KR100198780B1 - 광대역 코드분할다중접속 시스템의 기저 대역 필터 - Google Patents

광대역 코드분할다중접속 시스템의 기저 대역 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 코드분할 다증접속(CDMA) 시스템의 기저대역 필터를 동작 속도가 비교적 느린 EPLD에서 구현하기 위하여 로직이 다소 복잡하여도 4개의 필터링가지를 만들어 그 출력을 다중화 하여 전체 필터의 속도를 빠르게 하고, 또한, 고속의 필터 계수 발생기를 사용하지 않고 계수를 EPLD에 저장하여 입력 신호에 따라 다증화하여 고속의 필터를 구현할 수 있는 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저 대역 필터에 관해 개시된다.

Description

광대역 코드분할다중접속 시스템의 기저 대역 필터
본 발명은 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저 대역 필터에 관한 것으로, 특히 비교적 저속의 소거가능 프로그램 논리장치(Erasable Programmable Logic Device;이하 EPLD라 함)에서 고속의 필터를 구현하기 위하여 필터를 4개의 필터링 가지로 나누어 각 가지에서의 필터링 속도를 1/4로 줄이고, 계수 발생기를 EPLD 내부에 저장하여 다중화하는 방법을 연속적으로 사용하여 고속의 기저대역 필터 구현이 가능하도록 한 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저 대역 필터에 관한 것이다.
EPLD를 이용한 기저대역 FIR 필터를 구현하는 기술 분야로서, 기존의 방법은 각 필터 계수에 해당하는 탭에 가산기를 이용하여 가산한 후 레지스터에 저장하는 방식을 사용하므로 1:4 선형 보간 필터의 경우 12개의 10비트 가산기와 44개의 10비트 레지스터가 필요하고, 또한 각각의 로직이 16.384M의 속도로 동작해야 한다. 즉, 많은 양의 로직을 사용하면서 각각의 로직의 동작 속도 또한 빨라야 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저대역 필터를 동작 속도가 비교적 느린 EPLD에서 구현하기 위하여 로직이 다소 복잡하여도 4개의 필터링 가지를 만들어 그 출력을 다중화 하여 전체 필터의 속도를 빠르게 하고, 또한, 고속의 필터 계수 발생기를 사용하지 않고 계수를 EPLD에 저장하여 입력 신호에 따라 다중화하여 고속의 필터를 구현할 수 있는 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저 대역 필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기저 대역 필터는 동상 성분 및 직교 성분으로 분리된 4.096M 속도의 1비트 신호를 입력으로 하여 12 비트로 분기하여 저장 한 후 4.096M 속도의 12 비트 데이터 형태로 4분기 하는 쉬프트 레지스터부와, 상기 쉬프트 레지스터부로 부터 4 분기 된 각각의 12 비트 데이터를 입력으로 하여 기저대역 필터의 그룹 0 내지 그룹 3가지의 필터 계수와 상승 적분으로 계산하는 제1 내지 제4 그룹 필터링 가지와, 상기 제1 내지 제4 그룹 필터링 가지로부터 계산 된 결과 값을 그룹 0의 값, 그룹1의 값, 그룹 2의 값 및 구룹 3의 값의 순서로 16.384M 속도로 출력시키도록 하는 멀티플렉스부로 구성된 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명이 적용되는 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 개인 휴대 통신(Personal Communication System;PCS) 테스트 배드(test bed) 시스템의 기지국 통화 채널의 구조도.
제2도는 일반적인 기저대역 필터의 신호 흐름도.
제3도는 본 발명에 따른 기저대역 필터의 상세한 구조도.
제4도는 본 발명에 따른 기저대역 필터의 그룹 0 가지에 대한 상승 적분기의 상세한 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 채널 코딩 및 대역 확산부 102 : 기저대역 필터부
103 : 이득 곱셈부 104 : 기지국 신호 결합부
201 : 선형 보간부 202 : 상승 적분부
203 : 필터 계수부 310 : 쉬프트 레지스터부
320 : 그룹 0 필터링 가지
321 : 그룹 0 필터링 가지용 필터 계수 저장부
322 : 그룹 0 필터링 가지용 상승 적분기
330 : 그룹 1 필터링 가지
331 : 그룹 1 필터링 가지용 필터 계수 저장부
332 : 그룹 1 필터링 가지용 상승 적분기
340 : 그룹2필터링 가지
341 : 그룹 2 필터링 가지용 필터 계수 저장부
342 : 그룹 2 필터링 가지용 상승 적분기
350 : 그풉 3 필터링 가지
351 : 그룹 3 필터링 가지용 필터 계수 저장부
352 : 그룹 3 필터링 가지용 상승 적분기
360 : 멀티플렉서(Multiplexer)
401 : 입력 신호 s(n)에 대한 필터 계수 멀티플렉스(MUX)부
402 : 입력 신호 s(n+1)에 대한 필터 계수 멀티플렉스(MUX)부
403 : 입력 신호 s(n+11)에 대한 필터 계수 멀티플렉스(MUX)부
404 : 부호가 고려된 필터 계수를 합산하는 가산기부
본 발명은 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기지국 변조부 기저대역 FIR 필터에 관한 것으로, 광대역 기지국 기저대역 필터의 역할은 대역 확산된 비트열 신호를 1:4의 비율로 선형 보간 후 FIR 필터링 한다. 즉 선형 보간과 FIR 필터링이 동시에 일어나도록 구현한다. 이러한 필터 구조는 필터를 구현함에 있어서 로직을 매우 단순화하는 이점이 있다. 즉, M차의 필터를 구현함에 하나의 출력 신호에 대하여 M/4번의 곱셈과 4/M -1번의 덧셈만이 요구된다. 또한, 1비트 입력 신호를 갖는 필터의 경우 곱셈기를 사용하지 않고 덧셈기로 대신할 수 있다. 이러한 필터의 성질을 이용하여 다중화기(multiplexer)와 결합하면 하나의 필터링 데이터가 출력되는 속도를 1/4로 낮출 수 있다. 그러나, 필터링 자체의 속도는 1/4로 줄일 수 있으나 계수 발생기의 속도는 줄일 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 필터 계수 데이터를 EPLD내부에 저장한 후 입력 신호의 값에 따라 필터 계수의 부호를 변화 시켜서 사용한다.
본 발명은 칩 속도 4,096MHz의 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 시스템의 기지국 기저대역 필터를 구현함에 있어서 4개의 필터링 가지로 나누고, 각가지의 필터링 출력을 다중화 하는 방법과. 필터 계수를 EPLD 내부에 저장하여 입력 신호에 따라 부호를 변화시켜 가산하는 방식을 결합 사용하여 저속의 EPLD에 서도 고속의 FIR 필터 구현이 가능하도록 하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다.
제1도는 본 발명이 적용된 광대역 코드분할다중접속(CDMA) PCS 테스트 배드(test bed) 시스템의 기지국 순방향 채널 중 통화 채널의 구조도 이다. 도면에서 입력된 신호는 채널 코딩 및 대역 확산부(101)에 동상 성분과 직교 성분의 신호로 분리되어 4.096MHz의 칩 속도로 PN 확산 된 신호로 변환되어 기저대역 필터부(102)로 입력된다. 기저 대역 필터부(102)에서는 채널 코딩 및 대역 확산부 (101)에서 입력된 동상 성분 신호와 직교 성분 신호 각각에 대하여 독립된 기저대역 필터링을 수행한다. 기저 대역 필터부(102)에서 출력된 신호는 이득 곱셈부(103)로 입력되어 각 사용자의 이득 값이 곱해진 후 기지국 신호 결합부(104)로 공급되게 된다.
제2도는 일반적인 기저대역 필터부의 신호 흐름도이다. 도면에서 입력 신호의 입력 속도는 4.096Mcps이고, 필터링 후의 최종 데이터 속도는 16.384M라고 가정하고, FIR 필터의 차수는 48차라고 가정한다. 즉, 4.096M의 입력 신호에 대하여 1:4의 선형 보간 후 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response;FIR) 필터링 한다고 가정한다. 도면에서 선형 보간부(201)에 입력되는 신호 s(n)가 수학식 1 과 같은 신호일 때.
선형 보간부(201)의 출력 신호 m(n)은 수학식 2와 같다.
필터 계수부(203)의 출력 신호c(n)는 다음 수학식 3과 같다.
상승 적분부(202)의 출력 신호f(K)는 수학식 4와 같이 입력 신호m(n)과 필터 계수 c(n)의 상승 적분 값이다.
수학식 4를 살펴보면, 선형 보간부(201)의 출력 신호 m(n)을 생략한 선형 보간부(201) 입력 신호 s(n)와 필터 계수 부 (203) 출력과의 상관 관계를 구할 수 있다. 하나의 필터링 출력에 기여하는 입력 신호s(n)가 12개이고 이때 필요한 필터 계수도 역시 12개이다. 즉, 하나의 필터링 출력을 위하여 필요한 계산 량도 12회의 곱셈과 11번의 덧셈이 필요하다. 이와 같이 12개의 입력을 사용하여 필터 계수와 상승 적분을 계산 할 때 필요한 필터 계수를 분류하면 수학식 5와 같이 4개의 그룹으로 분류된다.
제3도는 본 발명에 따른 기저대역 필터의 세부 구조도 이다. 도면에서 4.096M의 속도로 입력된 신호는 쉬프트 레지스터부(310)에 의하여 12비트가 저장된 후 4.096M, 12비트 데이터 형태로 각 필터링 가지(320, 330, 340, 350)로 공급된다. 예를 들어 그룹 0의 필터링 가지(320)에서의 필터링 출력 데이터 계산 방법은 쉬프트 레지스터 부의 출력 4.096M, 12비트의 데이터와 수학식 5의 그룹 0 의 필터 계수와의 상승 적분으로 계산된다. 이때 상승 적분 계산 속도는 4.096M이다. 이와 같이 각각의 필터링 가지에서의 계산 속도는 4.096M이다. 이렇게 각 가지에서 계산된 결과 값을 멀티플렉스(MUX)(360)를 이용하여 그룹 0의 값, 그룹 1의 값, 그룹 2의 값, 그룹 3의 값,……의 순서로 16.384M 속도로 출력시키면 된다. 이러한 구조의 장점은 16.384M속도의 필터링을 4개의 가지로 나누어 각 필터링 가지에서 나누어 처리하므로 하나의 필터 가지에서의 계산 속도를 전체 필터링 속도의 1/4로 느리게 할수 있다는 것이다. 그러나, 만약 필터의 계수를 발생시켜 사용한다면 필터 계수의 발생 속도는 16.384M의 속도이다. 그러므로 필터 계수를 EPLD에 저장하여 사용할 때 필터 계수를 고속으로 발생시키는 회로를 구현 할 필요가 없다.
제4도는 본 발명이 적용된 기저대역 필터의 그룹 0가지에 대한 상승 적분기 세부 블록도 이다. 도면에서 멀치플렉스(MUX)부(401) 에서는 입력 신호 s(n)가 0이면 가산기부(404)에서 사용할 필터 계수 c(0)를 원래의 필터 계수 c(0)를 사용하고, s(n)의 값이 -1이면 c(0)=-c(0)을 사용한다. 다른 MUX 부(402, 403)에서도 동일한 방법으로 c(4n)의 값을 결정하여 가산기부 (404)로 넙긴다. 가산기부(404)에서는 멀티플렉스(MUX)부 (401, 402, 403)에서 결정된 c(4n)의 값 12개를 단순 합산하므로 필터링 데이터를 출력한다.
이러한 방법의 장점은 필터 계수를 미리 저장하므로 고속으로 필터 계수를 발생할 필요가 없으므로 비교적 저속의 EPLD에서도 고속의 필터 구현이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 저속의 EPLD를 사용하여 광대역 코드분할다중접속(CDMA) 기저대역 필터를 구현함에 있어 4개의 필터링 가지로 나누어 각각의 가지에서 저속으로 필터링을 구현한 후 그 출력을 다중화 하고, 각 가지에서 필요한 필터 계수를 EPLD내에 저장하여 다중화 하므로써, 고속의 필터를 구현 할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 동상 성분 및 직교 성분으로 분리된 4.096M 속도의 1 비트 신호를 입력으로 하여 12비트로 분기하여 저장 한 후 4.096M 속도의 12비트 데이터 형태로 4 분기하는 쉬프트 레지스터부와, 상기 쉬프트 레지스터부로부터 4 분기 된 각각의 12 비트 데이터를 입력으로 하여 필터링 하도록 하는 제 1 내지 제 4 그룹 필터링 가지와, 상기 제 1 내지 제 4 그룹 필터링 가지로부터 필터링 된 결과 값을 그룹 0의 값, 그룹 1의 값, 그룹 2의 값 및 그룹 3의 값의 순서로 16.384M 속도로 출력시키도록 하는 멀티플렉스부로 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할다중접속 시스템의 기저 대역 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 또는 제4 그룹 필터링 가지는 그룹 필터링 가지용 필터 계수 저장부와, 그룹 필터링 가지용 상승 적분기로 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 코드분 할다중접속 시스템의 기저 대역 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 그룹 필터링 가지용 상승 적분기는 다수의 비트 신호를 각각 입력으로 하여 각각의 필터 계수 값으로 출력하는 다수의 멀티플렉스부와, 상기 다수의 멀티플렉스부에서 결정된 필터 계수의 값들을 합산하여 필터링 데이터로 출력하도록 하는 가산기부로 구성된 것을 특징으로 하는 광대역 코드분할다중접속 시스템의 기저 대역 필터.
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