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도래방향 추정을 위한 유니터리 MUSIC 알고리즘의 FPGA 구현
주우용,이경선,정봉식,Ju, Woo-Yong,Lee, Kyoung-Sun,Jeong, Bong-Sik 한국융합신호처리학회 2010 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.11 No.1
본 논문은 도래방향 추정법의 하나인 유니터리 MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) 알고리즘의 하드웨어 구현에 대한 것이다. 이 알고리즘은 복소 상관행렬을 유니터리 변환(Unitary transform)을 통해 실수 상관행렬로 변환하여 하드웨어 구현을 쉽게 할 수 있다. 실수 상관행렬의 고유치와 고유벡터는 Jacobi법에 ADD와 SHIFT만으로 구현이 가능한 CORDIC(COordinate Rotation DIgital Computer) 알고리즘을 접목한 Jacobi-CORDIC 알고리즘으로 구하였다. 또한 256점 DFT(Discrete Fourier Transform)를 적용하여 각도 스펙트럼을 구하고, 스펙트럼의 검색으로 도래각을 추정하였다. 본 논문에서는 알고리즘의 하드웨어 구현을 위해 System Generator를 이용하여 설계하였다. 최종 설계된 DoA 추정 시스템은 Matlab 시뮬레이션 결과와 비교하여 일치된 결과를 얻었고, Hardware Co-Sim을 통해 System Generator 설계 결과를 검증하였다. In this paper, the DoA(Direction of Arrival) estimator using unitary MUSIC algorithm is studied. The complex-valued correlation matrix of MUSIC algorithm is transformed to the real-valued one using unitary transform for easy implementation. The eigenvalue and eigenvector are obtained by the combined Jacobi-CORDIC algorithm. CORDIC algorithm can be implemented by only ADD and SHIFT operations and MUSIC spectrum computed by 256 point DFT algorithm. Results of unitary MUSIC algorithm designed by System Generator for FPGA implementation is entirely consistent with Matlab results. Its performance is evaluated through hardware co-simulation and resource estimation.
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주우용(Woo-yong Ju),박진식(Jin-sik Park),정봉식(Bongsik Jeong) 제어로봇시스템학회 2010 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2010 No.6
본 논문 에서는 Matlab 의 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 샘플링 주파수 보다 높은 주파수를 갖는 정현파 신호의 주파수 검출에 적용되는 언더 샘플링 기법에 관한 것이다. 언더 샘플링을 통해 입력주파수를 검출하기 위해서 3개의 샘플링 주파수로 입력 신호를 샘플링하고, 샘플링된 디지털 신호는 FFT 알고리즘을 이용하여 스펙트럼을 구한다. 그리고 샘플링 주파수와 샘플링 주파수 간격은 최적화 작업을 통해 구해진다.
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주우용(Woo-yong Ju),박진식(Jin-sik park),정봉식(Bong-sik Jeong) 한국정보기술학회 2010 Proceedings of KIIT Conference Vol.2010 No.-
본 논문은 언더 샘플링 된 디지털 입력 신호로부터 FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 입력주파수를 검출하는 것이다. 입력주파수를 검출하기 위해서는 입력 주파수의 2배 보다 낮은 3개의 샘플링주파수를 이용하이 입력 신호를 샘플링 하고, 샘플링 된 디지털 신호를 1024점 FFT로 스펙트럼을 구하게 된다. 입력 주파수는 최적의 샘플링 주파수와 샘플링 주파수 간격을 최적화하여 구한다. In this paper, frequency detection of under-sampled signal using FFT is studied. The input signal was sampled at three different sampling frequencies and input frequency was detected by three spectrum data from 1024 points FFT. And sampling frequency and its distance for frequency detection were investigated.
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언더 샘플링과 FFT를 이용한 정현파 신호의 실시간 주파수 검출
박진식(Jin-sik Park),주우용(Woo-yong Ju),정봉식(Bongsik Jeong) 한국정보기술학회 2011 한국정보기술학회논문지 Vol.9 No.12
This paper proposes an algorithm that detects in real time the frequency of a sinusoidal input signal whose frequency varies in a wide range using under-sampling technique and FFT algorithm. A sinusoidal input signal is under-sampled by three different frequencies below the input signal frequency, and then its frequency is detected by applying FFT algorithm to the sampled signals. The gap between these three different sampling frequencies, which is determined by the number of FFT points, sampling frequency and the maximum input frequency, is important for detecting exactly the input frequency. The proposed frequency detection algorithm was modeled and implemented using Mathworks Matlab and Xilinx System Generator, respectively. Through simulations with 25.6㎒ sampling frequency and 0.3㎒ gap of sampling frequency in 100~500㎒ band, the implemented circuit was verified to generate the same results with the Matlab model, and the frequency of input signal with SNR over 14㏈ was detected exactly by the proposed algorithm.
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