2차 BPS 시스템의 interpolant 필터에 대한 최적 위상 설계

백제인(Jein Baek) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.3

대역통과 표본화(BPS: bandpass sampling) 기술은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 표본화하고자 하는 신호의 주파수보다 낮은 주파수로 표본화하는 것을 말한다. BPS 처리만으로도 수신 신호의 스펙트럼이 기저대역에 나타나게 되기 때문에 주파수 하향변환기를 사용하지 않을 수 있어 편리하다. 2차 BPS 시스템은 BPS 과정으로 인하여 발생될 수 있는 aliasing 간섭 성분을 제거하고자 2개의 표본화기를 사용하는 장치이다. 본 논문에서는 2차 BPS 시스템의 aliasing 간섭 성분을 최대로 제거하도록 interpolant 필터의 위상을 최적 설계하는 방식을 제시하였다. 이 방식은 수학적으로 유도된 것으로서, BPS 입력스펙트럼의 어떠한 조건에서도 항상 성립한다. 수신 신호 전력 스펙트럼을 다양하게 변화시키면서 제안된 방식에 따른 성능 개선 효과를 통계적으로 조사하였고, 기존의 준최적 방식과 비교할 때 최대 5~20 [㏈]의 성능 개선이 있음을 확인하였다. In the bandpass sampling(BPS), the sampling frequency for the analog-to-digital converter is lower than that of the signal to be sampled. Since the BPS operation results in the signal spectrum to be copied on the baseband, it is possible for the frequency down-converter to be conveniently omitted. The second-order BPS system is introduced in order to cancel the aliased interference components from the BPS output that may be generated by the BPS processing. In this paper, we introduce a design method for the optimal phase of the interpolant filter in the second-order BPS system which enables to maximally cancel the aliased components. Being mathematically derived, this method can always be applied independently to the spectral characteristics of the BPS input signal. The performance improvements by the suggested method has been measured statistically with various power spectra of the received signal, and it has been shown that the maximal amount of the improvements reaches up to 5~20 [㏈] in comparison with the previous suboptimal algorithm.

표본화 속도 변환기용 다단 FIR 필터의 설계방법

백제인(Jein Baek) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.1

디지털 신호의 표본화 속도를 변환시키는 SRC(sample rate converter) 장치에는 필터가 필요하다. 속도 변환율이 높을수록 필터의 신호처리량이 증대되며, 필터의 구현이 복잡해진다. 그러므로 속도 변환율이 높은 경우에는 신호처리량이 적은 필터를 설계하는 것은 중요한 문제이다. 본 논문에서는 다단 FIR(finite impulse response) 필터를 효과적으로 설계하는 방법을 제시하였다. 다단 필터는 표본화 속도를 한 번에 변환하는 것이 아니라 여러 단 나누어서 변환하는 방식이다. 제시된 설계방식은, 속도 변환율의 인수분해 조합 모두에 대하여 조사하며, 필터의 복잡도 측정을 필터 차수의 추정식에 의존하지 않고 필터의 구현 결과를 바탕으로 한 점이 특징이다. 필터 설계 결과, 종래의 방식으로 설계된 것보다 곱셈연산량이 적음을 보였다. 또한 halfband 필터나 다중 차단대역 필터 등의 특성을 활용하면 곱셈연산량이 더욱 감소된 필터를 구성할 수 있음을 확인하였다. Filtering is necessary for the SRC(sample rate converter), that is used to change the sampling rate of a digital signal. The larger the conversion ratio of the sampling rate becomes, the more signal processing is needed for the filter, which means more complexity on realization. Thus it is important to reduce the amount of signal processing for the case of substantial conversion ratios. In this paper it is presented an efficient design method of a multistage FIR(finite impulse response) filter, with which the rate conversion occurs in stages rather than in one step. In this method, filter searching is performed exhaustively over all possible factorization of the conversion ratio, and also the filter complexity is measured based on direct realization rather than on estimation. It has been shown a designed multistage filter to have a less number of multiplications for filtering operation in comparison with a conventionally designed one. It has also been found that by allowing some variations of the filter architecture such as a halfband filter or a filter with multiple transition bands, the number of multiplications can be reduced further.

2차 BPS 시스템에서 표본화 최적 오프셋 시간의 탐색 방법

백제인(Jein Baek) 대한전자공학회 2018 전자공학회논문지 Vol.55 No.3

대역통과 표본화(BPS: bandpass sampling)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 표본화하려는 신호의 주파수보다 낮은 주파수로 표본화하는 것이다. 수신 신호를 BPS 처리만 하여도 하향변환기 없이 RF(radio frequency) 스펙트럼이 기저대역에 바로 복제되어 나타나므로 수신기를 간소화 할 수 있다. 2차 BPS 시스템은 2개의 표본화기를 사용하는 것으로서, BPS로 야기된 다중 aliasing 간섭 성분을 제거할 수 있다. 본 논문에서는 2차 BPS 시스템의 간섭 성분 제거 성능이 극대화될 수 있도록 표본화 오프셋 시간의 최적값을 구하는 문제를 다루었다. RF 스펙트럼이 시간적으로 변동되는 것을 고려하여, 적은 계산량으로 최적값을 신속하게 탐색하는 방법을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법의 성능을 RF 스펙트럼의 다양한 모형에 대하여 측정하였다. 탐색 오차에 의한 간섭 성분 제거 성능의 감소량은 0.2 [dB] 이내로 낮출 수 있었으며, 탐색에 소요된 연산량은 직관적 방식에 비하여 20 퍼센트 이하로 작음을 확인하였다. In bandpass sampling(BPS), the sampling frequency of the analog-to-digital conversion is lower than the frequency of the signal being sampled. BPS processing enables a simplified receiver, because the received RF(radio frequency) spectrum is replicated directly in the baseband without using a down converter. A second-order BPS system consisting of two samplers can cancel multiple aliased interferences caused by bandpass sampling. The purpose of this paper is to find the optimal offset time between two samplers in a second-order BPS system in order to maximize the interference cancellation performance. Considering that the RF spectrum may change with time, we propose fast searching methods requiring small amounts of computation. Using computer simulations, the performances of the proposed methods were measured for various models of the RF spectrum. The reduction of the interference cancellation performance due to incompleteness of the search results could be managed to be less than 0.2 [dB], and the computation complexity required for the search was found to be less than 20 percent of that of an intuitive algorithm.

표본화 속도 변환기를 위한 Interpolation/Decimation 필터의 분할 구현 방안

백제인(Jein Baek),김진업(Jin Up Kim) 한국통신학회 2005 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2005 No.4

신호 대역을 감안한 선형 위상의 역 sinc 필터의 설계

백제인(Jein Baek),강헌식(Heon-sik, Kang),김종원(Jong-won Kim) 한국통신학회 2002 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2002 No.4

다중 aliasing 소거를 위한 2차 BPS 시스템의 설계

백제인(Jein Baek) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.3

BPS(bandpass sampling) 기술은 입력 신호보다 낮은 주파수로 표본화하는 것으로서, 표본화 처리만으로 기저 대역 신호를 얻을 수 있다. 이 덕분에 별도의 주파수 하향 변환기를 사용하지 않아도 되어, 수신기 회로 구현이 간소화 된다. 2차 BPS 방식은 표본화 장치를 2개 사용하는 것이며, 표본화로 인하여 aliasing 간섭이 발생하더라도 두 가지 BPS 신호를 결합함으로써 간섭 성분을 제거할 수 있다. 본 논문에서는 여러 개의 간섭이 한꺼번에 신호 성분에 aliasing 되는 경우에 대한 2차 BPS 시스템의 설계 문제를 다루었다. 신호 대 간섭 비를 극대화시키도록 interpolant 필터의 최적 위상값을 구하는 방법을 분석하였고, BPS 입력단의 전력밀도 스펙트럼 자료를 이용하여 준최적 위상값을 구하는 실용적인 공식을 도출하였다. 제안된 시스템에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였고, 다중 aliasing을 고려함으로써 신호 대 간섭 비가 증가되는 것을 확인하였다. In the bandpass sampling (BPS), the sampling frequency is lower than the frequency of the signal to be sampled. In this method, the baseband spectrum can be directly obtained by the sampling operation. This makes the frequency down converter unnecessary as well as the receiver’s circuit simpler. In the second-order BPS system, two sampling devices are used. When aliasing occurs due to the sampling operation, the aliased component can be cancelled by combining the two sampled signals. In this paper, it is presented a design method of the second-order BPS system when multiple interferences are simultaneously aliased to the signal component. The optimum phase of the interpolant filter is searched for maximizing the signal-to-interference ratio, and a practical formula for the suboptimal phase is derived in terms of the power spectrum profile of the BPS input. A computer simulation has been performed for the proposed second-order BPS system, and it has been shown that the signal-to-interference ratio can be increased by considering multiple aliasing.

전화선 기반의 홈 네트워크에서 결정 궤환 등화기의 초기화 방안

백제인(Jein Baek),이재영(Jaeyoung Lee),김종원(Jong-won Kim) 한국통신학회 2003 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2003 No.4

단극 영 복귀 신호의 심벌 동기를 위한 입력 창 PLL

허진(Jin Hur),백제인(Jein Baek),박성우(Sung-Woo Park),김환우(Whan-Woo Kim),김대영(Dae-Young Kim) 한국통신학회 1997 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.1997 No.11

2차 BPS 시스템의 다중 대역 interpolant 필터

김혁(Hyuk Kim),백제인(Jein Baek) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.7

입력 신호보다 낮은 주파수로 표본화하는 BPS (bandpass sampling) 기술은 별도의 주파수 하향 변환기를 사용하지 않고 표본화 처리만으로 기저 대역 신호를 얻을 수 있으므로 수신기 회로를 간소화할 수 있어 유리하다. 표본화 장치를 2개 사용하는 2차 BPS 방식은 aliasing 현상에 의하여 기저 대역에서 간섭이 발생하더라도 표본화된 두 가지 BPS 신호 사이의 관계를 이용하여 간섭 성분을 제거할 수 있다. 이 때 사용되는 interpolant 필터는 두 BPS 신호 사이의 위상을 조절하는 것으로서, 간섭 제거 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 다중 대역으로부터 여러 개의 간섭 신호가 aliasing으로 유입될 때 하나의 interpolant 필터를 사용하면서 이들을 한꺼번에 제거할 수 있는 다중 대역 interpolant 필터를 제안하였다. 또한 제거할 간섭 신호가 없는 경우에는 수신하려는 신호 성분의 세기를 증대시킴으로써 신호의 품질을 3dB 개선시키는 방안을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 제안된 방법이 타당함을 확인하였다. In a bandpass sampling (BPS), the frequency of the sampler is lower than that of the signal being sampled. In this method, the baseband spectrum directly appears by the sampling operation, so that it is not necessary to use any frequency down-converter, which makes the receiver"s hardware simpler. The second-order BPS uses two identical BPS samplers, of which sampling times are offset by each other. By exploiting the relationship between two sampled signals, it can be possible to cancel the aliased signal component or the interference due to the bandpass sampling. In order to cancel the interference, an interpolant filter is used to manipulate the phase characteristics of the BPS sampled signal. In this paper, it is introduced a multiband interpolant filter which can simultaneously cancel multiple interference signals that have been aliased from multiple frequency bands. In case of no need of interference cancellation, another method is suggested to enhance the signal quality by 3dB. A computer simulation has been performed, and the feasibility of the suggested methods has been verified.

전화선로 기반 100 Mbps급 홈 네트워크를 위한 변조방식

차용철(Yongchul Cha),백제인(Jein Baek) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2000 No.11