무선 방송 통신 시스템에서는 높은 전력신호를 송신하기 위하여 고전력 증폭기(HPA)를 사용한다. 그러나 고전력 증폭기는 비선형 왜곡 특성을 가지고 있으며 이는 송신 신호의 품질을 저하하는 요소로 작용한다. 비선형 왜곡특성을 극복하기 위하여 여러 가지 방법이 제안되었으며 이중 LUT를 사용하는 전치 왜곡기법과 다항식을 이용한 전치 왜곡기법이 많이 사용된다. 본 논문에서는 다항식을 이용한 전치 왜곡기에서 기존보다 작은 오차와 안정화된 역함수를 제안하고 모의실험을 통하여 기존 보다 개선된 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
송수신 사이의 거리가 가까운 GPR 시스템들과 같이 신호가 빨리 감쇄되는 산란 측정시스템에서는 송신신호의 왜곡을 줄여 산란체의 신호를 정밀하게 찾아내는 것이 매우 중요하다. 여기에 주로 사용되는 광대역 안테나는 안테나의 급전점과 끝부분의 개방단 사이에서 다중 반사가 일어나서 입력신호의 왜곡으로 인한 떨림현상이 일어나게 되는데, 본 논문에서는 리액턴스 장하를 통해 안테나의 내부 반사를 줄인 초광대역 안테나를 설계하고 제작하여 특성을 측정하였다.
본 논문에서, Feedforward 기법을 이용하여 송신 혼변조 왜곡 신호뿐만 아니라 수신 대역 잡음도 감소시킬 수 있는 새로운 전력 증폭기를 제안했다. 대전력 증폭기는 IMT-2000 기지국 송신 주파수 대역에서 구현되었다. 송신 대역 혼변조 왜곡 신호와 수신대역 잡음 신호는 가변 감쇠기와 위상 천이기, 에러 증폭기의 제어에 의해 감소되어진다. 두 개의 루프, 즉 혼변조 왜곡 신호와 수신대역 잡음 신호제거 루프를 포함하고 있는 제안된 전력 증폭기를 사용하면 송신 대역 통과 여파기의 수신 대역 감쇠 특성을 엄격히 하지 않아도 되어 다양한 무선통신 시스템에서 낮은 송신경로 삽입 손실을 가진 듀플렉서를 제공할 수 있다. 전력 증폭기의 2-tone 실험은 5MHz 주파수 간격을 가진 2.14GHz에서 하였고, 수긴 대역 제거 실험은 중심 주파수가 1.95GHz인 60MHz 수신 전체 대역에서 하였다. 실험 결고, 혼변조 왜곡 제거 성능과 수신 잡음 제거 성능이 각각 31 dB와 21dB이상이었다.
디지털 전치 왜곡기법은 비선형 전력증폭기의 역함수에 해당하는 디지털 전치왜곡 특성을 찾아 송신신호를 미리 왜곡 시켜줌으로써 비선형 전력증폭기를 선형화시키는 기술이다. 일반적으로 전력증폭기는 시간과 전력 그리고 온도에 따라 비선형 특성이 변하기 때문에 디지털 전치왜곡기법에서는 송신신호와 되먹임 신호를 주기적으로 메모리(RAM)에 저장하여 전력증폭기 특성 함수의 역함수인 전치 왜곡 계수를 찾게 된다. 하지만 적응형 알고리즘이 원하는 전치왜곡 계수에 수렴하기 위해서는 긴 샘플이 요구되는데 이는 많은 메모리를 요구한다. 본 논문에서는 전치왜곡 엔진부에서 짧은 길이의 메모리를 사용하지만 이 메모리의 샘플을 재활용하여 반복 연산 수행을 통해 긴 용량의 메모리를 이용하여 구현하였을 경우와 유사한 성능을 얻는 방법을 제안하며 이를 컴퓨터 모의실험을 통해 성능 비교 분석한다.
최근 웨이블릿 변환을 이용하여 저주파수 부대역 신호를 반복적으로 분해하고 삽입된 워터마크 비트에 따라 특정 부대역 신호에 두개의 다른 반향 중 하나를 삽입하는 반향 삽입 기법을 제안하였다. 이 기법은 오디오 신호의 주파수 특성을 고려했기 때문에 시간 영역에서의 기존의 반향 삽입 기법에 비해 비가청성(inaudibility), 워터마크의 강인성(robustness) 및 용적성(capacity)을 모두 증가시킬 수 있다. 기존의 부대역 신호 기반 반향 삽입 기법이 단일 반향 커널만을 이용하였으나, 본 논문에서는 부대역 신호에 다중 반향 커널을 이용한 반향 삽입 기법을 제안한다. 이 기법은 주관적 왜곡(perceptibility)과 SNR(signal to Noise Ratio)과 같은 객관적인 왜곡 면에서, 원본 오디오 신호의 왜곡을 줄일 수 있다. 실험 결과를 통하여 기존의 방법에 비해 제안된 방법이 SNR과 DR(Detection Rate) 모두 좋은 성능을 보여 제안된 방법의 유효성을 입증하였다.
병원에서 정형보철용 재료로 사용하는 스테인리스와 티타늄 금속을 같은 크기로 제작하여 자기공명영상에 미치는 영상학적 진단가치를 비교하였다. 영상의중심(Center), 영상이외부분(Background), 고 신호부분(High band)에 대한 신호강도 값을 가중치로 변환하여 금속시험편 없는(Norma)영상과 비교하였다. 또한 시상면영상과 횡단면영상의 왜곡범위를 정량적으로 수치화하여 금속시험편 없는 영상면적과 비교하였다. 그 결과 고 신호영상의 신호강도 값은 스테인리스의 경우 팬텀(Phantom) 2, 돼지 뼈(Bone) 1.8, 티타늄의 경우 팬텀 1.7, 돼지 뼈 1.3 만큼 금속시험편 없는 신호강도가중치 값보다 높은 것을 알 수 있었다. 또한 자기공명영상의 왜곡형태와 왜곡 범위는 금속시험편이 없는 영상의 단면적대비 스테인리스의 경우 팬텀 65.8 %, 돼지 뼈 61.5 %, 티타늄은 팬텀 23.1 %, 돼지 뼈 38.5 % 의 왜곡범위를 나타냈다. 결론적으로 본 실험에서는 신호강도가중치값과 왜곡범위가 낮게 변화를 보인 티타늄이 스테인리스 시험편보다 더 진단적 가치가 높은 자기공명영상임을 알 수 있었다.
본 논문에서는 색분산이 최적으로 보상된 광통신 시스템에서 자기위상변조와 색분산으로 인해 열화되는 신호의 아이페널티에 대해 근사적인 수학식을 유도하였다. 이러한 분석 연구를 통해 최적으로 색분산 보상된 광통신 시스템에서 신호의 왜곡에 대한 근사식을 얻을 수 있다. 우리는 이 근사식의 효용성을 보이기 위해서 이전 연구의 시뮬레이션 결과와 근사식의 결과를 비교하는 결과를 보인다. 본 논문의 결과를 이용하면 복잡한 비선형 시뮬레이션을 통해 얻을 수 있는 광신호의 왜곡에 대해 손쉽게 그 결과를 예측할 수 있으며, 각종 시스템 파라미터가 시스템에 미치는 영향도 쉽게 파악할 수 있다.
본 논문에서는 로드풀 시뮬레이션을 이용하여 고효율 주파수 체배기를 설계하는 방법을 제시하고, 주파수 체배기의 비선형 왜곡을 분석하였다. 주파수 체배기는 변조된 신호원을 인가하였을 경우에는 비선형 특성으로 인해 신호 대역이 체배되는 심각한 왜곡이 발생하므로, 이러한 주파수 체배기의 왜곡을 보상할 수 있는 테이블 참조기법을 이용한 디지털 사전왜곡기법을 실행하였다. 주파수 체배기는 입력신호를 주파수 2 체배하여 5.8GHz 출력신호를 얻도록 설계되어 IEEE 802.11a 표준 무선 랜 대역의 동작주파수를 갖도록 설계하였다. 선형화 후의 출력 스펙트럼은 중심주파수에서 각각 +11MHz, +20MHz offset인 주파수에서 각각 12dB의 ACPR 특성이 향상되었다.
다수의 입력을 필요로 하는 전류모드 Max 회로에서 고주파 왜곡을 효과적으로 억제할 수 있는 trans conductance 조정 방법을 제안하였다. Max 회로에 인가되는 입력 신호의 개수가 증가하면, 기생 커패시턴스는 입력 단의 개수에 비례하여 누적되게 된다. 본 연구에서는 Max 회로의 왜곡 신호의 크기가 누적된 기생 커패시턴스와 출력신호의 변화율에 비례하며, 공통 다이오드결선 트랜지스터의 transconductance 값에 반비례하게 됨을 밝혔다. 왜곡 억제를 위한 효과적인 방안으로 공통 다이오드결선 트랜지스터의 transconductance 값을 최소화하는 방안을 제시하였다. 이 방법의 효용성은 다양한 수의 입력 신호를 갖는 전류모드 Max 회로에 대해서 HSPICE 시뮬레이션을 통해 입증하였다.
최근 들어 무선 ATM, 무선 LAN 및 디지털 지상 방송 시스템 등을 위한 고속 전송 방식으로 큰 관심을 받고 있는 OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식은 다중 직교 부반송파를 이용하여 신호를 전송함으로써 전송 신호 진폭의 변화가 매우 심하여 고출력 증폭기의 비선형 특성으로 인한 심각한 왜곡이 발생된다. 본 논문에서는 이러한 비선형 왜곡의 보상을 위한 기저대역 사전왜곡기 (baseband predistorter)를 실제 구현할 때 계산 복잡도를 크게 감소할 수 있는 효율적인 구조를 제안하였다. 또한, 이러한 구조에 기반하여 수십 Mbps급 고속 무선 ATM 등에 사용 가능한 사전왜곡기를 VHDL을 이용하여 설계하고 ASIC화를 위하여 Synopsys tool을 통해 합성하였으며 실제 Altera FPGA에 구현하여 이의 성능을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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