입체음향 시스템의 방향감 제어에서 필수적인 머리전달함수(Head-Related Transfer Function)는 일반적으로 FIR 또는 IIR 필터로 구현되며, IIR 필터의 경우 FIR 보다 비교적 저차 모델링이 가능한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 Balanced Model Truncation(BMT)를 이용하여 비교적 높은 차수를 가지는 FIR 필터를 IIR 필터로 설계하여 입체음향 시스템의 실시간 구현시 필수적인 계산의 효율을 높이는 방법을 제시하고, 기존의 방법과의 성능의 비교 평가를 하고자 한다.
오버샘플링(oversampling) 방식의 시그마-델타(sigma-delta) A/D 컨버터에서는 오버샘플링된 신호를 최종 Nyquist rate 으로 낮춰주는 디지털 데시메이션 필터가 필수적이다. 본 논문에서는 면적을 크게 줄이면서 time-to-market의 이점을 가져다주는 고해상도 시그마-델타(sigma-delta) A/D 컨버터용 디지털 데시메이션(decimation) 필터의 Verilog-HDL 설계 및 구현을 보였다. 디지털 데시메이션 필터는 CIC(cascaded integrator-comb) filter와 두 개의 half-band FIR filter로 이루어져 있다. FIR필터에서 곱셈연산의 복잡성을 줄이고 면적을 최소화하기 위해 계수를 CSD(canonical signed digit) 코드로 표현하여 사용하였다. 곱셈 연산은 일반 곱셈기 없이 쉬프트 와 덧셈방식을 이용하여 구현되었다. 3단 데시메이션 필터는 $0.25-{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었고, 필터의 면적은 $1.36mm^2$ 이며 2.8224 MHz의 클럭 주파수에서 4.4 mW의 파워소모를 보였다. 측정 결과 높은 신호대 잡음 비(SNR)를 요구하는 디지털 오디오용 데시메이션(decimation) 필터의 사양을 충분히 만족시키고 있음을 볼 수 있다.
이 논문에서는 FIR(Finite Impulse Response) 필터의 연산의 양을 줄이는 효율적인 직접방식의 고속 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 임의의 다운샘플링 크기로 병렬화가 가능하며, 다운샘플링의 크기가 결정되면 쉽게 구조를 유도할 수 있다. 특히 제안된 알고리즘은 이론적인 샘플당 곱셈연산의 수를 감소시킴과 동시에 실제 구현에 있어서도 효과가 있음을 실험을 통하여 입증하였다. 이론적으로 연산의 양이 감소함을 보이기 위하여 부필터의 수와 샘플당 곱셈연산의 수를 기존의 고속 알고리즘과 비교하였으며, 실제적으로 구현의 효과를 입증하기 위하여 하드웨어 구현소자의 수와 Verilog-HDL (Hardware Description Language) 구현으로 기존의 방식들과 비교하여 제안된 구조가 효과적임을 보였다.
본 연구의 목적은 PCM/FM 전송시스템에서 RF 대역제한을 위해 사용되는 가변 컷오프 선형위상 특성을 갖는 pre-modulation 필터를 설계, 시뮬레이션을 수행하며 이를 바탕으로 하드웨어를 구현하고 검증하는데 있다. 이러한 가변 컷오프 주파수 특성의 필터는 디지털 FIR 필터, DAC 시스템 및 가변 2차 LPF의 필터 블록으로 구성되며 각 스테이지별 진폭 주파수 응답 분석을 통해서 얻어진 진폭 감쇄 요구조건에 따라서 각 스테이지별로 설계되고 시뮬레이션이 수행된다. 수행된 결과에 따라서 하드웨어로 구현하였으며 제작이 완료된 가변 컷오프 필터의 보간을 위한 아날로그 변환부인 DAC 시스템과 가변 2차 LPF에 대해서는 시뮬레이션 과정에서 예상한 결과치와 일치하는지에 대한 검증과정이 필수적이며 이를 위해서 톤 발생기를 이용한 검증 방안을 제시한다. 검증 결과로부터 보다 정확한 주파수 응답 특성을 위해서 교정 작업을 수행하였다.
이 논문에서는 이산형 상태공간 모델에 대한 $H_2$, $H_{\infty}$, 및 혼합 $H_{\infty}$ FIR 필터를 선형행렬부등식(LMI)를 이용하여 제안한다. 제안되는 필터는 FIR 구조로서 $H_2$ 및 $H_{\infty}$ 관점에서의 성능기준을 만족함과 더불어 선형성 및 불편향성의 특성을 지니고, 초기 상태에 관한 정보를 필요로 하지 않는다. 그리고 FIR 구조로 인해 기존의 FIR 형태의 필터에 비해 불확실성에 대해 보다 견실하며 빠른 수렴성을 갖는다. 모의 실험을 통해 이러한 장점을 예시한다.
본 논문은 분할된 look up table(LUT) 구조를 갖는 전력 소모 및 면적에 효율적인 보간 저역통과 여파기의 설계에 관한 것이다. 제안한 보간 여파기는 계수 대칭성과 LUT 데이터들이 대칭성을 이용하여 면적이 최소화된다. 최소의 면적으로 위상에 따라 분할된 LUT는 두개의 여파기가 공유하고 선택적으로 활성화됨으로써 저 전력 동작을 수행한다. 제안된 여파기는 5.0V 0.6${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며 전력 소모 시뮬레이션은 Powermill을 사용하여 수행하였다. 기존에 제안된 여파기들과의 비교 실험 결과를 통하여 제안한 필터의 전력 소모는 26% 감소하였고 게이트 면적은 5% 감소하였음을 보인다.
본 논문에서는 적응 델타 변조기 (ADM)를 A/D 변환기로 사용하는 FIR ADM 디지탈 필터의 성능과 구현 방법을 연구하였다. 이 필터는 지금까지 사용되는 PCM 필터와는 달리 승산이 필요 없을 뿐만 아니라 또한 저전력 소모, 크기 및 가격면 등에서 여러 가지 장점이 있다. 필터의 성능 해석을 위하여 필터의 mean-squared error의 식과 원하는 성능을 갖기 위한 필터의 word Length의 식을 유도하였고 이를 computer simulation에 의해서 입증하였다. 또한 디지탈 필터의 성능을 최적화 하기 위해서 parameter값들을 simulation에 의해서 최적화 하였다. 마지막으로 단일 및 다수의 신호를 동시에 처리할 수 있는 FIR ADM 디지탈 필터의 설계에 관해서 고찰하였다.
Two dimensional interpolation filter for HD-MAC is designed with 1.0 .mu.m CMOS standard cells and verified by logic simulation. The interpolator uses FMH(FIR-Median Hybrid) filter. The median filter, which is the most complicated part of FMH filtre, is simply implemented by modifying Hadian-Sobel algorithm. the filter generates accurately the missed pixel data of luminance and chrominance with the worst case simulation condition at 27MHz clock rates.
본 연구의 목적은 PCM/FM 전송시스템에서 RF 대역제한을 위해 사용되는 가변 컷오프 및 선형위상 특성을 갖는 pre-modulation 필터의 설계 및 주파수 응답을 분석하는데 있다. 이러한 필터를 구현하기 위해서 디지털 FIR 필터, DAC 및 가변 2차 LPF의 필터 블록을 구성하였으며 각 스테이지별 진폭 주파수 응답 분석을 통해서 아날로그 7차 베셀 필터의 요구조건에 만족하도록 필터블록의 감쇄특성을 효과적으로 할당하여 설계하였다. 또한 필터블록의 선형위상 특성을 살펴보았으며 가변 2차 LPF에 대해서는 실제 구현할 소자를 적용하여 시뮬레이션을 수행하여 고정 대역폭의 2차 베셀 필터의 그룹지연과 비교하여 통과 주파수 대역에서 선형성 조건에 합당한지 분석하였다.
New formulas for McClellan transform parameters for the design of 2-D Zero-phase FIR fan filters are optimally derived under the integral squared error(ISE) criterion. By imposing the constraint that F(0,0)=coswc, where F($.$) is the McClellan transform and w is the cutoff frequency of the 1-D prototype filter, the ISE is directly minimized without modifying it and, as a consequence, closed-form formulas for the McClellan transform parameters are obtained. It is shows that these formulas lead to a very efficient design for 2-D zero-phase FIR fan filters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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