같은 소자의 크기를 줄일 수 있기 때문이다. 그리고 밀리미타파를 이용하면 광대역 스펙트럼을 이용할 수 있기 때문에 레이더 시스템의 고 분해능과 고속 디지털 전송을 할 수 있다. 또한 짧은 거리에서 높은 산소 흡수 영향으로 간섭신호에 강하고 높은 스펙트럼 효율성을 얻을 수 있다. 본 논문은 밀리미터 대역에서 차량간 통신 시스템의 전파전파 특성에 대해 연구했다. 그리고 도로 지면, 옆 차선의 차량 그리고 콘크리트 벽 반사를 포함하는 차량간 통신 시스템의 전파 모델을 제시했다. 또한 차량간 통신 시스템에 차량의 트래픽을 계산한 전파 모델을 제안했다. 그리고 Ray tracing 방법을 이용한 전파 손실과 지연 특성을 이론적으로 전개했다. 다음으로 차량간 통신 시스템의 고속 디지털 전송 성능에 대한 연구했다. 즉, 이론상으로 DS-CDMA/QPSK 시스템을 분석했다. 마지막으로 다이버시티, BCH 부호화 그리고 컨벌루션 부호화 기법을 이용하여 전파 특성의 향상을 보았다. 분석 결과, MRC 다이버시티와 BCH 부호화는 데이터 서비스 기준인 PER=10^-6^을 만족할 수 없었다. 그러나 라이시안 페이딩에서 컨벌루션 부호화 기법을 채용했을 때 데이터 서비스 기준인 PER=10^-6^을 만족하는 패킷 오율 특성을 얻음을 알 수 있었다. 따라서 컨벌루션 부호화 기법이 MRC 다이버시티와 BCH 부호화 기법보다 차량간 통신 DS-CDMA/QPSK 시스템에서 더 효과적임을 알 수 있었다.
more초록/요약
It's confronted by the congestion, inefficiency, danger and pollution in today's transportation infrastructure. The traffic of city has been extremely expanding by increasing number of vehicles and traffic on the road. Traffic problems are growing up to the uncontrollable situation. To solve these problems, ITS(Intelligent Transportation System) is revealed. ITS is a new transportation system with combines intelligent technologies - electronics, information communication, wireless communication, control etc. - with existing transportation system to increase the efficiency and safety of it. This paper investigated the propagation characteristics of the inter vehicle communication system operating at millimeter band. And presented a channel model for the inter vehicle radio link including the reflection from the road surface, side road vehicle and concrete wall. Then, I proposed a propagation model for the inter vehicle communication system, which takes into account the vehicle traffic. Then I theoretically derived the path loss and delay profile characteristics using the ray tracing method. Next, I investigated the high speed digital transmission performance of the inter vehicle communication system. Namely I theoretically analyzed the packet error rate of DS-CDMA/QPSK system. Finally, I shown the improvement of propagation characteristics by diversity techniques, BCH coding and convolution coding techniques. Millimeter waves inter vehicle communication system is important to the ITS projects. Since the wavelength of millimeter waves is very small, I can reduce the size of the devices such as antennas, transmitter and receiver circuits. Since the wide-band spectrum is available in millimeter waves, I can achieve high speed digital transmission and high resolution radar systems. Furthermore, I can get high spectrum efficiency because of the high oxygen absorption producing severe signal attenuation at distances above a few kilometers. At the result, MRC diversity techniques and BCH coding can't obtained PER=10^-6^ which is considered to be data service criterion. But, I knew that Packet Error Rate Characteristic can obtained PER=10^-6^, which is considered to be data service criterion, when convolution coding scheme are adopted in Rician fading. Therefore I have known that convolution coding are more efficient than MRC diversity and BCH coding in terms of performance improvement of inter vehicle DS-CDMA/QPSK systems.
more목차
목차
그림목차 = iii
표목차 = v
약어목록 = vi
기호목록 = vii
영문요약 = ix
제1장 서론 = 1
제2장 첨단 차량/도로 시스템(AVHS) = 5
2.1 차량추종제어 시스템(Vehicle Following Control System) = 5
2.1.1 Adaptive Cruise Control(ACC) = 5
2.1.2 AVHS (Advanced Vehicle Highway Systems) = 6
2.2 밀리미터파 대역 = 8
2.2.1 자유공간상의 전파 = 8
2.2.2 대기감쇠(attenuation)의 특징 = 9
2.2.3 60 GHz 주파수 대역의 무선 통신 = 11
2.3 차량간 통신 전파 환경 = 13
제3장 통신시스템 구성 = 19
3.1 통신 방식 = 19
3.1.1 근거리 차량대 노변 통신 = 20
3.1.2 차량간 무선 통신 = 20
3.2 AVHS 통신시스템 요소 기술 = 21
3.2.1 다중화 방식 = 21
3.2.2 DS-CDMA/QPSK 시스템 = 22
3.3 차량간 통신 방식 = 25
3.4 AWGN과 Rician 페이딩 환경 = 26
3.5 간섭제거기술 = 28
3.5.1 페이징 = 28
3.5.2 섀도우잉(Shadowing) = 28
3.6 수치 해석 및 검토 = 29
제4장 성능 개선 기법 = 33
4.1 다이버시티 수신에 의한 성능 개선 = 33
4.1.1 MRC 다이버시티 수신 기법 = 33
4.2 부호화 기법에 의한 성능 개선 = 36
4.2.1 BCH 부호화 기법 = 36
4.2.2 컨벌루션 부호화 기법 = 39
4.3 수치해석 및 검토 = 44
제5장 결론 = 53
참고문헌 = 55
국문초록 = 57