KR101076005B1 - 최소 자승법을 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법 및 이를 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치 - Google Patents

최소 자승법을 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법 및 이를 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치 Download PDF

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Abstract

실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법이 개시된다. 상기 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법은 신호 수신단이 안테나로부터 수신한 제1신호(A1)를 상기 신호 수신단의 제1경로를 통하여 이득 보정부로 전송하는 단계와 상기 이득 보정부가 제1신호(A2)를 수신하여 측정하는 단계와 상기 이득 보정부가 상기 측정된 제1신호(A2)로부터 하기 수학식에 따라 제2신호(B1)를 생성하는 단계와 상기 이득 보정부가 상기 생성된 제2신호(B1)를 제2경로를 통해 상기 신호 수신단으로 전송하는 단계와 상기 신호 수신단이 상기 이득 보정부로부터 수신한 제2신호를 상기 제1경로를 통하여 상기 이득 보정부로 전송하는 단계 및 상기 이득 보정부가 상기 신호 수신단으로부터 수신한 제2신호(B2)의 크기와 상기 제1신호(A2)의 크기를 비교하여 상기 제1신호(A1)의 크기를 추정하는 단계를 포함하고,
[수학식]
제2신호(B1) = 제1신호(A2) - G - f(xi)
여기에서, 상기 G는 상기 제1경로의 경로 이득이고 상기 f(xi)는 측정값 yi와 f(xi)의 값의 차의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 함수이고, 상기 측정값 yi는 상기 제2신호(B2)의 크기(C3)에서 상기 제1신호(A2)의 크기(C2)의 차인 것을 특징으로 한다.

Description

최소 자승법을 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법 및 이를 이용한 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치{A METHOD TO MINIMIZE IMPACT OF GAIN RIPPLE ON REAL-TIME GAIN COMPENSATION PATH USING THE LEAST SQUARE METHOD AND APPARATUS THEREOF}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 RF 수신 시스템에서의 이득 리플 영향성 최소화 기술에 관한 것으로, 특히 최소 자승법(Least Squares Method)을 이용하여 실시간 이득 보정 경로(Real-time Gain Compensation Path)의 이득 리플 영향성을 시스템적으로 최소화할 수 있는 방법 및 이를 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치에 관한 것이다.
일반적인 RF 수신 시스템은 필터, 전력 분배기, 결합기, 혼합기, 증폭기 등의 다양한 능동 및 수동 소자의 조합으로 구성된다. 이 중 일부 수동 소자나 케이블을 포함한 신호 전송선들은 주파수가 증가함에 따라 경로 손실이 증가하는 현상이 발생한다. 따라서 RF 수신 시스템에서 양질의 신호 특성을 확보하고자 원하는 주파수 대역 내의 이득 평탄도를 보상하기 위한 방법이 연구되어 왔다. 가장 일반적인 보상 방법은 선형 이득 등화기(Linear Gain Equalizer) 또는 비선형 이득 등화기(Nonlinear Gain equalizer)를 회로적으로 구비하는 물리적인 보상 방법이다. 그러나 상기의 물리적인 방법은 이득 리플 특성이 현저한 경우에 보상 오차가 매우 커져 적절한 보상을 하지 못하는 문제가 있다. 최근 실시간 이득 보정을 시스템적으로 수행하여 상기 이득 리플을 보상하는 RF 수신 시스템이 등장하고 있으나, 상기 실시간 이득 보정을 수행하는 RF 수신 시스템 역시 실시간 이득 보정을 위한 신호 경로 자체에 이득 리플 특성을 갖는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 최소 자승법을 이용하여 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플(Gain Ripple)에 의한 RF 수신 시스템에 대한 영향성을 최소화함으로써 상기 보정 경로의 이득 리플을 수식적으로 보상할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법은 신호 수신단이 안테나로부터 수신한 제1신호(A1)를 상기 신호 수신단의 제1경로를 통하여 이득 보정부로 전송하는 단계와 상기 이득 보정부가 제1신호(A2)를 수신하여 측정하는 단계와 상기 이득 보정부가 상기 측정된 제1신호(A2)로부터 하기 수학식에 따라 제2신호(B1)를 생성하는 단계와 상기 이득 보정부가 상기 생성된 제2신호(B1)를 제2경로를 통해 상기 신호 수신단으로 전송하는 단계와 상기 신호 수신단이 상기 이득 보정부로부터 수신한 제2신호를 상기 제1경로를 통하여 상기 이득 보정부로 전송하는 단계 및 상기 이득 보정부가 상기 신호 수신단으로부터 수신한 제2신호(B2)의 크기와 상기 제1신호(A2)의 크기를 비교하여 상기 제1신호(A1)의 크기를 추정하는 단계를 포함한다.
[수학식]
제2신호(B1) = 제1신호(A2) - G - f(xi), 여기에서, 상기 G는 상기 제1경로의 경로 이득이고, 상기 f(xi)는 측정값 yi와 f(xi)의 값의 차의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 함수이고, 상기 측정값 yi는 상기 제2신호(B2)의 크기(C3)에서 상기 제1신호(A2)의 크기(C2)의 차인 것을 특징으로 한다.
상기 이득 보정부가 상기 측정된 제1신호(A2)로부터 하기 수학식에 따라 제2신호(B1)를 생성하는 단계는, 하기 수학식의 상관 계수 r2이 1이 되도록 하는 f(xi)를 생성한다.
[수학식]
Figure 112011028897718-pat00001
이때, 상기
Figure 112011028897718-pat00002
는 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)들의 평균이며, 상기 ycal은 생성된 상기 f(xi)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치는 신호 수신단으로부터 수신하는 제1신호(A2)를 측정하고, 상기 신호 수신단으로부터 제2신호(B2)를 수신하고, 상기 수신된 제2신호(B2)의 크기와 상기 측정된 제1신호(A2)의 크기를 비교하여 상기 신호 수신단이 안테나로부터 수신한 제1신호(A1)의 크기를 추정하는 분석 제어부와 상기 측정된 제1신호(A2)로부터 하기 수학식에 따라 제2신호(B1)를 생성하여 제2경로를 통해 상기 신호 수신단으로 전송하는 보정신호 발생부를 포함한다.
[수학식]
제2신호(B1) = 제1신호(A2) - G - f(xi),
여기에서, 상기 G는 상기 제1경로의 경로 이득이고, 상기 f(xi)는 측정값 yi와 f(xi)의 값의 차의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 함수이고, 상기 측정값 yi는 상기 제2신호(B2)의 크기(C3)에서 상기 제1신호(A2)의 크기(C2)의 차인 것을 특징으로 한다.
상기 분석 제어부는, 하기 수학식의 상관 계수 r2이 1이 되도록 하는 f(xi)를 생성한다.
[수학식]
Figure 112011028897718-pat00003
,
여기에서, 상기
Figure 112011028897718-pat00004
는 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)들의 평균이며, 상기 ycal은 상기 생성된 f(xi)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법은, 최소 자승법을 적용하여 상기 보정 경로의 이득 리플의 수식적인 보정이 가능하므로 주파수에 따라 보정 테이블을 저장해야 하는 메모리 제한 문제에서 자유롭고, 나아가 보정의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치의 개략적 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제2경로의 주파수별 이득 리플 특성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치의 개략적 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치(10)는 안테나(100), 신호수신단(200) 및 이득 보정부(250)를 포함한다.
또한, 이득 보정부(250)는 분석 제어부(300) 및 보정신호 발생부(400)을 포함한다.
안테나(100)는 제1신호(RF1)를 수신하여 신호수신단(200)으로 전송하고, 신호수신단(200)는 제1신호(RF1)를 제1경로(L1)를 통해 분석 제어부(300)로 전송한다.
도 1에 도시되어 있지 않으나, 신호수신단(200)의 제1경로(L1)는 RF단과 IF단을 포함하며 제1경로(L1)와 제2경로(L2)에는 필터, 전력 분배기, 결합기, 증폭기 등의 소자가 포함되고 따라서 제1신호(RF1)는 제1경로(L1)를 거치면서 주파수에 따른 이득을 수반하게 되어 제2신호(IF1)로서 분석 제어부(300)에 입력된다.
또한, 신호수신단(200)에 제2경로(L2)는 포함되지 않는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것이 아니며, 제2경로(L2)는 신호수신단(200) 내부 또는 외부에 존재할 수 있다.
분석 제어부(300)은 수신된 상기 제2신호(IF1)를 분석하여 제2신호(IF1)에 대한 주파수 정보, 진폭 정보, 위상 정보 및 펄스 정보 등의 분석정보를 추출한다.
분석 제어부(300)은 상기 분석정보에 기초하여 보정신호 발생부(400)으로 제1보정신호(CS1)를 발생하도록 제어하는 제1제어신호(CT1)를 전송한다.
보정신호 발생부(400)은 분석 제어부(300)으로부터 인가된 제1제어신호(CT1)에 응답하여 제1보정신호(CS1)를 생성하고, 상기 생성한 제1보정신호(CS1)를 제2경로(L2)를 통하여 신호수신단(200)으로 전송한다.
신호수신단(200)은 제2경로(L2)를 통하여 입력된 제1보정신호(CS1)를 다시 제1경로(L1)를 통해 분석 제어부(300)으로 출력한다.
이때, 제1보정신호(CS1)는 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 거치면서 주파수에 따른 이득을 수반하게 되어 제2보정신호(CS2)로서 분석 제어부(300)에 입력된다.
분석 제어부(300)은 수신된 제2보정신호(CS2)를 분석하여 제2보정신호(CS2)에 대한 주파수 정보, 진폭(신호의 크기) 정보, 위상 정보 및 펄스 정보 등의 분석정보를 추출한다.
분석 제어부(300)은 분석된 제2보정신호(CS2)의 정보에 따라 앞서 수집된 제2신호(IF1)의 이득을 보상하여 최종적으로는 안테나(100)에 입력된 제1신호(RF1)의 정확한 정보를 얻는다.
보정신호 발생부(400)에서 합성되는 제1보정신호(CS1)는 분석 제어부(300)의 제어하에 알 수 있는 크기로 합성되므로, 분석 제어부(300)은 제2보정신호(CS2)를 다시 수집하여 제1경로(L1)상의 이득 리플에 의하여 발생하는 진폭 오차를 보정하고 제1신호(RF1)의 정확한 정보를 얻을 수 있다.
이에 대하여 상세히 설명하면, 안테나(100)로부터 수신된 제1신호(RF1)는 제1경로(L1)를 지나면서 이득을 수반하고 제2신호(IF1)로 증폭 또는 감쇄되어 분석 제어부(300)에 입력된다.
이때, 제1신호(RF1)의 크기를 A1, 제2신호(IF1)의 크기를 A2, 제1경로(L1)의 경로 이득 G, 제1경로(L1)의 이득 리플 특성을 △G라고 하면, 분석 제어부(300)에 입력되는 제2신호의 크기(A2)는 제1신호의 크기(A1)와 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
Figure 112011028897718-pat00005
즉, 상기 수학식 1을 만족하게 되고 이때 분석 제어부(300)은 제2신호(IF1)의 신호 정보를 분석하여 제2신호(IF1)의 크기(A2)를 실측값으로 저장한다.
한편, 분석 제어부(300)은 상기 제2신호(IF1)의 상기 분석 정보에 기초하여,제1신호(RF1)와 동일한 주파수를 갖는 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어하는 제1제어신호(CT1)를 보정신호 발생부(400)으로 전송한다.
보정신호 발생부(400)은 제1제어신호(CT1)에 응답하여 제1신호(RF1)와 동일한 주파수를 갖는 제1보정신호(CS1)를 생성하고, 생성된 제1보정신호(CS1)를 실시간 이득 보정 경로, 즉 제2경로(L2)로 출력한다.
제1보정신호(CS1)는 제2경로(L2)를 지나면서 이득을 수반하며 신호수신단(200)이 포함하는 제1경로(L1)를 지나면서 또 한 번의 이득을 수반하여 다시 분석 제어부(300)으로 입력된다.
즉, 제1보정신호(CS1)는 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 지나면서 제2보정신호(CS2)로 크기가 증폭 또는 감쇄되어 분석 제어부(300)으로 입력된다.
이때, 제1보정신호(CS1)의 크기를 B1, 제2보정신호(CS2)의 크기를 B2, 제2경로(L2)의 이득 리플 특성을 △GG라 하면, 분석 제어부(300)가 분석하는 제2보정신호(CS2)의 크기(B2)는 제1보정신호(CS1)의 크기(B1)와 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)과 제1경로(L1)의 경로 이득(G) 및 제1경로(L1)의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
Figure 112011028897718-pat00006
즉, 상기 수학식 2를 만족하게 되고, 이때 분석 제어부(300)은 제2보정신호(CS2)의 신호 정보를 분석하여 제2보정신호의 크기(B2)를 실측값으로 저장한다.
따라서 분석 제어부(300)은 제2신호의 크기(A2), 제2보정신호의 크기(B2) 및 제1보정신호의 크기(B1)를 알고 있으므로, 제1신호의 크기(A1)를 다음과 같이 추정할 수 있다.
예컨대, 수학식 1 및 수학식 2에 근거하여 제2신호의 크기(A2)에서 제2보정신호의 크기(B2)를 빼고 제1신호의 크기(A1)로 정리하면,
Figure 112011028897718-pat00007
즉, 상기 수학식 3을 만족하게 되고 제2신호의 크기(A2), 제2보정신호의 크기(B2) 및 제1보정신호의 크기(B1)는 이미 알고 있는 측정값이므로, 제1신호의 크기(A1)는 제2경로(L2)의 주파수별 이득 리플 특성(△GG)에 따라 달라지는 것을 확인할 수 있다.
상기 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)은 시스템의 보정 오차 요인이 되므로 이를 최소화 하는 방법이 필요하며, 따라서 분석 제어부(300)은 제1신호(RF1)와 동일한 주파수 및 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기를 갖는 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어한다.
즉, 분석 제어부(300)는 제1보정신호의 크기(B1)가 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로의 경로 이득(G)과 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 값과 같도록 보정신호 발생부(400)을 제어한다.
보정신호 발생부(400)은 분석 제어부(300)의 제어하에 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하여 출력한다.
상기 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하기 위하여는 주파수에 따라 변화하는 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 알아내야 한다.
상기 제2경로(L2)의 주파수별 이득 리플 특성(△GG)은 주파수에 따라 변화하는 값이므로 각각의 주파수에 따라 변화하는 제2경로(L2)의 주파수별 이득 리플 특성(△GG) 모두를 테이블화하여 저장하기에는 메모리에 상당한 부하를 주게 된다.
또한, 특정 주파수별로 샘플링한 값에 대해서만 보정 테이블을 갖는다면 정확한 이득 리플에 대한 보상이 어려워지는 문제가 있다.
따라서 본 명세서에서는 최소 자승법(Least Square Method)을 이용하여 제2경로(L2)의 주파수별 이득 리플 특성(△GG)을 산정한다.
상기 최소 자승법은 어떤 계의 해방정식을 근사적으로 구하는 방법으로 근사적으로 구하려는 해와 실제 측정값과의 차의 제곱의 합이 최소가 되는 해를 구하는 방법이다.
즉, N회 측정한 측정값 y1, y2, ..., yn이 어떤 다른 측정값 x1, x2, ..., xn의 함수라고 추정할 수 있을 때, 측정값 yi와 함수값 f(xi)의 차이를 제곱한 것의 합, 즉
Figure 112011028897718-pat00008
상기 수학식 4가 최소가 되도록 하는 함수 f(x)를 구하는 것이 최소자승법의 원리이다.
즉, 주파수를 변화해 가며 실제로 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)을 측정한 값(yi)과 상기 변화되는 주파수에 따른 추정값인 상기 함수 f(x)의 함수값 f(xi)의 차의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 함수 f(x)를 구하는 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 제2경로의 주파수별 이득 리플 특성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 2를 참조하면, 제2경로의 주파수별 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)은 다음과 같이 과정을 통해 구할 수 있다.
분석 제어부(300)은 보정신호 발생부(400)으로 제1시험신호(T1) 및 제2시험신호(T2)를 각각 발생하도록 제어하는 제2제어신호(CT2) 및 제3제어신호(CT3)를 전송한다.
보정신호 발생부(400)은 분석 제어부(300)으로부터 인가된 제2제어신호(CT2) 및 제3제어신호(CT3)에 응답하여 신호수신단(200)의 입력단에 제1시험신호(T1)를 입력하고, 제2경로(L2)로 제2시험신호(T2)를 입력한다.
이때, 보정신호 발생부(400)에서 발생된 제1시험신호(T1) 및 제2시험신호(T2)의 신호 크기는 서로 동일하다.
제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제1시험신호(T1)와 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제2시험신호(T2)의 신호 크기를 측정하여 제2경로의 주파수별 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)을 구할 수 있다.
보정신호 발생부(400)에서 발생된 제1시험신호(T1) 및 제2시험신호(T2)의 신호 크기를 C1이라 하고, 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제1시험신호(T1)의 크기를 C2, 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제2시험신호(T2)의 신호 크기를 C3라 가정한다.
앞서 설명한 수학식 1 내지 수학식 3에서 설명한 바와 같이, 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제1시험신호의 크기(C2)는 보정신호 발생부(400)에서 발생 된 제1시험신호의 크기(C1)와 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
또한, 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제2시험신호의 크기(C3)는 보정신호 발생부(400)에서 발생된 제2시험신호의 크기(C1)와 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)과 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
따라서, 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)은 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제2시험신호의 크기(C3)에서 제1경로(L1)를 통과하여 분석 제어부(300)에 수집되는 제1시험신호의 크기(C2)를 뺀 값으로 측정된다.
상기와 같은 방법으로 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)을 주파수 별로 구할 수 있다.
상기 주파수 별로 구한 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)을 기초로 최소자승법을 이용하여 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 주파수 별 추정값 f(xi)을 얻어낼 수 있는 상기 함수 f(x)를 구할 수 있다.
상기 최소자승법은 앞서 설명한 바와 같이, 상기 주파수별 실측값(yi)과 상기 주파수별 함수값(f(xi))이 갖는 오차의 제곱(Square)의 총합을 최소화(Least)하는 방법(Method)이다.
이때, 하기 수학식 5의 상관 계수 r2이 1이 되도록 하는 f(xi)를 생성할 수 있다.
상관계수 r2 은 0 과 1 사이의 값을 가진다. 모든 실측값이 함수값과 정확히 일치할 경우 r2 은 1 이 된다.
일치하지는 않으나 함수값에 근접할 경우 r2 은 1 에 가까운 값을 갖고 모든 실측값이 함수값과 전혀 상관없이 분포한다면 r2 은 0 이 된다.
Figure 112011028897718-pat00009
상기
Figure 112011028897718-pat00010
는 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)의 실측값(yi)들의 평균이며, 상기
Figure 112011028897718-pat00011
은 상기 생성된 f(xi)를 의미한다.
상기 주파수별 실측값(yi)을 바탕으로 최소자승법을 이용하여 상기 함수f(x) 및 상관계수 r2를 얻어내는 자세한 수학적인 계산 과정의 증명은 본 명세서의 본질을 흐릴 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 최소자승법을 이용하여 상기 함수 f(x)를 구하면, 앞서 설명한 바와 같이 분석 제어부(300)은 제2신호(IF1)의 상기 분석 정보에 기초하여, 제1신호(RF1)와 동일한 주파수 및 제2신호(IF1)의 크기에서 제1경로(L1)의 경로이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG), 즉 제1신호(RF1)와 동일한 주파수를 갖고 제2신호(IF1)의 크기에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 함수값 f(xi) 를 뺀 크기의 신호 크기를 갖는 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어한다.
분석 제어부(300)는 보정신호 발생부(400)가 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어하는 제1제어신호(CT1)를 보정신호 발생부(400)으로 전송한다.
보정신호 발생부(400)는 제1제어신호(CT1)에 응답하여 제1신호(RF1)와 동일한 주파수 및 제2신호(IF1)의 크기에서 제1경로(L1)의 경로이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG), 즉 제1신호(RF1)와 동일한 주파수를 갖고 제2신호(IF1)의 크기에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 함수값 f(xi)을 뺀 신호 크기를 갖는 제1보정신호(CS1)를 생성하고, 생성된 제1보정신호(CS1)를 실시간 이득 보정 경로, 즉 제2경로(L2)로 출력한다.
한편, 제1보정신호(CS1)는 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 지나면서 제2보정신호(CS2)로 증폭 또는 감쇄되어 분석 제어부(300)으로 입력된다.
이때, 제1보정신호(CS1)의 크기를 B1(= A2 - G - △GG), 제2보정신호(CS2)의 크기를 B2, 제2경로(L2)의 이득 리플 특성을 △GG라 하면, 분석 제어부(300)가 분석하는 제2보정신호의 크기(B2)는 제1보정신호의 크기(B1)와 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)과 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
Figure 112011028897718-pat00012
즉, 상기 수학식 6을 만족한다.
한편, 사전에 분석 제어부(300)에 입력되는 제2신호의 크기(A2)는 상기 수학식 1에서 설명한 바와 같이, 제1신호의 크기(A1)와 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
따라서, 수학식 6에서 수학식 1을 참조하여 A1을 계산하면,
Figure 112011028897718-pat00013
즉, 분석 제어부(300)은 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 상기 최소자승법을 이용하여 계산한 함수 f(x)로부터 얻어내고, 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 상기 얻어진 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어한다.
이후 분석 제어부(300)은 상기 수학식 7에서 알 수 있듯이, 측정된 제2신호의 크기(A2), 제2보정신호의 크기(B2) 및 제1경로(L1)의 경로 이득(G)만으로 제1신호의 크기(A1)를 알 수 있어, 정확한 오차 보정이 가능해진다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 안테나(100)는 제1신호(RF1)를 수신하여 신호수신단(200)으로 전송하고(S50), 신호수신단(200)은 제1신호(RF1)를 제1경로(L1)를 통해 분석 제어부(300)으로 전송한다(S100).
이때, 제1신호(RF1)는 제1경로(L1)를 통과하면서 주파수에 따른 이득을 수반하여 제2신호(IF1)로서 분석 제어부(300)으로 전송된다.
즉, 제2신호(IF1)의 크기(A2)는 제1신호의 크기(A1)와 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
분석 제어부(300)은 전송된 상기 제2신호(IF1)를 분석하여, 상기 제1신호(RF1)가 갖는 주파수에 따른 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 계산한다(S150).
이때, 상기 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 계산하기 위해서는 최소 자승법을 이용하여 미리 계산된 함수 f(x)를 통하여 계산할 수 있다.
분석 제어부(300)은 제1신호(RF1)와 동일한 주파수 및 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하도록 제어하는 제1제어신호(CT1)를 보정신호 발생부(400)으로 전송한다(S200).
보정신호 발생부(400)은 제1제어신호(CT1)에 응답하여 제1신호(RF1)와 동일한 주파수 및 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하여 신호수신단(200)의 제2경로(L2)로 출력한다(S300).
제1보정신호(CS1)는 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통과하면서 주파수에 따른 이득을 수반하여 제2보정신호(CS2)로서 다시 분석 제어부(300)에 전송된다.
즉, 신호수신단(200)은 제2경로(L2)로 수신된 제1보정신호(CS1)를 제2경로(L2) 및 제1경로(L1)를 통하여 분석 제어부(300)으로 전송한다(S400).
상기의 전송과정에서 제1보정신호(CS1)는 주파수에 따른 이득을 수반하여 제2보정신호(CS2)로 분석 제어부(300)에 입력되며, 이때 제2보정신호(CS2)의 크기(B2)는 제1보정신호의 크기(B1)와 제2경로의 이득 리플 특성(△GG)과 제1경로의 경로 이득(G) 및 제1경로의 이득 리플 특성(△G)의 합과 같다.
분석 제어부(300)은 전송된 제2보정신호(CS2)의 신호 정보를 분석하여 제1신호의 크기(A1)를 추정한다(S500).
예컨대, 도 1 내지 도 2에서 설명한 바와 같이 보정신호 발생부(400)은 제2신호의 크기(A2)에서 제1경로(L1)의 경로 이득(G)과 제2경로(L2)의 이득 리플 특성(△GG)을 뺀 크기의 제1보정신호(CS1)를 생성하므로, 분석 제어부(300)은 측정된 제2신호(IF1), 제2보정신호(CS2)의 크기 및 제1경로(L1)의 경로 이득(G) 차이만으로 오차 없이 제1신호(RF1)의 크기를 추정할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법은 최소 자승법을 적용하여 상기 보정 경로의 이득 리플의 수식적인 보정이 가능하므로 주파수에 따라 보정 테이블을 저장해야 하는 메모리 제한 문제에서 자유롭고 나아가 보정의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치
100: 안테나
200: 신호 수신단
250; 이득 보정부
300: 분석 제어부
400: 보정신호 발생부

Claims (4)

  1. 신호 수신단이 안테나로부터 수신한 제1신호를 상기 신호 수신단의 제1경로를 통하여 제2신호로서 이득 보정부로 전송하는 단계;
    상기 이득 보정부가 전송된 상기 제2신호의 크기에서 상기 제1경로의 경로이득 및 보정함수의 값을 뺀 크기의 제1보정신호를 생성하는 단계;
    상기 이득 보정부가 상기 생성한 제1보정신호를 제2경로를 통해 상기 신호수신단으로 전송하는 단계;
    상기 신호 수신단이 상기 제2경로를 통해 전송된 상기 제1보정신호를 상기 제1경로를 통하여 제2보정신호로서 상기 이득 보정부로 전송하는 단계; 및
    상기 이득 보정부가 상기 제1경로를 통해 전송된 제2보정신호의 크기와 상기 제2신호의 크기를 비교하여 상기 제1신호의 크기를 추정하는 단계;를 포함하고,
    상기 보정함수는 상기 제2경로의 이득 리플특성에 대한 추정함수로서, 주파수 변화에 따른 상기 보정함수의 값과 상기 제2경로의 이득 리플특성의 실측값과의 차의 제곱의 합이 최소가 되는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 방법.
  2. 삭제
  3. 신호 수신단으로부터 전송된 제1신호를 제1경로를 통해 제2신호로서 수신하여 측정하고, 상기 신호 수신단으로부터 전송된 제1보정신호를 상기 제1경로를 통해 제2보정신호로서 수신하며, 상기 수신된 제2보정신호의 크기와 상기 측정된 제2신호의 크기를 비교하여 상기 제1신호의 크기를 추정하는 분석 제어부;
    상기 측정된 제2신호의 크기에서 상기 제1경로의 경로이득 및 보정함수의 값을 뺀 크기의 상기 제1보정신호를 생성하여 제2경로를 통해 상기 신호 수신단으로 전송하는 보정신호 발생부;를 포함하고,
    상기 보정함수는 상기 제2경로의 이득 리플특성에 대한 추정함수로서, 주파수 변화에 따른 상기 보정함수의 값과 상기 제2경로의 이득 리플특성의 실측값과의 차의 제곱의 합이 최소가 되는 실시간 이득 보정 경로의 이득 리플 영향성 최소화 장치.
  4. 삭제
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