CIP Lab (Communication and Information Processing Laboratory) 통신및정보처리 연구실

1. CIP Lab(Communication and Information Processing Laboratory)통신및정보처리 연구실 http://cip.ssu.ac.kr

2. http://cip.ssu.ac.kr 신요안 교수 (형남공학관 1206호) 교수 소개 학력 및 경력 • 1987년 서울대전자공학과 학사 • 1989년 서울대 전자공학과 석사 • 1992년 University of Texas at Austin 전자및컴퓨터공학과 박사 • 1992년~1994년 MCC (Microelectronics & Computer Technology Corp.) 연구원 • 2001년 ㈜ 우리별텔레콤 기술고문 • 2007년~2009년 (주) 엘트로닉스 기술고문 • 2003년 정보통신부 UWB 기술기준 연구전담반 위원장 • 2005년 국무총리 산하 국무조정실 정책평가 실무위원 • 2005년~2006년 한국통신학회 부호및정보이론연구회 위원장 • 2008년 한국통신학회 이동통신연구회 위원장 • 2008년~2009년 대한전자공학회 상임이사 • 2011년 한국통신학회 집행이사 • 2009년~2010년 UBC (University of British Columbia) 방문교수 • 1989년~1992년 문교부 국비유학생 • 2005년 제15회 통신정보합동학술대회 최우수논문상 (은종관상) • 2008년 한국통신학회 해동논문상 • 2010년 한국통신학회 모토로라학술상 수상 • 2011년 숭실대학교 숭실펠로우십교수 • 2011년 현재 숭실대학교 정보통신전자공학부 학부장 관심 분야 무선측위 (Wireless Positioning) 압축센싱 (Compressed Sensing) 인지무선 (Cognitive Radio) 협력통신 (Cooperative Commun.) M2M 통신 (Machine-to-Machine Commun.)

3. http://cip.ssu.ac.kr 3GPP LTE-Advanced 시스템에서 효율적인 셀간 간섭 관리 기술 연구 (LG전자) 3 5 6 4 차세대 이동통신 산학공동협력팀 (교육인적자원부 제2단계 BK21사업) 기지국/단말 협력 (Cooperative) 무선 전송 기술 (지식경제부 ITRC) 인지 라디오 기술과 생태계 모방 기술을 응용한 협력 통신 시스템 개발 (한국연구재단) M2M 기반 지능형 자율생산 기계 연구 (지식경제부 IT 융합 고급인력과정 지원사업) 초광대역 임펄스 기반 통신신호처리 및 레인징/위치인식 알고리즘 연구 (지식경제부 ) 1 2 현재 수행 과제 외 기 수행과제 83개

4. http://cip.ssu.ac.kr 연구실 소개 • 연구실명: 통신및정보처리 연구실 (형남공학관 1203호, 02-817-1539) • 설립연월: 1994년 9월 • 인력 배출현황 • 박사 5명: 대학교 교수 1명,LG전자 3명 (이동통신연구소 2명, CTO 사업부 1명),국방과학연구소 1명 재직중 • 석사44명: 현재 이동통신 관련 대기업/벤처기업 연구소 및 공공기관 재직중 • 현재 인력: 박사 과정 2명/석사 과정 4명 • 연구 실적

5. http://cip.ssu.ac.kr 연구 분야 소개 • 차세대 초고속/적응형 무선통신 모뎀 및 신호처리 기술 연구 • 무선측위(Wireless Positioning) : 고해상도 레인징기법 및 무선측위알고리즘 • 압축센싱(Compressed Sensing) : CS를 이용한 채널 추정, CR 스펙트럼, 무선측위, 저속 ADC 기법 • 무선인지 (Cognitive Radio) : 시스템 성능 최대화를 위한 적응 전송 기법 및 자원 관리 기술, 주사용자 검출을 위한 생태계 모방 협력 센싱알고리즘 • 협력통신 (Cooperative Communication) : 기지국 및 릴레이 협력 네트워크 자원 및 셀간 간섭 관리 기술 • M2M (Machine-to-Machine Communication) : IT와 기계를 융합하여 생산 기계간의 통신을 통해 생산 기계의 운영이 가능한 기술 • 주요 적용 시스템 • 3+ 및 4세대 이동통신, CR 네트워크, M2M 네트워크, 무선 LAN, 무선 PAN, DMB, WiBro, PLC 등 • 주요 연구 방법 • 알고리즘 개발, 시뮬레이션 프로그래밍 (C/C++, MATLAB, Simulink)

6. http://cip.ssu.ac.kr Anchor 2 (xA2,yA2) Anchor 1 (xA1,yA1) Mobile (xm,ym) Anchor 3 (xA3,yA3) Positioning (1) • IR-UWB (Impulse Radio Ultra-wideband)의신호 특성 • 수십 나노초의 폭을 가지는 초광대역 신호로 정밀한 거리 측정에 매우 유리한 특징을 가지고 있음 • ToA (Time of Arrival) ranging • ToA positioning • 3 ToAs 거리 성분을 이용하여 의 추정 Unknown propagation delay Unknown clock offset Message 1 Message 2 Device A Device B

7. http://cip.ssu.ac.kr Anchor 3 (xA3,yA3) Anchor 2 (xA2,yA2) Info T2 Isochronous Mobile (xm,ym) Info T3 Anchor 1 (xA1,yA1) Info T3 Info T2 Positioning (2) • TDoA (Time Difference of Arrival) ranging • 한 개의 중심 Anchor와 2개의 주변 Anchor 사이의 신호 도달 시간의 차이를 이용하는 방법 • TDoA positioning • 의 추정 TDOAEstimation Mobile TX TOAEstimation To TOF,1 Anchor 1 Anchor 1 RX T1 TOF,2 Anchor 2 RX T2 Mobile TOF,3 Anchor 3 RX Anchor 2 T3 Anchor 3 Isochronous

8. http://cip.ssu.ac.kr Cooperative Network Positioning (3) • Cooperative Network Positioning • 다수의 노드들이 정확한 위치 정보를 얻기 위해 협력하는 방법 • 앵커 노드 (1, 3, 5)들이 대상 노드(2, 4)의 정확한 무선측위 정보를 얻기 어려운 상황에서 효율적인 방법 • 대상 노드들이 직접 통신을 통해 협력적으로 무선측위 정보를 얻는 방법 • 다수 협력 노드의 네트워크 메시지 전달을 통한 협력 무선측위 방법 • 빨강색선은 무선의 Inter-Node 신호 • 파랑색선은 Intra-Node 신호 • SPAWN (Sum-Product Algorithmfor wireless Network) 고려 • Intra Node에서 MMSE (Minimum Mean Squared Error) 또는 MAP (Maximum A Posteriori)과 같은 신호처리를 수행

9. http://cip.ssu.ac.kr WiFi Positioning (4) • WiFi Positioning • 다수의 AP (Access Point)를 이용한 무선측위 방법 • AP의 수가 많을 수록 효율성이 높은 방법 • 기본적인 AP의 위치 정보는 Database가 필요함 • 도심지역에서는 AP의 집중도가 상당히 높음 • 주로 사용하는 무선측위 방법 • RSS (Received Signal Strength) • RSS signature를 통한 지역별 AP 선택 방법의 활용

10. http://cip.ssu.ac.kr 압축센싱 기술 (1) • Compressed Sensing 기술 • 디지털 장비에서 신호를 완벽하게 복원하기 위한 이론인 Nyquist Sampling Rate 보다적은 Sampling Rate으로도 신호를 완벽하게 복원하는 이론 • 신호의 형태가 성긴 (Sparse) 특성을 가지고 있을 경우 고가의 고속 ADC (Analog-to-Digital Converter)를 사용하지 않고서도 Sampling Rate를 줄일 수 있기 때문에시스템의 복잡도를 낮춤과 동시에 경제성을 지닌 기술이라 할 수 있음 • 이러한 이유로 인해 최근에는 소스코딩과채널코딩 등의 무선통신 분야의 신호처리를 위한 기술로 각광을 받고 있음 압축센싱 이론의 수식적 표현 압축센싱을 이용한 카메라의 예

11. http://cip.ssu.ac.kr 압축센싱 기술 (2) • 압축센싱 기반의 무선통신 시스템 • 송신기에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 부호화 할 때 압축 센싱을 이용하여적은 개수의 샘플링 개수를 가지는 압축 데이터를 생성하여 전송 • 수신기에서는 수신되는 압축 데이터를 기저함수 (Basis Function)를 이용하여Nyquist 조건보다 적은 샘플링 개수로도 디지털 신호를 아날로그 신호로 완벽하게 복원 압축센싱 기반의 무선통신 송수신기 구조의 예

12. http://cip.ssu.ac.kr 인지무선 기술 (1) • Cognitive Radio 기술 • 무선통신의 급증으로 인한 주파수 대역의 고갈과 관련하여 사용하고 있지 않은 주파수 대역을 실시간으로 인지함으로써 주파수 부족을 해결할 수 있는 방안 • 특히, 2012년 12월 31일을 기준으로 아날로그 TV의 디지털 TV 전환에따라 주파수 유휴대역의 효율적인 사용을 위하여 인지무선기술에 대한 기술 연구가 방송통신위원회를비롯하여 무선통신 사업자들의 관심의 대상이 되고 있음 미국연방통신위원회, 뉴욕의 TV 대역 이용 현황 인지무선 기술과 이를 이용한 전송 기법

13. http://cip.ssu.ac.kr 인지무선 기술 (2) • 스펙트럼 센싱 (Spectrum Sensing) • 사용할 수 있는 스펙트럼 유휴대역 (Spectrum Hole)을 찾는 기술 • 시간에 따라 스펙트럼 유휴대역이 발생하기 때문에 이것을 실시간으로 센싱하여스펙트럼의 사용대역을 신속하게 이동하는것이 관건 • 가장 간단한 방법으로 PSD (Power Spectral Density)의 Level에 따라스펙트럼의 유휴도를 인지하여 채널의 대역을 설정하는 방법이 있음 무선 스펙트럼 대역의 환경 개념도 스펙트럼 유휴도 인지를 통한 최적 채널 대역 선택에 대한 예

14. http://cip.ssu.ac.kr 기지국 협력 통신 (1) • CoMP (Coordinated MultiPoint Transmission) • 다수의 전송점(일반적으로 기지국을 의미)이 여러 개의 신호를 Coordinator를 통하여 공유하고 전송하는 방법 • Coordinator를 통한 간섭관리가 주요한 기술 • CoMP는 셀 경계지역에 존재하는 간섭을 회피 혹은 완화하는 기술로 셀 경계지역에서 throughput을 향상 시키는 방법 • 4세대 통신 규격인 3GPP LTE-Advanced의 후보기술로 현재 활발히 연구 중 • CoMP협력 방법 • Intra CoMP • Inter CoMP • CoMP의문제점 • High backhaul latency • eNB사이의 latency • Higher complexity • 간섭관리를 위한 복잡한 알고리즘 설계 • Increased synchronization • 다수의 전송점에서 동기화 설계 문제 • More channel estimation effort • 간섭채널 추정이 별도로 필요 • More overhead • 간섭채널 추정에 따른 overhead 정보량 증가

15. http://cip.ssu.ac.kr 기지국 협력 통신 (2) • 하향링크CoMP • Coordinated scheduling/beamforming • 사용자 데이터는 오직 한 개의 섹터 즉,서빙 셀에서만 이용 가능 • 간섭 회피를 위해 Coordinator에서 수행되는 사용자 스케줄링 혹은 빔포밍 방법 • Joint processing CoMP • 사용자 데이터는 다수의 섹터에서 이용 가능 • 다수의 섹터에서 동시에 신호를 전송 하는 방법 • 상향링크 CoMP • Interference-aware detection • 기지국 사이에 협력은 필요하지 않은 방법 • 각 기지국들은 간섭을 주는 터미널의 링크를 추정 • 추정된 간섭을 고려하여 수신단 필터를 설계 • Joint multicell scheduling • X2 인터페이스를 통해 기지국 사이에 채널 정보및 스케줄링 정보의 교환

16. http://cip.ssu.ac.kr 릴레이 협력 통신 (1) • 릴레이 협력통신 • 독립적인 채널에 따른 Diversity Gain • 릴레이 프로토콜에 따른 분류 • AF (Amplify and Forward) • 릴레이가 수신한 신호를 증폭하여 전송 • DF (Decode and Forward) • 릴레이가 수신한 신호를 decode하여 전송

17. http://cip.ssu.ac.kr 릴레이 협력 통신 (2) • 릴레이 채널용량의 정의 • 3개 노드 협력 네트워크 모델 기준 • Case I (Full CSI) • hSR, hSD, hRD모든 채널정보를 알고있는 경우 • S-R, R-D 링크만 고려하는 경우 • S-D와 S-R, R-D 링크 모두를 고려하는 경우

18. http://cip.ssu.ac.kr 릴레이 협력 통신 (3) • 릴레이는 기지국의 신호가 도달하기 어려운 음영지역 또는 셀 가장자리에 설치되어 전체 네트워크 throughput을 높이는 역할을 함 • 3GPP LTE-Advanced의 후보 기술 • 릴레이를 이용한 BS (Base Station)의 coverage 확장의 예

19. http://cip.ssu.ac.kr 릴레이 협력 통신 (4) • 3GPP LTE-Advanced 혹은 IEEE 802.16j에서 릴레이 종류 • Transparent 릴레이 • 사용자가 릴레이를 인식하지 못함 (즉,UE에게 control 정보를 전달하지 않음) • Non-Transparent 릴레이 • 사용자가 릴레이를 인식함 (eNB와 같이 자체적인 Reference Signal을 운용) • Transparent와 Non-transparent 릴레이 동작 방법

20. http://cip.ssu.ac.kr M2M 무선공존 기술 (1) • Machine-to-Machine 통신 기술 • 생산 기계간 자율 협업을 통해 원격 통합제어 관리 및 자가 오류진단,운영이 가능한 지능형 생산 시스템 기술 M2M을 이용한 원격 통합제어 관리 기술 도식도 출처 : 방송통신위원회, 사물통신 기반구축 기본계획(안), 2009년 10월

21. http://cip.ssu.ac.kr M2M 무선공존 기술 (2) • M2M 무선공존 기술 • 무선측위 기반의 주파수 간섭 관리를 위한위치정보 기반의 지능형 응용 서비스 연구 • WLAN, Bluetooth, ZigBee를 이용한이종기계들의 주파수 사용 대역을 영역 (Region) 기반으로 설계 • 공작기계가 이동할 경우 무선측위기법을 이용하여 정확한 위치를 측정 • 공작기계가 위치한 지역에서 이기종통신망과 동일한 주파수 대역을 사용할경우 간섭이 발생 • 측정한 공작기계의 위치를 기반으로해당 지역에서 사용중인 주파수를회피하여 공작기계의 주파수 자원을 할당 • 기계간의 충돌과 같은 안전사고 예방 M2M 무선공존 기술 도식도

22. http://cip.ssu.ac.kr 학생 지원 • 석사 과정 • 전 학기 등록금 전액 지원 • 매월 연구수당 지급: 00만원/월 • 기자재 제공: Core2Quad PC 2대, 개인 노트북, 24인치 모니터 (보조 모니터 필요시 추가) 등 • 취업: 업체 관계자 소개 및 추천 • 박사 과정 • 전 학기 등록금 전액 지원 • 매월 연구수당 지급: 000만원/월 • 기재자 제공: Core2Quad PC 2대, 개인 노트북, 27인치 모니터 (보조 모니터 필요시 추가) 등 • 취업: 대기업 임원진에 직접 추천 및 특별 채용 • 기타 사항 • 프로젝트 수행 및 연구 업적에 따른 인센티브 지급