KR20010076760A - A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration - Google Patents
A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration Download PDFInfo
- Publication number
- KR20010076760A KR20010076760A KR1020000004115A KR20000004115A KR20010076760A KR 20010076760 A KR20010076760 A KR 20010076760A KR 1020000004115 A KR1020000004115 A KR 1020000004115A KR 20000004115 A KR20000004115 A KR 20000004115A KR 20010076760 A KR20010076760 A KR 20010076760A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transfer function
- error
- error correction
- reference signal
- channel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 80
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 73
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/005—Control of transmission; Equalising
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W74/00—Wireless channel access
- H04W74/02—Hybrid access
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 적응 배열 안테나를 이용하는 이동통신 기지국시스템, 위성 통신시스템, 그리고 위상 배열 레이다와 같이 송수신용 다중 RF 채널을 이용하는 시스템에서, 각 채널의 I/Q 오차와 채널간 전달함수 변화를 측정하고 보정하는 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명은 적응 배열 안테나를 이용하는 이동통신 기지국시스템, 위성 통신시스템, 그리고 위상 배열 레이다시스템, 방향 탐지시스템과 같이 다중 RF채널을 이용하는 시스템에서, 각 채널의 전달함수를 동일하게 하여 사용자가 원하는 안테나 빔 패턴을 형성하는 데 필요하다. 그리고 I/Q 오차를 제거하는 기법은 위상 측정을 요하는 계측시스템, 통신시스템, 그리고 코히어런트 레이다시스템에서 하드웨어의 오차를 보정해주는 중요한 기술이다.The present invention measures and corrects the I / Q error of each channel and the change of transfer function between channels in a mobile communication base station system using an adaptive array antenna, a satellite communication system, and a system using multiple RF channels for transmitting and receiving, such as a phased array radar. It relates to a device and a method for doing so. According to the present invention, in a mobile communication base station system using an adaptive array antenna, a satellite communication system, and a system using multiple RF channels, such as a phased array radar system and a direction detection system, an antenna beam desired by a user by equalizing a transfer function of each channel It is necessary to form a pattern. The technique of eliminating I / Q errors is an important technique for correcting hardware errors in instrumentation systems, communication systems, and coherent radar systems that require phase measurement.
적응 배열 안테나 혹은 송수신용 다중 RF 채널을 이용하는 시스템에서, 배열 송수신부의 채널간 전달함수 변화를 측정하는 종래의 기법으로, 방향 탐지 시스템에서는 미리 알고있는 특정 각도에서 신호를 송신하고 수신하여 그 데이터를 분석하여 알아내는 기법을 이용한다. 그러나, 이 기법은 측정 시간이 많이 걸리고 배열 송신부에는 적용하기 힘들다.In a system using an adaptive array antenna or multiple RF channels for transmitting / receiving, a conventional technique of measuring a transfer function change between channels of an array transceiver, and in a direction detecting system, transmits and receives a signal at a predetermined angle in advance and analyzes the data. Use techniques to find out. However, this technique is time consuming and difficult to apply to array transmitters.
또한, 위상 배열 안테나시스템에서는 특정 채널의 위상을 변화시켜 추출한 신호와 다른 채널에서 추출한 신호를 합한 신호를 혼합하여 기저대역으로 변환한 신호를 분석하여 송신 채널간 전달함수 변화를 알아내는 방법을 사용한다. 그러나, 이 기법은 각 채널 신호에 대하여 커플러를 이용하여 샘플한 뒤 그들을 합한 신호를 추출하고 기준 신호와 혼합된 신호를 분석하여 각 채널의 위상 오차를 측정하는 것으로, 구성이 비교적 간단하지만 측정 시간이 오래 걸리고 I/Q오차와 채널 간 전달함수의 크기 변화를 측정 및 보정할 수 없다는 단점이 있다.In addition, in the phased array antenna system, a method of finding a change in a transfer function between transmission channels by analyzing a signal converted to a baseband by mixing a signal obtained by changing a phase of a specific channel and a signal obtained by combining a signal extracted from another channel is performed. . However, this technique uses a coupler for each channel signal, extracts the sum of them, analyzes the mixed signal with the reference signal, and measures the phase error of each channel. The disadvantage is that it takes a long time and cannot measure and compensate for the magnitude change of the I / Q error and the transfer function between channels.
수신단의 I/Q오차를 측정, 제거하는 기법으로는 단일 주파수 성분을 가지는기준 신호를 RF대역에서 주입시키고 기저대역으로 변환하여 샘플링한 데이터를 주파수 영역에서 분석하여 오차를 측정하고 시간 영역에서 디지털로 제거하는 방법이 있다. 이와 유사한 기법으로 I/Q오차의 주파수에 따른 변화를 고려하여 측정한 오차를 주파수 영역에서 디지털로 제거하는 기법이 있다. 그러나, 이는 수신단의 오차 보정에 국한되어 있다.In order to measure and eliminate the I / Q error of the receiver, a reference signal having a single frequency component is injected in the RF band, converted into baseband, and the sampled data is analyzed in the frequency domain to measure the error and digitally There is a way to remove it. Similarly, there is a technique to digitally remove the measured error in the frequency domain in consideration of the change in frequency of the I / Q error. However, this is limited to error correction of the receiver.
송신단의 I/Q오차를 측정, 제거하는 기법으로는 벡터 네트워크 분석기를 이용하는 방법과 I/Q변조기에 신호의 크기와 위상을 조절하는 회로를 부착하여 스펙트럼 분석기에 나타나는 I/Q 변조된 신호의 스펙트럼을 관찰하면서 I,Q채널의 크기와 위상을 조절하는 방법이 있다. 그러나 이 기법은 자동화가 힘들어 대량생산에 적합하지 못하다는 문제점이 있다.As a technique for measuring and eliminating the I / Q error of the transmitter, it is possible to use the vector network analyzer and the I / Q modulated signal spectrum shown in the spectrum analyzer by attaching a circuit that controls the magnitude and phase of the signal to the I / Q modulator. There is a way to adjust the size and phase of the I and Q channels while observing. However, this technique is difficult to automate and is not suitable for mass production.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배열 송수신부와 배열 안테나를 이용하여 빔형성을 하는 시스템에서 송수신부의 채널간 전달함수 변화 및 각 채널의 I/Q오차를 측정하고 기저대역에서 보정하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 특히, 배열 송신부의 I/Q오차와 전달함수 오차를 단일 주파수 성분을 가지는 기준 신호를 이용하여 측정하고 보정하는 기법과 단일 채널 수신부의 I/Q오차를 제거하는 알고리듬을 확장하여 배열 수신부의 전달함수 오차를 측정하고 제거하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in the transfer function between the transmission and reception channel and the I / Q error of each channel in the system for forming a beam using the array transceiver and the array antenna To provide a method for measuring and calibrating at baseband. In particular, the transfer function of the array receiver is extended by measuring and correcting the I / Q error and the transfer function error of the array transmitter using a reference signal with a single frequency component and the algorithm of eliminating the I / Q error of the single channel receiver. It is intended to provide a method for measuring and eliminating errors.
도 1은 배열 안테나와 배열 송수신부 및 본 발명의 한 실시예에 따른 오차 보정장치를 도시한 블록도,1 is a block diagram illustrating an array antenna, an array transceiver, and an error correction apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 수신부의 I/Q오차를 제거하는 장치를 도시한 구성도,2 is a block diagram showing an apparatus for removing an I / Q error of a receiver;
도 3은 송신부의 I/Q오차를 제거하는 장치를 도시한 구성도,3 is a block diagram showing an apparatus for removing I / Q errors of a transmitter;
도 4는 배열 안테나의 전달함수와 연계하여 수신부의 전달함수 오차를 측정하고 제거하는 장치를 도시한 블록도,4 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring and eliminating a transmission function error of a receiver in connection with a transmission function of an array antenna;
도 5는 배열 안테나의 전달함수와 연계하여 송신부의 전달함수 오차를 측정하고 제거하는 장치를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring and eliminating a transmission function error of a transmitter in connection with a transmission function of an array antenna.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배열 수신부의 오차 보정장치는 기준신호 발생수단과; 각 채널에서의 I/Q오차와 전달함수를 추정하는 오차보정계수 추정수단; 상기 I/Q오차를 보정하는 I/Q오차 보정수단; 및 상기 전달함수 오차를 보정하는 전달함수 오차 보정수단을 포함한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the error correction apparatus of the array receiving unit of the present invention comprises: reference signal generating means; Error correction coefficient estimating means for estimating an I / Q error and a transfer function in each channel; I / Q error correction means for correcting the I / Q error; And a transfer function error correction means for correcting the transfer function error.
또한, 본 발명의 배열 송신부의 오차 보정장치는, 기저대역 송신 기준신호를 발생하는 기준신호 발생수단과; 상기 고주파 송신 기준신호의 크기 및 위상특성을 측정하기 위하여 기저대역으로 변환하는 오차 보정용 주파수 하향변환수단; 각 채널에서의 I/Q오차 보정계수 및 전달함수 오차 보정계수를 추정하는 오차보정계수 추정수단; 상기 I/Q오차를 보정하는 I/Q오차 보정수단; 및 상기 전달함수 오차를 보정하는 전달함수 오차 보정수단을 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the error correction apparatus of the array transmitter of the present invention comprises: reference signal generating means for generating a baseband transmission reference signal; An error correction frequency downconverting means for converting to a baseband to measure magnitude and phase characteristics of the high frequency transmission reference signal; Error correction coefficient estimating means for estimating an I / Q error correction coefficient and a transfer function error correction coefficient in each channel; I / Q error correction means for correcting the I / Q error; And a transfer function error correction means for correcting the transfer function error.
즉, 본 발명에서는 종전의 단일 채널 수신기의 I/Q오차를 보정하는 기법을 확장하여 배열 수신기의 채널 간 전달함수 오차를 보정 가능하도록 한다. 그리고, 배열 송신부의 I/Q오차와 채널 간 전달함수 오차를 제거하기 위한 방법으로 기저대역에서 기준 신호를 입력하여 RF대역으로 변환한 후, 커플러와 스위치를 이용하여 각 채널 신호를 샘플링하고 이를 다시 오차 보정용 하향변환기로 하향 변환한 후 측정 데이터를 분석하여 오차를 추정하고 보정하는 방법을 제시한다.That is, the present invention extends the technique of correcting the I / Q error of the conventional single channel receiver to correct the transfer function error between channels of the array receiver. In order to remove the I / Q error of the array transmitter and the transfer function error between channels, the reference signal is inputted from the baseband to the RF band, and each channel signal is sampled using a coupler and a switch. This paper presents a method of estimating and correcting errors by down-converting with error-correcting downconverter and analyzing measured data.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 "배열 송수신부의 오차 보정장치 및 방법"을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an error correction apparatus and method of an array transceiver unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 배열 송수신부와 배열 안테나(101)와 본 발명의 한 실시예에 따른 오차 보정장치를 도시한 블록도이다. 도면에서는 듀플렉서(108)를 사용하여 동일한 안테나를 송수신용으로 동시에 사용하는 시스템을 예시하였지만, 본 발명은 송수신용으로 다른 안테나를 사용하는 경우에도 적용 가능하다. 배열 수신부의 I/Q 복조기(123)는 IF대역 수신신호에 90도의 위상차를 가지는 사인파를 곱하여 기저대역으로 변환하는 장치이고, 배열 송신부의 I/Q 변조기(127)는 기저대역 I,Q 채널을 90도의 위상차를 가지는 사인파를 곱한 후 더한 신호를 발생시키는 장치이다.1 is a block diagram illustrating an array transceiver and an array antenna 101 and an error compensator according to an embodiment of the present invention. Although the drawing illustrates a system using the same antenna for transmitting and receiving at the same time using the duplexer 108, the present invention is also applicable to the case of using a different antenna for transmitting and receiving. The I / Q demodulator 123 of the array receiver is a device that converts the IF band received signal to a baseband by multiplying a sine wave having a phase difference of 90 degrees. The I / Q modulator 127 of the array transmitter performs a baseband I, Q channel. It is a device that generates a signal after multiplying a sine wave having a phase difference of 90 degrees.
수신부 오차 보정은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, RF 대역에서 사인파를 발생시키는 기준신호 발생기(104), 발생된 기준 신호를 각 채널로 분배하는 전력 분배기(102), 기준 신호를 수신 채널로 주입하기 위한 커플러(106), 수신부 오차 보정 계수 추정기(130), 수신기 I/Q오차 보정기(122), 그리고 전달함수 오차 보정기(121)에 의해 이루어진다. 기준 신호 발생기(104)는 RF대역에서 사인파를 생성하고 그 주파수는 배열 수신기를 이용하여 기저대역으로 변환하였을 때 DC가 아닌 특정 주파수 값을 지니는 사인파가 되도록 설정한다. 전력 분배기(102)는 기준 신호를 각 채널로 분배하기 위한 것으로 벡터 네트워크 분석기를 이용한 측정으로 그 전달특성을 미리 알고 있음을 전제로 한다. 수신단의 I/Q 오차 보정기(122)는 실제 측정한 I,Q 데이터에 시간 영역에서 오차 보정 계수를 곱하는 기능을 수행하고, 전달함수 오차 보정기(121)는 전달함수 추정값과 실제 측정 데이터의 I, Q값에 대하여 복소수 곱을 한다. 수신단 오차 보정 계수 추정기(130)는 각 채널에서 사용하는 I/Q 복조기(123)의 DC 오프셋(Offset), 크기 및 위상 불균형 오차, 그리고 전달함수값을 추정한다.1 and 2, the receiver error correction includes a reference signal generator 104 for generating a sine wave in the RF band, a power divider 102 for distributing the generated reference signal to each channel, and a reference channel for receiving the reference signal. By the coupler 106, the receiver error correction coefficient estimator 130, the receiver I / Q error corrector 122, and the transfer function error corrector 121. The reference signal generator 104 generates a sine wave in the RF band and sets its frequency to be a sine wave having a specific frequency value rather than DC when converted to baseband using an array receiver. The power divider 102 is for distributing a reference signal to each channel and assumes that the transmission characteristics thereof are known in advance by a measurement using a vector network analyzer. The I / Q error corrector 122 of the receiver performs a function of multiplying the measured I, Q data by the error correction coefficient in the time domain, and the transfer function error corrector 121 performs the I, Q Perform a complex multiplication on the Q value. The receiver error correction coefficient estimator 130 estimates the DC offset, the magnitude and phase imbalance error, and the transfer function value of the I / Q demodulator 123 used in each channel.
수신단에서의 오차 보정과정을 보다 상세하게 살펴보면, 아래와 같다. 먼저, 수신단의 I/Q 채널은 수학식 1과 같이 모델링된다.Looking at the error correction process in the receiver in more detail, as follows. First, the I / Q channel of the receiver is modeled as in Equation 1.
위의 식에서a i ,b i 는 I/Q 채널에서의 DC 오프셋이다. 이러한 오차는 각 채널 데이터의 평균을 취하여 얻어낸 다음 수신데이터에서 빼는데, 이를 수식으로 표현하면 수학식 2와 같다.Where a i and b i are DC offsets in the I / Q channel. This error is obtained by taking the average of each channel data and subtracting it from the received data, which is expressed by Equation 2 below.
수학식 2에서 구해지는I r ',Q r '을 수학식 3 과 같이 변환하면, 최종적으로 I/Q 채널에서의 데이터는 각각I r ",Q r "이 된다.When I r ' and Q r ' obtained in Equation 2 are converted as in Equation 3, the data in the I / Q channel are finally I r " and Q r " , respectively.
위의 수학식 3의 I/Q 채널에서의 데이터I r ",Q r "를 수학식 4와 같이 변환하면, 이I r ",Q r "은 크기가 동일하고 위상이 90도의 차이가 나는 것을 알 수 있다.If the data I r " , Q r " in the I / Q channel of Equation 3 is converted as in Equation 4, I r " and Q r " have the same magnitude and phase difference of 90 degrees. Able to know.
위의 수학식 3에서 오차 보정 계수(E r,i ,P r,i )는 이산퓨리에변환법(DFT)을 이용하여 구할 수 있다. 즉, 수학식 2의 데이터를 복소수로 결합한 후 퓨리에 변환을 하여ω 1 과-ω 1 의 성분을 수학식 5에 적용하여,X i (ω 1 )과X i (-ω 1 )을 구한다.In Equation 3 above, the error correction coefficients E r, i , P r, i can be obtained using the Discrete Fourier Transform (DFT) method. That is, after combining the data of Equation 2 into complex numbers and performing Fourier transform, the components of ω 1 and -ω 1 are applied to Equation 5 to obtain X i (ω 1 ) and X i (-ω 1 ) .
도 2에서 수신채널의 I/Q오차를 제거할 때 필요한 오차 보정 계수(E r,i ,P r,i )는 수학식 6과 같다.In FIG. 2, the error correction coefficients E r, i , P r, i required to remove the I / Q error of the reception channel are shown in Equation 6 below.
위의 수학식 6의 계수를 이용하여 I/Q오차를 제거한 후의 기준 신호 측정값은 수학식 7과 같다.The reference signal measurement value after removing the I / Q error using the coefficients of Equation 6 above is shown in Equation 7.
수학식 7의 측정된 기준 신호를 바탕으로 전달함수추정을 위한 방법으로, 고유벡터를 이용하는 방법과 DFT를 이용하는 방법이 있다. 고유벡터를 이용한 방법은 각 채널 데이터 벡터를 수학식 8과 같이 조합하여 행렬을 만들고, 이 행렬의 공분산 행렬을 구한 후 가장 큰 고유값에 해당하는 고유벡터를 전달함수 추정값으로 채택한다.Transfer function based on the measured reference signal of Equation (7) As the method for estimation, there are a method using an eigenvector and a method using a DFT. In the method using the eigenvector, a matrix is formed by combining each channel data vector as shown in Equation 8, the covariance matrix of the matrix is obtained, and the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue is adopted as a transfer function estimation value.
그리고 DFT를 이용한 방법은 각 채널의 측정 데이터x i 에서ω 1 의 주파수 성분을 DFT로 얻어내어 이를 전달함수 추정값으로 채택한다.In addition, the method using the DFT obtains the frequency component of ω 1 from the measured data x i of each channel as a DFT, and adopts it as an estimated transfer function.
이렇게 추정한 전달함수는 도 4에서 알 수 있는 것처럼 실제 신호가 안테나를 통하여 유입되는 경로가 아니므로 실제 측정 신호에 적용시키기 위해서 수학식 9와 같이 교정한다.Since the estimated transfer function is not a path through which an actual signal flows through the antenna as shown in FIG.
위의 수학식 9에서는 고유벡터 혹은 DFT를 이용하여 구한 i번째 채널의 전달함수 추정값이고,H Ant,i ,H r,sp,i 는 도 4에서 알 수 있는 것처럼 커플러(106)를 포함한 전력 분배기(102)의 전달 특성을 나타내는 것으로, 안테나 측정 장비 혹은 네트워크 분석기를 이용하여 측정한다. 각 채널의 I/Q오차와 전달 함수 오차는 수신단 I/Q 오차 보정기(122)와 전달함수 오차 보정기(121)를 이용하여 각각 보정한다.In Equation 9 above Is the transfer function estimate of the i-th channel obtained using the eigenvector or the DFT, and H Ant, i , H r, sp, i are transfers of the power divider 102 including the coupler 106 as shown in FIG. 4. The characteristics are measured and measured using an antenna measuring device or a network analyzer. The I / Q error and the transfer function error of each channel are corrected using the receiver I / Q error corrector 122 and the transfer function error corrector 121, respectively.
송신기의 오차 보정은 기저대역에서 I/Q신호를 입력했을 때 각 송신기에서 RF출력의 크기 및 위상 특성을 알아내고 이를 이용하여 최종 안테나 단에서 채널간 크기 및 위상이 동일하도록 하는 것이 목적이다. RF대역 신호의 크기 및 위상 특성을 측정하기 위해서는 다시 기저대역으로 변환해야 한다. 본 발명에서는 기저대역 변환을 위하여 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 오차 보정용 하향 변환기(110)를 사용한다. 도 5는 배열 안테나의 전달함수와 연계하여 송신부의 전달함수 오차를 측정, 제거하는 장치를 도시한 도면이다. 배열 송신부 오차 보정시스템은 롬(ROM)(19)에 저장된 사인파를 발생시키는 기준 신호 발생기와, RF대역으로 상향 변환된 기준 신호를 추출하는 커플러(105), 여러 개의 채널 중 한 채널을 선택하여 오차 보정용 하향 변환기(110)로 신호를 주입하는 스위치 전력 결합기(103), 그리고 오차 보정용 하향 변환기(110)의 I/Q오차를 제거하기 위한 주파수 합성기(104)로 구성된다. 오차 보정시 송신부의 캐리어 주파수와 오차 보정용 하향 변환기(110)의 캐리어 주파수 값은 동일해야 한다.The error correction of the transmitter is to find the magnitude and phase characteristics of the RF output at each transmitter when the I / Q signal is input at the baseband and to use the same to ensure that the magnitude and phase between channels in the final antenna stage. In order to measure the magnitude and phase characteristics of an RF band signal, it must be converted back to baseband. In the present invention, the baseband conversion uses a down converter 110 for error correction as shown in FIGS. 1 to 5. FIG. 5 is a diagram illustrating an apparatus for measuring and eliminating a transmission function error of a transmitter in association with a transmission function of an array antenna. The array transmitter error correction system selects an error from a reference signal generator for generating a sine wave stored in a ROM 19, a coupler 105 for extracting a reference signal up-converted to an RF band, and one of a plurality of channels. A switch power combiner 103 for injecting a signal into the correction down converter 110 and a frequency synthesizer 104 for removing I / Q errors of the error correction down converter 110. During error correction, the carrier frequency of the transmitter and the carrier frequency of the down converter 110 for error correction must be the same.
아래에서는, 송신단 각 채널의 I/Q 오차 보정을 위한 모델을 제시한다. 도 5에서 송신단의 IF 대역신호는 수학식 10과 같다.In the following, a model for I / Q error correction of each channel of a transmitter is presented. In FIG. 5, the IF band signal of the transmitter is shown in Equation 10. FIG.
위의 수학식 10에서,ε i 와φ e,i 는i번째 채널에 대한 I/Q 변조기의 크기 및 위상 오차 성분이다. 위의 수학식 10은 만약 아래의 수학식 11과 같은 선형변환을 거치면, 기저대역 신호인I t,i ,Q t,i 에 대하여 I/Q오차가 없다. 도 3은 송신부의 I/Q 오차를 제거하기 위하여 수학식 11과 같은 선형변환을 수행하는 송신단 I/Q오차 보정기(126)를 도시한 도면이다.In Equation 10, ε i and φ e, i are magnitude and phase error components of the I / Q modulator for the i th channel. In Equation 10 above, if there is a linear transformation as in Equation 11 below , there is no I / Q error for the baseband signals I t, i and Q t, i . FIG. 3 is a diagram illustrating a transmitter I / Q error corrector 126 performing a linear transformation as shown in Equation 11 to remove an I / Q error of a transmitter.
여기서, 오차 보정 계수를 구하는 방법은 수신단의 경우와 유사하지만 송신단에서는 I/Q 오차로 인하여 기저대역에서 단일 주파수 성분의 신호를 인가하여도 두 가지 주파수 성분이 나타나고, 각 주파수에 대한 RF 상향 변환기(128)의 특성이 다르므로 두 번의 측정을 해야 한다는 차이점이 있다. 먼저, 송신단의 I/Q 채널에 각각 cos(ωt+φ s ),asin(ωt+φ s ) 를 인가한다.φ s 는 송신부와 오차 보정용 하향 변환기(107)의 동기를 맞추어 채널 그리고 측정 시간에 관계없이 항상 일정한 값이 되도록 한다. I/Q 채널 데이터를 수학식 11과 같은 오차 보정없이 그대로 IF대역으로 변조하면 송신단 IF 대역 신호는 수학식 12와 같다.Here, the method of obtaining the error correction coefficient is similar to that of the receiving end, but the transmitting end shows two frequency components even when a single frequency component signal is applied in the baseband due to I / Q error. There is a difference in that two measurements are required because of the different characteristics. First, cos ( ωt + φ s ) and a sin ( ωt + φ s ) are applied to the I / Q channel of the transmitter. φ s is synchronized with the transmitter and the down converter 107 for error correction so as to always be a constant value regardless of the channel and measurement time. If the I / Q channel data is modulated into the IF band without error correction as shown in Equation 11, the transmitter IF band signal is represented by Equation 12.
위의 수학식 12의 신호에는 I/Q 채널의 오차로 인하여 송신단 IF 대역신호에ω L +ω와ω L -ω의 두 가지 주파수 성분이 있다. 수학식 13은 수학식 12의 신호가 송신부의 RF 상향 변환기(128)와 오차 보정용 하향 변환기(110)를 통과한 후의 신호를 나타낸다. 이러한 모듈의 전달함수는 주파수에 따라 차이가 있으므로ω L +ω주파수와ω L -ω주파수에 대한 시스템 전달함수는 각각,라고 가정한다.In the signal of Equation 12, there are two frequency components of ω L + ω and ω L - ω in the transmitter IF band signal due to an error in the I / Q channel. Equation 13 represents a signal after the signal of Equation 12 passes through the RF up-converter 128 of the transmitter and the down-converter 110 for error correction. Since the transfer function of these modules varies with frequency, the system transfer functions for ω L + ω frequency and ω L - ω frequency are respectively , Assume that
위의 수학식 13의 신호가 오차 보정용 하향 변환기(110) 내의 I/Q 복조기(112)를 통과한 후 저역통과 필터링된 I, Q 채널신호를 각각I c,i ,Q c,i 라고 표시한다. 측정된 I, Q 두 채널신호를 복소수로 결합한 후, 퓨리에 변환을 통하여 주파수영역으로 변환하면 최종적으로 수학식 14와 같은 데이터를 얻게 된다.After the signal of Equation 13 passes through the I / Q demodulator 112 in the error correction down converter 110, the low-pass filtered I and Q channel signals are denoted as I c, i and Q c, i , respectively. . After combining the measured I and Q channel signals with a complex number, and converting them into the frequency domain through Fourier transform, the data shown in Equation 14 is finally obtained.
위의 수학식 14에서 I/Q 오차 보정 계수 및 전달함수 추정값을 구하기 위하여a의 값을 변화시켜 두 개의 서로 다른 기준 신호에 대한 송신부의 출력값을 분석한다. 위 과정을 송신단의 계수a를 바꾸면서 두 번의 측정을 수행하여 각각의 경우에 대하여 양의 주파수 성분과 음의 주파수 성분을 구하고, 수학식 16과 같은 연산을 통하여 송신단 오차 보정 계수를 구한다.와는 각각a=c인 경우 측정 데이터의 양의 주파수 성분과 음의 주파수 성분을 의미하고,와는 각각a=-c인 경우 측정 데이터의 양의 주파수 성분과 음의 주파수 성분을 의미한다고 가정하면, 송신단 오차 보정 계수는 수학식 15와 같이 표현된다.Order in equation (14) above to obtain the I / Q error correction factors and the transfer function estimated by changing the value of a to analyze the output of the transmitter for two different reference signals. In the above process, two measurements are performed while varying the coefficient a of the transmitter to obtain a positive frequency component and a negative frequency component for each case. Wow Denote a positive frequency component and a negative frequency component of the measured data when a = c , respectively, Wow If a = -c , respectively, assume that the mean frequency component and the negative frequency component of the measurement data, the transmitter error correction coefficient is expressed as in Equation 15.
기준 신호 발생시c는 I 채널과 Q 채널신호의 크기를 다르게 하여 수학식 14에서 이미지 성분값이 잡음에 비하여 큰 값을 가지도록 한다. 수학식 14와 수학식 15를 이용하여 계산한 시스템 전달 함수 추정값은 수학식 16과 같이 표현된다.When c generates a reference signal, c varies the magnitudes of the I channel and the Q channel signal so that the image component value in Equation 14 has a larger value than the noise. The system transfer function estimate calculated using equations (14) and (15) is expressed as shown in equation (16).
여기에서 "conj"는 conjugate를 의미한다. 위의 수학식 16의 전달함수 추정값은 도 5에서 알 수 있는 것처럼 커플러(105), 스위치 전력 분배기(103), 그리고 오차 보정용 하향 변환기(110)를 통과한 값이다. 따라서, 실제 안테나를 통하여 송신하는 시스템의 전달함수를 구하기 위해서 수학식 17과 같은 연산 과정을 거쳐야 한다.Here, "conj" means conjugate. The transfer function estimated value of Equation 16 above is a value passed through the coupler 105, the switch power divider 103, and the error converter down converter 110, as shown in FIG. Therefore, in order to obtain the transfer function of the system transmitting through the actual antenna, it is necessary to go through the calculation process as shown in Equation 17.
여기서, 전달함수 오차는 송신단 전달함수 오차보정기(125)에서 송신하고자 하는 I, Q 채널 신호와 송신단 오차 보정 계수 추정기(114)에서 출력된 값의 역을 복소수로 곱하여 보정한다.Here, the transfer function error is corrected by multiplying the inverse of the I, Q channel signal to be transmitted by the transmitter end transfer function error corrector 125 and the value output from the transmitter error correction coefficient estimator 114 by a complex number.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 배열 송수신부의 채널간 전달함수 특성 변화를 측정하고 이를 기저대역에서 디지털로 보정하는 기법을 제시한 것으로서, 다중 채널을 이용하는 통신시스템이나 레이더 시스템에 응용할 수 있다. 또한, 적응 배열 안테나를 이용하는 기지국 시스템에서는 순방향 링크 안테나 패턴을 역방향 링크 안테나 패턴과 동일하게 하기 위하여 송수신시스템의 전달함수 성분을 제거하는 데 이용할 수 있다. 그리고, 위상 배열 안테나시스템의 오차 보정에도 이용할 수 있다. 본 발명의 단일 채널 송신부의 I/Q 오차 보정은 I/Q 변조기를 이용하는 시스템 전반에 사용 가능하며 시스템 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention proposes a technique for measuring a change in transfer function characteristics between channels of an array transceiver unit and digitally correcting it in a baseband, and can be applied to a communication system or a radar system using multiple channels. In addition, the base station system using the adaptive array antenna can be used to remove the transmission function component of the transmission and reception system to make the forward link antenna pattern equal to the reverse link antenna pattern. It can also be used for error correction of a phased array antenna system. The I / Q error correction of the single channel transmitter of the present invention can be used throughout the system using an I / Q modulator, and the system error can be reduced.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000004115A KR100366293B1 (en) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000004115A KR100366293B1 (en) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010076760A true KR20010076760A (en) | 2001-08-16 |
| KR100366293B1 KR100366293B1 (en) | 2002-12-31 |
Family
ID=19642242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000004115A KR100366293B1 (en) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100366293B1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472070B1 (en) * | 2002-10-16 | 2005-03-10 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and Method for Linearization of the Adaptive Array Antenna System |
| KR100675489B1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-01-29 | 삼성전자주식회사 | Smart Antenna Communication System Employing Apparatus And Method For Signal Calibration |
| KR100677557B1 (en) * | 2005-01-19 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | Transceiver device enabling calibration, and method of calibrating transceiver device |
| US9811058B2 (en) | 2012-06-21 | 2017-11-07 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling input signal |
| KR20190110622A (en) * | 2017-03-01 | 2019-09-30 | 에이비비 슈바이쯔 아게 | Method and device for determining capacitive component parameters |
| KR20210123122A (en) * | 2020-04-02 | 2021-10-13 | 덕산넵코어스 주식회사 | Channel correction multichannel transceiver and method |
| CN117896017A (en) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 西安晟昕科技股份有限公司 | Signal detection and analysis method of transmitting device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100864807B1 (en) | 2005-12-26 | 2008-10-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus for calibration of signal in smart antenna system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3228358B2 (en) * | 1992-12-21 | 2001-11-12 | 日本電信電話株式会社 | Quadrature phase error compensation circuit |
| KR100212480B1 (en) * | 1996-11-18 | 1999-08-02 | 정선종 | Fading estimating method |
| JP3568353B2 (en) * | 1997-03-18 | 2004-09-22 | 松下電器産業株式会社 | Error rate estimation device |
| JP3547991B2 (en) * | 1998-04-14 | 2004-07-28 | 松下電器産業株式会社 | Line quality estimation apparatus and method |
-
2000
- 2000-01-28 KR KR1020000004115A patent/KR100366293B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100472070B1 (en) * | 2002-10-16 | 2005-03-10 | 한국전자통신연구원 | Apparatus and Method for Linearization of the Adaptive Array Antenna System |
| KR100675489B1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-01-29 | 삼성전자주식회사 | Smart Antenna Communication System Employing Apparatus And Method For Signal Calibration |
| KR100677557B1 (en) * | 2005-01-19 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | Transceiver device enabling calibration, and method of calibrating transceiver device |
| US9811058B2 (en) | 2012-06-21 | 2017-11-07 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus and method for controlling input signal |
| KR20190110622A (en) * | 2017-03-01 | 2019-09-30 | 에이비비 슈바이쯔 아게 | Method and device for determining capacitive component parameters |
| KR20210123122A (en) * | 2020-04-02 | 2021-10-13 | 덕산넵코어스 주식회사 | Channel correction multichannel transceiver and method |
| CN117896017A (en) * | 2024-03-18 | 2024-04-16 | 西安晟昕科技股份有限公司 | Signal detection and analysis method of transmitting device |
| CN117896017B (en) * | 2024-03-18 | 2024-06-07 | 西安晟昕科技股份有限公司 | Signal detection and analysis method of transmitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100366293B1 (en) | 2002-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9621337B2 (en) | Adaptive I/O mismatch calibration | |
| US6771709B2 (en) | System and method for direct transmitter self-calibration | |
| US8010064B2 (en) | Systems and methods for transmitter calibration | |
| US8238463B1 (en) | Reception and measurement of MIMO-OFDM signals with a single receiver | |
| KR100735366B1 (en) | Method and apparatus for self-calibrating in a mobile transceiver | |
| US7831215B2 (en) | Tranceiver circuit for compensating IQ mismatch and carrier leakage and method for controlling the same | |
| US20100297966A1 (en) | Measuring and Correcting Errors in a Transmit Chain with an IQ Up-Converter and IQ Down-Converter | |
| CN104601259B (en) | Wireless communication receiver with i/q imbalance estimation and correction techniques | |
| KR100238372B1 (en) | Receiver having frequency deviation evaluation device | |
| US20090122918A1 (en) | Methods for Compensating for I/Q Imbalance in OFDM Systems | |
| US20060133548A1 (en) | Apparatus and method to calibrate amplitude and phase imbalance for communication receivers | |
| US8526533B2 (en) | Systems and methods for measuring I-Q mismatch | |
| US7746960B2 (en) | Apparatus and method for compensating for I/Q mismatch in TDD system | |
| KR20010076760A (en) | A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration | |
| US7953379B2 (en) | Method and system for calibrating quadrature modulators | |
| CN101518014A (en) | Calibrating DC offset and I/Q imbalance of analogue I/Q-modulator of transmitter | |
| US20110176641A1 (en) | D.C. Offset Estimation | |
| JP2010504678A (en) | Method and system for calibrating a transmitter analog I / Q modulator | |
| US8873608B2 (en) | Measurement of IQ imbalance in a vector modulator | |
| CN113438039B (en) | Transmitter quadrature mismatch calibration method and device based on self-mixing | |
| CN115941078A (en) | Receiver multichannel consistency calibration method based on intermediate frequency processing unit | |
| KR20190143035A (en) | Method and apparatus for calibration of an in-phase/quadrature mismatch in wireless communication system | |
| CN109474553B (en) | Method and system for estimating signal distortion parameters of terminal transmission path | |
| CN115882970A (en) | Method and system for correcting received IQ imbalance | |
| JPH07154129A (en) | Lsm system adaptive array antenna system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20071115 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |