KR0149940B1 - 신호 처리기를 이용한 협대역 간이 무선용 선형화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서의 협대역 간이 무선용 선형화기(narrowband mobile radio linearizer)에 관한 것으로서, 그 특징은 입력신호를 소정의 주파수 대역으로 여과한 후, 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제 1 신호변환수단과, 왜곡 현상의 보상을 위한 데이터를 저장하고 있는 저장수단과, 상기 제 1 신호변환수단으로부터 입력되는 신호를 상기 저장수단에 저장되어 있는 데이터에 따라 힐버트 변환 및 그에 따른 연산을 소프트웨어적인 방법으로 수행하는 신호처리수단 및 상기 신호처리수단으로부터 출력된 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환한 후, 소정의 주파수 대역으로 여과하여 출력하는 제2 신호변환수단을 포함하는 데에 있고, 그 효과는 상기 DSP 프로그램의 수정을 통하여 선형화기의 특성을 용이하게 변경할 수 있으며, 힐버트 변화기와 지연회로와 곱셈기 및 덧셈기 등의 모든 부분을 DSP 프로그램으로 구현하여 하나의 DSP로 처리함으로써 회로의 세밀한 조정이 불필요하고, 재현성이 뛰어 나서 특히 A/D 및 D/A 변화기 등과 로우-패스 필터들이 포함된 DSP를 사용할 경우에는 하나의 칩으로 전체 선형화기의 구현이 가능해진다는 데에 있다.

Description

신호처리기를 이용한 협대역 간이 무선용 선형화기

제1도는 종래 방식의 선형화기의 블록도.

제2도는 본 발명에 따른 선형화기의 하드웨어의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 선형화기의 성능 측정을 위한 실험 세트의 구성도.

제4도는 제3도의 구성도대로 구성하여 본 발명에 따른 선형화기의 성능을 측정하기 위한 입력 신호의 파형도.

제5도는 제3도의 구성도대로 구성하여 제5도의 입력 신호를 본 발명에 따른 선형화기에 가한 결과로 나온 출력 신호의 파형도.

제6도는 제4도의 입력 신호의 스펙트럼도.

제7도는 제5도의 출력 신호의 스펙트럼도.

본 발명은 통신 시스템에서의 협대역 간이 무선용 선형화기(narrowband mobile radio linearizer)에 관한 것으로서, 특히 디지털 신호처리기를 이용한 RZ SSB(Real Zero Single Side Band) 선형화기에 관한 것이다. 일반적으로, RZ SSB 변조 방식이란 신호를 송신하는 경우에는 반송파가 부가된 SSB 신호 형식을 사용하고, 반면에 신호를 수신하는 경우에는 위상 검파를 이용하는 방식이다.

이러한 데이터 송수신 SSB 방식으로 신호를 전송하므로 FM에 비하여 높은 주파수 이용 효율를 얻을 수 있으며, 위상 검파를 이용하므로 일반적인 SSB 검파 방법보다 신호 진폭의 페이딩(fading)에 강한 특성을 지닌다.

그러나, 검파된 음성 대역 신호에는 RZ SSB 변복조 자체의 비선형성으로 인하여 상당한 왜곡 성분이 포함되어 있다.

따라서, 이러한 왜곡 성분을 제거하기 위하여는 선형화기가 요구되며 선형화 방식은 힐버트 변환을 사용한다.

RZ SSB 선형화기의 일반적인 동작 원리는 다음과 같다.

전송하는 음성 신호를 g(t)로 표시하면 위상 검파를 통한 선형화기의 입력단에는 왜곡 성분이 포함된 다음과 같은 신호 v(t)가 입력된다.

입력 신호 v(t)에 포함된 2차, 3차, 4차 왜곡 성분을 제거하기 위한 선형화기의 입출력 식은 다음의 식과 같다.

상기 식(2)을 참조하면, 출력신호에는 원래의 신호만이 나타남을 알 수 있다.

첨부한 도면 중 제1도는 종래 방식의 선형화기의 간략화 하여 도시한 블록도이다.

종래 방식의 선형화기는, 선형 위상, 특성이 요구되기 때문에 FIR(Fimite Impulse Rseponse) 디지털 필터를 이용하여 구현되는 힐버트 변환기(Hilbert Transformer)를 제외한 모든 부분은 아날로그 회로로 구현되어 있으며 그 외의 사칙 및 누승 등의 연산은 연산 증폭기 등의 아날로그 IC로 처리하였다.

즉, 상기 수식(1,2)의 연산을 구현하기 위한 연산소자들은 아날로그 소자이고, 힐버트 변환소자는 디지털 소자이다.

따라서, 선형화기 내부의 아날로그 회로와 디지털 회로가 혼재되어 있어 구현이 어려워지며, 원하는 성능을 얻기 위하여 각 부분의 세밀한 조정이 요구되므로 시스템의 신뢰성이 떨어지는 문제점과 입력신호의 특성에 따라서 유연성 있게 연산과정을 바꿀 수도 있다는 문제점이 발생하였다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디지털 회로로만 구현되어 있고 소프트웨어에 의해 왜곡 신호를 교정하는 협대역 간이 무선용 선형화기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호 처리기를 이용한 선형화기의 특징은, 입력신호를 소정의 주파수 대역으로 여과한 후, 디지털 신호로 변화하여 출력하는 제 1 신호변환수단과, 왜곡 현상의 보상을 위한 데이터를 저장하고 있는 저장수단과, 상기 제1 신호변환수단으로부터 입력되는 신호를 상기 저장수단에 저장되어 있는 데이터에 따라 힐버트 변환 및 그에 따른 연산을 소프트웨어적인 방법으로 수행하는 신호처리수단 및 상기 신호처리수단으로부터 출력된 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호롤 변환한 후, 소정의 주파수 대역으로 여과하여 출력하는 제 2 신호변환수단을 포함하는 데에 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 설명한다.

상기와 같은 선형화기의 동작 원리에 맞추어 제안된 본 발명에 따른 선형화기의 하드웨어의 구성은 첨부한 도면 중 제2도에 잘 도시되어 있다.

제2도를 참조하면, 제 1 로우-패스 필터(low-pass filter)(1)에 입력된 아날로그 입력신호는 고주파 성분이 억제되어 저주파 아날로그 신호가 된다.

이 저주파 아날로그 신호는 아날로그-디지털 신호 변환기(2)에 입력되어 디지털 신호로 변환되어 저주파 디지털 신호가 된다.

이 저주파 디지털 신호는 디지털 신호 처리기(3)에 입력되어 제 1 순환버퍼(도면에서는 생략함)에 임시로 저장된다.

제 1 순환버퍼에 임시로 저장된 이 신호는 FIR(Finite Impulse Response) 필터에 의하여 힐버트 변환되어 제 2 순환버퍼에 임시로 저장된다.

제 1 순환버퍼에 임시로 저장된 신호와 제 2 순환버퍼에 임시로 저장된 신호는, 메모리(4)에 미리 저장되어 있는 소프트웨어에 의해 선형화기의 입출력 식(2)대로 처리되어 왜곡 성분이 제거된 디지털 신호가 되어서 출력된다.

이 왜곡 성분이 제거된 디지털 신호는 디지털-아날로그 신호 변환기(5)에 입력되어 왜곡 성분이 제거된 아날로그 신호가 된다.

이 왜곡 성분이 제거된 아날로그 신호는 제 2 로우-패스 필터(6)에 의해 고주파 성분이 제거되어 왜곡 성분이 제거된 저주파 아날로그 신호가 된다.

제3도는 본 발명에 따른 선형화기의 성능 측정을 위한 실험 세트의 구성도인데, 이 구성도대로 실험을 해 보았다.

주파수가 가칭 주파수인 1.1㎑이고 진폭이 1[V_P-P]인 입력 신호를 발생시키는데, 이를 분석해 보니, 2차, 3차, 4차의 왜곡 성분이 각각 -15dB, -30dB, -40dB 이하로 나타났다.

이 입력신호에 대응되는 출력신호를 분석해 보았는데, 2차, 3차, 4차의 왜곡 성분이 각각 -35dB, -45dB, -50dB 이하로 나타났다.

실험을 통하여 얻은 입출력 신호의 파형을 제4도와 제5도에 나타내었으며, 제6도와 제7도는 제4도와 제5도의 스펙트럼 분석 결과인데, 그 결과로부터 왜곡 성분이 현저히 감소되었음을 알 수 있다(2차 왜곡 : 20dB 감소, 3차 왜곡 : 15dB 감소, 4차 왜곡 : 10dB 감소).

고차왜곡성분등 중의 일부는 오히려 증가되었는데 그 증가되어 나타난 왜곡성분들의 크기가 모두 -35dB이하이므로 별 문제가 안된다.

왜냐하면, -35dB이하의 노이즈의 크기라는 것이 전기적으로 보면, 정보의 전력의 크기에 비하면 대략 3162 분의 1의 크기밖에 되지 않고, 음향학적으로 -35dB이하의 노이즈는 우리 귀가 그리 민감하게 느끼지 않으므로 별 문제가 되지 않는다.

상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 선형화기의 효과는 상기 DSP 프로그램의 수정을 통하여 선형화기의 특성을 용이하게 변경할 수 있고, 힐버트 변환기, 지연회로, 곱셈기, 덧셈기 등의 모든 부분을 DSP 프로그램으로 구현하여 하나의 DSP로 처리함으로써 회로의 세밀한 조정이 불필요하고, 재현성이 뛰어 나서 특히 A/D, D/A 변환기와 로우-패스 필터가 포함된 DSP를 사용할 경우에는 하나의 칩으로 인해 결국 선형화기의 구현이 가능해진다는 데에 있다.

Claims (2)

1. RZ SSB 변조 방식을 적용한 통신 장치에서의 데이터 송수신시 왜곡 현상을 보상하기 위한 선형화기에 있어서, 입력신호를 소정의 주파수 대역으로 여과한 후, 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제 1 신호변환수단과; 왜곡현상의 보상을 위한 데이터를 저장하고 있는 저장수단과; 상기 제1 신호변환 수단으로 부터 입력되는 신호를 상기 저장수단에 저장되어 있는 데이터에 따라 힐버트 변환 및 그에 따른 연산을 소프트웨어적인 방법으로 수행하는 신호처리수단 ; 및 상기 신호처리수단으로부터 출력된 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환한 후, 소정의 주파수 대역으로 여과하여 출력하는 제 2 신호변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리기를 이용한 선형화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호변환수단들이 신호를 여과할 때에 고주파 성분은 억제하고 저주파 성분은 통과시키는 것을 특징으로 하는 신호 처리기를 이용한 선형화기.