본 논문에서는 DVB-T (digital video broadcasting-terrestrial) 수신기의 동기화 알고리듬과 각 동기단 사이의 연동 알고리듬을 제안한다. OFDM( orthohonal frequency division multiplexing) 수신단에서는 프레임 동기, 반송파 동기, 심볼 타이밍 동기가 요구되어진다. 기존의 반송파 동기 방법은 부반송파 간격의 정수배 주파수 옵셋 보상 후 잔존해 있는 주파수 옵셋이 -0.5×(부반송파 간격) 혹은 +0.5×(부반송파 간격)에 가까운 값을 가질 때 많은 시간이 소요되는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 시스템의 복잡도를 그대로 유지 하면서 초기 동기화 시간을 줄일 수 있는 반송파 동기 알고리듬을 제안한다. 그리고 DVB-T모드를 추정하는 알고리듬을 제안하고 반송파 동기 추적루프와 심볼 타이밍 동기 추적루프를 동시에 동작시킴으로써 초기 동기화 시간을 추가적으로 줄일 수 있는 심볼 타이ALD 동기 알고리듬을 제안한다. 그리고 전체 수신기 모델의 연동 방안을 제시한다.
본 논문에서는 QPSK 방식을 채용하는 고속 무선 전송 시스템에 적용될 수 있는 all-digital QPSK 복조기에 대해서, 복조기에 소요되는 알고리즘들을 고찰하고 이를 구현하기 위한 H/W구조에 대해서 언급한다. All-digital QPSK 복조기를 구현하기 위해서, 비트 동기를 포착하는 심볼 동기부와 반송파 동기를 포착하는 반송파 동기부가 구현되어야 하는데, 심볼 동기부로는 Gardner 알고리즘을, 반송파 동기부로는 빠른 반송파 포착을 위한 Decision-Directed 동기화 알고리즘을 적용하여 설계, 구현하였다. 설계한 QPSK 복조기를 Altera사의 Design Compiler를 이용하여 CPLD-EPF10K100GC 503-4 칩에 합성해 본 결과 약 2.6 Mbps의 전송속도까지 복조가능하였다. Speed grade 1인 CPLD칩에서 구현하면 5배 정도 고속화가 가능하고, 설계된 all-digital QPSK 복조기를 ASIC으로 구현할 경우 CPLD 속도의 5∼6배 이상 고속화가 가능하므로 약 50 Mbps급 all-digital QPSK 복조가 가능하다.
본 논문에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템의 반송파 주파수 동기화부 구현을 위하여 Compact CORDIC 처리기를 제안한다. Compact CORDIC 처리기는 반송파 주파수 옵셋 추정 및 보상시에 요구되는 OFDM 시스템의 독특한 특성을 이용하여 제안되었으며, Compact CORDIC 전처리부와 Compact CORDIC 처리부로 구성된다. Compact CORDIC 전처리부에서는 신호의 정규화를 효율적으로 수행하며, Compact CORDIC 처리부에서는 Vector 모드 CORDIC 과 Rotation 모드 CORDIC 연산을 효율적으로 결합하여 동시에 처리하여 반송파 주파수 동기화를 수행한다. FPGA 구현을 통하여 제안된 Compact CORDIC 처리기가 기존 CORDIC 방법보다 성능이 우수하며 구현 복잡도가 크게 감소함을 확인한다.
본 논문에서는 QPSK 방식을 채용하는 고속 무선 전송 시스템에 적용될 수 있는 Zero-Crossing IF-level QPSK 복조기에 대해서, 복조기에 소요되는 알고리즘들을 고찰하고 이를 구현하기 위한 H/W구조에 대해서 언급한다. Zero-Crossing IF-level QPSK 복조기를 구현하기 위해서, 비트 동기를 포착하는 심볼 동기부와 반송파 동기를 포착하는 반송파 동기부가 구현되어야 하는데, 심볼 동기부로는 Gardner 알고리즘을, 반송파 동기부로는 빠른 반송파 포착을 위한 Decision-Directed 동기화 알고리즘을 적용하여 설계, 구현하였다. 설계한 QPSK복조기를 Altera 사의 Design Compiler를 이용하여 CPLD-FLEX10K 칩에 합성해 본 결과 약 2.6 Mbps의 전송속도까지 복조 가능하였다. 설계된 Zero-Crossing IF-level QPSK 복조기를 ASIC으로 구현할 경우 CPLD속도의 5∼6 이상 고속화가 가능하므로 약 10 Mbps급 Zero-Crossing IF-level QPSK 복조가 가능하다.
본 논문에서는 CPLD 칩을 이용하여 QPSK 복조기를 구현하고, 그 결과를 검토하였다. 복조기는 비트 동기를 포착하는 STR(Symbol Timing Recovery) loop와 반송파 동기를 포착하는 CPR(Carrier Phase Recovery) loop로 구성된다 STR loop는 DD-Gardner 방식을, CPR loop는 빠른 반송파 포착을 위하여 Decision-Directed 동기화 방식을 이용하여 구현한 결과를 제시하였다. Altera사의 Design Compiler를 이용하여 FLEX10K 칩에 합성한 QPSK 복조기의 속도는 약 2 (Mbps)의 전송속도를 가지며, ASIC으로 구현시에는 CPLD 속도의 5-6배 이상의 고속화가 가능하다.
본 논문에서는 상향 링크 케이블 모뎀 시스템에 대한 동기화 방법에 대하여 제안하였다. 상향 링크의 케이블 모뎀 시스템은 DOCSIS(data over cable service interface specification) 규격에 의해 정해져 있으며, 이에 맞는 동기화 방법에 관하여 연구하였다. 케이블 모뎀은 버스트 모드로 동작하며 시 분할 다중 접속(time division multiple access, TDMA) 버스트 포맷을 사용한다. 버스트 포맷은 프리앰블과 데이터 구간으로 나뉜다. 본 논문에서는 프리앰블을 이용한 프레임 동기, coarse 타이밍 동기, 반송파 주파수 동기, 반송파 각 동기 방법을 연구하였으며, 프리앰블로 이용할 시퀀스로 correlation 특성이 우수한 CAZAC(constant envelope zero-autocorrelation) 시퀀스를 이용하였다. 또한 타이밍 드리프트가 존재하는 경우와 나머지 주파수 오프셋이 주는 영향을 고려하여 데이터 구간에서 심벌 타이밍 동기방식과 주파수 각 오프셋 추정박식을 채택하여 시스템을 구성하였고, 이를 컴퓨터 실험 결과를 이용하여 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 빠른 속도로 이동하는 비행체에 장착되는 명령수신기의 신호처리 기법에 대하여 제안한다. 명령수신기는 비행하는 동안 지상으로부터 전달되는 각종정보를 RF 링크를 통하여 수신해야 하므로 넓은 수신신호세기 영역을 확보해야하며. 또한 반송파 동기화 및 심볼 동기화 과정이 짧은 펄스열 구간 내에서 정밀하게 수행되어야 한다. 동기화 과정을 수행 후에는 약속된 시점에 심볼 및 비트결정을 통해 데이터를 획득함으로써 적용된 변복조방식의 이론적인 성능을 달성할 수 있다. 시험결과를 통해 본 논문에서 다룬 신호처리 기법이 비행체의 명령수신기에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인한다.
위성 트랜스폰더는 상향 링크 신호를 복원하여 신호처리를 수행 하고, 하향 링크를 통해 지상국으로 전송하기 위한 통신 시스템이다. 이때 고속 비행에 의해 발생하는 도플러 주파수 편이로 인한 주파수 추적 및 동기시스템이 필요하며, 이를 위해 아날로그 트랜스폰더 방식으로는 PLL (Phase Locked Loop)을 사용하여 수신시스템의 반송파 복원을 획득한다. 이러한 방식은 위성의 기능에 따라 PLL구조 및 Loop필터의 구조와 설계방식의 변경을 필요로 한다. 본 논문에서는 이러한 아날로그 트랜스폰더를 대체할 수 있는 디지털 방식의 반송파 복원방안을 제안하였다. 이러한 방식은 근거리통신 위성이나 심 우주용 통신 위성의 특성에 따른 회로설계 변경 없이 동일한 하드웨어 플랫폼에 소프트웨어 변경으로 최적의 동기화를 구현할 수 있다.
본 논문에서는 분산 네트워크 환경에서 다수 노드들의 주파수를 동기화하기 위한 방식을 제안한다. 제안한 방식은 네트워크 상의 모든 노드들의 반송파 주파수를 동기화시킴으로써 새로운 노드 진입 시 노드 간 빠른 동기화가 가능토록 한다. 또한, 다수의 그룹이 네트워크 상에 존재하는 경우 인접 그룹 간의 동기화 방식을 제안한다. 제안한 주파수 동기 알고리즘은 노드의 진입이 유동적이고 그룹 간 병합과 분리가 빈번하게 발생할 수 있는 군작전 시나리오에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 페이딩 채널 환경에서 훈련 신호을 이용하는 자기 상관 함수 기반의 반송파 주파수 오차 추정기를 제안한다. 제안된 주파수 동기화 기법은 기존의 자기 상관 함수 기반의 추정기와 비교하였을 때 자기 상관 함수 계산 과정에서 보다 낮은 계산 복잡도를 가진다. 실험 결과를 통하여 제안된 반송파 주파수 오차 추정기가 기존의 방식보다 향상된 성능을 가지며, 제안된 추정기의 성능이 CRLB(Cramor-Rao lower bound)에 근접함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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