KR100907575B1 - Ｉｑ 불일치 및 반송파 누설을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로 - Google Patents

Ｉｑ 불일치 및 반송파 누설을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 송수신 회로 및 송수신 집적 회로에 관한 발명으로써, 보다 구체적으로 피드백 패쓰를 형성함으로써 IQ 불일치 및 반송파 누설을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로에 관한 발명이다.
본 발명의 일측면은 제1 IQ 신호를 제1 RF(radio frequency) 신호로 상향 변환하는 IQ 상향 변환 하기 위한 믹서; 제2 RF 신호를 제2 IQ 신호-상기 제1 및 제2 IQ 신호 각각은 기저 대역 또는 중간 주파수의 신호임-로 하향 변환하기 위한 IQ 하향 변환 믹서; 상기 제1 RF 신호를 상기 제2 RF 신호로서 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공하기 위한 피드백 패쓰; 상기 IQ 상향 변환 믹서 또는 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제1 IQ LO 신호-상기 제1 IQ LO 신호는 제1 각주파수(ω1)를 가짐-를 제공하기 위한 제1 국부 발진기; 및 상기 IQ 상향 변환 믹서 또는 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제2 IQ LO 신호-상기 제2 IQ LO 신호는 제2 각주파수(ω2)를 가지며, 상기 제1 IQ LO 신호 및 상기 제2 IQ LO 신호는 서로 각주파수 차(상기 각주파수 차를 제3 각주파수(ω3 = ω1 - ω2)라 함)를 가짐-를 제공하기 위한 제2 국부 발진기를 구비하는 송수신 회로를 제공한다.

Description

ＩＱ 불일치 및 반송파 누설을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로{tranceiver circuit and tranceiver integrated circuit for compensating IQ mismatch and carrier leakage}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 송신 반송파 누설을 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 제1 RF 신호(S_RF1) 즉 제2 RF 신호(S_RF2)를 나타내는 도면이고, 도 2의 (c)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)를 나타내는 도면이다.
도 3은 송신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 4는 수신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 송수신 집적 회로를 나타내는 도면이다.
본 발명은 IQ 불일치 및 반송파 누설(carrier leakage)을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로에 관한 발명으로써, 보다 구체적으로 피드백 패쓰를 형성함으로써 IQ 불일치 및 반송파 누설을 보상하는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로에 관한 발명이다.
IQ 믹서(mixer)를 사용하여 기저 대역 신호(base band signal, 이하 간략히 BB 신호라 함) 또는 중간 주파수 신호(intermediate frequency signal, 이하 간략히 IF 신호라 함)를 무선 주파수 신호(radio frequency signal, 이하 간략히 RF 신호라 함)로 변환하거나, RF 신호를 BB 신호 또는 IF 신호로 변환하는 기술은 무선 통신 분야에서 널리 사용되고 있다.
그러나, 실제의 IQ 믹서에는 반송파 누설(carrier leakage) 및 IQ 불일치(IQ imbalance)가 발생한다. 반송파 누설은 입력 신호와 국부 발진기에서 전달되는 IQ LO 신호의 곱이 IQ 믹서의 출력단으로 전달될 뿐만 아니라, IQ LO 신호 또한 IQ 믹서의 출력단으로 누설됨으로써 발생하는 현상이다. IQ 불일치는 국부 발진기에서 IQ 믹서에 전달되는 동위상 신호(in-phase signal) 및 직각 신호(quadrature signal)의 크기가 동일하지 아니하므로 발생하는 이득 불일치(gain imbalance) 및 동위상 신호 및 직각 신호가 상호 90°의 위상차를 가지지 못하므로 발생하는 위상 불일치(phase imbalance)를 포함하는 개념이다. 이러한 반송파 누설 및 IQ 불일치가 발생하는 경우, IQ 믹서의 출력에는 원하지 않는 잡음 성분이 존재하여 신호대 잡음 비(signal-to-noise ratio)를 저하시킨다는 문제점이 있다.
IQ 불일치를 보상하기 위한 종래 기술로서, "shahriar Emami"가 출원한 미국 특허 제5,949,821호(발명의 명칭 : Method and apparatus for correcting phase and gain imbalances between in-phase(I) and quadrature(Q) components of a received signal based on a determination of peak amplitudes) 및 "Johua L. Koslov"가 출원한 미국 특허 제6,044,112호(발명의 명칭 : Method and apparatus for correcting amplitude and phase imbalances in demodulators)에 개시된 기술이 있다. 이들 특허에는 무선을 통하여 전달된 수신 신호를 이용하여 수신 IQ 불일치를 측정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허에 개시된 기술은 수신 신호를 이용하여 IQ 불일치를 측정하므로, IQ 불일치가 보상되기 이전에 수신되는 신호의 IQ 불일치는 보상될 수 없으며, 수신 신호에 포함된 무선 채널의 잡음에 의하여 측정된 IQ 불일치의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
IQ 불일치를 보상하기 위한 다른 종래 기술로서, "Tod Paulus"가 출원한 미국 공개 공보 제2005/0070236호(발명의 명칭 : Apparatus and method for deriving a digital image correction factor in a receiver)에 개시된 기술이 있다. 이 특허에는 테스트 신호를 하향 IQ 믹서에 입력하여 수신 IQ 불일치를 측정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허에 개시된 기술은 별도의 테스트 신호를 필요로 한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 보상할 수 있는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선을 통하여 전달된 신호를 이용하여 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정하지 아니하고, 상향 믹서의 출력 신호를 하향 믹서에 피드백하여, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정함으로써, 측정 과정을 단순화하고, 무선에서 발생하는 잡음으로 인하여 측정 오차가 증가하는 문제점을 줄일 수 있는 송수신 회로 및 그 송수신 집적 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정함에 있어서, IQ 상향 변환 믹서와 IQ 하향 변환 믹서가 서로 다른 LO 주파수를 사용함으로써, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치의 측정의 정확도를 높일 수 있는 송수신 회로 및 송수신 집적 회로를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 한 칩 안에 서로 다른 주파수를 사용하는 복수의 송수신 회로가 집적되어 있을 경우에, 부가적인 국부 발진기 없이도 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 제1 IQ 신호를 제1 RF(radio frequency) 신호로 상향 변환하는 IQ 상향 변환 하기 위한 믹서; 제2 RF 신호를 제2 IQ 신호-상기 제1 및 제2 IQ 신호 각각은 기저 대역 또는 중간 주파수의 신호임-로 하향 변환하기 위한 IQ 하향 변환 믹서; 상기 제1 RF 신호를 상기 제2 RF 신호로서 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공하기 위한 피드백 패쓰; 상기 IQ 상향 변환 믹서 또는 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제1 IQ LO 신호-상기 제1 IQ LO 신호는 제1 각주파수(ω1)를 가짐-를 제공하기 위한 제1 국부 발진기; 및 상기 IQ 상향 변환 믹서 또는 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제2 IQ LO 신호-상기 제2 IQ LO 신호는 제2 각주파수(ω2)를 가지며, 상기 제1 IQ LO 신호 및 상기 제2 IQ LO 신호는 서로 각주파수 차(상기 각주파수 차를 제3 각주파수(ω3 = ω1 - ω2)라 함)를 가짐-를 제공하기 위한 제2 국부 발진기를 구비하는 송수신 회로를 제공한다.
본 발명의 제 2 측면은 제1 IQ 신호를 제1 RF(radio frequency) 신호로 상향 변환하고, 제2 RF 신호를 제2 IQ 신호로 하향 변환하기 위한 제1 송수신 회로; 제3 IQ 신호를 제3 RF 신호로 상향 변환하고, 제4 RF 신호를 제4 IQ 신호-상기 제1 내지 제4 IQ 신호 각각은 기저 대역 또는 중간 주파수 신호임-로 하향 변환하기 위한 제2 송수신 회로; 및 상기 제1 RF 신호를 상기 제4 RF 신호로서 상기 제2 송수신 회로에 제공하기 위한 제1 피드백 패쓰를 구비하는 송수신 집적 회로를 제공한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 송수신 회로는 IQ 상향 변환 믹서(10), IQ 하향 변환 믹서(20), 피드백 패쓰(30), 제1 국부 발진기(40) 및 제2 국부 발진기(50)를 구비한다. 또한, 송수신 회로는 오차 측정부(60), IQ 디지털 아날로그 변환기(digital-to-analog converter, 이하 간략히 DAC라 함, 70), 전력 증폭기(75), 저잡음 증폭기(80), IQ 필터(85), IQ 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital converter, 90) 및 선택부(95)를 더 구비할 수 있다.
IQ 상향 변환 믹서(10)는 기저 대역 또는 중간 주파수의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 제1 RF(radio frequency) 신호(S_RF1)로 상향 변환한다. 이를 위하여 IQ 상향 변환 믹서(10)는 제1 IQ 신호(S_IQ1) 중 I 채널의 신호와 선택부(95)에서 IQ 상향 변환 믹서(10)로 제공되는 동위상(in-phase) 신호를 곱함으로써 얻어진 신호와, 제1 IQ 신호(S_IQ1) 중 Q 채널의 신호와 선택부(95)에서 IQ 상향 변환 믹서(10)로 제공되는 직각(quadrature) 신호를 곱함으로써 얻어진 신호를 합함으로서 제1 RF 신호(S_RF1)을 구한다. 제1 RF 신호(S_RF1)는 송신 기간에는 송신 RF 신호로서 전력 증폭기(75)를 경유하여 안테나(미도시)로 전달되며, 테스트 기간에는 피드백 패 쓰(30)를 경유하여 IQ 하향 변환 믹서(20)로 전달된다. 테스트 기간은 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치 중 적어도 어느 하나가 측정되는 기간을 의미한다.
IQ 상향 변환 믹서(10)는 2개의 상향 변환 믹서를 구비하며, 그 중 하나는 I 채널용 상향 변환 믹서이며, 나머지 하나는 Q 채널용 상향 변환 믹서이다. 본 명세서에서는 이와 같이 I 채널용 상향 변환 믹서와 Q 채널용 상향 변환 믹서를 구비한 회로를 IQ 상향 변환 믹서(10)라 한다. 같은 방식으로, 본 명세서에서는 I 채널용 DAC 및 Q 채널용 DAC를 구비한 회로를 IQ DAC(70)라 하며, I 채널용 하향 변환 믹서와 Q 채널용 하향 변환 믹서를 구비한 회로를 IQ 하향 변환 믹서(20)이라 하며, I 채널용 필터와 Q 채널용 필터를 구비한 회로를 IQ 필터(85)이라 하며, I 채널용 ADC와 Q 채널용 ADC를 구비한 회로를 IQ ADC(90)라 한다.
IQ 하향 변환 믹서(20)는 제2 RF 신호(S_RF2)를 기저 대역 또는 중간 주파수의 제2 IQ 신호(S_IQ2)로 하향 변환한다. 이를 위하여 IQ 하향 변환 믹서(20)는 제2 RF 신호(S_RF2)와 선택부(95)에서 IQ 하향 변환 믹서(20)로 제공되는 동위상 신호를 곱하고, 제2 RF 신호(S_RF2)와 선택부(95)에서 IQ 하향 변환 믹서(20)로 제공되는 직각 신호를 곱한다. IQ 하향 변환 믹서(20)는 수신 기간에는 안테나로부터 저잡음 증폭기(80)를 경유하여 전달된 수신 RF 신호를 제2 RF 신호(S_RF2)로서 입력받으며, 테스트 기간에는 피드백 패쓰(30)를 통하여 전달된 제1 RF 신호(S_RF)를 제2 RF 신호(S_RF2)로서 입력받는다.
피드백 패쓰(30)는 IQ 상향 변환 믹서(10)에서 출력되는 제1 RF 신호(S_RF1) 를 제2 RF 신호(S_RF2)로서 IQ 하향 변환 믹서(20)에 입력할 수 있다. 테스트 기간에는, 피드백 패쓰(30)는 제1 RF 신호(S_RF1)를 IQ 하향 변환 믹서(20)로 전달한다. 송신 기간에는, 도면에 표현된 바와 같이 피드백 패쓰(30)가 스위치(31)에 의하여 차단될 수도 있으며, 도면과 달리 피드백 패쓰(30)가 유지되나 IQ 하향 변환 믹서(20)가 오프 상태일 수도 있다. 수신 기간에는, 도면에 표현된 바와 같이 피드백 패쓰(30)가 스위치(31)에 의하여 차단될 수도 있으며, 도면과 달리 피드백 패쓰(30)가 유지되나 IQ 상향 변환 믹서(10)가 오프 상태일 수도 있다. 스위치(31)는 제어부(61)로부터 제공되는 제어 신호(CTRL_FB)에 의하여 제어된다.
도면에는 피드백 패쓰(30)가 IQ 상향 변환 믹서(10)의 출력단과 IQ 하향 변환 믹서(20)의 입력단 사이에 연결된 예가 표현되어 있으나, 제1 RF 신호(S_RF1)를 IQ 하향 변환 믹서(20)로 전달할 수 있으면, 다른 어느 곳에 연결되어도 무방하다. 일례로, 피드백 패쓰(30)가 전력 증폭기(75)의 출력단과 저잡음 증폭기(80)의 입력단 사이에 연결될 수도 있다.
제1 국부 발진기(40)는 IQ 상향 변환 믹서(10) 또는 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제1 IQ LO 신호(S_LO1)를 제공한다. 제1 IQ LO 신호(S_LO1)는 제1 동위상 신호 및 제1 직각 신호를 구비한다. 바람직하게, 제1 국부 발진기(40)는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)를 송신 기간 및 송신 반송파 누설과 송신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 IQ 상향 변환 믹서(10)에 제공하고, 수신 기간 및 수신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공한다. 제1 IQ LO 신호(S_LO1)는 제1 각주파수(ω1)를 가진다.
제2 국부 발진기(50)는 IQ 상향 변환 믹서(10) 및 IQ 하향 변환 믹서(20) 중에서 제1 IQ LO 신호(S_LO1)가 제공되지 아니하는 믹서에 제2 IQ LO 신호(S_LO2)를 제공할 수 있다. 제2 IQ LO 신호(S_LO2)는 제2 동위상 신호 및 제2 직각 신호를 구비한다. 바람직하게, 제2 국부 발진기(50)는 제2 IQ LO 신호(S_LO2)를 송신 반송파 누설과 송신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공하고, 수신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 IQ 상향 변환 믹서(10)에 제공한다. 바람직하게, 제2 국부 발진기(50)는 송신 기간 및 수신 기간에는 오프 상태가 된다. 제2 IQ LO 신호(S_LO2)는 제2 각주파수(ω2)를 가진다. 제1 IQ LO 신호(S_LO1) 및 제2 IQ LO 신호(S_LO2)는 서로 각주파수 차(상기 각주파수 차를 제3 각주파수(ω3 = ω1 - ω2)라 함)를 가진다.
오차 측정부(60)는 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치 중 적어도 어느 하나를 측정한다. 이를 위하여 오차 측정부(60)는 제어부(61), 회전부(rotator, 62), 송신 반송파 누설 보상부(Tx carrier leakage compensator, 63), 송신 IQ 불일치 보상부(Tx IQ imbalance compensator, 64), 수신 IQ 불일치 보상부(Rx IQ imbalance compensator, 65), 역회전부(derotator, 66) 및 DC 측정부(67)을 구비한다. 오차 측정부(60)는 다양한 방식으로 구현 가능하다. 일례로, 제어부(61), 회전부(62), 송신 반송파 누설 보상부(63), 송신 IQ 불일치 보상부(64), 수신 IQ 불일치 보상부(65), 역회전부(66) 및 DC 측정부(67)는 각각 별도의 디지털 회로에 의하여 구현될 수도 있다. 다른 예로, 오차 측정부(60)가 DSP(digital signal processor)나 MCU(microcontroller unit)를 사용하여 구현될 수도 있다. 이 경우, 제어부(61), 회전부(62), 송신 반송파 누설 보상부(63), 송신 IQ 불일치 보상부(64), 수신 IQ 불일치 보상부(65), 역회전부(66) 및 DC 측정부(67) 각각은 DSP 또는 MCU에 의하여 수행되는 연산을 의미할 수도 있다.
회전부(62)는 소정 주파수의 톤(tone)을 발생시키는 기능을 수행한다. 상기 소정 주파수는 제어부(61)에서 전달되는 제어 신호(CTRL_RT)에 의하여 결정된다. 송신 반송파 누설이 측정되는 테스트 기간에는, 회전부(62)는 0의 전력을 가지는 IQ 신호를 출력한다. 송신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 회전부(62)는 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대(single side band) 신호가 되도록 하는 소정 각주파수(제4 각주파수(ω4))의 IQ 신호를 출력한다. 바람직하게, 회전부(62)로부터 출력되는 IQ 신호는 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 구비하며, I 채널 신호와 Q 채널 신호는 동일 각주파수(ω4) 및 동일 진폭을 가지며, I 채널 신호와 Q 채널 신호는 서로 90°의 위상차를 가진다. 일례로 회전부(62)는 수학식 1과 같은 연산을 수행한다.
OUT_RT_I = (CST × cos(ω4×t)) + (CST × sin(ω4×t))
OUT_RT_Q = (CST × cos(ω4×t)) - (CST × sin(ω4×t))
상기 수학식에서, OUT_RT_I 및 OUT_RT_Q는 각각 회전부(62)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, CST는 소정의 상수를 의미한다. 수신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 회전부(62)는 DC 성분의 IQ 신호를 출력한다. 송신 기간에는 회전부(62)는 사용되지 아니하고, 기저대역 처리부(미도시)에서 출력되는 송신 IQ 신호가 송신 반송파 누설 보상부(63)에 입력될 수 있다.
송신 반송파 누설 보상부(63)는 제어 신호(CTRL_CL)에 따라 송신 반송파 누설을 보상한다. 송신 반송파 누설 보상부(63)는 일례로 수학식 2와 같은 연산을 수행할 수 있다.
OUT_CL_I = IN_CL_I - CF_CL_I
OUT_CL_Q = IN_CL_Q - CF_CL_Q
상기 수학식에서, OUT_CL_I 및 OUT_CL_Q는 각각 송신 반송파 누설 보상부(63)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_CL_I 및 IN_CL_Q는 각각 송신 반송파 누설 보상부(63)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, CF_CL_I 및 CF_CL_Q는 각각 송신 반송파 누설의 I 채널 및 Q 채널 출력을 보상하기 위한 계수를 의미한다. CF_CL_I 및 CF_CL_Q는 제어 신호(CTRL_CL)에 의하여 제어되며, 각각 측정된 I 채널 송신 반송파 누설 및 측정된 Q 채널 송신 반송파 누설에 대응하는 값을 가진다. 도면에는 표현되어 있지 아니하나, 송신 기간에 안테나를 통하여 송신될 IQ 신호는 기저 대역 처리부(미도시)로부터 송신 반송파 누설 보상부(63), 송신 IQ 불일치 보상부(64), IQ DAC(70) 및 IQ 상향 변환 믹서(10)를 경유하여 전력 증폭기(75) 로 전달됨이 바람직하다.
송신 IQ 불일치 보상부(64)는 송신 IQ 불일치를 보상하는 기능을 수행한다. 송신 IQ 불일치 보상부(64)는 일례로 수학식 3과 같은 연산을 수행할 수 있다.
OUT_TI_I = (IN_TI_I × (1-DG_TX)) - (IN_TI_Q × DP_TX)
OUT_TI_Q = (IN_TI_Q × (1+DG_TX)) - (IN_TI_I × DP_TX)
상기 수학식에서, OUT_TI_I 및 OUT_TI_Q는 각각 송신 IQ 불일치 보상부(64)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_TI_I 및 IN_TI_Q는 각각 송신 IQ 불일치 보상부(64)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, DG_TX 및 DP_TX는 제어 신호(CTRL_TI)에 의하여 제어되며, 각각 송신 IQ 불일치에 의한 이득 오차 및 위상 오차에 대응하는 값을 가진다. 상기 수학식 3은 IQ 상향 변환 믹서(10)의 I 채널 및 Q 채널 출력 신호가 수학식 4와 같다고 가정한 경우에, 도출된 수학식의 일례를 나타내는 것이다.
OUT_UM_I = IN_UM_I×(1+DG_TX)×cos(ω1×t-DP_TX)
OUT_UM_Q = IN_UM_Q×(1-DG_TX)×sin(ω1×t+DP_TX)
상기 수학식에서, OUT_UM_I 및 OUT_UM_Q는 각각 IQ 상향 변환 믹서(10)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_UM_I 및 IN_UM_Q는 각각 IQ 상향 변환 믹서(10)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, DG_TX 및 DP_TX는 송신 IQ 불일치에 의한 이득 오차 및 위상 오차를 의미한다.
수신 IQ 불일치 보상부(65)는 수신 IQ 불일치를 보상하는 기능을 수행한다. 일례로, 수신 기간에는, 안테나를 통하여 수신된 신호는 수신 IQ 불일치 보상부(65)을 경유함으로써 수신 IQ 불일치가 보상된다. 수신 IQ 불일치 보상부(65)는 일례로 수학식 5와 같은 연산을 수행할 수 있다.
OUT_RI_I = (IN_RI_I × (1-DG_RX)) - (IN_RI_Q × DP_RX)
OUT_RI_Q = (IN_RI_Q × (1+DG_RX)) - (IN_RI_I × DP_RX)
상기 수학식에서, OUT_RI_I 및 OUT_RI_Q는 각각 수신 IQ 불일치 보상부(65)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_RI_I 및 IN_RI_Q는 각각 수신 IQ 불일치 보상부(65)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, DG_RX 및 DP_RX는 제어 신호(CTRL_RI)에 의하여 제어되며, 각각 수신 IQ 불일치에 의한 이득 오차 및 위상 오차에 대응하는 값을 가진다. 상기 수학식 5는 IQ 하향 변환 믹서(20)의 I 채널 및 Q 채널 출력 신호가 수학식 6과 같다고 가정한 경우에, 도출된 수학식의 일례를 나타내는 것이다.
OUT_DM_I = IN_DM_I×(1+DG_RX)×cos(ω2×t-DP_RX)
OUT_DM_Q = IN_DM_Q×(1-DG_RX)×sin(ω2×t+DP_RX)
상기 수학식에서, OUT_DM_I 및 OUT_DM_Q는 각각 IQ 하향 변환 믹서(20)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_DM_I 및 IN_DM_Q는 각각 IQ 하향 변환 믹서(20)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, DG_RX 및 DP_RX는 수신 IQ 불일치에 의한 이득 오차 및 위상 오차를 의미한다.
역회전부(66)는 수신 IQ 불일치 보상부(65)에서 출력되는 신호를 소정의 주파수만큼 역회전시키는 기능을 수행한다. 역회전부(66)는 일례로 수학식 7과 같은 연산을 수행한다.
OUT_DR_I = (IN_DR_I × cos(-△ω×t)) + (IN_DR_Q × sin(-△ω×t))
OUT_DR_Q = (IN_DR_Q × cos(-△ω×t)) - (IN_DR_I × sin(-△ω×t))
상기 수학식에서, OUT_DR_I 및 OUT_DR_Q는 각각 역회전부(66)의 I 채널 및 Q 채널 출력을 의미하고, IN_DR_I 및 IN_DR_Q는 각각 역회전부(66)의 I 채널 및 Q 채널 입력을 의미하고, △ω는 역회전부(66)가 역회전하고자 하는 각주파수를 의미한 다. △ω는 제어신호(CTRL_DR)에 의하여 제어된다. 송신 반송파 누설을 측정하는 테스트 기간에는, 송신 반송파 누설에 의한 신호가 DC 성분이 되도록, 역회전부(66)는 입력되는 신호를 제3 각주파수(ω3)만큼 역회전시킨 신호를 출력한다. 송신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호가 DC 성분이 되도록, 역회전부(66)는 입력되는 신호를 (ω3 + ω4) 및 (ω3 -ω4) 중 어느 한 각주파수만큼 역회전시킨 신호를 출력한다. 또한, 송신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 본래의 신호가 DC 성분이 되도록, 역회전부(66)는 입력되는 신호를 (ω3 + ω4) 및 (ω3 - ω4) 중 나머지 한 주파수만큼 역회전시킨 신호를 출력할 수도 있다. 수신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호가 DC 성분이 되도록, 역회전부(66)는 입력되는 신호를 마이너스 제3 각주파수(-ω3)만큼 역회전시킨 신호를 출력한다. 또한, 수신 IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에는, 본래의 신호가 DC 성분이 되도록, 역회전부(66)는 입력되는 신호를 제3 주파수(ω3)만큼 역회전시킨 신호를 출력할 수도 있다.
DC 측정부(67)는 역회전부(66)의 출력에서 DC 성분을 추출하는 기능을 수행한다. DC 측정부(67)는 저대역 통과 필터(low pass filter)를 사용하여 구현될 수도 있으며, 바람직하게는 누적기(accumulator)를 사용하여 구현될 수도 있다.
제어부(61)는 피드백 패쓰(31), 선택부(95), 회전부(62), 송신 반송파 누설 보상부(63), 송신 IQ 불일치 보상부(64), 수신 IQ 불일치 보상부(65), 역회전부(66) 및 DC 측정부(67)를 제어하는 기능을 수행한다. 또한 제어부(61)는 DC 측정부(67)에서 출력되는 IQ 신호로부터 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치, 수신 IQ 불일치를 구하는 기능도 수행한다.
보다 구체적으로, 송신 반송파 누설이 측정되는 테스트 기간에 DC 측정부(67)에서 출력되는 IQ 신호가 송신 반송파 누설에 해당한다. 즉 DC 측정부(67)에서 출력되는 I 채널 신호가 수학식 2의 CF_CL_I에 해당하고, DC 측정부(67)에서 출력되는 Q 채널 신호가 수학식 2의 CF_CL_Q에 해당한다.
IQ 불일치가 측정되는 테스트 기간에 IQ 불일치 즉 이득 오차(DG)와 위상 오차(DP)는 아래의 수학식 8로부터 구해질 수 있다.
DG = ([IM_I, IM_Q]·[OR_I, -OR_Q])/(OR_I2 + OR_Q2)
DP = ([IM_I, IM_Q]·[OR_Q, OR_I])/(OR_I2 + OR_Q2)
상기 수학식에서, IM_I 및 IM_Q는 각각 DC 측정부(67)에서 출력되는 IQ 불일치에 의한 이미지 신호의 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 의미하고, OR_I 및 OR_Q는 각각 DC 측정부(67)에서 출력되는 본래의 신호의 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 의미하고, "·"은 내적을 의미한다.
IQ DAC(70)은 오차 측정부(60)에서 출력되는 디지털 IQ 신호를 IQ 상향 변환 믹서(10)로 전달될 아날로그 IQ 신호로 변환한다.
전력 증폭기(75)는 제1 RF 신호(S_RF1)를 증폭한다. 증폭된 제1 RF 신 호(S_RF1)는 일례로 듀플렉서(미도시)를 경유하여 안테나(미도시)로 전달된다. 바람직하게, 전력 증폭기(75)는 송신 기간에는 온 상태가 되고, 테스트 기간에는 오프 상태가 된다.
저잡음 증폭기(80)는 수신 RF 신호를 저잡음 증폭한다. 수신 RF 신호는 일례로 안테나 및 듀플렉서를 경유하여 저잡음 증폭기(80)로 전달된다. 바람직하게, 저잡음 증폭기(80)는 수신 기간에는 온 상태가 되고, 테스트 기간에는 오프 상태가 된다.
IQ 필터(85)는 IQ 하향 변환 믹서(20)와 IQ ADC(90) 사이에 위치하며, 저대역 통과 필터(low pass filter) 또는 대역 통과 필터(band pass filter)일 수 있다.
IQ ADC(90)는 IQ 필터(85)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
선택부(95)는 제어 신호(CTRL_SL)에 따라 제1 IQ LO 신호(S_LO1) 및 제2 IQ LO 신호(S_LO2) 중 IQ 상향 변환 믹서(10) 및 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공될 신호를 선택한다. 바람직하게, 선택부(95)는 송신 기간에 제1 IQ LO 신호(S_LO1)을 IQ 상향 변환 믹서(10)에 제공하고, 수신 기간에 제1 IQ LO 신호(S_LO1)을 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공한다. 또한, 선택부(95)는 송신 반송파 누설 및 송신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)를 IQ 상향 변환 믹서(10)에 제공하고, 제2 IQ LO 신호(S_LO2)를 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공한다. 또한, 선택부(95)는 수신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간에는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)를 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제공하고, 제2 IQ LO 신호(S_LO2)를 IQ 상향 변환 믹서(10)에 제공한다.
도 2는 송신 반송파 누설을 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면으로서, 도 2의 (a)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 제1 RF 신호(S_RF1) 즉 제2 RF 신호(S_RF2)를 나타내는 도면이고, 도 2의 (c)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)를 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, IQ 상향 변환 믹서(10)로 입력되는 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 전력은 0이다. 이때, IQ 상향 변환 믹서(10)로 제1 각주파수(ω1)를 가지는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)가 인가되고, IQ 하향 변환 믹서(20)로 제2 각주파수(ω2)를 가지는 제2 IQ LO 신호(S_LO2)가 인가된다.
도 2의 (b)를 참조하면, 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 전력이 0임에도 불구하고, 송신 반송파 누설에 의하여, 제1 RF 신호(S_RF1)에는 제1 각주파수(ω1)에 위치한 송신 반송파 누설에 의한 신호가 생긴다.
도 2의 (c)를 참조하면, 제2 IQ 신호(S_IQ2)의 제3 각주파수(ω3 = ω1-ω2)에는 송신 반송파 누설에 의한 신호가 위치한다. 따라서, 오차 측정부(60)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)로부터 제3 주파수(F3)를 가지는 송신 반송파 누설을 구할 수 있다.
송신 반송파 누설에 의한 신호는 도면과 같이 소정의 각주파수(ω3)를 가지므로, 1/F 잡음이나 DC 오프셋에 의한 영향을 받지 아니한다. 따라서, 더욱 정확한 송신 반송파 누설의 측정이 가능하다. 이에 반하여, 만일 IQ 상향 변환 믹서(10) 및 IQ 하향 변환 믹서(20)에 제1 IQ LO 신호(S_LO1)를 공급하는 제1 국부 발진기(40)만을 사용하여 송신 반송파 누설을 측정하는 경우, 제2 IQ 신호(S_IQ2)에 포함된 송신 반송파 누설에 의한 신호의 주파수는 0이므로, 송신 반송파 누설을 1/F 잡음 및 DC 오프셋과 구분할 수 없게 된다. 따라서, 송신 반송파 누설의 측정의 정확도가 떨어진다. 따라서, 제1 국부 발진기(40)만을 사용하는 방식에 비하여, 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로는 제2 국부 발진기(40)를 추가적으로 구비함으로써, 송신 반송파 누설을 더욱 정확히 측정할 수 있다는 장점이 있다.
송신 반송파 누설 측정 방법은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일례로, 송신 반송파 누설 측정은 1회적으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상향 변환 믹서(10)로 입력되는 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 전력이 0이 되도록 하는 IQ 신호가 송신 반송파 누설 보상부(63)로 입력되고, 송신 반송파 누설 보상부(63)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 송신 반송파 누설을 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 송신 반송파 누설에 대응하는 제어 신호(CTRL_CL)를 송신 반송파 누설 보상부(63)에 전달하고, 송신 기간에 송신 반송파 누설 보상부(63)는 상기 제어 신호(CTRL_CL)에 따라 보상을 수행한다. 다른 예로 송신 반송파 누설 측정은 수회에 걸쳐 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상향 변환 믹서(10)로 입력되는 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 전력이 0이 되도록 하는 IQ 신호가 송신 반송파 누설 보상부(63)로 입력되고, 송신 반송파 누설 보상부(63)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 송신 반송파 누설을 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 송신 반송파 누설에 대응하 는 제어 신호(CTRL_CL)를 송신 반송파 누설 보상부(63)에 전달하고, 송신 반송파 누설 보상부(63)는 제어 신호(CTRL_CL)에 따라 송신 반송파 누설을 보상한다. 송신 반송파 누설 보상부(63)가 동작함에도 불구하고, 잔여 송신 반송파 누설이 존재할 수 있으며, 이러한 잔여 송신 반송파 누설은 제어부(61)에 의하여 측정되어, 제어부(61)는 측정된 잔여 송신 반송파 누설에 따라 제어 신호(CTRL_CL)을 수정한다. 상술한 잔여 송신 반송파 누설을 측정하고, 이에 따라 제어 신호(CTRL_CL)를 수정하는 과정이 적어도 1회 이상 수행된 후에, 송신 기간에 송신 반송파 누설 보상부(63)가 구해진 제어 신호(CTRL_CL)에 따라 보상을 수행한다. 또 다른 예로, 제어 신호(CTRL_CL)를 변경시키면서 최적의 제어 신호(CTRL_CL)를 구할 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상향 변환 믹서(10)로 입력되는 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 전력이 0이 되도록 하는 IQ 신호가 송신 반송파 누설 보상부(63)로 입력되는 상태에서, 여러 제어 신호(CTRL_CL)를 송신 반송파 누설 보상부(63)에 입력하고, 제어부(61)가 제어 신호(CTRL_CL)에 대응하는 송신 반송파 누설을 측정한다. 그 후에, 제어부(61)는 측정된 가장 낮은 송신 반송파 누설에 대응하는 제어 신호를 선택하고, 선택된 제어 신호(CTRL_CL)를 송신 반송파 누설 보상부(63)에 전달하고, 송신 기간에 송신 반송파 누설 보상부(63)는 상기 제어 신호(CTRL_CL)에 따라 보상을 수행한다.
도 3은 송신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면으로서, 도 3의 (a)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 제1 RF 신호(S_RF1) 즉 제2 RF 신호(S_RF2)를 나타내는 도면이고, 도 3의 (c)는 제 2 IQ 신호(S_IQ2)를 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대 신호가 되도록 하는(즉, 송신 IQ 불일치가 없다면 제1 RF 신호(S_RF1)를 단측파대 신호로 만드는) 상기 제1 IQ 신호(S_IQ1)가 IQ 상향 변환 믹서(10)로 입력된다. 제1 IQ 신호(S_IQ1)은 제4 각주파수(ω4)를 가진다. 바람직하게, 제1 IQ 신호(S_IQ1)는 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 구비하며, I 채널 신호 및 Q 채널 신호는 동일한 각주파수(ω4) 및 동일한 진폭을 가지며, 서로 90°의 위상차를 가진다. 이러한 신호는 회전부(62)에 의하여 생성되어, IQ DAC(70) 등을 경유하여 IQ 상향 변환 믹서(10)로 전달될 수 있다. 이때, IQ 상향 변환 믹서(10)로 제1 각주파수(ω1)를 가지는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)가 인가되고, IQ 하향 변환 믹서(20)로 제2 각주파수(ω2)를 가지는 제2 IQ LO 신호(S_LO2)가 인가된다.
도 3의 (b)를 참조하면, 제1 RF 신호(S_RF1)가 본래의 신호만을 포함하는 단측파대 신호가 되어야 함에도 불구하고, 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호도 포함한다. 도면에는 (ω1+ω4)에 본래의 신호가 위치하고, (ω1-ω4)에 이미지 신호가 위치하는 예가 표현되어 있으나, 제1 IQ 신호(S_IQ1)에 따라 (ω1-ω4)에 본래의 신호가 위치하고, (ω1+ω4)에 이미지 신호가 위치할 수도 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 제2 IQ 신호(S_IQ2)는 (ω3+ω4)에 위치한 본래의 신호와 (ω3-ω4)에 위치한 이미지 신호를 포함한다. 도면에는 (ω3+ω4)에 본래의 신호가 위치하고, (ω3-ω4)에 이미지 신호가 위치하는 예가 표현되어 있으나, 제1 IQ 신호(S_IQ1)에 따라 (ω3-ω4)에 본래의 신호가 위치하고, (ω3+ω4)에 이미지 신호가 위치할 수도 있다. 따라서, 오차 측정부(60)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)로부터 (ω3+ω4) 및 (ω3-ω4) 중 어느 한 각주파수를 가지는 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 구하고, 이로부터 송신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 보상할 수 있다. 일례로 제어부(61)는 송신 IQ 불일치 보상부(64)에 대한 제어 신호(CTRL_TI)을 변경해 가면서 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 모니터링 함으로써, 송신 IQ 불일치가 최소화되는 제어 신호(CTRL_TI)를 구할 수 있다. 또한, 오차 측정부(60)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)로부터 (ω3+ω4) 및 (ω3-ω4) 중 나머지 한 각주파수를 가지는 본래의 신호를 더 구하고, 이미지 신호 및 본래의 신호로부터 송신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 구할 수 있다. 이는 수학식 8에 표현되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로는 제2 국부 발진기(50)를 추가적으로 구비함으로써, 송신 IQ 불일치를 측정함에 있어서 상향 변환 및 하향 변환시 사용하는 주파수를 달리할 수 있으며, 이로 인하여 송신 IQ 불일치에 의한 영향과 수신 IQ 불일치에 의한 영향을 구분할 수 있다. 따라서, 동일할 주파수를 사용하여 상향 변환 및 하향 변화하는 방식에 비하여, 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로는 송신 IQ 불일치를 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
송신 IQ 불일치 측정 방법은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일례로, 송신 IQ 불일치 측정은 1회적으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대 신호가 되도록 하는 IQ 신호가 송신 IQ 불일치 보상부(64)로 입력되고, 송신 IQ 불일치 보상부(64)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대 로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 송신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 송신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호(CTRL_TI)를 송신 IQ 불일치 보상부(64)에 전달하고, 송신 기간에 송신 IQ 불일치 보상부(64)는 상기 제어 신호(CTRL_TI)에 따라 보상을 수행한다. 다른 예로 송신 IQ 불일치 측정은 수회에 걸쳐 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대 신호가 되도록 하는 IQ 신호가 송신 IQ 불일치 보상부(64)로 입력되고, 송신 IQ 불일치 보상부(64)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 송신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 송신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호(CTRL_TI)를 송신 IQ 불일치 보상부(64)에 전달하고, 송신 IQ 불일치 보상부(64)는 제어 신호(CTRL_TI)에 따라 송신 IQ 불일치를 보상한다. 송신 IQ 불일치 보상부(64)가 동작함에도 불구하고, 잔여 송신 IQ 불일치가 존재할 수 있으며, 이러한 잔여 송신 IQ 불일치는 제어부(61)에 의하여 측정되어, 제어부(61)는 측정된 잔여 송신 IQ 불일치에 따라 제어 신호(CTRL_TI)을 수정한다. 상술한 잔여 송신 IQ 불일치를 측정하고, 이에 따라 제어 신호(CTRL_TI)를 수정하는 과정이 적어도 1회 이상 수행된 후에, 송신 기간에 송신 IQ 불일치 보상부(64)가 구해진 제어 신호(CTRL_TI)에 따라 보상을 수행한다. 또 다른 예로, 제어 신호(CTRL_TI)를 변경시키면서 최적의 제어 신호(CTRL_TI)를 구할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대 신호가 되도록 하는 IQ 신호가 송신 IQ 불일치 보상부(64)로 입력되는 상태에서, 여러 제어 신호(CTRL_TI)를 송신 IQ 불일치 보상부(64)에 입력하고, 제어부(61)가 제어 신호(CTRL_TI)에 대응하는 송신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후에, 제어부(61)는 측정된 가장 낮은 송신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호를 선택하고, 선택된 제어 신호(CTRL_TI)를 송신 IQ 불일치 보상부(64)에 전달하고, 송신 기간에 송신 IQ 불일치 보상부(64)는 상기 제어 신호(CTRL_TI)에 따라 보상을 수행한다.
도 4는 수신 IQ 불일치를 측정하는 테스트 기간의 각종 신호를 나타내는 도면으로서, 도 4의 (a)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 제1 RF 신호(S_RF1) 즉 제2 RF 신호(S_RF2)를 나타내는 도면이고, 도 4의 (c)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, IQ 상향 변환 믹서(10)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받는다. 이때, IQ 상향 변환 믹서(10)로 제2 각주파수(ω2)를 가지는 제2 IQ LO 신호(S_LO2)가 인가되고, IQ 하향 변환 믹서(20)로 제1 각주파수(ω1)를 가지는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)가 인가된다.
도 4의 (b)를 참조하면, 제1 RF 신호(S_RF1)은 제2 각주파수(ω2)를 가지는 본래의 신호를 구비한다.
도 4의 (c)를 참조하면, 제2 IQ 신호(S_IQ2)는 마이너스 제3 각주파수(-ω3)에 위치하는 본래의 신호와 제3 각주파수(ω3)에 위치하는 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 포함한다. 오차 측정부(60)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)로부터 제3 각주파수(ω3)에 위치하는 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 구하고, 이로부터 수신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 보상할 수 있다. 일례로 제어부(61)는 수신 IQ 불일치 보상부(65)에 대한 제어 신호(CTRL_RI)을 변경해 가면서 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 모니터링 함으로써, 수신 IQ 불일치가 최소화되는 제어 신호(CTRL_RI)를 구할 수 있다. 또한, 오차 측정부(60)는 제2 IQ 신호(S_IQ2)로부터 마이너스 제3 각주파수(-ω3)에 위치하는 본래의 신호를 더 구하고, 이미지 신호 및 본래의 신호로부터 수신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 구할 수 있다. 이는 수학식 8에 표현되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로는 제2 국부 발진기(50)를 추가적으로 구비함으로써, 수신 IQ 불일치를 측정함에 있어서 상향 변환 및 하향 변환시 사용하는 주파수를 달리할 수 있으며, 이로 인하여 수신 IQ 불일치에 의한 영향과 송신 IQ 불일치에 의한 영향을 구분할 수 있다. 따라서, 동일할 주파수를 사용하여 상향 변환 및 하향 변화하는 방식에 비하여, 본 발명의 실시예에 의한 송수신 회로는 수신 IQ 불일치를 더욱 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
수신 IQ 불일치 측정 방법은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일례로, 송신 IQ 불일치 측정은 1회적으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상향 변환 믹서(10)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받고, 수신 IQ 불일치 보상부(65)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 수신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 수신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호(CTRL_RI)를 수신 IQ 불일치 보상부(65)에 전달하고, 수신 기간에 수신 IQ 불일치 보상부(65)는 상기 제어 신호(CTRL_RI)에 따라 보상을 수행한다. 다른 예로 수신 IQ 불일치 측정은 수회에 걸쳐 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상 향 변환 믹서(10)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받고, 수신 IQ 불일치 보상부(65)가 동작하지 아니하는(즉, 입력 신호를 그대로 출력하는) 상태에서, 제어부(61)가 수신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후, 제어부(61)는 측정된 수신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호(CTRL_RI)를 수신 IQ 불일치 보상부(65)에 전달하고, 수신 IQ 불일치 보상부(65)는 제어 신호(CTRL_RI)에 따라 수신 IQ 불일치를 보상한다. 수신 IQ 불일치 보상부(65)가 동작함에도 불구하고, 잔여 수신 IQ 불일치가 존재할 수 있으며, 이러한 잔여 수신 IQ 불일치는 제어부(61)에 의하여 측정되어, 제어부(61)는 측정된 잔여 수신 IQ 불일치에 따라 제어 신호(CTRL_RI)을 수정한다. 상술한 잔여 수신 IQ 불일치를 측정하고, 이에 따라 제어 신호(CTRL_RI)를 수정하는 과정이 적어도 1회 이상 수행된 후에, 수신 기간에 수신 IQ 불일치 보상부(65)가 구해진 제어 신호(CTRL_RI)에 따라 보상을 수행한다. 또 다른 예로, 제어 신호(CTRL_RI)를 변경시키면서 최적의 제어 신호(CTRL_RI)를 구할 수 있다. 보다 구체적으로, IQ 상향 변환 믹서(10)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받는 상태에서, 여러 제어 신호(CTRL_RI)를 수신 IQ 불일치 보상부(65)에 입력하고, 제어부(61)가 제어 신호(CTRL_RI)에 대응하는 수신 IQ 불일치를 측정한다. 그 후에, 제어부(61)는 측정된 가장 낮은 수신 IQ 불일치에 대응하는 제어 신호를 선택하고, 선택된 제어 신호(CTRL_RI)를 수신 IQ 불일치 보상부(65)에 전달하고, 수신 기간에 수신 IQ 불일치 보상부(65)는 상기 제어 신호(CTRL_RI)에 따라 보상을 수행한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 송수신 집적 회로를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 송수신 집적 회로는 제1 송수신 회로(100), 제2 송수신 회로(200), 제1 피드백 패쓰(310) 및 제2 피드백 패쓰(320)를 구비한다.
제1 송수신 회로(100)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 제1 RF 신호(S_RF1)로 상향 변환하며, 제2 RF 신호(S_RF2)를 제2 IQ 신호(S_IQ2)로 하향 변환한다. 제1 송수신 회로(100)는 제1 IQ 상향 변환 믹서(110), 제1 IQ 하향 변환 믹서(120) 및 제1 국부 발진기(140)를 구비한다. 제1 송수신 회로는 제1 오차 측정부(160), 제1 IQ DAC(170), 제1 전력 증폭기(175), 제1 저잡음 증폭기(180), 제1 IQ 필터(185) 및 제1 IQ ADC(190)을 더 구비할 수 있다. 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 제1 RF 신호(S_RF1)로 상향 변환하고, 제1 IQ 하향 변환 믹서(120)는 제2 RF 신호(S_RF2)를 제2 IQ 신호(S_IQ2)로 하향 변환한다. 제1 국부 발진기(S_LO1)는 제1 IQ 상향 변환 믹서(110) 및 제1 IQ 하향 변환 믹서(120)에 제1 각주파수(ω1)를 가지는 제1 IQ LO 신호(S_LO1)을 제공한다.
제2 송수신 회로(200)는 제3 IQ 신호(S_IQ3)를 제3 RF 신호(S_RF3)로 상향 변환하며, 제4 RF 신호(S_RF4)를 제4 IQ 신호(S_IQ4)로 하향 변환한다. 제1 내지 제4 IQ 신호(S_IQ1, S_IQ2, S_IQ3, S_IQ4) 각각은 기저 대역 또는 중간 주파수 신호이다. 제2 송수신 회로(200)는 제2 IQ 상향 변환 믹서(210), 제2 IQ 하향 변환 믹서(220) 및 제2 국부 발진기(240)를 구비한다. 제2 송수신 회로는 제2 오차 측정부(260), 제2 IQ DAC(270), 제2 전력 증폭기(275), 제2 저잡음 증폭기(280), 제2 IQ 필터(285) 및 제2 IQ ADC(290)을 더 구비할 수 있다. 제2 IQ 상향 변환 믹서(210)는 제3 IQ 신호(S_IQ3)를 제3 RF 신호(S_RF3)로 상향 변환하고, 제2 IQ 하 향 변환 믹서(220)는 제4 RF 신호(S_RF4)를 제4 IQ 신호(S_IQ4)로 하향 변환한다. 제2 국부 발진기(S_LO2)는 제2 IQ 상향 변환 믹서(210) 및 제2 IQ 하향 변환 믹서(220)에 제2 각주파수(ω2)를 가지는 제2 IQ LO 신호(S_LO2)을 제공한다.
제1 피드백 패쓰(310)는 제1 송수신 회로(100)에서 출력되는 제1 RF 신호(S_RF1)를 제4 RF 신호(S_RF4)로서 제2 송수신 회로(200)에 제공할 수 있다. 바람직하게, 제1 피드백 패쓰(310)는 제1 송수신 회로(100)의 송신 반송파 누설, 제1 송수신 회로(100)의 송신 IQ 불일치 및 제2 송수신 회로(200)의 수신 IQ 불일치 중 적어도 어느 하나가 측정되는 테스트 기간에 제1 RF 신호(S_RF1)를 제4 RF 신호(S_RF4)로서 제2 송수신 회로(200)에 제공하며, 정상 동작 기간에는 그러하지 아니한다. 제1 피드백 패쓰(310)는 제1 스위치(311)를 구비할 수 있으며, 제1 스위치(311)의 개폐는 제1 오차 측정부(160) 또는 제2 오차 측정부(260)에 의하여 제어될 수 있다. 도면에는 제1 피드백 패쓰(310)가 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)의 출력단 및 제2 IQ 하향 변환 믹서(220)의 입력단 사이에 연결된 예가 표현되어 있으나, 제1 RF 신호(S_RF1)를 제2 IQ 하향 변환 믹서(220)로 전달할 수 있으면, 다른 어느 곳에 연결되어도 무방하다. 일례로, 피드백 패쓰(310)가 제1 전력 증폭기(175)의 출력단과 제2 저잡음 증폭기(280)의 입력단 사이에 연결될 수도 있다.
제2 피드백 패쓰(320)는 제2 송수신 회로(200)에서 출력되는 제3 RF 신호(S_RF3)를 제2 RF 신호(S_RF2)로서 제1 송수신 회로(100)에 제공할 수 있다. 바람직하게, 제2 피드백 패쓰(320)는 제2 송수신 회로(200)의 송신 반송파 누설, 제2 송수신 회로(200)의 송신 IQ 불일치 및 제1 송수신 회로(100)의 수신 IQ 불일치 중 적어도 어느 하나가 측정되는 테스트 기간에 제3 RF 신호(S_RF3)를 제2 RF 신호(S_RF2)로서 제1 송수신 회로(100)에 제공하며, 정상 동작 기간에는 그러하지 아니한다. 제2 피드백 패쓰(320)는 제2 스위치(321)를 구비할 수 있으며, 제2 스위치(321)의 개폐는 제1 오차 측정부(160) 또는 제2 오차 측정부(260)에 의하여 제어될 수 있다. 도면에는 제2 피드백 패쓰(320)가 제2 IQ 상향 변환 믹서(210)의 출력단 및 제1 IQ 하향 변환 믹서(120)의 입력단 사이에 연결된 예가 표현되어 있으나, 제3 RF 신호(S_RF3)를 제1 IQ 하향 변환 믹서(120)로 전달할 수 있으면, 다른 어느 곳에 연결되어도 무방하다. 일례로, 피드백 패쓰(320)가 제2 전력 증폭기(275)의 출력단과 제1 저잡음 증폭기(180)의 입력단 사이에 연결될 수도 있다.
제1 송수신 회로(100)의 송신 반송파 누설이 측정되는 상기 테스트 기간에, 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)가 0에 해당하는 전력을 가진 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받는다. 0에 해당하는 전력을 가진 제1 IQ 신호(S_IQ1)는 제1 오차 측정부(160)가 제1 IQ DAC(170)를 통하여 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)에 제공한다. 이 기간에, 제2 오차 측정부(260)는 제4 IQ 신호(S_IQ4)로부터 제3 각주파수(ω3=ω1-ω2)를 가지는 송신 반송파 누설을 구한다.
제1 송수신 회로(100)의 송신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에, 제1 RF 신호(S_RF1)가 단측파대 신호가 되도록 하는 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)가 입력받는다. 바람직하게, 제1 IQ 신호(S_IQ1)의 I 채널 신호는 제4 각주파수(ω4)를 가지는 제1 정현파 신호를 구비하며, Q 채널 신호는 제4 각주파수(ω4)를 가지며 I 채널 신호와 90°의 위상차를 가지며 I 채널 신호와 동 일한 진폭을 가지는 제2 정현파 신호를 구비한다. 제1 IQ 신호(S_IQ1)는 제1 오차 측정부(160)로부터 제1 IQ DAC(170)를 경유하여 제공될 수 있다. 이 기간에, 제2 오차 측정부(260)는 제4 IQ 신호(S_IQ4)로부터 (ω3+ω4) 및 (ω3-ω4) 중 어느 한 각주파수를 가지는 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 측정하고, 이를 이용하여 송신 IQ 불일치를 보상할 수 있다. 또한, 제2 오차 측정부(260)는 제4 IQ 신호(S_IQ4)로부터 (ω3+ω4) 및 (ω3-ω4) 중 나머지 한 각주파수를 가지는 본래의 신호를 측정하고, 측정된 이미지 신호 및 본래의 신호로부터 송신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 구하고, 구해진 위상 오차 및 이득 오차를 이용하여 송신 IQ 불일치를 보상할 수 있다.
제2 송수신 회로(200)의 수신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에, 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 입력받는다. 제1 오차 측정부(160)가 DC 성분의 제1 IQ 신호(S_IQ1)를 제1 IQ DAC(170)를 경유하여 제1 IQ 상향 변환 믹서(110)에 제공한다. 이 기간에 제2 오차 측정부(260)는 제4 IQ 신호(S_IQ4)로부터 마이너스 제3 주파수(-ω3)를 가지는 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 구하고 이를 이용하여 수신 IQ 불일치를 보상할 수 있다. 또한, 제2 오차 측정부(260)는 제4 IQ 신호(S_IQ4)로부터 제3 주파수(ω3)를 가지는 본래의 신호를 구하고, 측정된 이미지 신호 및 본래의 신호로부터 수신 IQ 불일치에 의한 위상 오차 및 이득 오차를 구하고, 구해진 위상 오차 및 이득 오차를 이용하여 수신 IQ 불일치를 보상할 수 있다.
당업자는 상술한 설명으로부터 용이하게 제2 송수신 회로의 송신 반송파 누 설, 제2 송수신 회로의 송신 IQ 불일치, 제1 송수신 회로의 수신 IQ 불일치를 구할 수 있으므로, 이들을 구하는 과정은 설명의 편의상 생략한다.
본 발명에 의한 송수신 회로 및 송수신 집적 회로는 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 보상할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 송수신 회로 및 송수신 집적 회로는 무선을 통하여 전달된 신호를 이용하여 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정하지 아니하고, IQ 상향 변환 믹서의 출력 신호를 IQ 하향 변환 믹서에 피드백하여, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정함으로써, 측정 과정을 단순화하고 무선에 의한 잡음으로 인하여 측정 오차가 증가하는 문제점을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 송수신 회로 및 송수신 집적 회로는 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정함에 있어서, IQ 상향 변환 믹서와 IQ 하향 변환 믹서가 서로 다른 주파수를 사용함으로써, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치의 측정의 정확도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 송수신 집적 회로는 별도의 국부 발진기를 추가하지 아니하고도, 간단히 피드백 패쓰만을 형성함으로써, 송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 송수신 회로에 있어서,
    제1 IQ 신호를 제1 RF(radio frequency) 신호-상기 제1 RF 신호는 상기 송수신 회로가 송신을 수행하는 송신 기간에는 안테나로 제공됨-로 상향 변환하기 위한 IQ 상향 변환 믹서;
    제2 RF 신호-상기 제2 RF 신호는 상기 송수신 회로가 수신을 수행하는 수신 기간에는 상기 안테나로부터 제공됨-를 제2 IQ 신호-상기 제1 및 제2 IQ 신호 각각은 기저 대역 또는 중간 주파수의 신호임-로 하향 변환하기 위한 IQ 하향 변환 믹서;
    송신 반송파 누설, 송신 IQ 불일치 및 수신 IQ 불일치 중 적어도 어느 하나가 측정되는 테스트 기간에 상기 제1 RF 신호를 상기 제2 RF 신호로서 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공하기 위한 피드백 패쓰;
    제1 IQ LO 신호-상기 제1 IQ LO 신호는 제1 각주파수(ω1)를 가짐-를 생성하기 위한 제1 국부 발진기;
    제2 IQ LO 신호-상기 제2 IQ LO 신호는 제2 각주파수(ω2)를 가지며, 상기 제1 IQ LO 신호 및 상기 제2 IQ LO 신호는 서로 각주파수 차(상기 각주파수 차를 제3 각주파수(ω3 = ω1 - ω2)라 함)를 가짐-를 생성하기 위한 제2 국부 발진기; 및
    상기 테스트 기간에는 상기 제1 IQ LO 신호를 상기 IQ 상향 변환 믹서 및 상기 IQ 하향 변환 믹서 중 어느 하나의 믹서에 제공하고 상기 제2 IQ LO 신호를 상기 IQ 상향 변환 믹서 및 상기 IQ 하향 변환 믹서 중에서 상기 어느 하나의 믹서 이외의 믹서에 제공하며, 상기 송신 기간에는 상기 제1 IQ LO 신호를 상기 IQ 상향 변환 믹서에 제공하며, 상기 수신 기간에는 상기 제1 IQ LO 신호를 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공하는 선택부
    를 구비하는 송수신 회로.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 반송파 누설이 측정되는 상기 테스트 기간에는,
    상기 IQ 상향 변환 믹서가 0에 해당하는 전력을 가진 상기 제1 IQ 신호를 입력받으며,
    상기 제1 IQ LO 신호가 상기 IQ 상향 변환 믹서에 제공되며,
    상기 제2 IQ LO 신호가 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공되는 송수신 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 송신 반송파 누설이 측정되는 상기 테스트 기간에는, 상기 제2 IQ 신호로부터 상기 제3 각주파수(ω3)를 가지는 상기 송신 반송파 누설을 구하는 오차 측정부를 더 구비하는 송수신 회로.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에는,
    상기 제1 RF 신호가 단측파대(single side band) 신호가 되도록 하는 상기 제1 IQ 신호를 상기 IQ 상향 변환 믹서가 입력받으며,
    상기 제1 IQ LO 신호가 상기 IQ 상향 변환 믹서에 제공되며,
    상기 제2 IQ LO 신호가 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공되는 송수신 회로.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 송신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에는,
    상기 제1 IQ 신호는 I 채널 신호 및 Q 채널 신호를 구비하며,
    상기 I 채널 신호는 제4 각주파수(ω4)를 가지는 제1 정현파 신호를 구비하며,
    상기 Q 채널 신호는 상기 제4 각주파수(ω4)를 가지며 상기 I 채널 신호와 90°의 위상차를 가지며 상기 I 채널 신호와 동일한 진폭을 가지는 제2 정현파 신호를 구비하는 송수신 회로.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 송신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에는, 상기 제2 IQ 신호로부터 상기 제3 각주파수와 상기 제4 각주파수의 합(ω3 + ω4) 및 상기 제3 각주파수와 상기 제4 각주파수의 차(ω3 - ω4) 중 어느 한 각주파수를 가지는 상기 송신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 구하는 오차 측정부를 더 구비하는 송수신 회로.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 오차 측정부는 상기 제2 IQ 신호로부터 상기 제3 각주파수와 상기 제4 각주파수의 합(ω3 + ω4) 및 상기 제3 각주파수와 상기 제4 각주파수의 차(ω3 - ω4) 중 나머지 한 각주파수를 가지는 본래의(original) 신호를 구하고, 상기 이미지 신호 및 상기 본래의 신호로부터 상기 송신 IQ 불일치로 인한 위상 오차 및 이득 오차를 구하는 송수신 회로.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 수신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에는,
    상기 IQ 상향 변환 믹서가 DC 성분의 상기 제1 IQ 신호를 입력받으며,
    상기 제1 IQ LO 신호가 상기 IQ 하향 변환 믹서에 제공되며,
    상기 제2 IQ LO 신호가 상기 IQ 상향 변환 믹서에 제공되는 송수신 회로.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 수신 IQ 불일치가 측정되는 상기 테스트 기간에는, 상기 제2 IQ 신호로부터 상기 제3 각주파수(ω3)를 가지는 상기 수신 IQ 불일치에 의한 이미지 신호를 구하는 오차 측정부를 더 구비하는 송수신 회로.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 오차 측정부는 상기 제2 IQ 신호로부터 마이너스 상기 제3 각주파수(-ω3)를 가지는 본래의 신호를 구하고, 상기 이미지 신호 및 상기 본래의 신호로부터 상기 수신 IQ 불일치로 인한 위상 오차 및 이득 오차를 구하는 송수신 회로.
  12. 삭제
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