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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이승호
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 논문에서는 5세대 이동통신 네트워크 서비스의 커버리지를 확장하고, 빌딩내에서의 안정적인 무선 네트워크 연결해 주는 5G 광중계기의 인빌딩용 디지털 송수신 유닛 설계를 제안한다.
광중계기는 광케이블을 통해 기지국과 연결되기 때문에, 기존의 RF 중계기에 비해 건물 외부의 신호 품질에 제한되지 않고 높은 품질의 신호를 광신호로 연결시킬 수 있는 장점이 있다. CPRI 인터페이스로 IQ 데이터, C&M데이터, SYNC데이터가 프레임에 묶여 전송되는데, 데이터의 파싱, 압축, 리샘플링 동작을 통해 온전한 IQ 데이터를 분리하는 기본동작이 필요하다. 제안된 디지털 송수신 유닛은 기지국과 약 10Gbps로 연결되며, SFP+라는 광입출력 포트를 통해 연결된다. 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. 파워 앰프를 보호하기 위해 CFR, DPD 블록이 동작한다.
RF 송수신부는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC와 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 기능을 수행한다. 안테나로부터 수신된 RF 신호는 AD 변환하여 JESD204B 인터페이스로 신호처리부에 전달되고, 신호처리부에서 JESD204B 인터페이스로 전달된 디지털 신호는 DA 변환하여 안테나로 RF 신호를 송신한다.
광입출력부는 디지털 송수신 유닛이 상위 장치와 연결되는 통로이며, 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.
광중계기는 광케이블을 통해 기지국과 연결되기 때문에, 기존의 RF 중계기에 비해 건물 외부의 신호 품질에 제한되지 않고 높은 품질의 신호를 광신호로 연결시킬 수 있는 장점이 있다. CPRI 인터페이스로 IQ 데이터, C&M데이터, SYNC데이터가 프레임에 묶여 전송되는데, 데이터의 파싱, 압축, 리샘플링 동작을 통해 온전한 IQ 데이터를 분리하는 기본동작이 필요하다. 제안된 디지털 송수신 유닛은 기지국과 약 10Gbps로 연결되며, SFP+라는 광입출력 포트를 통해 연결된다. 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. 파워 앰프를 보호하기 위해 CFR, DPD 블록이 동작한다.
RF 송수신부는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC와 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 기능을 수행한다. 안테나로부터 수신된 RF 신호는 AD 변환하여 JESD204B 인터페이스로 신호처리부에 전달되고, 신호처리부에서 JESD204B 인터페이스로 전달된 디지털 신호는 DA 변환하여 안테나로 RF 신호를 송신한다.
광입출력부는 디지털 송수신 유닛이 상위 장치와 연결되는 통로이며, 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.
목차
Ⅰ. 서 론 11. 연구의 필요성 12. 관련 연구 동향 3(1) 중계기의 종류 3(2) 중계기의 송수신 구조 63. 본 논문의 목적 114. 본 논문의 내용 및 구성 12II. 본 론 131. 5G 광중계기 구동을 위한 디지털 송수신 유닛 설계 13(1) 제안된 기법의 개요 13(2) 5G 광중계기용 디지털 송수신 유닛의 구조 151) 신호처리부 162) 광입출력부 353) RF 송수신부 374) 클록발생부 432. 실험 및 고찰 45(1) 실험 환경 45(2) 실험 결과 491) 평탄도 측정 492) Return Loss 측정 523) Channel Power 및 ACLR 측정 554) EVM 및 Frequency Error 측정 59III. 결 론 63IV. 참 고 문 헌 65ABSTRACT 68
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