Earticle

An optimization method that provides quick response using artificial immune system is proposed and is applied to a mobile robot for trajectory tracking in this paper. The study focuses on the immune theory to derive a quick optimization method that puts emphasis on immunity feedback using memory cells by the expansion and suppression of the test group rather than to derive a specific mathematical model of the artificial immune system. Various trajectories were selected to evaluate the performance of the proposed artificial immune system. The global inputs to the mobile robot are reference position and reference velocity, which are time variables. The global output of mobile robot is a current position. The tracking controller makes position error to be converged to zero. In order to reduce position error, compensation velocities on the track of trajectory are necessary. Input variables of fuzzy are position errors in every sampling time. The output values of fuzzy are compensation velocities. Immune algorithm is implemented to adjust the scaling factor of fuzzy automatically. The results of the computer simulation proved the system to be efficient and effective for tracing the trajectory to the final destination by the mobile robot.

본 논문에서는 엔틀러 구조를 가진 인천공항 터미널 지역에서 항공정보통신 무선 채널의 패스 로스 모델에 관해 연구하였다. 항공정보통신 주파수 밴드인 VHF/UHF 채널 중에 두 개의 주파수에 대해 전파 측정을 수행하였다. 현재 운영 중인 송신 사이트에서 변조 신호를 제거한 캐리워 파워를 송신하였으며, 전파 측정을 위해 수신기를 장착한 이동 차량을 이용하여 여객터미널 지역에서 전파 측정을 수행하였다. 송신 파워, 주파수, 안테나 위치 등은 현재 운용 조건과 같다. 패스 로스 계수 및 실험적인 패스 로스식은 기본적인 패스 로스 모델 및 하타 모델등을 이용하여 추출하였다. 엔트러 구조를 가진 터미널 지역에서 추출된 NLOS 패스 로스 계수는 128.2MHz 및 269.1MHz에서 각각 3.32 및 3.10이었고 예측 에러의 편차는 각각 9.69 및 9.65 이었다. 추출된 패스 로스 계수를 이용하여 여객터미널 지역에서 전파 패스 로스 식을 실험적인 패스 로스 계수을 도출하였으며 또한 다른 전파 패스 모델과 비교하였다. 이러한 결과는 항공정보통신 사이트 최적 위치 선정 및 항공정보통신 서비스 평가에 도움이 될 것이다.

In this paper, The path loss model of Air Traffic Control(ATC) telecommunication radio channel has been studied at the Incheon International Airport(IIA) with the terminal with two antlers. We measured two frequencies among VHF/UHF channel bands. The transmitting site radiated the Continuous Wave(CW). The propagation measurement was taken using the moving vehicle equipped with receiver and antenna. The transmitting power, frequency and antenna height are the same as the current operating condition. The path loss exponent and intercept parameters were extracted by the basic path loss model and hata model. The path loss exponents at passager terminal areas were 3.32 and 3.10 respectively in 128.2 MHz and 269.1 MHz. The deviation of prediction error is 9.69 and 9.65. The new path loss equation at the terminal area was also developed using the derived path loss parameters. The new path loss was compared with other models. This result will be helpful for the ATC site selection and service quality evaluation.

본 논문에서는 800 ~ 900 MHz 주파수 대역에서 러시아 PNG 지역에 오쿠무라-하타 모델을 적용하여 경로 손실식을 구하였다. 기존의 경로 손실 모델을 이용하여 러시아 PNG 지역의 새로운 경로 손실 특성식을 구하기 위해서, 최소 자승 평균 기법을 적용하여 기존 모델에 대한 수정치를 구하였다. 자유 공간 및 하타 모델과 측정치의 수정치가 28, 13 dB 임을 알 수 있었으며, 이 값을 적용하여 러시아 PNG 지역에 맞는 새로운 경로손실 모델을 제시하였다.

In this paper, we got the 800 ~ 900 MHz path loss model for Russia PNG area using the free space model and the Okumura-Hata Model. In order to add new regional properties to the existing path loss model, the mean square error technique is used to obtain the correction factor. The correction factors for the free space and the Hata model are 28, 13 dB respectively. By applying this correction factors, the new Russain PNG path loss model is proposed.

With the recent development of the 4th Industrial Revolution, efforts have been made to carry out communication in a smart factory, farm, etc. at low cost and reliably. Methods for utilizing empty frequencies using TVWS(TV White Space) have been studied which can be used locally within 30 km. However, there have not been many studies on Path-Loss model considering Korean environment. In this paper, the Path-Loss model is divided into LOS (Line Of Sight) and NLOS (None LOS). In case of LOS model, we checked the difference between Free space model, Friis model, 2-ray model and Hata model with measured data. In the case of NLOS model, we checked the difference between Lee Model, ITU-R526-3 Model with measured data. In order to overcome the difference in Korean environment, we derived a model that can be applied in LOS and NLOS and prove its usefulness through performance evaluation through simulation.

실내 위치인식 기술 중 하나인 WiFi Fingerprint는 기존의 WiFi access point(AP)의 거리에 따른 신호 세기를 활용하여 위치를 추정하는 편리함 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이 방식은 Radio map에 저장된 Reference point에 의존하기 때문에 다른 방식에 비해 위치의 분해능이 떨어지고 연산량이 많다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 WiFi와 BLE를 융합한 Log-Distance Path Loss Model 기반의 Radio map 설계 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 Log-Distance Path Loss Model이 적용된 변수 값을 추출하여 Radio map을 설계하는 방식이며 Median Filter를 적용하여 오차를 개선하였다. 기존 Fingerprint와 비교하여 실험한 결과, 위치의 정확도는 평균 2.747m에서 2.112m로 0.635m 감소되는 것을 확인하였으며 연산량은 AP 환경에 따라 33%이상 감소하는 것을 확인하였다.

The fingerprint, which is one of the methods of indoor localization using WiFi, has been frequently studied because of its ability to be implemented via wireless access points. This method has low positioning resolution and high computational complexity compared to other methods, caused by its dependence of reference points in the radio map. In order to compensate for these problems, this paper presents a radio map designed algorithm based on the log-distance path loss model fusing a WiFi and BLE fingerprint. The proposed algorithm designs a radio map with variable values using the log-distance path loss model and reduces distance errors using a median filter. The experimental results of the proposed algorithm, compared with existing fingerprinting methods, show that the accuracy of positioning improved by from 2.747 m to 2.112 m, and the computational complexity reduced by a minimum of 33% according to the access points.

There are the free space model, the direct-path and ground reflected model, Egli model, Okumura-Hata model in the representative propagational models. The measured results at the area of PNG area were used as the experimental data in this paper. The new proposed partial interval analysis method is applied on the measured propagation data in the cellular band. The interval for the analysis is divided from the entire 30 Km distance to 5 Km, and next to 1 Km. The best-fit propagation models are chosen on all partial intervals. The means and standard deviations are calculated for the differences between the measured data and all partial interval models. By using the 5 Km- or 1 Km- partial interval analysis, the standard deviation between the measured data and the partial propagation models was improved more than 1.7 dB.

There are the free space model, the direct-path and ground reflected model, Egli model, Okumura-Hata model in the representative propagational models. The measured results at the area of PNG area were used as the experimental data in this paper. The new proposed partial interval analysis method is applied on the measured propagation data in the cellular band. The interval for the analysis is divided from the entire 30 Km distance to 5 Km, and next to 1 Km. The best-fit propagation models are chosen on all partial intervals. The means and standard deviations are calculated for the differences between the measured data and all partial interval models. By using the 5 Km- or 1 Km- partial interval analysis, the standard deviation between the measured data and the partial propagation models was improved more than 1.7 dB.

In this paper, an interference analysis method with a site-specific path loss model for a wireless personal area network (WPAN) is proposed. The site-specific path loss model is based on geometrical optics and geometric probability to consider both site-specific radio propagation characteristics and a closed-form expression to obtain the mean interference from which the uniformly distributed multiple interferers are derived. Therefore, the proposed interference analysis method can achieve more computational simplicity than the Monte-Carlo (MC) simulation, which uses the ray-tracing (RT) technique. In addition, better accuracy than the conventional interference analysis model that uses stochastic method can also be achieved. To evaluate the proposed method, a signal to the interference-noise ratio with a mean interference concept for uniformly distributed interferers is calculated and compared in two simulation scenarios. As a result, the proposed method produces not only better matched results with the MC simulation using the RT technique than the conventional interference analysis model, but also simpler and faster calculation, which is due to the site-specific path loss model and closed-form expression for interference calculation.

The auto-encoder network which is a good candidate to handle the modeling of the signal strength attenuation is designed for denoising and compensating the distortion of the received data. It provides a non-linear mapping function by iteratively learning the encoder and the decoder. The encoder is the non-linear mapping function, and the decoder demands accurate data reconstruction from the representation generated by the encoder. In addition, the adaptive network width which supports the automatic generation of new hidden nodes and pruning of inconsequential nodes is also implemented in the proposed algorithm for increasing the efficiency of the algorithm. Simulation results show that the proposed method can improve the neural network training surface to achieve the highest possible accuracy of the signal modeling compared with the conventional modeling method.

The advent of wireless access in vehicular environments (WAVE) technology has improved the intelligence of transportation systems and enabled generic traffic problems to be solved automatically. Based on the IEEE 802.11p standard for vehicle-to-anything (V2X) communications, WAVE provides wireless links with latencies less than 100 ms to vehicles operating at speeds up to 200 km/h. To date, most research has been based on field test results. In contrast, this paper presents a numerical analysis of the V2X broadcast throughput limit using a path loss model. First, the maximum throughput and minimum delay limit were obtained from the MAC frame format of IEEE 802.11p. Second, the packet error probability was derived for additive white Gaussian noise and fading channel conditions. Finally, the maximum throughput limit of the system was derived from the packet error rate using a two-ray path loss model for a typical highway topology. The throughput was analyzed for each data rate, which allowed the performance at the different data rates to be compared. The analysis method can be easily applied to different topologies by substituting an appropriate target path loss model.

본 논문에서는 850 MHz 이동 통신 대역에서의 자유공간 빚 오쿠무라-하타 모델 적용하여, 기지국 설치 대상 지역인 러시아 지역의 경로손실 특성을 구하였다. 기존 경로 손실 모델에 측정 대상 지역인 러시아 PNG 지역의 특성을 추가하기 위하여, 최소 자승 평균 기법을 적용하여 측정 지역의 경로 손실 보정값을 구하였다. 이렇게 구한 보정값을 이용하면, 자유 공간 경로 손실 및 하타 경로 손실 설정값과 실제 측정값의 차이가 5 ~ 10 Km 구간에서는 각각 17, 6 dB, 10 ~ 15 Km 구간에서는 각각 28, 14 dB, 15 ~ 20 Km 구간에서는 각각 35, 18 dB의 측정 대상 지역에 대한 구간별 경로 손실 모델을 설정할 수 있었다.

In this paper, we obtained the path loss characteristics in the 850 MHz for Russia area by using the free space path loss model and Okumura-Hata path loss model. In order to extract the additional path loss model parameter from the new Russian regional properties, the mean square error technique is used to obtain the correction factor. According to the obtained correction factor, the differences for the free space and Hata path loss model are 17, 6 dB in the 5 ~ 10 Km, 28, 14 dB in the 10 ~ 15 Km, and 35, 18 dB in the 15 ~ 20 Km. By applying the correction factors, the appropriate partial path loss models for the measured Russain area are proposed.

본 논문에서는 850 MHz 이동 통신 대역에서의 자유공간 및 오쿠무라-하타 모델 적용하여, 기지국 설치 대상 지역인 러시아 지역의 경로손실 특성을 구하였다. 기존 경로 손실 모델에 측정 대상 지역인 러시아 PNG 지역의 특성을 추가하기 위하여, 최소 자승 평균 기법을 적용하여 측정 지역의 경로 손실 보정값을 구하였다. 이렇게 구한 보정값을 이용하면, 자유 공간 경로 손실 및 하타 경로 손실 설정값과 실제 측정값의 차이가 5 ~ 10 Km 구간에서는 각각 17, 6 dB, 10 ~ 15 Km 구간에서는 각각 28, 14 dB, 15 ~ 20 Km 구간에서는 각각 35, 18 dB의 측정 대상 지역에 대한 구간별 경로 손실 모델을 설정할 수 있었다.

In this paper, we obtained the path loss characteristics in the 850 MHz for Russia area by using the free space path loss model and Okumura-Hata path loss model. In order to extract the additional path loss model parameter from the new Russian regional properties, the mean square error technique is used to obtain the correction factor. According to the obtained correction factor, the differences for the free space and Hata path loss model are 17, 6 dB in the 5 ~ 10 Km, 28, 14 dB in the 10 ~ 15 Km, and 35, 18 dB in the 15 ~ 20 Km. By applying the correction factors, the appropriate partial path loss models for the measured Russain area are proposed.

본 논문에서는 다이버시티 효과를 사용하여 다중 안테나를 고려한 경로 손실 모델을 제안한다. 현재까지 진행되어진 연구 중 대다수는 경로 손실 모델은 송신단과 수신단 사이의 지리적 환경을 고려한 모델은 많았지만, 다중 안테나를 고려한 모델은 상대적으로 연구가 적게 진행되었다. 현재 무선 통신 시스템에서도 다중 안테나를 사용한다. 더욱이 지속적인 통신 용량 개선을 위한 방법으로 다이버시티 기법을 사용하는 사례도 쉽게 찾아볼 수 있다. 하지만 이러한 통신 시스템에서 수신 신호의 세기를 예측할 수 있는 경로 손실 모델은 현재 확립되지 않았다. 따라서 이와 같은 환경에서 수신 신호 전력의 변화를 예측하기 위해 다이버시티 이득으로 변화된 SNR(Signal to Noise Ratio)을 구한다. 제안하는 모델에서 수신단의 안테나의 개수가 7개 이상일 때부터 다이버시티 효과가 일정 값으로 수렴하기 때문에 수신단의 안테나의 개수는 10개인 경우까지 고려하였다. 제안한 모델과 연산을 통한 계산값의 RMSE(Root Mean Square Error)는 1이내 임을 확인하였다. 즉, 기존의 BER(Bit Error Rate) 곡선으로부터 다이버시티 이득을 계산하였고, 다중 안테나를 사용한 통신 시스템 모델에서 예측할 수 없었던 수신 신호의 세기를 본 논문에서 제안한 경로 손실 모델을 통하여 예측이 가능하다.

In this paper, we propose a path loss model with the multiple antennas using diversity effect. Currently wireless communication systems use the multiple antennas in order to improve the channel capacity or diversity gain. However, until recently, many researches on path loss model only consider geographical environment between the transmitter and the receiver. There is no study about path loss model considering diversity effect. Nowaday wireless communication use the multiple antennas and we in common find examples using diversity scheme that is method in order to enhance a channel capacity. Moreover we anticipate that it work harder in future researches. But in this communication system, path loss model isn't established that predict strength of received signal. So, in order to predict strength of received signal, we take changing SNR by diversity gain. When exceeding the number of antennas of receiver are 7 in proposed model, diversity effect is saturated. Therefore we consider the number of antenna of receiver until 10. We find RMSE between proposed model and value of calculation is 1. We calculate the diversity gain by conventional BER curve. Proposed model can predict loss of received signal in system using multiple antennas.

트래픽 텔레매틱스 어플리케이션으로 알려진 차량 무선통신 서비스는 현재 교통에 대해서 차량 주행환경에 대해 더욱 안전하고 효율적으로 연구되고 발전하고 있는 추세이다. 차량 통신에서는 WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) 표준을 채택함으로써 차량 간 통신 과 차량과 기지국 간 통신에 WAVE 표준을 지킨다. 차량 통신에서는 다양한 주행환경에 따라 전파에 따른 경로 손실 모델이 적용될 수 있다. 본 논문에서는 파라미터에 따른 주행환경을 구분하고 구분된 주행환경에 따라 적합한 경로 손실 모델에 대해서 연구한다.

최근에 ITU-R에서 30～3,000MHz 주파수 범위에서 사용할 수 있는 포괄적인 전계 강도 커브를 제시하고 있다. ITU-R Question 중의 하나인 의제 210/3에서 요구하는 내용은 '30MHz～3GHz 대역의 육상이동과 지상방송 업무를 위한 전파전파 예측절차'이다. 이러한 의제를 WP SG3에서 연구하여 부속서 3K/TEMP/4에 정리하였다. 본 논문에서는 위 부속서 3K/TEMP/4에 나와있는 전송손실 예측 그래프의 적용범위와 적용환경을 알아보기 위해 일반적인 실험적 경로손실 예측식인 Okumura-Hata 모델 그리고 Cost231-Hata 모델과 비교 분석하였다.

경로손실 예측 모델은 무선 네트워크 설계를 위한 기본 척도이며, 적용 환경과 적용 시스템에 영향을 받는 특징이 있다. 대부분의 기존 연구는 도심, 교외와 같은 육상 환경을 기반으로 한다. 일반적으로 해수면 경로 손실은 전파의 잦은 굴절로 인해 지표면 보다 크며, 주파수에 비례한 경로손실이 있다고 알려져 있다. 하지만 해상 환경의 관련 연구는 자유공간에 적용하기 때문에 예측 모델의 정확성을 낮춘다. 본 논문은 해상 무선통신 서비스를 위한 2.4 GHz 대역의 해수면 경로손실 예측 모델을 제안한다. 이를 위해 육상과 해상에서 각각 수신신호 세기를 측정하고, 다양한 예측 모델과 비교 분석하여 실용성과 정확성을 입증한다.