KR100960693B1 - Apparatus and method for channel calibration system using the spectrum analysis for multiple acquisition system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 다채널 시스템에 있어서, 하나의 전압원과 연결되고 다채널의 신호를 측정하는 신호 측정부와; 상기 신호 측정부에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부와; 상기 주파수 변환부에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 각 채널의 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하는 보정계수 적용부;를 포함하여 구성함으로서, 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수의 크기를 비교하여 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상할 수 있게 되는 것이다.The present invention provides an apparatus and method for calibrating an inter-channel gain ratio of a multi-channel system using a spectrum, the multi-channel system comprising: a signal measuring unit connected to one voltage source and measuring a multi-channel signal; A frequency converter which performs frequency conversion on the signal measured by the signal measurer; The frequency conversion unit receives a frequency-converted signal and obtains a correction coefficient based on the inverse of the magnitude of the reference frequency component of each channel to be observed and applies it to the output of each channel to output a signal whose gain between channels is corrected. By including an application unit, by comparing the magnitude of the frequency of interest in the spectrum through the frequency conversion to find the scale value of each channel to compensate for the difference in gain between the channels.

다채널 시스템, 주파수 변환, 스펙트럼, 이득률 보정, 보정계수 Multichannel System, Frequency Conversion, Spectrum, Gain Correction, Correction Factor

Description

스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법{Apparatus and method for channel calibration system using the spectrum analysis for multiple acquisition system}Apparatus and method for channel calibration system using the spectrum analysis for multiple acquisition system

본 발명은 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정에 관한 것으로, 특히 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수 성분의 크기의 역수로 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상하기에 적당하도록 한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the inter-channel gain ratio correction of a multi-channel system, and in particular, to find the scale value of each channel by the inverse of the magnitude of the frequency component of interest in the spectrum through frequency conversion so as to be suitable to compensate for the difference in the gain ratio between the channels. An apparatus and method for inter-channel gain ratio correction in a multi-channel system using spectrum.

일반적으로 다채널 시스템은 다수의 입력 데이터를 비슷한 특성을 가지는 증폭기와 필터 등을 사용하여 측정하는 시스템이다. In general, a multi-channel system measures a plurality of input data using amplifiers and filters having similar characteristics.

그래서 종래의 다채널 시스템에서의 채널간 분석 방법은 측정된 신호의 첨두치나 특징점의 크기를 비교하는 방법을 사용한다.Therefore, the conventional channel-to-channel analysis method of the multi-channel system uses a method of comparing the peak value of the measured signal or the size of the feature point.

그러나 신호의 크기가 작고 노이즈가 상대적으로 큰 생체신호 측정 시스템과 같은 경우에는 노이즈나 옵셋 그리고 필터 특성에 따른 신호지연 효과에 대한 적절 한 보상이 이루어지지 못한 한계가 있었다.However, in the case of a biological signal measuring system having a small signal size and a relatively high noise, there is a limit in that proper compensation for signal delay effects due to noise, offset, and filter characteristics cannot be achieved.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수 성분의 크기의 역수로 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상할 수 있는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned general problems, and an object of the present invention is to find the scale value of each channel by the inverse of the magnitude of the frequency component of interest in the spectrum through frequency conversion, and thus, gain difference between channels. To provide an apparatus and method for calibrating the inter-channel gain ratio of a multi-channel system using a spectrum that can compensate for the loss.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for correcting an inter-channel gain ratio of a multichannel system using spectrum according to an exemplary embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 다채널 시스템에 있어서, 하나의 전압원과 연결되고 다채널의 신호를 측정하는 신호 측정부(10)와; 상기 신호 측정부(10)에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부(20)와; 상기 주파수 변환부(20)에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 각 채널의 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하는 보정계수 적용부(30);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, in a multi-channel system, a signal measuring unit 10 connected to one voltage source and measuring a multi-channel signal; A frequency converter 20 which performs frequency conversion on the signal measured by the signal measurer 10; The frequency converter 20 receives the frequency-converted signal and obtains a correction coefficient based on the inverse of the magnitude of the reference frequency component of each channel to be observed and outputs the signal whose channel-to-channel gain is corrected by applying it to the output of each channel. It characterized in that it comprises a; correction coefficient applying unit 30 to.

도 3은 본 발명에서 다채널 시스템의 채널간 이득률을 보정하기 위한 기준 신호원을 연결하는 것을 보인 블록구성도이다.3 is a block diagram showing the connection of a reference signal source for correcting the inter-channel gain ratio of a multi-channel system in the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 상기 신호 측정부(10)는, 하나의 전압원과 연결되고, 입력된 다채널의 신호를 증폭시키는 신호 증폭부(11)와; 상기 신호 증폭부(11)에서 증폭된 신호를 필터링하는 필터(12)와; 상기 필터(12)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 ADC(Analog To Digital Converter, 아날로그 디지털 변환부)(13);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown therein, the signal measuring unit 10 includes: a signal amplifier 11 connected to one voltage source and amplifying an input multi-channel signal; A filter 12 for filtering the signal amplified by the signal amplifier 11; And an analog-to-digital converter (ADC) 13 for converting the analog signal output from the filter 12 into a digital signal.

도 4는 본 발명에서 주파수 변환부의 상세블록도이다.4 is a detailed block diagram of a frequency converter in the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 상기 주파수 변환부(20)는, 시간 영역의 신호를 퓨리에 변환을 사용하여 주파수 영역으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the frequency converter 20 converts a signal in a time domain into a frequency domain using a Fourier transform.

도 5는 본 발명에 의해 보정계수를 적용하는 예를 보인 블록구성도이다.5 is a block diagram showing an example of applying a correction coefficient according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 상기 보정계수 적용부(30)는, 상기 주파수 변환부(20)의 출력에 대해 측정된 신호의 스펙트럼의 특정 주파수 성분의 역수로 보정하는 것을 특징으로 한다.As shown in the drawing, the correction coefficient applying unit 30 is characterized by correcting by the inverse of a specific frequency component of the spectrum of the signal measured for the output of the frequency converter 20.

상기 보정계수 적용부(30)는, 측정 주파수에서 DC 성분을 배제하여 보정하는 것을 특징으로 한다.The correction coefficient applying unit 30 is characterized in that the correction by excluding the DC component from the measurement frequency.

상기 보정계수 적용부(30)는,

Figure 112008062521299-pat00001
를 사용하여 보정을 수행하고,The correction coefficient applying unit 30,
Figure 112008062521299-pat00001
To perform the calibration,

여기서

Figure 112010009644840-pat00002
는 보정계수이고,
Figure 112010009644840-pat00003
는 일정한 상수이며,
Figure 112010009644840-pat00004
는 기준 주파수
Figure 112010009644840-pat00005
성분의 크기(스펙트럼)인 것을 특징으로 한다.here
Figure 112010009644840-pat00002
Is the correction factor,
Figure 112010009644840-pat00003
Is a constant constant,
Figure 112010009644840-pat00004
Is the reference frequency
Figure 112010009644840-pat00005
It is characterized by the size (spectrum) of the components.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법을 보인 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for correcting an inter-channel gain ratio of a multichannel system using spectrum according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 다채널 시스템에서의 채널간 이득률 보정 방법에 있어서, 하나의 전압원과 연결된 다채널의 신호를 측정하는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 제 2 단계에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 각 채널의 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하는 제 3 단계(ST3 ~ ST5);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown here, a method for calibrating an inter-channel gain ratio in a multi-channel system, the method comprising: a first step (ST1) of measuring a multi-channel signal connected to one voltage source; A second step (ST2) of performing frequency conversion on the signal measured in the first step; Receiving a frequency-converted signal in the second step, obtaining a correction coefficient based on the inverse of the magnitude of the reference frequency component of each channel to be observed, and applying to the output of each channel to output a signal whose gain between channels is corrected It is characterized in that it comprises a step (ST3 ~ ST5).

상기 제 2 단계는, 시간 영역의 신호를 퓨리에 변환을 사용하여 주파수 영역으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.The second step is characterized by converting the signal in the time domain to the frequency domain using a Fourier transform.

상기 제 3 단계는, 상기 주파수 변환부(20)의 출력에 대해 측정된 신호의 스펙트럼의 특정 주파수 성분의 역수로 보정하는 것을 특징으로 한다.The third step is characterized in that the correction to the inverse of the specific frequency component of the spectrum of the signal measured for the output of the frequency converter 20.

상기 제 3 단계는, 측정 주파수에서 DC 성분을 배제하여 보정하는 것을 특징으로 한다.The third step is characterized in that the correction by excluding the DC component from the measurement frequency.

본 발명에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법은 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수 성분의 크기의 역수로 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상할 수 있는 효과가 있게 된다.An apparatus and method for calibrating an inter-channel gain ratio in a multi-channel system using the spectrum according to the present invention can compensate for gain difference between channels by finding the scale value of each channel by the inverse of the magnitude of the frequency component of interest in the spectrum through frequency conversion. It is effective.

또한 본 발명은 측정한 데이터를 주파수 변환을 통해 노이즈의 영향을 줄일 수 있고, 연산과정이 단순하면서도 명료하고, 채널 간의 서로 다른 시간 지연의 영향이 없으며, 옵셋의 영향을 배제할 수 있다. 그리고 선택한 주파수 대역의 신호를 이용하여 채널의 이득률을 보정 할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention can reduce the influence of noise through the frequency conversion of the measured data, the operation process is simple and clear, there is no influence of the different time delay between channels, it is possible to exclude the influence of the offset. In addition, the gain of the channel can be corrected by using the signal of the selected frequency band.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.A preferred embodiment of an inter-channel gain ratio correction apparatus and method of a multi-channel system using the spectrum according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. It is to be understood that the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention of the user, the operator, or the precedent, and the meaning of each term should be interpreted based on the contents will be.

먼저 본 발명은 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수 성분의 크기의 역수로 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상하고자 한 것이다.First, the present invention seeks to compensate for gain difference between channels by finding the scale value of each channel by the inverse of the magnitude of the frequency component of interest in the spectrum through frequency conversion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for correcting an inter-channel gain ratio of a multichannel system using spectrum according to an exemplary embodiment of the present invention.

그래서 신호 측정부(10)는 하나의 전압원과 연결되고 다채널의 신호를 측정한다. 이러한 신호 측정부(10)는 도 3에서와 같이 신호 증폭부(11), 필터(12), ADC(13)로 구성할 수 있다. 그래서 신호 증폭부(11)는 하나의 전압원과 연결되고, 입력된 다채널의 신호를 증폭시킨다. 또한 필터(12)는 신호 증폭부(11)에서 증폭된 신호를 필터링한다. ADC(13)는 필터(12)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다.Thus, the signal measuring unit 10 is connected to one voltage source and measures a multi-channel signal. The signal measuring unit 10 may be configured of the signal amplifier 11, the filter 12, and the ADC 13 as shown in FIG. 3. Thus, the signal amplifier 11 is connected to one voltage source and amplifies the input multi-channel signal. In addition, the filter 12 filters the signal amplified by the signal amplifier 11. The ADC 13 converts the analog signal output from the filter 12 into a digital signal.

또한 주파수 변환부(20)는 신호 측정부(10)에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행한다. 이때 주파수 변환은 시간 영역의 신호를 퓨리에 변환을 사용하여 수행한다.In addition, the frequency converter 20 performs frequency conversion on the signal measured by the signal measurer 10. In this case, the frequency conversion is performed using a Fourier transform of the signal in the time domain.

또한 보정계수 적용부(30)는 주파수 변환부(20)에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하게 된다.In addition, the correction coefficient applying unit 30 receives the frequency-converted signal from the frequency conversion unit 20 to obtain a correction coefficient with an inverse of the magnitude of the reference frequency component to be observed and applies it to the output of each channel to obtain a gain between channels. The corrected signal is output.

이러한 본 발명의 동작에 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention will be described in more detail as follows.

본 발명의 설명에 앞서, 다채널 시스템의 개요도를 도 2에 나타내었다. 다채널 시스템은 다수의 입력 데이터를 비슷한 특성을 가지는 증폭기와 필터 등을 사용하여 측정하는 시스템이다. 다채널 시스템에서 각 채널의 이득율을 측정하기 위한 기준 신호는 하나의 신호원을 모든 채널에 연결한 후 측정한 10초 이상의 데이터이다.Prior to the description of the present invention, a schematic diagram of a multichannel system is shown in FIG. Multi-channel systems measure multiple input data using amplifiers and filters with similar characteristics. In a multichannel system, the reference signal for measuring the gain ratio of each channel is 10 seconds or more measured after connecting one signal source to all channels.

이러한 조건에 의해 다채널 시스템으로부터 측정된 신호는 각 채널의 증폭률, 필터 특성, ADC(analog-to-digital converter)의 멀티플렉싱 등으로 인한 시간 지연 등의 시스템 특성이 반영된 신호와 주변의 노이즈가 합쳐진 신호로 나타낼 수 있다. 입력 신호가 미약한 다채널 측정 시스템에서는 높은 증폭률이 필요하고, 또한 잡음을 차단하기 위한 다양한 필터가 적용된다. 따라서 측정된 신호는 신호대 잡음비가 낮은 경우가 많고, 필터 특성이나 ADC의 멀티플렉싱에 따른 시간지연 등이 나타날 수 있다. 또한 채널별 옵셋이 다르게 나타날 수 있다.Under these conditions, the signal measured from the multi-channel system is a signal that reflects the system characteristics such as amplification factor of each channel, filter characteristics, time delay due to multiplexing of analog-to-digital converter (ADC), etc. It can be represented as. In multichannel measurement systems with weak input signals, high amplification rates are required, and various filters are applied to block noise. Therefore, the measured signal often has a low signal-to-noise ratio, and may exhibit filter characteristics or time delay due to the multiplexing of the ADC. In addition, the offset for each channel may appear differently.

이러한 면을 고려하여 도 3에서와 같이 하나의 신호원을 모든 채널에 연결한 후 측정한 신호는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In consideration of this aspect, a signal measured after connecting one signal source to all channels as shown in FIG. 3 may be represented by Equation 1 below.

Figure 112008062521299-pat00006
Figure 112008062521299-pat00006

여기서 i는 채널, xi(t)는 채널에서 측정된 신호, ai는 채널 증폭률, s(t)는 공통의 입력신호, di는 시간 지연, ni(t)는 잡음, Oi는 옵셋을 나타낸다. Where i is the channel, x i (t) is the signal measured on the channel, a i is the channel amplification factor, s (t) is the common input signal, d i is the time delay, n i (t) is the noise, and O i is Indicates an offset.

그래서 종래의 방법은 다채널 시스템에서 측정된 신호의 특정 시점에서의 신호 크기를 비교하여 동일한 신호의 크기가 되도록 채널간의 이득률을 계산하였다. 편의상 입력신호 s(t)를 다음의 수학식 2와 같이 정현파로 표시하면, t = 0 에서의 출력 신호는 다음의 수학식 3과 같이 주어진다.Therefore, in the conventional method, the gain ratio between channels is calculated to compare the signal magnitudes at specific time points of the signals measured in the multi-channel system to have the same signal magnitude. For convenience, when the input signal s (t) is represented by a sine wave as in Equation 2 below, the output signal at t = 0 is given by Equation 3 below.

Figure 112008062521299-pat00007
Figure 112008062521299-pat00007

Figure 112008062521299-pat00008
Figure 112008062521299-pat00008

수학식 3으로부터 출력값을 일정하게 만들기 위한 채널별 보정 계수

Figure 112008062521299-pat00009
는 다음과 같이 주어질 수 있다.Compensation coefficient for each channel to make the output value constant from Equation 3
Figure 112008062521299-pat00009
Can be given as

Figure 112008062521299-pat00010
Figure 112008062521299-pat00010

여기서

Figure 112008062521299-pat00011
은 채널과 무관한 일정한 상수이다. 수학식 4의 보정 계수는 수학식 3에서 보듯이
Figure 112008062521299-pat00012
에 노이즈, 옵셋, 필터나 다채널 ADC에 의한 시간지연 등의 영향이 첨가되어 있어 다음의 수학식 5로 주어지는 순수 증폭률의 보정 계수
Figure 112008062521299-pat00013
와 차이가 많음을 알 수 있다.here
Figure 112008062521299-pat00011
Is a constant constant independent of the channel. The correction coefficient of Equation 4 is as shown in Equation 3
Figure 112008062521299-pat00012
The effects of noise, offset, filter, or time delay caused by a multichannel ADC are added, and the pure amplification correction coefficient given by Equation 5 below.
Figure 112008062521299-pat00013
It can be seen that the difference with.

Figure 112008062521299-pat00014
Figure 112008062521299-pat00014

따라서 수학식 4의 보정계수는 잡음, 옵셋, 필터나 다채널 ADC에 의한 시간지연 등으로 나타나는 외부요인에 의해 취약하다는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the correction coefficient of Equation 4 is vulnerable due to external factors such as noise, offset, filter, or time delay caused by a multichannel ADC.

본 발명에서는 이러한 문제점들을 극복하기 위해 측정된 신호 xi(t)를 주파수 변환하여 관측하고자 하는 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구한다. 이 방법은 도 4에 보인 것처럼 시간대역의 신호를 주파수로 변환한 후 특정한 스펙트럼의 크기로 보정계수를 구한다.In order to overcome these problems, the present invention obtains a correction coefficient by inverting the magnitude of the reference frequency component to be observed by frequency converting the measured signal x i (t). In this method, as shown in Fig. 4, a signal of a time band is converted into a frequency, and then a correction coefficient is obtained based on a specific spectrum size.

이를 위해 먼저 수학식 1의

Figure 112008062521299-pat00015
를 퓨리에 변환하여 주파수 영역으로 변환하면 다음의 수학식 6이 된다.To do this, first of
Figure 112008062521299-pat00015
When the Fourier transform is converted into the frequency domain, the following equation (6) is obtained.

Figure 112008062521299-pat00016
Figure 112008062521299-pat00016

여기서

Figure 112008062521299-pat00017
는 퓨리에 변환을 나타내며,
Figure 112008062521299-pat00018
는 주파수를 나타낸다. 기준 주파수
Figure 112008062521299-pat00019
에서의 스펙트럼은 다음의 수학식 7과 같이 주어진다.here
Figure 112008062521299-pat00017
Represents the Fourier transform,
Figure 112008062521299-pat00018
Represents frequency. Reference frequency
Figure 112008062521299-pat00019
Is given by Equation 7 below.

Figure 112008062521299-pat00020
Figure 112008062521299-pat00020

따라서 보정계수

Figure 112008062521299-pat00021
는 다음의 수학식 8로 주어진다.Therefore, correction factor
Figure 112008062521299-pat00021
Is given by Equation 8 below.

Figure 112008062521299-pat00022
Figure 112008062521299-pat00022

수학식 7에서 알 수 있듯이 퓨리에 변환을 함으로써 옵셋 효과를 제거할 수 있고, 노이즈를 줄일 수 있다. 일반적으로 M 개의 퓨리에 변환을 하면 노이즈는

Figure 112008062521299-pat00023
으로 감소하고,
Figure 112008062521299-pat00024
이 dc(0Hz)가 아니라면 옵셋의 영향을 배제할 수 있다. 그리고 필터링과 ADC로 인해 나타나는 시간 지연에 의한 영향은 수학식 6에서 보듯이 위상으로 나타나는데, 이는 절대값을 취함으로써 제거할 수 있다.As shown in Equation 7, the Fourier transform can eliminate the offset effect and reduce the noise. In general, if you perform M Fourier transforms, the noise
Figure 112008062521299-pat00023
Decreases,
Figure 112008062521299-pat00024
If this is not dc (0 Hz), the effect of the offset can be excluded. And the effects of the time delay caused by filtering and ADC appear in phase, as shown in Equation 6, which can be eliminated by taking the absolute value.

구해진 보정계수는 도 5에서 보인 것처럼 각 채널의 출력에 곱함으로써 채널간 이득률의 차이를 보정하게 한다.(도 5에서는 다채널 신호가 하나의 전압으로 입력되는 부분과 주파수 변환부를 생략했다.)The obtained correction coefficient is multiplied by the output of each channel as shown in Fig. 5 to correct the difference in the gain ratio between the channels. (In Fig. 5, the part where the multi-channel signal is inputted with one voltage and the frequency converter are omitted.)

상기의 방법에서부터 노이즈와 신호간의 위상지연에 대한 성능을 확인하기 위해 20%의 가우시안 노이즈를 추가한 32초 동안의 10Hz의 정현파를 측정한 결과를 도 7에 나타내었다.From the above method, the result of measuring a sinusoidal wave of 10 Hz for 32 seconds after adding 20% Gaussian noise to confirm the performance of the phase delay between the noise and the signal is shown in FIG. 7.

노이즈의 영향을 살펴보기 위하여 도 7의 신호를 특정한 시간 t=0에서 100회 샘플링한 데이터를 도 8에 나타내었다.In order to examine the effect of noise, the data obtained by sampling the signal of FIG. 7 100 times at a specific time t = 0 is shown in FIG. 8.

도 8에서 측정된 데이터의 평균은 0.998이고 표준편차는 0.218, 그리고 SNR(Signal to Noise Ratio)은 4.578로 나타났다.In FIG. 8, the average of the measured data was 0.998, the standard deviation was 0.218, and the Signal to Noise Ratio (SNR) was 4.578.

반면에 도 7의 신호를 퓨리에 변환하여 10Hz 성분의 크기를 100회 측정하였을 때의 데이터를 도 9에 나타내었다. 이 경우 평균은 0.999이고 표준편차는 0.00337, 그리고 SNR은 296.087 로 나타났다.On the other hand, the data when the signal of FIG. 7 is measured Four times by Fourier transform is shown in FIG. 9. In this case, the mean was 0.999, the standard deviation was 0.00337, and the SNR was 296.087.

따라서 시간영역에서의 SNR과 스펙트럼으로 변환한 SNR은 64.67배의 차이가 난다. 이를 통해 노이즈가 심한 데이터의 경우 주파수 변환을 통하여 노이즈를 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있다.Therefore, the SNR in the time domain and the SNR converted into the spectrum are 64.67 times different. This shows that noise can be significantly reduced through frequency conversion in case of noisy data.

그리고 시스템의 각 채널간의 서로 다른 시간 지연도 종래의 방법(수학식 3)에서 보듯이 이득률을 구하는 데에 큰 영향을 준다. 본 발명에서는 시간지연의 차이가 있는 신호를 퓨리에 변환할 경우 스펙트럼의 절대값은 동일하고 위상에만 변화가 있으므로 수학식 8과 같이 절대값을 취할 경우 위상 효과는 사라지기 때문에 보정 계수는 영향을 받지 않는다.In addition, different time delays between the channels of the system also have a great influence on the gain ratio as shown in the conventional method (Equation 3). In the present invention, when Fourier transforming a signal having a time delay difference, the absolute value of the spectrum is the same and there is only a change in phase. Therefore, when the absolute value is taken as shown in Equation 8, the phase effect disappears, and thus the correction coefficient is not affected. .

이처럼 본 발명은 주파수 변환을 통한 스펙트럼에서 관심 주파수 성분의 크기의 역수로 각 채널의 스케일 값을 찾아 채널간의 이득률 차이를 보상하게 되는 것이다.As such, the present invention finds the scale value of each channel by the inverse of the magnitude of the frequency component of interest in the spectrum through frequency conversion to compensate for the difference in gain between the channels.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for correcting an inter-channel gain ratio of a multichannel system using spectrum according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 종래 다채널 시스템의 블록구성도이다.2 is a block diagram of a conventional multichannel system.

도 3은 본 발명에서 다채널 시스템의 채널간 이득률을 보정하기 위한 기준 신호원을 연결하는 것을 보인 블록구성도이다.3 is a block diagram showing the connection of a reference signal source for correcting the inter-channel gain ratio of a multi-channel system in the present invention.

도 4는 본 발명에서 주파수 변환부의 상세블록도이다.4 is a detailed block diagram of a frequency converter in the present invention.

도 5는 본 발명에 의해 보정계수를 적용하는 예를 보인 블록구성도이다.5 is a block diagram showing an example of applying a correction coefficient according to the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법을 보인 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method for correcting an inter-channel gain ratio of a multichannel system using spectrum according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 노이즈의 영향에 대한 성능 평가를 위해 사용한 데이터의 도면이다.7 is a diagram of data used for performance evaluation on the influence of noise of the present invention.

도 8은 노이즈의 영향에 대한 성능 평가를 위해 시간영역에서 100회 측정한 데이터의 도면이다.8 is a diagram of data measured 100 times in the time domain for performance evaluation of the influence of noise.

도 9는 노이즈의 영향에 대한 성능 평가를 위해 시간 영역에서 100회 측정한 데이터를 주파수 영역으로 변환한 후 얻은 특정 주파수 성분의 크기 데이터의 도면이다.FIG. 9 is a diagram of magnitude data of a specific frequency component obtained after converting data measured 100 times in the time domain into a frequency domain for performance evaluation on the influence of noise. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 신호 측정부10: signal measuring unit

20 : 주파수 변환부20: frequency converter

30 : 보정계수 적용부30: correction coefficient application unit

Claims (10)

다채널 시스템에 있어서,In a multichannel system, 하나의 전압원과 연결되고 다채널의 신호를 측정하는 신호 측정부와;A signal measuring unit connected to one voltage source and measuring a multi-channel signal; 상기 신호 측정부에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행하는 주파수 변환부와;A frequency converter which performs frequency conversion on the signal measured by the signal measurer; 상기 주파수 변환부에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 각 채널의 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하는 보정계수 적용부;The frequency conversion unit receives a frequency-converted signal and obtains a correction coefficient based on the inverse of the magnitude of the reference frequency component of each channel to be observed and applies it to the output of each channel to output a signal whose gain between channels is corrected. Application part; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.Inter-channel gain ratio correction apparatus of a multi-channel system using a spectrum, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 신호 측정부는,The signal measuring unit, 하나의 전압원과 연결되고, 입력된 다채널의 신호를 증폭시키는 신호 증폭부와;A signal amplifier connected to one voltage source and amplifying an input multi-channel signal; 상기 신호 증폭부에서 증폭된 신호를 필터링하는 필터와;A filter for filtering the signal amplified by the signal amplifier; 상기 필터에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 ADC;An ADC for converting an analog signal output from the filter into a digital signal; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.Inter-channel gain ratio correction apparatus of a multi-channel system using a spectrum, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 주파수 변환부는,The frequency converter, 시간 영역의 신호를 퓨리에 변환을 사용하여 주파수 영역으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.An apparatus for correcting inter-channel gain ratio in a multi-channel system using a spectrum, wherein a signal in a time domain is converted into a frequency domain using a Fourier transform. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 보정계수 적용부는,The correction coefficient applying unit, 상기 주파수 변환부의 출력에 대해 측정된 신호의 스펙트럼의 특정 주파수 성분의 역수로 보정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.The apparatus for correcting the inter-channel gain ratio of a multi-channel system using the spectrum, characterized in that for correcting by the inverse of a specific frequency component of the spectrum of the signal measured for the output of the frequency converter. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 보정계수 적용부는,The correction coefficient applying unit, 측정 주파수에서 DC 성분을 배제하여 보정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.An inter-channel gain ratio correction apparatus of a multi-channel system using a spectrum, characterized in that the correction by excluding the DC component from the measurement frequency. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 보정계수 적용부는,The correction coefficient applying unit,
Figure 112010009644840-pat00025
를 사용하여 보정을 수행하고,
Figure 112010009644840-pat00025
To perform the calibration, 여기서
Figure 112010009644840-pat00026
는 보정계수이고,
Figure 112010009644840-pat00027
는 일정한 상수이며,
Figure 112010009644840-pat00028
는 기준 주파수
Figure 112010009644840-pat00029
성분의 크기(스펙트럼)인 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 장치.here
Figure 112010009644840-pat00026
Is the correction factor,
Figure 112010009644840-pat00027
Is a constant constant,
Figure 112010009644840-pat00028
Is the reference frequency
Figure 112010009644840-pat00029
An inter-channel gain ratio correction apparatus of a multi-channel system using a spectrum, characterized in that the component size (spectrum). 다채널 시스템에서의 채널간 이득률 보정 방법에 있어서,In the inter-channel gain ratio correction method in a multi-channel system, 하나의 전압원과 연결된 다채널의 신호를 측정하는 제 1 단계와;Measuring a multi-channel signal connected to one voltage source; 상기 제 1 단계에서 측정한 신호에 대해 주파수 변환을 수행하는 제 2 단계와;A second step of performing frequency conversion on the signal measured in the first step; 상기 제 2 단계에서 주파수 변환된 신호를 전달받아 관측하고자 하는 각 채널의 기준 주파수 성분의 크기의 역수로 보정계수를 구하고 각 채널의 출력에 적용하여 채널간 이득률이 보정된 신호를 출력하는 제 3 단계;Receiving a frequency-converted signal in the second step, obtaining a correction coefficient based on the inverse of the magnitude of the reference frequency component of each channel to be observed, and applying to the output of each channel to output a signal whose gain between channels is corrected step; 를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법.Gain correction method between channels of a multi-channel system using the spectrum, characterized in that performed. 청구항 7에 있어서,The method of claim 7, 상기 제 2 단계는,The second step, 시간 영역의 신호를 퓨리에 변환을 사용하여 주파수 영역으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법.A method for correcting the inter-channel gain ratio of a multi-channel system using a spectrum, characterized by converting a signal in a time domain into a frequency domain using a Fourier transform. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 주파수 변환부의 출력에 대해 측정된 신호의 스펙트럼의 특정 주파수 성분의 역수로 보정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법.A method for correcting the inter-channel gain ratio of a multi-channel system using a spectrum, characterized in that for correcting by the inverse of a specific frequency component of the spectrum of the signal measured for the output of the frequency converter. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 제 3 단계는,The third step, 측정 주파수에서 DC 성분을 배제하여 보정하는 것을 특징으로 하는 스펙트럼을 이용한 다채널 시스템의 채널간 이득률 보정 방법.A method for correcting the inter-channel gain ratio of a multichannel system using the spectrum, characterized in that the correction is performed by excluding a DC component from a measurement frequency.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060094795A (en) * 2005-02-26 2006-08-30 삼성전자주식회사 Apparatus for compensating frequency offset and channel change in mimo-ofdm receiver and method thereof
KR20070084868A (en) * 2006-02-22 2007-08-27 삼성전자주식회사 Method for self-calibrating in a mobile transceiver
KR20070117344A (en) * 2006-06-08 2007-12-12 삼성전자주식회사 Apparatus and method of channel estimation and channel compensation after symbol timing regulation in an orthogonal frequency division multiple system
KR20080078110A (en) * 2007-02-22 2008-08-27 삼성전자주식회사 Apparatus and method for frequency offset compensation in mobile communication system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060094795A (en) * 2005-02-26 2006-08-30 삼성전자주식회사 Apparatus for compensating frequency offset and channel change in mimo-ofdm receiver and method thereof
KR20070084868A (en) * 2006-02-22 2007-08-27 삼성전자주식회사 Method for self-calibrating in a mobile transceiver
KR20070117344A (en) * 2006-06-08 2007-12-12 삼성전자주식회사 Apparatus and method of channel estimation and channel compensation after symbol timing regulation in an orthogonal frequency division multiple system
KR20080078110A (en) * 2007-02-22 2008-08-27 삼성전자주식회사 Apparatus and method for frequency offset compensation in mobile communication system

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