KR20130056395A - 다이렉트 업컨버전 시스템에서 ｉ／ｑ 불균형 측정 장치 및 방법 - Google Patents

다이렉트 업컨버전 시스템에서 ｉ／ｑ 불균형 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이렉트 업컨버전 방식을 사용하는 통신 시스템에서 I/Q 불균형 인자인 기존의 I/Q 위상 및 게인 불균형 이외에 I/Q 타이밍 스큐를 효율적으로 측정할 수 있는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치는 스펙트럼 분석기로부터 I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3; f1, f2, 및 f3는 서로 다른 주파수를 갖는 단일 톤의 주파수 성분, fc는 캐리어 주파수)에서의 파워 값을 획득하는 파워값 획득 수단 및 상기 파워값 획득 수단으로부터 제공된 상기 6개 주파수 성분에 대한 파워 값을 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는 I/Q 타이밍 스큐 측정 수단을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, I/Q 타이밍 스큐가 보정된 상기 6개 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정하는 I/Q 위상/게인 측정 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

다이렉트 업컨버전 시스템에서 Ｉ／Ｑ 불균형 측정 장치 및 방법{I/Q imbalance measurnng apparatus and method for direct ub-conversion system}
본 발명은 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 보정을 위해 I/Q 타이밍 스큐를 포함하여 I/Q 불균형을 측정할 수 있도록 한 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
다이렉트(direct) 또는 호모다인(homodyne) 업컨버전(up-conversion) 방식은 간편성과 경제성으로 인해 다종다양한 통신 시스템에서 많이 사용되는 컨버전 기술 중의 하나이다. 도 1은 종래 다이렉트 업컨버전 시스템의 개략적인 블록 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 다이렉트 업컨버전 시스템의 개략적인 동작을 살펴보면, 디지털 베이스밴드 I 신호 및 디지털 베이스밴드 Q 신호를 각각의 DAC(Digital to Analog Converter)를 거쳐서 아날로그 I/Q 신호로 변환하고, LPF(Low Pass Filter)를 사용하여 아날로그 I/Q 신호에서 고주파 성분을 제거하며, LPF를 통과한 I/Q 베이스밴드 신호를 아날로그 디바이스인 I/Q 변조기를 사용하여 RF 신호로 주파수 변조하게 된다.
한편, I/Q 변조기는 동상(in-phase) 성분(I)과 직각위상(quadrature-phase) 성분(Q)을 갖는데, 이 둘은 정확하게 90°로 직교해야 한다. 그러나, 다이렉트 업컨버전 시스템에 따르면, 아날로그 디바이스인 I/Q 변조기의 특성으로 인해 동상 성분(I)과 직교위상 성분(Q) 간의 위상이 90°가 안 되는 위상 불균형과 동상 성분(I)과 직교위상 성분(Q) 간의 게인이 달라지는 게인 불균형이 발생되며, 이로 인해 심각한 성능 열화를 보이는 단점을 갖는다.
도 2는 동상 성분(I)과 직교위상 성분(Q) 간의 위상/게인 불균형에 의한 영향을 보인 그래프이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 동상 성분(I)과 직교위상 성분(Q) 간에 위상/게인 불균형이 발생하면 미러 스펙트럼(mirror spectrum) 성분에 의해 수신단에서 해당 신호를 복조할 경우 심각한 성능 열화를 겪는다. 따라서, 이러한 I/Q 위상/게인 불균형을 측정하고 보정하는 많은 기술이 연구되고 있다.
그러나 최근까지도 I/Q 간의 DAC 타이밍이나 PCB 또는 케이블 길이 차이로 발생하는 I/Q 간의 지연 시간 차이에 의한 I/Q 타이밍 스큐(time skew)를 측정하고 보정하는 기술은 그다지 많이 연구되지 않고 있다. 이에 따라 최근 활발하게 사용되고 있는 WLAN, WiMAX 또는 LTE처럼 광대역을 사용하는 통신 시스템에서는 이와 같은 I/Q 타이밍 스큐에 의해 시스템의 성능이 열화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다이렉트 업컨버전 방식을 사용하는 통신 시스템에서 I/Q 불균형 인자인 기존의 I/Q 위상 및 게인 불균형 이외에 I/Q 타이밍 스큐를 효율적으로 측정할 수 있는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치는 스펙트럼 분석기로부터 I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3; f1, f2, 및 f3은 서로 다른 주파수를 갖는 단일 톤의 주파수 성분, fc는 캐리어 주파수)에서의 파워 값을 획득하는 파워값 획득 수단 및 상기 파워값 획득 수단으로부터 제공된 상기 6개 주파수 성분에 대한 파워 값을 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는 I/Q 타이밍 스큐 측정 수단을 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, I/Q 타이밍 스큐가 보정된 상기 6개 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정하는 I/Q 위상/게인 측정 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
f1, f2 및 f3의 3개 톤의 기저대역 신호를 발생시키는 3-톤 기저대역 신호발생부 및 상기 3-톤 기저대역 신호발생부에서 발생된 I 및 Q 신호를 다이렉트 업컨버전하는 다이렉트 업컨버터를 구비한 다이렉트 업컨버전 시스템 및 상기 다이렉트 업컨버전 시스템에서 출력되는 RF 시그널의 스펙트럼을 분석하여 I/Q 불균형을 갖는 상기 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3)에 대한 파워값을 측정하는 스펙트럼 분석기를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 3-톤 기저대역 신호발생부는 IFFT를 이용하여 주파수 영역에서 상기 3-톤 기저대역 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 I/Q 타이밍 스큐 측정 수단은, 상기 6개 주파수 성분 중에서 fc+f1과 fc-f1의 파워 차이를 이용하여 f1 단일 톤의 위상을 측정하고, fc+f2와 fc-f2의 파워 차이를 이용하여 f2 단일 톤의 위상을 측정하며, fc+f3와 fc-f3의 파워 차이를 이용하여 f3 톤의 위상을 각각 측정한 후에 상기 3개의 단일 톤 각각에 대해 측정한 위상 차이를 이용하여 타이밍 스큐를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 I/Q 위상/게인 측정 수단은, 상기 다이렉트 업컨버전 시스템이 상기 측정된 I/Q 타이밍 스큐에 의해 I/Q 타이밍 스큐를 보정하여 얻어진 3개 톤 중에서 어느 1개 톤의 주파수 성분 및 이와 미러 관계에 있는 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상/게인을 특정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 서로 다른 주파수를 갖는 적어도 3개의 연속적인 단일 톤 기저대역 신호(f1, f2, f3)를 생성한 후에 캐리어 주파수 fc로 변조하는 (a) 단계; 3개의 노멀 주파수fc+f1, fc+f2, fc+f3)와 3개의 미러 주파수(fc-f1, fc-f2, fc-f3)의 파워를 측정하는 (b) 단계; 상기 각 노멀 주파수와 이에 상응하는 미러 주파수의 파워 차이에 의해 각 단일 톤의 위상을 측정하는 (c) 단계; 각각의 상기 단일 톤의 위상 차이를 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는 (d) 단계 및 상기 (d) 단계에서 측정된 I/Q 타이밍 스큐에 의해 I/Q 타이밍 스큐가 보정된 상기 3개의 단일 톤 신호 중 1개의 단일 톤 신호를 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 방법에 제공된다.
본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법에 따르면, 다이렉트 업컨버전 방식을 사용하는 통신 시스템에서 I/Q 불균형 인자인 기존의 I/Q 위상 및 게인 불균형 이외에 I/Q 타이밍 스큐를 효율적으로 측정함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수가 있다.
도 1은 종래 다이렉트 업컨버전 시스템의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 동상 성분(I)와 직교위상 성분(Q) 간의 위상/게인 불균형에 의한 영향을 보인 그래프.
도 3은 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형의 시스템 모식도.
도 4는 I/Q 불균형 측정을 위한 전체 시스템 구성도.
도 5는 도 4의 다이렉트 업컨버전 시스템의 3-톤 기저대역 신호 발생부의 동작 원리를 설명하기 위한 블록도.
도 6은 스펙트럼 분석기에서 관찰된, I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 주파수 스펙트럼 분포도.
도 7은 컨트롤 PC에 설치된 I/Q 불균형 측정 소프트웨어의 기능 블록도.
도 8은 본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하에는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형의 시스템 모식도인바, τ는 I/Q 타이밍 스큐 인자, φ는 위상 불균형 인자, g는 게인 블균형 인자를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 다이렉트 업컨버전 시스템에서는 필연적으로 I/Q 위상, 게인 및 시간 지연 불균형이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 I/Q 불균형을 보정하기 위해서 각각의 불균형 인자를 측정하는 방법이 필요한바, 도 4는 I/Q 불균형 측정을 위한 전체 시스템 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 I/Q 불균형을 위한 전체 시스템 구성은 크게 3개 톤(tone)의 기저대역 신호를 발생시키는 3-톤 기저대역 신호발생부(110) 및 3-톤 기저대역 신호발생부(110)에서 발생된 I 및 Q 신호를 다이렉트 업컨버전하는 다이렉트 업컨버터(120)를 구비한 다이렉트 업컨버전 시스템(100), 다이렉트 업컨버전 시스템(100)에서 출력되는 RF 시그널의 스펙트럼을 분석하기 위한 스펙트럼 분석기(Spectrum Anaiyzer)(200) 및 다이렉트 업컨버전 시스템(100)과 스펙트럼 분석기(200)의 동작을 총괄적으로 제어하는 컨트롤 PC(300)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서, 스펙트럼 분석기(200)와 컨트롤 PC(300) 및 다이렉트 업컨버전 시스템(100)과 컨트롤 PC(300)는 각각 이더넷 또는 GPIB(General Purpose Interface Bus)로 연결될 수 있다.
도 5는 도 4의 다이렉트 업컨버전 시스템의 3-톤 기저대역 신호 발생부의 동작 원리를 설명하기 위한 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 3-톤 기저대역 신호 발생부(110)는, 주파수가 각각 f1, f2 및 f3이고 등 간격인 3개의 단일 톤(single-tone)으로 이루어진 기저대역 신호를 발생시킨다. 물론 코사인 또는 사인 함수를 이용하여 시간 영역에서 3-톤 신호를 발생시킬 수도 있으나 본 발명에서는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation)을 이용하여 주파수 영역에서 3-톤 기저대역 신호를 발생시키고 있다.
이와 같이 IFFT를 이용하여 3-톤 기저대역 신호를 발생시키는 이유는 주파수 영역에서 3-톤 기저대역 신호를 생성할 경우 I/Q 타이밍 스큐 및 I/Q 위상/게인 불균형의 보정이 보다 용이할 뿐만 아니라 통신 시스템이 OFDM 방식을 사용할 경우 동일한 I/Q 불균형 보정 방법을 사용할 수 있기 때문이다.
N-포인트 IFFT를 사용하는 경우 통신 시스템의 샘플링 레이트와 IFFT 사이즈인 N을 고려하여 f1, f2 및 f3 주파수에 해당하는 IFFT 입력 위치에 N을 입력하고 나머지 위치에는 '0'을 입력한다. 이 데이터를 이용하여 IFFT를 실행하면 주파수가 f1, f2 및 f3인 3개의 단일 톤 기저대역 신호가 발생되며 이를 반복함으로써 연속적인 3-톤 기저대역 신호를 발생시킬 수가 있다.
이렇게 발생된 3-톤 기저대역 신호는 이후 다이렉트 업컨버터(120)를 거쳐서 반송파가 fc인 RF 신호로 변조되는데, 이렇게 변조된 RF 신호는 I/Q 불균형을 갖게 된다. 이후 이러한 I/Q 불균형을 갖는 RF 신호는 스펙트럼 분석기(200)로 입력된다.
도 6은 스펙트럼 분석기에서 관찰된, I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 주파수 스펙트럼 분포도이다. I/Q 불균형이 없는 신호라면 스펙트럼 분석기(200)에서 측정된 주파수 스펙트럼 분포상 fc+f1, fc+f2 및 fc +f3의 주파수에서 3개의 톤 신호만 발생되어야 하나 I/Q 불균형의 영향으로 인해 반송파인 fc를 기준으로 대칭 주파수 fc-f1, fc-f2 및 fc-f3 에서도 미러 스펙트럼 성분이 발생한다.
한편, 컨트롤 PC(300)의 I/Q 불균형 측정 소프트웨어에서는 스펙트럼 분석기(200)로부터 스펙트럼 결과를 읽어와서 다이렉트 업컨버전 방식을 사용하는 해당 통신 시스템의 I/Q 위상 불균형, 게인 불균형 및 타이밍 스큐를 측정한다.
도 7은 컨트롤 PC에 설치된 I/Q 불균형 측정 소프트웨어의 기능 블록도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, I/Q 불균형 측정 소프트웨어의 기능적인 구성은 크게 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310), I/Q 타이밍 스큐 측정부(320), I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러(330) 및 I/Q 위상/게인 불균형 측정부(340)를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310)는 이더넷이나 GPIB 인터페이스를 통해 스펙트럼 분석기(200)로부터 측정값을 가져오는 기능을 담당한다. 즉, 입력된 I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3) 에서의 파워 값을 가져온다.
다음으로, I/Q 타이밍 스큐 측정부(320)는 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310)로부터 제공된 상기 6개 주파수 성분에 대한 파워 값을 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는데, 본 발명에서 제안하는 I/Q 타이밍 스큐 측정 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 3의 I/Q 불균형을 갖는 시스템이 주파수가 ω0인 단일 톤 신호를 출력하는 경우에 이를 아래의 수학식 1로 표현할 수 있다.
Figure pat00001
위의 수학식 1을 통해 위상 불균형 φ와 타이밍 스큐 τ는 서로 기저대역 신호의 위상에 영향을 주는 것을 알 수 있다. 또한 게인 불균형 g와 위상 불균형 φ는 주파수 성분 ω0에 무관함을 알 수 있다. 즉, 위상 불균형 φ와 타이밍 스큐 τ는 시간 영역의 기저대역 신호의 위상에 영향을 주어 시간 영역에서는 위상 불균형에 의한 위상 변화와 타이밍 스큐에 의한 위상 변화를 구분할 수 없다.
하지만 위상 불균형 φ가 주파수 성분 ω0에 영향을 받지 않는 반면에 타이밍 스큐 τ는 ω0에 영향을 받는 현상을 이용하면 두 인자에 의한 효과를 구분할 수 있는바, 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 타이밍 스큐를 측정한다. 전술한 바와 같이 본 발명에서 제안한 3-톤 기저대역 신호가 I/Q 불균형을 갖게 되면 도 6과 같이 6개의 스펙트럼 성분을 갖게 된다.
타이밍 스큐가 없고 위상 및 게인 불균형만 있다면 위상 및 게인 불균형은 주파수 성분에 무관하므로 fc-f1, fc-f2 및 fc-f3에서의 미러 스펙트럼은 일정한 크기를 갖게 되지만 타이밍 스큐가 함께 존재하는 경우, 각 주파수 성분의 미러 스펙트럼은 주파수에 따라 변화는 위상 성분으로 인해 도 6에서와 같이 서로 다른 크기를 갖게 된다. 따라서, 각 단일 톤에 대한 노멀 주파수(normal frequency)와 미러 주파수(mirror frequency) 성분의 파워 차이를 이용하여, 즉 fc+f1과 fc-f1의 파워 차이를 이용하여 f1 톤의 위상을 측정하고, fc+f2와 fc-f2의 파워 차이를 이용하여 f2 톤의 위상을 측정하며, fc+f3와 fc-f3의 파워 차이를 이용하여 f3 톤의 위상을 각각 측정한다.
각 톤의 위상은 아래의 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있는바, x는 fx와 -fx 주파수 성분의 파워 차이로 단위는 dBc이다.
Figure pat00002
한편, 전술한 바와 같이 타이밍 스큐는 주파수 성분에 따라 위상이 바뀌게 되므로 3개 톤의 각각에 대해 측정한 위상 차이를 이용하여 타이밍 스큐를 계산할 수 있는데, 위상 차이 및 타이밍 스큐는 아래의 수학식 3에 의해 계산할 수 있다.
Figure pat00003
한편, 측정의 정확도를 위해 일정 회수만큼 반복하여 측정할 수 있다.
본 발명에서는 I/Q 타이밍 스큐가 측정되면 이렇게 측정된 I/Q 타이밍 스큐를 I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러(330)를 통해 다이렉트 업컨버전 시스템(100)에 전달하는데, 이후 다이렉트 업컨버전 시스템(100)에서 I/Q 타이밍 스큐를 보정하고, 그 결과를 가지고 I/Q 위상/게인 불균형 측정부가 위상 및 게인 불균형을 측정하게 된다. 이는 주파수에 따라 변하는 특성을 가진 I/Q 타이밍 스큐와 주파수에 무관한 위상 불균형이 함께 있는 경우 I/Q 타이밍 스큐의 영향으로 인해 위상 불균형을 정확하게 측정할 수 없기 때문이다.
I/Q 위상 및 게인 불균형 측정은 3-톤 신호 중 f1 과 -f1 주파수 성분을 이용하여 측정하는데, 이는 I/Q 타이밍 스큐의 보정으로 인해 모든 주파수 성분에서 위상 및 게인 불균형 특성이 동일해지고, 이로 인해 3-톤 신호를 모두 이용할 필요가 없기 때문이다. I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러를 통해 I/Q 타이밍 스큐를 보정한 후에는 스펙트럼 분석기(200)로부터 f1과 -f1 주파수의 파워 값을 읽어온다. 다음으로 이렇게 읽어온 파워 값을 이용하여 위상 및 게인 불균형을 각각 측정한다.
도 8은 본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 단계 S10에서는 I/Q 불균형 측정을 위해 주파수가 각각 f1, f2 및 f3인 3-톤 기저대역 신호를 생성하는데, 이렇게 생성된 3-톤 기저대역 신호의 주파수 f1, f2 및 f3은 등 간격을 유지하도록 한다. 단계 S10은 다이렉트 업컨버전 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.
여기에서, 3-톤 기저대역 신호는 N-포인트 IFFT를 이용하여 주파수 영역에서 생성하도록 한다. 구체적으로 업컨버전 시스템(100)의 샘플링 레이트와 IFFT 사이즈인 N을 고려하여 f1, f2 및 f3 주파수에 해당하는 IFFT 입력 위치에 N을 입력하고 나머지 입력에는 '0'을 입력한다. 다음으로, 이 데이터를 이용하여 IFFT를 실행하면 주파수가 f1, f2 및 f3인 3개의 단일 톤 기저대역 신호가 생성되며, 이를 반복함으로써 연속적인 3-톤 신호를 생성할 수 있다. 3-톤 신호는 코사인 또는 사인 함수를 이용하여 시간 영역에서 생성할 수도 있으나 주파수 영역에서 3-톤 신호를 생성할 경우 I/Q 타이밍 스큐를 용이하게 보정할 수 있고, 나아가 WiLAN, WiMAX 또는 LTE 등과 같이 OFDM 통신 방식을 사용하는 시스템에서도 동일한 I/Q 타이밍 스큐 보정 알고리즘을 적용할 수가 있다.
다음으로, 이렇게 생성된 3-톤 기저대역 신호는 단계 S20에서 RF 신호로 주파수 변조(단계 S20)된 후에 스펙트럼 분석기(200)에 입력되는데, 이렇게 변조된 RF 신호는 I/Q 불균형을 갖는 신호이다. 단계 S20은 다이렉트 업컨버터(120)에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, 단계 S30에서는 스펙트럼 분석기(200)로부터 측정된 RF 신호의 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3)의 파워 크기를 가져오는데, 이 단계 S30은 이더넷 또는 GPIB와 같은 인터페이스를 통해 다이렉트 업컨버전 시스템(100)과 스펙트럼 분석기(200)를 컨트롤하는 컨트롤 PC(300)에 구비된 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310)에 의해 수행될 수 있다. 그리고 이를 위해 컨트롤 PC(300)에는 I/Q 타이밍 스큐 측정부(320), I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러(330) 및 I/Q 위상/게인 불균형 측정부(340)를 구비할 수 있다.
다음으로, 단계 S40 및 단계 S50에서는 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310)로부터 가져온 6개 주파수 성분에 대한 파워 차이에 각 단일 톤의 위상을 측정하고, 다시 이렇게 측정된 각 단일 톤의 위상 차이를 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정한다. 단계 S40 및 단계 S50은 I/Q 타이밍 스큐 측정부(320)에 의해 수행될 수 있다. 여기에서, I/Q 타이밍 스큐 측정은 위상 불균형이 주파수 성분에 영향을 받지 않는 반면에 타이밍 스큐는 주파수에 영향을 받는 현상을 이용하여 주파수 영역에서 측정하도록 한다. 즉, 타이밍 스큐는 위의 수학식 1에 의해 주파수에 따라 위상이 바뀌는 현상을 이용하여 f1, f2 및 f3 톤 각각의 위상을 측정(단계 S40)한 후에 이렇게 측정된 주파수별 위상의 변화량을 측정하여 타이밍 스큐를 측정(단계 S50)한다.
각 톤의 위상은 스펙트럼 분석기 컨트롤러(310)로부터 가져온 파워 크기를 위의 수학식 2에 대입하여 계산할 수 있다. 각 톤에 대한 위상이 모두 계산되면 각 톤 간의 위상 차를 계산하고 이를 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정한다. 측정의 정확도를 위해 일정 회수만큼 반복하여 측정할 수 있다.
이렇게 하여 I/Q 타이밍 스큐의 측정이 완료된 후에 단계 S60에서는 I/Q 타이밍 스큐를 보정하는데, 이를 위해 측정된 I/Q 타이밍 스큐를 I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러(330)를 통해 다이렉트 업컨버전 시스템(100)에 전달하여 다이렉트 업컨버전 시스템(100)이 I/Q 타이밍 스큐를 보정할 수 있도록 한다.
마지막으로 단계 S70에서는 이렇게 I/Q 타이밍 스큐가 보정된 신호에 대해 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정한다. 구체적으로, 단계 S70에서는 I/Q 타이밍 스큐 보정 후, 3-톤 신호 중 1개 톤, 예를 들어 f1과 -f1 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정한다. 이는 I/Q 타이밍 스큐의 보정으로 인해 모든 주파수 성분에서 위상 및 게인 불균형 특성이 동일해지고, 이로 인해 3-톤 신호를 모두 이용할 필요가 없기 때문인바, 이렇게 1개 톤의 주파수만를 이용하기 때문에 3개 톤의 주파수를 모두 사용할 때보다 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
100: 다이렉트 업컨버전 시스템, 110: 3-톤 기저대역 신호발생부,
120: 다이렉트 업컨버터, 200: 스펙트럼 분석기,
300: 컨트롤 PC, 310: 스펙트럼 분석기 컨트롤러,
320: I/Q 타이밍 스큐 측정부, 330: I/Q 타이밍 스큐 보정 컨트롤러,
340: I/Q 위상/게인 불균형 측정부

Claims (7)

  1. 스펙트럼 분석기로부터 I/Q 불균형을 갖는 RF 신호의 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3; f1, f2, 및 f3는 서로 다른 주파수를 갖는 단일 톤의 주파수 성분, fc는 캐리어 주파수)에서의 파워 값을 획득하는 파워값 획득 수단 및
    상기 파워값 획득 수단으로부터 제공된 상기 6개 주파수 성분에 대한 파워 값을 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는 I/Q 타이밍 스큐 측정 수단을 포함하여 이루어진 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    I/Q 타이밍 스큐가 보정된 상기 6개 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정하는 I/Q 위상/게인 측정 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    f1, f2 및 f3의 3개 톤의 기저대역 신호를 발생시키는 3-톤 기저대역 신호발생부 및 상기 3-톤 기저대역 신호발생부에서 발생된 I 및 Q 신호를 다이렉트 업컨버전하는 다이렉트 업컨버터를 구비한 다이렉트 업컨버전 시스템 및
    상기 다이렉트 업컨버전 시스템에서 출력되는 RF 시그널의 스펙트럼을 분석하여 I/Q 불균형을 갖는 상기 6개 주파수 성분(fc-f1, fc-f2, fc-f3, fc+f1, fc+f2, fc+f3)에 대한 파워값을 측정하는 스펙트럼 분석기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 3-톤 기저대역 신호발생부는 IFFT를 이용하여 주파수 영역에서 상기 3-톤 기저대역 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 I/Q 타이밍 스큐 측정 수단은,
    상기 6개 주파수 성분 중에서 fc+f1과 fc-f1의 파워 차이를 이용하여 f1 단일 톤의 위상을 측정하고, fc+f2와 fc-f2의 파워 차이를 이용하여 f2 단일 톤의 위상을 측정하며, fc+f3와 fc-f3의 파워 차이를 이용하여 f3 톤의 위상을 각각 측정한 후에
    상기 3개의 단일 톤 각각에 대해 측정한 위상 차이를 이용하여 타이밍 스큐를 계산하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 I/Q 위상/게인 측정 수단은,
    상기 다이렉트 업컨버전 시스템이 상기 측정된 I/Q 타이밍 스큐에 의해 I/Q 타이밍 스큐를 보정하여 얻어진 3개 톤 중에서 어느 1개 톤의 주파수 성분 및 이와 미러 관계에 있는 주파수 성분을 이용하여 I/Q 위상/게인을 특정하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 장치.
  7. 서로 다른 주파수를 갖는 적어도 3개의 연속적인 단일 톤 기저대역 신호(f1, f2, f3)를 생성한 후에 캐리어 주파수 fc로 변조하는 (a) 단계;
    3개의 노멀 주파수fc+f1, fc+f2, fc+f3)와 3개의 미러 주파수(fc-f1, fc-f2, fc-f3)의 파워를 측정하는 (b) 단계;
    상기 각 노멀 주파수와 이에 상응하는 미러 주파수의 파워 차이에 의해 각 단일 톤의 위상을 측정하는 (c) 단계;
    각각의 상기 단일 톤의 위상 차이를 이용하여 I/Q 타이밍 스큐를 측정하는 (d) 단계 및
    상기 (d) 단계에서 측정된 I/Q 타이밍 스큐에 의해 I/Q 타이밍 스큐가 보정된 상기 3개의 단일 톤 신호 중 1개의 단일 톤 신호를 이용하여 I/Q 위상 및 게인 불균형을 측정하는 (e) 단계를 포함하여 이루어진 다이렉트 업컨버전 시스템에서 I/Q 불균형 측정 방법.
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