KR20090063167A - Ｏｆｄｍ 시스템들에서 ａｄｃ 교정을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Ｏｆｄｍ 시스템들에서 ａｄｃ 교정을 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

OFDM 시스템에서 ADC 교정을 위한 방법 및 시스템의 측면들은 핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하는 OFDM 수신기에서 복수의 OFDM 톤(tone)들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)는 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 교정될 수 있다. 복수의 OFDM 톤들은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 수신될 수 있고, 또는 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기에서 생성될 수 있다. FFT의 출력들의 출력 수준들은 전달 함수의 교정을 달성하기 위해 균등화(equalized)될 수 있다. 조정 계수들은 변경될 수 있고, 상기 교정은 동적으로 수행될 수 있다.

Description

ＯＦＤＭ 시스템들에서 ＡＤＣ 교정을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ADC CALIBRATION IN OFDM SYSTEMS}
본 발명의 특정 실시예들은 통신 시스템들에 대한 신호 프로세싱에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 특정 실시예들은 OFDM 시스템에서 ADC 교정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전자 통신은 지난 10년 동안 풍부하게 되었다. 전자 통신이 초기에는 데스크톱에 한정되었던 한편, 최근의 추세는 임의의 장치에서 언제나 어느 곳에서나 이용가능한 통신, 매체 콘텐트(media content), 및 인터넷으로 점차적으로 형성되어 왔다. 이미 현재에, 장거리 통신 기술 및 이에 관련된 소프트웨어를 통합한 휴대 전화 또는 PDA(Personal Digital Assistant; 개인용 디지털 보조기)와 같은 이동 장치들을 발견하는 것은 매우 흔한 일이다. 예를 들면, 화려한 형태의 웹 브라우저(web-browser), 이메일 클라이언트(email client), MP3 플레이어, 인스턴트 메신저 소프트웨어(instant messenger software), 및 VOIP(Voice-over-IP)는 모두 몇몇 최신 장치들에서 발견될 수 있다.
최근에는, 다수의 다른 통신 기술들 및 프로토콜들이 있으며, 이들 중 일부 는 공통적인 데이터 포맷(format)을 이용할 수 있는 한편, 나머지는 다른 데이터 포맷을 이용할 수 있다. 오늘날의 이동 통신 장치들은 이러한 다수의 다른 통신 기술들, 프로토콜들, 및/또는 데이터 포맷들을 지원해야 한다.
종래 및 전통적인 접근법들의 더한 한계점들 및 단점들은, 도면들을 참조하여 본 출원서의 나머지 부분들에서 제시되는 바와 같은 본 발명의 몇몇 측면들과 종래의 시스템들의 비교를 통해, 당해 기술 분야에서 숙련된 자에게 분명해 질 것이다.
OFDM 시스템에서 ADC 교정을 위한 방법 및/또는 시스템이 적어도 하나의 도면과 관련하여 실질적으로 도시되고 및/또는 기재되며, 이하 청구항에서 더 완벽하게 기재된다.
본 발명의 일 측면에 따라, 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 수신기에서, 복수의 OFDM 톤(tone)들을 수신하는 단계; 및
상기 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, 상기 FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 상기 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)를 교정(calibrating)하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 상기 복수의 OFDM 톤들을 수신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기(calibration signal generator)에서 생성된다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 전달 함수의 상기 교정을 달성하기 위해, 상기 FFT의 상기 출력들의 출력 수준들을 균등화(equalizing)하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 변경하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 동적으로 상기 교정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 핑-퐁(ping-pong) ADC의 상기 전달 함수는 주파수 선택적(frequency-selective)이다.
바람직하게는, 상기 핑-퐁 ADC는 복수의 ADC들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 생성하기 위해 상기 복수의 OFDM 톤들에 대응하는 조정 계수들 사이에 내삽(interpolating)하 는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 교정을 달성하기 위해 상기 OFDM 수신기의 주파수 응답을 조정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템은,
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 수신기의 하나 또는 그 이상의 회로들을 포함하고,
상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하고,
상기 하나 또는 그 이상의 회로들은,
상기 OFDM 수신기에 의해 복수의 OFDM 톤(tone)들의 수신, 및
상기 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, 상기 FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 상기 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)의 교정(calibrate)을 가능하게 한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 상기 복수의 OFDM 톤들을 수신한다.
바람직하게는, 상기 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기(calibration signal generator)에서 생성된다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 전달 함수의 상기 교정을 달성하기 위해, 상기 FFT의 상기 출력들의 출력 수준들을 균등화(equalize)한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 변경한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 동적으로 상기 교정을 수행한다.
바람직하게는, 상기 핑-퐁 ADC의 상기 전달 함수는 주파수 선택적이다.
바람직하게는, 상기 핑-퐁 ADC는 복수의 ADC들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 생성하기 위해 상기 복수의 OFDM 톤들에 대응하는 조정 계수들 사이에 내삽(interpolate)한다.
바람직하게는, 상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 교정을 달성하기 위해 상기 OFDM 수신기의 주파수 응답을 조정한다.
본 발명에 관한 이러한 장점들 그리고 그 밖의 장점들, 측면들 및 신규한 특징들은 이와 관련하여 예시된 실시예들의 세부사항들과 더불어, 다음의 상세한 설명 및 도면들로부터 더 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 특정 실시예들은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 시스템의 ADC 교정(calibration)을 위한 방법 및 시스템에서 발견될 수 있다. OFDM 시스템에서 ADC 교정을 위한 방법 및 시스템의 측면들은 핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하는 OFDM 수신기에서 복수의 OFDM 톤(tone)들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)는 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 교정될 수 있다. 복수의 OFDM 톤들은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 수신될 수 있고, 또는 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기에서 생성될 수 있다. FFT의 출력 들의 출력 수준들은 전달 함수의 교정을 달성하기 위해 균등화(equalized)될 수 있다. 조정 계수들은 변경될 수 있고, 상기 교정은 동적으로 수행될 수 있다. 핑-퐁 ADC의 전달 함수는 주파수 선택적(frequency-selective)일 수 있고, 핑-퐁 ADC는 복수의 ADC들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 조정 계수들은 상기 복수의 OFDM 톤들에 대응하는 조정 계수들 사이에 내삽(interpolating)하는 것에 의해 생성될 수 있다. 상기 OFDM 수신기의 주파수 응답은 상기 교정을 달성하기 위해 조정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 기지국(112b), 컴퓨터(110a), 헤드셋(headset; 114a), 라우터(router; 130), 인터넷(132), 및 웹 서버(134)가 도시된다. 컴퓨터 또는 호스트 장치(110a)는 무선 라디오(wireless radio; 111a), 단거리 라디오(111b), 호스트 프로세서(host processor; 111c), 및 호스트 메모리(host memory; 111d)를 포함할 수 있다. 또한 무선 라디오(111a)와 기지국(112b) 사이의 무선 연결(connection), 및 단거리 라디오(111b)와 휴대용 스토리지(114a) 사이의 단거리 무선 연결이 도시된다.
기지국(112b)은 예를 들면 무선 라디오(111a)와의 데이터 통신을 위해 라디오 주파수 신호들을 송신 및 수신하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 기지국(112b)은 또한 예를 들면 라우터(130)와의 유선 네트워크(wired network)를 통해 통신하게 할 수 있다. 무선 라디오(111a)는 하나 또는 그 이상의 다른 라디오 통신 장치들과 RF(radio frequency; 라디오 주파수) 파(wave) 상에서 통신을 가능하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 무선 라디오(111a)와 기지국(112b)은 예를 들면, IEEE 802.11, 3GPP LTE, 또는 WiMAX OFDM과 같은 하나 또는 그 이상의 이동 통신 표준과 호환될 수 있다. 단거리 라디오(111b)는 예를 들면 헤드셋(114a)과 같은 하나 또는 그 이상의 다른 통신 장치들로 RF 상에서 통신을 가능하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 단거리 라디오(111b) 및/또는 헤드셋(114a)은 예를 들면 블루투스(Blootooth), 또는 IEEE 802.11 무선 LAN과 같은 무선 산업 표준과 호환될 수 있다. 호스트 프로세서(111c)는 데이터를 생성 및 프로세싱하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 호스트 메모리(111d)는 컴퓨터(110a)의 다양한 시스템 구성 요소들 및 기능들에 대한 데이터를 저장 및 검색(retrieve)하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 라우터(130)는 예를 들면 기지국(112b) 또는 인터넷(132)에 통신적으로 결합될 수 있는 통신 장치들과 통신하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 인터넷(132)은 복수의 통신 장치들 사이에서 데이터를 상호 연결(interconnect) 및 교환(exchange)하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 웹 서버(134)는 예를 들면 인터넷(132)에 통신적으로 결합될 수 있는 통신 장치들과 통신하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다.
흔히, 컴퓨팅(computing) 및 통신 장치들은 다중 무선 통신 표준 및/또는 프로토콜들을 사용하는 통신을 가능하게 할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함 할 수 있다. 무선 라디오(111a) 및 단거리 라디오(111b)가 동시적으로 동작중(active)인 경우가 있을 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 또는 호스트 장치(110a)의 사용자가 웹 서버(134)로부터 스트리밍 콘텐트(streaming content)를 사용하기 위해 인터넷(132)에 접속하는 것이 요구될 수 있다. 이에 따라, 상기 사용자는 컴퓨터(110a)와 기지국(112b) 사이에 무선 연결을 개설할 수 있다. 이 연결이 개설되면, 웹 서버(134)로부터의 스트리밍 콘텐트는 라우터(130), 기지국(112b), 및 무선 연결을 통해 수신될 수 있으며, 컴퓨터 또는 호스트 장치(110a)에 의해 사용될 수 있다.
일부 경우에, 예를 들면 기지국(112b)과 무선 라디오(111a) 사이의 무선 연결 또는 단거리 무선 연결의 채널은 주파수 선택적일 수 있다. 주파수 선택적인 채널은 송신된 신호 대역폭에 걸쳐 다양한 주파수의 감쇄(attenuation)를 발생할 수 있다. 이러한 채널 왜곡(distortion)은 또한 예컨대 ADC의 다양한 주파수들에서 신호 특성들에 영향을 미칠 수 있는 시스템 손상(impairment)을 줄 수 있다. 이러한 경우, 다양한 동작 주파수에 걸쳐 대략적으로 동일한 감쇄를 얻도록 전체적인 시스템 전달 함수를 균등화하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 송신된 OFDM 신호를 도시한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 톤들 X[0] 내지 X[N-1]로서 언급되는 복수의 부분 대역(sub-band)들을 포함하는 OFDM 주파수 대역을 도시한 전력 대 주파수 도면이 도시된다. 또한 빗금(hatch) 패턴의 복수의 파일럿 톤(pilot tone)들(250, 252, 254, 256, 258)이 도시된다. 복수의 파일럿 톤들은 임의의 수의 파일럿 톤들을 포함할 수 있다. 복수의 파일럿 톤들(250, ..., 258)은 OFDM 프리앰블을 형성할 수 있다. 복수의 파일럿 톤들(250, ..., 258)은 예컨대 송신기에서 수신기로 알려진 데이터를 송신하기 위해 사용될 수 있다. 데이터가 수신기에 알려질 수 있기 때문에, 수신된 파일럿 톤들은 채널 전달 함수를 추정(estimate)하기 위해 수신기에 의해 사용될 수 있고, 수신기 파라미터들은 수신기 성능을 향상시키기 위해 채널 전달 함수의 함수에서 조정될 수 있다. 도 2a에 도시된 것과 같이, 파일럿 톤들(250, ..., 258)은 OFDM 신호에 의해 사용된 전체 대역폭에 걸쳐 분산될 수 있다. 이러한 방식으로, 파일럿 톤들로부터 채널 추정의 세트는 전체 신호 대역폭에 걸쳐 채널 응답의 근사치를 구하기 위해 사용될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적으로 주파수 선택적인 채널에서 수신된 OFDM 신호를 도시한 도면이다. 도 2b를 참조하면, 복수의 수신된 OFDM 파일럿 톤들(260, 262, 264, 266, 268)이 빗금 패턴으로 도시된다. 파일럿 톤들(260, ..., 268)은 각각 실질적으로 도 2a의 감쇄된 파일럿 톤들(250, ..., 258)과 유사할 수 있다. 또한 예시적인 채널 전달 함수인 H(f) 가 도시된다.
도 2b에 도시된 것과 같이, 수신된 OFDM 신호가 주파수 선택적인 채널을 가로지를 수 있는 경우, 다양한 주파수들에서 다양한 파일럿 톤들이 다양하게 감쇄될 수 있다. 예를 들면, 도 2b에 도시된 것과 같이, 파일럿 톤들(264, 268)은 파일럿 톤들(260, 266)보다 훨씬 더 감쇄될 수 있다. 이러한 경우, 결과할 수 있는 신호는 자신의 주파수 스펙트럼이 도 2b에 도시된 것과 같은 송신 채널로 인해 현저히 변할 수 있기 때문에 잠재적으로 심각한 왜곡을 당할 수 있다. 왜곡을 피하기 위해, 다양한 감쇄 인자(factor)들에 대해 보상하도록 다양한 주파수들에서 수신된 신호를 조정하는 것이 바람직할 수 있고, 이에 따라 수정된 신호는 도 2a와 유사할 수 있으며, 상기 파일럿 톤들은 동일한 진폭일 수 있다. 이러한 프로세스는 주파수 균등화(equalization), 또는 채널 균등화로서 언급될 수 있다. 수신기가 예컨대 균등한 전력 수준으로 송신되었을 수 있다는 것을 지각할 수 있기 때문에, 파일럿 톤 이득(gain)들이 어떻게 조정될지 판단하기 위해 파일럿 톤들의 수신된 신호 전력 수준들을 서로 간에 비교하는 것이 바람직할 수 있다. 동위상(in-phase) 및 직교(quadrature) 신호 성분들 사이의 불일치(mismatch)를 감소시키기 위해, 신호 위상들을 비교하는 것이 바람직할 수 있다.
게다가, 수신된 신호 주파수 응답은 또한 RF 프로세싱 체인(chain)에서 사용된 회로로 인해 왜곡될 수 있다. 예를 들면, 수신기 안테나, RF 입력 저대역 통과 필터, 및 ADC는 주파수 왜곡을 도입할 수 있다. 이러한 경우, 다양한 전달 함수들은 도 2c에 도시된 것과 같이 기저 대역(base band)에 대해 수정될 수 있는 누적적(cumulative) 전체적인 주파수 선택적 채널 응답을 결과할 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 핑-퐁 ADC, 및 주파수 균등화가 있는 예시적인 OFDM 수신기를 도시한 도면이다. 도 2c를 참조하면, OFDM 수신기(200)가 도시된다. OFDM 수신기(200)는 안테나(202), 스위치(236), 교정 신호 생성기(238), 복조기(204), 저대역 통과 필터(low-pass filter; LPF; 206), 핑-퐁 ADC(234), 직렬 대 병렬 변환기(serial-to-parallel converter; S/P; 218), FFT 블럭(220), 승산기(multiplier)들(222, 224, 226, 228)이 도시된 복수의 승산기들, 병렬 대 직렬 변환기(parallel-to-serial converter; P/S; 230), 및 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation; QAM) 복조기(232)를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC(234)는 멀티플렉서(multiplexer; MUX)들(208, 216), 및 ADC(210, 212, 214)가 도시된 복수의 ADC들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, MUX(208)는 복수의 병렬 샘플 홀드 회로(sample-and-hold circuit)들에 의해 교체될 수 있고, 이 회로는 ADC(210, 212, 214)가 도시된 복수의 ADC 중 하나의 ADC에 대응하는 각각의 신호 경로에 대응한다. 이러한 경우, 멀티플렉싱(multiplexing)은 원하는 위상 시프트(shift)를 갖는 병렬 샘플 홀드 회로를 클럭킹(clocking)하는 것에 의해 달성될 수 있다. 또한 수신된 신호 r(t), 대역 제한(band-limited) 수신된 기저대역 신호 r'(t), 반송파 주파수 cos(2πf0t), 디지털 기저대역 신호 y[n], 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT) 신호 Y[n], 조정 계수들 a[n], 및 변조된 출력 신호 Y가 도시된다.
교정 신호 생성기(238)는 기준 OFDM 신호를 생성하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 스위치(236)는 안테나와 교정 신호 생성기(238) 사이에서 OFDM 수신기(200)의 입력을 스위칭(switch)하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 안테나(202)는 전기적 전압 및/또는 전류의 전파(radio wave)들을 변환하는 것에 의해 RF(radio frequency; 라디오 주파수) 신호를 수신하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 복조기(204)는 RF 신호를 기저대역 신호로 하향 변환(downconvert)하 게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 복조기는 일부 경우에 RF를 IF(intermediate frequency; 중간 주파수)로 변환할 수 있고, 이어서 IF로부터 기저대역으로의 변환이 뒤따른다.
LPF(206)는 수신된 신호의 대역폭을 제한하고, 예컨대 복조기(204)의 하향 변환 프로세스 동안 생성될 수 있는 원하지 않는 신호 성분들을 거부하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC(234)는 샘플링(sampling)에 의해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 도 2c에 도시된 것과 같이, 핑-퐁 ADC(234)는 병렬로 복수의 ADC들을 포함할 수 있다. ADC들(210, ..., 214)은 아날로그 입력 신호를 대응하는 디지털 출력 샘플들로 변환하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(208)는 다수의 출력들 사이에서 입력 신호를 스위칭하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 멀티플렉서(216)는 다수의 입력들을 단일 출력 신호로 스위칭하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC(234)의 이러한 병렬 구조는 전체적으로 매우 높은 ADC 레이트(rate)들을 달성하기 위해 병렬로 다수의 낮은 속도의 ADC들을 사용하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 2 GHz 신호는 예컨대, 각각 500 MHz에서 4개의 ADC들(또는 250 MHz에서 8개의 ADC들)을 이용하는 것에 의해 2 GHz에서 샘플링될 수 있다. 입력 신호 r'(t)는 예컨대 ADC들(210, ..., 214)과 같은 ADC들 사이에서 2 GHz에서 멀티플렉싱될 수 있다. ADC들(210, ..., 214)의 출력들은 2 GHz에서 데 이터 스트림 y[n]으로 디멀티플렉싱(demultiplexing)될 수 있다. 이러한 방식으로, ADC들(210, ..., 214)은 전체적인 샘플링 레이트와 관련하여 감소한 샘플링 레이트에서 동작할 수 있다.
S/P 변환기(218)는 신호 스트림을 복수의 이산 데이터 스트림들로 변환하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. FFT 블럭(220)은 입력 데이터의 DFT를 효율적으로 생성하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 복수의 멀티플렉서들(222, ..., 228)은 자신의 입력 신호들의 (복소수) 곱셈을 수행하고, 입력 신호들의 곱에 비례할 수 있는 출력 신호를 생성하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 승산기들(222, ..., 228)은 증폭기들로서 구현될 수 있다. P/S 변환기(230)는 다수의 병렬 입력 스트림들을 단일 출력 스트림으로 변환하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. QAM 복조기(232)는 QAM 변조 입력 신호를 복조하게 할 수 있는 적절한 논리, 회로, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 일부 경우에, QAM과 다른 변조 포맷(format)들이 사용될 수 있고, 본 발명은 QAM에 제한되지 않을 수 있다.
수신된 RF 신호 r(t)는 안테나(202)에서 수신될 수 있고, 복조기(204)에 통신적으로 결합될 수 있다. 복조기(204)에서, 수신된 신호 r(t)는 LPF(206)에서 기저대역으로 변환될 수 있고, 대역 제한(bandlimited)될 수 있다. LPF(206)의 출력에서, 대역 제한된 수신된 기저대역 신호 r'(t)는 핑-퐁 ADC(234)에서 추가적인 프로세싱을 위해 아날로그로부터 디지털로 변환될 수 있다. 핑-퐁 ADC(234)의 출력에 서 디지털 기저대역 신호 y[n]은 S/P 변환기(218)에서 직렬 스트림으로부터 병렬 스트림으로 변환될 수 있다. 예를 들면, 도 2c에 도시된 것과 같이, N개의 데이터 스트림들은 y[n]으로부터 생성될 수 있다. S/P 변환기(218)에서 생성된 N개의 데이터 스트림들은 FFT 블럭(220)에 통신적으로 결합될 수 있다. 이에 따라, FFT 블럭(220)의 출력 신호는 {Y[0],...,y[N-1}=FFT(y[0],...,y[N-1])일 수 있다. 신호들 {Y[n]}은 수신된 기저대역 신호의 톤들, 또는 부분 대역들의 주파수 성분들에 대응할 수 있다.
FFT 블럭(220)의 출력들은 다음의 관계식, 즉 Y[i]=H[i]X[i]에 의해 근사적으로 주어질 수 있고, 여기서
Figure 112008085793082-PAT00001
는 예컨대 핑-퐁 ADC(234)에 의해 도입된 왜곡으로 인한 전달 함수 A[i], 및 기저대역 저대역 통과 균등화 채널 전달 함수
Figure 112008085793082-PAT00002
를 포함할 수 있는 전체적인 채널 전달 함수일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 핑-퐁 ADC(234) 왜곡 A[i]을 포함하는 채널 전달 함수에 의해 도입된 왜곡은 H[i]가 파일럿 톤으로부터 추정될 수 있는 톤에 대해 예컨대 a[i]=1/h[i]와 같은 조정 계수들을 선택하는 것에 의해 달성될 수 있다.
조정 계수들 {a[n]}을 적절히 선택하는 것에 의해, 신호 {Y[n]}는 도입된 주파수 왜곡을 적어도 부분적으로 수정할 수 있다. 일부 경우에, 수신기(200)를 교정하기 위해 제어된 신호를 복조기(204)로 삽입하는 것에 바람직할 수 있다. 이는 복조기(204)의 입력에 대해 스위치(236)를 통해 교정 신호 생성기(238)의 출력을 스위칭하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 경우, 기저대역 저대역 균등화 채널 전달 함수는 대략적으로
Figure 112008085793082-PAT00003
일 수 있고, 이에 따라 조정 계수들 {a[i]}은 핑-퐁 ADC(234) 전달 함수 {A[i]}로 인한 왜곡을 교정하도록 설정될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 따라, 일부 톤들만이 파일럿 톤들일 수 있고, 교정을 위해 사용될 수 있기 때문에, 계수들 a[n]은 파일럿 톤들에 대해 상기 기재된 a[n]=1/H[n]으로부터 판단될 수 있다. 파일럿 톤들이 아닐 수 있고 이에 따라 정확하게 추정될 수 없는 채널들(또는 톤들)에 대해, 계수들은 예컨대 인접하여 추정된 파일럿 톤들로부터의 선형 내삽(linear interpolation)에 의해 판단될 수 있다. 그러나 계수들의 판단은 선형 내삽에 제한되지 않을 수 있고, 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 승산기들(222, ..., 228)의 조정된 출력들은 P/S 변환기(230)에 통신적으로 결합될 수 있고, 여기서 입력들은 QAM 복조기(232)에서 복조를 위해 단일 출력 스트림으로 변환될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, OFDM을 위한 예시적인 ADC 교정 프로세스를 도시한 흐름도이다. 교정 프로세스는 단계(302)에서 시작될 수 있다. 단계(304)에서, 예컨대 OFDM 수신기(200)와 같은 OFDM 수신기는 도 2a에 도시된 것과 같이 OFDM 대역폭에 걸쳐 확산될 수 있는 파일럿 톤들이 있는 프리앰블 신호를 수신할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 프리앰블 신호를 생성할 수 있는 교정 신호 및/또는 수신된 신호가 프로세싱될 수 있다. 단계(306)에서, 기저대역 신호의 FFT가 생성될 수 있고, 결과적인 신호 {Y[n]}가 왜곡에 대해 검사될 수 있다. 일부 경우, 송신된 파일럿 톤들은 도 2a에 도시된 것과 같이 유사한 진폭일 수 있고, 이 에 따라 예컨대 FFT 블럭(220)과 같은 FFT 블럭의 출력들 {Y[n]}은 왜곡을 피하기 위해 유사한 진폭 및 적절한 위상이 선호될 수 있다. 왜곡은 FFT 블럭 출력들의 복소수 이득(complex gain)들을 조정하는 것에 의해, 및/또는 조정 계수들 {a[n]}을 조정하는 것에 의해 감소될 수 있다. 도 2c에 도시된 것과 같이, 일부 경우에, 입력 신호는 효과적으로 무선 채널을 우회(bypass)하고, 예컨대 핑-퐁 ADC(234)로 인한 왜곡을 교정하기 위해 예컨대 교정 신호 생성기(238)와 같은 교정 신호 생성기로 스위칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 시스템의 ADC 교정(calibration)을 위한 방법 및 시스템은 핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC)(234) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)(220)을 포함하는 OFDM 수신기(200)에서 도 2b에 도시된 것과 같은 복수의 OFDM 톤(tone)들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)는 도 2c에 도시된 것과 같이 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 예컨대 {a[n]}와 같은 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 교정될 수 있다. 복수의 OFDM 톤들은 도 3에 도시된 것과 같은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 수신될 수 있고, 또는 수신된 복수의 OFDM 톤들은 도 2c에 도시된 것과 같이 교정 신호 생성기(238)에서 생성될 수 있다. 도 2b에 대해 설명된 것과 같이, FFT(220)의 출력들의 출력 수준들은 전달 함수의 교정을 달성하기 위해 균등화(equalized)될 수 있다. 예컨대 {a[n]}과 같은 조정 계수들은 변경될 수 있고, 상기 교정은 동적으로 수행될 수 있다. 핑-퐁 ADC(234)의 전달 함수는 도 2b와 유사하게 주파수 선택적(frequency-selective)일 수 있고, 핑-퐁 ADC(234)는 도 2c에 도시된 210, 212, 214와 같은 복수의 ADC들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 조정 계수들은 상기 복수의 OFDM 톤들에 대응하는 조정 계수들 사이에 내삽(interpolating)하는 것에 의해 생성될 수 있다. 상기 OFDM 수신기의 주파수 응답은 상기 교정을 달성하기 위해 조정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기계에 의해 실행가능한 적어도 하나의 코드부(code section)를 갖는 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독가능 스토리지(machine-readable storage)를 제공할 수 있고, 이에 따라 기계가 OFDM 시스템에서 ADC 교정을 위한 방법 및 시스템에 대해 본원에 기재된 것과 같은 단계들을 수행하게 할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 실현될 수 있다. 본 발명은 적어도 하나의 컴퓨터 시스템 안에 중앙 집중된 방식으로 구현될 수도 있고, 서로 다른 요소들이 여러 개의 상호 연결된 컴퓨터 시스템들에 걸쳐 퍼져있는 분산된 방식으로 구현될 수도 있다. 여기에 설명된 방법들을 수행할 수 있도록 설계된 어떠한 형태의 컴퓨터 시스템 또는 기타 장치도 적합하다. 통상적으로 하드웨어와 소프트웨어의 조합은 컴퓨터 프로그램이 탑재된 범용 컴퓨터 시스템이 될 수 있으며, 이때 상기 컴퓨터 프로그램은 로딩되어 실행될 경우에 상기 컴퓨터 시스템을 제어하여, 이 컴퓨터 시스템이 여기에서 설명한 방법들을 수행할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 내장될 수 있다. 이때, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 여기서 설명한 방법들의 구현을 가능하게 하는 모든 특징들을 모두 포함하며, 컴퓨터 시스템에 탑재될 경우에는 그러한 방법들을 수행할 수 있다. 본 발명의 문맥에서 컴퓨터 프로그램이란, 어떠한 종류의 언어, 코드 또는 표기법으로 나타낸, 일단의 명령에 관한 어떠한 종류의 표현을 뜻한다. 이때, 상기 일단의 명령들이란, 정보 처리 능력을 가진 시스템이 어떤 특정한 기능을 직접적으로, 또는 다음의 (a) 다른 프로그램 언어, 코드나 표기법으로 컨버젼(conversion)되거나, (b) 상이한 물질적인 형태로 재생산을 각각 거치거나 또는 두 가지 모두를 거친 후에, 수행하도록 의도된 것들을 말한다.
본 발명이 특정한 실시예들에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이, 다양한 변경이 이뤄질 수 있고 또한 균등물들이 치환될 수 있다는 점은 당해 기술 분야에 숙련된 자들에게 이해될 것이다. 추가적으로, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이, 특정한 상황이나 물적 요건을 본 발명의 지침에 맞게 조절할 수 있도록 다양한 개조가 이뤄질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정한 실시에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 내에 들어오는 모든 실시예들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 송신된 OFDM 신호를 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적으로 주파수 선택적인 채널에서 수신된 OFDM 신호를 도시한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 핑-퐁 ADC, 및 주파수 균등화가 있는 예시적인 OFDM 수신기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, OFDM을 위한 예시적인 ADC 교정 프로세스를 도시한 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법에 있어서,
    핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 수신기에서, 복수의 OFDM 톤(tone)들을 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, 상기 FFT의 하나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 상기 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)를 교정(calibrating)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    OFDM 프리앰블(preamble)에서 상기 복수의 OFDM 톤들을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기(calibration signal generator)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방 법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전달 함수의 상기 교정을 달성하기 위해, 상기 FFT의 상기 출력들의 출력 수준들을 균등화(equalizing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템에 있어서,
    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 수신기의 하나 또는 그 이상의 회로들을 포함하고,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 핑-퐁(ping-pong) 아날로그 대 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 고속 푸리에 변환(Fast-Fourier Transform; FFT)을 포함하고,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은,
    상기 OFDM 수신기에 의해 복수의 OFDM 톤(tone)들의 수신, 및
    상기 복수의 OFDM 톤들의 프로세싱(processing)에 기초하여, 상기 FFT의 하 나 또는 그 이상의 대응하는 출력들에서 하나 또는 그 이상의 조정 계수(adjustment coefficient)들을 통해 상기 핑-퐁 ADC의 전달 함수(transfer function)의 교정(calibrate)을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 OFDM 프리앰블(preamble)에서 상기 복수의 OFDM 톤들을 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 수신된 복수의 OFDM 톤들은 교정 신호 생성기(calibration signal generator)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 전달 함수의 상기 교정을 달성하기 위해, 상기 FFT의 상기 출력들의 출력 수준들을 균등화(equalize)하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 회로들은 상기 하나 또는 그 이상의 조정 계수들을 변경하는 것을 특징으로 하는 통신 신호들을 프로세싱하기 위한 시스템.
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