본 논문에서는 소프트웨어 라디오 수신기의 programmable down converter(PDC) 구현을 위한 효율적인 데시메이션 필터 구조를 제안한다. 제안된 데시메이션 필터는 개선된 cascaded integrator-comb(CIC)필터, cascaded comb, modified halfband 필터 및 halfband 필터, 프로그램 가능한 FIR 필터로 이루어져 있다. 새롭게 제안된 구조는 보상필터를 사용하여 CIC 필터의 통과대역 주파수 감쇠를 보완하고 aliasing억제 능력을 높여, CIC 필터에서 더욱 많은 데시메이션을 담당하도록 설계되었다. 또한 CIC의 보상필터로 인해 cascaded comb 및 modified halfband 필터를 사용 가능토록 하였다. 이러한 구조는 곱셈기가 필요 없기 때문에 연산량을 줄일 수 있고, FIR 필터의 계수를 줄일 수 있다. 실제 구현에서는 기존의 해리스사의 하드웨어에 비해, 곱셈 연산시 연산자 개수는 약 20%, 연산량은 약 50%의 복잡도를 줄일 수 있었다.
본 논문은 무선 통신 시스템에 사용될 수 있는 저전력의 Cascaded Integrator-Comb(CIC) 필터 뱅크 구조를 제안한다. 필터 뱅크를 만들기 위해서 CIC 필터의 적분기 섹션을 변화시켜 구성하는 방법을 제안하였으며, 원하는 채널별 중심주파수를 정확히 맞추기 위하여 Modified CIC Filter(MCF)를 사용하는 방법을 제안하였다. 이 방법으로 채널별 중심주파수가 원하는 주파수에 위치하도록 필터 뱅크를 구현할 수 있음을 보였다. 또한 각 채널별 통과대역 주파수응답특성을 개선할 수 있는 새로운 Generalized Comb Filter(GCF)를 제안하였다. 한 개의 GCF와 두 개의 GCF를 각 채널에 적용하는 방법과 그때 통과대역의 주파수응답특성이 얼마나 향상되는지를 보였다. 또한 본 논문이 제안한 CIC 필터 뱅크와 일반 FIR 필터를 사용한 필터 뱅크의 구현 소자의 수를 비교하여 구조의 우수함을 입증하였다.
ADC (Analog-to-Digital Converter) 와 DSP (Digital Signal Processor) 의 성능이 향상됨에 따라 아날로그 방식으로 처리하던 IF(Intermidiate Frequency) 대역의 신호를 디지털 방식으로 처리할 수 있게 되었다. 이를 디지털 라디오 또는 디지털 IF라 하고 이는 SDR (software definied radio) 의 초기단계라 할 수 있다. 디지털 라디오 개념을 수신단에 적용할 경우 오버샘플링에 의한 처리 이득을 얻을 수 있으며, 다중 캐리어방식의 수신단 설계가 가능하다. 디지털 수신기에서는 연산량 이득을 위해 데시메이션이 이루어지며, CIC (Cascaded Integrated Comb) 및 halfbandHalfband 필터 등이 앨리어싱방지 필터로 사용된다. 그런데, CIC 필터는 필연적으로 통과대역 내에서 롤 오프 현상이 발생하며, 이것은 수신단 필터의 통과대역 평탄도를 악화시켜서 수신성능의 저하를 초래한다. FIR 필터를 이용하여 보상해 주어야 한다. 본 논문에서는 W-CDMA 디지털 수신기의 수신성능에 최적인 CIC 롤오프 보상 필터를 설계방법을 제시하고, 설계된 필터가 CIC필터의 롤오프 특성을 보상하여 BER(Bit Error Rate)을 최소화시킴을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 필터 성능을 검증하였다.
이 논문에서는 CIC(Cascaded Integrator-Comb) 데시메이션 필터의 주파수응답을 향상시키는 새로운 필터 구조를 제안한다. 기존의 방식은 CIC 필터의 통과대역 특성은 향상시키나, Aliasing 대역의 감쇠특성은 조금 나빠지는 단점을 갖고 있다. 그러나 이 논문에서는 통과대역의 특성은 기존의 방식보다 우수하며, 동시에 Aliasing 대역의 감쇠특성도 매우 향상시키는 4차의 보간필터를 제안한다. 제안된 필터는 4차의 필터이나 곱셈이 1개만 필요한 구조이므로 부가적인 연산량이 적으며, 또한 선형위상의 특성을 갖고 있으므로 CIC 필터의 선형위상 특성을 그대로 유지한 수 있다. 기존의 주파수응답 향상 기법들과 특성개선 효과를 비교하였다.
In this paper, a low-power CIC(U Integrator Comb) filter bank structure is proposed for wireless communication systems. Since conventional CIC filter can not meet the desired center frequencies in each channel of filter banks, we developed a Modified CIC Filter(MCF) for those purpose.
이 논문에서는 Sigma-Delta A/D 변환기의 새로운 이득 최적화 방식을 제안한다. 제안된 방식에서는 변조기의 SNR을 최대화하는 다수개의 이득 값 후보군을 먼저 선정한 후에 CIC 데시메이션 필터를 통과시켜 가장 작은 MSE를 보이는 이득 값을 결정하는 방식이다. 실험에 사용된 변조기는 단순화를 위하여 1차의 단일 비트 변조기를 사용하였다. 모의실험을 통하여 변조기의 후보군 중 2위를 기록한 이득 값이 가장 작은 MSE를 보였다. 제안된 방식은 변조기의 SNR을 최대화하는 기존의 아이디어와 데시메이션 필터로 사용되는 CIC 필터의 샘플 합 특성을 이용하여 최적의 이득 값을 결정하는 방식이다.
이 논문에서는 Sigma-Delta A/D 변환기의 새로운 이득 최적화 방식을 제안한다. 제안된 방식은 변조기의 SNR을 최대화하는 상위 10개의 이득 값 후보군을 선정한 후에 데시메이션 필터를 통과시켜 가장 작은 MSE를 보이는 이득 값을 최적의 이득으로 결정하는 방식이다. 1차의 단일 비트 변조기의 실험 모델을 통하여 변조기의 후보군 중 6위를 보인 이득 값이 가장 작은 MSE를 보였다. 제안된 방식은 변조기의 SNR을 최대화하는 기존의 아이디어와 데시메이션 필터로 사용되는 CIC 필터의 샘플합 특성을 이용하여 최적의 이득 값을 결정하는 장점을 갖는다. 이 논문에서 제안한 이득 최적화 방식은 변조기의 실험을 통하여 더 많은 후보군을 선정하여 CIC 필터를 시뮬레이션하면 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다.
이 논문에서는 CIC(Cascaded Integrator-Comb) 데시메이션 필터의 주파수응답을 향상시키는 새로운 필터 구조를 제안한다. 기존의 방식은 CIC 필터의 통과대역 특성은 향상시키나, Aliasing 대역의 감쇠특성은 조금 나빠지는 단점을 갖고 있다. 그러나 이 논문에서는 통과대역의 특성은 기존의 방식보다 우수하며, 동시에 Aliasing 대역의 감쇠특성도 매우 향상시키는 IFOP(Interpolated Fourth-Order Polynomials) 필터를 제안한다. 제안된 필터는 4차의 필터이나 곱셈이 1개만 필요한 구조이므로 부가적인 연산량이 적으며, 또한 선형위상의 특성을 갖고 있으므로 CIC 필터의 선형위상 특성을 그대로 유지할 수 있다. 또한 기존의 주파수응답 향상 기법들과 제안된 필터의 구현비용을 비교하였다.
무선 통신의 발전과 함께 증가하는 주파수 수요에 비해 이용 가능한 전파 자원은 한정되어 있다. 미연방통신위원회 (Federal Communication Commission : FCC)의 보고에 따르면 이미 할당된 스펙트럼 중 70%가 미사용 중으로 나타났다. 이는 전파 자원 부족 현상이 주파수 자원의 유한성보다는 비효율적으로 운영되고 있음을 의미한다. 따라서 이미 분배된 주파수대역내에서 사용하지 않는 주파수를 인지하여 무선통신서비스를 제공할 수 있는 무선인지 (Cognitive Radio : CR) 기술에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 비어있는 TV 채널을 인지하여 무선통신서비스를 제공하고자하는 움직임이 활발하다. 본 논문에서는 이러한 비어있는 주파수 자원을 보다 효율적으로 인지하여 면허 사용자 (Licensed User)와 주파수 자원을 효율적으로 공유할 수 있는 폴리페이즈 필터 뱅크 기반의 다중밴드 CIC (Cascaded Integrator Comb) 필터를 이용한 스펙트럼 센싱 알고리즘을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안한 폴리페이즈 필터 뱅크 기반의 다중밴드 CIC 필터 기법을 적용했을 경우 기존의 서브밴드 필터 기법과 거의 유사한 분산치 성능을 확인할 수 있었으며, 연산량에 있어서도 효율적임을 확인하였다.
In this paper, a new CIC filter structure for reduction of passband droop in CIC decimation filter is proposed. For improvement of passband characteristics, the 1st order Generalized Comb Filter(UF) is proposed in addition to the conventional CIC decimation filter. By using this filter, it is shown that passband droop is remarkably reduced and aliasing attenuation is slightly increased. We also propose how to find the optimum filter coefficient Furthermora, it is shown that choices for GCF are possible in terms of the number of Half-Band filter. Passband droops and aliasing attenuations of the proposed structure are compared with those of the CIC structures using conventional sharpening techniques.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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