KR101727600B1 - 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치는 다수의 배열 안테나를 구비한 배열 송신 안테나 시스템의 오차 보정장치에 있어서, 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 보정신호 생성기; 상기 송신신호를 RF 대역으로 상향 변환하여 상기 다수의 배열 안테나로 전달하는 배열 RF 송신기; 상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기를 통과하여 수신되는 수신 단일 주파수 신호를 상관하여 상기 배열 RF 송신기의 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수를 이용하여 필터계수를 추출하는 오차보정 추정기; 및 상기 필터계수를 적용하여 송신신호의 오차를 보정하여 보정된 송신신호를 상기 배열 RF 송신기로 출력하는 복소 필터를 포함할 수 있다.

Description

배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치 및 그 방법{Apparatus for calibrating in arrary antenna system and method thereof}
본 발명은 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송신신호 또는 수신신호와 간섭되지 않은 오차 보정 신호를 생성하여 배열 송신 안테나 및 배열 수신 안테나의 배열 오차를 보정하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 시스템에서 배열 안테나를 이용하여 적응적으로 안테나 빔을 원하는 방향으로 지향하게 하는 적응 배열 안테나 시스템은 안테나 이득을 증가시키므로 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 이동통신 기지국 시스템과 같이 여러 개의 다른 종류의 신호를 동시에 송수신하기 위하여 디지털 빔 형성 방법으로 구현한 적응 배열 안테나 시스템은 각 신호마다 서로 독립적인 안테나 빔이 형성되므로 다른 신호에 대한 간섭을 감소시키는 효과가 있다.
일반적으로 배열 안테나를 이용하여 빔을 형성하고자 하는 경우는 동일한 신호가 배열 안테나의 각 안테나 소자로 인가되어야 하며, 형성된 빔의 각도를 변경하고자 하는 경우는 인가되는 신호에 선형적인 위상값이 곱해져야 빔의 각도를 원하는 방향으로 변경할 수 있다.
이러한 기능을 수행하기 위해서 필요한 전제조건은 배열 안테나의 각 안테나 소자에 RF 송수신기가 각각 연결되어야 하고 각 RF 송수신기는 동일한 전달함수 특성을 가져야 한다. 그러나 대부분의 RF 송수신기는 능동소자로 구현되고 수 GHz대역에서 동작하므로 제조 시의 오차로 인해 전달함수가 매우 상이하다. 또한, 온도에 의해 전달함수 특성이 시간적으로 변화하므로 이를 계속 추적하여 동일한 전달함수값을 가지도록 유지하는 장치가 필요한데, 이를 배열 송수신 시스템의 오차보정 장치라고 한다.
종래의 오차보정기술은 이미 알고 있는 데이터를 추정하고자 하는 송수신기에 강제로 인가하여 각 송수신기의 전달함수를 측정하는 방법이다. 이러한 방법은 실제로 송수신되는 신호외의 잡음신호가 더해지게 되므로 상호 간섭으로 작용하게 된다.
또한 종래의 오차보정에 사용되는 데이터는 상관특성이 우수한 신호를 발생시키기 위해 PN 신호나 CAZAC 신호를 주로 사용하게 되는데 전술한 바와 같이 실제로 통신 시스템의 운용중에 간섭신호로 작용되고 이러한 간섭을 회피하기 위해서는 일정시간 동안 통신을 하지 않는 보정시간을 별도로 할당하여 보정을 수행한 후 통신을 하는 손실을 감수해야 한다.
따라서 통신 시스템의 운용 중에도 간섭을 주지 않는 오차 보정 신호를 발생시켜 이를 통해 배열 송신 안테나 시스템 및 배열 수신 안테나 시스템의 전달함수 오차를 보정하는 기술이 필요하다.
특허공개번호 KR 2003-0034259호
본 발명의 실시예는 통신 시스템의 운용 중에도 송수신 신호에 간섭을 주지 않는 오차 보정 신호를 제공하여 오차 보정의 정확도를 높일 수 있는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치는 다수의 배열 안테나를 구비한 배열 송신 안테나 시스템의 오차 보정장치에 있어서, 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 보정신호 생성기; 상기 송신신호를 RF 대역으로 상향 변환하여 상기 다수의 배열 안테나로 전달하는 배열 RF 송신기; 상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기를 통과하여 수신되는 수신 단일 주파수 신호를 상관하여 상기 배열 RF 송신기의 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수를 이용하여 필터계수를 추출하는 오차보정 추정기; 및 상기 필터계수를 적용하여 송신신호의 오차를 보정하여 보정된 송신신호를 상기 배열 RF 송신기로 출력하는 복소 필터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치는 통과대역의 부반송파 송신신호를 출력하는 변조기; 상기 변조기로부터 출력되는 통과대역의 부반송파 송신신호와 상기 보정신호 생성기로부터 출력되는 오차 보정 신호를 합하는 합산기; 및 상기 합산기에 의해 합산된 송신신호에 가중치를 곱하는 빔 형성기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정신호 생성기는, 상기 송신신호의 통과대역의 양쪽 끝 단일 주파수 신호 또는 DC성분의 신호 중 적어도 하나 이상을 상기 오차 보정 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 보정신호 생성기는, 상기 송신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차보정 추정기는, 상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기로부터 출력된 수신 단일 주파수 신호를 상관하는 단일주파수 상관기; 상기 상관 결과에 따라 전달함수를 추정하는 전달함수 추정기; 상기 전달함수를 보간하는 전달함수 보간기; 상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 필터계수 추출기; 및 상기 필터계수를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배열 RF 송신기로부터 수신한 송신신호를 하향변환하는 RF 수신기; 및 상기 배열 RF 송신기와 상기 RF 수신기를 순차적으로 연결하는 RF 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치는 다수의 배열 안테나를 구비한 배열 수신 안테나 시스템의 오차 보정장치에 있어서, 상기 다수의 배열 안테나로부터 수신한 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 보정신호 생성기; 상기 오차 보정 신호와 상기 수신신호를 결합하는 합산기; 상기 결합된 수신신호를 기저 대역의 신호로 변환하는 배열 RF 수신기; 상기 배열 RF 수신기로부터 전달받은 수신신호를 오차보정하는 배열 복소 필터; 및 상기 오차 보정 신호와 상기 배열 복소 필터로부터 수신한 수신 단일 주파수 신호를 상관하여 상기 배열 RF 수신기의 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수를 이용하여 상기 배열 복소 필터의 필터계수를 추출하는 오차보정 추정기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정신호 생성기로부터 출력된 오차 보정 신호를 RF 대역으로 상향변환하는 RF 송신기; 및 상기 RF 송신기로부터 수신한 오차 보정 신호를 상기 합산기로 전달하는 RF 분배기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정신호 생성기는, 상기 수신신호의 통과대역의 양쪽 끝 단일 주파수 신호 또는 DC성분의 신호 중 적어도 하나 이상을 상기 오차 보정 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 보정신호 생성기는, 상기 수신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차보정 추정기는, 기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 수신기로부터 출력된 수신 단일 주파수 신호를 상관하는 단일주파수 상관기; 상기 상관 결과에 따라 전달함수를 추정하는 전달함수 추정기; 상기 전달함수를 보간하는 전달함수 보간기; 상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 필터계수 추출기; 및 상기 필터계수를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배열 안테나의 오차 보정 방법은 통과대역의 부반송파를 가지는 송신신호를 생성하는 단계; 상기 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계; 상기 송신신호를 배열 RF 송신기로 출력하는 단계; 상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기로부터 출력된 송신신호를 상관하는 단계; 상기 상관 결과에 따라 상기 배열 RF 송신기의 전달함수를 추정하는 단계; 상기 전달함수를 보간하는 단계; 상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 단계; 상기 필터계수를 복소 필터에 적용하여 보정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 오차 보정 신호와 상기 송신신호를 결합하는 단계; 및 상기 결합된 송신신호를 상기 복소 필터에서 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는, 상기 송신신호의 통과대역의 양쪽 끝 단일 주파수 신호 또는 DC성분의 신호 중 적어도 하나 이상을 상기 오차 보정 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는, 상기 송신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법은 통과대역의 부반송파를 가지는 수신신호를 수신하는 단계; 상기 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계; 상기 오차 보정 신호와 상기 수신신호를 결합하여 배열 RF 수신기로 전달하는 단계; 상기 배열 RF 수신기에서 상기 결합된 수신신호를 기저대역으로 변환하는 단계; 상기 변환된 수신신호를 복소 필터에서 필터링하는 단계; 상기 복소 필터의 출력신호와 상기 오차 보정 신호를 상관하여 상기 배열 RF 수신기의 전달함수를 추정하는 단계; 상기 전달함수를 보간하는 단계; 상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 단계; 및 상기 필터계수를 상기 복소 필터에 적용하여 보정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는, 상기 수신신호의 통과대역의 양쪽 끝 단일 주파수 신호 또는 DC성분의 신호 중 적어도 하나 이상을 상기 오차 보정 신호로 생성할 수 있다.
또한, 상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는, 상기 수신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성할 수 있다.
본 기술은 통신 시스템의 운용중에 송수신 신호에 간섭을 주지 않는 단일 주파수 신호를 오차 보정 신호로 이용함으로써 오차 보정의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 송신 안테나 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 수신 안테나 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치의 세부 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 Nsc개의 부반송파를 가지는 OFDM 신호를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 신호와 간섭이 없도록 설정된 오차 보정 신호를 나타내는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 도 4a의 부반송파와 도 4b의 오차 보정 신호를 합한 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배열 송신 안테나 시스템의 오차 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 발명의 실시예에 따른 배열 수신 안테나 시스템의 오차 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 통과대역의 신호와 간섭이 없는 오차 보정 신호를 생성하여 제공함으로써 정확한 전달함수를 추정할 수 있도록 하여 오차 보정의 정확도를 높일 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 송신 안테나 시스템의 구성도로서, 신호의 송신을 위한 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 송신 안테나 시스템은, 변조기(110), 합산기(115), 보정신호 생성기(120), 빔 형성기(130), 배열 복소 필터(140), 배열 RF 송신기(150), 배열안테나(160), RF 스위치(170), RF 수신기(180), 오차보정 추정기(190)를 구비한다.
변조기(110)는 통과대역의 송신신호를 출력한다. 도 4a와 같이, 통과대역의 송신신호는 Nsc개의 부반송파로 구성된다.
보정신호 생성기(120)는 변조기(110)에 의해 출력된 송신신호의 통과대역과 간섭되지 않는 영역에 오차 보정 신호 x(t)를 생성한다. 도 4b와 같이 도 4a의 통과대역과 간섭하지 않도록 통과대역의 양쪽 측면에 단일 주파수 2곳, DC 성분의 신호를 오차 보정 신호로서 생성한다. 이때, 본 발명의 오차 보정 신호는 통과대역을 간섭하지 않는 단일 주파수 신호로서, 송신신호에 간섭을 주지않으면서 주파수영역에서도 통과대역과 매우 근접한 신호이므로 복소 필터에 의해 왜곡되지 않아 송수신이 가능하다.
합산기(115)는 변조기(110)에서 출력된 통과대역 송신신호와 보정신호 생성기(120)에서 생성된 오차 보정 신호를 합하여 출력한다. 도 4c는 도 4a의 통과대역의 부반송파와 도 4b의 오차 보정 신호를 합한 예를 나타내는 도면이다.
빔 형성기(130)는 합산기(115)로부터 출력된 송신신호에 빔형성 가중치를 곱하여 송신신호의 도래 방향을 지향한다.
배열 복소 필터(140)는 오차보정 추정기(190)에 의해 전달된 필터계수를 적용하여, 빔 형성기(130)로부터 출력된 송신신호를 필터링한다.
배열 RF 송신기(150)는 배열 복소 필터(140)로부터 수신한 송신신호를 배열안테나(160)로 전달한다. 이때, 배열 RF 송신기(150)는 송신할 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 RF 대역으로 상향변환하는 기능을 담당한다.
배열안테나(160)는 복수 개의 방사소자를 포함하고 배열 RF 송신기(150)로부터 전달받은 송신신호를 외부로 송신한다.
RF 스위치(170)는 배열 RF 송신기(150)와 RF 수신기(180)를 순차적으로 연결하는 기능을 수행한다.
RF 수신기(180)는 배열 RF 송신기(150)에서 상향변환된 송신신호를 하향변환하여 오차보정 추정기(190)로 전달한다.
오차보정 추정기(190)는 RF 수신기(180)로부터 하향변환되어 수신된 수신단일주파수 신호 y(t)와 보정신호 생성기(120)에서 생성된 오차 보정 신호 x(t)를 상관(correlation)하여 배열 RF 송신기(150)의 전달함수를 각 채널별로 추정한다. 그 후, 오차보정 추정기(190)는 전달함수를 역푸리에 변환하여 필터계수를 추출하고 추출된 필터계수를 배열 복소 필터(140)로 전달한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 수신 안테나 시스템의 구성도로서, 신호의 수신을 위한 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 장치를 포함하는 배열 수신 안테나 시스템은, 배열 안테나(210), 합산기(215a~215n), 배열 RF 수신기(220), 배열 복소 필터(230), 배열오차보정 추정기(240), 보정신호 생성기(250), 빔 형성기(260), 기저대역신호생성부(270), RF 송신기(280), RF분배기(290)를 구비한다.
배열 안테나(210)는 복수 개의 방사소자를 포함하여 외부로부터 무선 주파수(Radio Frequency: 이하 'RF'라 함) 대역의 신호를 수신한다.
배열 RF 수신기(220)는 배열 안테나(210)가 수신한 RF 대역의 신호를 기저대역의 신호로 하향변환하고 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 배열 복소 필터(230)로 전달한다.
배열 복소 필터(230)는 배열 오차보정 추정기(240)에 의해 전달된 필터계수를 적용하여 배열 RF 수신기(220)로부터 수신한 수신신호를 필터링함으로써 보정한다.
배열 오차 보정 추정기(240)는 보정신호 생성기(250)로부터 출력된 오차 보정 신호 x(t)와 배열 복소 필터(230)로부터 수신한 수신단일 주파수 신호 y(t)를 상관하여 배열 RF 수신기(220)의 전달함수를 각 채널별로 추정한다. 그 후, 배열 오차보정 추정기(240)는 전달함수를 역푸리에 변환하여 필터계수를 추출하고 추출된 필터계수를 배열 복소 필터(230)로 전달한다.
보정신호 생성기(250)는 수신신호의 통과대역과 간섭되지 않는 영역에 오차 보정 신호 x(t)를 생성하고 배열 오차보정 추정기(240) 및 RF 송신기(280)로 전달한다. 이때, 오차 보정 신호는 도 4b와 같이 도 4a의 통과대역과 간섭하지 않도록 통과대역의 양쪽 측면에 단일 주파수 2곳, DC 성분의 신호를 오차 보정 신호로서 생성한다.
빔 형성기(260)는 배열 복소 필터(230)로부터 수신한 필터링된 수신신호에 대해 각 서로 다른 신호의 도래 방향을 지향한다.
복조기(270)는 빔 형성기(260)에 의해 전달된 수신신호를 복조한다.
RF 송신기(280)는 보정신호 생성기(250)에서 출력된 오차 보정 신호를 RF 대역으로 상향변환하여 RF 분배기(290)로 전달한다.
RF분배기(290)는 RF 송신기(280)로부터 수신한 오차 보정 신호를 배열 안테나(210)로부터 수신된 수신신호와 결합하도록 합산기(215a~215n)로 전달한다.
합산기(215a~215n)는 RF분배기(290)로부터 수신한 오차 보정 신호를 배열 안테나(210)로부터 수신된 수신신호와 결합한다. 도 4c를 참조하면 통과대역 외의 양쪽 측면에 단일 주파수 2곳과 DC 성분의 신호를 오차 보정 신호로서 생성하며 부반송파 간격과 일치되도록 단일 주파수 신호를 생성한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 추정기(190, 240)의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오차 보정 추정기(190, 240)는 단일 주파수 상관기(310), 전달함수 추정기(320), 전달함수 보간기(330), 필터계수 추출기(340), 필터계수 저장부(350)를 포함한다.
단일 주파수 상관기(310)는 송신 단일 주파수 신호(오차 보정 신호) x(t)와 수신 단일 주파수 신호 y(t)를 상관하여 송신 단일 주파수 신호와 수신 단일 주파수 신호의 유사도를 판별한다. 이때, 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 배열 송신 안테나 시스템에 적용되는 오차 보정기(190)에 입력되는 송신 단일 주파수 신호는 보정신호 생성기(120)로부터 수신한 오차 보정 신호이고 수신 단일주파수 신호는 RF 수신기(180)에서 수신한 수신 신호를 의미한다. 또한, 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 배열 수신 안테나 시스템에 적용되는 오차 보정기(240)에 입력되는 송신 단일 주파수 신호는 보정신호 생성기(250)로부터 수신한 오차 보정 신호이고 수신 단일 주파수 신호는 복소 필터(230)로부터 수신한 수신신호를 의미한다.
전달함수 추정기(320)는 단일주파수 상관기(310)에 의한 상관결과에 따라 전달함수를 추정한다. 이때, 송신 단일 주파수 신호와 수신 단일 주파수 신호의 차이값 만큼이 전달함수로 추정될 수 있다. 이때, 전달함수 추정기(320)는 적어도 3개 이상의 단일 주파수에서 전달함수를 추정한다.
전달함수 보간기(330)는 3개 이상의 단일주파수 신호를 이용하여 인터폴레이션을 수행하여 전달함수가 대역특성을 가지도록 한다.
필터계수 추출기(340)는 전달함수를 역변환하여 복소 필터(140, 230)의 필터계수를 추출한다. 이때, 역푸리에 변환 등을 이용하여 복소 필터의 필터계수를 산출할 수 있다.
필터계수 저장부(350)는 필터계수 추출기(340)에서 추출된 필터 계수를 저장한다.
도 3과 같은 구성을 가지는 오차보정기(190, 240)는 단일 주파수 신호에 대한 오차보정을 위해 아래와 같은 수식을 이용한다.
송신 단일 주파수 신호가
Figure 112015008294913-pat00001
이고 수신 단일 주파수 신호가 y(t)라고 할 때, 전달함수는 아래 수학식 1과 같이 전개된다.
Figure 112015008294913-pat00002
여기서 h(t)는 주파수 영역신호 즉 전달함수이며, *는 콘주게이트(conjugate)를 의미한다. 수학식 1을 x(t-τ)에 대해 전개하면 아래 수학식 2와 같다.
Figure 112015008294913-pat00003
수학식 2에 x(t-τ)=exp(j2πfo(t-τ) 대입하면 아래 수학식 3과 같이 전개된다.
Figure 112015008294913-pat00004
수학식 3을 H(f0)에 대해 전개하면 아래 수학식 4와 같이 f0에 대한 전달함수가 구해진다.
Figure 112015008294913-pat00005
상기 수학식 4에 f0 뿐만 아니라 도 4c에서 통과대역 신호와 간섭이 없는 통과대역외의 양쪽 측면에 해당하는 f-1, f1에 대한 전달함수를 산출할 수 있다.
따라서, 단일 주파수 신호에 대한 전달함수는 동기를 맞추지 않고 수신되는 단일 주파수 신호의 주파수 특성으로부터 추출이 가능하고 3개의 단일 주파수신호에 대해 각각 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수는 전달함수 보간기(330)에 의해 대역내의 주파수 특성을 가지도록 하여 추정된다.
이처럼 통과대역 내의 전달함수가 추정되면 역푸리에 변환을 통해 필터계수를 추출하여 추출된 필터계수를 복소 필터(140, 230)에 적용한다.
이에, 복소 필터(140, 230)는 적용된 필터 계수로 필터링을 하여 수신신호 또는 송신신호의 오차를 보정한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배열 송신 안테나 시스템의 오차 보정 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
변조기(110)에서 통과대역의 부반송파를 가지는 송신신호를 생성한다(S101). 이 후, 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성한다(S102).
그 후, 오차보정 추정기(190)는 배열 RF 송신기(150)를 통과한 송신신호(수신 단일 주파수 신호)와 보정신호 생성기(120)에서 출력된 오차 보정 신호를 상관하여(S103), 상관 결과에 따라 배열 RF 송신기(150)의 전달함수를 추정한다(S104).
그 후, 오차보정 추정기(190)는 추정된 전달함수를 보간(interpolation)하고(S105), 보간된 전달함수로부터 필터 계수를 추출한다(S106).
이어서, 오차보정 추정기(190)는 추출된 필터계수를 배열 복소 필터(140)에 적용하여 송신신호에 대한 오차 보정을 수행한다(S107).
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배열 수신 안테나 시스템의 오차 보정 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 보정신호 생성기(250)는 배열 안테나(210)로부터 수신한 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성한다(S201).
배열 오차보정 추정기(240)는 배열 RF 수신기(220)를 통과한 수신신호(수신 단일 주파수 신호)와 오차 보정 신호를 상관하고(S202), 상관 결과에 따라 배열 RF 수신기(220)의 전달함수를 추정한다(S203).
그 후, 배열 오차보정 추정기(240)는 추정된 전달함수를 보간하여(S204), 보간된 전달함수로부터 배열 복소 필터(210)의 필터계수를 추출한다(S205).
이어서, 배열 오차보정 추정기(240)는 추출된 필터계수를 복소 필터에 적용하여 수신신호에 대한 오차 보정을 수행한다(S206).
이와같이 본 발명은 배열 안테나의 송신신호 또는 수신신호에 간섭을 주지 않는 오차 보정 신호를 이용함으로써 정확한 전달함수를 추정할 수 있고 그로 인해 정확한 오차 보정이 가능하다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 다수의 배열 안테나를 구비한 배열 송신 안테나 시스템의 오차 보정 장치에 있어서,
    송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 보정신호 생성기;
    상기 송신신호를 RF 대역으로 상향 변환하여 상기 다수의 배열 안테나로 전달하는 배열 RF 송신기;
    상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기를 통과하여 수신되는 수신 단일 주파수 신호를 상관하여 상기 배열 RF 송신기의 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수를 이용하여 필터계수를 추출하는 오차보정 추정기; 및
    상기 필터계수를 적용하여 송신신호의 오차를 보정하여 보정된 송신신호를 상기 배열 RF 송신기로 출력하는 복소 필터를 포함하고,
    상기 보정신호 생성기는 상기 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 상기 오차 보정 신호를 생성하기 위해 상기 송신신호의 통과대역의 양쪽 끝에 위치하는 단일 주파수 신호 각각에 부반송파를 삽입하고, 상기 송신신호의 통과대역의 DC 성분의 신호에 부반송파를 삽입하여 오차 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    통과대역의 부반송파 송신신호를 출력하는 변조기;
    상기 변조기로부터 출력되는 통과대역의 부반송파 송신신호와 상기 보정신호 생성기로부터 출력되는 오차 보정 신호를 합하는 합산기; 및
    상기 합산기에 의해 합산된 송신신호에 가중치를 곱하는 빔 형성기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정신호 생성기는,
    상기 송신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오차보정 추정기는,
    상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기로부터 출력된 수신 단일 주파수 신호를 상관하는 단일주파수 상관기;
    상기 상관 결과에 따라 전달함수를 추정하는 전달함수 추정기;
    상기 전달함수를 보간하는 전달함수 보간기;
    상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 필터계수 추출기; 및
    상기 필터계수를 저장하는 저장부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 배열 RF 송신기로부터 수신한 송신신호를 하향변환하는 RF 수신기; 및
    상기 배열 RF 송신기와 상기 RF 수신기를 순차적으로 연결하는 RF 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  7. 다수의 배열 안테나를 구비한 배열 수신 안테나 시스템의 오차 보정 장치에 있어서,
    상기 다수의 배열 안테나로부터 수신한 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 보정신호 생성기;
    상기 오차 보정 신호와 상기 수신신호를 결합하는 합산기;
    상기 결합된 수신신호를 기저 대역의 신호로 변환하는 배열 RF 수신기;
    상기 배열 RF 수신기로부터 전달받은 수신신호를 오차보정하는 배열 복소 필터; 및
    상기 오차 보정 신호와 상기 배열 복소 필터로부터 수신한 수신 단일 주파수 신호를 상관하여 상기 배열 RF 수신기의 전달함수를 추정하고 추정된 전달함수를 이용하여 상기 배열 복소 필터의 필터계수를 추출하는 오차보정 추정기를 포함하고,
    상기 보정신호 생성기는 상기 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 상기 오차 보정 신호를 생성하기 위해 상기 수신신호의 통과대역의 양쪽 끝에 위치하는 단일 주파수 신호 각각에 부반송파를 삽입하고, 송신신호의 통과대역의 DC 성분의 신호에 부반송파를 삽입하여 오차 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 보정신호 생성기로부터 출력된 오차 보정 신호를 RF 대역으로 상향변환하는 RF 송신기; 및
    상기 RF 송신기로부터 수신한 오차 보정 신호를 상기 합산기로 전달하는 RF 분배기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 보정신호 생성기는,
    상기 수신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 오차보정 추정기는,
    상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 수신기로부터 출력된 수신 단일 주파수 신호를 상관하는 단일주파수 상관기;
    상기 상관 결과에 따라 전달함수를 추정하는 전달함수 추정기;
    상기 전달함수를 보간하는 전달함수 보간기;
    상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 필터계수 추출기; 및
    상기 필터계수를 저장하는 저장부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 장치.
  12. 통과대역의 부반송파를 가지는 송신신호를 생성하는 단계;
    상기 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계;
    상기 송신신호를 배열 RF 송신기로 출력하는 단계;
    상기 오차 보정 신호와 상기 배열 RF 송신기로부터 출력된 송신신호를 상관하는 단계;
    상기 상관 결과에 따라 상기 배열 RF 송신기의 전달함수를 추정하는 단계;
    상기 전달함수를 보간하는 단계;
    상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 단계; 및
    상기 필터계수를 복소 필터에 적용하여 보정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계는, 상기 송신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 상기 오차 보정 신호를 생성하기 위해 상기 송신신호의 통과대역의 양쪽 끝에 위치하는 단일 주파수 신호 각각에 부반송파를 삽입하고, 상기 송신신호의 통과대역의 DC 성분의 신호에 부반송파를 삽입하여 오차 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 오차 보정 신호와 상기 송신신호를 결합하는 단계; 및
    상기 결합된 송신신호를 상기 복소 필터에서 필터링하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는,
    상기 송신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법.
  16. 통과대역의 부반송파를 가지는 수신신호를 수신하는 단계;
    상기 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 영역에 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계;
    상기 오차 보정 신호와 상기 수신신호를 결합하여 배열 RF 수신기로 전달하는 단계;
    상기 배열 RF 수신기에서 상기 결합된 수신신호를 기저대역으로 변환하는 단계;
    상기 변환된 수신신호를 복소 필터에서 필터링하는 단계;
    상기 복소 필터의 출력신호와 상기 오차 보정 신호를 상관하여 상기 배열 RF 수신기의 전달함수를 추정하는 단계;
    상기 전달함수를 보간하는 단계;
    상기 보간된 전달함수로부터 필터계수를 추출하는 단계; 및
    상기 필터계수를 상기 복소 필터에 적용하여 보정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 단일 주파수 신호로 오차 보정 신호를 생성하는 단계는,
    상기 수신신호의 통과대역과 간섭하지 않는 상기 오차 보정 신호를 생성하기 위해 상기 수신신호의 통과대역의 양쪽 끝에 위치하는 단일 주파수 신호 각각에 부반송파를 삽입하고, 송신신호의 통과대역의 DC 성분의 신호에 부반송파를 삽입하여 오차 보정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법.
  17. 삭제
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 오차 보정 신호를 생성하는 단계는,
    상기 수신신호의 통과대역의 부반송파 간격과 일치되도록 상기 단일 주파수 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 배열 안테나 시스템의 오차 보정 방법.
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