지상파 DMB 동일 채널 중계기에서는 송신 안테나로부터 수신 안테나로 재입력되는 궤환 신호가 존재한다. 동일 채널 중계기에서 궤환 신호가 제대로 제거되지 않았을 경우, 수신 신호에 간섭으로 작용하게 되어 중계기 시스템의 안정성이 크게 떨어지게 된다. 이러한 궤환 신호를 제거하기 위하여 궤환 채널을 적응적으로 추정하여 간섭을 제거시키는 궤환 신호 제거기를 사용하였다. 하지만 기존의 채널 추정 알고리듬은 간단한 구현에 비해 수렴 성능과 속도 면에서 만족할만한 성능을 얻을 수 없었으며, 신호간 상관도 제거를 위해 충분한 시간 지연을 해야 하는 단점이 있다. 따라서 본 논문은 궤환 채널 추정에 적합한 PNLMS (Proportionate Normalized Least Mean Squares) 적응형 알고리듬을 적용한 새로운 궤환 신호 제거 기법을 제안하였으며, 전산 모의 실험을 통해 이와 같은 문제를 효과적으로 해결할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서 제안한 제어기 구조는 일반적인 궤환제어기를 기초로 구성한다. 일반적인 궤환제어기는 플랜트 입력과 기준신호 사이의 오차에 제어기의 적당한 이득을 곱한 제어입력을 공급한다. 설계한 궤환 퍼지제어는 3개의 루프로 구성되며, 내부 루프는 보통의 궤환제어기와 플랜트로 구성된다. 제어기는 퍼지 모델링과 퍼지추론기로 이루어진 외부 루프에 의해서 조절되며 제안한 궤환 퍼지 시스템의 출력이 기준신호를 향해서 잘 수렴하는가를 확인하기 위해 직접구동 밸브를 사용한 비선형 유압 서보시스템을 제어대상으로 부동 소수점 DSP 프로세서를 사용하여 구현한 후 실험결과를 관찰하였다. 실험결과 궤환 퍼지제어기는 정상상태 도달시간은 느리지만 오버슈트나 언더슈트는 일어나지 않는다. 그러므로 새로운 궤환제어 방식을 사용한 궤환 퍼지제어 알고리즘이 비선형 플랜트에 효과적으로 잘 적응됨을 확인하였다.
본 논문에서는 양이 보청기의 음향궤환 및 잡음을 제거하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 이중 마이크를 사용하여 잔차신호에서 음성신호를 제거한 후 궤환제거 필터의 계수를 갱신시킴으로써 수렴성능을 향상시킨다. 먼저 궤환제거기가 마이크 선호에서 궤환신호를 제거하고, 이어서 빔포밍 기법을 이용하여 잡음을 제거한다. 양이 보청기의 안정적 수렴을 보장하기 위해 좌측 및 우측 보청기를 분리하여 먼저 좌측 보청기를 수렴시키고 나서 그 다음 우측 보청기를 수렴시키는 과정으로 진행한다. 본 연구에서 제안한 궤환 및 잡음제거기의 성능을 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안한 적응 알고리즘을 사용하면 기존의 알고리즘을 사용하는 경우보다 궤환제거기에서 평균 14.43 dB의 SFR(Signal to Feedback Ratio), 잡음제거기에서 평균 10.19 dB의 SNR(Signal to Noise Ratio) 개선효과를 향상시킬 수 있는 것으로 확인하였다.
본 논문에서는 전력증폭기 선형화를 위한 Cartesian feedback 방식의 궤환 경로에서 발생하는 DC offset과 이득 및 위상 불일치를 자동적으로 보상하는 개선된 방식을 제안한다. Cartesian feedback에 의한 비선형 전력증폭기 왜곡성분의 감쇠 정도는 시스템 루프의 이득, 대역폭, 시간지연에 의해 결정된다고 알려져 있다. 그러나 궤환 경로 각 소자에서 발생하는 DC offset과 이득 및 위상의 불일치로 인하여 송신기의 출력신호에 원하지 않는 반송파 성분과 이미지 신호가 발생하여 궤환보상의 효과가 반감되는 결과를 초래한다. 본 논문에서는 디지털 신호처리 시스템 구조에서 이진 검색 (binary search) 알고리즘을 이용하여 궤환 경로에서 발생하는 DC offset과 이득 및 위상 불일치를 자동적으로 보상하는 방식을 제안하고 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안된 방식의 성능을 분석한다. 모의실험에서 고려된 방식에 비하여 동일한 정도의 DC offset과 이득 및 위상 불일치의 보상에 걸리는 시간을 평균적으로 40% 단축할 수 있었다.
최근 이동통신 서비스가 광범위하게 사용되고 서비스 영역의 용이한 확대로 인하여 무선중계기에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 무선중계기에는 중계된 전송 신호의 일부가 궤환되어 다시 수신안테나에 수신되는 궤환 간섭 신호가 발생한다. 궤환 간섭 신호의 제거에 이용하는 LMS (Least Mean Square) 알고리즘은 연산량이 적어 실시간으로 적용할 수 있지만, 필터 계수를 갱신에 일정한 스텝 사이즈(step size)를 사용하여 시변 채널과 같은 상황에서 성능이 저하된다. 이런 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 궤환 간섭 제거기의 참조 입력 (reference input)과 에러 신호 사이에서 상관도를 구하여, 스텝 사이즈를 조정하는 새로운 가변 스텝 사이즈 LMS 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘을 WCDMA 무선 중계기에서 궤환 간섭 신호를 제거하는 필터에 적용하여 모의실험을 하였고, 기존의 간섭 제거 알고리즘과 비교하여 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 선형궤환 등화방식과 결정궤환 복조방식을 결합하여 차동 PSK 신호검출에 필요한 등화기 구조를 제안한다. 이 등화기의 출력을 등화기의 궤환부로 입력하기 앞서, 결정궤환 복조방식에 근거하여 적절히 변형함으로써 제안된 구조는 마치 결정궤한 등화기처럼 동작한다. 모의 실험 결과는 실제로 제안된 등화기가 기존의 차동검파 방식의 등화기 보다 월등한 성능을 나타내고, 동기검파를 위한 결정궤환 등화기에 근접한 성능을 가짐을 보여준다.
본 논문에서는 디지털 보청기의 음향궤환 및 장음을 제거하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 궤환신호를 제거하기 위한 궤환제거기와 잡음신호를 감소시키기 위한 잡음제거기를 결합한 구조로 구성된다. 여기서 궤환제거기는 일반적인 적응 FIR 필터를 사용하여 구현하고 잡음제거기는 Wiener 해법을 이용하여 주파수 영역에서 구현한다. 이 잡음제거는 각 신호들의 전력 스펙트럼 밀도를 구하여 전달함수를 표현하는 것으로 이루어진다. 본 연구에서 제안한 궤환 및 잡음제거기의 성능을 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안한 적응 알고리즘을 사용하면 경로이득 0dB에서 기존의 알고리즘을 사용하는 경우보다 평균 10.85dB의 출력 SNR, 경로이득 6dB에서 평균 11.04dB의 출력 SNR을 향상시킬 수 있는 것으로 확인하였다.
본 논문에서는 ATSC 지상파 DTV 시스템의 단일 주파수 망 구성을 위한 궤환간섭 제거기(Feedback Interference Canceller: FIC)를 가지는 등화형 디지털 동일채널 중계기(Equalization Digital On-Channel Repeater: EDOCR)를 제안한다. 제안된 FIC를 가지는 EDOCR은 송/수신 안테나의 충분치 못한 분리도로 인해 야기된 궤환신호를 FIC를 통해 제거함으로써 송신출력을 높일 뿐만 아니라, 등화기를 통하여 송신기와 중계기 간 다중경로 신호 및 잔존하는 궤환신호를 제거하여 기존의 동일채널 중계기 보다 우수한 출력신호 품질을 보장한다. 또한, 본 논문에서는 전산실험을 통해 FIC를 가지는 EDOCR의 성능의 우수성을 검증한다.
본 논문에서는 보청기의 음향궤환 및 잡음을 제거하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 기존의 FIR 구조를 이용하는 대신 신경망 적응예측필터를 이용한 심층학습 알고리즘으로 궤환 및 잡음제거 성능을 향상시킨다. 먼저 궤환제거기가 마이크 신호에서 궤환신호를 제거하고, 이어서 Wiener 필터기법을 이용하여 잡음을 제거한다. 잡음 제거는 음성신호가 가진 주기적 성질에 따라 선형예측모델을 이용하여 잡음이 포함된 음성신호로부터 음성을 추정해내는 것이다. 한 루프 안에 포함된 두 적응 시스템의 안정적 수렴을 보장하기 위해 궤환제거기 및 잡음제거기의 계수 업데이트를 분리하여 실시하며 제거 후 생성된 잔차신호를 이용하여 수렴시키는 과정을 진행한다. 본 연구에서 제안한 궤환 및 잡음제거기의 성능을 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 모의실험을 수행하였다. 실험 결과, 제안한 심층학습 알고리즘을 사용하면 기존의 FIR 구조를 사용하는 경우보다 궤환제거기에서 약 10 dB의 SFR(: Signal to Feedback Ratio), 잡음제거기에서 약 3 dB의 SNRE(: Signal to Noise Ratio Enhancement) 개선효과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.
셀룰러 시스템에서의 음영지역 해소 및 전송 용량 증대를 위해 중계기의 역할은 계속적으로 증가하고 있다. 별도의 유선 연결이 요구되는 광 중계기와는 달리, RF 중계기는 설치가 용이하고 위치 제약이 적으며, 비용 측면에서도 광선로 유지 비용 등의 운영 비용이 절감되는 장점을 가지고 있다. 반면 RF 중계기는 송수신 안테나 간 궤환 신호에 의한 간섭이 발생하며, 차폐막으로 감소시키는 간섭 신호 크기가 충분하지 않을 경우 별도의 간섭 제거 방안이 필요하다. 본 논문에서는 두 개의 궤환 경로가 존재하는 경우, 기저대역 신호처리를 활용하는 ICS (Interference Cancellation System) 중계기에서 궤환 간섭 신호 제거를 위한 궤환 채널 추정 방식을 제시하고 그 성능을 평가한다. 제시한 방식은 경로별 채널 추정을 수행하는 기존 방식과 비교하여 MSE (Mean-Squared-Error) 측면에서 10dB 이상의 성능 이득을 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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