KR100740177B1 - 비선형 엔벨로프 검출기를 이용한 송신기의 미스매치를보상하는 방법 및 장치 - Google Patents

비선형 엔벨로프 검출기를 이용한 송신기의 미스매치를보상하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

송신기에서 발생될 수 있는 미스매치를 보상하는 방법 및 장치를 제공한다. 송신기 미스매치를 보상하는 방법 및 장치는 테스트 신호를 변조하고, 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하며, 상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 사전 보상하기 위한 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정한다. 송신기 미스매치를 보상하는 방법 및 장치는 하향 변환기와 자승기 대신에 비선형 엔벨로프 검출기를 사용함으로써 비교적 간단하게 구현할 수 있다.
미스매치, 보상, 비선형 엔벨로프 검출기, 직접변환 수신기

Description

비선형 엔벨로프 검출기를 이용한 송신기의 미스매치를 보상하는 방법 및 장치{Method and apparatus for compensating mismatch of transmitter using non-linear envelope detector}
도 1은 종전의 미스매치 보상 기능을 갖는 송신기의 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 엔벨로프 검출기를 이용한 미스매치 보상 기능을 갖는 송신기의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사전 보상기의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스매치의 사전 보상을 위한 사전 보상기의 파라미터 설정 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 미스매치에 대한 사전 보상 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 무선 통신 시스템의 송신기 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 송신기에서 발생될 수 있는 미스매치를 보상하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 미스매치 보상기능이 있는 송신기에 관한 것이다.
무선 통신에서 데이터를 송신할 때에는 기저대역의 신호를 반송파 주파수로 변조하여 송신한다. 이 때 통상적으로 사용되는 송신기의 구조로는 최종 RF 신호를 생성하기 전에 IF(Intermediate Frequency)단을 거치는 헤테로다인 방식과 IF단을 거치지 않고 기저대역에서 바로 최종 RF 신호로 변조하는 직접 변환 방식이 있다.
헤테로다인 방식은 송신 성능은 우수하나 IF단에서 SAW 필터나 IF 앰프 등 여러 소자들이 사용되므로 제품 경량화에도 불리하고 단가 또한 올라가게 되며 소형화를 위해 단일 칩으로 통합하는 데에도 어려움이 있다. 반면 직접 변환 방식은 중간 단계를 사용하지 않으므로 소자의 수도 적고 단가도 저렴해지며 단일 칩 화를 통한 소형화, 경량화에도 유리하다. 하지만 직접 변환 방식에서는 최종 RF 신호의 반송파의 주파수가 국부발진기(local oscillator; LO)의 신호와 같기 때문에 LO 신호의 누설 문제가 발생할 수 있으며, I/Q 의 두 직교 채널에 사용되는 반송파의 이득 및 위상의 불균형 문제도 고려해야 한다. 두 방식 모두 I 채널, Q 채널의 두 직교 채널을 가지고 있으며 이 두 채널 사이에는 이득 및 위상이 잘 맞아있어야 송신된 신호의 EVM 성능 저하가 발생하는 것을 피할 수 있다. 하지만 실제 송신기에서는 I/Q의 두 직교 채널 사이에 이득 및 위상 미스매치가 존재하며 이는 전송 성능을 저하시키는 원인이 된다. 또한 특히 직접 변환 방식의 송신기에서는 최종 RF 신호의 반송파 주파수가 국부발진기(local oscillator; LO)의 신호와 같기 때문에 LO 신호의 누설 문제가 추가로 발생할 수 있다.
이러한 문제는 수신기에서도 동일하게 발생해 왔는데 수신기의 문제를 해결하기 위해서는 많은 방법들이 제안되어 왔다. 그러나 송신기의 문제를 해결하는 방법은 비교적 적다.
송신기(100)는 사전 보상기(108)와, 디지털아날로그 변환기(106)와, 직교변조기(104)와, 전력 증폭기(102) 및 안테나를 포함한다.
한편 송신기(100)는 사전 보상기(108)의 파라미터를 설정하기 위하여 측정 신호 발생기(112)와, 하향 변환기(114)와, 자승기(116)와, 아날로그디지털 변환기(118) 및 미스매치 추정기(120)를 더 포함한다.
초기화 모드에서 선택기(110)는 측정 신호 발생기(112)에서 생성된 측정 신호를 사전 보상기(108)에 제공한다. 사전 보상기(108)에 의해 보상된 측정 신호는 디지털아날로그 변환기(106)와 직교변조기(104)를 거쳐 RF 신호가 된다. 하향 변환기(114)는 RF 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 기저대역 신호는 자승기(116)와 아날로그디지털 변환기(118)를 거쳐 미스매치 추정기(120)로 제공된다. 미스매치 추정기(120)는 송신기의 미스매치를 추정하고, 추정된 미스매치에 기초하여 사전 보상기(108)의 파라미터를 설정한다.
이와 같은 종전의 송신기는 하향 변환기(114)를 위한 여러 단의 국부발진기(미 도시됨)를 포함하여 구현이 어렵고고, 직교 채널간의 불균형 문제만을 해결하고 국부발진기 신호 누설은 보상할 수 없는 등의 한계점을 갖고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 송신기에서 발생되는 미스매치를 보상할 수 있고 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 간단하게 구현할 수 있는 미스매치 보상 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 국부발진기 신호 누설을 포함한 송신기의 미스매치를 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 보상할 수 있는 미스매치 보상 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
더불어 본 발명은 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 미스매치 보상기능을 가지며, 간단하게 구현될 수 있는 송신기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이상의 목적들은 예시적인 것으로, 본 발명은 이상의 목적들에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기 미스매치 보상 방법은 테스트 신호를 변조하는 단계, 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 단계 및 상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 사전 보상하기 위한 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 단계를 포함한다.
상기 테스트 신호를 변조하는 단계는 직접 변환(direct conversion) 방식으로 상기 측정 신호를 변조한다.
상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 국부발진기(local oscillator) 신호 누설을 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수 있다. 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 이득 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수도 있다. 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 위상 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수도 있다.
상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 제1 테스트 신호에 따라 상 기 국부발진기 신호 누설을 추정하는 단계, 상기 국부발진기 신호 누설의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설을 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 단계, 제2 테스트 신호에 따라 상기 이득 미스매치를 추정하는 단계, 상기 이득 미스매치의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설과 상기 이득 미스매치를 동시에 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 재설정하는 단계, 제3 테스트 신호에 따라 상기 위상 미스매치를 추정하는 단계 및 상기 위상 미스매치의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설과 상기 이득 미스매치 및 상기 위상 미스매치를 동시에 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 재설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 테스트 신호는 초기 테스트용으로 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 제1 측정 신호를 사전 보상한 신호이고, 상기 제2 테스트 신호는 상기 국부발진기 신호 누설을 보상하도록 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 제2 측정 신호를 사전 보상한 신호이며, 상기 제3 테스트 신호는 상기 국부발진기 신호 누설 및 상기 이득 미스매치를 보상하도록 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 제3 측정 신호를 사전 보상한 신호일 수 있다.
사전 보상기의 파라미터를 설정 및 재설정할 때 상기 국부발진기 신호의 누설과 상기 이득 미스매치 및 상기 위상 미스매치가 최소화되도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 바꿔가며 설정한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기 미스매치 보상 장치는 측정 신호를 발생하는 측정 신호 발생기, 상기 측정 신호를 사전 보상해서 테스트 신호를 생성하는 사전 보상기, 상기 테스트 신호를 변조하는 변조기, 상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 엔벨로프 검출기 및 상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 추정하고, 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 미스매치 추정기를 포함한다.
상기 변조기는 직접 변환 방식으로 상기 테스트 신호를 변조한다.
상기 측정 신호 발생기는 국부발진기 신호 누설을 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 국부발진기 신호 누설을 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수 있다. 상기 측정 신호 발생기는 이득 미스매치를 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 이득 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수도 있다. 상기 측정 신호 발생기는 위상 미스매치를 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 위상 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수도 있다.
상기 사전 보상기는 제1 채널 신호에 제1 곱셈 파라미터를 곱하는 제1 곱셈기, 제2 채널 신호에 제2 곱셈 파라미터를 곱하는 제2 곱셈기, 상기 제1 곱셈기 및 상기 제2 곱셈기의 출력 신호들을 더하는 제1 덧셈기, 상기 제1 덧셈기의 출력 신호과 제1 덧셈 파라미터를 곱하는 제2 덧셈기 및 상기 제2 채널 신호와 제2 덧셈 파라미터를 더하는 제3 덧셈기를 포함한다.
상기 제1 덧셈 파라미터와 상기 제2 덧셈 파라미터 및 상기 제2 곱셈 파라미 터는 0으로 사전 설정되어 있고, 상기 측정 신호 발생기는 상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호로 각각 0인 신호를 공급하며, 상기 미스매치 추정기는 상기 검출된 엔벨로프가 0이 되도록 상기 제1 및 상기 제2 덧셈 파라미터들을 조정할 수 있다.
상기 제1 및 상기 제2 덧셈 파라미터가 조정된 후, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제1 채널 신호로 제1 상수 신호(V0)를 공급하고 상기 제2 채널 신호로 0인 신호를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제1 값으로 하고, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제2 채널 신호로 제1 상수 신호(V0)를 공급하고 상기 제1 채널 신호로 0인 신호를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제2 값으로 하며, 상기 미스매치 추정기는 제1 값 및 제2 값을 비교하여 이득 미스매치를 감소시키는 방향으로 제1 곱셈 파라미터를 재설정하고, 제2 곱셈 파라미터를 0으로 설정할 수 있다.
상기 제1 및 상기 제2 곱셈 파라미터가 설정된 후, 상기 측정 신호 발생기가 제1 채널 신호와 제2 채널 신호로 각각 제1 상수 신호들을 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제3 값으로 하고, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제1 채널 신호로 상기 제1 상수 신호를 공급하고 제2 채널 신호로 상기 제1 상수 신호와 위상이 180도 차이나는 제2 상수 신호(-V0)를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제4 값으로 하고, 상기 미스매치 추정기는 제3 값 및 제4 값에 기초하여 상기 제1 및 제2 곱셈 파라미터를 재설정할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미스매치 보상기능을 갖는 송신기는 측정 신호를 발생하는 측정 신호 발생기, 데이터 신호와 상기 측정 신호 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 선택기, 상기 측정 신호를 사전 보상해서 테스트 신호를 생성하고 상기 데이터 신호를 사전 보상하는 사전 보상기, 상기 사전 보상된 데이터 신호 및 상기 테스트 신호를 변조하는 변조기, 상기 변조된 데이터 신호를 증폭하는 파워 앰프, 상기 증폭된 데이터 신호를 무선 채널로 전송하는 안테나, 상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 엔벨로프 검출기 및 상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 추정하고, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 미스매치 추정기를 포함한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 관련하여 본 발명의 발명자에 의해 이미 2006년 출원된 제 0080937호(이하, 참고 발명이라 함)와 관련이 있는 발명이다. 참고 발명의 실시예 에서 엔벨로프 검출기를 이용한 미스매치 보상은 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 정확히 검출하는 선형 엔벨로프 검출기를 이용한다. 저주파 어플리케이션에서 뛰어난 선형성을 갖는 엔벨로프 검출기를 구현하는 것은 비교적 쉽지만 고주파 어플리케이션에서 뛰어난 선형성을 갖는 엔벨로프 검출기를 구현하는 것은 용이하지 않거나 구현할 때 넓은 칩 면적을 차지할 수 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 고주파 어플리케이션에서도 비교적 쉽게 구현되는 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 미스매치를 사전 보상하는 방법과 장치에 대해 설명한다. 설명의 편의상 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 미스매치 보상 기능을 갖는 송신기의 구성을 보여주는 블록도이다. 설명의 편의상 송신기는 직접 변환 방식은 송신기인 것을 기준으로 설명한다.
송신기(200)는 송신하고자 하는 데이터 신호를 사전 보상하는 사전 보상기(208)와, 사전 보상된 데이터 신호를 아날로그 송신 신호로 변환하는 디지털아날로그 변환기(206)와, 아날로그 송신 신호를 변조하여 RF 송신 신호를 출력하는 직교변조기(204)와, RF 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(202) 및 증폭된 RF 송신 신호를 무선 채널로 출력하는 안테나를 포함한다.
송신기(200)는 사전 보상기(208)의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하기 위하여 측정 신호 발생기(212)와, 비선형 엔벨로프 검출기(214)와, 아날로그디지털 변환기(218) 및 미스매치 추정기(220)를 더 포함한다.
초기화 모드에서 선택기(210)는 송신하고자 하는 데이터 신호 대신에 측정 신호 발생기(212)에서 생성된 측정 신호를 사전 보상기(208)에 제공한다. 사전 보상기(208)는 측정 신호를 미리 설정되어 있는 파라미터에 따라 사전 보상하여 테스트 신호를 생성한다. 테스트 신호는 디지털아날로그 변환기(206)를 거쳐 아날로그 테스트 신호가 되고, 아날로그 테스트 신호는 직교변조기(204)를 거쳐 RF 테스트 신호(직교변조된 아날로그 테스트 신호)가 된다.
비선형 엔벨로프 검출기(214)는 RF 테스트 신호를 하향 변환하는 대신에 RF 테스트 신호의 엔벨로프를 검출한다. 검출된 엔벨로프는 아날로그디지털 변환기(218)를 디지털 신호로 변환된 후 미스매치 추정기(220)에 제공된다.
통상적으로 엔벨로프 검출기는 국부발진기를 포함한 하향 변환기에 비해 매우 간단한 구조의 저역통과필터로 구현할 수 있다. 이와 같은 엔벨로프 검출기는 RF 테스트 신호의 엔벨로프를 정확하게 검출할 수 있다. 크게 높지 않은 주파수의 RF 테스트 신호의 엔벨로프를 정확하게 검출하는 선형 엔벨로프 검출기를 구현하는 것은 비교적 쉽다. 그렇지만 매우 높은 고주파의 경우에도 RF 테스트 신호의 엔벨로프를 정확히 검출하지 못하고 대략적으로 검출한다. 매우 높은 고주파에서도 동작하는 선형 엔벨로프 검출기를 구현하려면 높은 수준의 기술이 필요할 수 있고, 칩 사이즈 또한 커질 수 있다. 이와 같은 점에서 도 2의 송신기(200)는 비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 미스매치를 보상한다.
미스매치 추정기(220)는 송신기의 미스매치를 추정하고, 추정된 미스매치에 기초하여 사전 보상기(208)의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 송신기의 미스매치를 추정하고, 사전 보상 기(208)의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 원리에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사전 보상기의 구성을 보여주는 블록도이다.
사전 보상기((208)는 I 채널 신호(I(t))에 제1 곱셈 파라미터(M1)를 곱하는 제1 곱셈기(330)와, Q 채널 신호(Q(t))에 제2 곱셈 파라미터(M2)를 곱하는 제2 곱셈기(340)와, 제1 및 제2 곱셈기들(330, 340)의 출력 신호들을 더하는 제1 덧셈기(320)와, 제1 덧셈기(320)의 출력 신호과 제1 덧셈 파라미터(A1)를 곱하는 제2 덧셈기(310) 및 Q 채널 신호(Q(t))와 제2 덧셈 파라미터(A2)를 더하는 제3 덧셈기(350)를 포함한다.
도 2의 직교변조기(204)의 출력 신호(
Figure 112006087088269-pat00001
)는 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112006087088269-pat00002
여기서, G는 직교변조기(204)의 출력 단까지의 신호 이득이고,
Figure 112006087088269-pat00003
는 이득 미스매치이고,
Figure 112006087088269-pat00004
는 위상 미스매치이고,
Figure 112006087088269-pat00005
와
Figure 112006087088269-pat00006
는 국부발진기 신호 누출에 의한 DC 오프셋이며,
Figure 112006087088269-pat00007
는 RF 신호에 포함된 반송파의 각주파수이다.
한편, 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력 함수(L)는 정확하게 표현하기 곤란하지만 조건식 1과 같은 입출력 특성을 갖는다.
[조건식 1]
Figure 112006087088269-pat00008
다시 말하면 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력 신호(L)는 입력 신호(Vrf)가 증가할 때 단조 증가하는 특성을 갖는다.
이 때 도 2의 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력 신호(L)는 수학식 2로 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112006087088269-pat00009
이 때, 함수 f는 임의의 단조 증가 함수를 의미한다.
먼저, 국부발진기 신호 누출을 보상하기 위하여 파라미터 A1, A2 및 M2를 0으로 설정하고, M1을 1로 설정한다. 다시 말하면, 측정 신호 발생기(212)가 발생한 측정 신호에 대해 사전 보상을 하지 않고, 그대로 직교변조기(204)로 보낸다. 측정 신호 발생기(212)는 I(t)=Q(t)=0으로 측정 신호를 발생시킨다.
이 때 수학식 2로 표현된 엔벨로프 검출기의 출력(L1)은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112006087088269-pat00010
함수 f의 인자로 사용되는 실제 엔벨로프 값은 국부발진기의 누설 값이 적을 수록 작아지게 된다. 따라서 국부발진기의 누설 값이 적을 수록 비선형 엔벨로프 검출기의 측정 값도 작아지게 된다. 미스매치 추정기(220)는 수학식 3으로 표현되는 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력이 0이 될 때까지 제1 덧셈계수(A1)와 제2 덧셈계수(A2) 값을 조금씩 조정해 나간다. 이 때 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력은 수학식 2에서 I(t) 대신에 A1을 대입하고, Q(t) 대신에 A2를 대입한 것과 같게 된다. 제1 덧셈계수(A1)와 제2 덧셈계수(A2) 값을 조정해 갈 때 선형 엔벨로프 검출기(214)를 이용하는 경우보다는 더 작은 스텝으로 조종한다.
비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력이 0이 될 때, 즉, 완전히 조정이 이루어졌을 때 덧셈계수들(A1, A2)은 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112006087088269-pat00011
미스매치 추정기(220)는 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력이 0이 될 때 조정된 덧셈계수들(A1, A2)을 사전 보상기(208)의 덧셈계수들(A1, A2)로 설정한다. 즉, 사전 보상기(208)에 의해 신호 누설 성분은 제거될 수 있다.
다음으로 미스매치 추정기(220)는 이득 미스매치를 추정한다. 이 때 사전 보상기(208)의 파라미터들은 다음과 같이 설정한다. 국부발진기 신호 누설을 보상하도록 설정된 값을 그대로 사용한다. 측정 신호 발생기(212)는 I 채널 신호로 V0(임의의 값)의 크기를 갖는 직류 신호를 생성하고 Q 채널 신호로 0인 신호를 생성한다.
이 때 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력(L21)은 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112006087088269-pat00012
다음으로 측정 신호 발생기(212)는 Q 채널 신호로 V0의 크기를 갖는 직류 신호를 생성하고 I 채널 신호로 0인 신호를 생성한다.
이 때 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력(L22)은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112006087088269-pat00013
이득 미스매치가 없다면 두 측정 값은 동일하게 된다. 그렇지만 L21이 더 크다면 실수 성분의 신호 경로 이득이 더 크다는 것을 의미하고, L22가 더 크다면 허수 성분의 신호 경로 이득이 더 큰 것을 의미한다. 따라서 두 측정값의 차이가 미리 설정된 허용 오차 이내가 될 때까지 사전 보상기의 곱셈 계수 M0를 조정하고 측정하는 과정을 반복한다. M0와 이득 미스매치는 수학식 7로 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006087088269-pat00014
미스매치 추정기(220)는 이득 미스매치를 추정하고 나면, 위상 미스매치를 추정한다. 이 때 사전 보상기(208)의 파라미터는 덧셈계수들(A1, A2)은 국부발진기 신호 누설을 보상할 때 설정한 값으로 하고, 제1 곱셈계수(M1)는 수학식 7로 표현된 M0 값으로 설정하고, 제2 곱셈계수(M2)는 0으로 설정한다.
측정 신호 발생기(212)는 I(t)=Q(t)=V0이 되도록 측정 신호를 생성한다. 이 때 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력(L31)은 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112006087088269-pat00015
다음으로 측정 신호 발생기(212)는 I(t)=V0, Q(t)=-V0이 되도록 측정 신호를 생성한다. 이 때 비선형 엔벨로프 검출기(214)의 출력(L32)은 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112006087088269-pat00016
위상 미스매치가 없는 경우, 이득 미스매치의 경우와 마찬가지로 이 두 측정 값도 동일한 값을 갖게 된다. 만일 양의 위상 미스매치가 존재하는 경우, L31이 L32보다 큰 값을 가지고 음의 위상 미스 매치가 있는 경우에 L32이 L31보다 큰 값을 가진다. 이 두 측정 값을 사용해 위상 미스매치 보정 값을 조정하고 재측정하고 조정하는 과정을 반복하여 두 값의 차이가 미리 설정된 허용 오차 이내가 될 때까지 미스매치를 조정한다.
미스매치 파라미터와 사전 보상기의 보정 계수 사이에는 수학식 10과 같은 관계가 있다.
[수학식 10]
Figure 112006087088269-pat00017
Figure 112006087088269-pat00018
여기서,
Figure 112006087088269-pat00019
는 위상 미스매치를 의미한다.
이와 같은 과정을 통해 국부발진기 신호 누출에 따른 미스매치와 (국부발진기 신호 누출 성분과), 이득 미스매치 및 위상 미스매치가 모두 보상되도록 사전 보상기(208)의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정할 수 있다.
이와 같은 초기화 과정을 통해 사전 보상기(208)의 파라미터가 설정된 후에 도 2의 선택기(210)는 송신 데이터 신호를 선택하여 출력한다.
사전 보상기(208)는 송신 데이터 신호(I(t), Q(t))를 사전 보상하여 사전 보상된 데이터 신호(Ip(t), Qp(t))를 생성하는데, 사전 보상된 데이터 신호(Ip(t), Qp(t))는 수학식 11 또는 수학식 12로 표현될 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112006087088269-pat00020
[수학식 12]
Figure 112006087088269-pat00021
이상에서의 설명은 국부발진기 신호 누설 성분과, 이득 미스매치 및 위상 미스매치를 모두 보상하는 과정을 설명하였지만, 일부의 미스매치만 보상하도록 미스매치 보상 장치를 구현할 수 있다.
예를 들어, 어떤 방식에 의해 이득 미스매치가 제거된 송신기에 본원 발명이 적용될 경우에 국부발진기 신호 누설 성분과 위상 미스매치만 사전 보상하도록 할 수 있다. 따라서 국부발진기 신호 누설 성분과, 이득 미스매치 및 위상 미스매치 중 어느 한가지 미스매치 혹은 두개의 미스매치만 사전 보상하도록 미스매치 보상기를 구현하는 것도 가능하다는 점을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 알 수 있을 것이다.
미스매치 추정기(220)는 송신기 내부에 하드웨어로 구현할 수 있지만, 송신기와 별도로 구비된 DSP(Digital Signal Processor)가 미스매치 추정기(220)의 동작을 수행하도록 소프트웨어로 구현할 수도 있다. 또한 사전 보상기(208)는 디지털 방식으로 구현된 것을 기준으로 설명하였지만, 미스매치 추정에 의해 구해진 파라미터를 사용하여 아날로그 방식으로 동작하는 사전 보상기를 구현하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스매치의 사전 보상을 위한 사전 보상기의 파라미터 설정 과정을 보여주는 흐름도이다.
미스매치 보상 장치는 송신 데이터 신호를 사전 보상하여 송신기의 미스매치에 의한 신호 품질 저하를 방지한다. 송신기의 미스매치는 실제 송신기를 구현할 때 송신기마다 달라질 수 있기 때문에 일률적으로 사전 보상기의 파라미터를 설정할 수는 없고, 개별 송신기 별로 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정해야 한다.
미스매치 보상기는 사전 보상기의 파라미터 설정을 위해 먼저 측정 신호를 생성한다(S410). 측정 신호가 생성되면 미스매치 보상기는 측정 신호를 사전 보상 하여 테스트 신호를 생성한다(S420). 이 때 사전 보상기의 파라미터는 미리 특정한 값으로 설정된 상태이다.
미스매치 보상기는 RF 신호 생성을 위해 테스트 신호를 변조한다(S430). 일 실시예에 있어서 변조 방식으로 기저대역에서 RF 대역으로 바로 변환하는 직교변조 방식이 사용된다. 그렇지만 헤테로다인 방식의 변조 방식이 사용될 수도 있다.
미스매치 보상기는 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출한다(S440). 미스매치 보상기는 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 추정한다(S450). 송신기의 미스매치는 국부발진기 신호 누설 성분, 이득 미스매치, 위상 미스매치 등을 포함하는 개념으로 국부발진기 신호 누설 성분, 이득 미스매치 및 위상 미스매치 중 어느 한 가지의 미스매치일 수 있지만 복수의 미스매치들을 포함할 수도 있다.
미스매치 보상기는 송신기의 미스매치가 추정되면 송신기의 미스매치를 보상하도록 사전 보상기의 파라미터를 조정한다(S460).
미스매치 보상기는 송신기의 미스매치가 최소화됐는지 여부를 판단하고(S470), 송신기의 미스매치가 최소화되지 않은 경우에 S410 내지 S460의 과정을 다시 반복한다. 송신기의 미스매치가 최소화된 경우에 미스매치 보상기는 사전 보상기의 파라미터 설정을 종료한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 미스매치에 대한 사전 보상 과정을 보여주는 흐름도이다. 송신기의 미스매치가 국부발진기 신호 누설과, 이득 미스매치 및 위상 미스매치를 모두 포함할 경우의 동작에 대해 설명한다.
미스매치 보상기는 먼저 국부발진기의 신호 누설을 추정한다(S510). 국부 발진기 미스매치가 추정되면, 미스매치 보상기는 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정해서 국부발진기의 신호 누설을 보상한다(S520).
국부발진기 신호 누설이 보상되면, 미스매치 보상기는 이득 미스매치를 추정한다(S530). 이득 미스매치가 추정되면, 미스매치 보상기는 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정해서 이득 미스매치를 보상한다(S540).
이득 미스매치가 보상되면, 미스매치 보상기는 위상 미스매치를 추정한다(S550). 위상 미스매치가 추정되면, 미스매치 보상기는 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정해서 위상 미스매치를 보상한다(S560).
본 발명의 실시예에 따른 미스매치 보상 방법 및 장치는 하향 변환기를 사용하지 않고 비선형 엔벨로프 검출기를 사용하기 때문에 간단하게 구현할 수 있다. 따라서 간단한 구조를 갖는 고품질의 송신기를 구현할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 미스매치 보상 방법 및 장치는 I/Q 채널의 이득 미스매치와 위상 미스매치를 보상할 수 있을 뿐만 아니라 국부발진기 신호 누설 성분 또한 보상할 수 있다.
이상에서의 실시예들은 모두 예시적인 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 직접변환 방식으로 테스트 신호를 변조하는 단계;
    비선형 엔벨로프 검출기를 이용하여 상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 사전 보상하기 위한 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계를 포함하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 국부발진기(local oscillator) 신호 누설을 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하면서 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 이득 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하면서 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는 위상 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하면서 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정하는 단계는
    제1 테스트 신호에 따라 상기 국부발진기 신호 누설을 추정하는 단계;
    상기 국부발진기 신호 누설의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설을 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하면서 설정하는 단계;
    제2 테스트 신호에 따라 상기 이득 미스매치를 추정하는 단계;
    상기 이득 미스매치의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설과 상기 이득 미스매치를 동시에 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 수정하면서 재설정하는 단계;
    제3 테스트 신호에 따라 상기 위상 미스매치를 추정하는 단계; 및
    상기 위상 미스매치의 추정 결과에 따라 상기 국부발진기 신호 누설과 상기 이득 미스매치 및 상기 위상 미스매치를 동시에 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하면서 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 테스트 신호는 초기 테스트용으로 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 그 값이 모두 0인 제1 측정 신호를 사전 보상한 신호이고, 상기 제2 테스트 신호는 상기 국부발진기 신호 누설을 보상하도록 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 그 값이 0과 0이 아닌 상수값인 제2 측정 신호를 사전 보상한 신호이며, 상기 제3 테스트 신호는 상기 국부발진기 신호 누설 및 상기 이득 미스매치를 보상하도록 파라미터가 설정된 상기 사전 보상기를 이용하여 그 값이 모두 0이 아닌 상수값인 제3 측정 신호를 사전 보상한 신호인 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 사전 보상기의 파라미터를 설정 및 재설정할 때 상기 국부발진기 신호의 누설과 상기 이득 미스매치 및 상기 위상 미스매치가 최소화되도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 바꿔가며 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 방법.
  10. 측정 신호를 발생하는 측정 신호 발생기;
    상기 측정 신호를 사전 보상해서 테스트 신호를 생성하는 사전 보상기;
    상기 테스트 신호를 직접 변환 방식으로 변조하는 변조기;
    상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 비선형 엔벨로프 검출기; 및
    상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 추정하고, 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 미스매치 추정기를 포함하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 측정 신호 발생기는 국부발진기 신호 누설을 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 국부발진기 신호 누설을 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 측정 신호 발생기는 이득 미스매치를 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 이득 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 측정 신호 발생기는 위상 미스매치를 측정하기 위한 측정 신호를 발생하고, 상기 미스매치 추정기는 상기 사전 보상기가 상기 위상 미스매치를 사전 보상하도록 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 사전 보상기는
    제1 채널 신호에 제1 곱셈 파라미터를 곱하는 제1 곱셈기;
    제2 채널 신호에 제2 곱셈 파라미터를 곱하는 제2 곱셈기;
    상기 제1 곱셈기 및 상기 제2 곱셈기의 출력 신호들을 더하는 제1 덧셈기;
    상기 제1 덧셈기의 출력 신호과 제1 덧셈 파라미터를 곱하는 제2 덧셈기; 및
    상기 제2 채널 신호와 제2 덧셈 파라미터를 더하는 제3 덧셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 덧셈 파라미터와 상기 제2 덧셈 파라미터 및 상기 제2 곱셈 파라미터는 0으로 사전 설정되어 있고, 상기 측정 신호 발생기는 상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호로 각각 0인 신호를 공급하며, 상기 미스매치 추정기는 상기 검출된 엔벨로프가 0이 되도록 상기 제1 및 상기 제2 덧셈 파라미터들을 조정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 덧셈 파라미터가 조정된 후, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제1 채널 신호로 제1 상수 신호(V0)를 공급하고 상기 제2 채널 신호로 0인 신호를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제1 값으로 하고, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제2 채널 신호로 제1 상수 신호(V0)를 공급하고 상기 제1 채널 신호로 0인 신호를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제2 값으로 하며, 상기 미스매치 추정기는 제1 값 및 제 2 값을 비교하여 이득 미스매치를 감소시키는 방향으로 제1 곱셈 파라미터를 재설정하고, 제2 곱셈 파라미터를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 곱셈 파라미터가 설정된 후, 상기 측정 신호 발생기가 제1 채널 신호와 제2 채널 신호로 각각 제1 상수 신호들을 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제3 값으로 하고, 상기 측정 신호 발생기가 상기 제1 채널 신호로 상기 제1 상수 신호를 공급하고 제2 채널 신호로 상기 제1 상수 신호와 위상이 180도 차이나는 제2 상수 신호(-V0)를 공급할 때 상기 미스매치 추정기는 상기 비선형 엔벨로프 검출기의 출력 값을 제4 값으로 하고, 상기 미스매치 추정기는 제3 값 및 제4 값에 기초하여 상기 제1 및 제2 곱셈 파라미터를 재설정하는 것을 특징으로 하는 송신기 미스매치 보상 장치.
  19. 측정 신호를 발생하는 측정 신호 발생기;
    데이터 신호와 상기 측정 신호 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 선택기;
    상기 측정 신호를 사전 보상해서 테스트 신호를 생성하고 상기 데이터 신호 를 사전 보상하는 사전 보상기;
    상기 사전 보상된 데이터 신호 및 상기 테스트 신호를 변조하는 변조기;
    상기 변조된 데이터 신호를 증폭하는 파워 앰프;
    상기 증폭된 데이터 신호를 무선 채널로 전송하는 안테나;
    상기 변조된 테스트 신호의 엔벨로프를 검출하는 비선형 엔벨로프 검출기; 및
    상기 검출된 엔벨로프를 기초로 송신기의 미스매치를 추정하고, 상기 사전 보상기의 파라미터를 조금씩 조정하며 설정하는 미스매치 추정기를 포함하는 미스매치 보상기능을 갖는 송신기.
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