Gate Array와 FPGA를 이용한 16QAM/QPSK Modulator의 설계

Abstract

Cable modem은 고품질의 차세대 네트워크로 불리는 HFC(Hybrid Fiber Coaxial)망을 사용하며 이것은 방송국에서 각 가정 근처(옥외형 광 송.수신기)까지는 광케이블(Optical Fiber)을 활용하여 데이터를 전송하고, 옥외형 광 송.수신기부터 modem까지는 동축 케이블 (Coaxial Cable)을 이용하는 방식으로 network을 구성한다. 이와 같은 cable modem의 대표적인 특징인 HFC network은 가입자가 원하는 곳까지 모든 선로를 optical fiber로 구성하게 되는 미래 지향적인 network으로 접근해 가는 초기단계라고 할 수 있다. 본 논문에서는 cable modem의 upstream modulator를 설계하고 gate array와 FPGA를 이용해 구현함으로써 결과를 비교 분석 하였다. Modulator가 택하고 있는 modulation방식은 고속 digital 통신에서 주로 사용하는 16QAM/QPSK modulation으로 user가 programmable하도록 하였다. 이 modulator의 특징은 modulation기능을 포함한 여러 가지 digital signal processing을 1 chip 안에 설계하고 pulse shaping filter의 roll-off factor와 interpolation의 up-sample ratio, carrier frequency등을 user programmable 하도록 함으로써 설계의 집적도와 유연성을 갖춘 점이라고 할 수 있겠다. 같은 design에 대해 gate array와 FPGA 두 가지 방법을 이용한 이번 설계는 그 과정에 있어서도 각각의 장,단점을 갖고 있다. 이번 논문을 통해서 두 가지 서로 다른 설계 방법을 비교 하고 실제 설계에 있어서 초점을 맞추어야 할 각각의 서로 다른 부분에 대해 분석하고 정리하였다.;Cable modem uses Hybrid Fiber Coaxial (HFC) network which is regarded as high quality-next generation network. This network system transfers data from a broad casting station to optical network unit near user's house using optical fiber while it transfers data from optical network unit to modem using coaxial cable. So HFC network is the early stage which can realize the optical fiber network to the any point wherever users want to reach. In this paper, I designed an upstream modulator for cable modem using gate array and FPGA to analyze and compare the results. Modulation method of this modulator is selective among 16QAM, D16QAM, QPSK, DQPSK. This modulator integrates a high speed direct-digital synthesizer (DDS), a high performance, high speed digital filters and other DSP functions onto a single chip, to form a complete and flexible digital modulator device. This is intended to function as a modulator in network applications such as interactive HFC, WLAN and MMDS, where cost, size, power dissipation, functional integration and dynamic performance are critical attributes.