KR100425644B1 - 계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법과 그 방법들을이용한 가우시안 필터 및 그 필터를 갖는 변조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계산량을 감축할 수 있는 필터링 방법과 이 방법들을 이용한 가우시안 필터 및 그 필터를 갖는 변조기에 관한 것으로, 특히 입력되는 데이터들에 해당하는 필터 출력에서의 신호 성분들을 미리 계산하여 저장수단인 ROM에 저장하고, 이를 불러내어 각 샘플에서의 모든 입력 데이터에 의한 필터 출력을 얻을 수 있는 필터링 방법 및 그 방법을 이용한 가우시안 필터 그리고 상기 가우시안 필터를 포함하는 변조기에 관한 것이다.

Description

계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법과 그 방법들을 이용한 가우시안 필터 및 그 필터를 갖는 변조기 {A Filtering Method for Reducing Computations, and The Gaussian Lowpass Filter and The Modulator Using the Filtering Method therein}

본 발명은 정보의 고속화에 따라, 계산량을 감축시키는 고속의 필터링 방법과 이 방법을 이용한 가우시안 필터 및 그 필터를 갖는 변조기에 관한 것이다.

일반적으로, 위성 및 이동통신 시스템에 널리 사용되고 있는 변조기의 구현에 있어서 계산이 가장 복잡한 요소는 필터링 부분으로, 대부분의 경우에 있어서 FIR (Finite Impulse Response; 이하, FIR) 필터의 구조로 구성되어 있다. FIR 필터의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 매 심볼 구간 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 필터링하기 위하여 입력되는 신호들을 입력되는 시간 순서대로 저장하기 위한 지연소자를 직렬로 나열한 구조를 사용하고 현재 들어온 신호와 각 지연소자 출력들을 각각에 해당하는 필터계수들과 곱하는 곱셈기들과 곱셈기에서 출력된 신호들을 모두 합하여 필터링된 출력신호를 생성시키는 뎃셈기로 구성되어 있다. 또한 시스템의 특성을 결정하는 임펄스 응답을 나타내는 (ML+1)개의 필터 계수들은 메모리에 저장시켜 사용한다. 이때, 필터 계수들에 따라 가우시안 필터, 상승 여현 필터 등으로 구분한다.

따라서, 현재 시점에서의 필터 입력값은 FIR 필터에 의해 지연회로에 저장된 ML개의 기존 신호값들에 따라을 출력하게 된다. 상기 입력값은 데이터 샘플들을 나타내며, 상기 샘플들은가 순차적으로 입력되면 각각의 심볼 단위의 지연소자에 의하여 지연되므로, 해당하는 각각의 필터 계수와 곱해진다. 상기 필터 계수와 곱해진 값들은 덧셈기를 통해 모두 합해져서 상기 필터 출력값을 생성하는 것이다. 즉, 상기 FIR 필터 출력값은 입력 데이터를 필터 계수들을 사용하여 입력되는 신호 계열과 컨볼루션을 하여 얻어지게 되는 필터링된 신호 샘플값이 되는 것이다.

상기와 같은 FIR 구조의 가우시안 필터를 사용하는 변조기로는 GFSK (Gaussian Filtered Frequency Shift-Keying; 이하, GFSK) 및 GMSK (Gaussian Minimum Shift-Keying; 이하, GMSK) 변조기 등이 있는데, 상기 GFSK 변조기는 넓은범위의 변조지수 (0.1≤m≤1 )를 수용할 수 있으며, 일반적으로 VCO (Voltage Controlled Oscillator)를 이용하는 방법으로 구현된다. 또한, 상기 GFSK 변조기에서 변조지수 m=0.5인 경우가 GMSK 변조기인데 VCO를 이용하는 방법과 직교 구조를 이용한 방법과 소프트웨어적 방법으로 구현 가능하다. 특히, 1990년대 중반부터 하나의 무선 단말기를 이용하여 주파수 대역과 방식이 서로 다른 서비스를 동시에 이용할 수 있는 개방형 다기능 SDR (Software Defined Radio; 이하, SDR) 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 상기 SDR 기반 GSM (Global System for Mobile communication; 이하, GSM) 기지국의 구현에 대한 연구에서는 GMSK 변조기가 소프트웨어적 구현의 대상이 되고 있다.

도 2는 상기 직교 구조의 가우시안 필터 특성을 갖는 FIR 필터를 포함하는 GMSK 변조기를 나타낸 것이다. MSK (Minimum Shift Keying) 변조는 변조지수 0.5를 갖는 CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying; 이하, CPFSK) 방식이다. GMSK 변조는 주파수 스펙트럼의 효율성을 높이기 위하여 MSK 변조에 앞선 NRZ (Non-Return-to-Zero) 정보신호를 가우시안 저역통과 필터(20)를 통과하도록 한다. 가우시안 저역통과 필터의 출력을 적분기(21)에 통과시키면 수학식 1과 같은 GMSK 신호를 위한 위상신호가 얻어진다. 다음으로, 얻어진 위상 신호는 ROM으로부터 위상신호에 해당하는 사인값과 코사인값들을 발생시키는 것으로 구성되는 펄스 성형부(22)를 통하여 출력되고, 상기 펄스 성형부(22)를 통해 출력된 값들을 변조부(23)를 통과시켜 원하는 주파수 대역의 GMSK 신호를 생성하게 된다.

좀더 상세히 설명하면, GMSK 변조방식에서 펄스 성형부(22)로 입력되는 정보신호를 포함하는 위상 신호값는 수학식 1에 의하여 얻어진다.

이 된다. 여기서,은 ±1값을 가지며 입력 데이터에 의하여 결정된다. 또한, 상기 수학식 1로부터 q(t)는 필터링된 단위 심볼을 적분한 신호이고 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 또한, k값은 비례상수로서 변조지수에 의하여 결정되며, GMSK 변조에서는 0.5를 사용한다.

여기서이며, B와는 각각 3dB 대역폭, 심볼 주기를 나타내고,이며,이다.

도 2와 같은 종래의 GMSK 변조기의 구현에 있어서 가장 계산량이 복잡한 구성요소는 FIR 필터 형태로 구성되는 가우시안 저역통과 필터(20)이다.

상술한 바와 같이, 상기 가우시안 FIR 필터는 정보 비트 당 샘플 수가 늘어남에 따라 계산량이 정보 비트 당 샘플 수의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에 계산량이 많고 계산 처리속도가 느리다는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 가우시안 저역통과 필터를 사용한 GMSK 변조기는 상기 필터의 처리속도가 느리기 때문에 고속의 GMSK 신호를 생성하기에는 적당하지 않다는문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 정보 비트 당 샘플 수의 증가에 따라 계산량이 크게 증가되지 않는 고속의 소프트웨어적인 처리가 가능한 필터링 방법들을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이 필터링 방법들을 이용한 가우시안 필터와 그 필터를 갖는 변조기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 종래의 변조기에 있어서, 가우시안 필터링과 적분의 순차적 처리과정을 대신하여, 필터링되는 데이터 계열에 따른 가우시안 필터와 적분기 출력에서의 위상 성분들을 미리 계산하고, 이들을 저장수단인 ROM에 저장하여 필터 계산량을 크게 감축시키며 메모리량은 최소로 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이동통신 시스템의 변조기에 사용되는 필터를 통해 매 심볼 구산 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 순차적으로 입력하여 원하는 필터 출력을 매 샘플마다 얻어내기 위한 필터링 방법에 있어서, 필터 출력에 영향을 주는개의 정규화된 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력 신호성분들을 미리 계산하여 저장하는 단계와; 상기 필터로개의 데이터가 입력되면 상기 저장된 미리 계산된 신호성분들 중개의 데이터에 해당하는 신호성분들을 순차적으로 읽어내는 단계와; 상기 읽어낸 미리 계산된 신호성분들을 해당하는 각각의 데이터값에 따라 크기와 부호를 변경하는 단계와; 상기 크기와 부호가 변경된 신호성분들을 더하여 각 심볼 구간동안 매 샘플에서의 필터 출력을 얻어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터링 방법을 구현하기 위하여 입력되는개의 데이터들 각각에 해당하는 각 샘플에서의 미리 계산된 필터 출력의 신호성분들을 저장하는 필터 출력 신호 성분 저장부와; 각 샘플마다 상기 필터 출력 신호 성분 저장부로부터 미리 계산된 신호 성분들을 불러내어 각각의 데이터 값에 따라 크기와 부호를 조정하기 위한 구현하기 위한개의 곱셈기와, 상기 곱셈기에서 부호와 크기가 조정된 신호성분들을 더하기 위한 하나의 덧셈기로 구성된 필터출력 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한 계산량을 감축시키기 위한 가우시안 필터을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터 출력에 영향을 주는개의 정규화된 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력 신호성분들을 미리 계산하여 대칭적인 값들의 부호를 단일화하여 저장하는 단계와; 상기 필터로개의 데이터가 입력되면 입력 데이터 계열에 따라 주소를 생성하는 단계와; 상기 생성된 주소에 해당하며 미리 계산되어 저장된 필터 출력을 읽어내는 단계와; 상기 읽어낸 필터 출력에 해당하는 부호로 변경하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법를 특징으로 한다.

또한, 상기 필터링 방법을 구현하기 위하여개의 길이를 갖는 모든 가능한 데이터 계열에 의한 각 샘플에서의 필터 출력을 미리 계산하고 대칭되는 필터 출력값의 부호를 단일화하여 저장하는필터 출력 저장부와; 상기 입력되는개의 길이를 갖는 입력 데이터 계열의 주소를 생성하기 위한 주소 생성부와; 상기 입력되는 샘플의 주소에 해당되는 상기 필터 출력 저장부에 저장된 미리 계산된 필터 출력들을 읽어내어 해당되는 부호로 변환시키는 부호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 가우시안 필터를 또 다른 특징으로 한다.

또한, 상술한 필터 중 어느 하나를 포함하는 변조기를 특징으로 한다.

도 1은 종래의 FIR 필터를 나타낸 블럭도.

도 2는 종래의 FIR 필터를 사용한 GMSK 변조기의 한 실시 예를 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 계산량을 감축하기 위한 필터링 방법에 의한 가우시안 필터의 한 실시예를 나타낸 블럭도.

도 4는 본 발명에 따른 계산량을 감축하기 위한 필터링 방법에 의한 가우시안 필터의 다른 실시예를 나타낸 블럭도.

도 5는 본 발명에 따른 도 3의 가우시안 필터를 사용한 GMSK 변조기의 한 실시 예를 나타낸 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 도 4의 가우시안 필터를 사용한 GMSK 변조기의 다른 실시 예를 나타낸 블럭도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : FIR 필터

20 : 가우시안 저역 통과 필터 21: 적분기

30,40 : 최근 L비트 데이터 계열 저장회로

31,51 : 필터 출력 생성부 32,52: 신호 성분 저장부

41,61 : 주소 생성부 42,62 : 필터 출력 저장부

22,54,65 : 펄스 성형부 23,55,66 : 변조부

50,60 : 최근 3 비트 데이터 계열 저장회로

53,64 : 적분부 43,63 : 부호 변환부

이하, 본 발명에 따른 필터링 방법들을 이용한 변조기의 구현 원리를 상세히 설명하기로 한다.

가우시안 필터의 길이를만큼으로 절단하고 심볼 주기 당 M개의 샘플을 취한다면, n번째 심볼구간의 (m+1)번째 샘플에서의 위상 샘플는 n번째 심볼구간의 m번째 샘플까지의 누적 위상과 신호간의 간섭에 의하여 중첩되어 시간 구간이 늘어난개의 데이터 심볼들에 의한 (m+1)번째 샘플에서의 위상 증가분의 합으로 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

.

여기서,이며, 초기값이다. 또한,은 각각 필터링 구간에서 서로 영향을 주는개의 데이터에 해당하는 (m+1)번째 샘플에서의 위상 변화량들을 나타내며 수학식 4와 같이 주어진다 (는보다 작거나 같은 최대의 정수임).

.

.

.

.

.

.

또한, 가우시안 필터의 출력인 각 심볼 구간동안의 매 샘플에서의 총 위상 변화량은 각각의 데이터 값에 따라 크기와 부호를 조정한개의 신호 성분들을 더한 값이며 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

또한, 적분부에서는 상기 수학식 5와 같이 매 샘플에서의 총 위상 변화량을/M 간격의 매 샘플마다 더하여 위상신호들을 차례로 얻는다. 따라서,상기 적분부의 출력인 위상신호들은 펄스 성형부와 변조부를 통과하면서 원하는 주파수 대역의 GMSK 신호로 변조가 된다.

상기 원리를 이용하면 필터 출력에 영향을 주는개의 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력 신호 성분들을 미리 계산하여 저장하고, 상기 저장된 필터 출력 신호성분들을 저장수단으로부처 읽어내어 각각의 데이터값에 따라 크기와 부호를 조정한개의 신호성분을 더하여 각 심볼 구간동안 매 샘플에서의 필터 출력들을 구함으로써 필터에서 요구되는 계산량을 감축시키는 필터링 방법을 실현할 수 있다.즉, 매 심볼 구간 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 순차적으로 입력하여 원하는 필터 출력을 매 샘플마다 얻어내는 필터링 방법에 있어서, 필터 출력에 영향을 주는 정규화된 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력 신호 성분들을 미리 계산하여 저장수단인 ROM 테이블에 저장하고, 입력되는 각 샘플마다 상기 미리 계산되어 저장된 신호성분들을 저장수단으로부터 순차적으로 읽어낸다. 다음에 상기 읽어낸 미리 계산된 신호성분들을 해당하는 각각의 데이터값에 따라 크기와 부호를 변경하고, 상기 크기와 부호가 변경된 신호성분들을 더하여 각 심볼구간동안 매 샘플에서의 출력을 얻어낸다.

또한, 계산량을 감축하기 위한 다른 필터링 방법으로 필터 출력에 영향을 주는 각각의 데이터 계열에 해당하는 매 샘플마다의 필터 출력들을 미리 계산하고 저장함으로써 계산량을 줄이고, 데이터값들에 따른 필터 출력들의 대칭적인 성질을 이용하여 요구되는 저장수단의 크기를 감축하며, 상기 입력 데이터 계열에 따라 주소를 생성하여 각 샘플에 해당하는 저장된 필터 출력의 크기를 얻어내고 부호를 변경함으로써 필터의 계산량을 감축시킬 수 있다. 즉, 매 심볼 구간 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 순차적으로 입력하여 원하는 필터 출력을 매 샘플마다 얻어내는 필터링 방법에 있어서, 상기 필터 출력에 영향을 주는 정규화된 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력들을 미리 계산하고 대칭적인 값들의 부호를 단일화하여 저장하고, 입력 데이터 계열에 따라 주소를 생성한다. 다음에 상기 생성된 주소에 해당하며 미리 계산되어 저장된 필터 출력을 읽어내고, 상기 읽어낸 필터출력에 해당하는 부호로 변경하여 필터의 출력을 얻게 된다.

상기 계산량을 감축하기 위한 필터링 방법을 사용한 가우시안 필터의 실시예로서이고 M=8인 경우, 첫 번째 필터링 방법을 사용한 가우시안 필터는 도 3에 도시된 바와 같이 최근 3 비트 {} 데이터 저장회로(30)와, 필터 출력 신호성분들을 저장하고 있는 필터 출력 신호 성분 저장부(32)와, 총 위상 변화량()인 필처 출력을 생성하는 필터 출력 생성부(31)로 구성된다.

상기 수학식 4에서 필터 출력에 영향을 주는 최근 3 비트의 정규화된 데이터들 각각에 따른 모든 필터 출력 신호 성분들을 필터 출력 신호 성분 저장부(32)에 저장하여 두고, 3 비트 데이터 저장회로(30)로부터 3개의 데이터가 입력되면 상기 필터 출력 신호성분 저장부(32)에 저장되어 있는 현재 시점에서의 3개의 데이터들에 해당하는 필터 출력 신호성분들을 읽어와서 각각의 데이터 부호에 따라 위상 변화량의 크기와 부호를 조정한 후 더하여 필터 출력인 총 위상 변화량()을 생성한다.

다음에 도 4는이고 M=8인 경우, 상기 두 번째의 계산량을 감축하기 위한 필터링 방법을 사용한 가우시안 필터의 실시 예를 나타낸 것으로, 도 3의 필터 출력 생성부(31)와 필터 출력 신호 성분 저장부(32)로 구성된 가우시안 필터부를 필터 출력 저장부(42)와 상기 필터 출력 저장부(42)를 액세스하기 위한 주소 생성부(41) 그리고 3 비트 데이터 저장부(40)로부터 입력되는 데이터에 의해 필터출력인 총 위상 변화량()의 부호를 변환시키는 부호 변환부(43)로 구성된다. 즉, 3개의 길이를 갖는 모든 가능한 각각의 데이터 계열에 해당하는 매 샘플마다의 총 위상 변화량들을 미리 계산하고 필터 출력 저장부에 저장하여, 현재 샘플에서의 위상 신호값은 입력되는 데이터를 주소로 하여 각 샘플에 해당하는 총 위상 변화량을 얻어내어 이전 샘플에서의 위상 신호값과 누적하여 구하게 된다. 이때, 상기 필터 출력 저장부에 미리 계산되어 저장된 필터 출력들은 입력 데이터 계열과 부호에 따라 대칭적인 성질을 갖게 되어 중복되는 값들이 생성되고, 이러한 값들을 저장할 경우 오직 한가지 값만 저장하면 되므로 도 4의 필터 출력 저장부에는 도 3에 도시된 필터 출력 신호 성분 저장부에 저장된 메모리량을 더욱 감축할 수 있는 것이다. 즉, 이 방법은 위상 샘플값을 얻기 위하여 한번의 덧셈만 필요로 한다. 또한, 주소 생성부에서는 입력되는 3 비트{}를 주소로 필터 출력 저장부 내부의 위치를 선택하여 저장되어 있는 원하는 총 위상 변화량을 출력하며, {}인 경우 출력된 값의 부호는 중간 비트의 부호에 따라 변환된다.이때, 상기 가우시안 필터의 필터 출력 신호 성분 저장부(32)와 필터 출력 저장부(42)로는 ROM이 사용된다.

다음에 도 5 및 도 6은 상기 도 3과 도 4의 가우시안 필터를 사용한 변조기의 실시예들을 나타낸 것으로, GMSK 변조기를 도시한 것이다.

먼저, 도 5는 도 3의 가우시안 필터를 사용한 GMSK 변조기로서, 최근 3 비트 데이터 저장회로(50)와, 위상 변화량들을 저장하고 있는 필터 출력 신호 성분 저장부(52)와, 필터 출력 생성부(51)와, 한 개의 지연소자와 한 개의 덧셈기로 이루어진 적분부(53)로 구성된다. 즉, 상기 GMSK 변조기는 상기 수학식 4에서 필터 출력에 영향을 주는 최근 3 비트의 정규화된 데이터들 각각에 따른 모든 필터 출력 신호 성분들을 필터 출력 신호 성분 저장부(52)에 저장하여 두고, 3 비트 데이터 저장회로(50)로부터 3개의 데이터가 입력되면 상기 필터 출력 신호 성분 저장부(52)에 저장되어 있는 현재 시점에서의 3개의 데이터들에 해당하는 위상 변화량들을 읽어와서 각각의 데이터 부호에 따라 위상 변화량의 크기와 부호를 조정한 후 더하여 필터 출력인 총 위상 변화량을 생성한다. 상기와 같이 생성된 총 위상 변화량들은 적분부(53)에 입력되어 매 샘플 간격/M만큼 지연된 후 누적이 되어 GMSK 신호를 위한 위상 샘플값을 출력하게 되고, 상기 출력된 샘플값은 펄스 성형부(54)와 변조부(55)를 통과하여 원하는 주파수 대역의 GMSK 신호를 출력하게 된다.

다음에, 도 6은 상기 도 4에 도시된 가우시안 필터를 사용한 GMSK 변조기를 나타낸 것으로, 도 5의 총 필터출력 생성부(51)과 필터 출력 신호 성분 저장부(52)로 구성된 가우시안 필터부를 필터 출력 저장부(62)와 상기 필터 출력 저장부(62)를 액세스하기 위한 주소 생성부(62) 그리고 3 비트 {} 데이터 저장부(60)로부터 입력되는 데이터에 의한 총 위상 변화량의 부호를 변환시키는 부호 변환부(63)로 구성한다.

즉, 상기 도 6에 도시된 GMSK 변조기는 3개의 길이를 갖는 모든 가능한 각각의 데이터 계열에 해당하는 매 샘플마다의 총 위상 변화량들을 미리 계산하고 저장수단에 저장하여, 현재 샘플에서의 위상 신호값은 입력되는 데이터를 주소로 하여 각 샘플에 해당하는 총 위상 변화량을 얻어내어 이전 샘플에서의 위상 신호값과 누적하여 구하게 된다. 이때, 상기 필터 출력 저장부 미리 계산되어 저장된 필터 출력인 총 위상 변화량들은 입력 데이터 계열과 부호에 따라 대칭적인 성질을 갖게 되어 중복되는 값들이 생성되고, 이러한 값들을 저장할 경우 오직 한가지 값만 저장하면 되므로 도 6의 필터 출력 저장부에는 도 5에 도시된 필터 출력 신호 성분 저장부에 저장된 메모리량을 더욱 감축할 수 있는 것이다. 즉, 이 방법은 위상 샘플값을 얻기 위하여 한번의 덧셈만 필요로 한다. 또한, 주소 생성부에서는 입력되는 3 비트 {}를 주소로 필터 출력 저장부 내부의 위치를 선택하여 저장되어 있는 원하는 총 위상 변화량을 출력하며,인 경우 출력된 값의 부호는 중간 비트의 부호에 따라 변환된다.

본 발명에 따른 한 실시 예로서,이고 M=8인 경우,이 되므로 총 위상 변화량들은 모두개의 값들이 존재하지만, 입력 데이터들에 따른 위상 변화량들의 대칭적인 성질을 이용하면 표 1과 같이 총 16개 값들만으로 나타낼 수 있으므로 메모리량을 1/4로 감축할 수 있다.인 경우, 두 번째 방법을 위한 GMSK 변조기는 도 6에 도시된 바와 같다.

p(m+1) 입력비트	p(1)	p(2)	p(3)	p(4)	p(5)	p(6)	p(7)	p(8)
1	1	1	0.1948	0.1957	0.1961	0.1961	0.1961	0.1961	0.1957	0.1948
1	1	-1	0.1327	0.1825	0.1725	0.1561	0.1329	0.1021	0.1825	0.0236
-1	1	1	0.0236	0.0651	0.1021	0.1329	0.1561	0.1725	0.0651	0.1882
-1	1	-1	0.0170	0.0519	0.0785	0.0929	0.0929	0.0785	0.0519	0.0170
1	-1	1	-0.0170	-0.0519	-0.0785	-0.0929	-0.0929	-0.0785	-0.0519	-0.0170
1	-1	-1	-0.0236	-0.0651	-0.1021	-0.1329	-0.1561	-0.1725	-0.0651	-0.1882
-1	-1	1	-0.1327	-0.1825	-0.1725	-0.1561	-0.1329	-0.1021	-0.1812	-0.0236
-1	-1	-1	-0.1948	-0.1957	-0.1961	-0.1961	-0.1961	-0.1961	-0.1957	-0.1948

인 경우,이고 M=8이라고 할 때, 종래의 FIR필터의 구조와 비교하여 지연소자의 개수는 상술한 방법들에서 각각 M 배 만큼 줄일 수 있으며, 요구되는 메모리량은 첫 번째 방법에서는 종래의 방법과 동일하나, 두 번째 방법에서는의 값에 따라 다소 증가할 수 있다. 그러나인 경우이므로 오히려 메모리량은 다소 감소하며인 경우에도 {} 이므로 메모리량의 증가는 크지 않다.

또한, 연산량을 비교하여 보면, 종래의 가우시안 FIR 필터에서는 하나의 심볼 주기동안에 필요한 위상 샘플들을 얻는데 총개의 덧셈이 필요하나, 첫 번째 방법에서는 총개의 덧셈이 필요하므로 종래의 방법에 비하여 연산량을 M배 만큼 줄일 수 있다. 또한 두 번째 방법의 경우에는와 M에 관계없이 하나의 심볼 주기동안에 해당하는 위상 샘플들을 생성하는데 M개의 덧셈만 필요하므로 종래의 방법에 비하여 연산량을 약배 만큼 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 계산량을 감축하기 위한 필터링 방법들을 이용한 가우시안 필터들은 변조지수 0.5를 갖는 GMSK 변조기 뿐만 아니라 임의의 변조지수(0.1≤m≤1 )를 갖는 GFSK 변조기에서도 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 필터링 방법은 필터 출력에 영향을 주는개의 데이터들에 각각에 따른 필터 출력 신호 성분들을 미리 계산하여 저장수단에 저장하고, 상기 저장수단으로부터 이들을 불러내어 각각의 데이터값에 따라 부호를 바꾼개의 신호 성분들을 더하여 각 심볼 구간동안 매 샘플에서의 필터 출력들을 구함으로써 필터에서 요구되는 계산량을 감축시킬 수가 있으며, 이에 따라 필터의 처리속도를 증가시킬 수 있다.

또한, 상술한 필터링 방법에 의하여 형성된 가우시안 필터를 GMSK 변조기에 적용함으로써 GMSK 변조기의 계산량을 감소시키고, 처리속도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 종래의 GMSK 변조기는 가우시안 필터링과 적분과정을 순차적으로 처리하였지만 본 발명에서는 결합된 적분기 출력에서의 신호특성을 이용하여 처리속도를 높이고, 신호들의 대칭성을 이용하여 메모리량을 최소화하여 하드웨어 복잡도를 최소한으로 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 GMSK 변조기는 처리속도를 최대화하고 하드웨어 복잡도를 최소화하여 고속의 GMSK 신호에 대한 소프트웨어적 구현이 가능하므로 SDR 시스템에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가우시안 필터들은 GMSK 변조기 뿐만아니라 GFSK 변조기에 적용하여 사용할 수도 있다.

Claims (6)

1. 변조기에 사용되는 필터의 길이를만큼으로 절단하고 심볼 주기 당 M개의 샘플에서 n번째 심볼구간의 (m+1)번째 샘플에서의 위상 샘플이 n번째 심볼구간의 m번째 샘플까지의 누적 위상과 신호간의 간섭에 의하여개의 데이터 심볼들에 의한 위상 증가분의 합인으로 나타나고, 각 필터링 구간에 영향을 주는개의 데이터에 해당하는 (m+1)번째 샘플에서의 위상 변화량이

   .

   .

   .

   .

   .

   .

   값으로 주어지며 매 심볼 구간 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 순차적으로 입력하여 원하는 필터 출력을 매 샘플마다 얻어내기 위한 필터링 방법에 있어서,

   필터출력에 영향을 주는 상기개의 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 각 위상변화량들을 미리 계산하여 저장하는 단계와;

   상기 필터로개의 데이터가 입력되면 상기 저장된 미리 계산된 신호성분들 중 각 심볼 구간의 매 샘플에서의개의 데이터 각각에 해당하는 신호성분들을 순차적으로 읽어내는 단계와;

   상기 읽어낸 미리 계산된 신호성분들을 해당하는 각각의 데이터 값에 곱하여 크기와 부호를 변경하는 단계와;

   상기 부호와 크기가 변경된 신호성분들을 더하여 각 심볼 구간동안 매 샘플에서의 필터 출력을 얻어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법.
2. 변조기에 사용되는 필터의 길이를만큼으로 절단하고 심볼 주기 당 M개의 샘플에서 n번째 심볼구간의 (m+1)번째 샘플에서의 위상 샘플이 n번째 심볼구간의 m번째 샘플까지의 누적 위상과 신호간의 간섭에 의하여개의 데이터 심볼들에 의한 위상 증가분의 합인으로 나타나고, 각 필터링 구간에 영향을 주는개의 데이터에 해당하는 (m+1)번째 샘플에서의 위상 변화량이

   .

   .

   .

   .

   .

   .

   값으로 주어지며, 각 심볼 구간동안의 각각의 데이터 값에 따라 크기와 부호를 조정한개의 신호성분들을 더한 총 위상 변화량이값으로 출력되는 필터링 방법에 있어서,

   상기 필터 출력에 영향을 주는개의 데이터들 각각에 따른 각 샘플에서의 필터 출력성분들을 미리 계산하여 대칭적인 값들의 부호를 단일화하여 저장하는 단계와;

   상기 필터로개의 데이터가 입력되면 입력 데이터 계열에 따라 주소를 생성하는 단계와;

   상기 생성된 주소에 해당하는 미리 계산되어 저장된 데이터에 해당하는 필터 출력을 읽어내는 단계와;

   상기 읽어낸 필터 출력의 부호를 입력된 데이터에 해당하는 부호로 변경하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 필터링 방법.
3. 변조기에 사용되는 필터의 길이를만큼으로 절단하고 심볼 주기 당 M개의 샘플에서 n번째 심볼구간의 (m+1)번째 샘플에서의 위상 샘플이 n번째 심볼구간의 m번째 샘플까지의 누적 위상과 신호간의 간섭에 의하여개의 데이터 심볼들에 의한 위상 증가분의 합인으로 나타나고, 각 필터링 구간에 영향을 주는개의 데이터에 해당하는 (m+1)번째 샘플에서의 위상 변화량이

   .

   .

   .

   .

   .

   .

   값으로 주어지며 매 심볼 구간 동안 일정한 값을 갖는 신호 샘플들을 순차적으로 입력하여 원하는 필터 출력을 매 샘플마다 얻어내기 위한 필터에 있어서,

   상기 입력되는개의 데이터들 각각에 해당하는 각 샘플에서의 미리 계산된 각각의 위상 변화량을 저장하는 저장부와;

   각 샘플마다 상기 저장부로부터 미리 계산된 신호성분들중 입력된개의 데이터 값에 해당하는 미리 계산된 신호성분들을 불러내어 각각의 데이터 값에 따라 크기와 부호를 조정하기 위한개의 곱셈기와, 상기 곱셈기에서 부호와 크기가 조정된 신호성분들을 더하여 필터 출력을 생성하기 위한 하나의 덧셈기로 구성된 필터 출력 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가우시안 필터.
4. 변조기에 사용되는 필터의 길이를만큼으로 절단하고 심볼 주기 당 M개의 샘플에서 n번째 심볼구간의 (m+1)번째 샘플에서의 위상 샘플이 n번째 심볼구간의 m번째 샘플까지의 누적 위상과 신호간의 간섭에 의하여개의 데이터 심볼들에 의한 위상 증가분의 합인으로 나타나고, 각 필터링 구간에 영향을 주는개의 데이터에 해당하는 (m+1)번째 샘플에서의 위상 변화량이

   .

   .

   .

   .

   .

   .

   값으로 주어지며, 각 심볼 구간동안의 각각의 데이터 값에 따라 크기와 부호를 조정한개의 신호성분들을 더한 총 위상 변화량이값으로 출력되는 필터에 있어서,

   상기 필터로 입력되는개의 길이를 갖는 모든 가능한 데이터 계열에 의한 각 샘플에서의 필터 출력을 미리 계산하고, 계산된 값중 절대값이 같은 출력값들의 부호를 단일화하여 저장하는 필터 출력 저장부와;

   상기 입력되는개의 길이를 갖는 입력 데이터 계열의 주소를 생성하기 위한 주소 생성부와;

   상기 입력되는 샘플의 주소에 해당하는 미리 계산된 필터 출력값을 읽어 내어 해당하는 데이터의 부호로 변환시켜 출력하는 부호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계산량을 감축시키기 위한 가우시안 필터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항의 계산량을 감축시키기 위한 가우시안 필터를 포함하는 GFSK 변조기.
6. 제 3 항 또는 제 4 항의 계산량을 감축시키기 위한 가우시안 필터를 포함하는 GMSK 변조기.