KR100327863B1 - RF module and method for compensating non-linear distortion and stabilizing and maximizing the output of RF band wireless communication transmission section using digital signal processing operation - Google Patents
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Abstract
디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 방법 및 RF 모듈이 개시되어 있다. D/A변환기(2), 제 1 저역통과필터(LPF)(3), 믹서(4), 제 1 대역통과필터(BPF)(5), 전력증폭기(6), 제 2 대역통과필터(BPF)(7), 감쇄기(8), 주파수변환기(믹서)(9), 제 2 저역통과필터(10), A/D변환기(11), DSP 프로세서(12), 제 1 D/A 변환기(13), 제 2 D/A 변환기(14), 제 3 D/A 변환기(15) 및 안테나(16)를 구비한 RF 무선통신 송신 시스템에 있어서: DSP 프로세서(12)에서 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)의 A, B, C 필터계수를 초기화하는 단계(S1); 원신호와 피드백 신호의 일치를 체크하여(S2) 일치되지 않으면 상기 제어 신호에 의해 A, B, C 필터 계수를 조정하여(S3), 원신호와 피드백 신호가 일치되도록 반복 실행하는 단계; 및 조정된 필터계수(A,B,C)를 사용하여 비선형 특성에 의한 왜곡을 교정하여 안테나를 통해 RF 대역의 안정된 데이터를 송출하는 단계(S4)로 구성된다. 따라서, DSP 프로세서에 의한 필터계수(A,B,C,D)를 실시간 보정으로 인해 고가의 선형적인 특성을 가지는 부품을 사용하지 않고도 각 필터의 비선형적인 특성을 극복하여 왜곡을 방지함으로써 RF 대역 무선통신 송신단의 출력을 안정화하고 극대화할 수 있다.Disclosed are a method for stabilizing, maximizing and nonlinear distortion compensation of an RF band wireless communication transmitter using digital signal processing. D / A converter (2), first low pass filter (LPF) (3), mixer (4), first band pass filter (BPF) (5), power amplifier (6), second band pass filter (BPF) (7), attenuator (8), frequency converter (mixer) (9), second low pass filter (10), A / D converter (11), DSP processor (12), first D / A converter (13) A RF wireless communication transmission system having a second D / A converter 14, a third D / A converter 15, and an antenna 16, comprising: a first low pass filter 3 in the DSP processor 12; Initializing the A, B, C filter coefficients of the first band pass filter 5 and the second band pass filter 7 (S1); Checking the coincidence of the original signal and the feedback signal (S2) and if not matching, adjusting the A, B, C filter coefficients according to the control signal (S3), and repeatedly executing the original signal and the feedback signal to coincide; And correcting the distortion due to the nonlinear characteristics by using the adjusted filter coefficients A, B, and C to transmit stable data in the RF band through the antenna (S4). Therefore, RF coefficients can be avoided by avoiding distortion by overcoming the nonlinear characteristics of each filter without using expensive linear components due to real-time correction of the filter coefficients (A, B, C, D) by the DSP processor. The output of the communication transmitter can be stabilized and maximized.
Description
본 발명은 디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 기법을 적용한 RF 모듈에 관한 것으로써, 특히 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화 방법과, 디지털 신호처리 프로세서를 사용하여 전력 증폭기와 필터 등 무선통신 송신기기의 부품들이 가지는 비선형적인 특성을 자동으로 보상하여 선형적이며 안정적인 출력 특성을 가지도록 무선통신 송신단의 비선형 왜곡 보상을 위한 디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 기법을 적용한 RF 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an RF module to which the output stabilization, maximization and nonlinear distortion compensation techniques of an RF band wireless communication transmitter using digital signal processing are applied. In particular, a method of stabilizing and maximizing the output of a wireless communication transmitter and a digital signal processor are provided. RF band radio using digital signal processing operation for nonlinear distortion compensation of wireless communication transmitter to automatically compensate for nonlinear characteristics of parts of wireless communication transmitter such as power amplifier and filter. The present invention relates to an RF module that applies output stabilization, maximization, and nonlinear distortion equalization techniques of a communication transmitter.
도 1은 종래의 무선통신 송신부의 구성도를 나타낸다.1 shows a configuration diagram of a conventional wireless communication transmitter.
기존 무선통신 송신부는 D/A변환기, 저역통과필터(LPF), 믹서, 대역통과필터(BPF), 여러개의 전력증폭기, 및 안테나로 구성된다.The existing wireless communication transmitter consists of a D / A converter, a low pass filter (LPF), a mixer, a band pass filter (BPF), several power amplifiers, and an antenna.
도 1을 참조하여 무선통신 송신부 회로의 동작은 다음과 같이 설명한다.The operation of the wireless communication transmitter circuit will be described with reference to FIG. 1 as follows.
베이스밴드(Baseband) 변조단에서 변조된 디지털 신호는 D/A 변환기를 거쳐 아날로그 신호로 변환되어 저역통과필터(LPF)로 제공되며, 저역필터링된 신호를 믹서를 통해 반송주파수(carrier frequency)에 실어준다.The digital signal modulated at the baseband modulation stage is converted into an analog signal through a D / A converter and provided to a low pass filter (LPF). The low pass filtered signal is loaded on a carrier frequency through a mixer. give.
캐리어 주파수에 실린 데이터는 다시 대역통과필터(BPF)를 거쳐 전력 증폭기로 넘겨지면, 여러 개의 전력증폭기를 가지는 전력 증폭단에서는 무선으로 송출하기에 충분한 전력으로 신호를 증폭한 후 충분히 증폭된 신호는 안테나를 통해 송출된다. 이때, 전력 증폭단에서 하나의 전력 증폭기는 그 이득의 폭에 제한이 있기 때문에 대출력을 얻기 위하여 여러 개의 전력 증폭기를 사용하는 경우도 있다.When the data on the carrier frequency is passed back through the band pass filter (BPF) to the power amplifier, the power amplification stage having multiple power amplifiers amplifies the signal with sufficient power to be transmitted wirelessly, and then the signal is sufficiently amplified. It is sent out through. In this case, since a single power amplifier has a limited gain width in the power amplifier stage, several power amplifiers may be used to obtain a large output.
그러나, 기존의 무선통신 송신단의 문제점은 필터와 전력증폭기 등 무선통신 송신단에 사용되는 부품의 특성이 비선형적이어서 부품의 특성에 따라 무선통신 송신단의 성능이 좌우되고, 선형적인 특성을 가지는 부품은 매우 고가로 판매되어 송신단의 가격이 상승하는 원인이 되며, 전력증폭기의 경우 비선형적인 증폭 특성으로 인하여 선형적인 증폭 특성을 가지는 대역만을 실제 증폭에 사용하므로써 증폭도가 제한되고 효율적인 증폭기를 만들기가 어려운 문제점이 있다.However, the problem of the conventional wireless communication transmitter is that the characteristics of the components used in the wireless communication transmitter such as the filter and the power amplifier are non-linear, so the performance of the wireless communication transmitter depends on the characteristics of the components, and the components having the linear characteristics are very Due to the high price, the price of the transmitter is increased, and the power amplifier has a problem that it is difficult to make an efficient amplifier by limiting the amplification degree by using only the band having the linear amplification characteristic for the actual amplification due to the nonlinear amplification characteristic. .
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화 방법으로 비선형적인 부품의 특성을 적응 원리를 이용하여 출력이 안정되고 극대화된 무선통신 송신단을 제안하고, 디지털 신호처리 프로세서를 사용함으로써 무선통신 송신단 설계에서 부품의 특성에 영향을 적게 받도록 고가의 선형적인 특성을 가지는 부품을 사용하지 않아도 안정적인 출력 특성을 가지는 경제적인 무선통신 송신단을 제공하는 디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 기법을 적용한 RF 모듈을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to stabilize the output using the adaptive principle of the characteristics of the non-linear components in the output stabilization and maximization method of the RF band wireless communication transmitter and Economical wireless communication with stable output characteristics without the use of expensive linear components by suggesting maximized wireless transmitter and using digital signal processing processor to be less affected by component characteristics in wireless transmitter design The present invention provides an RF module that applies output stabilization, maximization and nonlinear distortion compensation of RF band wireless communication transmitter using digital signal processing operation.
본 발명의 다른 목적은 상기 장치를 실행하는 데 특히 적합한 무선통신 송신단의 출력 극대화 및 비선형왜곡 보상 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method for maximizing output and nonlinear distortion compensation of a wireless communication transmitter, which is particularly suitable for implementing the apparatus.
도 1은 종래의 무선통신 송신부의 구성도.1 is a block diagram of a conventional wireless communication transmitter.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화를 위한 무선통신 송신부의 구성도.Figure 2 is a block diagram of a wireless communication transmitter for stabilizing and maximizing the output of the RF band wireless communication transmitter according to the first embodiment of the present invention.
도 3의 도 2의 (a)는 조정가능한 저역통과필터, (b)는 조정가능한 대역통과 필터.Figure 2 of Figure 3 (a) is an adjustable low pass filter, (b) is an adjustable band pass filter.
도 4는 도 2에서 디지털 신호처리 프로세서의 작동을 설명한 흐름도.4 is a flow chart illustrating the operation of the digital signal processing processor in FIG.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화를 위한 무선통신 송신부의 구성도.5 is a configuration diagram of a wireless communication transmitter for stabilizing and maximizing output of an RF band wireless communication transmitter according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에서 디지털 신호처리 프로세서의 작동을 설명한 흐름도.6 is a flow chart illustrating the operation of the digital signal processing processor in FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 디지탈 필터부 2 : D/A변환기1: Digital Filter Part 2: D / A Converter
3 : 제 1 저역통과필터(LPF) 4 : 믹서3: first low pass filter (LPF) 4: mixer
5 : 제 1 대역통과필터(BPF) 6 : 전력증폭기5: first band pass filter (BPF) 6: power amplifier
7 : 제 2 대역통과필터(BPF) 8 : 감쇄기7 second band pass filter 8 attenuator
9 : 주파수변환기(믹서) 10 : 제 2 저역통과필터(LPF)9: frequency converter (mixer) 10: second low pass filter (LPF)
11 : A/D변환기 12 : DSP 프로세서11: A / D Converter 12: DSP Processor
13 : 제 1 D/A 변환기 14 : 제 2 D/A 변환기13: first D / A converter 14: second D / A converter
15 : 제 3 D/A 변환기 16 : 안테나15: third D / A converter 16: antenna
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 베이스밴드 변조단에서 디지털 변조된 원 신호를 아날로그 변조 신호로 변환하기 위한 D/A변환기(2), 제 1 저역통과필터(LPF)(3), 믹서(4), 제 1 대역통과필터(BPF)(5), 무선으로 송출하기 충분하도록 전력을 증폭하는 전력 증폭기(6), 제 2 대역통과필터(7), 안테나(16)를 구비하는 RF 무선통신 송신 시스템에 있어서: 안테나로부터 방사되는 신호를 증폭된 크기만큼 신호를 감쇄하여 감쇄된 신호를 제공하는 감쇄기(8); 상기 감쇄된 신호를 입력받아 다시 반송주파수를 곱하기 위한 주파수 변환기(믹서)(9); 상기 주파수 변환기(9)부터의 출력 신호를 입력받아 제 2 저역필터링된 신호를 제공하기 위한 제 2 저역통과필터(10); 상기 제2 저역필터링된 신호를 입력받아 A/D변환하여 피드백된 신호를 제공하기 위한 A/D 변환기(11); 상기 디지털 변조된 원 신호와 상기 피드백된 신호를 입력받아 비선형 특성에 의한 왜곡을 방지하기 위해 주파수 영역에서 차이점을 분석하여 원신호와 피드백된 신호의 차이가 최소로 되도록 필터 계수(A,B,C)를 조정하여 각각 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)로 아날로그 제어 신호를 제공하기 위한 DSP 프로세서(12); 상기 DSP 프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 1 저역통과필터(3)로 상기 제 1 제어 신호를 제공하여 상기 제 1 저역통과필터(3)의 R, C 특성에 의한 필터 계수값(A)을 조정하여 저역필터링 되도록 하기 위한 제 1 D/A 변환기(13); 상기 DSP 프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 1 대역통과필터(5)로 상기 제 2 제어 신호를 제공하여 R, C 특성에 의한 필터 계수값(B)을 조정하여 특정 대역의 주파수만 통과되도록 하기 위한 제 2 D/A 변환기(14); 및 상기 DSP프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 2 대역통과필터(7)로 상기 제 3 제어 신호를 제공하여 R, C 특성에 의한 필터 계수값(C)을 조정하여 특정 대역의 주파수만 통과되도록 하기 위한 제 3 D/A 변환기(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 기법을 적용한 RF 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a D / A converter (2), a first low pass filter (LPF) (3), a mixer (10) for converting an original signal digitally modulated at a baseband modulation stage into an analog modulated signal. 4) RF radio communication comprising a first band pass filter (BPF) 5, a power amplifier 6 that amplifies the power enough to be transmitted wirelessly, a second band pass filter 7, and an antenna 16 A transmission system comprising: an attenuator (8) for attenuating a signal radiated from an antenna by an amplified magnitude to provide an attenuated signal; A frequency converter (mixer) 9 for receiving the attenuated signal and multiplying the carrier frequency again; A second low pass filter (10) for receiving the output signal from the frequency converter (9) to provide a second low pass filtered signal; An A / D converter (11) for receiving the second low-pass filtered signal and performing A / D conversion to provide a feedback signal; Filter coefficients A, B, and C so that the difference between the original signal and the feedback signal is minimized by analyzing the difference in the frequency domain in order to receive the digitally modulated original signal and the feedback signal and prevent distortion caused by nonlinear characteristics. A DSP processor 12 for providing an analog control signal to the first low pass filter 3, the first band pass filter 5, and the second band pass filter 7, respectively; R and C characteristics of the first low pass filter 3 by receiving an analog control signal from the DSP processor 12 and performing D / A conversion to provide the first control signal to the first low pass filter 3. A first D / A converter 13 for adjusting the filter coefficient A by means of low pass filtering; The analog control signal is received from the DSP processor 12 and subjected to D / A conversion to provide the second control signal to the first bandpass filter 5 to adjust filter coefficient values B according to R and C characteristics. A second D / A converter 14 to allow only a frequency of a specific band to pass through; And receiving an analog control signal from the DSP processor 12 and performing D / A conversion to provide the third control signal to the second band pass filter 7 to obtain filter coefficient values C according to R and C characteristics. It is composed of a third D / A converter (15) for adjusting only the frequency of a specific band by adjusting the output stabilization, maximization and nonlinear distortion compensation of the RF band wireless communication transmitter using digital signal processing operation Provides an RF module.
상기한 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 DSP 프로세서(12)에서 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)의 A, B, C 필터계수를 초기화하는 단계(S1); 원신호와 피드백 신호의 일치를 체크하여(S2) 일치되지 않으면 상기 제어 신호에 의해 A, B, C 필터 계수를 조정하여(S3), 원신호와 피드백 신호가 일치되도록 반복 실행하는 단계; 및 조정된 필터계수(A,B,C)를 사용하여 비선형 특성에 의한 왜곡을 교정하여 안테나를 통해 RF 대역의 안정된 데이터를 송출하는 단계(S4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털신호처리 연산을 이용한 RF대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the A, B, C filters of the first low pass filter 3, the first band pass filter 5, and the second band pass filter 7 in the DSP processor 12. Initializing a coefficient (S1); Checking the coincidence of the original signal and the feedback signal (S2) and if not matching, adjusting the A, B, C filter coefficients according to the control signal (S3), and repeatedly executing the original signal and the feedback signal to coincide; And transmitting the stable data of the RF band through the antenna by correcting the distortion caused by the nonlinear characteristic using the adjusted filter coefficients A, B, and C. The present invention provides a method for stabilizing, maximizing, and nonlinear distortion of an RF band wireless communication transmitter.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 적용되는 RF(Radio Frequency)의 범위는 902∼928MHz, 2.4∼ 2.4835 GHz, 5.725∼5.825 GHz의 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역이며 기타 RF 무선통신용 대역에도 적용 가능하며, 무선통신 송신에 사용되는 전력 증폭기와 필터 등에 디지털 신호처리(DSP) 프로세서를 사용하여 적응특성을 부여함으로써 안정적인 출력은 물론 좀 더 효율적인 출력특성을 이끌어내는 방법이다.RF (Radio Frequency) range to which the present invention is applied is 902 ~ 928MHz, 2.4 ~ 2.4835 GHz, 5.725 ~ 5.825 GHz ISM (Industrial, Scientific, and Medical) band and can be applied to other RF wireless communication band, wireless communication By applying digital signal processing (DSP) processors to power amplifiers and filters used for transmission, it is a method of obtaining stable output as well as more efficient output characteristics.
여기서, DSP 프로세서라 함은 디지털 신호 처리 연산을 수행하는 DSP, ASIC(Application Specific IC), RISC(Reduced Instruction Set Computer) 프로세서 등을 포함한다.Here, the DSP processor includes a DSP for performing digital signal processing operations, an application specific IC (ASIC), a reduced instruction set computer (RISC) processor, and the like.
무선통신 송신단에서 안테나(16)로 출력되어지는 신호를 다시 원래의 신호로 변환하여 DSP 프로세서(12)로 넘겨주는 피드백 부분이 첨가되었으며, 원래의 신호와 안테나(16)로 방사되는 신호로부터 추출한 신호를 비교 분석하여 보정하기 위한 디지털 신호처리 프로세서부와, 상기 디지털 신호처리 프로세서(12)로부터 얻은 필터 계수를 적용할 수 있다.The feedback part converting the signal output from the wireless communication transmitter to the antenna 16 back to the original signal and handing it to the DSP processor 12 is added, and the signal extracted from the original signal and the signal radiated to the antenna 16 is added. The digital signal processing processor for comparing and analyzing the data, and correcting the same, and the filter coefficients obtained from the digital signal processing processor 12 may be applied.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화를 위한 RF 무선통신 송신부는 D/A변환기(2), 제 1 저역통과필터(LPF)(3), 믹서(4), 제 1 대역통과필터(BPF)(5), 전력증폭기(6), 제 2 대역통과필터(BPF)(7), 감쇄기(8), 주파수변환기(믹서)(9), 제 2저역통과필터(10), A/D변환기(11), DSP 프로세서(12), 제 1 D/A 변환기(13), 제 2 D/A 변환기(14), 제 3 D/A 변환기(15) 및 안테나(16)로 구성된다.2 is a diagram illustrating an RF wireless communication transmitter for stabilizing and maximizing output of an RF band wireless communication transmitter according to a first embodiment of the present invention, a D / A converter (2), a first low pass filter (LPF), and a mixer. (4), first band pass filter (BPF) (5), power amplifier (6), second band pass filter (BPF) (7), attenuator (8), frequency converter (mixer) (9), second Low pass filter 10, A / D converter 11, DSP processor 12, first D / A converter 13, second D / A converter 14, third D / A converter 15 And an antenna 16.
상기 D/A변환기(2)는 베이스밴드(Baseband) 변조단에서 디지털 변조된 원 신호를 D/A변환하여 아날로그 변조 신호로 변환하여 상기 제 1 저역통과필터(3)로 제공한다.The D / A converter 2 converts the original signal digitally modulated at the baseband modulation stage into D / A conversion into an analog modulated signal and provides it to the first low pass filter 3.
상기 제 1 저역통과필터(LPF)(3)는 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 아날로그 변조 신호를 입력받아 외부에서 인가되는 제 1 제어 신호에 의해 R, C특성에 의한 필터 계수(A)를 조정하여 제 1 저역필터링된 신호를 상기 믹서(4)로 제공한다.The first low pass filter (LPF) 3 receives the analog modulated signal as shown in FIG. 3A and adjusts the filter coefficient A according to R and C characteristics by a first control signal applied from the outside. To provide a first low-pass filtered signal to the mixer 4.
상기 믹서(4)는 상기 제 1 저역필터링된 변조 신호를 반송주파수(carrier frequency)에 실어주는 역할을 한다.The mixer 4 serves to load the first low-pass filtered modulated signal at a carrier frequency.
상기 제 1 대역통과필터(BPF)(5)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 반송주파수에 실린 데이터를 입력받아 상기 믹서(4)에서 믹싱될 때 불필요한 이미지를 제거하기 위해 외부에서 인가되는 제 2 제어 신호에 의해 R, C특성에 의한 필터 계수(B)를 조정하여 특정 대역(band)의 주파수만을 통과시켜 제 1 대역 필터링된 신호를 상기 전력증폭기(6)로 제공한다.The first band pass filter (BPF) 5 is a second externally applied to remove unnecessary images when receiving the data carried on the carrier frequency as mixed in the mixer 4 as shown in Figure 3b The filter coefficients B according to R and C characteristics are adjusted by a control signal to pass only a frequency of a specific band to provide a first band filtered signal to the power amplifier 6.
상기 전력 증폭기(6)는 여러 개의 전력증폭기들로 구성되며, 상기 제 1 대역 필터링된 신호를 입력받아 무선으로 송출하기 충분한 전력으로 신호를 증폭하여 증폭된 변조 신호를 상기 제 2 대역통과필터(7)로 제공한다.The power amplifier 6 includes a plurality of power amplifiers, and amplifies the amplified signal with sufficient power to receive the first band-filtered signal and to transmit the wireless signal to the second band pass filter 7. To provide.
상기 제 2 대역통과필터(7)는 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 증폭된 변조 신호를 입력받아 비선형성(non-linearity)에 의해 발생되는 노이즈를 제거하기 위해 외부에서 인가되는 제 3 제어 신호에 의해 각 부품(R, C)의 특성에 의한 필터 계수(C)를 조정하여 특정 대역(band)의 주파수만을 통과시키도록 제 2 대역 필터링된 신호를 상기 안테나(16)로 제공한다.The second bandpass filter 7 receives the amplified modulated signal as shown in FIG. 3B to a third control signal externally applied to remove noise generated by non-linearity. By adjusting the filter coefficient (C) according to the characteristics of each component (R, C) to provide a second band filtered signal to the antenna 16 to pass only the frequency of a specific band.
상기 감쇄기(8)는 상기 안테나(16)로부터 방사되는 신호를 입력받아 증폭된 크기만큼 신호를 감쇄(attenuation)하여 감쇄된 신호를 상기 주파수 변환기(믹서)(9)로 제공한다.The attenuator 8 receives the signal radiated from the antenna 16 and attenuates the signal by an amplified magnitude to provide the attenuated signal to the frequency converter (mixer) 9.
상기 주파수 변환기(믹서)(9)는 상기 감쇄된 신호를 입력받아 다시 반송주파수를 곱하여 원신호의 크기를 가지도록 한다.The frequency converter (mixer) 9 receives the attenuated signal and multiplies the carrier frequency to have a magnitude of the original signal.
상기 제 2 저역통과필터(10)는 상기 주파수 변환기(9)부터의 출력 신호를 입력받아 제 2 저역필터링된 신호를 상기 A/D 변환기(11)로 제공한다.The second low pass filter 10 receives the output signal from the frequency converter 9 and provides a second low pass filtered signal to the A / D converter 11.
상기 A/D 변환기(11)는 상기 제2 저역필터링된 신호를 입력받아 A/D변환하여 피드백된 신호를 상기 DSP 프로세서(12)로 제공한다.The A / D converter 11 receives the second low-pass filtered signal and performs A / D conversion to provide a feedback signal to the DSP processor 12.
상기 DSP 프로세서(12)는 상기 디지털 변조된 원 신호와 상기 피드백된 신호를 입력받아 비선형 특성에 의한 왜곡을 방지하기 위해 주파수 영역에서 차이점을 분석하여 원신호와 피드백된 신호의 차이가 최소로 되도록 필터 계수(A,B,C)를 조정하여 각각 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)로 아날로그 제어 신호를 제공한다.The DSP processor 12 receives the digitally modulated original signal and the feedback signal and analyzes the difference in the frequency domain to prevent distortion due to nonlinear characteristics so that the difference between the original signal and the feedback signal is minimized. The coefficients A, B and C are adjusted to provide analog control signals to the first low pass filter 3, the first band pass filter 5 and the second band pass filter 7, respectively.
상기 제 1 D/A 변환기(13)는 상기 DSP프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 1 저역통과필터(3)로 상기 제 1 제어 신호를 제공한다.The first D / A converter 13 receives an analog control signal from the DSP processor 12 and performs D / A conversion to provide the first control signal to the first low pass filter 3.
상기 제 2 D/A 변환기(14)는 상기 DSP프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 1 대역통과필터(5)로 상기 제 2 제어 신호를 제공한다.The second D / A converter 14 receives an analog control signal from the DSP processor 12 and performs D / A conversion to provide the second control signal to the first band pass filter 5.
상기 제 3 D/A 변환기(15)는 상기 DSP프로세서(12)로부터 아날로그 제어 신호를 입력받아 D/A변환하여 상기 제 2 대역통과필터(7)로 상기 제 3 제어 신호를 제공한다.The third D / A converter 15 receives an analog control signal from the DSP processor 12 and performs D / A conversion to provide the third control signal to the second band pass filter 7.
상기 안테나(16)는 최종적으로 원래 신호를 반송 주파수로 변조하여 안테나로 출력하는 신호가 다운 컨버팅(down converting)하여 피드백신호와 똑같은 특성을 지니게 될 때 부품의 비선형 특성에 의한 왜곡 현상을 극복하여 무선으로 변조된 신호를 송출한다.When the antenna 16 finally modulates the original signal to a carrier frequency and down converts the signal output to the antenna to have the same characteristics as that of the feedback signal, the antenna 16 overcomes the distortion caused by the nonlinear characteristics of the components. Transmits the modulated signal.
도 4는 도 2에서 디지털 신호처리 프로세서의 작동을 설명한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a digital signal processing processor in FIG. 2.
상기 DSP 프로세서(12)에서 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)의 A, B, C 필터계수를 초기화하고(단계 S1), 원신호와 피드백 신호의 일치를 체크하여(단계 S2) 일치되지 않으면 상기 제어 신호에 의해 A, B, C 필터 계수를 조정하여(단계 S3), 원신호와 피드백 신호가 일치되도록 반복 실행하여 일치되면 조정된 필터계수를 사용하여 안테나를 통해 데이터를 송출한다(단계 S4).The DSP processor 12 initializes the A, B, C filter coefficients of the first low pass filter 3, the first band pass filter 5, and the second band pass filter 7 (step S1). If the match between the signal and the feedback signal is checked (step S2), and if it is not matched, the A, B, C filter coefficients are adjusted by the control signal (step S3), and the original signal and the feedback signal are repeatedly executed to match, and then adjusted. Data is transmitted through the antenna using the determined filter coefficients (step S4).
원래 신호 d(n)와 피드백된 신호 s(n)와의 차이를 계산하면 d(n)-s(n)=e(n)이 된다. 이 에러 신호 e(n)으로부터 이끌어낸 최소 평균 자승 에러(Least Mean Square Error) 값을 최소화하기 위해 상기 DSP 프로세서(12)를 사용한다.Computing the difference between the original signal d (n) and the fed back signal s (n) yields d (n) -s (n) = e (n). The DSP processor 12 is used to minimize the least mean square error value derived from this error signal e (n).
제 1 저역통과필터(3)에 인가되는 전압 즉 필터계수 A값을 높이고 낮추면서 e(n)이 최소화되는 전압값을 찾아 결정한다.The voltage applied to the first low pass filter 3, that is, the filter coefficient A value is increased and decreased, and the voltage value at which e (n) is minimized is determined.
제 1 저역통과필터(LPF)(3)의 필터계수 A값이 결정된 후, 제 1 대역통과필터(BPF)(5)에 인가되는 전압 즉 필터 계수 B값을 높이고 낮추어서 e(n)이 최소화되는 전압값을 찾아 결정한다.After the filter coefficient A value of the first low pass filter (LPF) 3 is determined, the voltage applied to the first band pass filter (BPF) 5, that is, the filter coefficient B value is increased and decreased, thereby minimizing e (n). Find and determine the voltage value.
제 1 대역통과필터(5)의 필터계수 B값이 결정된 후, 제 2 대역통과필터(7)에 인가되는 전압 즉 필터계수 C값을 높이고 낮추어서 e(n)이 최소화되는 전압값을 찾아 결정한다.After the filter coefficient B value of the first band pass filter 5 is determined, the voltage applied to the second band pass filter 7, that is, the filter coefficient C value is increased and decreased to find and determine a voltage value at which e (n) is minimized. .
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화를 위한 RF 무선통신 송신부는 도 2의 회로에 베이스밴드 단자에 필터계수가 D인 디지털 필터부(1)를 첨가하였다.Referring to FIG. 5, an RF wireless communication transmitter for stabilizing and maximizing output of an RF band wireless communication transmitter according to a second embodiment of the present invention includes a digital filter unit having a filter coefficient D at a baseband terminal in the circuit of FIG. 2. 1) was added.
상기 디지털 필터부(1)는 베이스밴드 변조단에서 디지털 변조된 원 신호를 입력받아 상기 DSP 프로세서(12)로부터 A, B, C 필터 계수 조정을 반복하여 최적화된 계수를 얻은 후 보정이 미진한 부분은 필터 계수(D)를 조정하여 최종 보정하여 디지털 필터링된 신호를 상기 D/A변환기(2)로 제공한다. 나머지 동작은 도 2에서 이미 설명하였다.The digital filter unit 1 receives the digital signal modulated from the baseband modulation stage, repeats the A, B, and C filter coefficient adjustments from the DSP processor 12, and obtains optimized coefficients. The filter coefficient D is adjusted and finally corrected to provide a digitally filtered signal to the D / A converter 2. The remaining operation has already been described in FIG. 2.
이 때, 상기 DSP 프로세서(12)는 A, B, C 필터로 디지털 신호 형태의 계수를 출력하여 필터 계수를 수정하고, 계수가 수정된 필터를 통과하는 신호는 점차 원하는 특성을 지니게 되며, A, B, C 필터의 계수 조정을 반복하여 최적화된 계수를 얻은 후 보정이 미진한 부분은 디지털 필터계수 D를 조정하여 최종보정을 수행한다.At this time, the DSP processor 12 modifies the filter coefficients by outputting coefficients in the form of digital signals to the A, B, and C filters, and the signal passing through the modified filter has a desired characteristic gradually. After repeating the adjustment of the coefficients of the B and C filters to obtain the optimized coefficients, the final correction is performed by adjusting the digital filter coefficient D for the less corrected portion.
도 6은 도 5에서 디지털 신호처리 프로세서의 작동을 설명한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an operation of a digital signal processing processor in FIG. 5.
상기 DSP 프로세서(12)에서 제 1 저역통과필터(3), 제 1 대역통과필터(5), 제 2 대역통과필터(7)의 A, B, C 필터계수를 초기화하고(단계 S6), 원신호와 피드백 신호의 일치를 체크하여(단계 S7) 일치되지 않으면 상기 제어 신호에 의해 A, B, C 필터 계수를 조정하고(단계 S8), 계수 최적화를 체크하여(단계 S9) 최적화 되지 않으면 S7 단계 이후부터 반복 실행하고 최적화되면 디지털 필터부의 D 필터계수를 조정하여(단계 S10) 최종적으로 원래 신호를 반송 주파수로 변조하여 상기 안테나(16)에 출력하는 신호가 다운 컨버팅(down converting)하여 피드백되는 신호와 똑같은 특성을 지니게 될 때 부품의 비선형 특성에 의한 왜곡 현상을 극복하여 안정적으로 변조된 출력 신호를 송출한다(단계 S11).The DSP processor 12 initializes the A, B, C filter coefficients of the first low pass filter 3, the first band pass filter 5, and the second band pass filter 7 (step S6). If the match between the signal and the feedback signal is checked (step S7), and if it is not matched, the A, B, C filter coefficients are adjusted by the control signal (step S8), and the coefficient optimization is checked (step S9). After repeated execution and optimization, the D filter coefficients of the digital filter unit are adjusted (step S10), and finally the signals outputted to the antenna 16 by down-converting (modulating the original signal to the carrier frequency) are fed back. When it has the same characteristic as, the distortion phenomenon caused by the nonlinear characteristic of the component is overcome and a stable modulated output signal is transmitted (step S11).
따라서, DSP 프로세서에 의한 필터계수(A,B,C,D)를 실시간 보정으로 인해 고가의 선형적인 특성을 가지는 부품을 사용하지 않고도 각 필터의 비선형적인 특성을 극복하여 왜곡을 방지함으로써 RF 대역 무선통신 송신단의 출력을 안정화하고 극대화할 수 있다.Therefore, RF coefficients can be avoided by avoiding distortion by overcoming the nonlinear characteristics of each filter without using expensive linear components due to real-time correction of the filter coefficients (A, B, C, D) by the DSP processor. The output of the communication transmitter can be stabilized and maximized.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 디지털신호처리 연산을 이용한 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화, 극대화 및 비선형왜곡 보상 방법 및 RF 모듈은 무선통신 송신단에 사용되는 전력 증폭기의 비선형적인 특성을 극복할 수 있으며, 저역통과필터와 대역통과필터의 비선형적인 특성을 극복하여 무선통신 송신단의 비선형 왜곡이 자동으로 보정되어 디지털 신호처리 프로세서에 의한 실시간 보정으로인해 보다 안정적인 무선통신 송신단의 출력 신호를 송출할 수 있으며 무선통신 송신단의 설계시 비선형 특성을 가지는 부품의 선택 폭이 넓어지므로 RF 대역 무선통신 송신단의 출력 안정화 및 극대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, the output stabilization, maximization and nonlinear distortion compensation method and RF module of the RF band wireless communication transmitter using the digital signal processing operation according to the present invention can overcome the nonlinear characteristics of the power amplifier used in the wireless communication transmitter. It overcomes the nonlinear characteristics of the low pass filter and the band pass filter to automatically correct the nonlinear distortion of the wireless communication transmitter, and can transmit the output signal of the more stable wireless communication transmitter due to the real time correction by the digital signal processor. In the design of the wireless communication transmitter, the selection of components having non-linear characteristics becomes wider, which has the effect of stabilizing and maximizing the output of the RF band wireless communication transmitter.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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