KR102354060B1 - Method for Path Calibration in Multi-Path Radio-frequency Transceiver and Apparatus Using the Same - Google Patents
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Abstract
다중 경로 RF 송수신기의 교정 방법 및 이를 이용한 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 송신 경로를 구비한 무선 송신 장치의 교정 방법에 있어서, 상기 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로, 상기 복수의 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성 중 적어도 하나를 추정하는 추정과정; 상기 복수의 송신 경로들 중 어느 하나를 기준으로 나머지 타 송신 경로들에 대한 교정 인자들을 산출하는 산출과정; 및 상기 교정 인자를 기초로 상기 타 송신 경로들을 교정하는 교정과정을 포함하는, 무선 송신 장치의 교정 방법을 제공한다.Disclosed are a method for calibrating a multi-path RF transceiver and an apparatus using the same.
According to an aspect of the present embodiment, in the calibration method of a wireless transmission apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of transmission paths corresponding to the respective antenna elements, a transmission signal passing through the respective transmission paths an estimation process of estimating at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of the plurality of transmission paths based on a change in ; a calculation process of calculating calibration factors for other transmission paths based on any one of the plurality of transmission paths; and a calibration process of calibrating the other transmission paths based on the calibration factor.
Description
본 실시예는 다중 경로 RF 송수신기에서 각 경로에 대한 지연, 크기 및 위상을 동일하게 교정하는 방법 및 이를 이용한 다중 경로 RF 송수신기에 관한 것이다.This embodiment relates to a method of equally correcting delay, magnitude and phase for each path in a multi-path RF transceiver, and a multi-path RF transceiver using the same.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
이동통신 등 각종 통신시스템에 사용되는 배열 안테나(Array Antenna)는, 개개의 안테나에 연결된 RF 장치의 출력 신호를 이용해 수신신호의 신호 대 잡음비를 최적화하기 위하여 사용된다. 이러한 배열 안테나 시스템은 수신신호로부터 산출한 파라미터 값을 이용하여 원하는 방향으로 최대 이득을 주고 원하지 않는 방향으로는 최소 이득을 주는 이상적인 빔패턴을 제공한다.An array antenna used in various communication systems such as mobile communication is used to optimize a signal-to-noise ratio of a received signal using an output signal of an RF device connected to each antenna. Such an array antenna system provides an ideal beam pattern that provides maximum gain in a desired direction and minimum gain in an undesired direction by using a parameter value calculated from a received signal.
그런데, 배열 안테나 시스템 내의 RF 송수신 장치는 시간에 따라 진폭과 위상이 각각 변하게 되는데, 이러한 RF 경로간의 진폭과 위상 차이는 배열 안테나 시스템의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 따라서 각 RF 송수신 장치들의 진폭과 위상의 변이를 지속적으로 교정(Calibration)해야 할 필요가 있다. 이러한 RF 경로의 편차를 줄여주기 위해, 각 RF 경로의 위상 특성과 증폭 특성을 균일하게 하는 것을 안테나 교정이라고 한다.However, the amplitude and phase of the RF transceiver in the array antenna system change over time, and the amplitude and phase difference between the RF paths causes the performance of the array antenna system to deteriorate. Therefore, it is necessary to continuously calibrate the amplitude and phase shift of each RF transceiver. In order to reduce the deviation of the RF path, making the phase characteristic and the amplification characteristic of each RF path uniform is called antenna calibration.
본 실시예는 다중 경로 RF 송수신기에서 각 경로에 대한 지연, 크기 및 위상을 동일하게 교정하는 방법 및 이를 이용한 다중 경로 RF 송수신기를 제공하는 데 주된 목적이 있다.A main object of the present embodiment is to provide a method for equally correcting delay, magnitude, and phase for each path in a multi-path RF transceiver and a multi-path RF transceiver using the same.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 송신 경로를 구비한 무선 송신 장치의 교정(Calibration) 방법에 있어서, 상기 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로, 상기 복수의 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성 중 적어도 하나를 추정하는 추정과정; 상기 복수의 송신 경로들 중 어느 하나를 기준으로 나머지 타 송신 경로들에 대한 교정 인자들을 산출하는 산출과정; 및 상기 교정 인자를 기초로 상기 타 송신 경로들을 교정하는 교정과정을 포함하는, 무선 송신 장치의 교정 방법을 제공한다.According to an aspect of this embodiment, in the calibration method of a wireless transmission apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of transmission paths corresponding to the respective antenna elements, the respective transmission paths pass through an estimation process of estimating at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of the plurality of transmission paths based on a change in one transmission signal; a calculation process of calculating calibration factors for other transmission paths based on any one of the plurality of transmission paths; and a calibration process of calibrating the other transmission paths based on the calibration factor.
상기 방법의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the method may further include one or more of the following features.
일부 실시예에서, 상기 추정과정은 각 송신 경로에 입력된 송신신호와 상기 송신 경로의 출력신호로부터 추출한 샘플들과의 상관(Correlation) 값 계산하는 과정을 포함할 수 있다.In some embodiments, the estimation process may include calculating a correlation value between a transmission signal input to each transmission path and samples extracted from an output signal of the transmission path.
일부 실시예에서, 상기 추정과정은 상기 송신 신호를 입력한 뒤 기설정된 시간이 경과된 이후부터 상기 각 송신 경로의 출력신호를 캡쳐(Capture)하는 방식으로 상기 샘플들을 획득하는 과정을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the estimating process may further include acquiring the samples in a manner that captures the output signal of each transmission path after a preset time elapses after inputting the transmission signal. have.
일부 실시예에서, 상기 추정과정은 상기 계산된 상관 값에 대해 보간(Interpolation)을 수행하고, 보간된 상관 값의 피크를 기초로 상기 송신경로의 지연특성을 추정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the estimating process may further include performing interpolation on the calculated correlation value and estimating a delay characteristic of the transmission path based on a peak of the interpolated correlation value.
일부 실시예에서, 상기 상관 값의 보간은 상기 계산된 상관 값의 피크(Peak)를 중심으로 일정 범위에 대해 수행될 수 있다.In some embodiments, the interpolation of the correlation value may be performed over a predetermined range around a peak of the calculated correlation value.
일부 실시예에서, 상기 타 송신경로의 지연 특성을 교정한 후, 상기 지연 특성이 교정된 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로 상기 위상 특성 및 이득 특성을 추정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In some embodiments, after correcting the delay characteristics of the other transmission paths, the method may further include the step of estimating the phase characteristics and the gain characteristics based on changes in the transmission signals passing through the respective transmission paths for which the delay characteristics have been corrected. can
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 송신 경로를 구비한 무선 송신 장치의 교정(Calibration) 장치에 있어서, 상기 각 안테나의 전단에서, 복수의 송신 경로들의 출력신호들을 캡쳐하는 RF 커플러; 상기 RF 커플러로부터 전달되는 각 송신 경로들의 출력신호를 하향 변환하는 하향 컨버터; 상기 하향 컨버터로부터 전달되는 하향 변환된 출력신호를 상기 각 송신경로에 입력한 송신신호와 비교하여, 각 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성의 적어도 하나를 추정하고, 상기 복수의 송신경로 중 어느 하나의 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 송신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 보상필터엔진; 및 상기 하나 이상의 교정인자를 기초로 상기 타 송신 경로들을 교정하는 교정수단을 포함하는, 무선 송신 장치의 교정 장치를 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in the calibration apparatus of a radio transmission apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of transmission paths corresponding to the respective antenna elements, in the front end of each antenna , an RF coupler for capturing output signals of a plurality of transmission paths; a down converter for down-converting an output signal of each transmission path transmitted from the RF coupler; By comparing the down-converted output signal transmitted from the down converter with the transmission signal input to each transmission path, at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of each transmission path is estimated, and among the plurality of transmission paths a compensation filter engine for calculating one or more correction factors for other transmission paths based on delay characteristics, phase characteristics, and gain characteristics of one transmission path; and calibration means for calibrating the other transmission paths based on the one or more calibration factors.
상기 교정 장치의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the orthodontic device may further include one or more of the following features.
일부 실시예에서, 상기 보상필터엔진은 상기 송신 신호를 입력한 뒤 기설정된 시간이 경과된 이후부터 상기 각 송신 경로의 출력신호를 캡쳐(capture)할 수 있다.In some embodiments, the compensation filter engine may capture the output signal of each transmission path after a preset time elapses after inputting the transmission signal.
일부 실시예에서, 상기 보상필터엔진은 각 송신 경로에 입력된 송신신호와 상기 송신 경로의 출력신호로부터 추출한 샘플들과의 상관 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값의 피크를 중심으로 일정 범위에 대해 상기 계산된 상관 값에 대해 보간을 수행하고, 보간된 상관 값의 피크를 재탐색하여 상기 송신경로의 지연특성을 추정할 수 있다.In some embodiments, the compensation filter engine calculates a correlation value between a transmission signal input to each transmission path and samples extracted from an output signal of the transmission path, and falls within a certain range around a peak of the calculated correlation value. For example, the delay characteristic of the transmission path may be estimated by performing interpolation on the calculated correlation value, and re-searching for a peak of the interpolated correlation value.
일부 실시예에서, 상기 보상필터엔진은 상기 지연 특성을 교정한 후, 상기 지연 특성이 교정된 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로 상기 위상 특성 및 이득 특성을 추정할 수 있다.In some embodiments, after correcting the delay characteristic, the compensation filter engine may estimate the phase characteristic and the gain characteristic based on a change in a transmission signal passing through each transmission path for which the delay characteristic is corrected.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 수신 경로를 구비한 무선 수신 장치의 교정(Calibration) 방법에 있어서, 교정 신호를 생성하는 생성과정; 상기 각 수신 경로의 주신호(Main Signal)에 상기 교정 신호를 삽입하는 삽입과정; 상기 각 수신 경로의 출력신호로부터 상기 교정 신호를 추출하는 추출과정; 상기 삽입된 교정 신호와 상기 추출된 교정 신호를 비교하여 상기 각 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 진폭 특성 중 적어도 하나를 추정하는 추정과정; 상기 복수의 수신 경로 중 어느 하나의 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 수신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 산출과정; 및 상기 교정 인자를 기초로 상기 각 수신 경로를 교정하는 교정과정을 포함하는 무선 수신 장치의 교정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in a calibration method of a radio receiving apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of reception paths corresponding to the respective antenna elements, the calibration signal is generated creation process; an insertion process of inserting the calibration signal into a main signal of each reception path; an extraction process of extracting the calibration signal from the output signal of each reception path; an estimation process of estimating at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and an amplitude characteristic of each of the reception paths by comparing the inserted calibration signal with the extracted calibration signal; a calculation process of calculating one or more correction factors for other reception paths based on a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of any one reception path among the plurality of reception paths; and a calibration process of calibrating each of the reception paths based on the calibration factors.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 수신 경로를 구비한 무선 수신 장치의 교정(Calibration) 장치에 있어서, 교정신호를 생성하기 위한 교정신호 생성기; 상기 각 안테나의 전단에서, 복수의 수신 경로들의 주신호(Main Signal)에 상기 교정 신호를 삽입하는 RF 커플러; 상기 각 수신 경로의 출력신호로부터 상기 교정 신호를 추출하고, 상기 삽입된 교정신호와 상기 추출된 교정 신호를 비교하여 상기 각 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 진폭 특성 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 복수의 수신 경로 중 어느 하나의 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 수신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 보상필터엔진; 및 상기 하나 이상의 교정인자를 기초로 상기 타 수신 경로들을 교정하는 교정수단을 포함하는, 무선 수신 장치의 교정 장치를 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in the calibration apparatus of a radio receiving device having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of reception paths corresponding to each antenna element, generating a calibration signal Calibration signal generator for; an RF coupler for inserting the calibration signal into a main signal of a plurality of reception paths at the front end of each antenna; extracting the calibration signal from the output signal of each receiving path, and comparing the inserted calibration signal with the extracted calibration signal to estimate at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and an amplitude characteristic of each reception path, and a compensation filter engine for calculating one or more correction factors for other reception paths based on delay characteristics, phase characteristics, and gain characteristics of any one reception path among a plurality of reception paths; and calibration means for calibrating the other reception paths based on the one or more calibration factors.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 구비한 무선 송신 장치에 구비된 다중 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성, 진폭 특성을 동일하게 교정하기 위해, 별도의 신호없이 자기 송신신호를 이용하여 교정 기능을 수행할 수 있다. As described above, according to some embodiments of the present invention, a self-transmission signal is used without a separate signal to equally correct the delay characteristics, phase characteristics, and amplitude characteristics of the multiple transmission paths provided in the provided wireless transmission apparatus. to perform the corrective function.
또한, 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 교정 장치는 미리 알고 있는 송신신호를 송신 경로에 입력하는 송신신호와 비교할 송신 경로의 출력을 샘플링함에 있어서, 제1 송신경로의 통상적인 지연을 고려하여, 입력한 송신신호에 대응하는 출력이 생성되기 이전 출력신호들은 버리고, 이후의 출력들을 캡쳐 혹은 샘플링함으로써, 샘플링한 신호들을 저장하기 위한 메모리 용량 및 이후의 지연 특성 등을 산출하기 위해 필요한 연산량을 줄일 수 있다. 이는 수신 경로에 미리 알고 있는 교정신호를 입력하고, 수신경로의 출력을 캡쳐 혹은 샘플링하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.In addition, according to some embodiments of the present invention, in sampling the output of the transmission path to be compared with the transmission signal input to the transmission path with the transmission signal known in advance, the calibration apparatus considers the typical delay of the first transmission path, By discarding the output signals before the output corresponding to the input transmission signal is generated and capturing or sampling the subsequent outputs, it is possible to reduce the amount of computation required to calculate the memory capacity for storing the sampled signals and the delay characteristics thereafter. have. This can be equally applied to the case of inputting a known calibration signal to the receiving path and capturing or sampling the output of the receiving path.
더불어, 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 교정 장치는 보간된 상관값으로부터 재차 피크를 재검색하고, 재검색된 피크를 기준으로 피드백 지연을 계산함으로써, 더 정확한 피드백 지연을 계산할 수 있을 뿐만 아니라, 상관도 계산의 연산부담 혹은 복잡도를 낮출 수 있으며, 피드백 신호의 샘플링 수를 줄일 수 있다. In addition, according to some embodiments of the present invention, the calibration apparatus re-searches the peak again from the interpolated correlation value, and calculates the feedback delay based on the re-searched peak, so that not only can it calculate a more accurate feedback delay, but also the correlation It is possible to reduce the computational burden or complexity of the calculation, and it is possible to reduce the number of samples of the feedback signal.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 송신경로를 갖는 무선 송신 장치의 교정 방식을 도식화한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 장치의 송신 지연 추정 방법을 도식화한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 장치의 이득/위상 추정 방법을 도식화한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신경로를 갖는 무선 수신 장치의 교정 장치를 도식화한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임의의 시퀀스에 기반한 교정신호를 생성하는 방식을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정신호를 수신 경로에 입력하는 방식을 예시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a calibration method of a wireless transmission apparatus having multiple transmission paths according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically illustrating a transmission delay estimation method of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a gain/phase estimation method of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating a calibration apparatus of a wireless receiving device having multiple reception paths according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of generating a calibration signal based on an arbitrary sequence according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of inputting a calibration signal to a reception path according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part 'includes' or 'includes' a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. . In addition, the '... Terms such as 'unit' and 'module' mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 송신경로를 갖는 무선 송신 장치의 교정(Calibration) 방식을 도식화한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a calibration method of a wireless transmission apparatus having multiple transmission paths according to an embodiment of the present invention.
무선 송신 장치는 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나(미도시)와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 송신 경로를 구비한다. 도 1에 예시된 각 송신 경로는 기저대역 처리를 위한 CFR(Crest Factor Reduction)부, DPD(Digital Pre-Distortion)부 및 DAC(Digital- Analog Converter)를 포함하며, RF 처리를 위한 상향 컨버터(Up Converter) 및 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 포함한다. 각 송신경로에 포함되는 구성요소는 무선 송신 장치의 통신 방식에 달라질 수 있으며, 도 1에 예시된 구성요소들 중 일부를 포함하지 않거나, 예시된 구성요소 외에 다른 구성요소가 포함될 수도 있다.The radio transmission apparatus includes an array antenna (not shown) having a plurality of antenna elements, and a plurality of transmission paths corresponding to the respective antenna elements. Each transmission path illustrated in FIG. 1 includes a crest factor reduction (CFR) unit, a digital pre-distortion (DPD) unit, and a digital-analog converter (DAC) for baseband processing, and an up converter for RF processing. converter) and a power amplifier (PA). Components included in each transmission path may vary depending on the communication method of the wireless transmission device, and some of the components illustrated in FIG. 1 may not be included, or components other than the illustrated components may be included.
교정 장치는 상기 무선 송신 장치에 구비된 각 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성, 진폭 특성을 동일하게 교정하도록 구성된다. 특히, 본 실시예에 따른 교정 장치는 교정을 위한 별도의 신호없이 자기 송신신호를 이용하여 교정 기능을 수행한다. 즉, 기저대역 모뎀부로부터의 IF 송신신호가 RF 송신경로를 거쳐 안테나로 송신될 때, 안테나 전단의 커플러를 이용하여 RF 송신신호를 획득하고, RF 송신신호를 하향 변환한 뒤 원래 송신신호와의 상관(Correlation) 관계를 이용하여 송신경로의 지연, 위상, 진폭 특성 등을 계산한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 교정 장치는 각 송신 경로의 종단(예컨대, PA와 안테나 사이)에 위치한 RF 커플러(RF Coupler), RF 스위치, 하향 컨버터, 보상 필터 엔진 및 각 송신경로에 위치한 보상수단들을 포함할 수 있다. 여기서, 교정 장치의 일부 구성요소(예컨대, 보상 필터 엔진)는 기저대역 모뎀부에 일부 기능요소 형태로 통합될 수 있다.The calibration device is configured to equally calibrate a delay characteristic, a phase characteristic, and an amplitude characteristic of each transmission path provided in the radio transmission apparatus. In particular, the calibration apparatus according to the present embodiment performs a calibration function using a self-transmission signal without a separate signal for calibration. That is, when the IF transmission signal from the baseband modem unit is transmitted to the antenna through the RF transmission path, the RF transmission signal is obtained using a coupler at the front end of the antenna, the RF transmission signal is down-converted, and the signal is combined with the original transmission signal. The delay, phase, and amplitude characteristics of the transmission path are calculated using the correlation relationship. As shown in Figure 1, the calibration device according to this embodiment is located at the end of each transmission path (eg, between the PA and the antenna) RF coupler (RF Coupler), RF switch, down converter, compensation filter engine and each transmission Compensation means located in the path may be included. Here, some components of the calibration device (eg, compensation filter engine) may be integrated in the form of some functional elements in the baseband modem unit.
개별 RF 커플러는 각 RF 송신경로의 후단에 결합된다. 예컨대, RF 커플러는 RF 송신 신호들을 피드백하여, RF 스위치를 통해, 하향 컨버터(Down Converter)에 제공한다. 이들 RF 커플러에 입력되는 각 RF 송신신호들의 지연, 위상 및/또는 진폭은 이들 피드백된 신호들의 후속 처리에 의해 측정되거나 계산될 수 있다. 지연, 위상 및/또는 진폭의 측정은 복수의 송신경로들 간에 RF 송신 특성을 특정하고 조절하는 데 이용된다.A separate RF coupler is coupled to the back end of each RF transmit path. For example, the RF coupler feeds back RF transmission signals, and provides them to a down converter through an RF switch. The delay, phase and/or amplitude of each RF transmission signal input to these RF couplers may be measured or calculated by subsequent processing of these feedback signals. Measurements of delay, phase and/or amplitude are used to characterize and adjust RF transmission characteristics between multiple transmission paths.
보상 필터 엔진은 하향 컨버터(Down Converter)로부터 하향 변환된 피드백 신호들을 수신하여 이미 알고 있는 각 송신 신호와 비교하여 각 RF 송신신호들의 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 측정하고, 보상 파라미터를 산출한다. 각 송신 경로에 대한 측정은 동시에 수행되기보다는 순차적으로 수행된다. 즉, 보상 필터 엔진은 각 송신 경로의 디지털 영역인 기저대역에 연결된 디지털 스위치 및 각 송신 경로의 RF 후단에 연결된 커플러에 연결된 RF 스위치를 제어하여, 측정하고자 하는 경로의 디지털 송신신호와 RF 신호인 파워 증폭기(PA)의 출력 신호를 읽어 들이고, 이들 값들을 비교하여 해당 경로의 보상 값을 계산하여 해당 경로의 보상수단에 적용한다. 보상 필터 엔진은 샘플 획득부, 유효성 검사부, 지연 연산부, 진폭/위상 연산부를 포함할 수 있다. 샘플 획득부는 송신 경로에 입력되는 송신 신호와 RF 커플러를 통해 획득한 피드백 신호들을 샘플 캡쳐한다. 유효성 검사부는 샘플 캡쳐된 데이터의 유효성을 검사한다. 지연 연산부는 유효성 검사가 완료된 데이터를 이용하여 지연 보상 값을 계산하고, 진폭/위상 연산부는 유효성 검사가 완료된 데이터를 이용하여 진폭 보상 값 및 위상 보상 값을 계산한다.The compensation filter engine receives the down-converted feedback signals from the down converter, compares them with each known transmission signal, measures the delay characteristics, phase characteristics and/or amplitude characteristics of each RF transmission signal, and sets the compensation parameters. Calculate. Measurements for each transmission path are performed sequentially rather than simultaneously. That is, the compensation filter engine controls the digital switch connected to the baseband, which is the digital domain of each transmission path, and the RF switch connected to the coupler connected to the RF rear end of each transmission path, thereby controlling the digital transmission signal and the RF signal power of the path to be measured. The output signal of the amplifier PA is read, these values are compared, the compensation value of the corresponding path is calculated and applied to the compensation means of the corresponding path. The compensation filter engine may include a sample acquiring unit, a validity checking unit, a delay calculating unit, and an amplitude/phase calculating unit. The sample acquisition unit sample-captures a transmission signal input to a transmission path and a feedback signal acquired through an RF coupler. The validation unit checks the validity of the sample-captured data. The delay calculating unit calculates a delay compensation value using the validation-checked data, and the amplitude/phase calculating part calculates an amplitude compensation value and a phase compensation value using the validation-checked data.
각 송신 경로의 전단에는 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 보상하기 위한 보상수단이 포함된다. 도 1에 예시된 각 송신 경로는 지연 특성을 보상하기 위한 지연 보상 필터와, 진폭특성 및 위상 특성을 보상하기 위한 복소 멀티플렉서(Complex Mutiplier)를 구비한다. 지연 보상 필터는, 예컨대, 정수지연보상(Inter Delay Compensation) 블록과 부분지연보상(Factional Delay Compensation) 블록을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 송신 경로 중에 어느 한 송신 경로에는 상기 보상수단이 구비되어 있지 않은데, 해당 송신 경로는 다른 송신 경로들의 보상을 위한 기준 경로로 동작한다. 즉, 보상필터엔진은 먼저 보상 수단이 구비되어 있지 않은 기준 경로의 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 측정한다. 기준 경로의 특성들은 이후 순차적으로 측정되는 타 송신 경로의 특성들을 보상하기 위한 기준값으로 이용된다.Compensation means for compensating for delay characteristics, phase characteristics and/or amplitude characteristics are included at the front end of each transmission path. Each transmission path illustrated in FIG. 1 includes a delay compensation filter for compensating for a delay characteristic, and a complex multiplexer for compensating for an amplitude characteristic and a phase characteristic. The delay compensation filter may include, for example, an Inter Delay Compensation block and a Partial Delay Compensation block. Here, the compensation means is not provided in any one of the plurality of transmission paths, but the corresponding transmission path operates as a reference path for compensating for other transmission paths. That is, the compensation filter engine first measures the delay characteristic, the phase characteristic, and/or the amplitude characteristic of the reference path not provided with the compensation means. The characteristics of the reference path are then used as reference values for compensating for characteristics of other transmission paths that are sequentially measured.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 장치의 송신 지연 추정 방법을 도식화한 흐름도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a transmission delay estimation method of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 교정 장치는 복수의 송신 경로 중에 보상 수단이 구비되어 있지 않은제1 송신 경로에 대해 송신 신호 및 피드백 신호를 캡쳐(혹은 샘플링)하여 메모리에 저장한다. 여기서, 교정 장치는 상기 송신 신호를 상기 제1송신 경로에 입력한 뒤 기설정된 시간이 경과한 이후부터 상기 각 수신 경로의 출력신호를 샘플링할 수 있다. 즉, 상기 제1 송신 경로의 통상적인 지연을 고려하여, 입력한 송신신호에 대응하는 출력이 생성되기 이전 출력신호들은 버린다. 이를 통해, 샘플링한 신호들을 저장하기 위한 메모리 용량 및 이후의 지연을 산출하기 위한 연산량을 줄일 수 있다. First, the calibration device captures (or samples) a transmission signal and a feedback signal for a first transmission path that is not provided with a compensation means among a plurality of transmission paths, and stores it in a memory. Here, the calibration apparatus may sample the output signal of each of the reception paths after a predetermined time elapses after inputting the transmission signal to the first transmission path. That is, in consideration of the normal delay of the first transmission path, the output signals before the output corresponding to the input transmission signal is generated are discarded. Through this, it is possible to reduce a memory capacity for storing the sampled signals and an amount of calculation for calculating a subsequent delay.
다음으로, 교정 장치는 송신 신호와 피드백 신호에 대한 상관도(Correlation)을 계산하고, 계산된 상관값에서 피크를 검색한다. 다음으로, 교정 장치는 상기 피크를 중심으로 일정 범위 내에서 상기 상관값들에 대해 보간(Interpolation)을 수행한다. Next, the calibration apparatus calculates a correlation between the transmission signal and the feedback signal, and searches for a peak in the calculated correlation value. Next, the calibration apparatus performs interpolation on the correlation values within a predetermined range based on the peak.
다음으로, 교정 장치는 보간된 상관값으로부터 재차 피크를 재검색하고, 재검색된 피크를 기준으로 피드백 지연을 계산한다. 즉, 보간을 통해 더 정확한 피크 와 그로 인해 결정되는 더 정확한 피드백 지연(t1)을 계산할 수 있다. 이러한 보간은 상관도를 계산하기 전의 피드백 신호 등에 미리 적용될 수도 있으나, 보간되지 않은 신호들에 대한 상관값에 대해 보간을 수행함으로써, 상관도 계산의 연산부담을 낮출 수 있으며, 피드백 신호의 샘플링 수를 줄일 수 있게 된다.Next, the calibration device re-searches the peak from the interpolated correlation value, and calculates the feedback delay based on the re-searched peak. That is, through interpolation, a more accurate peak and a more accurate feedback delay (t 1 ) determined thereby can be calculated. Such interpolation may be applied in advance to the feedback signal before calculating the correlation, but by performing interpolation on the correlation values for the non-interpolated signals, the computational burden of the correlation calculation can be reduced, and the number of sampling of the feedback signal can be reduced. can be reduced
위와 같이 계산된 제1 송신 경로에 대한 지연(t1)은 이후 순차적으로 계산되는 타 송신 경로의 지연들을 보상하기 위한 기준지연(Reference Delay)으로 이용된다. The delay t 1 for the first transmission path calculated as above is used as a reference delay for compensating for delays of other transmission paths that are sequentially calculated thereafter.
즉, 교정 장치는 순차적으로 타 송신 경로에 대해, 위 제1송신 경로와 동일한 방식으로 피드백 지연(tN)을 계산하고, 해당 송신 경로의 지연특성이 위 기준경로인 제1 송신 경로와 동일하게 되도록 하기 위해 필요한 지연 보정 지수를 계산한다. 각 송신 경로의 지연 보정 지수는 수학식 1과 같다. That is, the calibration device sequentially calculates the feedback delay (t N ) for other transmission paths in the same manner as the above first transmission path, and the delay characteristic of the corresponding transmission path is the same as the first transmission path that is the reference path Calculate the delay correction factor needed to ensure that The delay correction index of each transmission path is expressed by Equation (1).
여기서, ΔtN은 제N 송신 경로에 필요한 지연 보정 지수, t1은 기준경로의 피드백 지연, tN은 제N 송신 경로의 피드백 지연을 의미한다. Here, Δt N is a delay correction index required for the N-th transmission path, t 1 is the feedback delay of the reference path, and t N is the feedback delay of the N-th transmission path.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 장치의 이득/위상 추정 방법을 도식화한 흐름도이다.3 is a flowchart schematically illustrating a gain/phase estimation method of a calibration apparatus according to an embodiment of the present invention.
각 송신 경로의 이득, 위상 보정 지수는, 지연 보정 지수와 유사하게, 기준 경로에 대해 추정된 이득 및 위상 변위를 기준으로 계산된다.The gain and phase correction indices of each transmit path are calculated based on the estimated gain and phase shift relative to the reference path, similar to the delay correction indices.
먼저, 기준 경로(제1송신 경로)의 이득 및 위상을 추정하기 위해, 교정 장치는 도 2와 관련하여 설명한 방식대로 각 경로의 지연보상값을 산출하고, 산출된 지연보상값을 적용하여 각 송신 경로별로 피드백 신호를 재생성한다. 기준 경로에 대한 재성성된 피드백 신호와 송신 신호를 기초로 기준 경로(제1송신 경로)의 이득 및 위상 변위를 추정한다. 이득 및 위상 변위는 연속된 K개의 샘플을 이용하여 추정될 수 있다. 예컨대, 기준 경로의 이득 및 위상 변위는 수학식 2와 같이 계산된다.First, in order to estimate the gain and phase of the reference path (the first transmission path), the calibration device calculates the delay compensation value of each path in the manner described in relation to FIG. 2 , and applies the calculated delay compensation value to each transmission Regenerate the feedback signal for each path. The gain and phase shift of the reference path (the first transmission path) are estimated based on the regenerated feedback signal and the transmission signal for the reference path. The gain and phase shift can be estimated using K consecutive samples. For example, the gain and phase shift of the reference path are calculated as in Equation (2).
여기서, y1(k)는 기준 경로인 제1송신 경로의 피드백 신호이며, x1(k)는 제1송신 경로에 입력된 송신신호이며, K는 이득 및 위상 변위 추정에 사용된 연속된 샘플 수를 의미한다.Here, y1(k) is the feedback signal of the first transmission path, which is the reference path, x1(k) is the transmission signal input to the first transmission path, and K is the number of consecutive samples used for estimating gain and phase shift. it means.
다음으로, 각 송신 경로의 이득 및 위상 변위를 추정하기 위해, 교정 장치는 도 2와 관련하여 설명한 방식대로 각 경로의 지연보상값을 산출하고, 산출된 지연보상값을 적용하여 각 송신 경로별로 피드백 신호를 재생성한다. 재생성된 피드백 신호와 해당 송신신호를 비교하여 해당 송신 경로의 이득 및 위상 변위를 추정하고, 추정된 이득 및 위상 변위로부터 해당 송신 경로가 기준 경로와 동일한 이득 및 위상 변위를 갖도록 하기 위한 이득/위상 보정 지수를 산출한다. Next, in order to estimate the gain and phase shift of each transmission path, the calibration apparatus calculates the delay compensation value of each path in the manner described with reference to FIG. 2 , and applies the calculated delay compensation value to feedback for each transmission path regenerate the signal. Gain/phase correction for estimating the gain and phase shift of the corresponding transmission path by comparing the regenerated feedback signal with the corresponding transmission signal, and allowing the corresponding transmission path to have the same gain and phase shift as the reference path from the estimated gain and phase displacement Calculate the exponent.
예컨대, 각 송신 경로의 이득/위상 보정 지수는 수학식 3과 같이 계산된다.For example, the gain/phase correction index of each transmission path is calculated as in Equation (3).
여기서, yN(k)는 제N송신 경로의 피드백 신호이며, xN(k)는 제N송신 경로에 입력된 송신신호이며, K는 이득 및 위상 변위 추정에 사용된 연속된 샘플 수를 의미한다.
Here, y N (k) is a feedback signal of the N-th transmission path, x N (k) is a transmission signal input to the N-th transmission path, and K is the number of consecutive samples used for gain and phase shift estimation. do.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신경로를 갖는 무선 수신 장치의 교정(Calibration) 장치를 도식화한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a calibration device of a wireless receiving device having multiple reception paths according to an embodiment of the present invention.
무선 수신 장치는 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나(미도시)와, 상기 각 안테나 소자에 대응하는 복수의 수신 경로를 구비한다. 도 4에 예시된 각 수신 경로는 기저대역 처리를 위한 ADC(Analog- Digital Converter), RF 처리를 위한 하향 컨버터(Down Converter) 및 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)를 포함한다.The radio reception apparatus includes an array antenna (not shown) having a plurality of antenna elements, and a plurality of reception paths corresponding to the respective antenna elements. Each reception path illustrated in FIG. 4 includes an analog-digital converter (ADC) for baseband processing, a down converter for RF processing, and a low noise amplifier (LNA).
교정 장치는 상기 무선 수신 장치에 구비된 각 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성, 진폭 특성을 동일하게 교정하도록 구성된다. 특히, 본 실시예에 따른 교정 장치는 교정을 위한 별도의 교정신호를 이용하여 교정 기능을 수행한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 교정 장치는 각 수신 경로의 끝단(예컨대, LNA와 안테나 사이)에 위치한 RF 커플러, RF 스위치, 교정신호 발생기, 보상 필터 엔진 및 각 송신 경로에 위치한 보상수단들을 포함할 수 있다. The calibration device is configured to equally calibrate delay characteristics, phase characteristics, and amplitude characteristics of each reception path provided in the radio receiving device. In particular, the calibration device according to this embodiment performs a calibration function using a separate calibration signal for calibration. 4, the calibration device according to this embodiment is located at the end of each receiving path (eg, between the LNA and the antenna), the RF coupler, the RF switch, the calibration signal generator, the compensation filter engine, and located in each transmission path. Compensation measures may be included.
교정신호 발생기는 보상필터엔진에 의해 제어되며, 각 수신경로에 입력할 교정신호를 생성한다. 교정신호는 각 수신 경로의 주신호(Main Signal)인 수신신호와 교정신호의 분리를 용이하게 하기 위해, 수신신호가 가지는 주파수 이외의 주파수 성분을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 단순한 대역통과필터를 통해 수신신호와 교정신호를 분리하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 교정신호 발생기는 임의의 시퀀스(Arbitrary Sequence)들의 합성으로 획득되는 교정신호를 생성할 수 있다. 도 5는 이러한 교정신호의 생성 방식을 예시하고 있다. 또한, 교정신호는 각 수신 경로에 하나 또는 두 개의 신호가 입력될 수 있다. 도 6은 교정신호의 입력 형태에 대해 예시하고 있다. 일부 실시예에서, 교정신호는 수신신호의 주파수 대역으로부터 ΔM 만큼 이격된 주파수를 가진 단일 신호 형태일 수 있다(도 6의 (a) 및 (b) 참조). 다른 실시예에서, 교정신호는 수신신호의 주파수 대역으로부터 ΔM 만큼 이격된 한 쌍의 신호 형태일 수 있다(도 6의 (c) 참조).The calibration signal generator is controlled by the compensation filter engine and generates a calibration signal to be input to each receiving path. The calibration signal preferably has a frequency component other than the frequency of the received signal in order to facilitate separation of the calibration signal, which is the main signal, of each reception path. In this case, it is possible to separate the received signal and the calibration signal through a simple bandpass filter. Preferably, the calibration signal generator may generate a calibration signal obtained by synthesizing arbitrary sequences (Arbitrary Sequences). 5 illustrates a method of generating such a calibration signal. In addition, as for the calibration signal, one or two signals may be input to each reception path. 6 illustrates an input form of a calibration signal. In some embodiments, the calibration signal may be in the form of a single signal having a frequency spaced apart from the frequency band of the received signal by ΔM (see FIGS. 6A and 6B ). In another embodiment, the calibration signal may be in the form of a pair of signals spaced apart by ΔM from the frequency band of the received signal (refer to (c) of FIG. 6).
개별 RF 커플러는 각 안테나의 전단에 결합된다. 예컨대, RF 커플러는 RF 스위치를 통해 교정신호 발생기로부터 수신되는 교정신호를 각 수신 경로의 주신호인 수신신호에 삽입한다. 이들 RF 커플러에 의해 삽입되는 교정신호는 각 수신경로의 디지털 영역인 기저대역에 연결된 디지털 스위치를 통해 피드백되어 후속 처리되는 피드백 신호와 비교된다. 지연, 위상 변위 및/또는 이득의 측정은 각 수신경로 간에 수신 지연, 위상 변위, 이득 관계를 특징 지우거나 조절하기 위해 이용된다.A separate RF coupler is coupled to the front end of each antenna. For example, the RF coupler inserts the calibration signal received from the calibration signal generator through the RF switch into the reception signal, which is the main signal of each reception path. The calibration signal inserted by these RF couplers is fed back through a digital switch connected to the baseband, which is the digital domain of each receiving path, and compared with the feedback signal that is subsequently processed. Measurements of delay, phase shift and/or gain are used to characterize or adjust the receive delay, phase shift, and gain relationship between each receiver path.
보상 필터 엔진은 각 수신경로의 디지털 영역인 기저대역에 연결된 디지털 스위치를 통해 피드백 신호로부터 주신호인 수신신호를 제거하여 수신경로를 통과한 교정신호를 획득하고, 이미 알고 있는 교정신호의 샘플값들과 비교하여 각 RF 수신경로의 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 측정하고, 보상 파라미터를 산출한다. 각 수신 경로에 대한 측정은 동시에 수행되기보다는 순차적으로 수행된다. 즉, 보상 필터 엔진은 각 수신 경로의 후단인 디지털 영역인 기저대역에 연결된 디지털 스위치 및 각 수신 경로의 RF 후단에 연결된 커플러에 연결된 RF 스위치를 제어하여, 수신경로의 디지털 송신신호와 측정하고자 하는 수신 경로의 출력 신호를 읽어 들이고, 수신 경로의 출력 신호를 교정신호의 샘플값들과 비교하여 해당 수신경로의 보상 값을 계산하여 해당 수신경로의 보상수단에 적용한다. The compensation filter engine removes the received signal, which is the main signal, from the feedback signal through the digital switch connected to the baseband, which is the digital domain of each receiving path, to obtain the calibration signal that has passed through the receiving path, By comparison, delay characteristics, phase characteristics and/or amplitude characteristics of each RF receiving path are measured, and compensation parameters are calculated. Measurements for each receive path are performed sequentially rather than simultaneously. That is, the compensation filter engine controls the digital switch connected to the baseband, which is the digital domain at the rear end of each receive path, and the RF switch connected to the coupler connected to the RF end of each receive path, and the digital transmit signal of the receive path and the receive to be measured. The output signal of the path is read, the output signal of the receiving path is compared with sample values of the calibration signal, the compensation value of the corresponding receiving path is calculated and applied to the compensation means of the corresponding receiving path.
보상필터엔진은 샘플 획득부, 유효성 검사부, 지연 연산부, 이득/위상 연산부를 포함할 수 있다. 샘플 획득부는 수신경로에 입력되는 교정신호를 샘플 캡쳐하고, 각 수신경로의 디지털 영역인 기저대역에 연결된 디지털 스위치를 통해 피드백 신호로부터 주신호인 수신신호를 제거하여 수신경로를 통과한 교정신호를 획득한다. 유효성 검사부는 샘플 캡쳐된 데이터의 유효성을 검사한다. 지연 연산부는 유효성 검사가 완료된 데이터를 이용하여 지연 보상 값을 계산하고, 이득/위상 연산부는 유효성 검사가 완료된 데이터를 이용하여 이득 보상 값 및 위상 보상 값을 계산한다.The compensation filter engine may include a sample acquisition unit, a validity check unit, a delay operation unit, and a gain/phase operation unit. The sample acquisition unit captures a sample of the calibration signal input to the receiving path, and removes the received signal, which is the main signal, from the feedback signal through a digital switch connected to the baseband, which is the digital region of each receiving path, to obtain the calibration signal passing through the receiving path. . The validation unit checks the validity of the sample-captured data. The delay calculating unit calculates a delay compensation value using the validation-checked data, and the gain/phase calculating part calculates a gain compensation value and a phase compensation value using the validation-checked data.
각 수신 경로의 후단에는 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 보상하기 위한 보상수단이 포함된다. 도 4에 예시된 각 수신 경로는 지연 특성을 보상하기 위한 지연 보상 필터와, 진폭특성 및 위상 특성을 보상하기 위한 복소 멀티플렉서(Complex Mutiplier)를 구비한다. 지연 보상 필터는, 예컨대, 정수지연보상(Inter Delay Compensation) 블록과 부분지연보상(Factional Delay Compensation) 블록을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 수신 경로 중에 어느 한 수신 경로에는 이들 보상 수단이 구비되어 있지 않은데, 해당 수신 경로는 다른 수신 경로들의 보상을 위한 기준 경로로 동작한다. 즉, 보상필터엔진은 먼저 보상 수단이 구비되어 있지 않은 기준 경로의 지연 특성, 위상 특성 및/또는 진폭 특성을 측정한다. 기준 경로의 특성들은 이후 순차적으로 측정되는 타 수신 경로의 특성들을 보상하기 위한 기준값으로 이용된다.Compensating means for compensating the delay characteristic, the phase characteristic and/or the amplitude characteristic are included at the rear end of each reception path. Each reception path illustrated in FIG. 4 includes a delay compensation filter for compensating for a delay characteristic, and a complex multiplexer for compensating for an amplitude characteristic and a phase characteristic. The delay compensation filter may include, for example, an Inter Delay Compensation block and a Partial Delay Compensation block. Here, one of the plurality of receiving paths is not provided with these compensation means, and the corresponding receiving path operates as a reference path for compensating the other receiving paths. That is, the compensation filter engine first measures the delay characteristic, the phase characteristic, and/or the amplitude characteristic of the reference path not provided with the compensation means. The characteristics of the reference path are then used as reference values for compensating for characteristics of other reception paths that are sequentially measured.
각 수신경로의 지연, 위상 및 이득 특성을 추정하는 방법은, 별도의 교정신호를 채용하는 것 이외에는, 도 2 및 도 3과 관련하여 설명한 송신 경로의 지연, 위상 및 이득 특성을 추정하는 방식과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
The method of estimating the delay, phase, and gain characteristics of each receiving path is the same as the method of estimating the delay, phase, and gain characteristics of the transmission path described in relation to FIGS. 2 and 3, except that a separate calibration signal is employed. Therefore, a detailed description is omitted.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and a person skilled in the art to which this embodiment belongs may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (20)
상기 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로, 상기 복수의 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성 중 적어도 하나를 추정하는 추정과정;
상기 복수의 송신 경로들 중 어느 하나를 기준으로 나머지 타 송신 경로들에 대한 교정 인자들을 산출하는 산출과정; 및
상기 교정 인자를 기초로 상기 타 송신 경로들을 교정하는 교정과정;
을 포함하고,
상기 추정과정은,
각 송신 경로에 입력된 송신신호와 상기 송신 경로의 출력신호로부터 추출한 샘플들과의 상관(Correlation) 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값의 피크(Peak)를 중심으로 일정 범위에 대해 보간(Interpolation)을 수행하고, 보간된 상관 값에 대해 재차 결정된 피크를 기초로 상기 송신경로의 지연특성을 추정하는 과정을 포함하는, 무선 송신 장치의 교정 방법.A calibration method of a radio transmission apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of transmission paths corresponding to each antenna element, the method comprising:
an estimation process of estimating at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of the plurality of transmission paths based on a change in the transmission signal passing through the respective transmission paths;
a calculation process of calculating calibration factors for other transmission paths based on any one of the plurality of transmission paths; and
a calibration process of calibrating the other transmission paths based on the calibration factor;
including,
The estimation process is
A correlation value is calculated between a transmission signal input to each transmission path and samples extracted from an output signal of the transmission path, and interpolation is performed for a certain range around a peak of the calculated correlation value. ) and estimating the delay characteristic of the transmission path based on the re-determined peak for the interpolated correlation value.
상기 추정과정은,
상기 송신 신호를 입력한 뒤 기설정된 시간이 경과된 이후부터 상기 각 송신 경로의 출력신호를 캡쳐(Capture)하는 방식으로 상기 샘플들을 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 송신 장치의 교정 방법.According to claim 1,
The estimation process is
Calibration of a wireless transmission device, characterized in that it further comprises the step of acquiring the samples in a manner of capturing an output signal of each transmission path after a preset time has elapsed after inputting the transmission signal Way.
상기 타 송신경로의 지연 특성을 교정한 후, 상기 지연 특성이 교정된 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로 상기 위상 특성 및 이득 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는, 무선 송신 장치의 교정 방법.According to claim 1,
After correcting the delay characteristic of the other transmission path, the phase characteristic and the gain characteristic are estimated based on the change of the transmission signal passing through the respective transmission paths for which the delay characteristic is corrected. Way.
상기 각 안테나의 전단에서, 복수의 송신 경로들의 출력신호들을 캡쳐하는 RF 커플러;
상기 RF 커플러로부터 전달되는 각 송신 경로들의 출력신호를 하향 변환하는 하향 컨버터;
상기 하향 컨버터로부터 전달되는 하향 변환된 출력신호를 상기 각 송신경로에 입력한 송신신호와 비교하여, 각 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 복수의 송신경로 중 어느 하나의 송신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 송신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 보상필터엔진; 및
상기 하나 이상의 교정인자를 기초로 상기 타 송신 경로들을 교정하는 교정수단
을 포함하고,
상기 보상필터엔진은,
각 송신 경로에 입력된 송신신호와 상기 송신 경로의 출력신호로부터 추출한 샘플들과의 상관(Correlation) 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값의 피크(Peak)를 중심으로 일정 범위에 대해 보간(Interpolation)을 수행하고, 보간된 상관 값에 대해 재차 결정된 피크를 기초로 상기 송신경로의 지연특성을 추정하는 것을 특징으로 하는, 무선 송신 장치의 교정 장치.A calibration apparatus for a radio transmission apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of transmission paths corresponding to the respective antenna elements, the calibration apparatus comprising:
an RF coupler at the front end of each antenna to capture output signals of a plurality of transmission paths;
a down converter for down-converting an output signal of each transmission path transmitted from the RF coupler;
By comparing the down-converted output signal transmitted from the down converter with the transmission signal input to each transmission path, at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of each transmission path is estimated, and among the plurality of transmission paths a compensation filter engine for calculating one or more correction factors for other transmission paths based on delay characteristics, phase characteristics, and gain characteristics of one transmission path; and
Calibration means for calibrating the other transmission paths based on the one or more calibration factors
including,
The compensation filter engine,
A correlation value is calculated between a transmission signal input to each transmission path and samples extracted from an output signal of the transmission path, and interpolation is performed for a certain range around a peak of the calculated correlation value. ), and estimating the delay characteristic of the transmission path based on the peak determined again with respect to the interpolated correlation value.
상기 보상필터엔진은,
상기 송신 신호를 입력한 뒤 기설정된 시간이 경과된 이후부터 상기 각 송신 경로의 출력신호를 캡쳐(Capture)하는 것을 특징으로 하는, 무선 송신 장치의 교정 장치.8. The method of claim 7,
The compensation filter engine,
A calibration device for a wireless transmission device, characterized in that the output signal of each transmission path is captured after a preset time has elapsed after inputting the transmission signal.
상기 보상필터엔진은,
상기 지연 특성을 교정한 후, 상기 지연 특성이 교정된 각 송신 경로들을 통과한 송신신호의 변화를 기초로 상기 위상 특성 및 이득 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는, 무선 송신 장치의 교정 장치.8. The method of claim 7,
The compensation filter engine,
After the delay characteristic is corrected, the phase characteristic and the gain characteristic are estimated based on a change in a transmission signal passing through each transmission path for which the delay characteristic is corrected.
교정 신호를 생성하는 생성과정;
상기 각 수신 경로의 주신호(Main Signal)에 상기 교정 신호를 삽입하는 삽입과정;
상기 각 수신 경로의 출력신호로부터 상기 교정 신호를 추출하는 추출과정;
상기 삽입된 교정 신호와 상기 추출된 교정 신호를 비교하여 상기 각 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 진폭 특성 중 적어도 하나를 추정하는 추정과정;
상기 복수의 수신 경로 중 어느 하나의 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 수신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 산출과정;
상기 교정 인자를 기초로 상기 각 수신 경로를 교정하는 교정과정;
을 포함하고,
상기 추정과정은,
각 수신 경로에서 추출된 교정신호와 상기 삽입된 교정신호의 샘플들과의 상관(Correlation) 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값의 피크(Peak)를 중심으로 일정 범위에 대해 보간(Interpolation)을 수행하고, 보간된 상관 값에 대해 재차 결정된 피크를 기초로 상기 수신 경로의 지연특성을 추정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 수신 장치의 교정 방법.A calibration method of a radio receiving apparatus having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of receiving paths corresponding to each antenna element, the method comprising:
a generating process for generating a calibration signal;
an insertion process of inserting the calibration signal into a main signal of each reception path;
an extraction process of extracting the calibration signal from the output signal of each reception path;
an estimation process of estimating at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and an amplitude characteristic of each of the reception paths by comparing the inserted calibration signal with the extracted calibration signal;
a calculation process of calculating one or more correction factors for other reception paths based on a delay characteristic, a phase characteristic, and a gain characteristic of any one reception path among the plurality of reception paths;
a calibration process of calibrating each of the reception paths based on the calibration factors;
including,
The estimation process is
Calculates a correlation value between the calibration signal extracted from each reception path and samples of the inserted calibration signal, and interpolates for a certain range around the peak of the calculated correlation value. and estimating the delay characteristic of the reception path based on the peak determined again with respect to the interpolated correlation value.
상기 교정 신호는,
상기 주 신호가 가지는 주파수 이외의 주파수 성분을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 수신 장치의 교정 방법.12. The method of claim 11,
The calibration signal is
A calibration method of a radio receiving apparatus, characterized in that the signal has a frequency component other than the frequency of the main signal.
상기 교정 신호는,
임의의 시퀀스(Arbitrary Sequence)에 기초하여 생성된 파일럿(Pilot) 신호인 것을 특징으로 하는, 무선 수신 장치의 교정 방법.12. The method of claim 11,
The calibration signal is
A method of calibrating a radio receiving apparatus, characterized in that it is a pilot signal generated based on an arbitrary sequence.
상기 추출과정은,
상기 교정 신호를 삽입한 뒤 기설정된 시간이 경과된 이후부터 상기 각 수신 경로의 출력신호를 캡쳐하는 과정; 및
캡쳐된 출력신호로부터 상기 교정신호를 추출하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 수신 장치의 교정 방법.12. The method of claim 11,
The extraction process is
a process of capturing output signals of each of the reception paths after a predetermined time has elapsed after inserting the calibration signal; and
The process of extracting the calibration signal from the captured output signal
A calibration method of a wireless receiving device comprising a.
상기 타 수신 경로의 지연 특성을 교정한 후, 상기 지연 특성이 교정된 각 송신 경로들을 통과한 교정 신호의 변화를 기초로 상기 위상 특성 및 이득 특성을 추정하는 것을 특징으로 하는, 무선 수신 장치의 교정 방법.12. The method of claim 11,
After correcting the delay characteristic of the other reception path, the phase characteristic and the gain characteristic are estimated based on a change in the calibration signal passing through each transmission path for which the delay characteristic is corrected, Way.
교정신호를 생성하기 위한 교정신호 생성기;
상기 각 안테나의 전단에서, 복수의 수신 경로들의 주신호(Main Signal)에 상기 교정 신호를 삽입하는 RF 커플러;
상기 각 수신 경로의 출력신호로부터 상기 교정 신호를 추출하고, 상기 삽입된 교정신호와 상기 추출된 교정 신호를 비교하여 상기 각 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 진폭 특성 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 복수의 수신 경로 중 어느 하나의 수신 경로의 지연 특성, 위상 특성 및 이득 특성을 기준으로 타 수신 경로들에 대한 하나 이상의 교정인자를 산출하는 보상필터엔진; 및
상기 하나 이상의 교정인자를 기초로 상기 타 수신 경로들을 교정하는 교정수단
을 포함하고,
상기 보상필터엔진은,
각 수신 경로에서 추출된 교정신호와 상기 삽입된 교정신호의 샘플들과의 상관(Correlation) 값을 계산하고, 상기 계산된 상관 값의 피크(Peak)를 중심으로 일정 범위에 대해 보간(Interpolation)을 수행하고, 보간된 상관 값에 대해 재차 결정된 피크를 기초로 상기 수신 경로의 지연특성을 추정하는 것을 특징으로 하는, 무선 수신 장치의 교정 장치.A calibration apparatus for a radio reception device having an array antenna having a plurality of antenna elements and a plurality of reception paths corresponding to the respective antenna elements, the calibration apparatus comprising:
a calibration signal generator for generating a calibration signal;
an RF coupler for inserting the calibration signal into a main signal of a plurality of reception paths at the front end of each antenna;
extracting the calibration signal from the output signal of each receiving path, and comparing the inserted calibration signal with the extracted calibration signal to estimate at least one of a delay characteristic, a phase characteristic, and an amplitude characteristic of each reception path, and a compensation filter engine for calculating one or more correction factors for other reception paths based on delay characteristics, phase characteristics, and gain characteristics of any one reception path among a plurality of reception paths; and
Calibration means for calibrating the other reception paths based on the one or more calibration factors
including,
The compensation filter engine,
Calculates a correlation value between the calibration signal extracted from each reception path and samples of the inserted calibration signal, and interpolates for a certain range around the peak of the calculated correlation value. and estimating the delay characteristic of the reception path based on the peak determined again with respect to the interpolated correlation value.
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