본 논문에서는, 선형 주기적 시변 시스템에 대해서, 두 개의 입출력 이득을 정의한다. 그 하나는 단위 크기의 ι$_2$노름을 갖는 모든 입력에 대한 최악의 $\iota_2$ 노름의 출력의 비로서, G($\iota_2,\iota_2$ 로 표기한다. 또 다른 하나는 단위 크기의 RMS 값을 갖는 모든 입력에 대한 최악의 RMS 값의 출력의 비로서, G(RMS, RMS)로 표기한다. 선형 시불변 시스템에 대해서는 이 두 개의 이득은 등가라는 사실이 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 선형 주기적 시변 시스템에 대해서도 이 두 개의 이득이 등가라는 것을 증명한다. 또한, 선형 주기적 시변 시스템에 대한 주파수 응답을 얻는 두 가지 방법 사이의 관계를 유도한다. 이렇게 정의된 입출력 이득은 M-채널 필터 뱅크에 적용한다. 필터 뱅크는 음성 압축 등에 사용되는 대표적인 다중비 신호처리 시스템이다. 이러한 필터뱅크에는 일반적으로 에일리어징 왜곡, 진폭 왜곡 및 위상 왜곡이 존재한다. 본 논문에서는 오차 시스템의 G($\iota_2,\iota_2$ 이득을 최적화 하는 방법에 의해 필터 뱅크를 설계함으로써, 필터 뱅크에서 일반적으로 존재하는 왜곡을 작게할 수 있음을 보인다.
무선통신 시스템마다 다르게 적용되는 주파수를 해당 통신 규격에 따라 변환하는 기술인 DDC(Digital Down Converter)는 향후 통신 기술 발달을 위해 필요한 기술로 무선 통신 및 SDR(Software Defined Radio) 시스템에서 필수적인 구성 요소로 인식되고 있다. 또한, 주파수 자원 부족 현상으로 인해 기존 서비스에 간섭을 주지 않고 효율적인 통신 환경을 구성하는 스펙트럼 센싱에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 DDC 시스템을 구성하는 CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터, WDF(Wave Digital Filter), SRC(Sample Rate Conversion)의 각 모듈을 세부적으로 분석하였으며, 주파수의 사용 효율을 높이기 위해 DDC 시스템과 스펙트럼 센싱을 효과적으로 연동하는 방안을 제안하고 모의실험에서 검증하였다. 모의실험결과 DDC 시스템의 각 모듈에 스펙트럼 센싱 기능을 적용하여 성능 및 복잡도의 결과를 도출하여 제안한 시스템의 결과를 확인하였다.
본 논문에서는 많은 연산을 필요로 하는 디지털 필터의 저전력화를 위한 새로운 저전력 기법을 제안한다. 제안된 저전력 기법에서는 CSD (canonic signed digit)숫자의 유효 표현 범위를 결정하는 nonzero digit 와 ternary digit의 값에 따른 필터의 차단대역 특성 변화를 이용하여, 다단계의 필터 차단 대역 특성을 가지는 가변 CSD 계수를 얻고 이를 approximate processing 기법에 적용하였다. 제안된 저전력 필터 설계기법의 성능을 확인하기 위하여 4개의 필터 차단대역 특성을 사용하는 AC '97 과표본화 ADC용 decimation 필터의 설계에 적용하였다. Decimation필터 중 제안된 저전력 기법을 적용한 두 half-band 필터의 연산량은 제안된 기법을 적용하지 않은 경우에 비해 각각의 근사화 수준에서 단위 출력 샘플 당 63.5, 35.7, 13.9 %의 덧셈 연산만을 수행하여 필터의 출력을 얻을 수 있었다. Decimation 필터는 0.6㎛ CMOS SOG 라이브러리를 사용하여 제작·실험하였으며, 실험결과 입력 신호의 attenuation에 따라 전체 소모전력의 약 3.8 %에서 9 %의 소모전력이 감소되었음을 확인하였다. 제안된 가변 CSD 계수를 이용한 approximate processing 방식은 특히 음성 대역 및 오디오 대역의 신호처리와 과표본화 ADC/DAC의 decimation/interpolation과 같은 multirate 시스템에 적합하다.
직교 주파수분할 다중(OFDM)시스템과 직접확산 코드분할다중접속(DS/CDMA)시스템이 결합된 다중반송파(MC) DS/CDMA 시스템은 대역폭 효율, 고 전송률과 페이딩에 강한 특성으로 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 시간영역과 주파수영역에서 확산을 수행하는 다중전송률 MC-DS/CDMA 시스템에서 복잡성이 감소된 다중사용자 검출기를 살펴본다. 여기서 시간영역과 주파수영역의 확산부호로는 2차원 직교 가변확산부호(OVSF)로부터 만들어진 1차원 OVSF 코드를 사용한다. 제안된 시스템에서는 다중사용자간섭(MUI)을 감소시키기 위해 코드그룹 간섭제거(CGIC) 수신기를 사용하는데, 이 CGIC 수신기는 1차원 OVSF 코드들의 상관특성을 이용하여 코드 그룹이라는 개념을 사용하여 다른 사용자들의 정보 없이도 사용자 선호를 검출할 수 있는 수신기이다. CGIC를 갖는 다중사용자 검출기가 시간 및 주파수영역에 따로 또는 같이 적용될 것이다. AWGN 채널 환경 하에서 시스템의 성능을 분석하며, 단일(다중) 전송률, 다중사용자를 갖는 시간/주파수 영역에서 확산된 MC-DS/CDMA과 비교할 것이다. 이러한 결과로서 기존의 정합검출기에 비해 제안된 시스템의 성능이 향상됨을 알 수 있다.
본 논문에서는 향후 이동 통신 시스템의 표준안으로 고려되는 WCDMA의 순방향 링크에서 성능 향상된 시공간 다중 사용자 수신기를 제안하고 성능을 분석한다. 제안한 수신기는, 이동 통신 환경에서 다중 경로 및 다중 사용자 간섭에 대한 분석과 시공간 다이버시티에 대한 고찰을 통해 오류 확률을 개선하고자 하는 기법으로 조건부 적응 시공간 간섭 제거기 (Constrained Adaptive Space-time Interference Canceller; C-ASTIC) 라 부른다. 논문에서는 비교를 위해 단일 사용자 및 다중 사용자 WCDMA 시스템에 대한 수식적인 성능을 분석하여 결과에 반영하였다. 또한, 제안한 C-ASTIC를 기존의 단일 안테나 간섭 제거 시스템, 최대 결합비 RAKE 수신기, 그리고 시공간 전송 다이버시티 결합 RAKE 수신기와 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 그 성능을 비교하였다. 마지막으로 본 논문에서는 멀티미디어 환경에서의 유용성을 검증하기 위해 다중 전송률 시스템에서의 성능을 실험하였다. 결과로부터 C-ASTIC가 50% 이상의 시스템 용량 환경에서 $10^{-3}$의 BER에서 4 dB 이상의 성능 이득을 보였다.
본 논문에서는 협대역 신호가 CDMA(Code Division Multiple Access)시스템과 동일한 주파수대역을 공유하는 할 때, 협대역 신호를 억제하여 CDMA시스템 성능을 향상시키는 방식에 대해서 연구하였다. 협대역 재머 신호를 억제하기 위해서 Multirate 기술을 이용한 polyphase 여파기를 제안하였으며, 현 IS-95의 47텝의 FIR 여파기와 함께 ASIC으로 구현하기 용이하여 순방향 채널에서 재머를 억제하는 방법으로 적합하였다. 재머 억제는 polyphase 여파기를 사용하여 2단계로 총 64개의 채널로 수신신호를 분리하여 각 부채널의 수신전력을 측정한 후 재머가 존재 하는 대역을 결정하고 결정된 부채널을 억제하여 BER율 향상시켰다. 선행측정 여파기를 사용한 결과[1]보다는 최대 O.8dB 정도가 성능저하가 있었으나, 부채널 수를 증가시켜 보다 섬세한 부채널 억제방식을 쓰면 보다 성능이 향상될 수 있고, 순방향 채널에서 재머 억제 방식으로 채택하면, 역방향에 대해서, 재머 억제 후 저하된 성능을 보상하기 위한 기술이 수월하다.
본 논문에서는 적응 다중 전송율을 갖는 광대역 음성부호화기인 AMR-WB 의 알고리즘을 분석하고, TI사의 고정소수점 DSP인 TMS320C6201를 이용한 실시간 구현 결과를 제시한다. AMR-WB 음성부호화기는 두 가지 대 역으로 분리된 신호가 독립적으로 부호화되며, 저대역 신호는 ACELP 방식으로、 고대역 신호는 잡음 여기신호와 선형예측 합성필터를 사용하는 방식으로 각각 합성된다. 구현된 AMR-WB 음성부호화기는 프로그램 메모리와 데이터 메모리가 각각 218 kbytes, 92kbytes의 크기를 가지며 , 한 프레임인 20 ms를 처리하는데 평균 920,267 정도의 클릭 수가 사용되어 약 5.75 ms의 시간이 소요 되였다. 또한, DSP로 구현한 AMR-WB 음성부호화기의 결과와 PC에서 시뮬레이션 한 결과가 서로 일치함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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