KR20050027226A - 복조기의 불균형을 보상하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

간략히, 칼리브레이션 네트워크에 칼리브레이션 파라미터들을 제공함으로써 복조기의 불균형을 보상하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 장치는 동위상 신호 및 직교 신호를 출력할 수 있는 칼리브레이션 네트워크와 칼리브레이션 파라미터들을 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 프로세서는 동위상 신호의 제곱 평균, 상기 직교 신호의 제곱 평균 및 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성할 수 있다.

Description

복조기의 불균형을 보상하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO COMPENSATE IMBALANCE OF DEMODULATOR}
복조기는 수신기에서 데이타와 음성을 포함하는 입력 신호를 예컨대, 동위상(in-phase: I) 및 직교(quadrature: Q) 신호와 같은 기저대역 신호로 복조하는데 사용된다. IQ 신호들을 제공하는 복조기의 예로는 직교 복조기를 들 수 있다. 직교 복조기는 변조된 무선 주파수(RF) 신호를 수신하고 I 및 Q 신호를 제공할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 필터, 로컬 발진기, 위상 편이기 등과 같은 다양한 복조기의 물리적 구조에 관련된 다양한 인자들로 인해 복조기가 불균형한 I 및 Q 신호를 형성할 수 있다. 아날로그 신호는 I 및 Q 신호들의 조합으로부터 생성될 수 있으며 음성 및/또는 데이타를 포함할 수 있다. I 및 Q 신호들 간의 불균형은 왜곡된 아날로그 신호를 형성할 수 있다.
따라서, 균형있는 I 및 Q 신호를 제공하는 보다 나은 방법이 필요하다.
본 발명에 관한 청구대상은 구체적으로 본 명세서의 결론 부분에서 표시되고 별도로 청구된다. 그러나, 그 대상, 특징 및 효과와 함께, 구조 및 동작 방법 모두에 관한 본 발명은, 첨부 도면과 함께 읽을 때 이하의 상세한 설명을 참고로 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 송수신기의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 소정의 실시예들을 이해하는데 도움이 되는 칼리브레이션 네트워크(calibration network)의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
설명을 단순하고 명확하게 하기 위하여, 이 도면들에 도시된 구성요소들은 반드시 정확한 크기로 도시된 것이 아니라는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 명확히 하기 위해 일부 구성요소들의 크기가 다른 구성요소에 비해서 과장될 수 있다. 또한, 적절하다고 생각되면, 대응하거나 유사한 구성요소를 나타내기 위해 도면들 중에서 참조 부호가 반복될 수 있다.
이하의 상세한 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 구체적인 세부사항들이 제시된다. 그러나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항들없이도 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 예에서는, 본 발명을 모호하게 하지 않도록 공지의 방법, 절차, 콤포넌트 및 회로를 상세히 기술하지 않았다.
이하의 상세한 설명의 일부 부분들은 컴퓨터 메모리 내에서 데이타 비트나 이진 디지탈 신호에 대한 조작을 알고리즘 및 심볼로 표현하는 형태로 기술된다. 이러한 알고리즘적 기술 및 표현은 데이타 프로세싱 기술 분야의 숙련자가 그들의 작업 내용을 그 분야의 다른 숙련자에게 전달하는데 사용하는 기술이 될 수 있다.
구체적으로 달리 기술되지 않으면, 이하의 논의로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 전 명세서를 통틀어 "프로세싱", "컴퓨팅", "계산(calculating)", "결정(determining)" 등과 같은 용어를 이용하는 논의는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 혹은 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 액션 및/또는 프로세스를 의미하는 것으로, 이러한 장치들은 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 전자적인 양 등의 물리적 양으로 표현되는 데이타를, 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 기타의 이러한 정보 저장, 전송 또는 표시 장치 내의 물리적 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이타로 조작 및/또는 변환한다.
본 발명은 다양한 애플리케이션에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명이 이러한 점에 한정되는 것은 아니지만, 본 명세서에 개시된 회로들 및 기술들은 무선 시스템의 수신기와 같은 많은 장치들에 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 포함되는 수신기는, 단지 예로서, 무선 LAN(local area network) 수신기, 양방향 무선 수신기, 디지탈 시스템 수신기, 아날로그 시스템 수신기, 셀룰라 무선전화 수신기 등을 포함한다.
본 발명의 범위 내에 포함되는 무선 LAN 수신기의 형태는, 이에 한정되지는 않지만, 예컨대 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum), DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 등과 같은 대역 확산(spread spectrum) 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 송수신기(100)가 도시되어 있다. 송수신기(100)는 안테나(101), 수신기(102) 및 송신기(105)를 포함할 수 있다. 본 발명의 범위가 이 예에 한정되지는 않지만, 수신기(102)는 증폭기(110), 복조기(120), 칼리브레이션 네트워크(130), 메모리(140), 프로세서(150) 및 디지탈 수신기 모듈(160)을 포함할 수 있다. 본 발명의 범위가 이에 한정되지는 않지만, 송수신기(100)는 예를 들어, 안테나(101)를 통해 FHSS 및/또는 DSSS 신호를 수신 및/또는 송신할 수 있는 무선 LAN 송수신기를 포함할 수 있다. 그러나, 예컨대, 아날로그 신호, 진폭 변조 신호, 주파수 변조 신호, TDMA(time division multiple access) 신호 등과 같은 다른 유형의 신호들을 송신할 수 있는 다른 형태의 송수신기들도 본 발명의 일부 실시예들에서 사용될 수 있다.
본 발명의 범위가 이 실시예에 한정되지 않지만, 송수신기(100)는 두 개의 동작 모드를 갖는다. 제1 동작 모드에서, 송수신기(100)는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(100)는 원하면, 무선 LAN 네트워크 상에서 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 그러나, 설명을 간단히 하고 명확히 하기 위해서, 수신기(102)의 동작만이 기술될 것이라는 것을 이해해야 한다. 제1 동작 모드에서, 증폭기(110)는 안테나(101)로부터 신호를 수신할 수 있다. 증폭기(110)는 수신된 신호를 증폭하고 그것을 복조기(120)로 출력한다. 복조기(120)는 예를 들어. 직교 복조기, 직접 변환 복조기 등이 될 수 있다. 또한, 복조기(120)는 수신된 신호를 복조하고 I 및 Q 신호를 출력한다.
또한, I 및 Q 신호는 칼리브레이션 네트워크(130)에 의해 칼리브레이션될 수 있다. 칼리브레이션 네트워크(130)는 복조기(120)의 손상을 보상할 수 있다. 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 복조기 손상에는 I 및 Q 신호 간의 위상의 불균형 및 진폭의 불균형 등이 포함된다. 또한, 칼리브레이션 네트워크(130)는 칼리브레이션 파라미터를 조작함으로써 복조기(120)의 손상을 보상할 수 있다.
또한, 칼리브레이션 네트워크(130)는 보상된 I', Q' 신호를 디지탈 수신기 모듈(160)로 제공할 수 있다. 디지탈 수신기 모듈(160)은 원하면, 보상된 I', Q' 신호로부터, 데이타 및/또는 음성을 디코딩할 수 있다. 칼리브레이션 네트워크(130)의 상세한 설명이 도 2를 참조하여 이하에 주어진다.
본 발명의 범위가 이에 한정되지 않지만, 수신기(102)의 칼리브레이션 모드로서 기술될 수 있는 제2 동작 모드에서, 프로세서(150)는 테스트 신호 s(t)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 테스트 신호 s(t)는 잡음이 있는 신호, 자연 잡음 신호 등이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 테스트 신호 s(t)는 원하면, 송신기(105)에 의해 증폭기(110)(점선으로 도시됨)로 제공될 수 있다. 따라서, 증폭된 테스트 신호는 복조기(120)로 입력될 수 있다. 복조기(120)는 테스트 신호 s(t)를 복조하고 I 및 Q 신호를 제공할 수 있다. 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 칼리브레이션 네트워크(130)는, 예컨대, ars 및 arc와 같은 칼리브레이션 파라미터들을 포함할 수 있는데, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 절대 아니지만, 여기서 arc는 위상 불균형을 보상하고 ars는 진폭 불균형을 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서, 칼리브레이션 파라미터 ars 및 arc가 메모리(140)에 의해 칼리브레이션 네트워크(130)로 제공될 수 있다. 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 메모리(140)는 예를 들어, 시프트 레지스터, 플립 플롭, 플래시 메모리, RAM(random access memory), DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 메모리(140)에 칼리브레이션 파라미터 값들을 생성 및/또는 저장할 수 있다.
본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 프로세서(150)는 초기값을 칼리브레이션 파라미터 ars 및 arc에 설정함으로써 칼리브레이션 프로세스를 시작할 수 있다. 예를 들어, 초기값을 ars=1 및 arc=0으로 할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 측정을 하기 전에 I 및 Q 신호의 DC 성분을 제거하거나, DC 성분을 제거하기 위한 기타의 동등한 방법들을 사용할 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 I'의 제곱 평균(average power) 및 Q'의 제곱 평균 및 I' 신호 및 Q' 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성하고 I'의 제곱 평균 및 Q'의 제곱 평균 신호들이 실질적으로 동일한 값으로 수렴할 때까지 칼리브레이션 파라미터 ars 및 arc의 값들을 변화시킬 수 있다. 이 칼리브레이션의 예는 로 기술될 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 곱 I'Q'가 실질직으로 0으로 수렴할 때까지 칼리브레이션 파라미터 ars 및 arc의 값을 변화시킬 수 있다. 본 기술분야의 숙련자에게는 본 발명의 일부 실시예들에서, 프로세서(150)가 메모리(140)에 저장된 값들을 선택함으로써 혹은 이하의 방법을 조작함으로써 칼리브레이션 파라미터들의 값들을 변화시킬 수 있을 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
1. I' 및 Q' 신호로부터 DC 성분을 제거함
2. 예컨대, 로 표현될 수 있는 I'*I'의 합을 계산함으로써 I' 신호의 제곱 평균을 측정
3. 예컨대, 로 표현될 수 있는 Q'*Q'의 합을 계산함으로써 Q' 신호의 제곱 평균을 측정
4. 예컨대, 로 표현될 수 있는 I'*Q'의 합을 계산함으로써 I' 및 Q' 간의 상관관계를 측정
5. 원하면, 이하의 방정식에 따라 ars 및 arc의 칼리브레이션 파라미터 값들을 계산
본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 프로세서(150)는 DSP(digital signal processor), RISC(reduced instruction set computer) 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 소정의 알고리즘 및/또는 방법 등을 수행하기 위한 주문형 집적 회로가 될 수 있다. 또한 프로세서(150)는 칼리브레이션 파라미터를 생성하기 위한 방법 및/또는 알고리즘을 사용할 수 있다. 이러한 알고리즘들의 상세한 예들이 도 3을 참고로 제공된다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 칼리브레이션 네트워크(130)가 도시된다. 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 칼리브레이션 네트워크(130)는 동위상(I) 모듈(210) 및 직교(Q) 모듈(250)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 예에서, I 모듈(210)은 칼리브레이션 파라미터들을 포함하지 않을 수 있고 Q 모듈(250)은 가산기(265) 및 칼리브레이션 파라미터(ars 및 arc)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에서, 칼리브레이션 파라미터(ars 및 arc)는 원한다면, 복조기(120)로부터 출력되는 I 신호 및 Q 신호 간의 진폭 및 위상의 불균형을 보상할 수 있다.
동작시, I 모듈(210)은 I 신호를 수신하고 I' 신호를 출력할 수 있다. 이 예에서, I 및/또는 I'으로 표시되는 신호는 복조기(120)로부터 출력되는 I 신호를 지칭한다. 또한, Q 모듈(250)은 칼리브레이션 파라미터(ars 및 arc)로 I 및 Q 신호를 조작하여 실질적으로 I 신호와 동일한 Q' 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, I 신호 및 Q' 신호 간의 진폭의 차는 1% 이상이 될 수 있다. 또한, 가산기(265)는 칼리브레이션 파라미터(ars 및 arc)의 조작 결과에 I 및 Q 신호를 각각 더하여, Q' 신호를 제공한다. 그러나, 본 발명의 선택적 실시예에서는 원한다면 다른 칼리브레이션 네트워크가 이용될 수 있다. 예를 들어, 선택적 칼리브레이션 네트워크에서, 칼리브레이션 파라미터(ars 및 arc)가 I 모듈(210) 내에 포함될 수 있다. 그러나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 실시예들이 상기 기술된 칼리브레이션 네트워크들에 절대 국한되지 않으며 다른 칼리브레이션 네트워크가 본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 3으로 돌아가면, 복조기(120)의 불균형을 보상하는 방법의 흐름도가 도시된다. 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니지만, 이 방법은 예컨대 arc=0, ars=1로 칼리브레이션 파라미터들을 초기화하고(블럭 300) 테스트 신호 s(t)를 제공(블럭 310)함으로써 시작할 수 있다. 상기한 바와 같이, 테스트 신호 s(t)는 본 발명의 일실시예에서, 프로세서(150)에 의해, 다른 실시예에서는 송신기(105)에 의해 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들에서, 테스트 신호는 수신기(102)의 자연 잡음 신호가 될 수 있다. 또한, 테스트 신호 s(t)는 복조기(120)에 의해 복조될 수 있다. 복조기(120)는 복조된 신호 I 및 Q를 출력할 수 있다(블럭 320). 프로세서(150)는 동위상 신호의 제곱 평균 및 직교 신호의 제곱 평균을 측정할 수 있다(블럭 330). 또한, 프로세서(150)는 I' 신호 및 Q' 간의 상관관계를 측정하고 I' 및 Q' 신호의 평균 값들에 대해 테스트를 수행한다. 제1 테스트는 곱 I'Q'의 평균을 확인하는 것이다(블럭 350). 곱 I'Q'이 0이 아니면, 프로세서(150)는 그 곱의 값이 실질적으로 0으로 수렴할 때까지 ars 및 arc 값들을 변경시킨다(블럭 360). 제2 테스트는 칼리브레이션 네트워크(130)에 의해 제공된 I' 및 Q' 신호의 제곱 평균값들이 실질적으로 동일한지를 확인하는 것이다(블럭 380). 또한, 프로세서(150)는 I'2 및 Q'2의 평균값들이 실질적으로 동일한 값들로 수렴할 때까지 ars 및 arc 값들을 변화시킬 수 있다(블럭 390).
본 발명의 일부 특징들이 본 명세서에 설명되고 기술되었지만, 이제 본 기술분야의 숙련자에게는 많은 수정, 대체, 변경, 및 균등물들이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 사상에 포함되는 이러한 모든 수정 및 변경을 포함하는 것이라는 것을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 동위상 신호(in-phase signal) 및 직교 신호(quadrature signal)를 출력하는 칼리브레이션 네트워크(calibration network); 및
    상기 동위상 신호의 제곱 평균(average power), 상기 직교 신호의 제곱 평균 및 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성하고 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호가 실질적으로 동일한 값으로 수렴할 때까지 상기 칼리브레이션 파라미터들을 변경시키는 프로세서
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 동위상 신호와 상기 직교 신호의 곱이 실질적으로 0으로 수렴할 때까지 하나 이상의 상기 칼리브레이션 파라미터들을 더 변경시킬 수 있는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 칼리브레이션 네트워크는 상기 칼리브레이션 파라미터들을 조작함으로써 복조기의 손상을 보상할 수 있는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복조기는 직교 복조기를 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복조기에 변조된 테스트 신호를 제공하는 송신기를 더 포함하는 장치.
  6. 동위상 신호의 제곱 평균, 직교 신호의 제곱 평균 및 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호의 곱이 실질적으로 0으로 수렴할 때까지 하나 이상의 상기 칼리브레이션 파라미터들을 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 동위상 신호의 제곱 및 상기 직교 신호의 제곱이 실질적으로 동일한 값으로 수렴할 때까지 하나 이상의 상기 칼리브레이션 파라미터들을 변경시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    변조된 테스트 신호를 복조함으로써 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 동위상 신호를 평균화하는 단계;
    상기 직교 신호를 평균화하는 단계; 및
    상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간을 상관시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  11. 동위상 신호 및 직교 신호를 출력하는 칼리브레이션 네트워크;
    상기 동위상 신호의 제곱 평균, 상기 직교 신호의 제곱 평균 및 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성하고 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호가 실질적으로 동일한 값으로 수렴할 때까지 상기 칼리브레이션 파라미터들을 변경시키는 프로세서; 및
    테스트 신호를 상기 칼리브레이션 네트워크에 제공하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 송신기(direct sequence spread spectrum transmitter)
    를 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호의 곱이 실질적으로 0으로 수렴할 때까지 상기 칼리브레이션 파라미터들을 더 변경시킬 수 있는 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 칼리브레이션 네트워크는 상기 칼리브레이션 파라미터들을 조작함으로써 복조기의 손상을 보상할 수 있는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복조기는 직교 복조기를 포함하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 테스트 신호를 상기 복조기에 제공할 수 있는 장치.
  16. 실행되면,
    동위상 신호의 제곱 평균, 직교 신호의 제곱 평균 및 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간의 상관관계를 측정함으로써 칼리브레이션 파라미터들을 생성하도록 하는 명령어들을 저장하고 있는 저장 매체를 포함하는 물품.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 명령어들은, 실행되면,
    상기 보상된 동위상 신호 및 상기 보상된 직교 신호의 곱이 실질적으로 0으로 수렴할 때까지 하나 이상의 상기 칼리브레이션 파라미터들을 더 변경시키도록 하는 물품.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 명령어들은, 실행되면,
    상기 동위상 신호의 곱 및 상기 직교 신호의 곱이 실질적으로 동일한 값으로 수렴할 때까지 하나 이상의 상기 칼리브레이션 파라미터들을 더 변경시키도록 하는 물품.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 명령어들은, 실행되면,
    변조된 테스트 신호를 복조함으로써 상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호를 더 생성하도록 하는 물품.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 측정하는 명령어들은, 실행되면,
    상기 동위상 신호를 평균화하고;
    상기 직교 신호를 평균화하고;
    상기 동위상 신호 및 상기 직교 신호 간을 상관시키도록 하는 물품.
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