본 논문에서는 기존의 기지국과 W-CDMA 시스템을 상호 연동하기 위한 SDR(Software Defined Radio) 기반의 멀티 밴드 디지털 IF 모듈 구현에 대해 소개한다. 하드웨어 플랫폼상에 테스트 및 시험 검증하기 위해서 크게 광대역 ADC, DAC, FPGA로 구성하였으며, FPGA 내에 디지털 필터 및 NCO 등의 응용 소프트웨어는 VHDL로 코딩하였다. 디지털 필터는 FPGA의 허용 자원을 고려하여 인터폴레이션 및 데시메이션을 위한 폴리페이즈 필터 뱅크로 구현하였다. 또한 송신단에서는 이미지 성분을 제거하기 위해 2단의 DCQM(Digital Complex Quadrature Modulation)을 적용하였으며, 이때 적용되는 NCO(Numerically Controlled Oscillator)는 1/4주기의 LUT를 사용하여 설계하였다. 수신단에서는 IF 단에 SAW 필터를 사용하지 않기 때문에 W-CDMA의 블록커 규약에 준하면서 근접 채널을 제거하기 위한 고출력의 감쇄 특성을 갖는 필터를 설계하였다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 스펙트럼 분석기를 통해 측정된 결과를 비교 분석하였으며 이에 대한 디지털 IF 모듈의 성능을 검증하였다.
이동통신서비스 기술이 서비스 속도 측면에서의 차별화로 인하여 이동 통신 단말기 구축 기술 스펙트럼이 다양하게 확대되어감에 따라 이를 지원하는 기술 사이에 호환성에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 이를 지원할 기술로 소프트웨어에 의한 단말기 형상의 재구성을 고려하게 되었다. 이를 Software Defined Radio(SDR)라고 하며, SDR의 핵심을 이루는 기술 중의 하나로 소프트웨어 다운로드 기술이 요구된다. SDR Forum에서 소프트웨어 다운로드 기술을 표준화하기 위한 작업이 진행되고 있으나 아직 확정된 바가 없다. 소프트웨어 다운로드 중에서도 globa1 roaming의 기반이 되는 Over-the-air(OTA)에 의한 형상 재구성 방안은 각 단말기가 갖는 다양성과 다운로드 과정의 복잡성으로 인하여 요구사항을 정하는 것이 쉽지 않다. 이에 다운로드 프로토콜의 진화와 변경을 고려하여, 소프트웨어의 구조와 다운로드 프로토콜을 제시한다.
본 논문에서는 기존의 기지국과 W-CDMA 시스템을 상호 연동하기 위한 SDR(Software Defined Radio) 기반의 멀티 밴드 디지털 IF 모듈 구현에 대해 소개한다. 하드웨어 플랫폼상에 테스트 및 시험 검증하기 위해서 크게 광대역 ADC, DAC, FPGA로 구성하였으며, FPGA 내에 디지털 필터 및 NCO등의 응용 소프트웨어는 VHDL로 코딩하였다. 디지털 필터는 FPGA의 허용 자원을 고려하여 인터폴레이션 및 데시메이션을 위한 폴리페이즈 필터 뱅크로 구현하였다. 또한 송신단에서는 이미지 성분을 제거하기 위해 2단의 DCQM(Digital Complex Quadrature Modulation)을 적용하였으며, 이때 적용되는 NCO (Numerically Controlled Oscillator)는 1/4주기의 LUT를 사용하여 설계하였다. 수신단에서는 IF 단에 SAW필터를 사용하지 않기 때문에 W-CDMA의 블록커 규약에 준하면서 근접 채널을 제거하기 위한 고출력의 감쇄 특성을 갖는 필터를 설계하였다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 스펙트럼 분석기를 통해 측정된 결과를 비교 분석하였으며 이에 대한 디지털 IF 모듈의 성능을 검증하였다.
본고에서는 SDR 시스템을 구성하는 핵심 부품의 하나인 기저대역 (Baseband) 프로세서의 구조에 대해서 논한다. 무선 통신 시스템의 물리계층 (Physical layer)에서 이루어지는 기저대역 신호처리는ASIC 형태로 구현되는 것이 보통이며 이는 처리량을 최대화하면서 적정한 수준의 전력 소모량을 유지하기 위한 것이다. 그렇지만, 소프트웨어의 변경만으로 여러 무선 통신 규격을 하드웨어 변경 없이 지원하려는 SDR (Software Defined Radio) 시스템에서는 지원해야 하는 통신규격의 수가 많기 때문에 프로그램 가능한 프로세서가 사용되어야 한다. 하지만, 현재까지 개발된 기저대역 프로세서들의 최대 데이터 처리량과소비전력은 상용제품으로는 부족한 것이 현실이다. 이와 같은 기대치와 실제 성능 사이의 격차를 줄이기 위해서 지금도 다양한 형태의 기저대역 프로세서들이 개발되고 있다. 본고에서는 현존하는 기저대역 프로세서들의 특성을 비교 분석한다.
최근 내장형 시스템의 보급과 발전으로 휴대용 기기에서 다양한 애플리케이션들을 이용하고 있다. 특히. 핸드폰과 스마트폰과 같은 정보 통신 기기들은 과거의 전화 기능 외에도 개인 정보 관리 및 게임 등 다양한 기능을 수행한다. 또한 차세대 무선 통신 기술로써 SDR(Software Defined Radio)등의 연구가 이루어지고 있다. 이렇게 소형의 휴대 기기에서 다양한 기능과 서비스를 제공하기 위해서는 시스템의 구조가 동적으로 재구성되어야 할 필요성이 증대되고 있다. SDR 시스템의 경우, 하나의 장치에서 두 개 이상의 신호 처리(Signal Processing) 기법이 소프트웨어적으로 제공되어야 한다. 이러한 유연성(Flexibility) 및 재구성(Reconfigurability)을 요건들을 만족시키는 시스템을 위해서는 운영체제 단계에서 동적인 재구성 기법을 제공해주어야 한다. 본 논문에서는 컴포넌트의 비동기적(Asynchronous) 교체를 이용하여 기존의 동적 재구성 기법의 지연 시간을 줄이는 방법을 설명하며 실험을 통해 그것을 증명하도록 한다.
OFDM 기반 광대역 무선접속 시스템들을 통해 유비쿼터스 서비스를 제공받기 위해서는 SDR (Software Defined Radio)과 같은 공통의 플랫폼이 필요하다 [1]. 본 논문에서는 이러한 플랫폼을 구성하기 위한 채널추정기법으로 단일화된 시간영역 채널추정기를 제안한다. 제안한 기법은 기존의 시간영역 채널추정기법의 전처리 과정에 Wiener 필터를 사용함으로써 파일럿 위치와 할당방식에 관계없이 추정기법을 단일화할 수 있으며 우수한 성능을 제공할 수 있다.
스마트 안테나 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(SAAPI)는 Software Defined Radio (SDR) 네크워크에서 동작하는 스마트 안테나 시스템의 개방성, 유연성, 상호 운영성 및 호환성을 위해 제안된 표준 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스이다. 스마트 안테나 API는 스마트 안테나 시스템의 제어를 담당하는 SAControl 컴포넌트, 빔포밍(beamforming), 도달각(Direction of Arrival: DOA) 추정, 시공간 부호화(Space Time Coding: STC) 등의 다양한 알고리즘의 수행을 담당하는 SAAlgorithm 컴포넌트, 채널 추정과 다중 안테나 경로 보정(Calibration) 등을 담당하는 SASynchronization 컴포넌트 등의 세가지 컴포넌트로 구성된다. 본 논문에서는 스마트 안테나 API를 소개하고, 이를 이용하여 차세대 통신 시스템의 필수 요소로 자리잡고 있는 스마트 안테나 시스템의 표준 모델을 제시한다. 또한, 본 논문에서 제안하는 스마트 안테나 API는 SDR 관련 국제 기구인 SDR 포럼을 통해 Object Management Group(OMG)의 표준으로 상정할 것을 목표로 하고 있다.
본 논문에서는 SDR(Software Defined Radio)을 기반으로 한 단말기의 핵심 구성 요소 재구성형 단말모뎀 기술을 개념과 동향을 살펴 본다. SDR 단말 모뎀은 재구성형 H/W 플랫폼과 재구성을 위한 S/W 구조를 기반으로 하고 있다. 재구성을 위한 S/W의 구조에 대한 연구는 그 동안 많이 진행되었으나, 이를 실현할 H/W 기술의 개발 지연으로 인해 전면적인 SDR 개념의 단말의 도입에는 상당한 시간이 걸릴 것으로 판단된다. 반면, 최근 들어 재구성형 단말 H/W 분야에서 다양한 솔루션들이 등장하면서 상용화 가능성이 높아지고 있다. 특히 제조업체 관점에서는 새로운 시스템에 대한 개발 기간과 비용의 절감, 그리고 사업자 관점에서는 새로운 서비스의 빠른 망 적용 및 다양한 망 형상 전개 용이성 등의 장점이 있다. 본 논문에서는 재구성형 단말 플랫폼의 개념과 개발 동향 및 발전 방향을 살펴보고, 재구성형 모뎀 솔루션을 적용한 개발 사례를 소개한다.
본 논문에서는 SDR(Software Defined Radio) 시스템을 위한 Digital IF(Intermediate Frequency) Up/Down 변환기를 설계하고 성능을 평가하였다. 설계한 시스템은 AD 변환부, DA 변환부 및 Up-Down conversion 기능을 수행하는 FPGA로 구성된다. AD 변환부는 Analog Device 사의 AD6645를 사용하였으며, DA 변환부는 Analog Device 사의 AD9775를 사용하였다. Up-Down conversion 기능을 수행하는 FPGA부는 샘플된 IF 입력을 혼합기와 NCO에 의해 기저대역(DC)으로 다운 시키는 역할을 하며, 14bit의 기저대역(DC) 신호를 혼합기와 NCO에 의해 IF 출력으로 올려주는 역할을 한다. 이러한 설계는 기존의 아날로그 헤테로다인 방식에 비하여 높은 유연성 및 우수한 성능 향상을 보여준다.
With the rapid growth of network traffic, a large number of connected devices, and higher application services, the traditional network is facing several challenges. In addition to improving the current network architecture and hardware specifications, effective resource management means the development trend of 5G. Although many existing potential technologies have been proposed to solve the some of 5G challenges, such as multiple-input multiple-output (MIMO), software-defined networking (SDN), network functions virtualization (NFV), edge computing, millimeter-wave, etc., research studies in 5G continue to enrich its function and move toward B5G mobile networks. In this paper, focusing on the resource allocation issues of 5G core networks and radio access networks, we address the latest technological developments and discuss the current challenges for resource management in 5G.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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