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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김태욱
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 논문은 초광대역 무선 임펄스(IR-UWB : Impulse Radio Ultra Wideband)를 이용한 코릴레이션(Correlation) 기반의 측정 시스템을 제안한다. 기존 접촉식 심장 박동 측정 방식의 단점을 보완하고자 여러 비접촉식 심장 박동 측정 방식이 제안되었다. 전자파를 이용한 비접촉식 심장 박동 측정 방식으로는 흉부에 반사되는 전자파로부터 도플러 주파수를 얻어 측정하는 방식이 있다. 도플러 주파수를 이용하는 방식은 낮은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)와 피검사자의 움직임에 따라 신호 대 잡음비와 측정 환경이 달라지는 단점이 있다. 이를 보완하고자 임펄스를 심장 모델에 투과하여 코릴레이션을 통해 심장 박동 정보를 얻는 시스템을 설계하였다. 초광대역 임펄스를 심장 모델에 송신하고 이를 투과한 수신 파형의 코릴레이션을 통해 정보를 얻는 방식으로 신호 대 잡음비를 향상시켰다. 기존의 임펄스 투과파를 이용한 방식은 임펄스의 최대 피크만을 이용하여 정보를 얻었다면 본 시스템은 임펄스의 장점을 모두 활용하기 위해 투과된 임펄스를 코릴레이션하여 임펄스의 피크(peak)별 정보와 위상의 차이를 모두 활용하는 방법을 사용하였다. 코릴레이션 기법은 두개의 상관성을 나타내는 것으로 시스템에서는 혼합기(Mixer) 구조와 적분기로 구성된 코릴레이터를 구현하여 주파수 영역 특성이 동일한 경우에 코릴레이션이 된다. 이는 포락선 검출 방식보다 노이즈와 간섭에 강하다. 제안된 시스템은 코릴레이션 기법을 바탕으로 임펄스의 정보를 모두 활용하여 기존의 임펄스 투과파 방식보다 향상된 신호 대 잡음비를 갖도록 하였으며 추가로 IQ변조(In-phase & Quadrature Modulation) 방식의 코릴레이션을 통해 신호 대 잡음비를 더 향상시켰다.
시스템의 회로구성 이전에 검증을 위해 상용 오실로스코프를 이용하여 데이터를 획득한 후 소프트웨어 상에서 코릴레이션을 통해 결과를 확인한 후 이를 65nm CMOS 공정을 사용하여 설계하고 제작했다.
시스템의 회로구성 이전에 검증을 위해 상용 오실로스코프를 이용하여 데이터를 획득한 후 소프트웨어 상에서 코릴레이션을 통해 결과를 확인한 후 이를 65nm CMOS 공정을 사용하여 설계하고 제작했다.
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