KR20060058833A

KR20060058833A - 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR20060058833A
Application number: KR1020040097824A
Authority: KR
Inventors: 정재호; 이광천; 남상우
Original assignee: 한국전자통신연구원; 삼성전자주식회사; 주식회사 케이티; 주식회사 케이티프리텔; 에스케이 텔레콤주식회사; 하나로텔레콤 주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-01
Also published as: KR100668657B1

Abstract

본 발명은 시간 분할 다중화 통신 시스템에서 동일한 보정 신호를 이용하여 전달함수 및 비선형성을 동시에 보정할 수 있는 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 배열 안테나 송신 시스템은, 단일 주파수 보정신호를 생성하고 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환시켜 제1 및 제2 주파수 신호를 발생시킨 다음에 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 하향 변환시켜 오차 보정 신호를 발생시킨다. 그리고 발생된 오차 보정 신호로부터 배열 송신기의 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 추정하고 추정된 배열 오차 계수 및 비선형 계수에 기초하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정한다.

이렇게 하면, 배열 송신기에서 각 송신 채널의 송신 신호를 궤환하여 전달함수를 추정하기 위해 사용되는 오차 보정 신호 및 상기 송신 신호의 궤환 경로를 각 송신 채널을 선형화하기 위해 사용되는 보정 신호 및 궤환 경로가 동일해지므로, 다중 안테나를 사용하는 배열 안테나 송신 시스템에서 선형화 장치의 하드웨어적 복잡도를 줄일 수 있다.

배열 안테나, 오차보정, 선형화, 왜곡, 전달함수, 배열 송신기, 송신 채널

Description

배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법{ARRAY ANTENNA SENDING SYSTEM AND METHOD FOR SIGNAL PROCESS THEREOF}

도 1은 종래 기술에 따른 배열 안테나 송신 시스템의 구성도이다.

도 2는 종래 배열 안테나 송신 시스템에서 배열 송신기를 선형화하기 위해 적응형 전치 왜곡 방법을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배열 안테나 송신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4f는 각각 도 3에 도시된 배열 안테나 송신 시스템의 동작 과정 중에서 발생되는 신호를 나타낸 도면이다.

본 발명은 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법에 관한 것으로, 특히 배열 안테나 수가 증가하여도 그에 따른 선형 장치의 비용 및 하드웨어적 복잡도를 줄일 수 있는 시간 분할 다중화 시스템에서의 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

이동통신 시스템의 성능 및 용량은 셀 간 혹은 셀 내에서 발생되는 동일 채 널 간섭 신호와 경로 손실, 다중 경로 페이딩, 신호의 지연, 도플러 확산 및 음영 현상 등의 무선 전파채널 특성에 의해 근본적으로 제한된다. 따라서, 현재의 이동통신 시스템은 이러한 성능 및 용량 제한 현상에 대한 보상기술로 전력 제어, 채널 코딩, RAKE 수신, 디버시티 안테나, 셀의 섹터화, 주파수 분할, 대역확산 등의 기술을 총망라하여 응용하고 있는 실정이다. 그러나, 이동통신 서비스의 욕구가 점차 다양해지면서 그 수요도 크게 늘어남에 따라 기존의 기술만으로는 증대되는 고성능, 고용량의 필요를 충족시키기는 점차 어려워질 것으로 판단된다.

이에 따라 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000이라는 21세기를 목표로 한 차세대 이동통신 시스템의 표준화 및 개발 경쟁도 국제적으로 치열한 상태이다. 그 외에도 여러 패킷 및 영상 신호 전송을 위한 고성능 데이터 및 영상 서비스 시스템에 대한 필요도 크게 부각되고 있는 것이 현 실정이어서, 21세기 이동통신 시스템은 기존의 셀룰러 및 개인 휴대 통신과 비교할 때 고품질에 훨씬 높은 용량을 필요로 하는 멀티미디어 통신 서비스가 될 것이며, 음질조차도 유선 통화 음질 정도나 그 이상의 고품질 음성 서비스를 요구받게 될 것이다. 뿐만 아니라, 장차 여러 가지 서비스 신호가 혼재하게 될 혼합 셀 환경에서는 송신 출력과 전송 대역폭이 상대적으로 큰 고속 데이터에 의한 강한 간섭신호의 영향을 감쇄시키는 것이 필수적일 것이며, 핫 스팟(Hot Spot)이나 음영 지역에 원만한 서비스의 제공을 뒷받침해 줄 수 있어야 할 것이다.

이러한 간섭신호 및 채널 특성에 의한 성능열화 현상에 대한 해결책으로 상용화 개발가치가 가장 높은 유망 핵심기술로 평가되어지고 있는 것이 바로 ‘스마 트 안테나 기술’이다.

일반적으로 배열 안테나 송신 시스템을 사용하여 신호를 특정한 각도로 송신하기 위해서는 각 송신 채널의 전달 함수가 동일해야 한다. 그러므로, 송신 채널의 전달 함수를 구하기 위해 통상 배열 송신기의 각 채널의 입력단자로 송신 신호와 함께 오차보정 신호를 주입한다. 그리고 주입된 신호는 배열 송신기를 통과하고, 송신 채널을 통과하여 출력되는 신호는 궤환 경로를 통해 수신하여 분석함으로써 배열 송신기의 각 송신 채널에 해당하는 전달 함수를 구할 수 있다. 여기서, 구해진 각 채널의 전달 함수의 역을 배열 송신기의 입력 신호에 곱하므로 해서 각 채널의 전달함수를 동일하게 유지할 수 있다.

이와 같이, 배열 안테나 시스템에 적용되는 오차보정 신호와 오차보정 신호의 궤환 경로는 송신 채널의 오차보정 이외에 선형화에도 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 배열 안테나 송신 시스템은, 각 사용자 수에 해당하는 송신 데이터를 생성하는 변조기(110), 생성된 송신 데이터에 빔 형성 가중치를 곱하여 벡터 합산기(130)로 전달하는 빔 형성기(120), 각 사용자에 해당하는 빔 형성기(120)의 출력을 합한 후 배열 오차 보정기(140)로 전달하는 벡터 합산기(130), 배열 송신기(150)의 오차를 보정하기 위하여 배열 송신기(150)의 전달함수의 역을 입력된 데이터에 곱하여 전달하는 배열 오차 보정기(140), 입력된 데이터를 아날로그화 한 후 RF 대역으로 주파수를 상향 변환하여 전달하는 배열 송신기(150), 오차 보정을 위해 배열 송신기(150)의 출력 신호를 추출하여 주파수 하향 변환기(160)로 전달하는 오차 보정 신호 추출기(150), 추출된 오차 보정 신호를 주파수 하향 변환하여 배열 오차 보정기(140)에 전달하는 주파수 하향 변환기(160), 오차 보정 신호 추출기(150)를 통과한 출력 신호를 전달하기 위한 배열 안테나(170)를 포함한다.

특히, 배열 오차 보정기(140)는 배열 송신기(150)의 전달함수를 추정하기 위하여 오차보정 신호발생기(142)에 의하여 채널에 주입할 디지털 오차 보정 신호를 생성하여 오차보정 신호주입기(144) 및 오차보정 계수추정기(146)로 전달한다. 오차보정 신호주입기(144)는 벡터 합산기(130)의 출력 벡터와 디지털 오차 보정 신호 벡터를 합한 디지털 송신 데이터를 만들어 오차 보정기(148)로 전달하고, 오차보정 계수추정기(146)는 배열 송신기(150)를 통과하여 오차 보정 신호를 오차보정 신호발생기(142)에서 생성된 오차 보정 신호와 상관하여 배열 송신기(150)의 전달함수를 각 채널 별로 추정하여 오차 보정기(148)로 전달한다. 오차 보정기(148)는 기저대역에서 생성한 신호가 배열 안테나(170)까지 동일한 특성을 가지고 전달될 수 있도록 배열 송신기(150)의 각 송신 채널에 전달함수의 역을 곱한 후 배열 송신기(150)로 출력시킨다.

이러한 배열 오차 보정기(140)의 디지털 출력 신호는 배열 송신기(150)로 주입되고 배열 송신기(150)는 각 채널에 대한 디지털 데이터를 아날로그로 변환하고, RF 대역으로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기(152), 배열 송신기(150)의 비선형성을 완화시키기 위한 선형화 장치(도시 생략)를 포함한다. 배열 송신기(150)에 포함된 선형화 장치에 사용되는 선형화 방법에는 선형전력 증폭기를 이용하여 전력증 폭단만을 독립적으로 선형화하는 방법과 전치왜곡기를 이용하여 아날로그 혹은 디지털 신호의 비선형 계수를 추출하여 입력신호에 곱하여 선형화하는 방법이 있다.

그리고 배열 송신기(150)의 출력 신호는 오차보정 신호추출기(160)에 주입되어 커플러(162)에 의해 오차보정 신호가 추출되고 스위치(164)에 의해 배열 송신기(150)와 주파수 하향 변환기(170)를 순차적으로 연결한다.

스위치(154)에 의해 순차적으로 출력되는 오차보정 신호를 주파수 하향 변환기(160)에서 주파수 하향 변환되어 오차보정 계수추정기(146)로 입력되고, 오차보정 신호발생기(142)에서 생성된 오차 보정 신호 또한 오차보정 계수추정기(146)로 입력된다. 오차보정 계수추정기(146)는 배열 송신기(150)를 통과한 오차보정 신호를 오차보정 신호발생기(142)에서 생성된 오차 보정 신호와 상관하여 배열 송신기(150)의 전달함수를 각 채널 별로 순차적으로 추정하고 이를 바탕으로 오차 보정 계수를 추정한다. 이와 같이 추정된 오차 보정 계수는 오차 보정기(148)로 입력되어 배열 송신기의 각 송신 채널의 크기 및 위상 오차를 보정한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 입력 신호는 전치 왜곡기(210)와 주파수 상향 변환기(220) 및 전력 증폭기(230)를 통과시키면서 비선형 왜곡이 발생하여 오차보정 신호 추출기(160)로 주입된다. 그리고 비선형 왜곡 성분이 포함된 전력 증폭기(240)의 출력 신호는 커플러(240)를 통해 추출되고, 주파수 하향 변환기(250)를 통해 주파수 하향 변환된 후, 비선형 계수추정기(260)로 입력된다. 비선형 계수추정 기(260)는 추출된 출력 신호에 비선형 왜곡에 의해 생성된 3차 하모닉 성분만을 추출하여 추출된 값이 최소가 되도록 비선형 계수를 추출하고, 전치 왜곡기(210)에서 추출된 비선형 계수를 입력 신호에 곱함으로써 비선형을 보정한다.

이처럼 전치 왜곡기(210)를 사용하여 비선형을 보정하기 위해서는 배열 송신기(150)의 출력 신호를 궤환하여 수신하는 것이 필요하며, 이를 입력 신호와 비교하여 그 오차가 최소화되도록 하는 비선형 계수를 추정한다. 그리고 추정된 비선형 계수를 송신 신호에 곱하여 배열 송신기(150)의 선형성을 증가시킨다.

그런데, 배열 안테나 송신 시스템과 같이 다수의 배열 송신기가 사용되는 시스템에 선형화 기법을 적용하기 위해서는 각각의 송신기에 독립적인 선형화 장치가 필요하게 된다. 따라서, 배열 안테나 수가 증가하면 하드웨어적 복잡도가 증가하게 되고 선형화 장치에 소요되는 비용이 비례적으로 증가하게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배열 안테나 수의 증가에 따른 선형 장치의 비용 및 하드웨어적 복잡도를 줄일 수 있는 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 시간 분할 다중화 통신 방식에서 송신 채널의 각 경로 간 오차를 보정하고 선형화하기 위한 배열 안테나 송신 시스템이 제공된다. 배열 안테나 송신 시스템은, 단일 주파수 보정신호를 생성하여 사용자 수에 해 당하는 송신 신호와 함께 상기 송신 채널로 주입하는 보정신호 발생 및 주입기; 상기 단일 주파수 보정신호로부터 주파수 상향 변환하여 제1 및 제2 주파수 신호를 생성하여 출력하는 배열 송신기; 각 송신 채널에서 상기 배열 송신기의 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 추출하여 순차적으로 출력하는 보정신호 추출기; 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 하향 변환하여 오차보정 신호를 출력하는 주파수 하향 변환기; 및 상기 오차보정 신호로부터 각각 상기 배열 송신기의 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 추정하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 배열 송신 보정기를 포함한다.

이 때, 상기 배열 송신 보정기는, 상기 오차보정 신호와 상기 단일 주파수 보정신호를 상호 상관하여 각 송신 채널의 전달함수를 추정하고 그 역으로부터 배열 오차 보정 계수를 추정하는 배열오차 보정계수 추정기; 상기 오차보정 신호로부터 왜곡 성분이 있는 주파수 신호만을 추출하여 추출된 신호의 크기가 최소가 되도록 하는 비선형 계수를 각 채널 별로 적응적으로 추정하는 비선형계수 추정기; 상기 배열 오차 보정 계수와 비선형 계수를 상호 상관하여 하나의 보정 계수 벡터를 발생시키는 계수 상관기; 및 상기 송신 신호와 상기 보정 계수 벡터를 곱하여 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 계수 보정기를 포함한다.

그리고 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 시간 분할 다중화 통신 방식에서 송신 채널의 각 경로 간 오차를 보정하고 선형화하기 위한 배열 안테나 장치의 신호 처리 방법이 제공된다. 이 방법은, a) 단일 주파수 보정신호를 생성하여 사용자 수에 해당하는 송신 신호와 함께 상기 송신 채널로 주입하는 단계; b) 상기 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환시켜 발생된 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 하향 변환시켜 오차 보정 신호를 발생시키는 단계; c) 상기 발생된 오차 보정 신호로부터 상기 배열 송신기의 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 추정하는 단계; 및 d) 상기 배열 오차 계수 및 비선형 계수에 기초하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 시간 분할 다중화 시스템에서의 배열 안테나 송신 시스템 및 그의 신호 처리 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 안테나 송신 시스템에 대해서 도 3을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 안테나 송신 시스 템은 변조기(310), 빔형성기(320), 벡터 합산기(330), 보정신호 발생 및 주입기(340), 배열 송신 보정기(350), 배열 송신기(360), 보정신호 추출기(370), 주파수 하향 변환기(380), 아날로그/디지털 변환기(이하, ‘A/D’라 함)(390) 및 배열 안테나(400)를 포함한다.

변조기(310)는 각 사용자 수에 해당하는 송신 데이터를 생성한다.

빔형성기(320)는 생성된 송신 데이터에 빔형성 가중치를 곱하여 벡터 합산기(330)로 전달한다.

벡터 합산기(330)는 빔형성기(320)의 출력을 합한 후 보정신호 주입기(332)와 계수 보정기(358)로 전달한다.

보정신호 발생 및 주입기(340)는 단일 주파수 신호 발생기(342) 및 보정신호 주입기(344)를 포함한다. 단일 주파수 신호 발생기(342)는 배열 송신기(360)의 전달함수 및 비선형성을 동시에 추정하기 위하여 채널에 주입할 디지털 단일 주파수 보정신호를 생성하여 보정신호 주입기(332)로 전달한다. 이 때, 생성되는 단일 주파수 보정신호는 배열 송신기(360)의 주파수에 따른 특성이 상이하므로 시스템에서 서비스하는 신호의 대역폭 내에서 생성하여야 한다. 보정신호 주입기(344)는 벡터 합산기(330)의 출력 벡터와 단일 주파수 신호 발생기(342)의 디지털 단일 주파수 보정신호를 합한 디지털 송신 데이터를 만들어 배열 송신 보정기(350)를 통해 배열 송신기(360)로 전달한다.

그리고 시간 분할 다중화 통신 시스템에서 단일 주파수 신호 발생기(334)에서 생성된 단일 주파수 보정신호는 각 배열 송신기(360)의 송신 데이터와 시간적으 로 구별되어 송신되므로 송신 데이터와 합해지지는 않는다. 또한 보정을 위해 사용되는 단일 주파수 보정신호는 시간 분할 다중화 통신 시스템에서 수신 구간 동안 이루어지므로 배열 안테나(400)를 통해 방사되지 않는다.

여기서, 배열 송신 보정기(350)는 배열 송신기(360)의 출력 신호를 궤환 경로를 통해 다시 수신하여 분석함으로써 배열 송신기(360)의 각 송신 채널에 해당하는 전달함수를 구한다. 이러한 배열 송신 보정기(350)에 대해서는 아래에서 설명하고 먼저 배열 송신기(360)에 대해서 설명한다.

배열 송신기(360)는 디지털/아날로그 변환기(이하, ‘D/A’라 함)(362) 및 주파수 상향 변환기(364)를 포함한다. D/A(362)는 보정신호 발생 및 주입기(340)에서 발생된 디지털 단일 주파수 보정신호를 아날로그 단일 주파수 보정신호로 변환시킨다. 그리고 주파수 상향 변환기(364)는 아날로그로 변환된 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환하여 원 신호와 더불어 이미지 신호의 두 주파수 성분의 신호를 발생시키고 이를 송신 신호와 함께 보정신호 추출기(370)로 출력한다. 이 때 발생된 두 주파수 성분은 배열 송신기(360)의 비선형성을 추정하기 위한 신호로 사용된다.

보정 신호 추출기(370)는 커플러(372) 및 스위치(374)를 포함한다. 커플러(372)는 배열 송신기(360)로부터 출력된 송신 신호로부터 두 주파수 성분의 신호를 추출하고, 스위치(374)는 커플러(372)를 통해 추출된 두 주파수 성분의 신호를 각 송신 채널에서 순차적으로 주파수 하향 변환기(380)로 전달한다.

주파수 하향 변환기(380)는 스위치를 통해 순차적으로 전달되는 두 주파수 성분의 신호를 단일 주파수 신호 발생기(344)에서 생성된 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 주파수 하향 변환시켜 오차 보정신호를 생성한다. 이 때 생성되는 오차 보정신호는 단일 주파수 보정신호와 동일한 단일 주파수 신호가 되는데, 단지 배열 송신기(360)와 주파수 하향 변환기(380)를 통과하면서 이들의 전달함수를 포함하게 된다. 따라서, 전달함수가 포함된 오차 보정신호로부터 전달함수를 추출하고 이로부터 배열 오차 보정 계수를 추정하게 된다.

A/D(390)는 주파수 하향 변환기(380)로부터 생성된 오차 보정신호를 디지털 오차 보정신호로 변환시킨다. 그리고 D/A(390)의 디지털 오차 보정신호는 배열 송신 보정기(350)로 전달된다.

배열 송신 보정기(350)는 배열오차 보정계수 추정기(352), 비선형계수 추정기(354), 계수 상관기(356) 및 계수 보정기(358)를 포함한다.

배열오차 보정계수 추정기(352)는 A/D(390)로부터 디지털 오차 보정신호를 전달받아 배열 송신기(360)의 전달함수를 추정하기 위해 단일 주파수 신호 발생기(344)에서 발생한 신호의 주파수 성분의 신호를 디지털 필터로 추출한 후, 디지털 단일 주파수 보정신호와 상호 상관하여 각 배열 송신기(360)의 크기와 위상 값을 순차적으로 계산한다. 이렇게 하여 배열오차 보정계수 추정기(352)는 배열 송신기(360)의 각 송신 채널의 전달함수를 추정하고, 그 역을 배열 오차 보정 계수로 활용한다.

그리고 비선형 계수 추정기(354)는 A/D(390)로부터 디지털 오차 보정신호를 전달받아 디지털 오차 보정신호에서 왜곡 성분이 포함된 3차 하모닉에 해당하는 주 파수 성분의 신호를 디지털 필터로 추출한 후, 추출된 신호의 크기가 최소가 되도록 하는 각 채널 별 비선형 계수를 적응적으로 추정한다.

계수 상관기(356)는 배열오차 보정계수 추정기(352)와 비선형 계수 추정기(354)에서 각각 추정된 배열 오차 보정 계수와 비선형 계수를 상호 상관하여 하나의 보정 계수 벡터를 발생시킨다.

그리고 계수 보정기(358)는 송신 데이터와 보정 계수 벡터를 곱하여 배열 송신기(360)의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정한다. 이와 같이 하여 계수 보정기(358)는 기저대역에서 생성한 신호가 배열 안테나(320)까지 동일한 특성을 가지고 전달될 수 있도록 한다.

이러한 기능을 수행하는 배열 송신 보정기(350)는 시간 분할 다중화 통신 방식에서 수신 구간 동안 폐루프를 형성하여 실시간의 보정이 이루어진다.

그리고 배열 안테나(400)는 배열 송신기(360)의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정한 출력 신호를 공기 중으로 전파한다.

도 4a 내지 도 4f는 도 3에 도시된 배열 안테나 송신 시스템의 동작 과정 중에서 발생되는 신호를 나타낸 도면들이다.

먼저, 도 4a는 기저대역에서 배열 오차를 보정하기 위한 오차 보정 신호를 나타낸 것으로, 단일 주파수 보정신호는 배열 송신기(360)에서 수용하는 기저대역 송신 신호의 대역폭 내에서 일정한 크기를 가지는 중심 주파수(f₀)를 가지며, 배열 송신기(260)의 오차 보정과 비선형성을 동시에 보정하기 위한 용도로 사용하는 것 을 나타낸다. 그리고 오차 보정 신호의 시간 영역으로 나타내면 도 4b와 같다.

그리고 도 4a와 같은 신호를 배열 송신기(360)에 인가하면, 배열 송신기(360) 내의 주파수 상향 변환기(364)에 의해 f₀의 단일 주파수 신호는 f₂의 주파수 성분의 신호인 원 신호와 더불어 f₁의 이미지 주파수 성분의 신호로 변환된다. 변환된 신호는 배열 송신기(360)의 비선형성에 의해 2f₂-f₁의 주파수를 가지는 왜곡 성분 신호가 발생한다. 이를 주파수 영역에서 도시하면 도 4c와 같이 나타나고 시간 영역에서 도시하면 도 4d와 같이 나타난다.

도 4c에서 중심 주파수(f₂)에 해당하는 단일 주파수 성분의 신호는 배열 송신기(360)의 크기 및 위상 오차를 각 배열 송신 채널에 따라 추정하기 위해 사용되며, 중심 주파수 2f₂-f₁에 해당하는 단일 주파수 성분의 신호는 비선형성을 나타내는 값이므로 이를 최소화하는 알고리즘을 통해 지속적으로 비선형 계수를 추정하는 데 사용된다.

따라서, 도 4c의 신호를 도 3에서 주파수 하향 변환기(380)를 통해 주파수 변환된 신호로 표현하면 도 4e와 같이 나타나며, 이를 시간 영역에서 표현하면 도 4f와 같이 나타난다. 이 신호는 원 단일 주파수 보정신호와 동일한 단일 주파수 신호이나, 배열 송신기(360) 및 주파수 하향 변환기(380)를 통과하면서 배열 송신기(360) 및 주파수 하향 변환기(380)의 전달함수가 포함된 신호가 된다. 따라서, 이 신호가 각각 도 3에서 배열오차 보정계수 추정기(352)와 비선형 계수기(354)에 인 가되어 각각 배열 오차 보정 계수와 비선형 계수를 추정하게 된다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 시간 분할 다중화 시스템에서 단일 주파수 신호에 의해 배열 송신기(360)의 배열 오차 보정과 아날로그 회로로 구성되는 송신기 정체의 비선형성의 실시간 보정이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 전자화폐 결제 시스템의 거래내역 처리 기능을 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 플로피 디스크, 하드디스크, 광자기디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상의 실시 예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시 예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 부가적인 보정 신호 발생 장치와 궤환 장치를 삽입하지 않고, 송신 오차 보정 장치를 활용하여 송신 채널의 선형성을 높일 수 있는 효과가 있다. 즉, 기존의 배열 안테나 송신 시스템에서 장치의 변경없이 단지 배열 선형화기의 장치를 디지털 영역에서 혹은 아날로그 영역에서 부가함으로써 배열 송신기의 각 송신 채널을 순차적으로 선형화할 수 있는 효과가 있다.

또한 배열 안테나 시스템과 같이 다수의 송신기가 사용되는 시스템의 각 송신기에 독립적으로 선형화 장치를 사용하면, 배열 안테나 수가 증가함에 따라 비용이 비례적으로 증가하게 되나, 본 발명에 따르면 배열 안테나 수에 관계없이 선형화 장치를 삽입할 수 있으므로 비용 절감의 효과가 있다.

Claims

시간 분할 다중화 통신 방식에서 송신 채널의 각 경로 간 오차를 보정하고 선형화하기 위한 배열 안테나 송신 시스템에 있어서,

단일 주파수 보정신호를 생성하여 사용자 수에 해당하는 송신 신호와 함께 상기 송신 채널로 주입하는 보정신호 발생 및 주입기;

상기 단일 주파수 보정신호로부터 주파수 상향 변환하여 제1 및 제2 주파수 신호를 생성하여 출력하는 배열 송신기;

각 송신 채널에서 상기 배열 송신기의 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 추출하여 순차적으로 출력하는 보정신호 추출기;

상기 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 하향 변환하여 오차보정 신호를 출력하는 주파수 하향 변환기; 및

상기 오차보정 신호로부터 각각 상기 배열 송신기의 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 추정하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 배열 송신 보정기

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 배열 송신 보정기는,

상기 오차보정 신호와 상기 단일 주파수 보정신호를 상호 상관하여 각 송신 채널의 전달함수를 추정하고 그 역으로부터 배열 오차 보정 계수를 추정하는 배열오차 보정계수 추정기;

상기 오차보정 신호로부터 왜곡 성분이 있는 주파수 신호만을 추출하여 추출된 신호의 크기가 최소가 되도록 하는 비선형 계수를 각 채널 별로 적응적으로 추정하는 비선형계수 추정기;

상기 배열 오차 보정 계수와 비선형 계수를 상호 상관하여 하나의 보정 계수 벡터를 발생시키는 계수 상관기; 및

상기 송신 신호와 상기 보정 계수 벡터를 곱하여 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 계수 보정기

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 주파수 신호는 단일 주파수 보정신호 및 이미지 성분의 신호이며, 상기 제1 및 제2 주파수 성분의 신호에 의해 상기 왜곡 성분의 주파수 신호가 구해지는 배열 안테나 송신 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 보정신호 발생 및 주입기는,

각 송신 채널에 주입할 단일 주파수 보정신호를 생성하는 단일 주파수 신호 발생기; 및

상기 송신 신호와 상기 단일 주파수 보정신호를 상기 배열 송신 보정기를 통해 상기 배열 송신기로 주입하는 보정신호 주입기

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 4항에 있어서,

상기 보정신호 주입기는, 상기 단일 주파수 보정신호를 상기 송신 신호와 시간적으로 구별하여 상기 배열 송신기로 주입하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 5항에 있어서,

상기 보정신호 주입기는, 수신 구간 동안 상기 단일 주파수 보정신호를 상기 배열 송신기로 주입하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 4항에 있어서,

상기 단일 주파수 신호 발생기는, 상기 배열 송신기에서 수용하는 대역폭 내에서 일정한 크기를 가지도록 상기 단일 주파수 보정신호를 생성하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 보정신호 추출기는,

상기 각 송신 채널 별로 제1 및 제2 주파수 신호를 추출하는 커플러; 및

수신 구간 동안에 각 송신 채널 별로 순차적으로 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 하향 주파수 변환기로 출력하는 스위치

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 배열 송신기는,

상기 단일 주파수 보정신호를 아날로그 단일 주파수 보정신호로 변환시키는 디지털/아날로그 변환기; 및

상기 아날로그 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환하여 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 발생시키는 주파수 상향 변환기

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 하향 주파수 변환기로부터 출력된 오차보정 신호를 디지털화하여 상기 배열 송신 보정기로 출력하는 아날로그/디지털 변환기

를 더 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

사용자 수에 해당하는 송신 신호를 생성하는 변조기;

상기 생성된 송신 신호에 빔형성 가중치를 곱하여 출력하는 빔형성기; 및

각 사용자에 해당하는 상기 빔형성기의 출력을 합하여 상기 보정신호 발생 및 주입기를 통해 상기 배열 송신기로 주입하는 벡터 합산기

를 더 포함하는 배열 안테나 송신 시스템.
시간 분할 다중화 통신 방식에서 송신 채널의 각 경로 간 오차를 보정하고 선형화하기 위한 배열 안테나 장치의 신호 처리 방법에 있어서,

a) 단일 주파수 보정신호를 생성하여 사용자 수에 해당하는 송신 신호와 함께 상기 송신 채널로 주입하는 단계;

b) 상기 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환시켜 발생된 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 하향 변환시켜 오차 보정 신호를 발생시키는 단계;

c) 상기 발생된 오차 보정 신호로부터 상기 배열 송신기의 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 추정하는 단계; 및

d) 상기 배열 오차 계수 및 비선형 계수에 기초하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 단계

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 12항에 있어서,

상기 d)단계는,

상기 추정된 상기 배열 오차 계수 및 비선형 계수를 상관하여 단일 보정 벡 터를 생성하는 단계; 및

상기 단일 보정 벡터를 사용자 수에 해당하는 송신 신호에 곱하여 상기 배열 송신기의 배열 오차 및 비선형성을 동시에 보정하는 단계

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 13항에 있어서,

상기 a)단계에서 상기 단일 주파수 보정신호는 수신 구간 동안 상기 송신 신호와 시간적으로 구별하여 주입되는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 13항에 있어서,

상기 단일 주파수 보정신호는 상기 배열 송신기에서 수용하는 대역폭 내에서 일정한 크기를 가지는 단일 주파수 신호인 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 13항에 있어서,

상기 b)단계에서,

상기 단일 주파수 보정신호를 주파수 상향 변환시켜 제1 및 제2 주파수 신호를 발생시키는 단계;

상기 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 송신 채널을 통해 송신 신호와 함께 출력시키는 단계;

상기 송신 신호로부터 수신 구간 동안 각 송신 채널 별로 상기 제1 및 제2 주파수 신호를 순차적으로 출력하는 단계; 및

상기 출력된 제1 및 제2 주파수 신호를 상기 단일 주파수 보정신호와 동일한 주파수로 상향 변환시켜 오차 보정 신호를 발생시키는 단계

를 포함하는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 16항에 있어서,

상기 c)단계는,

상기 오차 보정 신호와 상기 단일 주파수 보정신호와 상호 상관하여 배열 송신기의 각 송신 채널의 전달함수를 추정하는 단계;

상기 추정된 전달함수의 역으로부터 상기 배열 오차 계수를 추정하는 단계;

상기 오차 보정 신호로부터 왜곡 성분이 포함된 주파수 성분만의 신호를 추출하는 단계; 및

상기 추출된 신호의 신호 크기가 최소가 되도록 하는 비선형 계수를 적응적으로 추정하는 단계

를 더 포함하는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 17항에 있어서,

상기 제1 및 제2 주파수 신호에 의해 상기 왜곡 성분의 신호가 추출되는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.
제 12항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,

사용자 수에 해당하는 송신 신호를 생성하는 단계; 및

상기 생성된 송신 신호에 빔형성 가중치를 곱하여 상기 배열 송신기로 전달하는 단계

를 더 포함하는 배열 안테나 송신 시스템의 신호 처리 방법.