DSP 구조와 역할

DSP(Digital Signal Processing) 디지털 신호를 처리하는 기술 전반을 가리키는 용어입니다.

아날로그 신호를 a/d변환(아날로그 -> 디지털)하여 얻어진 데이터에 대수적인 연산을 해서 필터링이나 스펙트럼 분석 등의 신호를 처리하는 것을 말합니다. 아날로그 신호를 디지털로 실시간으로 빠르게 처리할 수 있어서 거의 모든 송, 수신기 및 중계기에 활용되고 있습니다.

ADC

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FPGA

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DAC

위와 같은 순서로 구성되어 있으며 각각 어떠한 역할을 하는지 알아봅시다.

 

 

1. ADC

ADC(Analog to Digital Converter)는 말 그대로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해 주는 역할을 하는 IC입니다.

이때 송신 출력뿐만 아니라 전압, 전류, 온도와 같은 다양한 신호들도 넣어주면 더 많은 데이터를 처리할 수 있겠죠.

물론 온도 같은 경우는 온도센서를 통해 데이터를 출력해야곘지만요.

ADC128S022 데이터시트 블록도

입력 신호에는 전압, 전류, 신호 등과 같은 아날로그 신호가 입력됩니다.

아날로그 신호는 아래와 같은 순서로 디지털 신호로 변환이 됩니다.

샘플링

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양자화

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인코딩

이러한 과정을 구체적으로 잘 설명하고 있는 블로그가 있어서 소개해 드립니다.

https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=yong_hee0214&logNo=140156731945 

표본화(Sampling)와 양자화(Quantization)

직관적으로 이해되도록 잘 쓰였더라고요. 읽고 a to d 과정을 이해하셨으면 좋겠습니다.

 

2. FPGA

변환된 디지털 신호는 FPGA로 들어가서 다양한 처리를 하게 됩니다.

ADC를 통해 변환된 데이터가 FPGA에서 처리되는 과정을 통틀어서 DSP라고 할 수 있는데요.

모든 DSP를 FPGA로 하는 것은 아니지만 통신장비에서는 FPGA를 활용하기 때문에 FPGA로 설명하겠습니다.

 

FPGA를 통해 Signal을 필터링, 증폭, 잡음 제거, 신호검출, 신호의 특징 검출 등이 가능합니다.

아날로그 신호는 외부 노이즈, 처리속도, 대역폭 제한 등의 한계가 있기 때문에 이것을 극복하기 위해 등장한 것이 DSP 기술입니다. 무선통신에서 FPGA가 주로 쓰이는 이유는 많은 양의 데이터를 처리하기 때문입니다. 신호처리 또한 정확하게 할 수 있죠. 예를 들면 FPGA를 통해 필터링을 하게 되면 아날로그 필터링보다 정교하게 깍둑썰기가 가능해집니다.

fpga는 제 영역(?)이 아니기 때문에 이 정도로 정리하겠습니다.

 

DSP보드가 핵심 기능을 구현하게 되면서 RF 아날로그 회로의 비중은 줄어들게 되었습니다. RF 종사자로서 어떻게 보면 씁쓸할 수도 있는 일이죠. 신호가 들어오고 나가는 길을 깔아주는 역할 중간중간에 교통정리하고 신호등 설치하는 역할들을 하고 있는 상황이죠. 그러다 보니 dsp와 관련된 내용을 이해하고 gui를 통해 제어하는 일들도 숙지하고 공부해야 함을 느낍니다.

 

다음에는 dac와 iq모듈레이션 과정에 대해 포스팅해볼까 합니다.

여기까지 읽어주셔서 감사합니다.