KR20100064311A - I/q 부정합 보상 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 I/Q 부정합 보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 장치는 I/Q 부정합 보상장치는, 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하여 상기 연속파의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 대칭점 추출부 상기 대칭점 추출부에서 추출된 I/Q 채널 평균 궤적도로부터 상기 연속파의 왜곡 정도를 추출하는 오차 추출부 및 상기 연속파의 왜곡 정도를 이용하여 상기 연속파의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 보상부를 포함한다.
부정합(mismatch), 보상(calibration), 연속파(Continuous Wave) 신호
Description
본 발명은 I/Q 부정합 보상 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속파(Continuous Wave) 신호의 대칭성을 이용하여 보다 신속하고 신뢰성 있는 보상을 수행할 수 있도록 하는 I/Q 부정합 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제 관리번호: 2008-F-008-01, 과제명: 차세대 무선 융합 단말용 Advanced Digital RF 기술 개발].
고속 무선통신 시스템의 수신측에서는 안테나를 통해 수신된 신호를 RF(Radio Frequency) 단과 IF(Intermediate Frequency) 단을 거쳐 복조한 후, 신호를 복원하는 과정을 수행한다.
안테나를 통해 수신된 신호를 처리하는 RF 및 IF 단에서는 희망 신호를 획득하기 위하여, 주파수 하향 기능과 신호 크기 증폭 기능을 수행한다.
이를 위해, RF 및 IF 단에서는 믹서와 증폭기를 포함한 여러 가지 아날로그 소자를 사용하는데, 이들 소자는 어느 정도의 규격을 만족하는 것을 사용하나 그 규격은 한계를 가지고 있으며, 이들 소자간의 절연성과 직교성의 불완전성으로 인해 입력신호의 열화가 발생될 수 있다.
이와 같은 신호 열화의 원인 중 하나가 I 채널과 Q 채널 간의 불일치이다.
I 채널과 Q 채널간의 불일치는 각 소자의 절연상태 및 신호 생성이 I/Q 채널간에 완벽하게 90˚ 위상을 제공하지 못하기 때문에 발생하는 것이다. I 채널과 Q 채널간의 불일치는 신호 복원을 목적으로 하는 모뎀의복조기 성능 열화 요인으로 작용한다. 따라서 I 채널과 Q 채널간의 불일치를 제거하기 위한 방안이 필요하게 되었다.
이에 본 발명에서는 연속파(Continuous Wave) 신호의 대칭성을 이용하여 I 채널과 Q 채널간의 부정합을 제거할 수 있도록 하는 I/Q 부정합 보상 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 I/Q 부정합 보상장치는, I/Q 부정합 보상장치는 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하여 상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 대칭점 추출부; 상기 대칭점 추출부에서 추출된 I/Q 채널 평균 궤적도로부터 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 추출하는 오차 추출부; 및 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 보상부를 포함한다.
상기 보상부는, 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키고 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화하는 것을 특징으로 한다.
상기 오차 추출부는, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축과 단축간의 길이 차, 및 장축과 X 축간의 위상 차를 추출하는 것을 특징으로 하며, 이때의 상기 보 상부는, 상기 장축과 X 축간의 위상 차를 고려하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키는 위상 보정부; 및 상기 장축과 단축간의 길이 차를 고려하여 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화시키는 정규화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정규화부는, 상기 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 Y 축에 위치한 단축의 길이를 신장시켜, X 축에 위치한 장축의 길이와 일치시키는 것을 특징으로 한다.
상기 대칭점 추출부는 상기 연속파 신호를 1주기 단위로 샘플링한 후 평균하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 I/Q 부정합 보상 방법은, 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하여 상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 단계; 상기I/Q 채널 평균 궤적도로부터 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 추출하는 단계; 및 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상 하는 단계를 포함한다.
상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 단계는 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키고 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화하는 것을 특징으로 한다.
상기 연속파 신호의 왜곡 정도는 상기 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축과 단축간의 길이 차, 및 장축과 X 축간의 위상 차를 포함하며, 이때의 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 단계는 상기 장축과 X 축간의 위상 차를 고려하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키는 단계; 및 상기 장축과 단축간의 길이 차를 고려하여 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정규화시키는 단계는 상기 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 Y 축에 위치한 단축의 길이를 신장시켜, X 축에 위치한 장축의 길이와 일치시키는 것을 특징 으로 한다.
상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 단계는 상기 연속파 신호를 1주기 단위로 샘플링한 후 평균하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 I/Q 부정합 보상 장치 및 방법에 따르면, 연속파 신호의 대칭성을 이용하여 보다 신속하고 신뢰성 있는 I/Q 부정합 보상 동작을 수행할 수 있도록 한다.
또한 본 발명에서는 변조 신호에 무관한 연속파 신호를 사용하므로, 임의의 수신기에 범용으로 사용될 수 있도록 해준다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였 다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치(100)는 대칭점 추출부(110), 오차 추출부(120), 및 보상부(130)를 포함하여 구성된다.
대칭점 추출부(110)는 송신측으로부터 전송되는 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하고, 수신된 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출한다.
오차 추출부(120)는 대칭점 추출부(110)를 통해 추출된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축(L)과 단축(S)간의 길이 차, 및 장축(L)과 x축간의 위상 차를 구하여, 수신된 연속파 신호의 왜곡 정도를 추출한다.
보상부(130)는 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여 대칭점 추출부(110)에 추출된 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화함으로써, 신호 왜곡으로 인해 발생된 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간의 부정합을 보상해준다.
참고로, 연속파 신호의 모든 시간에서 동일한 특성을 가지므로, 연속파 신호 의 1 주기 단위로 얻어진 샘플링한 후 통계적으로 평균을 취하면 잡음에 둔감한 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출할 수 있게 된다.
그리고 송신측에서 출력될 때의 연속파 신호는 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 I/Q 채널 궤적도를 가지나, 수신측(즉, I/Q 부정합 보상장치)에 수신되는 연속파 신호는 대부분의 경우 외부 통신 환경에 의해 왜곡되어 도3에 도시된 바와 같이 타원형의 I/Q 채널 궤적도를 가지게 된다.
이때, 타원형의 I/Q 채널 궤적도는 직각을 이루는 장축(L)과 단축(S)을 가지며, 장축(L)과 단축(S)간에 길이 차가 발생할 수 있다. 또한 경우에 따라 장축과 x축간의 위상 차가 발생할 수도 있다.
이러한 타원형의 I/Q 채널 궤적도의 왜곡 정도(즉, I/Q 채널 궤적도의 장축과 단축간의 길이 차, 및 장축과 x축간의 위상 차)는 연속파 신호의 왜곡 정도(즉, 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호의 이득 오차 및 위상 오차)에 비례되는 특징을 가진다.
이에 본 발명에서는 이러한 연속파 신호의 신호 특성을 이용하여, I/Q 채널 평균 궤적도로부터 연속파 신호의 왜곡 정도를 파악하고 I/Q 채널 평균 궤적도를 다시 왜곡되기 이전의 형태로 변형함으로써, 연속파 신호의 왜곡이 보상되도록 한다.
도4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치에 사용되는 보상 부의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 보상부(430)는 위상 보정부(431)와 정규화부(432)를 포함하여 구성된다.
위상 보정부(431)는 대칭점 추출부(110)에 추출한 I/Q 채널 평균 궤적도를 오차 추출부(120)에서 추출한 장축(L)과 x축간의 위상 차(θrot)에 따라 회전시켜, I/Q 채널 평균 궤적도의 장축(L)이 X 축상에 위치되도록 한다. 이러한 동작은 수학식1으로 표현될 수 있다.
이때, θrot 는 장축(L)과 x축간의 위상 차다.
정규화부(432)는 오차 추출부(120)에서 추출한 장축과 단축간의 길이 차를 이용하여, 위상 보정부(431)에 의해 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 X 축에 위치한 장축(L)의 길이와 Y 축에 위치한 단축(S)의 길이를 서로 일치시켜 준다. 즉, I/Q 채널 평균 궤적도를 타원형에서 원형으로 정규화시켜 준다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치에 사용되는 보상 부에서 I/Q 부정합을 보상하는 순서를 나타내는 도면으로, (a)는 대칭점 추출부(110)에서 추출한 I/Q 채널 평균 궤적도를, (b)는 보상부(430)에 의해 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도를, 보상부(430)에 의해 원형으로 정규화된I/Q 채널 평균 궤적도를 각각 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 송신측에서 이상적인 연속파 신호를 제공하더라도 수신측에서는 왜곡된 연속파 신호를 수신할 수 있다.
그러면 I/Q 부정합 보상장치의 대칭점 추출부(110)를 통해 추출된 I/Q 채널 궤적도는 도 5의 (a)에서와 같이 타원형으로 표현된다.
이에 보상부(430)는 오차 추출부(120)에서 추출한 장축(L)과 x축간의 위상 차에 따라 타원형의 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시켜, 도 5의 (b)에서와 같이 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축(L)이 X 축상에 위치되도록 해준다. 이때, 장축(L)과 단축(S)은 직각을 이루므로, 장축(L)이 X 축상에 위치되면 단축(S)는 자동적으로 Y 축상에 위치된다.
그리고 나서, 보상부(430)는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 오차 추출부(120)에서 추출한 장축과 단축간의 길이 차에 따라 Y 축에 위치되는 단축(S)의 길이를 신장시켜 장축(L)의 길이와 일치시켜 준다.
그러면, 타원형이던 I/Q 채널 평균 궤적도가 원형으로 정규화되고, 이에 따라연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간의 이득 오차, 및 위상 오차와 같은 I/Q 채널 사이의 부정합이 자동적으로 보상된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 I/Q 부정합 보상방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 I/Q 부정합 보상방법은 I/Q 채널 평균 궤적도를 얻는 단계(610), 왜곡 정도를 추출하는 단계(620), 및 왜곡을 보상하는 단계(630)를 포함한다.
상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 얻는 단계(610)에서는 수신된 연속파 신호를 1 주기 단위로 샘플링한 후 통계적으로 평균하여 수신 I/Q 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출한다. 본 단계에서 얻어진 I/Q 채널 평균 궤적도는 타원형의 궤적도일 수 있다.
상기 왜곡 정도를 추출하는 단계(620)에서는 상기 I/Q 채널 평균 궤적도로부터 수신된 연속파 신호의 I/Q 채널 사이의 왜곡 정도를 추출한다. 본 실시 형태에서는 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 얻는 단계(610)에서 얻어진 타원형의 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축(L)과 단축(S)간의 길이 차, 및 장축(L)과 x축간의 위상 차를 추출한다.
상기 왜곡을 보상하는 단계(630)는 상기 왜곡 정도를 추출하는 단계(620)에서 추출된 왜곡 정도를 이용하여 I/Q 채널 평균 궤적도를 타원형에서 원형으로 정규화시켜 준다. 즉, 수신 I/Q 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 송신측에서 출력될 때의 연속파 신호의 I/Q 채널 궤적도 형태로 보상시켜 준다.
이때, 상기 왜곡을 보상하는 단계(630)는 타원형의 수신 I/Q 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시켜 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축과 X 축을 일치시키 는 단계(631) 및 상기 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시키는 단계(632)를 포함한다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 송신되는 연속파 신호를 I/Q 채널의 신호로 나타낸 궤적도이다.
도 3은 연속파 신호를 수신하여 I/Q 채널의 신호로 나타낸 궤적도이다.
도4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치에 사용되는 보상부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 I/Q 부정합 보상장치에 사용되는 보상부에서 I/Q 부정합을 보상하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 I/Q 부정합 보상방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
110 : 대칭점 추출부 120 : 오차 추출부
130 : 보상부
Claims (14)
- 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하여 상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 대칭점 추출부;상기 대칭점 추출부에서 추출된 I/Q 채널 평균 궤적도로부터 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 추출하는 오차 추출부; 및상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 보상부를 포함하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 제1항에서, 상기 보상부는상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키고 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 제2항에 있어서, 상기 오차 추출부는상기 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축과 단축간의 길이 차, 및 장축과 X 축간 의 위상 차를 추출하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 제3항에서, 상기 보상부는상기 장축과 X 축간의 위상 차를 고려하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키는 위상 보정부; 및상기 장축과 단축간의 길이 차를 고려하여 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화시키는 정규화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 제4항에서, 상기 정규화부는상기 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 Y 축에 위치한 단축의 길이를 신장시켜, X 축에 위치한 장축의 길이와 일치시키는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 제1항에 있어서, 상기 대칭점 추출부는상기 연속파 신호를 1주기 단위로 샘플링한 후 평균하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상장치.
- 연속파(Continuous Wave) 신호를 수신하여 상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 단계;상기 I/Q 채널 평균 궤적도로부터 상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 추출하는 단계; 및상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 단계를 포함하는 I/Q 부정합 보상 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 단계는상기 연속파 신호의 왜곡 정도를 이용하여, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키고 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규화하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 연속파 신호의 왜곡 정도는상기 I/Q 채널 평균 궤적도에서 장축과 단축간의 길이 차, 및 장축과 X 축간의 위상 차인 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 연속파 신호의 I 채널 신호와 Q 채널 신호간에 발생한 부정합을 보상하는 단계는상기 장축과 X 축간의 위상 차를 고려하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도의 장축이 X 축상에 위치하도록 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 회전시키는 단계; 및상기 장축과 단축간의 길이 차를 고려하여 X 축에 위치한 장축의 길이와 Y 축에 위치한 단축의 길이를 일치시켜, 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 원형으로 정규 화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상 방법.
- 제11항에서, 상기 정규화시키는 단계는상기 회전된 I/Q 채널 평균 궤적도에서 Y 축에 위치한 단축의 길이를 신장시켜, X 축에 위치한 장축의 길이와 일치시키는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 연속파 신호의 I/Q 채널 평균궤적도를 추출하는 단계는상기 연속파 신호를 1주기 단위로 샘플링한 후 평균하여 상기 I/Q 채널 평균 궤적도를 추출하는 것을 특징으로 하는 I/Q 부정합 보상 방법.
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KR101263219B1 (ko) | 2013-05-10 |
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