Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers are becoming increasingly sophisticated, equipped with advanced features and precise specifications, thus demanding efficient and high-performance hardware platforms. This paper presents the design and implementation of a Field-Programmable Gate Array (FPGA)-based GNSS receiver development platform for multi-band signal processing. This platform utilizes a FPGA to provide a flexible and re-configurable hardware environment, enabling real-time signal processing, position determination, and handling of large-scale data. Integrated signal processing of L/S bands enhances the performance and functionality of GNSS receivers. Key components such as the RF frontend, signal processing modules, and power management are designed to ensure optimal signal reception and processing, supporting multiple GNSS. The developed hardware platform enables real-time signal processing and position determination, supporting multiple GNSS systems, thereby contributing to the advancement of GNSS development and research.
본 논문에서는 C 대역, X 대역, Ku 대역을 포함하는 다채널 영상레이다를 위한 송수신기를 설계, 제작하고, 전기적인 성능을 검증하기 위한 연구를 수행하였다. 송수신기는 대역별 송신기, 대역별 수신기, 대역별 신호선택기, 고안정발진기, 주파수합성기, 제어기, 전원분배기로 구성된다. 송수신기는 운용모드에 따라 경로 선택 및 수신 대역폭 선택 기능을 가진다. 송수신기는 C, X, Ku 대역 3가지 대역을 모두 송신 및 수신할 수 있으며, 각 대역에서 최대 300 MHz의 대역폭을 가지고, T/R 모듈을 구동시키기에 적합하도록 각 대역별 송수신기 최종 송신 출력은 20 dBm 이상이다. 수신 대역폭은 필요 요구 기능에 따라 모드 선택이 가능하며, 수신 이득은 대역별 C 대역 52 dB, X 대역 50 dB, Ku 대역 60 dB 정도를 가지고 있으며, 잡음 지수는 대역별 H, V 편파에서 Ku 대역 V 편파 최대 4.28 dB의 성능을 보였다. 전기적 성능 시험 결과, 다중대역 송수신기는 다채널 영상레이다에서 요구되는 성능을 만족하였다.
본 논문에서는 레이더용 다중채널 수신기를 제작하였다. 설계된 다중채널 수신기는 주파수 X-대역에서 8개의 동일 특성을 갖는 신호를 수신할 수 있으며, 80[dB]이상의 높은 수신 동적 특성을 갖는다. 또한 직접 수신처리를 위해 2개의 디지털복조처리기가 내장된 일체형이므로 수신경로의 손실을 최소화하였고, 자체점검 기능을 부여하여 시스템의 안정성을 확보하였다. 다중채널 수신기의 성능으로는 수신 잡음지수 19[dB], 수신이득 20${\pm}$2[dB], 수신 경로상의 크기와 위상 차이는 각각 ${\pm}$2[dB], $10^{\circ}$이하를 갖는다.
4세대 이동통신에서 LTE-Advanced 시스템은 최대 1Gbps의 전송 속도를 구현하기 위해 최대 l00MHz의 넓은 주파수 대역을 필요로 한다. 그러나 현재의 상태에서는 이러한 넓은 대역의 주파수를 얻기가 힘들어 대안으로 여러개의 조각난 대역을 합쳐서 사용하는 Carrier Aggregation기법이 제안되었다. 기본적으로 Carrier Aggregation과 같이 다중 대역을 통해 수신되는 신호는 대역별 여러 개의 수신기를 이용해 각각의 대역별로 병렬 수신 처리하는 Multi-Chain방식이 사용되는데 이는 효과적인 방법이 아니다. 그러므로 본 논문에서는, Time division Multiplexing(TDM)방법을 이용하여 단일 수신기로 수신할 수 있는 방법을 연구한다. TDM 방식은 수신된 여러 대역의 신호를 시간적으로 나누어 수신하고 하나의 DSP를 통해 처리할 수 있는 방식이다. 그런데, 이러한 TDM 방식 기반에서는 Sampling Timing Offset (STO)에 의하여 심각하게 성능 왜곡이 발생하게 된다. 그러므로 본 연구에서는 TDM 방식 기반에서 발생하는 샘플링 타이밍 오프셋의 영향을 분석한다. 그리고 그 분석을 통해 구한 STO 추정 값을 이용하여 보상하는 방법을 제안한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 BER 성능을 확인하고 제안된 시스템이 OFDM 기반의 시스템에서 다중 대역을 단일 수신기로 수신하는 방법에 적합함을 보인다.
In this paper, we described the design and measurement results of a Front-End Receiver for S-band active phased array radar. The Front-End Receiver has input P1dB of -4dBm and IIP3 of 7dBm. The measurement results show that gain is $24{\pm}0.7dB$, noise figure are less than 2.3dB over the frequency range of $fc{\pm}0.2GHz$. The Front-End Receiver can protect the receiver path from large input signals with a maximum peak power of multi-kW and recovery time is less than 0.8us. The measurement results satisfy all specifications.
본 논문에서는 software defined radio(SDR) 기반의 고속의 다중 모드, 다중 대역을 위한 새로운 six-port 직접변환 수신기를 제안한다. 설계한 수신기는 2개의 CMOS four-port BPSK 수신기와 직교 LO 신호 발생을 위한 이중 대역 1단 polyphase 필터로 구성되어 있다. 0.18 ${\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 마이크로파 대역에서 처음으로 개발한 four-port 수신기는 두 개의 능동 결합기, 능동 발룬, 두 개의 전력 검출기 및 아날로그 디코더로 구현되어 있다. 제안한 polyphase 필터는 type-I 구조를 선택하였으며, LO 신호의 전력 손실을 줄이기 위하여 1단으로 구현 하였고, 커패시터를 사용하는 것 대신하여 LC 공진구조를 적용하여 이중 대역 동작을 구현하였다. 제안한 sixport 수신기의 RF 가용범위를 확장하기 위하여, six-port junction과 전력 검출기에 I/Q 위상 및 크기를 보정하는 회로를 추가하였다. 제안한 회로에서 위상과 크기 부정합의 보정 범위는 각각 8도와 14 dB이다. 제작한 six-port 수신기는 이중 대역인 900 MHz와 2.4 GHz 대역에서 M-QAM, M-PSK의 40 Msps의 변조 신호를 성공적으로 복조하였다.
DS/CDMA system rejected narrow-band interference and additional White Gaussian noise which are occured at multipath, intentional jammer and multiuser to share same bandwidth in mobile communication systems. Because of having not sufficiently obtained processing gain which is related to system performance, they were not effectively suppressed. In this paper, an matched filter channel model using backpropagation neural network based on complex multilayer perceptron is presented for suppressing interference of narrow-band of direct sequence spread spectrum receiver in DS/CDMA mobile communication systems. Recursive least square backpropagation algorithm with backpropagation error is used for fast convergence and better performance in matched filter receiver scheme. According to signal noise ratio and transmission power ratio, computer simulation results show that bit error ratio of matched filter using backpropagation neural network improved than that of RAKE receiver of direct sequence spread spectrum considering of con-channel and narrow-band interference.
60 GHz 대역에서 multi-gigabit 전송률을 달성하기 위하여 제안된 ECMA 표준은 프리앰블과 데이터 부분으로 구성된 버스트 (burst)를 통하여 데이터 송수신을 수행하며 프리앰블과 데이터 부분에서는 동작 모드에 따라 다양한 변조 방식이 사용된다. 따라서 다양한 변조 방식을 지원할 수 있는 수신 알고리듬의 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 ECMA 표준 중 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)와 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 그리고 OOK (On-Off Keying) 변조 방식을 지원하는 multi-gigabit packet 송수신 시스템을 위한 수신 알고리듬을 설계하였다. 설계된 수신 알고리듬은 동일한 구조 및 동작 방식을 통하여 고려한 모든 변조 방식들을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어 구현 복잡도가 낮은 장점을 지닌다.
In this paper, 5.8GHz 25W microwave wireless power transmission system was developed. The transmission system is composed of a signal generator, a 1W drive amplifier, a 25W power amplifier, and a circularly polarized transmission antenna. The receiving system was fabricated with an integrated receiver that combines a circularly polarized receiving antenna, a pass band filter, and an RF-DC converter. And a multi-integrated receiver had twelve parts, including an integrated receiver. Under the conditions, voltage and current were measured for the system at 5cm intervals from a minimum distance of 5cm to a maximum distance of 80cm. The power was calculated for the system. The results of the system are shown in tables and graphs. The power decreases with distance, but the power does not drop sharply due to a multi-integrated receiver.
This work summarizes the current state of the art in software radio for 4G systems. Specifically, this work demonstrates that classic radio structures, e.g., heterodyne reception, homodyne reception, and their improved implementations, are inadequate selections for multi-mode reception. This opens the door to software defined radio, a novel reception architecture which promises ease in multi-band, multi-protocol design. The work presents the many advantages of such an architecture, including flexibility, reduced cost via component reduction, and improved reliability via, e.g., the elimination of environmental instability. The work also explains the limitations that currently curtail the widespread use of SDR, including issues surrounding A/D converters, management of software and power, and clock generation. This provides direction for future research to enable the broad applicability of SDR in 4G cellular and beyond.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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