미백 필터 도움말 낮음

Oct 07, 2023

오늘날 빠르게 변화하고 상호 연결된 세계에서 저전력 무선 통신 시스템은 점점 더 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 웨어러블, IoT 센서, 스마트 홈 기기와 같은 장치가 에너지를 절약하면서 효율적으로 데이터를 전송하고 수신할 수 있습니다. 그러나 이러한 시스템에서는 데이터 스트림에서 동일한 비트의 긴 시퀀스를 전송하는 것과 같은 특정한 문제가 발생할 수 있습니다.

무선 장치가 통신 채널을 통해 일관성 있는 비트의 연속 스트림을 전송할 때 동기화 문제 및 강화된 기호 간 간섭(ISI) 효과를 비롯한 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제는 전송된 데이터의 정확한 수신을 방해하여 전체 시스템 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 엔지니어는 종종 "화이트닝"이라는 신호 처리 기술을 사용합니다. 다음 섹션에서는 화이트닝 필터의 기본 사항, 장점, 다양한 무선 통신 프로토콜에서의 적용에 대해 자세히 알아봅니다.

'백색화'에 대해 이야기할 때 기본적으로 신호를 더 무작위로 보이게 만드는 프로세스에 대해 이야기합니다. 노래를 듣고 있다고 상상해 보세요. 노래의 음파를 보면 시간이 지남에 따라 반복되는 패턴처럼 보일 것입니다. 이러한 반복 패턴을 신호의 상관관계라고 합니다.

이와 대조적으로, 조정되지 않은 라디오에서 정적 소음을 듣는 경우 패턴 없이 완전히 무작위로 들립니다. 이를 백색 신호 또는 백색 신호라고 부릅니다.

데이터를 보내기 전에 더 무작위로 보이는 형태로 데이터를 뒤섞고 싶은 이유는 무엇입니까? 문제는 실제 통신 시스템이 완벽하지 않다는 것입니다. 전송된 신호는 송신기에서 수신기로 이동하는 동안 다양한 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 건물에서 반사되거나(다중 경로 전파라는 현상) 전송 매체의 특성(예: 잡음 존재)으로 인해 왜곡될 수 있습니다.

동일한 기호로 구성된 긴 문자열(예: 1 또는 0으로 구성된 긴 문자열)이 이러한 시스템을 통해 전송되면 왜곡이 이러한 모든 기호에 유사하게 영향을 미칩니다. 결과적으로 왜곡의 영향이 복합적으로 발생합니다.

반면에, 데이터가 더 무작위적이라면(백화 이후의 경우처럼) 주어진 왜곡의 영향이 동일한 방식으로 여러 연속 기호에 영향을 줄 가능성이 적습니다. 이는 ISI의 영향을 줄여 수신기가 각 기호를 올바르게 해석하는 것을 더 쉽게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

또한 화이트닝은 신호의 전력을 주파수 대역 전체에 균등하게 분산시켜 특정 주파수가 너무 많은 전력을 전달하지 않도록 해줍니다. 규제 기관은 특정 주파수에서 얼마나 많은 전력을 전송할 수 있는지에 대한 규칙을 갖고 있는 경우가 많기 때문에 이는 중요합니다.

화이트닝된 데이터를 생성하기 위해 페이로드 데이터는 지속적으로 변경되는 의사 무작위 시퀀스로 XOR됩니다(그림 1). 이 의사 무작위 시퀀스는 일반적으로 LFSR(선형 피드백 시프트 레지스터)을 통해 생성됩니다.

먼저, LFSR에 대한 약간의 배경 지식을 살펴보겠습니다.

LFSR은 이전 상태의 선형 함수를 입력으로 사용하는 시프트 레지스터입니다. 각 단계(또는 "클럭 주기")에서 레지스터의 모든 비트는 다음 위치로 이동되고, 이동된 새 비트는 레지스터의 이전 상태에 대한 선형 함수의 출력입니다. 이 기능은 레지스터의 여러 "탭" 위치에 대한 단순한 XOR(배타적 OR)인 경우가 많습니다.

PN9 시퀀스로 데이터를 XOR하여 백색화 데이터를 생성하는 실제 사례를 살펴보겠습니다.

PN(Pseudo-Random Noise) 시퀀스는 무작위로 보이지만 결정적으로 생성되는 비트 시퀀스입니다. 지정된 길이를 가지며 이후 반복되며 이 길이는 2n-1로 정의됩니다.

PN9 시퀀스의 경우 29 - 1 = 511개 상태입니다. 클럭킹되면 PN9 시퀀스는 반복되기 전에 의사 무작위 순서로 1부터 511까지의 모든 값을 생성합니다.

PN9는 다항식 x9+ x5+ x0으로 표시됩니다. 다항식은 LFSR(9번째 및 5번째 비트)의 피드백 또는 "탭" 지점을 결정합니다. 이는 각 클록 펄스에서 9개 레지스터의 데이터가 한 번 오른쪽으로 이동하고 하나의 PN 데이터가 레지스터에서 출력되며 비트 0(LSB)과 비트 5가 XOR되어 새로운 비트를 생성하여 다음 시계의 MSB.