KR101757586B1 - 의사랜덤 이진 시퀀스의 스펙트럼 성형 기법 - Google Patents

의사랜덤 이진 시퀀스의 스펙트럼 성형 기법 Download PDF

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Abstract

제 1 샘플링 레이트를 갖는 의사랜덤 이진 시퀀스가 생성된다. 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여, 디지털 필터는 제 2 샘플링 레이트를 갖는 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성한다. 제 2 샘플링 레이트는 제 1 샘플링 레이트에 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)를 곱한 것과 동일하다. 디지털 필터는 하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L개의 필터 브랜치를 포함한다. 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성한다. 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성한다.

Description

의사랜덤 이진 시퀀스의 스펙트럼 성형 기법{SPECTRAL SHAPING OF PSEUDORANDOM BINARY SEQUENCE}
본 출원은 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(spectrally shaped pseudorandom binary sequence)의 생성 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스가 생성되는 디바이스에 관한 것이다.
다양한 종류의 애플리케이션에서 의사랜덤 이진 시퀀스를 활용하는 것이 알려져 있다. 이러한 애플리케이션의 예로는 디더링(dithering), 초핑(chopping) 및 확산 스펙트럼 기술을 들 수 있다.
전형적으로, 의사랜덤 이진 시퀀스는 백색 잡음 특성을 근사화하기 위해 생성된다. 그러나 일부 시나리오에서, 의사랜덤 이진 시퀀스를 스펙트럼 성형하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 스펙트럼 성형은 백색 잡음 특성을 갖는 의사랜덤 이진 시퀀스를 필터링하는 것으로 수행될 수 있지만, 이러한 디지털 필터링은 회로를 상당히 복잡하게 만들 수 있다. 예를 들면, 필터링으로 인해서 단일 비트의 의사랜덤 이진 시퀀스가 다중 비트 신호로 변환될 수 있으며, 이 다중 비트 신호는, 예를 들면 스위치를 조절함으로써 초핑을 행하는 것과 같은, 의도한 목적에 직접적으로 적용하는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 다중 비트 신호를 단일 비트 신호로 변환하는 작업이 필요할 수 있는데, 여기에는 복잡도가 추가된다. 다른 경우에는, 다중 비트 신호가 이처럼 활용될 수는 있겠지만, 단일 비트 신호의 경우보다 더 복잡한 컴포넌트를 활용해야 한다. 예를 들면, 만일 의사랜덤 이진 시퀀스가 디더링하는데 적용되면, 단일 비트 디지털-아날로그 변환기(digital-to-analog converter, DAC) 대신 다중 비트 DAC를 활용하는 것이 필요할 수 있다.
따라서 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 효과적으로 생성할 수 있는 기술이 필요하다.
실시예에 따르면, 제 1 샘플링 레이트를 갖는 의사랜덤 이진 시퀀스가 생성된다. 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여, 디지털 필터는 제 2 샘플링 레이트를 갖는 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성한다. 제 2 샘플링 레이트는, 제 1 샘플링 레이트에 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)를 곱한 것과 동일하다. 디지털 필터는 하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L 필터 브랜치를 포함한다. 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성한다. 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다른 디바이스 또는 방법이 제공될 수 있다. 그러한 실시예는 첨부 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디바이스를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 다상 디지털 필터에 기초하는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스의 구현예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 일차 고역 통과 필터 특성을 갖는 디지털 필터에 기초하는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스를 나타내는 도면,
도 4는 스펙트럼 성형이 없는 의사랜덤 이진 시퀀스의 FFT(Fast Fourier Transform) 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 5는, 도 3에 도시된 바와 같은 디지털 필터 구성을 이용하여 스펙트럼 성형하는 의사랜덤 이진 시퀀스의 FFT 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 6은 이차 고역 통과 필터 특성을 갖는 디지털 필터에 기초하는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스를 나타내는 도면,
도 7은, 도 6에 도시된 바와 같은 디지털 필터 구성을 이용하여 스펙트럼 성형하는 의사랜덤 이진 시퀀스의 FFT 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 8은 대역 통과 필터 특성을 갖는 디지털 필터에 기초하는 본 발명의 실시예에 따른 디바이스를 나타내는 도면,
도 9는, 도 8에 도시된 바와 같은 디지털 필터 구성을 이용하여 스펙트럼 성형하는 의사랜덤 이진 시퀀스의 FFT 스펙트럼을 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 방법을 개략적으로 예시하는 플로우차트를 나타내는 도면이다.
이하, 다양한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 이러한 실시예는 예시로서 사용될 뿐이며 제한하려는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들면, 실시예가 복수의 특징을 갖지만, 다른 실시예에서는 더 적은 특징 및/또는 대안의 특징을 포함할 수 있다. 또한, 별도로 언급하지 않는 한, 여러 실시예로부터의 특징은 서로 조합될 수 있다.
아래에 예시된 바와 같은 실시예는 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스의 생성 및 이에 대응해서 구성된 디바이스, 예를 들면 의사랜덤 시퀀스 생성기 또는 의사 랜덤 시퀀스 생성기를 구비한 디바이스에 관련한다. 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 선형 피드백 시프트 레지스터(linear feedback shift register, LFSR)에 의해 생성된 원래의(original) 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초할 수 있다. 그러나, 다른 종류의 의사랜덤 시퀀스 생성기(pseudorandom sequence generator, PN-generator)가 활용될 수도 있다.
예시된 예에서, 디지털 필터는 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성한다. 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스는 제 1 샘플링 레이트를 가지며, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는, 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)를 곱한 제 1 샘플링 레이트에 대해 증가된 제 2 샘플링 레이트를 갖는다. 디지털 필터는 하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L개의 필터 브랜치를 갖는다. 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성하도록 구성된다. 예를 들면, 만일 필터 브랜치의 입력이 1 또는 -1 중 어느 하나에 대응하면, 필터 브랜치의 이진 출력은 각기 1 또는 -1에 대응할 것이다. 다른 예에서, 만일 필터 브랜치의 입력이 1 또는 0에 대응하면, 필터 브랜치의 이진 출력은 각기 1 또는 0에 대응할 것이다. 이러한 동작은 1의 필터 계수를 곱하도록 필터 브랜치를 구성함으로써 수행될 수 있다. 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성하도록 구성된다. 예를 들면, 만일 필터 브랜치의 입력이 1 또는 -1 중 어느 하나에 대응하면, 필터 브랜치의 이진 출력은 각기 -1 또는 1에 대응할 것이다. 이러한 동작은 -1의 필터 계수를 곱하도록 필터 브랜치를 구성함으로써 수행될 수 있다. 다른 예에서, 만일 필터 브랜치의 입력이 1 또는 0에 대응하면, 필터 브랜치의 이진 출력은 각기 0 또는 1에 대응할 것이다. 이러한 동작은 이진 반전 동작을 수행하도록 필터 브랜치를 구성함으로써 수행될 수 있다.
필터 브랜치의 업샘플링 및 그 특성들로 인해서, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스가 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스와 동일한 비트 길이로 생성되는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 만일 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스가 단일 비트 신호ㄹ라, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스 또한 단일 비트 신호로서 생성될 수 있다. 이렇게 함으로써 하나 이상의 스위치를 직접 제어하는데, 예를 들면 신호를 초핑하려는 목적을 위해, 또는 단일 비트 DAC와 같이 복잡도가 낮은 컴포넌트와 관련하여 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 활용하는데 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 적용할 수 있다.
도 1은 전술한 원리에 따라서 동작하는 디바이스의 일 예를 개략적으로 예시한다. 예시된 바와 같이, 디바이스는 예를 들면, LFSR에 기초하는 PN 생성기(110)를 포함한다. PN 생성기(110)는 도 1에서 FSL로 표시된 제 1 샘플링 레이트로 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])를 생성한다. 도 1의 예에서, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])는 1의 값 또는 -1의 값 중 어느 하나를 갖는 샘플로 형성되는 것으로 한다.
또한, 디바이스는 업샘플링 단(120)을 포함한다. 업샘플링 단(120)은 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])를 수신하고, 이 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])에 대해 샘플링 배수(L)만큼 업샘플링을 수행한다. 이것은 제로 스터핑(zero stuffing)에 의해, 즉 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])로부터 업샘플링 배수(L)만큼 증가된, 도 1에서 FSH로 표시된, 제 2 샘플링 레이트를 갖는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])를 생성시킴으로써 수행된다. 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])는 제로 값을 갖는 L-1개의 샘플에 의해 분리된, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])의 샘플을 포함한다.
또한, 디바이스는 제 2 샘플링 레이트(FSH)로 동작하는 디지털 필터(150)를 포함한다. 예시된 바와 같이, 디지털 필터(150)는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])를 수신하는 일련의 지연 레지스터(160)를 포함한다. 특히, 일련의 지연 레지스터(160) 중 제 1 지연 레지스터(160)는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])를 수신하고, 이를 하나의 샘플 지속기간만큼 지연시킨 후, 다음 지연 레지스터(160)가 존재한다면, 이를 여기에 전달한다. 지연되고 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])를 수신한 다음 지연 레지스터(160)는, 이를 하나의 샘플 지속기간만큼 지연시킨 후, 다음 지연 레지스터(160)가 만일 존재한다면 이를 여기에 전달한다. 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스(x'[k])의 이와 같은 순차적인 지연은 일련의 마지막 지연 레지스터(160)에 도달할 때까지 지속된다. 지연 레지스터(160)의 개수는 L-1이다. 따라서, 적어도 하나의 지연 레지스터(160)가 존재한다. 원하는 스펙트럼 성형을 얻는데 필요한 필터링 특성에 따라서, 지연 레지스터(160)의 개수가 증가될 수 있고, 그에 따라서 업샘플링 배수(L)가 적응된다.
제 1 지연 레지스터(160)의 입력단에, 그리고 각각의 지연 레지스터(160)의 출력단에, 디지털 필터(150)의 대응하는 필터 브랜치를 제공하기 위한 탭(tab)이 마련된다. 예시된 예에서, 디지털 필터(150)에는 L개의 필터 브랜치가 마련된다. 각 필터 브랜치는 대응하는 필터 계수(ci)(여기서 i=1,..., L)만큼 곱하는 디지털 곱셈기(170)를 포함한다. 필터 브랜치의 출력은 합산 단(180)으로 공급되며, 합산 단은 모든 필터 브랜치의 출력을 합산하여 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])를 생성한다. 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z)는 제 2 샘플링 레이트(FSH)를 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 필터 계수(ci)는 1 또는 -1 중 어느 하나이다. 만일 어떤 필터 브랜치의 필터 계수(ci)가 1이면, 곱셈과 연관된 임의의 지연을 제외하면, 필터 브랜치의 출력은 필터 브랜치의 입력과 동일하다. 만일 어떤 필터 브랜치의 필터 계수(ci)가 -1이면, 곱셈과 연관된 임의의 지연을 제외하면, 필터 브랜치의 출력은 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 것이다. 제로 스터핑을 이용한 업샘플링으로 인해, 필터 브랜치 중 하나 만이 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])의 각 샘플에 일조한다. 따라서, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])의 샘플은 원래 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])에서처럼 1 또는 -1 중 어느 하나의 값을 가질 것이다. 즉, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k]) 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])는 둘 다 동일한 비트 길이를 갖는다. 특히, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k]) 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])는 둘 다 단일 비트 신호이다.
도 2는 전술한 원리에 따라서 동작하는 디바이스의 다른 예를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 디바이스와 유사하게, 디바이스는 예를 들면 LFSR에 기초하는 PN 생성기(110)를 포함한다. PN 생성기(110)는 역시 FSL로 표시된 제 1 샘플링 레이트로 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])를 생성한다. 또한, 도 2의 예에서, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])는 1의 값 또는 -1의 값 중 어느 하나를 갖는 샘플로 형성된다.
또한, 디바이스는 디지털 필터(250)를 포함한다. 디지털 필터(250)는 다상 필터로서 구현된다. 예시된 바와 같이, 디지털 필터(250)는 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])를 병렬로 수신하는 L 필터 브랜치를 포함한다. 다시 말해서, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])의 샘플이 동시에 각 필터 브랜치에 입력으로서 공급된다. 각 필터 브랜치는 대응하는 필터 계수(ci)(여기서 i=1,..., L)만큼 곱셈하는 디지털 곱셈기(270)를 포함한다. 필터 브랜치의 출력은 멀티플렉서(280)에 공급되고, 여기서 필터 브랜치 중 하나의 출력이 순차적으로 선택된다. 예시된 예에서, 멀티플렉서는 순환 스위치(rotating switch)로서 동작한다고 가정한다. 즉, 멀티플렉서(280)는 필터 브랜치를 주기적인 패턴에 따라서 하나씩 선택해서 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])를 생성한다. 멀티플렉서(280)는 제 2 샘플링 레이트(FSH)로 동작하며, 따라서 멀티플렉서(280)의 출력에서 취득된 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])는 제 2 샘플링 레이트(FSH)를 갖는다. 그러므로 멀티플렉서(280)는 제 2 샘플링 레이트(FSH)로 업샘플링하겠지만, 이 경우에는 제로 스터핑은 없다. 또한 도 2에서 표시된 바와 같이, 멀티플렉서(280)가 제 2 샘플링 레이트(FSH)로 동작하지만, 디지털 필터(250)의 다른 부분은 낮은 제 1 샘플링 레이트(FSL)로 동작하기만 하면 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 필터 계수(ci)는 1 또는 -1 중 어느 하나이다. 만일 어떤 필터 브랜치의 필터 계수(ci)가 1이면, 곱셈과 연관된 임의의 지연을 제외하면, 필터 브랜치의 출력은 필터 브랜치의 입력과 동일하다. 만일 어떤 필터 브랜치의 필터 계수(ci)가 -1이면, 곱셈과 연관된 임의의 지연을 제외하면, 필터 브랜치의 출력은 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 것이다. 멀티플렉서(280)의 동작으로 인해, 필터 브랜치 중 하나만이 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])의 각 샘플에 일조한다. 따라서, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z)의 샘플은 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])에서와 마찬가지로 1 또는 -1 중 어느 하나의 값을 가질 것이다. 즉, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k]) 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])는 둘 다 동일한 비트 길이를 갖는다. 특히, 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k]) 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(z[k])는 둘 다 단일 비트 신호이다.
도 3은 디지털 필터(250)가 일차 고역 통과 필터 특성 또는 일차 미분기 특성을 제공하는, 도 2의 아키텍처에 기초하는 디바이스의 일 예를 도시한다. 이것은 2개의 필터 브랜치(즉 L=2)를 가진 디지털 필터(250)의 구성에 의해 성취된다. 제 1 필터 브랜치의 필터 계수는 c1=1인데 반해, 제 2 필터 브랜치의 필터 계수는 c2=-1이다. 이것은 다음과 같이 주어진 디지털 필터(250)의 전달 함수를 구현한다.
Figure 112016030598657-pat00001
여기서
Figure 112016030598657-pat00002
는
Figure 112016030598657-pat00003
의 Z-변환을 나타내며
Figure 112016030598657-pat00004
는
Figure 112016030598657-pat00005
의 Z-변환을 나타낸다.
도 4는 원래의 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])의 FFT 스펙트럼의 일 예를 도시하며, 이 때 주파수는 FSL 단위로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, 의사랜덤 이진 시퀀스(x[k])의 FFT 스펙트럼은 실질적으로 백색 잡음 특성에 대응하는데, 즉, FSL에 이르기까지 실질적으로 균일한 분포를 갖는다.
도 5는 도 3에서 예시된 바와 같은 디지털 필터 구성, 즉 일차 고역 통과 특성을 갖는 디지털 필터를 활용할 때 취득되는 것으로서 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(y[k])의 FFT 스펙트럼의 일 예를 도시한다. 도 4에서, 주파수는 FSH의 단위로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, FFT 스펙트럼은 낮은 주파수를 향해 감소하는 것을 보여준다.
도 6은, 도 2의 아키텍처에 기초하는 다른 디바이스의 일 예를 도시하는 것으로 여기서 디지털 필터(250)는 이차 고역 통과 필터 특성을 제공한다. 이것은 4개의 필터 브랜치를 가진(즉, L=4) 디지털 필터(250)의 구성에 의해 성취된다. 제 1 필터 브랜치의 필터 계수는 c1=1이고, 제 2 필터 브랜치의 필터 계수는 c2=-1이며, 제 3 필터 브랜치의 필터 계수는 c3=-1이고, 제 4 필터 브랜치의 필터 계수는 c4=1이다. 이것은 다음과 같이 주어진 디지털 필터(250)의 전달 함수를 구현한다.
Figure 112016030598657-pat00006
도 7은, 도 6에 도시된 바와 같은 디지털 필터 구성, 즉 이차 고역 통과 특성을 갖는 디지털 필터를 활용할 때 취득되는 것으로서 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(y[k])의 FFT 스펙트럼의 일 예를 도시한다. 도 7에서, 주파수는 FSH의 단위로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, FFT 스펙트럼은 낮은 주파수를 향해 감소하는 것을 보여준다. 또한, FSH/2의 제로 포인트로부터, 이차 미분기 특성의 근사치가 완전히 정확하지 않다는 것을 알 수 있다.
도 8은 디지털 필터(250)가 이차 대역 통과 필터 특성을 제공하는, 도 2의 아키텍처에 기초하는 다른 디바이스의 일 예를 도시한다. 이것은 4개의 필터 브랜치를 가진(즉, L=4) 디지털 필터(250)의 구성에 의해 달성된다. 제 1 필터 브랜치의 필터 계수는 c1=1이고, 제 2 필터 브랜치의 필터 계수는 c2=-1이고, 제 3 필터 브랜치의 필터 계수는 c3=1이며, 제 4 필터 브랜치의 필터 계수는 c4=-1이다. 이것은 다음과 같이 주어진 디지털 필터(250)의 전달 함수를 구현한다.
Figure 112016030598657-pat00007
도 9는, 도 8에 도시된 바와 같은 디지털 필터 구성, 즉 이차 대역 통과 특성을 갖는 디지털 필터를 활용할 때 취득되는 것으로서 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스(y[k])의 FFT 스펙트럼의 일 예를 도시한다. 도 9에서, 주파수는 FSH의 단위로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, FFT 스펙트럼은 더 낮은 주파수를 향해 그리고 FSH/4를 향해 감소되면서, 통과 대역이 FSH/8 주위에 위치한 것을 보여준다.
도 3 내지 도 9의 예로부터 알 수 있는 바와 같이, 여러가지 L 값을 선택하고 여러 브랜치의 특성을 조정함으로써, 다양한 종류의 스펙트럼 성형이 달성될 수 있다. 여기서, 도 1의 아키텍처에 기초하는 디바이스를 활용할 때도 유사한 결과가 취득될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
도 10은 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 전술한 원리를 구현하는데 활용될 수 있는 방법을 예시하는 플로우차트를 도시한다. 도 10의 방법은 예를 들면 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같은 아키텍처를 갖는 디바이스를 동작시키는데 적용될 수 있다.
단계(1010)에서, 의사랜덤 이진 시퀀스가 생성된다. 의사랜덤 이진 시퀀스는 제 1 샘플링 레이트, 예를 들면, 전술한 샘플링 레이트 FSL을 갖는다. 의사랜덤 이진 시퀀스는 예를 들면 LFSR에 의해 생성될 수 있다.
단계(1020)에서, 업샘플링이 수행된다. 이것은 의사랜덤 이진 시퀀스에 대해 제로 스터핑을 이용한 업샘플링을 수행함으로써 달성되어, 예를 들면 도 1의 아키텍처와 관련하여 설명한 바와 같이 제 2 샘플링 레이트를 갖는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성할 수 있다. 또한, 이것은 다상 디지털 필터 내에서, 예를 들면 도 2의 아키텍처와 관련하여 설명한 바와 같이 다상 디지털 필터의 출력에 있는 멀티플렉서에 의해 달성될 수 있다.
단계(1030)에서, 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스가 생성된다. 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는, 제 1 샘플링 레이트에 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)를 곱한 것과 동일한 제 2 샘플링 레이트를 갖는다. 이것은 하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L 필터 브랜치를 포함하는 디지털 필터에 의해 달성된다. 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성한다. 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성한다. 디지털 필터는 L-1의 필터 차수를 갖는다.
디지털 필터는 다상 필터일 수 있으며 필터 브랜치의 이진 출력 중 하나를 순차적으로 선택함으로써 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 멀티플렉서는 또한 단계(1020)의 업샘플링을 수행할 수 있다.
만일 단계(1020)에서 제 2 샘플링 레이트를 갖는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스가 제로 스터핑을 이용하여 업샘플링함으로써 생성되면, 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스는 도 1의 지연 레지스터(160)와 같은 디지털 필터의 일련의 L-1 지연 레지스터에서 수신될 수 있다. 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 단계는 또한 도 1의 합산 단(180)에 의한 수행된 것과 같이 필터 브랜치의 이진 출력을 합산하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 필터 브랜치의 입력 신호는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스 및 각 지연 레지스터의 각각의 출력에 의해 형성될 수 있다.
스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 단일 비트 신호일 수 있다. 일부 시나리오에서, 의사랜덤 이진 시퀀스 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 -1과 1 중에서 선택된 신호 값에 기초할 수 있다. 다른 시나리오에서, 의사랜덤 이진 시퀀스 및 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 시퀀스는 0과 1 중에서 선택된 신호 값에 기초할 수 있다.
만일 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스가 단일 비트 신호이면, 이 시퀀스는 예를 들면 적어도 하나의 스위치가 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스에 의해 제어되는 시나리오에 적용될 수 있다. 또한, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 그 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여 신호 처리를 수행할 때 복잡도가 낮은 컴포넌트를 활용하게 해줄 수 있다. 예를 들면, 디더링을 목적으로 하는 경우, 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 단일 비트 DAC에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 예를 들면, 스위칭 회로의 고조파로 인해 야기된 스퓨리어스 방사(spurious emission)의 진폭을 줄이는데 디더링을 사용하는 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들면, 스위치드 모드 전력 공급 장치 및 클래스-D 증폭기에서, 스위칭 신호를 디더링하는데 본 실시예의 PN 생성기가 사용될 수 있다. 이러한 디더링은 고주파 고조파의 주파수 성분을 확산시켜서 RF 간섭을 줄여준다. 또한 이러한 디더링을 통해서, 스위치드 모드 전력 공급 장치는 더 높은 스위칭 주파수에서 동작할 수 있게 되며, 디더링하지 않는 시스템에 비해서, RF 방사 요건도 만족시킬 수 있게 된다. 본 실시예의 PN 시스템은 또한 제한 순환 행태(limit cycle behavior)를 줄이기 위해 시그마-델타 변환기와 같은 오디오 아날로그-디지털 변환기 및 디지털-아날로그 변환기에도 적용될 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 단일 비트의, 스펙트럼 성형된 단일 비트 신호를 제공함으로써, 다중 비트 기술을 이용하는 디더링 회로에 비해서 복잡도가 낮고, 사용 전력이 더 적은 회로를 이용하여 디더링이 구현될 수 있으며, 회로 기판 공간 및/또는 실리콘 영역을 더 적게 차지할 수 있다.
전술한 개념 및 실시예는 다양하게 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 개념은 다양한 종류의 PN 생성기 및 디지털 필터 아키텍처와 함께 적용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 개시된 PN 생성기(110), 디지털 필터(250), 지연 레지스터(160), 디지털 곱셈기(270), 합산 단(180), 멀티플렉서(280) 및 다른 컴포넌트와 같은 각종 회로 컴포넌트는 본 기술에서 공지된 하드웨어 기반의 디지털 로직 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 컴포넌트는 표준 셀을 이용하여 구현될 수 있거나 완전 주문형 로직은 직접 회로 상에서 제작될 수 있다. 일부 실시예에서, 개시된 논리적 기능은 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 이들의 조합과 같은 디지털 신호 프로세서 및/또는 프로세서 회로와 같은 하드웨어를 이용하여 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 디바이스로서,
    제 1 샘플링 레이트를 갖는 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하도록 구성된 의사랜덤 시퀀스 생성기와,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여, 상기 제 1 샘플링 레이트에 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)가 곱해진 것과 동일한 제 2 샘플링 레이트를 갖는 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하도록 구성된 디지털 필터를 포함하며,
    상기 디지털 필터는 하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L 필터 브랜치를 포함하고,
    상기 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 상기 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성하도록 구성되며,
    상기 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 상기 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성하도록 구성되는
    디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 다상 필터이고, 상기 디지털 필터는 상기 필터 브랜치의 상기 이진 출력 중 하나를 순차적으로 선택함으로써 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하도록 구성된 멀티플렉서를 포함하는
    디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스에 대해 제로 스터핑(zero stuffing)을 이용한 업샘플링을 수행하여 상기 제 2 샘플링 레이트를 갖는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하도록 구성되는 업샘플링 단(stage)을 포함하는
    디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 상기 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스를 수신하도록 구성된 일련의 L-1개의 지연 레지스터 및 상기 필터 브랜치의 상기 이진 출력을 합산하도록 구성된 합산 단을 포함하며,
    상기 필터 브랜치의 상기 입력 신호는 상기 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스 및 각각의 지연 레지스터의 각각의 출력에 의해 형성되는
    디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 단일 비트 신호인
    디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스 및 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 -1과 1 중에서 선택된 신호 값을 포함하는
    디바이스.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스 및 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 0과 1 중에서 선택된 신호 값을 포함하는
    디바이스.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스에 의해 제어되는 적어도 하나의 스위치를 포함하는
    디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 L-1의 필터 차수를 갖는
    디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 시퀀스 생성기는 선형 피드백 시프트 레지스터를 포함하는
    디바이스.
  11. 방법으로서,
    제 1 샘플링 레이트를 갖는 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 단계와,
    하나 이상의 필터 브랜치의 제 1 서브세트 및 하나 이상의 필터 브랜치의 제 2 서브세트로 이루어진 L개의 필터 브랜치를 포함하는 디지털 필터에 의해, 상기 의사랜덤 이진 시퀀스에 기초하여 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 단계 - 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 상기 제 1 샘플링 레이트에 정수의 업샘플링 배수 L(L>1)를 곱한 것과 동일한 제 2 샘플링 레이트를 가짐 - 를 포함하며,
    상기 제 1 서브세트의 각 필터 브랜치는 상기 필터 브랜치의 입력과 동일한 이진 출력을 생성하며,
    상기 제 2 서브세트의 각 필터 브랜치는 상기 필터 브랜치의 입력에 대해 반전된 이진 출력을 생성하는
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 다상 필터이고, 상기 디지털 필터는 상기 필터 브랜치의 상기 이진 출력 중 하나를 순차적으로 선택함으로써 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 멀티플렉서를 포함하는
    방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스에 대해 제로 스터핑을 이용한 업샘플링을 수행하여 상기 제 2 샘플링 레이트를 갖는 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는
    방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스를 상기 디지털 필터의 일련의 L-1개의 지연 레지스터에서 수신하는 단계와,
    상기 필터 브랜치의 이진 출력을 합산하는 단계를 포함하며,
    상기 필터 브랜치의 상기 입력 신호는 상기 업샘플링된 의사랜덤 이진 시퀀스 및 각각의 지연 레지스터의 각각의 출력에 의해 형성되는
    방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 단일 비트 신호인
    방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스 및 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 -1과 1 중에서 선택된 신호 값을 포함하는
    방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 의사랜덤 이진 시퀀스 및 상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스는 0과 1 중에서 선택된 신호 값을 포함하는
    방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 성형된 의사랜덤 이진 시퀀스에 의해 적어도 하나의 스위치를 제어하는 단계를 포함하는
    방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 필터는 L-1의 필터 차수를 갖는
    방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    선형 피드백 시프트 레지스터에 의해 상기 의사랜덤 이진 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는
    방법.
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