본 논문은 칩과 안테나 사이의 연결부 보호를 위한 RFID 태그 안테나의 광대역 설계에 대해서 기술한다. 제안된 태그 안테나의 크기, 공진 주파수 그리고 대역폭은 각각 $53{\times}10{\times}1\;mm$, 900 MHz이고, -10 dB 이하에서 800 MHz($500{\sim}1,200\;MHz$)이다. 폴리에틸렌, 유리 그리고 실리콘과 같은 다른 비유전율을 가지는 유전체 매질들이 제안된 안테나와 칩의 연결부 보호를 위해 전체 하우징과 부분 하우징으로 적용되었다. 측정된 반사 손실과 방사 패턴은 계산 결과와 비교하여 잘 일치하였다. 하우징을 하지 않은 제안된 태그 안테나의 인식거리와 3 mm 두께를 가진 실리콘에 의해 전체적으로 하우징된 태그 안테나의 인식거리는 각각 약 5 m와 4 m로 관측되었다.
본 논문에서는 범용 DSP 칩을 이용한 저전력 다중 채널 보청기 시스템 구현을 제시한다. 본 시스템은 WDRC(Wide Dynamic Range Compression)를 이용한 음향 증폭 알고리즘, 적응 하울링 제거 알고리즘, 단일 채널 잡음 감소 알고리즘을 포함한다. 저전력 구현을 위해 각 알고리듬을 정수연산 프로그램으로 재구성하였고, BelaSigna(R) 250의 명령어를 사용하여 정수연산 프로그램을 어셈블리 프로그램으로 변환하였다. 실시간 시스템을 사용한 실험을 통해 각 알고리즘의 성능을 확인하였다. 또한 구현 시스템의 클럭을 측정하였으며, 그 결과 전체 신호 처리 블록이 대략 7.02MHz 클럭에서 실시간으로 동작함을 확인하였다.
본 논문에서는 LTCC를 이용한 이중대역을 갖는 소형화된 칩 PIFA를 설계하였다. 제안된 PIFA 는 K-PCS 대역과 WiBro 대역에서 동작시키기 위하여 이중 공진 특성을 갖도록 설계 제작 하였다. 본 안테나는 두개의 층으로 이루어져 있으며 아래 패치는 1.727 ~ 1.847GHz 의 약 120 MHz 대역폭을 갖으며 K-PCS 대역을 만족한다. 위 패치로의 급전을 위해 적층 급전을 이용하였으며 2.302 ~ 2.412 GHz 의 약 110 MHz 대역폭으로써 WiBro 대역을 만족한다. K-PCS 와 WiBro 대역에서 최대 방사 이득은 각각 2.11, 3.71 dBi로 나타났다. 안테나의 소형화를 위해 유전율 8을 갖는 유전체 LTCC를 사용하여 칩 형태로 제작하였다. 제안된 PIFA는 SAR 저감효과를 나타내었다.
본 논문은 하드웨어 자원이 제한되는 사물인터넷 시스템의 보안을 위하여 AES 기반의 효율적인 암호화칩 설계를 제안한다. ROM 기반의 S-Box는 메모리를 액세스하는데 많은 메모리 공간이 필요함과 동시에 지연문제가 발생하게 된다. 제안한 방법에서는 저면적/고성능의 암호화 칩 설계를 위해 합성체 기반의 고속 S-Box를 설계하여 보다 빠른 연산결과를 얻도록 한다. 또한, 각 라운드 변환과정 및 키 스케쥴링 과정에서 사용되는 S-Box를 공유하도록 설계하여 보다 높은 처리율 및 적은 지연을 갖도록 한다. 설계된 AES 암호프로세서는 Verilog-HDL를 사용하여 회로동작을 기술하였으며, Xilinx ISE 14.7 툴을 이용하여 논리 합성을 수행하였다. 또한, 설계 검증은 Modelsim 10.3 툴을 이용하였으며, Xilinx XC6VLX75T FPGA 소자를 사용하여 하드웨어 동작을 검증하였다.
본 논문에서는 Xilinx 사의 RFSoC FPGA에 대해 양성자 빔 조사 시험 로직 구현과 시험 결과를 제시한다. RFSoC는 FPGA 기능 외에도 CPU, ADC, DAC가 집적화되어 있는 칩으로 소형경량화를 목적으로 둔 방위산업 및 우주 산업에서 주목받고 있는 칩이다. 이러한 칩을 우주 환경에서 사용하려면 방사선 영향에 대한 분석이 필요하며 방사선 경감 대책이 필요하게 되었다. 양성자 조사 시험을 통해 RFSoC의 방사선 영향을 측정할 수 있는 로직을 설계하였다. Memory에 저장된 값을 정상 값과 비교하는 로직을 구현하고 RFSoC에 양성자를 조사하여 Block memory 영역에서 발생하는 SEU를 측정하였다. 다른 영역에서의 SEU 발생을 완화하기 위해 TMR, SEM을 적용하여 설계하였다. 시험 결과를 통해 본 시험 구성에 대해 검증하고 향후 위성용 로직 설계를 검증할 수 있는 환경을 구축하고자 한다.
현재의 무선통신기기는 다양한 멀티미디어의 제공과 함께 저전력, 소형·경량화, 단말기 가격의 저렴화가 개발의 목표가 되고 있다. 그러나, 기존의 무선통신시스템인 헤테로다윈 방식으로는 사용부품의 다양성 때문에 소형·경량화 및 부품의 On-Chip 작업에 어려움이 있어 미래형무선통신의 시스템으로는 적합하지 못하다. 이에 현재 연구개발이 진행되고 있는 방식 직접변환(Direct-Conversion)방식이다. 직접변환방식은 무선주파수 대역을 바로 기저대역을 하향변환 하므로써, 부가적인 부품의 사용과 소비전력의 감소에 상당한 이점이 있다. 이에 직접변환방식에 대한 이론적 설명과 함께 현재 무선통신 시스템으로 사용하기 위해 해결해야될 과제인 DC-Offset의 설명과 그 제거방법중의 하나인 AC-Coupling 기법의 시스템 적용으로 인한 시스템의 성능향상을 예측하고자한다
본 논문에서는 멀티미디어 SoC 플랫폼의 ASIC 설계에 대해 기술한다. 구현된 플랫폼은 32비트 OpenRISC1200 마이크로프로세서, WISHBONE 온 칩 버스, VGA 제어기, 디버그 인터페이스, SRAM 인터페이스 및 UART로 구성된다. 32 비트 OpenRISC1200 프로세서는 명령어 버스와 데이터 버스가 분리된 하버드 구조와 5단 파이프라인 구조를 가지고 VGA 제어기는 메모리로부터 읽은 이미지 파일에 대한 데이터를 RGB 값으로 CRT 혹은 LCD에 출력한다. 디버그 인터페이스는 플랫폼에 대한 디버깅 기능을 지원하고 SRAM 인터페이스는 18비트 어드레스 버스와 32비트 데이터 버스를 지원한다. UART는 RS232 프로토콜을 지원하는 시리얼 통신 기능을 제공한다. 본 플랫폼은 Xilinx VIRTEX-4 XC4VLX80 FPGA에 설계 및 검증되었다. 테스트 코드는 크로스 컴파일러로 생성되었고 JTAG 유틸리티 소프트웨어와 gdb를 이용하여 패러럴 케이블을 통해 FPGA 보드로 다운로드 하였다. 이 플랫폼은 최종적으로 Chartered 0.18um 공정을 이용하여 단일 ASIC 칩으로 구현 되었으며 100MHz 클록에서 동작함을 확인하였다.
최근 등장한 TSV(Through Silicon Via)기반의 3D 적층 기술은 보다 강력한 발열관리 기법을 필요로 하며 냉각 비용과 폼팩터(form factor)의 제한을 고려했을 때 소프트웨어적인 열관리 기법의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이러한 접근 방식의 유력한 후보 중 하나로 제시되었던 스로틀링을 통한 열관리 기법의 경우, 증가하는 버스 점유율로 인해 전체적인 성능저하를 야기하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 향후 TSV 기반 3D SoC의 커뮤니케이션 병목 현상을 해결하기 위한 3D 네트워크-온-칩 (Network-on-Chip, NoC) 구조에서 어댑티브 스로틀링 기법을 제안하여, 열관리와 더불어 온-칩 네트워크상의 트래픽 감소를 통해 전체적인 성능향상을 목표로 한다. 본 논문에서는 실험을 통하여 기존의 방식에 비하여 스로틀링으로 인해 저하된 처리량이 최소경로 라우팅 시 최대 72% 향상됨을 알 수 있었다.
MC-CDMA 기법에서 효과적인 주파수 자원을 사용하기 위한 부채널 간섭을 줄이기 위해서 FFT 기법대신에 2 채널 필터 뱅크 기법을 제안하였다. 웨이브렛 특성을 가지는 원형 필터 뱅크는 보다 적은 sidelobe를 가지도록 설계되므로 가장 가까운 상호채널 간섭과 부호간의 간섭은 효과적으로 감소된다. 제안하는 MC-CDMA 시스템의 확산신호는 보다 적은 chip rate가 요구되고 자기상관 특징을 고려하지 않는 Walsh 코드가 최적의 신호 세트로 사용된다. 우리는 백색잡음 채널과 임의의 정현파 방해자가 존재하는 조건하에서 제안된 시스템의 성능을 추정하기 위해서 비트 오차 속도와 신호대잡음비를 고려하였다. 기존의 FFT 기반의 MC-CDMA 모의시험 결과와 비교하여 제안된 시스템이 간섭 효과를 줄이는 관점에서 기존의 MC-CDMA 기법보다 좋은 성능을 나타냄을 증명하였다.
이 논문에서는 광대역 CDMA방식이 이동통신 시스템의 성능을 떨어뜨리는 다경로 페이딩현상의 영향을 근본적으로 줄일 수 있다는 것을 보였다. 광대역 CDMA 시스템은 높은 chip rate(약 10Mbps 이상)를 갖는 PN코드를 사용하여 신호를 대역확산하고, 수신단에서 신호를 복조할 때에 이와 똑같은 코드로 자기상관관계를 얻어 수신신호를 역확산한다. 이것은 수신단에서 확산코드를 동기화할 때 처음으로 도달하는 신호에 비해 한 칩 간격이상의 지연시간을 가지고 수신되는 다경로 신호는 상관관계가 없으므로 제거할 수 있어서 다경로파에 의한 페이딩현상의 영향을 원천적으로 줄일 수 있다는 것이다. 여기서 사용되는 광대역 페이딩 채널은 UHF대역에서 실측데이타와 비슷하게 모델한 채널모델을 참고하여 적절한 선형필터라고 가정하고, 신호의 송·수신을 컴퓨터 모의실험으로 행하였다. 그리고 성능확인을 위하여 협대역 시스템과 광대역 시스템에서의 수신신호에 대한 눈패턴을 도식적으로 비교·검토하었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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