KR0159200B1 - 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 룩업테이블을 이용한 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기에 관한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력의 고주파 성분을 제거하는 필터 수단; 상기 필터 수단에서 출력되는 펄스를 입력받아 펄스의 크기에 상응하는 어드레스를 발생하는 어드레스 발생 수단; 상기 어드레스 발생 수단에서 출력되는 신호에 따라 입력신호와 동일 위상 디지탈 신호와 90° 위상천이된 디지탈 신호를 출력하는 기억 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하여, 전송효율이 높은 축파대역신호 전송기법을 용이하게 설계할 수 있다는 효과가 있다.

Description

힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기

제1도는 종래의 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기의 구성도.

제2도는 본 발명에 의한 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : FIR(Finite Impulse Response) 필터

2 : 승산기 3 : 가산기

4 : 반송파 발진기 5 : 대역통과필터

6 : 저역통과필터 7 : 90° 위상천이기

본 발명은 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기에 관한 것으로 특히, 변조시 디지탈 신호처리 및 설계를 용이하게 하기 위하여, 룩업 테이블로 힐버트 트랜스폼 구현하여 양측파대로 전송되는 모든 신호를 단측파대 신호로 만드는 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기에 관한 것이다.

양측파대로 신호를 전송하기 위해서는 신호 주파수 대역폭의 2배의 주파수 영역이 요구된다.

신호 전송에 사용할 수 있는 주파수 영역은 한정되므로 채널에 대한 주파수의 대역폭이 증가하면 할수록 동시에 통신할 수 있는 방송국의 수는 줄어든다.

만일 각 채널당 이용 주파수 영역을 절반으로 줄인다면 동시에 통신할 수 있는 방송국의 수는 2배가 될 것이다.

단측파대는 양측파대에 필요한 대역폭의 절바능로 전송을 가능하게 하는 기술이다.

양측파대 신호는 상측파대 신호와 하측파대 신호로 구성되며, 이들 측파대들은 서로 독립적이지 않으므로, 단지 한쪽의 단축파대를 전송하므로서 모든 중요한 정보를 전송할 수 있다.

이것이 단축파대의 핵심이다.

그런데 두 측파대 사이에는 보호대역(guard band)이 없으므로 측파대역신호 발생기는 매우 날카로운 롤오프(roll-off)를 가져야 한다.

즉, 이상적인 블릭월(brick wall) 필터를 사용하여야 하는데 이는 사실상 구현이 어려우며, 측파대역신호를 발생시키기 위해서 종래에는 다음의 2가지 방법을 사용하였다.

첫째는, 이의 근사적인 방법으로 잔류형(vestigial type) 축파대역신호를 발생시키는 것이다.

둘째는, 힐버트 트랜스폼을 사용하는 것이다.

힐버트 트랜스폼을 이용하여 측파대역신호를 발생시키기 위해서는 입력신호를 아날로그 디바이스인 90° 위상천이기를 사용하는데, 이것 역시 신호에 포함된 모든 주파수에 적용되지 않는다.

이러한 종래의 방법으로는 디지탈 신호를 처리하기가 용이하지 않으며, 그 설계가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

한편, 한정된 주파수 대역에서 급증하는 이동통신의 수요에 효율적으로 대처하고 음성뿐 아니라 고속의 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해서는 전송효율이 높은 단축파대 신호전송 기법을 기존의 방법보다 쉽게 디지탈 신호처리 및 설계가 용이한 디바이스로 구현하여야 한다.

따라서 본 발명은 디지탈 신호 처리 및 그 설계가 용이한 측파대역신호 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 디지탈 신호의 주파수 성분 중에서 성분을 제거하여, 폭은 균일하며 크기가 다른 펄스열을 출력하는 필터 수단; 상기 필터 수단에 연결되어, 상기 필터 수단에서 출력되는 펄스를 입력받아 펄스의 크기에 상용하는 어드레스를 발생하는 어드레스 발생 수단; 상기 필터 수단과 어드레스 발생 수단에 연결되어, 상기 필터 수단과 어드레스 발생 수단에 클락을 제공하는 클락 발생 수단; 상기 어드레스 발생 수단에서 출력되는 신호에 따라 입력신호와 동일 위상 디지탈 신호와 90° 위상천이된 디지탈 신호를 출력하는 기억 수단; 상기 기억 수단에서 출력되는 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 그 변환 수단; 상기 디지탈/아날로그 변환 수단에서 출력되는 신호를 변조하기 위한 반송파를 제공하는 반송파 발진 수단, 상기 반송파 발진 수단에서 출력되는 반송파의 위상을 90° 천이하기 위한 위상천이 수단; 상기 디지탈/아날로그 변환 수단과 반송파 발진 수단에 연결되어, 상기 디지탈/아날로그 변환 수단에서 출력되는 입력신호와의 동일 위상에 해당하는 신호와 반송파 신호를 곱하는 역할을 하는 제1곱셉 수단; 상기 디지탈/아날로그 변환 수단과 반송파 발진 수단에 연결되어, 상기 디지탈/아날로그 그 변환 수단에서 출력되는 입력신호와 90° 위상천이된 신호에 해당하는 신호와 반송파 신호의 90° 위상천이된 신호를 곱하는 역할을 하는 제2 곱셈 수단; 및 상기 제1 곱셉 수단과 제2 곱셈 수단의 출력신호를 가산하는 가산 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 종래의 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기의 구성도이다.

디지탈 변복조기는 입력되는 디지탈 신호의 주파수 성분 중에서 고주파 성분을 제거하기 위해 웨이브세이핑 필터를 쓰며 보통 FIR 필터가 쓰인다.

FIR 필터를 적용하기 위해서 입력신호는 보통 4배로 표본화하며 따라서 FIR 필터의 출력은 입력신호의 4배 속도이며 구형파 폭은 T로 모두 균일하나 크기가 각기 다른 디지탈 펄스열 나타나다.

이와같은 디지탈 신호열은 아래와 같이 표현할 수 있다.

이때 각 펄스의 사인과 코사인 함수로 구성된 퓨우리에 시리즈로 표현할 수 있다.

이 코사인과 사인 항이 힐버트 트랜스폼을 이용해 SSB신호를 발생시키는 것은 다음식과 같이 표현할 수 있다.

간단히 싱글 톤(single tone)에 대해서 살펴보면,

입력신호가가 Cos ω_mt 일때

상측부 SSB의 출력은

Cos ω₁tCosω_mt+Sinω₁tSinω_mt=Cos(ω₁-ω_m)t

입력신호가 Sinω_mt 일 때는

상측부의 SSB의 출력은

Cosω₁tSinω_mt +Sinω₁tSin(ω_mt +π/2)

=Cosω₁tSinω_mt -Sinω₁tCosω_mt

=Sin(ω₁-ω_m)t

=Cos[(ω₁-ω_m)t +π/2]

으로서 단지 위상차이가 90°만 있을 뿐 SSB 특성을 그대로 유지한다.

따라서 S(t) = a₀+ Σ_na_nCosω_nt + Σ_nb_nSinω_nt

는 제1도에서와 같은 구조에서 각각 코사인항과 사인항이 힐버트 트랜스폼 SSB로 변환되고 중첩되어 전체의 신호는 SSB 특성을 나타낸다.

제2도는 본 발명에 의한 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기의 구성도이다.

제2도에서 도시된 바와 같이, 신호원에서의 입력신호를 90도 위상천이하는 부분을 룩업 테이블용 기억수단을 이용해 구현하였다.

일반적으로 디지탈 통신용 기저대역 변조기에서 변조단에서 사이드로브(siderobe)로 인한 측파대역이 스펙트럼을 없애기 위해 스펙트럼 필터를 쓴다.

즉, 이 경우 FIR 필터를 쓰면 그 출력값이 펄스폭은 T로 모두 균일하나 크기가 각각 다른 디지탈 펄스열로 나타난다.

이때 각 펄스의 크기는 FIR 필터의 설계에 따라 정해지면 각 펄스를 나타내는 퓨우리에 전개 중에서 수신측의 성능을 저하시키지 않는 범위 내에서 n값을 정하면 결정적으로 값을 정할 수 있으므로 룩업 테이블의 작성이 가능하다.

즉, FIR 필터 통과후 각 샘플은 8비트로 출력시 크기가 정해지며 이것으로써 룩업 테이블용 기억소자의 주소를 정할 수 있다.

즉, FIR필터의 샘플링 속도가 정해지면 출력 펄스는 주기가 정해지므로 이 기본 주기의 고차성분을 갖는 n개까지의 성분과 90도 위상천이되는 항의 값을 미리 계산하여 기억소자에 싸넣으면 입력되는 FIR 필터의 8개 출력 비트의 조합에 따라 정해진 위치에서 값을 읽어낸다.

기억소자에 써넣은 값은 가장 고차 성분을 4번 샘플링하도록 하여 정확도를 높인다.

따라서 클락은 소스 데이터의 속도를 R이라 하고 기본주기 T의 최고 배수 n을 설정하면

R × 4 × (n) × 4

가 된다.

그리고 기억소자 내 써넣은 값은 코사인값과 사인값을 나누어 배치시킨다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의해 전송효율이 높은 측파대역신호 전송기법을 용이하게 설계할 수 있다.

또한 본 발명은 디지탈 신호를 용이하게 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력되는 디지탈 신호의 주파수 성분 중에서 고주파 성분을 제거하여, 폭은 균일하며 크기가 다른 펄스열을 출력하는 필터 수단 ; 상기 필터 수단에 연결되어, 상기 필터 수단에서 출력되는 펄스를 입력받아 펄스의 크기에 상응하는 어드레스를 발생하는 어드레스 발생 수단 ; 상기 필터 수단과 어드레스 발생 수단에 연결되어, 상기 필터 수단과 어드레스 발생 수단에 클락을 제공하는 클락 발생 수단; 상기 어드레스 발생 수단에서 출력되는 신호에 따라 입력신호와 동일 위상 디지탈 신호와 90° 위상천이된 디지탈 신호를 출력하는 기억 수단 ; 상기 기억 수단에서 출력되는 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환 수단 ; 상기 디지탈/아날로그 변환 수단에서 출력되는 신호를 변조하기 위한 반송파를 제공하는 반송파 발진 수단 ; 상기 반송파 발진 수단에서 출력되는 반송파의 위상을 90° 천이하기 위한 위상천이 수단 ; 상기 디지탈/아날로 그 변환 수단과 반송파 발진 수단에 연결되어, 상기 디지탈/아날로그 변환 수단에서 출력되는 입력신호와의 동일 위상에 해당하는 신호와 반송파 신호를 곱하는 역할을 하는 제1곱셈 수단 ; 상기 디지탈/아날로그 변환 수단과 반송파 발진 수단에 연결되어, 상기 디지탈/아날로그 변환 수단에서 출력되는 입력신호와 90° 위상천이된 신호에 해당되는 신호와 반송파 신호의 90° 위상천이된 신호를 곱하는 역할을 하는 제2곱셈수단; 및 상기 제1곱셈 수단과 제2곱셈 수단의 출력 신호를 가산하는 가산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기.
2. 제1항에 있어서, 상기 필터수단에 연결되어, 입력되는 아날로그 신호를 소정의 속도로 표본화하여 디지탈 신호를 상기 필터수단에 제공하는 아날로그/디지탈 변환 수단을 부가하는 것을 특징으로 하는 힐버트 트랜스폼 측파대역신호 발생기.