디지털 보청기용 저전력, 저잡음 전치증폭기를 설계하였다. 본 전치증폭기는 일렛트렛 마이크로부터 싱글엔드 형태로 입력 받은 신호를 증폭한 후, 차동신호의 형태로 ADC에 전달한다. 또, 3.6, 7.2, 14.4, 28.8의 가변이득을 가지며 100Hz~10kHz의 주파수 대역에서 동작한다. 설계된 증폭기는 130nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 1.2V 전원을 사용하여 측정한 결과 85dB의 SNR, 0.05%의 고조파 왜곡 및 $200{\mu}W$의 파워소모를 얻었다.
본 논문에서는 트랜스컨덕턴스 특성을 개선한 새로운 CMOS Rail-to-Rail 입력단 회로를 설계하였다. 회로 모의 실험기 HSPICE를 통해서 새로운 입력단 회로의 동상 입력 전압 범위에 대한 새로운 회로의 성능을 검증하였다. 새로운 입력단 회로는 기존의 Rail-to-Rail 입력단 회로에 동상 입력 전압에 따라서 동작조건이 변하는 4개의 입력 트랜지스터와 4개의 전류원/싱크를 추가함으로써 구성된다. 새로운 입력단 회로는 두 차동 회로 중에서 어느 한 회로만이 동작하는 영역에서는 신호증폭에 기여하는 트랜지스터의 DC 전류양에는 영향을 미치지 않는 반면, 두 차동 회로가 모두 동작하는 영역에서는 신호증폭에 기여하는 트랜지스터의 DC 전류양을 1/4로 감소시킨다. 그 결과 새로운 입력단 회로는 강반전 영역에서 전 동상 입력 전압 범위에 걸쳐 거의 일정한 트랜스컨덕턴스 특성과 단일 이득 주파수 특성을 보이며 전 동상 입력 전압 범위에 대해서 최적의 주파수 보상을 가능하게 한다.
IBM-PC를 위한 다목적용 데이타 채집 및 컨트롤 장치를 개발하였다. 개발된 데이타 채집 및 컨트롤 장치는 컴퓨터를 이용한 데이타 채집 및 기기 컨트롤에 필요한 주요 기능을 대부분 보유하고 있다. 아날로그 신호는 최고 4쌍의 차동신호를 받을 수 있으며 실험조건에 따라 두 개의 12-bit A/D 컨버터를 선택하여 처리할 수 있다. 또한 2개의 12-bit D/A 컨버터와 3채널의 16-bit 카운터/타이머, 그리고 24-bit 디지탈 입출력장치 등 실험실에서 컴퓨터를 이용한 실험자동화에 필요한 대부분의 기능을 가지고 있어 다목적용으로 사용될 수 있다.
본 논문에서는 플라스틱 광섬유 묶음을 이용하여 차동검출기를 구성하고 무선광 연결 수신부에서 잡음광 소거에 활용하였다. 광섬유 묶음을 이용하여 수신광을 분리해서 2개의 포토다이오드에 연결하면, 동일한 지점에서 잡음광을 검출하는 효과가 발생하므로, 잡음광의 공간분포가 심하게 변하여도 2개의 포토다이오드의 위치 차이로 인한 출력 전압의 변동이 나타나지 않아 잡음 소거 효과가 높아진다. 광 필터가 부착된 단일의 광검출기에 비하여 광섬유 묶음을 사용한 수신부에서 신호대잡음비를 약 $10\;\cal{dB}$ 개선하였다.
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 주파수 선택적 페이딩 환경에서 구현상의 복잡도가 크지 않으면서 우수한 성능을 나타내는 특성을 가지고 있으며 광대역 무선통신 시스템에서 널리 사용되고 있다. OFDM 시스템의 수신기에서 하는 가장 중요한 일 중 하나는 프리앰블의 검출이다. 이 논문에서는 확장된 차동 검출 방식과 유사한 형태를 가지는 이동평균필터를 사용하는 차동 검출 방식을 제안하며 이동평균필터의 크기를 결정하여 다양한 환경에서 최적의 성능을 얻는 방법을 제안한다. 수식에서 최적의 이동평균필터의 크기는 딜레이 스프레드가 커짐에 따라 그리고 신호대잡음비가 커짐에 따라 감소함을 보인다.
본 논문에서는 넓은 입력 전압 범위에 걸쳐 좋은 선형성을 보여주는 가변 트랜스컨덕터를 제안한다. 제안된 트랜스컨덕터는 선형 영역에서 동작하는 입력 MOS 트랜지스터를 사용하여 회로의 구성이 간단하고 좋은 가변성을 갖고 6.8V/sub p-p/의 넓은 입력범위를 갖는다. 또한 소오스-결합 차동쌍을 이용하여 실질적인 차동입력을 제공하고 정과 부의 트랜스컨덕턴스 값을 제공한다. 제안된 회로는 1.2㎛ single poly double metal n-well CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. 제안된 회로의 THD 특성은 V/sub DD/=-V/sub ss/=5V, I/sub B/=20, 40μA이고 입력 신호 주파수가 1KHz일 때 6V/sub p-p/의 차동 입력전압에 대해 1% 미만임을 보여준다.
본 논문에서는 저속 페이딩 환경 하에서 다중 심볼 차동 복조기의 다이버시티 수신 방법에 대하여 연구한다. MSDD(Multiple Symbol Differential Detection)를 이용하여 다이버시티 수신을 할 경우 복조 블럭의 길이를 크게 할수록 차동 부호화된 MPSK의 Maxim -Ratio-Combining(MRC) 다이버시티 수신기 성능에 수렴하지만 복잡도가 지수적으로 증가하여 현실적으로 구현이 불가능하다. 본 논문에서는 MSDD 수신기에 입력하기 전에 수신 신호들을 정렬 시켜서 결합하는 pre-combining 방식을 제안하였다. 여기서 제안된 pre-combined MSDD 다이버시티 수신기는 준최적 수신기로서 수신기의 복잡도가 복조 블록의 길이에 선형적으로 증가하는 효율적인 MSDD 복조를 가능케 한다. 따라서 고속의 버스트 모뎀과 같이 동기 복조의 어려움이 있을 경우, 채널에 대한 정보에 의존치 않고도 다이버시티 수신을 할 수 있으며 기존의 차동 복조 방식에 비하여 큰 성능 향상을 보여준다.
본 논문에서는 X-band 주파수 대역을 위한 직교 신호 발생 전압제어 발진기(Quadrature VCO)를 제안하였다. 제안된 직교신호 발생 전압제어 발진기는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하였다. 본 논문에서 제안된 직교 신호 전압제어 발진기는 두 개의 cross-coupled된 차동의 전압제어 발진기와 두 개의 차동 완충기로 구성 되어있다. 이 직교 전압제어 발진기는 4 bit의 capacitor bank와 varactor의 제어 전압으로 주파수를 가변한다. Varactor의 Q-factor를 선형적으로 변화시키기 위해, varactor 에 각각의 다른 bias voltage를 인가하였다. 이 직교 전압제어 발진기는 6.591 GHz에서 8.012 GHz까지의 주파수 가변 범위를 가진다. 이 직교 전압제어 발생기는 7.150 GHz의 출력 주파수를 가질 때 1MHz offset에서 -101.04 dBc/Hz의 Phase noise를 가진다. 공급 전압은 1.5V를 사용 하였고 QVCO core에서 6.5~8.5 mA의 전류를 소모한다.
본 논문에서는 Inmarsat (International Marine Satellite) mini-m 시스템의 하향 링크 수신기를 위한 timing recovery 루프를 제안한다. Inmarsat mini-m 시스템 규격에서 요구하는 frequency tolerance는 ${\pm}924$ Hz (signal bandwidth: 2.4 kHz) 이며, timing acquisition 시간은 하나의 UW (Unique Word) 신호 구간인 15ms 이기 때문에 주파수 옵셋에 강인하고 UW 신호 구간에서의 빠른 aquisition 이 가능한 루프 설계가 요구된다. 이에 따라 본 논문에서는 주파수 옵셋에 강인하고 빠른 aquisition 이 가능한 timing recovery 루프를 제안하였으며, 제안된 timing recovery 루프는 UW detector와 UW detector에 의해 검출된 UW 신호를 이용한 timing recovery 루프를 연동한 구조이다. UW detector는 주파수 옵셋 환경에서 안정적인 성능을 위해 차동 기반의 noncoherent detector 방식을 적용하였으며, TED (Timing Error Detector) 알고리즘은 기존의 GAD (Gardner Detector) 알고리즘 대신 본 논문에서 제안하는 UW 신호를 이용한 차동 기반의 ELD (Early Late Detector) 알고리즘 적용하였다. 제안된 방식과 기존의 GAD와의 성능 비교를 통해 제안된 방식이 만족스러운 성능과 신뢰성 있는 동작이 가능함을 입증하였다.
본 논문에서는 낮은 비용과 높은 신뢰성 그리고 데이터율이 좋은 비-코히어런트 카오스 통신을 위한 역방향 차동 카오스 편이변조(Reverse Differential Chaos Shift Keying, RE-DCSK) 시스템을 제안한다. RE-DCSK의 참조 신호들은 기존 차동 카오스 편이 변조 방식(DCSK)에서처럼 첫 번째 슬롯에서 전송하며 두 번째 슬롯에서는 시간 반전 블록이 카오스 신호의 자기상관 관계를 강화시키고 두 신호의 직교성을 이용하여 정보신호의 역할을 한다. RE-DCSK는 시스템의 복잡성에 따르는 어떠한 추가 비용도 없이 DCSK와 비교했을 때 상대적으로 두 배의 전송률을 가능하게 하고 통신의 보안 성능도 역시 향상시킨다. 그 효율성을 입증하기 위해 도출한 BER 표현식을 기반으로 레일리 페이딩 채널과 부가 백색 가우시안잡음(AWGN) 채널을 통하여 분석한다. 제안한 시스템의 BER 성능은 AWGN 채널을 사용한 상호지연 편이변조 방식(CDSK)와 DCSK 시스템과 비교하였을 경우 성능이 향상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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