KR101034768B1 - Ｄｖｂ-ｈ 시스템 등의 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 ｉｑ 캘리브레이션 방법, 장치 및 테스트 장치 제조방법 - Google Patents

Ｄｖｂ-ｈ 시스템 등의 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 ｉｑ 캘리브레이션 방법, 장치 및 테스트 장치 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DVB-H 등의 무선 통신 시스템을 테스트하기 위한 테스트 장치의 자동 캘리브레이션 방법, 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테스트 장치가 다양한 주파수 대역에서 동일한 주파수 특성이 유지되고 정확하고 신뢰성있는 테스트 신호를 생성할 수 있도록 하는 캘리브레이션 데이터 자동 생성 기능을 제공하는 캘리브레이션 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 캘리브레이션 방법은, 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호에 근거하여 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 (a) 단계와, 제거 대상 신호 성분의 크기의 변동 값을 추출하는 (b) 단계와, 변동 값에 근거하여 적어도 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 조절하고, 조절된 캘리브레이션 파라미터 값을 테스트 장치로 전송하는 (c) 단계와, (a) 내지 (c) 단계를 반복 수행하여, 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 캘리브레이션 파라미터 값을 산출하여 이를 캘리브레이션 데이터로 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
DVB-H, IQ 캘리브레이션, IQ 오프셋, 자동 캘리브레이션, 계측기

Description

ＤＶＢ-Ｈ 시스템 등의 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 ＩＱ 캘리브레이션 방법, 장치 및 테스트 장치 제조방법{ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＩＱ ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＴＥＳＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＤＶＢ－Ｈ ＳＹＳＴＥＭ}
본 발명은 DVB-H 등의 무선 통신 시스템을 테스트하기 위한 테스트 장치의 자동 캘리브레이션 방법, 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테스트 장치가 다양한 주파수 대역에서 동일한 주파수 특성이 유지되고 정확하고 신뢰성있는 테스트 신호를 생성할 수 있도록 하는 캘리브레이션 데이터 자동 생성 기능을 제공하는 캘리브레이션 방법 및 장치에 관한 것이다.
DVB-H는 모바일 TV의 디지털 방송 규격의 하나로 모바일 핸드셋의 방송 서비스의 규격을 규정하고 있는 기술 표준이다. DVB-H는 지상파 디지털 방송 표준인 DVB-T에 핸드헬드 장치를 위한 부가적인 요구조건을 규정하고 있다. DVB-H는 2004년에 공식적인 유럽 표준으로 채택되었으며 ETSI EN 302 304에 그 상세한 내용이 규정되어 있다. 2008년에는 DVB-H가 유럽 연합에 의해 지상파 모바일 방송에서 우수한 기술로 승인되었다. 한편, DVB-SH와 DVB-H2가 DVB-H의 스펙트럴 효율성과 변조의 유연성을 향상시키기 위해 고려되고 있는 실정이다.
일반적으로 통신시스템의 테스트 장치 또는 계측 장치는 사용자가 시험하고자 하는 목적에 따라 다양한 항목들을 만족시켜야 한다. 통신시스템이 점점 복잡하고 고도화되는 추세에 따라, 이의 성능을 시험하는 테스트 장치 역시 정확하고 신뢰성 있는 성능시험 및 통신시스템에 대한 다양한 시험 항목들의 측정 기능을 갖출 것이 요구된다.
또한 다양한 시험 항목들의 측정 결과가 보다 신뢰성을 갖기 위해서는 다양한 주파수 대역에서 모두 동일한 특성이 유지되어야 한다.
도 1은 종래의 DVB-H 시스템의 성능 시험을 위한 테스트 장치의 블럭도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 테스트 장치(100)는 I 모드 기저대역 신호 및 Q 모드 기저대역 신호를 생성하는 베이스밴드 신호 생성부(110), I 및 Q 모드 기저대역 신호를 변조하기 위한 반송파를 출력하는 반송파 출력부(120) 및 I 및 Q 모드 기저대역 신호와 상기 반송파를 결합하여 테스트 신호를 생성하는 테스트신호생성부(130)를 포함하여 이루어진다.
DVB-H 시스템의 성능을 테스트하기 위해 DVB-H 시스템으로 전송되는 테스트 장치(100)의 테스트 신호가 이상적인 조건 하에 변조되는 경우라면 성능 테스트 결과의 신뢰성은 보장될 수 있다. 그러나, 테스트 장치(100)를 제조 시 각 테스트 장치(100)마다 사용되는 소자의 특성 등이 각기 다르고, 베이스밴드 신호 생성부(110), 반송파 출력부(120) 및 테스트신호생성부(130) 등의 결합 시 이상적인 정합이 이루어지지 않기 때문에 테스트 장치(100)에서 출력되는 테스트 신호의 신뢰성이 충분히 보장되지 않는 문제점이 있으며, 제조되는 테스트 장치마다 각기 다른 테스트 결과를 제공하는 문제점이 있다.
특히, IQ 모듈레이션에 있어서는 I 모드 신호와 Q 모드 신호의 이득차, 변조부 주변의 Carrier Leakage, Phase Error 등의 다양한 원인들이 테스트 장치(100)의 성능 저하의 주요원인이 되고 있다.
따라서 제조되는 테스트 장치가 신뢰성 있는 성능을 갖도록 하기 위해서는 각 제조 장치의 특성을 고려하여 I 및 Q 모드 기저대역 신호 등의 이득 캘리브레이션, I 오프셋, Q 오프셋 등의 캘리브레이션 과정이 필요하다.
한편, 무선 통신 시스템의 테스트 장치의 경우 성능을 보다 개선하기 위해서는 다양한 주파수 대역에서 모두 동일한 특성이 유지되어야 하는 바, 이를 위해서는 넓은 주파수 대역에서 상기의 캘리브레이션 과정을 수행하여야만 한다.
그러나 넓은 주파수 대역에서 일일이 사용자가 캘리브레이션을 수행하는 것은 현실적으로 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디지털 방송 수신 장치의 성능을 테스트 하는 테스트 장치의 신뢰성을 확보하기 위한 캘리브레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 다양한 주파수 대역에 대하여 각 주파수 대역마다 동일한 특성이 유지되도록, 모든 주파수 대역에 대하여 자동적이고 신속하게 테스트 장치의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하는 자동 캘리브레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캘리브레이션 방법은,
테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호에 근거하여 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 (a) 단계와,
제거 대상 신호 성분의 크기의 변동 값을 추출하는 (b) 단계와,
변동 값에 근거하여 적어도 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 조절하고, 조절된 캘리브레이션 파라미터 값을 테스트 장치로 전송하는 (c) 단계와,
(a) 내지 (c) 단계를 반복 수행하여, 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 캘리브레이션 파라미터 값을 산출하여 이를 캘리브레이션 데이터로 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 전술한 구성에서, (a) 단계는,
테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호를 수신하여 캘리브레이션용 신호로부터 제거 대상 신호 성분의 크기를 직접 추출하거나,
테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호를 수신한 신호분석장치가 송신한 분석 신호에서 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출할 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 제거 대상 신호 성분은 캐리어 누설(Carrier Leakage)로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분을 포함하고, 제거 대상 신호 성분의 크기는 캐리어 누설로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분의 크기를 포함하며, 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 것은 캐리어 누설로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분의 크기를 최소화하는 것일 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 테스트 장치의 테스트와 관련되는 주파수 대역 전체에 대하여 소정의 주파수 단위 간격마다 캘리브레이션을 반복 수행하여 각 주파수 별로 캘리브레이션 데이터를 생성하고, 각 주파수 별로 생성된 캘리브레이션 데이터를 상기 테스트 장치로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 캘리브레이션은 IQ 캘리브레이션을 포함하고, 캘리브레이션 파라미터는 I 모드 신호의 이득제어 파라미터, Q 모드 신호의 이득제어 파라미터, 기저대역 신호의 위상각제어 파라미터, I 모드 신호의 오프셋제어 파라미터 및 Q 모드 신호의 오프셋제어 파라미터를 포함할 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 무선 통신 시스템은 DVB-H 시스템이 될 수 있으며,
(c) 단계는, 제거 대상 신호 성분의 크기가 예상되는 최소값의 근사치에 도달하였는지 판단하는 단계와, 변동값에 근거하여 제거 대상 신호 성분의 크기가 작 아지는 방향으로 캘리브레이션 파라미터의 증감 방향을 결정하는 단계와,
결정된 증감 방향에 따라 상기 캘리브레이션 파라미터를 소정의 단위로 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하되,
제거 대상 신호 성분의 크기가 예상되는 최소값의 근사치에 도달한 경우에는 캘리브레이션 파라미터의 증감 단위를 줄여 캘리브레이션 파라미터의 조절을 정밀하게 하도록 구성될 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 제거 대상 신호 성분의 크기 최소화는,
I 모드 신호의 오프셋제어 파라미터 및 Q 모드 신호의 오프셋제어 파라미터를 조절하여 상기 스퓨리어스 신호 성분을 최소화한 후,
I 모드 신호의 이득제어 파라미터, Q 모드 신호의 이득제어 파라미터 및 IQ 기저대역 신호의 위상각제어 파라미터를 조절하여 상기 캐리어 누설로 인한 신호 성분을 최소화할 수 있다.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템용 테스트 장치는,
테스트 장치의 캘리브레이션을 위한 캘리브레이션용 신호 및 무선 통신 시스템의 성능을 테스트 하는 성능 테스트 신호를 생성하는 테스트 신호 생성부와,
테스트 신호 생성부에서 생성된 신호를 외부로 전송하고, 소정의 주파수 별로 계산된 캘리브레이션 데이터를 수신하는 통신부와,
캘리브레이션 데이터가 저장되는 저장부와,
캘리브레이션 데이터를 이용하여 테스트 신호 생성부를 캘리브레이션하는 캘리브레이션 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 테스트 신호 생성부는,
I 모드 신호 및 Q 모드 신호를 생성하는 베이스밴드 신호 생성부와,
I 모드 및 Q 모드 신호를 변조하여 캘리브레이션용 테스트 신호를 생성하는 테스트 신호 변조부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 캘리브레이션 제어부는,
저장된 캘리브레이션 데이터로부터 해당 주파수에 대한 캘리브레이션 파라미터를 추출하는 캘리브레이션파라미터추출부와,
추출된 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 I 모드 및 Q 모드 신호의 이득을 제어하는 이득 제어부와,
추출된 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 I 모드 및 Q 모드 신호의 오프셋을 제어하는 오프셋 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 무선 통신 시스템은 DVB-H 수신 장치일 수 있다.
또한 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 테스트 장치 제조 방법은,
테스트 장치를 제조하는 단계와,
테스트 장치를 이용하여, 캘리브레이션용 신호를 생성하고 이를 캘리브레이션 장치로 송신하는 (a) 단계와,
캘리브레이션 장치를 이용하여 캘리브레이션 데이터를 생성하는 단계와,
캘리브레이션 데이터를 테스트 장치에 저장하여 테스트 장치를 최적화하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 전술한 구성에서, 캘리브레이션 데이터를 생성하는 단계는,
캘리브레이션(calibraton) 장치를 이용하여, 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호로부터 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 (b) 단계와,
캘리브레이션 장치를 이용하여, 제거 대상 신호 성분의 크기의 변동 값을 추출하는 (c) 단계와,
캘리브레이션 장치를 이용하여, 파라미터의 변동 값에 근거하여 적어도 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 조절하고, 조절된 캘리브레이션 파라미터 값을 테스트 장치로 전송하는 (d) 단계와,
캘리브레이션 장치 및 테스트 장치를 이용하여, 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복 수행하여, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 최적화하는 캘리브레이션 파라미터 값을 산출하여 이를 캘리브레이션 데이터로 생성하는 단계를 포함하여 이루어 질 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 주파수 대역에서 동일한 특성이 유지될 수 있도록 다양한 주파수 대역별로 구별되는 캘리브레이션이 수행된 테스트 장치를 제공함으로써 디지털 방송 수신 장치의 성능을 테스트 하는 테스트 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주파수 대역별로 캘리브레이션 데이터를 산출하기 위해 컴퓨터 장치에 의해 자동적으로 캘리브레이션을 수행할 수 있는 방법을 제공함으로써 수작업으로 할 수 없는 분량의 캘리브레이션을 신속하고 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IQ 모듈레이터를 포함하는 테스트 장치를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 시스템은 DVB-H 수신 장치의 성능을 테스트 하기 위한 테스트 장치(210), 테스트 장치(210)를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 캘리브레이션 장치(220) 및 DVB-H 시스템(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
테스트 장치(210)는 테스트 신호를 생성하기 위한 신호 발생모듈을 구비하며 이러한 신호 발생 모듈은 I 모드 신호와 Q 모드 신호를 생성하는 베이스밴드 신호 생성부와 베이스 밴드 신호 생성부에서 생성된 신호를 변조하기 위한 변조부를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 테스트 장치(210)는 캘리브레이션 장치(220)로부터 캘리브레이션 파라미터를 수신하여 캘리브레이션 하여야 하는 파라미터의 종류와 교정 값을 갱신할 수 있다. 또한, 캘리브레이션 작업이 완료되면 최종적으로 테스 트 장치를 최적화하는 캘리브레이션 파라미터들이 확정되게 되며 이러한 파라미터 값들이 캘리브레이션 데이터로서 캘리브레이션 장치에서 생성되며 테스트 장치로 전송된다. 또한, 테스트 장치(210)는 캘리브레이션용 신호를 생성하여 전송할 수 있으며, 만일 테스트 장치(210) 내에 자체적인 신호분석모듈이 구비되어 있는 경우, 생성된 캘리브레이션용 신호를 분석하여 제거 대상 신호 성분을 분석하고 제거 대상 신호 성분의 중심주파수 및 크기와 같은 파라미터를 산출하여 캘리브레이션 장치(220)로 전송할 수 있다.
한편, 테스트 장치(210)는 캘리브레이션이 완료된 후 DVB-H 시스템의 성능 테스트를 위한 테스트 신호를 생성할 때 캘리브레이션 데이터를 이용하여 보다 정확한 테스트 신호를 생성할 수 있다.
캘리브레이션 장치(220)는 테스트 장치(210)로부터 수신한 제거대상 신호 성분의 크기와 같은 파라미터의 변동값을 파악하여 제거대상 신호 성분의 크기가 줄어드는 방향으로 캘리브레이션 파라미터를 조절한다. 만일, 캘리브레이션 장치(220)에 신호분석모듈이 구비되어 있는 경우에는 테스트 장치(210)가 생성한 캘리브레이션용 신호를 직접 수신하여 이를 분석하고 제거대상 신호 성분의 크기와 중심 주파수를 추출할 수 있다. 제거 대상 신호 성분은 DVB-H 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션용 신호에 포함된 것으로 일반적으로 캐리어 누설로 인한 성분과 스퓨리어스 신호 성분이 있다.
발생하는 스퓨리어스 신호 성분은 주로 sideband suppression 또는 Image suppression 신호이다.
DVB-H 시스템(230)은 디지털 방송을 수신할 수 있는 휴대 장치인 것이 일반적이며 보통 지상파 디지털 방송 수신 기능을 제공하는 휴대전화 등을 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DVB-H 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 시스템을 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 시스템은 별도의 신호분석기(340)를 구비할 수 있다. 신호분석기(340)는 테스트 장치(310)로부터 수신한 신호들의 신호분석을 수행한다. 테스트 장치(310)가 캘리브레이션용 신호를 송신하면 신호분석기(340)는 이를 수신하여 제거대상 신호 성분의 중심주파수와 크기와 같은 파라미터를 추출하고 신호 분석 정보를 캘리브레이션 장치(320)로 송신한다. 캘리브레이션 장치(320)는 수신한 신호 분석 정보를 통해 제거대상 신호 성분의 크기의 변동을 파악하고 제거대상 신호 성분의 크기가 작아지는 방향으로 캘리브레이션 파라미터를 조절하고 조절된 캘리브레이션 파라미터를 테스트 장치(310)로 송신한다.
신호분석모듈은 테스트 장치에 구비되거나, 캘리브레이션 장치에 구비될 수도 있으며, 신호분석모듈 기능이 탑재된 별도의 신호분석장치가 테스트 장치와 캘리브레이션 장치에 연결되도록 구성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 장치를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 테스트 장치(400)는 테스트 신호 생성부(410), 통 신부(420), 저장부(430) 및 캘리브레이션 제어부(440)를 포함하여 이루어질 수 있다.
테스트 신호 생성부(410)는 테스트 장치(400) 자체의 캘리브레이션을 수행하기 위한 캘리브레이션용 신호를 생성하고, DVB-H 시스템 등의 성능을 테스트 하기 위한 테스트 신호를 생성한다. 테스트 신호 생성부(410)는 캘리브레이션 제어부(440)의 제어에 따라 이득, 오프셋 등의 파라미터를 조절하여 교정된 신호를 생성할 수 있다.
통신부(420)는 캘리브레이션 장치로부터 캘리브레이션 파라미터 또는 캘리브레이션 데이터를 수신하고, 테스트 신호 생성부(410)에서 생성된 캘리브레이션용 신호를 송신한다. 이 외에도 각종 유무선 데이터를 송수신하는 기능을 담당한다.
저장부(430)는 캘리브레이션 데이터를 포함한 각종 데이터를 저장하고, 캘리브레이션 제어부(440)의 제어에 따라 저장된 캘리브레이션 데이터를 테스트 신호 생성부(410)에 제공한다.
캘리브레이션 제어부(440)는 통신부(420)를 통해 캘리브레이션 파라미터가 수신되면 수신된 캘리브레이션 파라미터에 따라 테스트 신호 생성부의 이득, 오프셋 등과 같은 파라미터를 조절한다. 또한 테스트 신호 생성부(410)가 조절된 파라미터에 의거한 캘리브레이션용 신호를 생성하도록 제어하고 생성된 캘리브레이션 신호가 전송되도록 통신부(420)를 제어한다. 또한, 통신부(420)가 캘리브레이션 데이터를 수신하는 경우에는 이를 저장부(430)에 저장하고, 테스트 신호 생성부(410)가 테스트 신호를 생성하는 경우 주파수 별로 구별되는 캘리브레이션 데이터를 이 용하여 이득, 오프셋과 같은 파라미터를 조절하도록 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 세부 구성도 이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 테스트 장치(500)는 베이스밴드 신호 생성부(510), 반송파출력부(520) 및 테스트신호변조부(530)를 포함하여 이루어진다.
베이스밴드신호 생성부(510)는 I모드 신호 생성부 및 Q 모드 신호 생성부가 포함되고 각각의 신호의 이득을 제어하기 위한 이득제어수단이 구비된다. 반송파출력부(520)는 반송파의 이득을 제어하기 위한 이득제어수단이 구비된다. 테스트신호변조부(530)에는 I, Q 모드 신호의 오프셋 제어수단과 IQ 모듈레이터가 포함된다.
테스트 장치의 캘리브레이션 항목으로는 주파수 캘리브레이션, 출력 파워 레벨 캘리브레이션, IQ 모듈레이션 캘리브레이션, 모듈레이션 캐리어 캘리브레이션 등이 있다. 그 중에서 IQ 모듈레이션 캘리브레이션은 테스트 신호의 퀄리티를 좌우하는 가장 중요한 요소이다.
IQ 모듈레이션은 I와 Q 모드인 두 직교신호의 Amplitude와 위상을 제어하여 신호를 변조하는 것으로, 도 6은 이상적인 모듈레이터에 의해 생성된 테스트 신호를 도시한 것이다.
그러나, 실제 테스트 장치의 회로는 여러 가지 원인으로 이상적인 IQ 모듈레이션이 이루어지지 않고 원하는 테스트 신호가 출력되지 않는다. 이러한 원인 중 주요 원인은 I와 Q 모드 신호의 이득 차, 모듈레이터의 캐리어 누설, 위상 에러 등이 있다. 이러한 원인들로 인하여 제조되는 테스트 장치마다 각기 다른 오차를 갖 게 되며, 주파수 변화에 따라 각기 다른 특성을 나타내게 된다. 이러한 점은 테스트 장치의 신뢰성을 확보하는데 주요한 장애가 된다.
따라서, 이상적인 IQ 모듈레이션이 이루어지도록 캘리브레이션 과정이 필요하며, 적절한 이득제어와 위상제어, 오프셋 제어를 통해 이상적인 모듈레이션이 이루어질 수 있도록 한다.
이하에서는 캘리브레이션 과정을 자세히 설명하도록 한다.
테스트 장치에서 생성되는 테스트 장치를 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션용 신호는 도 7에 도시된 바와 같다. 가운데 부분에 형성된 돌출 신호(로브)가 반송파에 기인하는 제거대상 신호 성분이고, 오른쪽에 형성된 로브가 스퓨리어스(spurious) 신호로서 역시 제거대상 신호 성분이다. 캘리브레이션용 신호를 교정하여 제거 대상 신호 성분을 모두 제거하고 가장 왼쪽에 위치하는 신호 성분(로브)만이 남게 되면 캘리브레이션이 완료된다. 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 캘리브레이션 파라미터들은 캘리브레이션 데이터로서 저장되고, 테스트 장치로 전송된다.
가운데에 위치한 반송파로 인한(캐리어 누설 등으로 인한) 제거대상 신호 성분을 최소화하기 위해서는 I 모드 신호 및 Q 모드 신호의 오프셋의 조절이 필요하다. 바람직하게는 I 모드 신호의 오프셋(I offset)을 조절하여 반송파로 인한 제거대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 I 모드 신호 오프셋 파라미터를 산출하고, 그 이후에 Q 모드 신호의 오프셋(Q offset)을 조절하여 반송파로 인한 제거대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 Q 모드 신호 오프셋 파라미터를 산출할 수 있다.
가장 오른 쪽에 위치한 스퓨리어스 신호를 제거하기 위해서는 I 모드 및 Q 모드 신호의 이득과 I와 Q 모드 신호의 위상각(theta)를 조절할 필요가 있다. 바람직하게는 I 모드 신호의 이득(I gain), Q 모드 신호의 이득(Q gain), 위상각의 순서로 파라미터를 조절하여 스퓨리어스 신호의 크기가 최소화되는 캘리브레이션 파라미터 값을 찾을 수 있다.
도 8은 캘리브레이션 장치에 설치된 캘리브레이션 자동화 프로그램의 GUI의 일 실시예를 나타낸 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, IQ 캘리브레이션에 사용되는 캘리브레이션 파라미터에는 I gain, Q gain, Theta, I offset, Q offset 이 포함될 수 있다.
도 8의 좌측 상단에는 캘리브레이션을 수행하는 주파수와 진폭(amplitude)을 설정할 수 있는 윈도우가 설정되어 있다. 다양한 주파수 대역에서 주파수 동일성을 확보하기 위하여, 해당하는 주파수를 달리하면서 상기의 IQ 캘리브레이션을 반복하여 수행하고 주파수 별 캘리브레이션 데이터를 확보하는 것이 바람직하다. 또한, 도 8와 좌측 중앙에는 테스트의 대상이 되는 시스템을 설정할 수 있는 윈도우가 설정되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, DVB-H 시스템의 성능을 테스트하기 위해서는 DVB-H 를 선택하고 대역폭을 설정할 수 있다. 각 시스템마다 다른 특성을 갖기 때문에 캘리브레이션을 수행하는 주파수 대역과 캘리브레이션의 종류가 달라질 수 있다.
도 9는 캘리브레이션 용 신호를 수신하여 캘리브레이션을 수행하는 것을 도 시한 것이다.
테스트 장치가 송신하는 캘리브레이션용 신호는 신호분석모듈에 의해 분석되고, 도 9에 도시된 바와 같이 제거대상 신호 성분을 추출하여 도시하게 된다. 4개의 도면 각각에는 3개의 돌출된 신호 성분(로브:lobe)이 도시되어 있는데, 가장 오른쪽 로브가 제거대상 신호 성분의 하나인 스퓨리어스 신호이고 가운데 위치한 로브가 반송파에 의한 제거대상 신호 성분(또는 캐리어 누설로 인한 제거대상 신호 성분)이며, 가장 왼쪽 로브가 베이스밴드에서 생성된 신호 성분이다. 각각의 신호 성분의 중심 주파수는 대략 400kHz 간격으로 떨어져서 위치하고 있다.
캘리브레이션 과정에 있어서, 스퓨리어스 신호보다는 캐리어 누설로 인한 제거대상 신호 성분을 먼저 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 가운데 로브의 크기를 최소화 하는 작업을 수행하기 위하여 먼저 I offset을 조정하고, 다음으로 Q offset을 조정하는 것이 바람직하다. 이는 도 10에 도시되어 있다.
I offset의 조정은 아래와 같이 수행된다. 먼저, 캘리브레이션용 신호로부터 제거대상 신호 성분을 추출하면, 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기를 저장한다. 다음으로, I offset 을 일정 단위로 증가 또는 감소시켜 테스트 장치로 송신하고, 테스트 장치로부터 I offset을 조정하여 생성한 캘리브레이션용 신호를 다시 수신하여 제거대상 신호 성분을 추출하고 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기를 추출하여 저장한다. 다음으로, 이전의 캘리브레이션용 신호에서 추출되어 저장된 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기와 I offset이 조정된 캘리브레이션용 신호에서 추출된 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기를 비교하여 변동값을 추출한다.
만일, 변동값이 +이면 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기가 증가된 것이므로 I offset의 증감 방향을 변경하고, 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기의 변동값이 -이면 제거대상 신호의 크기가 감소한 것이므로 같은 방향으로 I offset을 다시 변경하여 테스트 장치로 전송한다.
상기의 과정을 반복하여 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기가 도 9 우측에 도시된 바와 같이 예상되는 최소값의 범위에 도달하게 되면, I offset의 증감 단위를 줄여 미세조정을 수행하게 된다. 예컨대, I offset의 증감단위가 10,000 단위이고 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기가 예상 최소값의 범위 내에 도달한 것으로 판단되면 I offset의 증감단위를 1000으로 줄여 미세한 I offset 조정을 수행할 수 있다. 상기의 증감 단위의 조정은 복수에 걸쳐 수행될 수 있으며 이러한 경우에는 더욱 정밀한 조절이 가능하다.
Q offset의 조정은 I offset의 조정과정과 동일하며, I offset의 조정이 완료되고 난 후에 Q offset의 조정이 수행될 수 있다. I offset과 Q offset의 조정이 모두 수행되어야만 반송파에 의한 제거대상 신호의 크기가 도 9 우측과 같이 0에 근사한 값으로 조정된다.
다음으로 스퓨리어스 신호를 제거하는 방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정은 도 9에 도시되어 있다.
스퓨리어스 신호의 크기를 최소화하는 과정은 I gain, Q gain, theta를 조절하여 수행된다. 각각의 캘리브레이션 파라미터(I gain, Q gain, theta)의 조절은 어느 것을 먼저 수행하여도 무방하나, 편의상 I gain, Q gain, theta의 순서로 수행할 수 있다. 캘리브레이션 과정은 반송파에 의한 제거대상 신호의 최소화 과정과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. I gain, Q gain, theta의 조정이 모두 수행되어야만 스퓨리어스 신호의 크기가 도 10의 우측 하단과 같이 0에 근사한 값으로 조정된다.
최초로 캘리브레이션용 신호를 수신하는 경우, I gain, Q gain 의 기본값은 1이며 I gain 및 Q gain의 최초 조절 단위는 0.01 단위로 조절되고, 미세조정은 0.001 단위로 수행되는 것이 바람직하다.
5가지 캘리브레이션 파라미터(I gain, Q gain, theta, I offset, Q offset)의 반복적인 조절하여 테스트 장치에 제공하고, 테스트 장치는 조절된 캘리브레이션 파라미터가 적용된 캘리브레이션용 신호를 다시 생성하여 전송하는 과정을 반복하면, 최적의 캘리브레이션을 위한 5가지 캘리브레이션 파라미터의 최종 조절값이 특정 주파수에 대하여 얻어지게 된다. 이렇게 얻어진 5가지 캘리브레이션 파라미터 최종 조절값과 해당 주파수 값을 캘리브레이션 데이터로서 저장하게 된다.
DVB-H 시스템용 테스트 장치에서는 250MHz~ 2700MHZ 주파수 대역에서 5MHZ 단위로 상기의 캘리브레이션 과정을 반복하여 수행하는 것이 바람직하다. 보다 정교한 캘리브레이션을 위해서는 1MHz 단위로 상기의 주파수 대역 전체에 대하여 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
이러한 캘리브레이션 수행 작업은 긴 시간과 방대한 양의 캘리브레이션 파라미터 조절작업을 요구하므로, 수작업으로 진행하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, 캘리브레이션 장치는 위에서 상술한 알고리즘에 따라 해당 주파수 대역 내에서 자동적으로 주파수 값과 캘리브레이션 파라미터를 변경해가면서 캘리브레이션을 수행하게 되며, 최종적으로는 해당 주파수대역에 대한 캘리브레이션 데이터를 최종적으로 생성하게 된다.
도 9 및 도 10에는 스퓨리어스 신호를 먼저 제거하는 방법을 도시하였으나, 위에서 설명한 바와 같이 반송파에 의한 제거대상 신호를 먼저 제거하고, 스퓨리어스 신호를 제거하는 것이 보다 바람직하다.
다음으로 제거 대상 신호 성분의 크기가 예상최소값의 범위에 도달하였는지 판단하는 알고리즘을 설명하기로 한다.
도 11은 캘리브레이션 파라미터 조절에 근거한 제거대상신호 성분의 크기 변화를 도시한 것이다.
캘리브레이션이 수행되는 동안, 캘리브레이션 장치는 제거 대상 신호 성분의 크기를 측정하고 캘리브레이션 파라미터를 조절하여 테스트 장치로 전송한 후 조절된 캘리브레이션 파라미터가 적용된 캘리브레이션용 신호를 다시 테스트 장치로부터 수신하여 제거 대상 신호 성분의 크기를 다시 측정하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이 3번째로 수신한 캘리브레이션용 신호의 제거대상 신호 성분의 크기가 최소가 되고 다시 제거대상 신호 성분의 크기가 4번째 이후로 증가하게 되었다면, 3번째로 수신한 캘리브레이션용 신호를 생성하기 위한 캘리브레이션 파라미터를 적용하였을 때 예상 최소값에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 이 때에는 3번째로 수신한 캘리브레이션용 신호를 생성하기 위한 캘리브레이션 파 라미터를 초기값으로 다시 설정하고 캘리브레이션 파라미터의 증감 범위를 줄여 다시 위와 같은 캘리브레이션 과정을 다시 수행하여 다시 예상 최소값을 도출할 수 있다. 이 단계에서는 캘리브레이션 파라미터의 조절 단위가 미세하므로 보다 정밀한 교정이 가능하게 된다. 여기서 증감단위를 더 줄여 미세 조절과정을 반복할수록 더욱 정밀한 캘리브레이션 파라미터 값을 산출할 수 있으나, 미세 조절과정은 한번만 수행하는 것이 시간 효율 측면에서 바람직하며, 1차 증감단위와 2차 증감단위를 적절하게 선택하는 것이 전체 계산 측정 횟수를 줄이고 시간을 단축시키기 위하여 바람직하다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 DVB-H 시스템의 성능 시험을 위한 테스트 장치의 블럭도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IQ 모듈레이터를 포함하는 테스트 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 DVB-H 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 장치의 세부 구성도 이다.
도 6은 이상적인 모듈레이터에 의해 생성된 테스트 신호를 도시한 것이다.
도 7은 테스트 장치를 캘리브레이션 하기 위하여 테스트 장치에서 생성되는 캘리브레이션용 신호를 도시한 것이다.
도 8은 캘리브레이션 장치에 설치된 캘리브레이션 자동화 프로그램의 GUI의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 캘리브레이션 용 신호를 수신하여 캘리브레이션을 수행하는 것을 도시한 것이다.
도 11은 캘리브레이션 파라미터 조절에 근거한 제거대상신호 성분의 크기 변화를 도시한 것이다.

Claims (17)

  1. 캘리브레이션(calibraton) 장치에 의해 수행되는 테스트 장치의 캘리브레이션 방법에 있어서,
    상기 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호에 근거하여 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 (a) 단계;
    상기 제거 대상 신호 성분의 크기의 변동 값을 추출하는 (b) 단계;
    상기 변동 값에 근거하여 적어도 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 조절하고, 조절된 캘리브레이션 파라미터 값을 상기 테스트 장치로 전송하는 (c) 단계; 및
    상기 (a) 내지 (c) 단계를 반복 수행하여, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 캘리브레이션 파라미터 값을 산출하여 이를 캘리브레이션 데이터로 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 제거 대상 신호 성분은 캐리어 누설(Carrier Leakage)로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분을 포함하고, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기는 캐리어 누설로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분의 크기를 포함하며, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 최소화하는 것은 상기 캐리어 누설로 인한 신호 성분 또는 스퓨리어스 신호 성분의 크기를 최소화하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호를 수신하여 상기 캘리브레이션용 신호로부터 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 직접 추출하거나,
    상기 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호를 수신한 신호분석장치가 송신한 분석 신호에서 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    테스트 장치의 테스트와 관련되는 주파수 대역 전체에 대하여 소정의 주파수 단위 간격마다 캘리브레이션을 반복 수행하여 각 주파수 별로 캘리브레이션 데이터를 생성하고, 상기 각 주파수 별로 생성된 캘리브레이션 데이터를 상기 테스트 장치로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션은 IQ 캘리브레이션을 포함하고, 상기 캘리브레이션 파라미터는 I 모드 신호의 이득제어 파라미터, Q 모드 신호의 이득제어 파라미터, 기저대역 신호의 위상각제어 파라미터, I 모드 신호의 오프셋제어 파라미터 및 Q 모드 신호의 오프셋제어 파라미터 중 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 DVB-H 시스템이고, 상기 캘리브레이션은 IQ 캘리브레이션인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 제거 대상 신호 성분의 크기가 예상되는 최소값의 근사치에 도달하였는지 판단하는 단계;
    상기 변동값에 근거하여 상기 제거 대상 신호 성분의 크기가 작아지는 방향으로 캘리브레이션 파라미터의 증감 방향을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 증감 방향에 따라 상기 캘리브레이션 파라미터를 소정의 단위로 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하되,
    상기 제거 대상 신호 성분의 크기가 예상되는 최소값의 근사치에 도달한 경우에는 상기 캘리브레이션 파라미터의 증감 단위를 줄여 상기 캘리브레이션 파라미터의 조절을 정밀하게 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거 대상 신호 성분의 크기 최소화는,
    상기 I 모드 신호의 오프셋제어 파라미터 및 Q 모드 신호의 오프셋제어 파라미터를 조절하여 상기 스퓨리어스 신호 성분을 최소화한 후,
    상기 I 모드 신호의 이득제어 파라미터, Q 모드 신호의 이득제어 파라미터 및 IQ 기저대역 신호의 위상각제어 파라미터를 조절하여 상기 캐리어 누설로 인한 신호 성분을 최소화하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
  9. 무선 통신 시스템용 테스트 장치에 있어서,
    상기 테스트 장치의 캘리브레이션을 위한 캘리브레이션용 신호 및 무선 통신 시스템의 성능을 테스트 하는 성능 테스트 신호를 생성하는 테스트 신호 생성부;
    상기 테스트 신호 생성부에서 생성된 신호를 외부로 전송하고, 소정의 주파수 별로 계산된 캘리브레이션 데이터를 수신하는 통신부;
    상기 캘리브레이션 데이터가 저장되는 저장부; 및
    상기 캘리브레이션 데이터를 이용하여 상기 테스트 신호 생성부를 캘리브레이션하는 캘리브레이션 제어부를 포함하며,
    상기 테스트 신호 생성부는,
    I 모드 신호 및 Q 모드 신호를 생성하는 베이스밴드 신호 생성부; 및
    상기 I 모드 및 Q 모드 신호를 변조하여 캘리브레이션용 테스트 신호를 생성하는 테스트 신호 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 캘리브레이션 제어부는,
    상기 저장된 캘리브레이션 데이터로부터 해당 주파수에 대한 캘리브레이션 파라미터를 추출하는 캘리브레이션파라미터추출부;
    상기 추출된 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 상기 I 모드 및 Q 모드 신호의 이득을 제어하는 이득 제어부; 및
    상기 추출된 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 상기 I 모드 및 Q 모드 신호의 오프셋을 제어하는 오프셋 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 DVB-H 수신 장치인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 4항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 캘리브레이션 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  14. 해당하는 주파수 별 캘리브레이션이 가능한 테스트 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    테스트 장치를 제조하는 단계;
    상기 테스트 장치를 이용하여, 캘리브레이션용 신호를 생성하고 이를 캘리브레이션 장치로 송신하는 (a) 단계;
    캘리브레이션(calibraton) 장치를 이용하여, 상기 테스트 장치에서 생성된 캘리브레이션용 신호로부터 제거 대상 신호 성분의 크기를 추출하는 (b) 단계;
    캘리브레이션 장치를 이용하여, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기의 변동 값을 추출하는 (c) 단계;
    캘리브레이션 장치를 이용하여, 상기 변동 값에 근거하여 적어도 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 조절하고, 조절된 캘리브레이션 파라미터 값을 상기 테스트 장치로 전송하는 (d) 단계; 및
    캘리브레이션 장치 및 테스트 장치를 이용하여, 상기 (a) 내지 (d) 단계를 반복 수행하여, 상기 제거 대상 신호 성분의 크기를 최적화하는 캘리브레이션 파라미터 값을 산출하여 이를 캘리브레이션 데이터로 생성하는 단계; 및
    상기 캘리브레이션 데이터를 상기 테스트 장치에 저장하여 상기 테스트 장치를 최적화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 4항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 캘리브레이션 방법을 이용하여 생성된 캘리브레이션 데이터를 무선 통신 시스템용 테스트 장치에 전송하여 무선 통신 시스템용 테스트 장치를 제조하는 방법.
  17. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스퓨리어스 신호 성분은 사이드밴드 서프레션 또는 이미지 서프레션 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템용 테스트 장치의 캘리브레이션 방법.
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