위성통신 중계기에서의 FPGA를 이용한 Gigabit 시리얼 송수신기 설계

홍근표(Keun-Pyo Hong),이정섭(Jung-Sub Lee),진병일(Byoung-Il Jin),고현석(Hyun-Suk Ko),서학금(Hak-Geum Seo) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.8(통신이론)

본 논문에서는 위성통신 디지털 중계기에서 backplane 구조 기반의 Gigabit 시리얼(Serial) 송수신기(Transceiver)에 대해 기술하였다. 송수신기는 프로그램밍 가능한 Xilinx space-grade Virtex-5 FPGA를 이용하여 다수의 광대역 채널에 대해 모든 경우의 스위칭 기능을 지원한다. 이러한 기능을 구현하기 위해 Virtex-5 FPGA 내부에 탑재된 GTX transceiver(고속 시리얼 송수신)을 사용한다. FPGA를 사용함으로써 부품이 추가되지 않아 구현이 간단해지는 장점이 있다. 고속의 시리얼 송수신기를 구현하기 위해서 PCB 디자인에 대해 신호 무결성(Signal Integrity) 시뮬레이션을 필수적으로 수행하였다. 신호 무결성 시뮬레이션을 통해 GTX 전송 선로에 대한 S-parameter, Eye diagram, 채널 지터(Channel Jitter) 성능을 분석하였고, GTX transceiver가 오류 없이 동작할 것으로 확인하였다. 마지막으로 제안한 PCB 디자인은 위성통신 디지털 중계기 시험인증모델(Engineering Qualification Model-2) 제작에 활용될 것이다. In this paper, we have proposed gigabit serial transceiver based on backplane architecture at the satellite communication digital transponder. The transponder supports the full combinational switching function with broadband multi-channel using programmable device - Xilinx space-grade Virtex-5 FPGA. In order to implement the switching function, GTX transceiver solution inside Virtex-5 FPGA is used. Also hardware implementation is simple because of no additional component. In order to use a GTX transceiver, signal integrity(SI) simulation of PCB design is essential. We investigate the characteristics of the S-parameter, eye diagram, channel jitter of GTX transmission line and conform that GTX Transceiver operates without error. Finally the proposed PCB design will be utilized at satellite communication digital transponder EQM-2(Engineering Qualification Model-2).

60GHz대역 무선통신장애 해결을 위한 온도보상장치 개발

명병수 ( Byung-soo Myung ),구성득 ( Seong-deag Ku ) 한국산업융합학회 2005 한국산업융합학회 논문집 Vol.8 No.2

Usually, propagation attenuation of millimeter wave occurs by rainfall, snowfall, temperature, effect of pressure of air. In 60GHz wave band wireless communication network, temperature change becomes big factor of propagation loss department. Also, temperature change causes disturbance of 60GHz frequency at transceiver. In this study, we used 60GHz transceiver and found propagation loss of wireless path and operating frequency disturbance characteristics. In transceiver that there is no temperature compensated device, operating frequency of TX changed by 60.865GHz at temperature of -5℃, and appeared by 60.730GHz when is 50℃. Therefore, operating frequency change width by temperature change are about 100MHz, greatly. But, in transceiver that there is temperature compensated device, operating frequency of TX changed by 60.830GHz at temperature of -5℃, and appeared by 60.710GHz when is 50℃. Therefore, operating frequency change width by temperature change are about 20MHz. According to these result, we constructed between buildings examination wireless site for point to point wireless communication using 60GHz band transceivers who have do temperature compensated device, and investigated data transmission characteristics about ambient temperature change. Therefore, if use transceiver that have temperature compensated device, may overcome the wireless transmission error in 60GHz band wireless communication LAN networks despite of ambient temperature change.

ALTERA 임베디드 기가비트 트랜시버 테스트

권원옥,박경,권혁제,윤석한,Kwon, Won-Ok,Park, Kyoung,Kwon, Hyuk-Je,Yoon, Suk-Han 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.41 No.4

In this paper, a design and measurement method for FPGA embedded gigabit-transceiver is presented. Altera's Stratix GX device which is general purpose transceiver called GXB was used for implementing PCI Express transceiver. PCI Express is the generation high performance serial I/O bus used to interconnect peripheral devices. After GXB was set follow by PCI Express specifications, the design has been verified by timing simulation and implemented as hardware. We tested it as follow. First GXB internal digital and analog block test second GXB transmitter signal integrity test called Eye mask test, third GXB high-speed serial I/O buffer and on-chip termination test and the last GXB protocol test. This paper shows all the design and measurement procedure about FPGA embedded gigabit-transceiver. 본 논문은 FPGA 임베디드 기가비트 트랜시버의 테스트에 관한 방법과 측정 결과를 다룬다. 실험에 사용한 디바이스는 Altera 사의 Stratix GX 디바이스로 범용 고속 프로토콜을 지원하는 트랜시버(GXB)이다. 본 논문은 차세대 IO 버스로 대두되는 PCI Express 직렬 프로토콜을 GXB에 구현하였다. PCI Express 규격에 맞게 생성된 GXB 모듈은 타이밍 시뮬레이션을 거쳐 하드웨어 구현과 테스트를 수행하였다. 트랜시버 테스트 방법으로 GXB 내부 블록 테스트, GXB 신호 무결성 테스트, GXB 입출력 버퍼 및 온칩 터미네이션 테스트, GXB 프로토콜 테스트의 네 가지 검증 절차를 거쳤다. 본 논문을 통해 FPGA 임베디드 트랜시버의 설계방법과 테스트 절차, 측정 결과를 제시한다.

임펄스 UWB 시스템을 위한 RF 송수신기 설계

박주호,오미경,오정열,길민수,김재영,Park, Joo-Ho,Oh, Mi-Kyung,Oh, Jung-Yeol,Kil, Min-Su,Kim, Jae-Young 대한임베디드공학회 2009 대한임베디드공학회논문지 Vol.4 No.1

In this paper, we design RF transceiver architecture and building blocks for impulse radio UWB system. Impulse radio UWB signal occupies the wide frequency band which is very low transmission power. So, it can minimize the interference effect with the other system. Using UWB technology, we obtain position awareness service. Therefore, we describe the RF transceiver architecture of direct conversion receiver and define the requirement of RF transceiver. Moreover, we implement a prototype RF transceiver based on the presented standard and verify a function and performance through the wireless data communication and ranging test.

A fully integrated 2.4-GHz CMOS RF transceiver for low-rate wireless sensor networks

Kwon, Ickjin,Song, Seong-Sik,Eo, Yunseong Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company 2009 MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS Vol.51 No.6

<P>This article describes a low-power and low-cost fully integrated 2.4 GHz IEEE 802.15.4 RF transceiver for low-rate wireless sensor networks. The RF transceiver adopts the single-IF direct-conversion architecture. For the high linearity, the RF receiver front end utilizes the current mirror amplifier as well as the transconductance linearization technique. The single-IF I/Q modulation transmitter is integrated with the current-mode analog baseband circuit and up-mixer using the current mirror amplifier. The frequency synthesizer based on an integer-N PLL topology offering 1.92 GHz differential and 0.48 GHz quadrature LO signals is also integrated on the RF transceiver. The fully integrated transceiver is fabricated in a 0.18-μm CMOS technology and its die size is 3.7 mm × 3.6 mm including ESD I/O pads. It achieves the −94 dBm receiver sensitivity, 8 dB receiver chain noise figure, and maximum transmitter output power of 1 dBm while drawing power consumption of 31 mW in the receive mode and 42 mW in the transmit mode with the 1.8 V supply. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 51: 1481–1487, 2009; Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI 10.1002/mop.24349</P>

5G 광중계기 구동을 위한 디지털 송수신 유닛 설계

민경옥(Kyoung-Ok Min),이승호(Seung-Ho Lee) 한국전기전자학회 2021 전기전자학회논문지 Vol.25 No.1

본 논문에서는 5세대 이동통신 네트워크 서비스의 커버리지를 확장하고, 빌딩내에서의 안정적인 무선 네트워크 연결해 주는 5G 광중계기의 인빌딩용 디지털 송수신 유닛 설계를 제안한다. 제안된 5G 광중계기 구동을 위한 디지털 송수신 유닛은 신호처리부, RF 송수신부, 광입출력부, 클록발생부 등의 4개 블록으로 구성된다. 신호처리부는 CPRI 인터페이스의 기본 동작과 4채널 안테나 신호의 조합 및 외부에서의 제어 명령에 대한 응답 등 중요한 역할을 수행한다. 또, JESD204B 인터페이스로 고품질의 IQ 데이터를 송수신 한다. 파워앰프를 보호하기 위해 CFR, DPD 블록이 동작한다. RF 송수신부는 안테나로부터 수신된 RF 신호를 AD 변환하여 JESD204B 인터페이스로 신호처리부에 전달되고, 신호처리부에서 JESD204B 인터페이스로 전달된 디지털 신호를 DA 변환하여 안테나로 RF 신호를 송신한다. 광입출력부는 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하고, 광신호를 전기신호로 변환하여 수신한다. 클록발생부는 광입출력부의 CPRI 인터페이스에서 공급되는 동기 클록의 지터(Jitter)를 억제하고, 신호처리부와 RF 송수신부에 안정적인 동기 클록을 공급한다. CPRI 연결전에는 로컬 클록을 공급하여 CPRI 연결 준비 상태로 동작한다. 본 논문에서 제안된 5G 광중계기 구동을 위한 디지털 송수신 유닛의 정확성을 평가하기 위해서 Xilinx 사의 MPSoC 계열의 XCZU9CG-2FFVC900I를 사용하였고 설계 툴은 Vivado 2018.3을 사용하였다. 본 논문에서 제안된 5G 광중계기 디지털 송수신 유닛이 ADC로 입력되는 5G RF 신호를 디지털로 변환하여 CPRI를 통해 JIG로 전달하는 Uplink 동작과 JIG로부터 CPRI를 통해 전달받은 Downlink 데이터 신호를 DAC로 출력하는 기능과 성능을 평가하였다. 실험결과는 평탄도, Return Loss, Channel Power, ACLR, EVM, Frequency Error 등이 목표로 한 설정 값 이상의 성능이 나타남을 확인 할 수 있었다. In this paper, we propose a digital transceiver unit design for in-building of 5G optical repeaters that extends the coverage of 5G mobile communication network services and connects to a stable wireless network in a building. The digital transceiver unit for driving the proposed 5G optical repeater is composed of 4 blocks: a signal processing unit, an RF transceiver unit, an optical input/output unit, and a clock generation unit. The signal processing unit plays an important role, such as a combination of a basic operation of the CPRI interface, a 4-channel antenna signal, and response to external control commands. It also transmits and receives high-quality IQ data through the JESD204B interface. CFR and DPD blocks operate to protect the power amplifier. The RF transmitter/receiver converts the RF signal received from the antenna to AD, is transmitted to the signal processing unit through the JESD204B interface, and DA converts the digital signal transmitted from the signal processing unit to the JESD204B interface and transmits the RF signal to the antenna. The optical input/output unit converts an electric signal into an optical signal and transmits it, and converts the optical signal into an electric signal and receives it. The clock generator suppresses jitter of the synchronous clock supplied from the CPRI interface of the optical input/output unit, and supplies a stable synchronous clock to the signal processing unit and the RF transceiver. Before CPRI connection, a local clock is supplied to operate in a CPRI connection ready state. XCZU9CG-2FFVC900I of Xilinx’s MPSoC series was used to evaluate the accuracy of the digital transceiver unit for driving the 5G optical repeater proposed in this paper, and Vivado 2018.3 was used as the design tool. The 5G optical repeater digital transceiver unit proposed in this paper converts the 5G RF signal input to the ADC into digital and transmits it to the JIG through CPRI and outputs the downlink data signal received from the JIG through the CPRI to the DAC. And evaluated the performance. The experimental results showed that flatness, Return Loss, Channel Power, ACLR, EVM, Frequency Error, etc. exceeded the target set value.

소형 초고속해상무선통신망 송수신기 성능 검증 방안에 관한 연구

우석,김부영,심우성 해양환경안전학회 2023 해양환경안전학회지 Vol.29 No.7

This study evaluated the performance test of a small-sized LTE-Maritime(LTE-M) transceiver that was developed and promoted to expand the use of intelligent maritime traffic information services led by the Ministry of Oceans and Fisheries with the aim of supporting the prevention of maritime accidents. Accoriding to statistics, approximately 30% of all marine accidents in Korean water occur with ships weighing less than 3 tons. Therefore, the blind spots of maritime safety must be supplemented through the development of small-sized transceivers. The small transceiver may be used in fishing boats that are active near coastal waters and in water leisure equipment near the coastline. Therefore, verifying whether sufficient performance and stable communication quality are provided is necessary, considering the environment of their real usage. In this study, we reviewed the communication quality goals of the LTE-M network and the performance requirements of small-sized transceivers suggested by the Ministry of Oceans and Fisheries, and proposed a test plan to appropriately evaluate the performance of small-sized transceivers. The validity of the proposed test method was verified for six real-sea areas with a high frequency of marine accidents. Consequently, the downlink and uplink transmission speeds of the small-sized LTE-M transceiver showed performances of 9 Mbps or more and 3 Mbps or more, respectively. In addition, using the coverage analysis system, coverage of more than 95% and 100% were confirmed in the intensive management zone (0–30 km) and interesting zone (30–50 km), respectively. The performance evaluation method and test results proposed in this paper are expected to be used as reference materials for verifying the performance of transceivers, contributing to the spread of government-promoted e-navigation services and small-sized transceivers. 해양사고 예방 지원을 목표로 해양수산부 주도의 지능형 해상교통정보서비스가 지난 21년 1월부터 시작되었고 그동안 이용이 제한되었던 3톤 미만 선박까지 확대하기 위해 개발·추진되는 소형 초고속해상무선통신망(이하 LTE-M) 송수신기의 성능 검증 방안에 대해 연구하였다. 국내 해양 사고의 약 30%가 3톤 미만의 선박에서 발생되고 있기 때문에 소형 선박 전용의 송수신기 개발을 통한 해양안전 사각지대 보완이 필요하다. 소형 LTE-M 송수신기는 연안에서 조업 활동이 활발한 어선과 육지 인근의 수상레저기구 등을 대상으로 적용될 수 있다. 따라서 실제 송수신기가 설치·이용되는 환경을 고려하여 충분한 성능 및 안정적인 통신 품질 제공 여부를 검증하는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 LTE-M 망의 통신품질 요구 기준과 해양수산부의 소형 송수신기 성능 요구 기준을 검토해보고, 소형 송수신기의 성능을 적합하게 평가할 수 있는 시험 방안을 제안하였다. 제안한 시험 방안은 해양 사고 빈도가 높은 6개 실해역 노선을 대상으로 타당성을 검증하였으며, 소형 송수신기 다운링크 및 업링크 전송속도가 각각 9Mbps 이상 및 3Mbps 이상의 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 또한 커버리지 분석시스템을 활용하여 집중관리구역(0~30km) 및 관심구역(30~50km)에서 각 95% 이상 및 100%의 커버리지를 확인하였다. 본 논문에서 제안한 성능 평가 방안 및 시험 결과는 송수신기의 성능 검증을 위한 참고 자료로 활용되어 정부가 추진하는 바다 내비게이션 서비스 및 소형 송수신기의 보급 및 확산에 기여할 것으로 기대된다.

밀리미터파 대역용 무선통신송수신기의 개발

신천우 경성대학교 공학기술연구소 2003 공학기술연구지 Vol.S2 No.1

This paper reports on the development of a 60GHz wirelesas transceiver. We designed a wireless transceiver using NRD waveguide, which consists of a duplexer to be seperate transmitter and receiver signals, a 3dB directional coupler, a gunn oscillator, a ASK modulator, and a balanced mixer. The new transceiver is capable of transmission an output power of 10mW, and Insertion loss is under 1dB, carrier frequency is 60.65GHz, and conversion loss is under 1.8GHz. Also, it has superior cut-off and skirt characteristic in pass band filter. High receiver sensitivity and low interference is suitable for varied millimeter wave transmission system.

A 4.78µs Dynamic Compensated Inductive Coupling Transceiver for Ubiquitous and Wearable Body Sensor Network

LEE, Seulki,YOO, Jerald,YOO, Hoi-Jun The Institute of Electronics, Information and Comm 2010 IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS - Vol.93 No.11

<P>A Real-time Capacitor Compensation (RCC) scheme is proposed for low power and continuous communication in the wearable inductive coupling transceiver. Since inductance values of wearable inductor vary dynamically with deterioration of its communication characteristics, the inductance value is monitored and its resonance frequency is adjusted by additive parallel/serial capacitors in real time. RLC Bridge for detection of the inductance variations and the Dual-edge Sampling Comparator for recognition of the variance direction are proposed. It is implemented in a 0.18µm CMOS technology, and it occupies a 1 × 2.7mm<SUP>2</SUP> chip area. The proposed transceiver consumes only 426.6µW at 4Mbps data rate. The compensation time takes 4.78µs, including 3µs of detection and 1.78µs for compensation process in worst case.</P>

캡슐내시경을 위한 암호화된 다중모드 디지털 베이스밴드 송수신기에 관한 연구

배정현,선우명훈 대한전자공학회 2020 전자공학회논문지 Vol.57 No.6

In this paper, we study asymmetry of transmission and reception and a method using multimode for an encrypted low-power capsule endoscope digital baseband transceiver. The existing capsule endoscope digital baseband has unnecessary power consumption due to the use of a single frame transmission rate despite the imbalance of transmission and reception. Therefore, we propose a low power capsule endoscope transceiver capable of operating up to 10 fps depending on the location of the capsule endoscope. For the ultra-low power digital baseband, the BCH decoder adopts an early termination technique to reduce 40.59% latency and 43.40% power consumption. The proposed digital baseband shows a total of 10.07uW (@ 0.9V, 10MHz) power consumption. The proposed multimode digital baseband was implemented with Verilog-HDL and synthesized with Samsung 65nm CMOS library. 본 논문에서는 암호화된 저전력 캡슐내시경 디지털 베이스밴드 송수신기를 위해 송수신의 비대칭성과 다중모드를 이용한 방법에 대해 연구한다. 기존 캡슐내시경 디지털 베이스밴드는 송수신의 불균형에도 불구하고, 단일 프레임 전송 속도 사용으로 인해 불필요한 전력 소모가 있었다. 그러므로, 우리는 캡슐내시경 위치에 따라 10 fps 까지 동작 가능한 저전력 캡슐내시경 송수신기를 제안한다. 초저전력 디지털 베이스밴드를 위해 BCH 복호기는 조기 종료 기법을 적용하여 40.59%의 지연 시간과 43.40% 전력 소모를 감소하였다. 제안하는 디지털 베이스밴드는 총 10.07uW (@ 0.9V, 10MHz)의 전력 소모를 보인다. 제안하는 다중모드 디지털 베이스밴드는 Verilog-HDL로 구현하였고, Samsung 65nm CMOS 공정으로 합성하였다.