21HH2300, [전문연구실] 10pT급 미소자계 기반 중장거리 자기장 통신기술,
조인귀
초록
This paper presents a practical low-power, low-frequency magnetic induction (MI) transceiver based on symmetrical gaped two-loop antennas with an empirical circuit model for wireless underground communication. Because of the quasi-two-dimensional loop antennas for the transmitter (Tx) and the receiver (Rx), the tailored hardware platform is not only simple, but can be readily extended to a mutually orthogonal 3-D scheme. Through a mixed model of actual measurement data and theoretical parameters, we developed the two-loop antenna with the space of the antenna radius optimized for energy efficiency. The Tx power almost doubles that of the single Tx one, which provides channel expansion as well as system stability in terms of the Tx current level. Accordingly, the Rx signal is considerably increased by 9.5 dB in contrast with a typical single-Tx single-Rx configuration. Moreover, we used empirical-based modeling for a reliable electrical model. The empirical mutual inductance, which was modeled in a 25 m corridor, resulted in a channel correction factor of 0.86, showing that the signal intensity was reduced by 14% in the underground corridor compared to the free space. A maximum range of 68 m under a SNR of 9.5 dB and a path loss of 100.7 dB on a load of $50~\Omega $ at 34.5 dBm were predicted from the model. In addition, this study confirmed the system feasibility by a SNR of 8.7 dB in a practical lossy environment between two floors, where its value was converted into a MI channel at a distance of 70 m in the underground corridor.
KSP 제안 키워드
Actual measurement, Channel expansion, Electrical model, Empirical model, Energy Efficiency, Free Space, Hardware platform, Loop antenna, Lossy environment, Low-Power, Maximum range
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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