지이시스템 - 디지털 변복조 실습 장치
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Author(s):
정태윤 책임연구원 - 지이시스템㈜
Industry:
Telecommunications
Products:
LabVIEW, Data Acquisition
The Challenge:
기존 하드웨어 위주의 실습 장비는 변복조 과정을 실습하기 위해 별도의 계측 장비가 필요한 경우가 많다.
The Solution:
디지털 변복조 실습 장치는 디지털 변복조 실험 및 데이터 인코딩/디코딩 실험을 할 수 있도록 구성된 장비이다. 데이터 인코딩은 Unipolar, Bipolar NRZ-L, Manchester, Differential_Machester를 선택할 수 있다.
"사용자가 원하는 변조파형을 만들어 볼 수 있으며 BER 테스트 및 검파 회로별 실습도 할 수 있다."
요약
디지털 변복조 실습 장치는 디지털 변복조 실험 및 데이터 인코딩/디코딩 실험을 할 수 있도록 구성된 장비이다. 데이터 인코딩은 Unipolar, Bipolar NRZ-L, Manchester, Differential_Machester를 선택할 수 있다. 장비는 Base, Remote 1 Set와 검파(Envelope Detection, PLL Detection, Differential PLL Detection, Ratio Detection, Quadrature Detection) 모듈로 구성된다.
변조주파수는 PC에서 사용자가 선택한 블록의 값들에 따라 입력 데이터를 해당 변조방식으로 만들며 만들어진 변조 주파수는 NI 보드의 아날로그 출력을 통해 업컨버팅 되고 900MHz로 전송된다. 동시에 화면에는 업컨버터 신호를 스펙트럼으로 나타내어서 변조방식에 따른 스펙트럼 변화를 관찰할 수 있도록 하였다. 수신 측에서는 검파 회로를 통해 입력된 신호를 USB-6221의 DI로 입력 받아 신호를 디코딩하여 화면에 나타낸다.
개발 배경
기존 하드웨어 위주의 실습 장비는 변복조 과정을 실습하기 위해 별도의 계측 장비가 필요한 경우가 많다. LabVIEW를 통해 실습에 필요한 스펙트럼 및 오실로스코프 기능을 제공할 수 있다. 그리고, 기존 장비는 단순히 계측장비로 측정하는 수준이어서 변복조를 이해하는데 어려움이 있으나 본 장비는 LabVIEW를 통해 직접 변조주파수를 블록다이어그램에 따라 만들기 때문에 좀더 쉽게 변복조 되는 과정을 이해하도록 구성할 수 있었다. 게다가 대부분의 기존 장비들은 실제 통신이 되지 않아서 실제 전송 시에 발생하는 문제점들에 대해 고려되지 않은 반면, 본 장비는 실제 900MHz 통신을 통해 실제 통신시에 나타나는 문제점들을 파악하고 해결 할 수 있도록 구성되어 있다.
본론
하드웨어
그림 1. 실습 장비
그림 2. 검파 모듈
그림 3. 하드웨어 블록도
데이터 전송은 PC에서 만들어진 변조파형을 NI 보드의 아날로그 출력을 이용해 출력하고 업컨버터와 PA등을 거쳐 900Mhz로 전송된다. 데이터 전송 전에 PLL과 Tx Enable 스위치를 PC에서 먼저 세팅한 후 전송한다. 데이터 수신은 900Mhz 주파수를 다운컨버터와 디모듈레이터를 통해 NI 보드의 디지털 입력 기능으로 입력한다.
소프트웨어
그림 4. 소프트웨어 전체 화면
그림 5. 수신기 및 시뮬레이션
소프트웨어는 송신기, 수신기, 시뮬레이션 부분과 모듈레이션 블럭다이어그램, 송수신 세팅부분, 스펙트럼 부분으로 나뉘어 진다. 송신기에는 데이터를 모듈레이션 블록다이어그램에 따라 그래프로 표시하고 블록다이어그램에서 On/Off 하여 원하는 그래프만 선택하여 볼 수 있다. 수신기는 수신 데이터를 오실로스코프 기능을 이용하여 측정 및 분석할 수 있고 RSSI 그래프를 통해 수신 감도를 확인해 볼 수 있다. 시뮬레이션은 ASK, FSK, MSK, PSK, QAM의 시뮬레이션 기능을 제공하며, 스펙트럼, Eye 다이어그램, Treillis 다이어그램 등을 통해 측정 및 분석할 수 있도록 제공된다. 스펙트럼 그래프는 전송 주파수에 대한 스펙트럼 분석 기능을 제공한다. 송수신 세팅 부분은 변복조 파형을 만들거나 복조할 때 설정하는 값들이며, I2C를 통해 PLL 설정해야만 통신이 가능하다. 위의 모든 그래프는 JPG형태의 파일로 저장 가능하다.
결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점
데이터 입력에 따른 실시간 인코딩 실습은 물론, 별도의 계측 장비없이 실습 가능이 가능하며 실시간 통신도 가능하다. 또한, 사용자가 원하는 변조파형을 만들어 볼 수 있으며 BER 테스트 및 검파 회로별 실습도 할 수 있다. 그리고 PC를 이용해 모든 제어 및 실험 관찰이 가능하다.
NI 솔루션이 채택된 이유
1. UI 구성이 쉽다.
2. 타 언어에 비해 코딩이 비교적 쉽다.
3. 가격대비 성능이 우수하다.
4. 기술 지원이 편리하다.
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