KR20170011906A - Apparatus For Calibration of Active Array Antenna - Google Patents

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Abstract

The calibration apparatus of an active array antenna is disclosed. Provided is the calibration apparatus of an active array antenna, which is an active array antenna capable of being applied to a base station or a repeater, in a mobile communication (PCS, Cellular, CDMA, GSM, LTE, etc.) network, and can uniformly adjust a deviation such as the phase, gain, and delay of a signal on the multiple transmission/reception paths of the active array antenna. Particularly, the calibration apparatus according to the present embodiment provides a function that enables calibration operation in the active array antenna itself, regardless of a baseband signal processing device, and enables periodic calibration without affecting transmission/reception signals even during a service.

Description

액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치{Apparatus For Calibration of Active Array Antenna} [0001] The present invention relates to a calibration apparatus for an active array antenna,

본 실시예는 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a calibration apparatus for an active array antenna.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The contents described below merely provide background information related to the present embodiment and do not constitute the prior art.

이동통신 네트워크의 주요 관심 사항은 최근 급증하는 사용자 수와 관련하여 개별 사용자에게 신뢰성 있는 서비스 품질을 제공하는 것이다. 급증하는 사용자 수를 처리하기 위한 종래의 기술로는 이동통신 네트워크의 셀 내의 기지국 또는 중계기의 안테나로 액티브 어레이 안테나 구조를 적용하여 서비스 커버리지를 향상시키는 기술이 존재한다.A major concern of mobile communication networks is to provide reliable quality of service to individual users in connection with the recent surge in the number of users. In a conventional technique for processing a surging number of users, there is a technique for improving service coverage by applying an active array antenna structure to an antenna of a base station or a repeater in a cell of a mobile communication network.

액티브 어레이 안테나는 다수의 방사 소자를 포함하는 어레이를 구비한다. 액티브 어레이 안테나는 다수의 방사 소자에서 중계하는 빔을 각각 상이한 방향으로 지향시키기 위한 빔 형성 기능을 갖는다. 액티브 어레이 안테나는 송수신 빔의 신속한 빔 형성(Shaping) 및 조향 제어를 수행한다. 액티브 어레이 안테나는 안테나를 구성하는 다수의 방사 소자를 포함하는 어레이에서 각각의 방사 소자 별로, 송수신 신호의 위상제어를 위한 위상 시프터, 신호 전력의 증폭을 위한 증폭기 등을 포함하는 송수신 변환부를 각각 포함한다.The active array antenna comprises an array comprising a plurality of radiating elements. The active array antenna has a beam forming function for directing the beams to be relayed in the plurality of radiation elements in different directions. The active array antenna performs rapid beam shaping and steering control of the transmission / reception beam. The active array antenna includes a transceiver unit including a phase shifter for phase control of transmission and reception signals, an amplifier for amplifying signal power, and the like for each radiating element in an array including a plurality of radiating elements constituting the antenna .

액티브 어레이 안테나에 관한 기술로는 미국 특허번호 제8,599,861호(명칭: “Active Antenna Array And Method For Relaying Radio Signals”, 발명자: Georg Schmidt, Johannes Schlee, 출원인: KATHREIN-Werke KG, 등록일: 2013년 12월 3일)가 존재한다.The active array antenna is disclosed in U.S. Patent No. 8,599,861 entitled " Active Antenna Array And Method For Relaying Radio Signals ", inventor: Georg Schmidt, Johannes Schlee, applicant: KATHREIN-Werke KG, 3 days).

종래기술인 미국특허번호 제8,599,861호에 일부 개시된 바와 같이, 액티브 어레이 안테나는 다수의 방사 소자마다 대응되는 다수의 송수신 경로 상에서 신호의 위상, 이득, 지연 등의 편차를 균일하게 조정하기 위한 캘리브레이션 을 수행한다. 종래의 액티브 어레이 안테나의 각 송수신 경로 상에서 설치되는 액티브 소자 간의 제품 편차, 사용 환경에서 시간 경과에 따른 성능 편차 등이 발생할 수 있다. 종래의 액티브 어레이 안테나에서 발생하는 제품 편차, 성능 편차는 빔 형성 및 이득에 악영향을 준다. As partially disclosed in the prior art U.S. Patent No. 8,599,861, the active array antenna performs calibration to uniformly adjust the deviation of phase, gain, delay, etc. of signals on a plurality of transmission / reception paths corresponding to each of a plurality of radiation elements . Product deviations between active elements installed on each transmission / reception path of a conventional active array antenna, and performance deviations over time in the use environment may occur. The product variation and the performance variation occurring in the conventional active array antenna adversely affect beam formation and gain.

본 실시예는 이동통신(PCS, Cellular, CDMA, GSM, LTE 등) 네트워크에서, 기지국 또는 중계기에 적용될 수 있는 액티브 어레이 안테나로서, 액티브 어레이 안테나의 다수의 송수신 경로 상에서 신호의 위상, 이득, 지연 등의 편차를 균일하게 조정할 수 있는 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치를 제공하는 데 목적이 있다.The present embodiment is an active array antenna that can be applied to a base station or a repeater in a mobile communication (PCS, Cellular, CDMA, GSM, LTE, etc.) network. The active array antenna includes a phase, a gain, Which is capable of uniformly adjusting the deviation of the active array antenna.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 액티브 어레이 안테나(Active Array Antenna)의 캘리브레이션 장치에 있어서, 다수의 안테나 소자별 수신 경로로 입력되는 신호를 수신 신호로 변환하여 출력하는 수신 신호 변환기; 수신 경로별 상기 수신 신호의 주파수 대역외 주파수를 갖는 기준 신호를 발생하는 기준 신호 발생기; 상기 기준 신호를 상기 수신 신호 변환기로 입력시키는 기준 신호 전송부; 수신 경로별 상기 수신 신호에서 상기 대역외 주파수만을 필터링한 필터링 신호를 출력하는 필터부; 및 상기 기준 신호와 다수의 수신 경로별 상기 필터링 신호를 비교하여 다수의 수신 경로별 신호 특성 정보를 확인하며, 다수의 수신 경로별 상기 신호 특성 정보를 서로 비교하여 수신 경로 각각에 대한 오프셋(Offset)을 결정하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a calibration apparatus for an active array antenna, comprising: a reception signal converter for converting a signal input to a reception path for each of a plurality of antenna elements into a reception signal; A reference signal generator for generating a reference signal having a frequency outside the frequency band of the received signal for each receiving path; A reference signal transmitter for inputting the reference signal to the reception signal converter; A filter unit for outputting a filtered signal obtained by filtering only the out-of-band frequency from the received signal for each reception path; And comparing the reference signal with the filtering signal for each of a plurality of receiving paths to identify signal characteristic information for each of a plurality of receiving paths and comparing the signal characteristic information for each of a plurality of receiving paths to obtain an offset for each receiving path, And a compensator configured to determine a calibration value of the calibration signal.

본 실시에의 다른 측면에 의하면, 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치에 있어서, 다수의 안테나 소자별 송신 경로로 송신 신호를 입력받는 송신 신호 변환기; 상기 송신 신호와 상기 송신 신호 변환기로부터 출력되는 피드백 신호에 대한 교차 상관값과 보간값에 근거하여 다수의 송신 경로별 신호 특성 정보를 확인하며, 다수의 송신 경로별 상기 신호 특성 정보를 서로 비교하여 다수의 송신 경로 각각에 대한 오프셋을 결정하는 보상부; 및 상기 오프셋을 기반으로 다수의 송신 경로 각각에 대한 신호 특성 정보를 보상하는 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a calibration apparatus for an active array antenna, comprising: a transmission signal converter for receiving a transmission signal through a transmission path for each of a plurality of antenna elements; The signal characteristic information for each of the plurality of transmission paths is checked based on the cross correlation value and the interpolation value for the transmission signal and the feedback signal outputted from the transmission signal converter, A compensation unit for determining an offset for each of the transmission paths of the transmission path; And a compensator that compensates signal characteristic information for each of the plurality of transmission paths based on the offset.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 이동통신 네트워크에서, 기지국 또는 중계기에 적용될 수 있는 액티브 어레이 안테나로서, 액티브 어레이 안테나의 다수의 송수신 경로 상에서의 신호의 위상, 이득, 지연 등의 편차를 균일하게 조정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, as an active array antenna applicable to a base station or a repeater in a mobile communication network, it is possible to reduce the deviation of phase, gain, delay, etc. of signals on a plurality of transmission / There is an effect that can be adjusted.

본 실시예에 의하면, 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치는 수신 경로상에 서비스 주파수 대역외 주파수를 갖는 기준 신호를 발생하므로, 결과적으로 서비스 중에도 캘리브레이션이 가능한 효과를 갖는다.According to the present embodiment, the calibration device of the active array antenna generates the reference signal having the frequency outside the service frequency band on the reception path, and as a result, the calibration device can be calibrated even during the service.

본 실시예에 의하면, 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치는 송수신 경로상에서, 정확한 캘리브레이션이 가능할 수 있으며, 특히, 수신 경로상에서도 보다 정확하고, 안정적인 캘리브레이션이 가능한 효과가 있다. According to the present embodiment, the calibration apparatus of the active array antenna can be accurately calibrated on the transmission / reception path, and more particularly, it is possible to perform more accurate and stable calibration on the reception path.

본 실시예에 의하면, 파일럿 신호의 상관 관계를 크게 하기 위하여 자기 상관, 교차 상관이 우수한 신호로 설계하는 효과를 갖는다. 다시 말해, 사용할 수 있는 밴드 폭이 정해졌을 경우, 두 개 이상의 서로 다른 시퀀스를 갖는 신호로 설계하여 상관관계의 정확도를 높이는 효과가 있다.According to the present embodiment, there is an effect of designing as a signal excellent in autocorrelation and cross-correlation to increase the correlation of pilot signals. In other words, when the usable bandwidth is determined, there is an effect of increasing the accuracy of correlation by designing a signal having two or more different sequences.

도 1은 제 1,2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치가 적용된 액티브 어레이 안테나를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 제 1 보상 필터 엔진을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4a, 4b, 4c는 제 1 보상 필터 엔진의 각 모듈의 동작에 따른 특성 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 제 2 보상 필터 엔진을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 7a, 7b는 제 1,2 실시예에 따른 파일럿 신호 설계에 따른 특성 파형을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically showing an active array antenna to which a calibration apparatus according to the first and second embodiments is applied.
2 is a block diagram schematically showing a calibration apparatus according to the first embodiment.
3 is a block diagram schematically showing a first compensation filter engine according to the first embodiment.
4A, 4B and 4C are characteristic waveforms according to the operation of each module of the first compensation filter engine.
5 is a block diagram schematically showing a calibration apparatus according to the second embodiment.
6 is a block diagram schematically showing a second compensation filter engine according to the second embodiment.
7A and 7B are graphs showing characteristic waveforms according to the pilot signal design according to the first and second embodiments.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 제 1,2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치가 적용된 액티브 어레이 안테나를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing an active array antenna to which a calibration apparatus according to the first and second embodiments is applied.

본 실시예에 따른 액티브 어레이 안테나(100)는 신호 처리부(110), 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N), 다수의 안테나(방사) 소자(130_1 ~ 130_N)를 포함하는 안테나(방사) 소자 어레이(130)를 포함한다. 액티브 어레이 안테나(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 액티브 어레이 안테나(100)는 이동통신 네트워크의 기지국이나 중계기에 적용될 수 있다.The active array antenna 100 according to the present embodiment includes an antenna element array including a signal processing unit 110, a plurality of signal converters 120_1 to 120_N and a plurality of antenna elements 130_1 to 130_N, (130). The constituent elements included in the active array antenna 100 are not necessarily limited thereto. The active array antenna 100 may be applied to a base station or a repeater of a mobile communication network.

신호 처리부(110)는 원격의 기지국 본체 장치(예컨대, 기지국 본체 장치에 설치될 수 있는 베이스밴드 신호 처리 장비)와 송수신 신호를 주고받는다. 신호 처리부(110)는 디지털 레벨에서 송수신 신호의 레벨 조절 및 파형 조절을 수행한다. 신호 처리부(110)는 디지털 신호의 레벨을 증폭하는 디지털 업 변환 기능, 파고율 감소를 위한 CRF(Crest Factor Reduction) 기능 및 디지털 신호를 사전 왜곡하는 DPD(Digital Pre-Distortion) 기능 등을 수행하는 서브 모듈들을 포함할 수 있다. 신호 처리부(110)는 DSP(Digital Signal Processor) 소자 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다. The signal processing unit 110 exchanges transmission / reception signals with a remote base station main body apparatus (for example, a baseband signal processing apparatus that can be installed in the base station main body apparatus). The signal processing unit 110 performs level adjustment and waveform adjustment of the transmission and reception signals at the digital level. The signal processing unit 110 includes a digital up-conversion function for amplifying the level of a digital signal, a CRF (Crest Factor Reduction) function for reducing the crest factor, and a DPD (Digital Pre-Distortion) Lt; / RTI > The signal processing unit 110 may be implemented by a DSP (Digital Signal Processor) device or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)는 신호 처리부(110)와 안테나(방사) 소자 어레이(130) 사이에서 안테나(방사) 소자 어레이(130)의 다수의 안테나(방사) 소자(130_1 ~ 130_N)와 각각 대응되게 설치된다. 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)는 각각 신호 처리부(110)에서 출력되는 디지털 송신 신호를 고주파의 무선 송신 신호로 변환하여 대응하는 안테나(방사) 소자측으로 출력한다. 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)는 대응하는 안테나(방사) 소자로부터 수신되는 고주파의 무선 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리부(110)로 전송한다. 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)는 각각 송신 신호를 처리하는 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N), 수신 신호를 처리하는 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)를 포함한다.The plurality of signal converters 120_1 to 120_N includes a plurality of antenna elements 130_1 to 130_N of the antenna element array 130 between the signal processor 110 and the antenna element array 130, Respectively. The signal converters 120_1 to 120_N convert the digital transmission signals output from the signal processor 110 into high frequency radio transmission signals and output the radio transmission signals to the corresponding antenna (radiation) elements. The signal converters 120_1 to 120_N convert the radio frequency received radio signals received from the corresponding antenna (radiation) elements into digital signals and transmit them to the signal processor 110. The signal converters 120_1 to 120_N include transmission signal converters 120a_1 to 120a_N for processing transmission signals and reception signal converters 120b_1 to 120b_N for processing the reception signals, respectively.

본 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)의 다수의 송수신 경로 상에서의 송수신 신호의 위상, 이득, 지연의 편차를 균일하게 조정하기 위한 캘리브레이션 동작을 수행한다. The calibration apparatus 140 according to the present embodiment performs a calibration operation to uniformly adjust the deviation of the phase, gain, and delay of the transmission / reception signals on the plurality of transmission / reception paths of the plurality of signal converters 120_1 to 120_N.

제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)에서 안테나(방사) 소자 어레이(130)로 출력되는 각 송신 경로 상의 신호를 피드백받아 각 송신 경로 상의 신호 특성 정보(예컨대, 지연, 위상, 이득)을 확인한다. 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 신호 특성 정보를 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)의 송신 경로 중 기 설정된 하나의 기준 경로의 신호 특성 정보와 비교한다. 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 신호 특성 정보를 기준 경로의 신호 특성 정보와 비교하여 각 송신 경로에서 기준 경로 대비 지연, 위상, 이득의 오프셋 값을 확인한다. 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)의 송신 신호 입력 전단에서 각 송신 경로별로 오프셋 값을 보상한다. The calibration apparatus 140 according to the first embodiment receives signals on each transmission path outputted from the signal converters 120_1 to 120_N to the antenna element array 130 and outputs signal characteristic information (E.g., delay, phase, gain). The calibration apparatus 140 according to the first embodiment compares the signal characteristic information with the signal characteristic information of one predetermined reference path among the transmission paths of the signal converters 120_1 to 120_N. The calibration apparatus 140 according to the first embodiment compares the signal characteristic information with the signal characteristic information of the reference path, and confirms the offset value of the delay, phase, and gain with respect to the reference path in each transmission path. The calibration apparatus 140 according to the first embodiment compensates the offset value for each transmission path in the front side of the transmission signal input of the signal converters 120_1 to 120_N.

제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 안테나(방사) 소자 어레이(130)의 각 안테나(방사) 소자(130_1 ~ 130_N)에서 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)로 수신되는 각각의 수신 경로 상으로 기 설정된 기준 신호를 커플링하여 전송한다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)에서 출력되는 각각의 수신 경로의 수신 신호를 피드백받아 각 수신 경로 상의 신호 특성 정보(예컨대, 지연, 위상, 이득)을 확인한다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 신호 특성 정보를 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)의 수신 경로 중 기 설정된 하나의 기준 경로의 신호 특성 정보와 비교한다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 신호 특성 정보를 기준 경로의 신호 특성 정보와 비교하여 각 수신 경로에서 기준 경로 대비 지연, 위상, 이득의 오프셋 값을 확인한다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)의 수신 신호 출력 후단에서 각 수신 경로별로 오프셋 값을 보상한다.The calibration apparatus 140 according to the second embodiment includes a plurality of signal converters 120_1 to 120_N received from each antenna element (radiation) element 130_1 to 130_N of the antenna (radiation) element array 130, And couples the predetermined reference signal on the path for transmission. The calibration apparatus 140 according to the second embodiment feeds back the reception signals of the respective reception paths output from the plurality of signal converters 120_1 to 120_N and receives the signal characteristic information (e.g., delay, phase, gain ). The calibration apparatus 140 according to the second embodiment compares the signal characteristic information with the signal characteristic information of one predetermined reference path among the reception paths of the signal converters 120_1 to 120_N. The calibration apparatus 140 according to the second embodiment compares the signal characteristic information with the signal characteristic information of the reference path, and confirms the offset value of the delay, phase, and gain with respect to the reference path in each receiving path. The calibration apparatus 140 according to the second embodiment compensates the offset value for each reception path at the end of the reception signal output of the signal converters 120_1 to 120_N.

도 2는 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a calibration apparatus according to the first embodiment.

본 실시예에 따른 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 제 1 지연 보상 필터(243: 243_2 ~ 243_N), 제 1 합성기(244: 244_2 ~ 244_N), 송신 신호 변환기(120a: 120a_1 ~ 120_N), 전력 분기용 커플러(245: 245_1 ~ 245_N), 제 1 스위칭부(241), 제 1 다운 컨버터(242) 및 제 1 보상 필터 엔진(240)을 포함한다. 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 실시예에 따른 캘리브레이션 장치는 다수의 송신 경로에 대한 캘리브레이션 동작을 수행한다.The calibration apparatus 140 according to the first embodiment of the present invention includes a first delay compensation filter 243 (243_2 to 243_N), a first synthesizer 244 (244_2 to 244_N), a transmission signal converter 120a (120a_1 to 120_N A first switching unit 241, a first downconverter 242, and a first compensation filter engine 240. The first switching unit 242 and the first compensation filter engine 240 are connected to the first switching unit 241 and the second switching unit 242, respectively. The components included in the calibration apparatus 140 according to the first embodiment are not limited thereto. The calibration apparatus according to the first embodiment performs a calibration operation for a plurality of transmission paths.

다수의 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)는 각각의 송신 경로별로 다수의 송신 신호 변환기(120a: 120a_1 ~ 120a_N)를 포함한다. 각각의 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)는 제 1 업 컨버터(212: 212_1 ~ 212_N), 전력 증폭기(214: 214_1 ~ 214_N), 송신 필터(216: 216_1 ~ 216_N)를 포함한다. 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)는 다수의 안테나(방사) 소자별 송신 경로로 송신 신호를 입력받는다.The plurality of signal converters 120_1 to 120_N includes a plurality of transmission signal converters 120a (120a_1 to 120a_N) for each transmission path. Each of the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N includes first up-converters 212_1 to 212_N, power amplifiers 214_1 to 214_N and transmission filters 216_1 to 216_N. The transmission signal converters 120a_1 to 120a_N receive transmission signals on a transmission path for each of a plurality of antenna (radiation) elements.

각각의 제 1 업 컨버터(212_1 ~ 212_N)는 신호 처리부(110)에서 출력되는 디지털 송신 신호를 송신 주파수의 고주파 대역으로 주파수 업 변환한다. 제 1 업 컨버터(212_1 ~ 212_N)는 중간 주파수(IF)의 아날로그 신호로 변환한다. 제 1 업 컨버터(212_1 ~ 212_N)는 변환한 중간 주파수(IF) 신호를 국부 발진 신호와 혼합하여 해당 송신 주파수 대역의 고주파 송신 신호로 변환한다. 각각의 전력 증폭기(214_1 ~ 214_N)는 고출력의 송신 증폭기로서, 대응되는 업 컨버터의 출력을 제공받아 송신 전력 레벨로 고주파 신호를 증폭한다. 각각의 송신 필터(216_1 ~ 216_N)는 대응되는 전력 증폭기(214_1 ~ 214_N)에서 출력된 신호에서 송신 주파수 대역의 신호만 필터링하여 안테나(방사) 소자 어레이(130)로 출력한다. 송신 필터(216_1 ~ 216_N)에서 출력된 송신 신호는 수신 신호를 송신 신호의 경로와 분리하여 출력하는 송수신 분리부(미도시)를 경유하여 안테나(방사) 소자 어레이(130)로 전송한다. 송수신 분리부는 송수신 주파수 대역의 분리하기 위한 듀플렉서나 서큘레이터 등으로 구현될 수 있다. Each of the first up-converters 212_1 to 212_N up-converts the digital transmission signal output from the signal processing unit 110 into a high frequency band of a transmission frequency. The first up-converters 212_1 to 212_N convert an analog signal of an intermediate frequency (IF). The first up-converters 212_1 to 212_N mix the converted intermediate frequency (IF) signal with a local oscillation signal and convert the mixed signal into a high frequency transmission signal in the corresponding transmission frequency band. Each of the power amplifiers 214_1 to 214_N is a high-output transmission amplifier and receives the output of the corresponding up-converter to amplify the high-frequency signal at a transmission power level. Each of the transmission filters 216_1 to 216_N filters only the signals of the transmission frequency band from the signals output from the corresponding power amplifiers 214_1 to 214_N and outputs them to the antenna (radiation) element array 130. [ The transmission signals output from the transmission filters 216_1 to 216_N are transmitted to the antenna (radiation) element array 130 via a transmission / reception separation unit (not shown) for separating the reception signal from the transmission signal path and outputting the reception signal. The transmitting / receiving separating unit may be implemented as a duplexer or a circulator for separating the transmitting and receiving frequency bands.

다수의 전력 분기용 커플러(245: 245_1 ~ 245_N)는 다수의 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)의 후단, 즉, 다수의 송신 필터(216_1 ~ 216_N)의 후단에 설치되어, 안테나(방사) 소자 어레이(130)로 출력되는 각각의 송신 경로 상의 신호를 피드백받는다.The plurality of power branching couplers 245: 245_1 to 245_N are provided at the rear ends of the plurality of transmission signal converters 120a_1 to 120a_N, that is, at the rear ends of the plurality of transmission filters 216_1 to 216_N, And receives the signals on the respective transmission paths output to the controller 130.

제 1 스위칭부(241)는 다수의 전력 분기용 커플러(245_1 ~ 245_N)의 출력을 순차적으로 선택하여 출력한다. 제 1 스위칭부(241)는 외부 스위칭 제어 신호(SWctl)에 따라 다수의 전력 분기용 커플러(245_1 ~ 245_N)의 출력을 순차적으로 선택한다. 제 1 스위칭부(241)의 스위칭 제어 신호(SWctl)는 제 1 보상 필터 엔진(240)에서 출력되는 것으로 구현될 수 있다. The first switching unit 241 sequentially selects and outputs the outputs of the plurality of power branching couplers 245_1 to 245_N. The first switching unit 241 sequentially selects the outputs of the plurality of power dividing couplers 245_1 to 245_N according to the external switching control signal SWctl. The switching control signal SWctl of the first switching unit 241 may be implemented as being output from the first compensation filter engine 240.

제 1 다운 컨버터(242)는 제 1 스위칭부(241)에서 출력된 신호를 수신하여 주파수 다운 변환을 수행한 후 다시 디지털 변환하여, 원래의 디지털 송신 신호로 변환한다. 제 1 다운 컨버터(242)는 주파수 다운 컨버터로서, 제 1 스위칭부(241)에서 출력된 출력 신호가 송신 주파수의 고주파 대역이므로, 출력 신호를 국부 발진 신호와 혼합하여 중간 주파수의 신호로 변환한다. 제 1 다운 컨버터(242)는 아날로그/디지털 컨버터로서, 변환된 신호를 아날로그/디지털 변환한다.The first down converter 242 receives the signal output from the first switching unit 241, performs frequency down conversion, and then converts the digital signal into an original digital transmission signal. The first down converter 242 is a frequency down converter. Since the output signal output from the first switching unit 241 is a high frequency band of the transmission frequency, the first down converter 242 mixes the output signal with the local oscillation signal and converts the output signal into an intermediate frequency signal. The first down-converter 242 is an analog-to-digital converter, and converts the converted signal to analog / digital.

제 1 보상 필터 엔진(240)은 오프셋을 결정하기 위한 일종의 보상 모듈(유닛)으로서, 제 1 다운 컨버터(242)의 출력을 제공받은 후 다수의 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)로 입력되는 각각의 송신 신호와 비교하여 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보(예컨대, 지연, 위상, 이득)을 확인한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)은 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보를 비교하여 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋을 확인한다.The first compensation filter engine 240 is a kind of compensation module for determining the offset of each of the input signals to be supplied to the plurality of transmission signal converters 120a_1 to 120a_N after receiving the output of the first downconverter 242, (E.g., delay, phase, gain) on each transmission path as compared with the transmission signal. The first compensation filter engine 240 compares the signal characteristic information on each transmission path and confirms the offset of the signal characteristic information on each transmission path.

다시 말해, 제 1 보상 필터 엔진(240)은 송신 신호와 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)로부터 출력되는 피드백 신호에 대한 교차 상관값과 보간값에 근거하여 다수의 송신 경로별 신호 특성 정보를 확인한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)은 다수의 송신 경로별 신호 특성 정보를 서로 비교하여 다수의 송신 경로 각각에 대한 오프셋을 결정한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)은 다수의 송신 경로 중 기 설정된 어느 하나의 기준 경로에 대한 신호 특정 정보를 기준으로 다수의 송신 경로 중 나머지 경로에 대한 신호 특성 정보를 비교하여 오프셋을 결정한다.In other words, the first compensation filter engine 240 confirms signal characteristic information for a plurality of transmission paths based on the cross-correlation value and the interpolation value of the transmission signal and the feedback signal output from the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N . The first compensation filter engine 240 compares signal characteristic information for a plurality of transmission paths with each other to determine an offset for each of a plurality of transmission paths. The first compensation filter engine 240 compares the signal characteristic information of the remaining paths among the plurality of transmission paths with reference to the signal specifying information for a predetermined reference path among the plurality of transmission paths to determine the offset.

제 1 보상 필터 엔진(240)은 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보를 비교하는 경우, 기 설정된 하나의 기준 경로의 신호 특성 정보와 다른 송신 경로들의 신호 특성 정보 오프셋을 확인한다. 도 2의 실시예에서는 예컨대, 참조번호 120a_1의 송신 신호 변환기에 해당하는 송신 경로가 기준 경로로 설정되는 것으로 도시되고 있다. 기 설정된 기준 경로 상에서의 오프셋 보상은 필요하지 않은 경우, 도 2의 실시예에서는 기준 경로로 설정된 송신 경로 외에 나머지 송신 경로에 보상기로서, 다수의 제 1 지연 보상 필터(243_2 ~ 243_N), 다수의 제 1 합성기(244_2 ~ 244_N)가 설치됨이 도시되고 있다. When comparing the signal characteristic information on each transmission path, the first compensation filter engine 240 confirms the signal characteristic information of one predetermined reference path and the signal characteristic information offset of the other transmission paths. In the embodiment of FIG. 2, for example, a transmission path corresponding to the transmission signal converter of reference numeral 120a_1 is set as a reference path. In the embodiment of FIG. 2, when offset compensation on the predetermined reference path is not required, a plurality of first delay compensation filters 243_2 to 243_N as compensators in the remaining transmission paths other than the transmission path set as the reference path, 1 synthesizers 244_2 to 244_N are installed.

제 1 보상 필터 엔진(240)은 안테나 초기 설치와 더불어, 서비스 중에서도 기 설정된 주기로 캘리브레이션 동작을 수행한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)은 안테나의 동작을 전반적으로 제어하는 별도의 안테나 제어부(미도시)로부터의 제어에 의해 본 실시예의 캘리브레이션 동작(초기 설치시 및 주기적으로)이 수행한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)이 안테나 제어부(미도시)로부터의 제어에 의해 동작하는 경우, 다수의 송신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋을 주기적으로 모니터링하다가, 다수의 송신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋이 기 설정된 기준값을 초과할 경우에 이의 보상 동작을 수행한다.The first compensation filter engine 240 performs a calibration operation in a predetermined period among services in addition to initial antenna installation. The first compensation filter engine 240 performs the calibration operation (initial installation and periodically) of the present embodiment under the control of a separate antenna control unit (not shown) that controls the overall operation of the antenna. When the first compensation filter engine 240 operates under the control of an antenna control unit (not shown), it periodically monitors the offset of the signal characteristic information on a plurality of transmission paths, And performs its compensation operation when it exceeds the preset reference value.

다수의 제 1 지연 보상 필터(243_2 ~ 243_N)는 지연을 보상하기 위한 보상기로서, 제 1 보상 필터 엔진(240)에서 확인한 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋에 따라, 각각의 송신 경로 상의 신호 특성 정보를 보상한다. 제 1 지연 보상 필터(243_2 ~ 243_N)는 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)의 입력단과 다수의 송신 경로의 입력단 사이마다 연결되어, 오프셋에 근거한 지연값을 보상한다. The plurality of first delay compensation filters 243_2 to 243_N are compensators for compensating for the delay. In accordance with the offset of the signal characteristic information on each transmission path identified by the first compensation filter engine 240, And compensates the characteristic information. The first delay compensation filters 243_2 to 243_N are connected between the input terminals of the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N and the input terminals of the plurality of transmission paths to compensate for the delay value based on the offset.

제 1 지연 보상 필터(243_2 ~ 243_N)는 FIR(Finite Impulse Response) 필터 구조 등을 이용하여 구현될 수 있다. 제 1 지연 보상 필터(243_2 ~ 243_N)는 제 1 보상 필터 엔진(240)에서 확인한 각각의 대응되는 송신 경로 상의 신호 특성 정보 중 신호 지연에 해당하는 오프셋 값에 따른 하드웨어적인 신호 처리 구조를 구현한다. The first delay compensation filters 243_2 to 243_N may be implemented using an FIR (Finite Impulse Response) filter structure or the like. The first delay compensation filters 243_2 to 243_N implement a hardware signal processing structure according to the offset value corresponding to the signal delay among the signal characteristic information on each corresponding transmission path confirmed by the first compensation filter engine 240. [

다수의 제 1 합성기(244_2 ~ 244_N)는 이득 및 위상을 보상한다. 다수의 제 1 합성기(244_2 ~ 244_N)는 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)의 입력단과 다수의 송신 경로의 입력단 사이마다 연결되어, 오프셋에 근거한 이득값 또는 위상값을 보상한다. 다수의 제 1 합성기(244_2 ~ 244_N)는 제 1 보상 필터 엔진(240)에서 확인한 각각의 대응되는 송신 경로 상의 신호 특성 정보 중 이득 및 위상에 해당하는 오프셋 값에 따른 보상 신호를 해당 송신 경로에 합성한다.A plurality of first synthesizers 244_2 through 244_N compensate for gain and phase. The plurality of first synthesizers 244_2 to 244_N are connected between the input terminals of the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N and the input terminals of the plurality of transmission paths to compensate for the gain or phase value based on the offset. A plurality of first synthesizers 244_2 through 244_N synthesize a compensation signal according to an offset value corresponding to a gain and a phase among signal characteristic information on each corresponding transmission path identified by the first compensation filter engine 240, do.

도 3은 제 1 실시예에 따른 제 1 보상 필터 엔진을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.3 is a block diagram schematically showing a first compensation filter engine according to the first embodiment.

본 실시예에 따른 제 1 실시예에 따른 제 1 보상 필터 엔진(240)은 제 1 상관기(310), 제 1 보간기(320) 및 제 1 피크 검출기(330)를 포함한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The first compensation filter engine 240 according to the first embodiment according to the present embodiment includes a first correlator 310, a first interpolator 320 and a first peak detector 330. The components included in the first compensation filter engine 240 are not necessarily limited thereto.

제 1 상관기(310)는 송신 신호 및 피드백 신호를 수신하며, 송신 신호와 피드백 신호 각각 간에 교차상관 기법을 적용하여 교차상관값을 산출한다. 제 1 상관기(310)는 다수의 송신 경로 별로 각각의 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)로 입력되는 ‘송신 신호’와 다수의 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)에서 출력된 후 피드백된 ‘피드백 신호’(즉, 전력 분기용 커플러(245: 245_1 ~ 245_N), 제 1 스위칭부(241), 제 1 다운 컨버터(242)를 경유한 신호)를 일차적으로 찾는다. 제 1 상관기(310)는 교차상관 기법을 이용하여 송신 신호 변환기(120a_1 ~ 120a_N)로 입력되는 ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’ 사이의 지연 시간을 찾는다. 다시 말해, 제 1 상관기(310)는 시간축 상에서 ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’ 사이의 상관 함수의 최대값을 확인한 후 ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’ 간의 일차적인 지연 시간을 찾는다. 제 1 상관기(310)에 주어지는 ‘송신 신호’(및 ‘피드백 신호’)는 기 설정된 61.44 MHz의 샘플링 주파수에 따라 디지털로 변환된 신호이다. 샘플링 주파수는 설계에 따라 달라질 수 있다.‘송신 신호’(및 ‘피드백 신호’)가 디지털로 변환할 때의 아날로그 디지털 샘플링 스펙트럼은 도 4a에 도시된 바와 같다. The first correlator 310 receives a transmission signal and a feedback signal, and calculates a cross-correlation value by applying a cross-correlation technique between the transmission signal and the feedback signal. The first correlator 310 receives a 'transmission signal' input to each of the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N and a feedback signal 'feedback signal' output from the plurality of transmission signal converters 120a_1 to 120a_N, (That is, a signal passed through the power branching couplers 245: 245_1 to 245_N, the first switching unit 241, and the first down converter 242). The first correlator 310 finds a delay time between the 'transmission signal' and the 'feedback signal' input to the transmission signal converters 120a_1 to 120a_N using the cross-correlation technique. In other words, the first correlator 310 checks the maximum value of the correlation function between the 'transmission signal' and the 'feedback signal' on the time axis, and then finds a primary delay time between the 'transmission signal' and the 'feedback signal'. The 'transmit signal' (and the 'feedback signal') given to the first correlator 310 is a digitally converted signal according to a preset sampling frequency of 61.44 MHz. The sampling frequency may vary depending on the design. The analog digital sampling spectrum when the 'transmission signal' (and the 'feedback signal') is converted to digital is as shown in FIG.

도 4b는 ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’ 간의 교차상관 기법을 적용한 결과값에 대한 그래프를 나타낸다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 교차상관 기법을 이용하여 일차적으로 입력 송신신호와 ‘피드백 신호’ 사이의 지연 시간을 찾을 수 있다. FIG. 4B is a graph illustrating a result of applying the cross-correlation technique between the 'transmission signal' and the 'feedback signal'. As shown in FIG. 4B, the delay time between the input transmission signal and the 'feedback signal' can be firstly detected using the cross-correlation technique.

제 1 보간기(320)는 제 1 상관기(310)의 출력단과 연결되어 교차상관값을 수신하며, 교차상관값을 무선 고주파 대역에 대응되도록 보간하여 보간값을 산출한다. 제 1 보간기(320)는 제 1 상관기(310)로부터 얻어진 결과값을 추가적으로 보간한다. 제 1 보간기(320)는 제 1 업샘플링기(322), LPF(Low Pass Filter) 구조의 제 1 FIR 필터(324)를 적용하여 구현할 수 있다.The first interpolator 320 is connected to the output of the first correlator 310 to receive the cross correlation value and interpolates the cross correlation value to correspond to the radio high frequency band to calculate the interpolated value. The first interpolator 320 further interpolates the resultant value obtained from the first correlator 310. The first interpolator 320 may be implemented by applying a first upsampler 322 and a first FIR filter 324 having a low pass filter (LPF) structure.

제 1 업샘플링기(322)는 210(1024) 배에 따른 업샘플링 수행하여, 전체적인 보간 작업이 주어진 값의 210 단계 세분화되게 구현될 수 있다. 제 1 보간기(320)로 인해 최종적으로 도 4c에 도시된 바와 같이, 약 62 GHz의 샘플링 주파수에 해당하는 보간된 결과값을 얻을 수 있다. 업샘플링의 배수는 캘리브레이션 시간 또는 정확도에 따라 달라질 수 있다.The first upsampler 322 may perform upsampling according to 2 10 (1024) times, such that the overall interpolation operation is subdivided into 2 10 levels of a given value. The first interpolator 320 finally results in interpolated results corresponding to a sampling frequency of about 62 GHz, as shown in Figure 4C. The multiple of upsampling may vary depending on the calibration time or accuracy.

제 1 보상 필터 엔진(240)이 제 1 보간기(320)를 이용하여 보간 작업을 수행하는 것은 고주파 대역의 무선 송신 신호간의 실제 지연 시간을 보다 정확히 확인하기 위함이다. 제 1 보간기(320)는 실제 무선으로 송신되는 고주파 대역에 대응되게 보간 작업을 수행한다. 예컨대, 제 1 보간기(320)를 이용하지 않는 경우, 제 1 실시예에 따른 제 1 보상 필터 엔진(240)은 무선 송신 주파수가 2GHz 이상(예컨대, 2.6GHz)인 경우에 이와 대응되게 업샘플링을 수행한다. 61.44 MHz의 샘플링 주파수에 따른 주기는 약 16 ns이다.The first compensation filter engine 240 performs the interpolation operation using the first interpolator 320 in order to more accurately confirm the actual delay time between the radio transmission signals in the high frequency band. The first interpolator 320 performs an interpolation operation corresponding to a high frequency band transmitted in real radio. For example, in the case where the first interpolator 320 is not used, the first compensation filter engine 240 according to the first embodiment may perform upsampling in a case where the radio transmission frequency is 2 GHz or more (for example, 2.6 GHz) . The period according to the sampling frequency of 61.44 MHz is about 16 ns.

제 1 보간기(320)를 이용하지 않는 경우, 제 1 보상 필터 엔진(240)은 샘플링 주파수의 주기에 따라 실제 무선 송신 주파수가 2.6 GHz(주기: 약 0.36ns)인 경우, ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’의 교차상관 기법을 이용하여 얻어진 결과값을 그대로 적용하여 지연 시간을 얻는다. 얻어진 지연 시간은 상당한 오차를 가지나 본 실시예에서는 제 1 상관기(310)의 결과값을 제 1 보간기(320)를 이용하여 실제 고주파 대역 차원에서 정확한 시간 지연을 얻는다. In the case where the first interpolator 320 is not used, the first compensation filter engine 240 outputs the 'transmission signal' and the 'transmission signal' when the actual radio transmission frequency is 2.6 GHz (period: about 0.36 ns) The delay time is obtained by applying the result obtained by using the cross-correlation technique of the 'feedback signal' as it is. The obtained delay time has a considerable error, but in this embodiment, the result of the first correlator 310 is obtained by using the first interpolator 320 to obtain an accurate time delay in the actual high frequency band dimension.

제 1 피크 검출기(330)는 제 1 보간기(320)의 출력단과 연결되어 보간값을 수신하며, 보간값에서 검출된 피크에 근거하여 송신 신호와 피드백 신호간의 신호 특성 정보를 확인한다. 제 1 피크 검출기(330)는 제 1 보간기(320)에서 구해진 보간된 결과값에서 피크 지점(a)을 찾아서, 최종적으로 ‘송신 신호’와 ‘피드백 신호’간의 보다 정확한 지연 시간을 이차적으로 찾는다. 다시 말해, 제 1 피크 검출기(330)는 피크 지점(a)의 샘플링 인덱스를 찾은 후 샘플링 인덱스를 샘플링 주파수(62GHz)의 주기와 곱하여, 정확한 지연 시간을 확인한다. 제 1 피크 검출기(330는 피크 지점(a)의 크기를 확인하여 이득 및 위상도 추정한다. The first peak detector 330 is connected to the output of the first interpolator 320 to receive the interpolation value and confirms the signal characteristic information between the transmission signal and the feedback signal based on the peak detected in the interpolation value. The first peak detector 330 finds the peak point a in the interpolated result value obtained by the first interpolator 320 and finally finds a more accurate delay time between the 'transmission signal' and the 'feedback signal' . In other words, the first peak detector 330 finds the sampling index of the peak point (a), and then multiplies the sampling index by the period of the sampling frequency (62 GHz) to confirm the correct delay time. The first peak detector 330 identifies the magnitude of the peak point (a) and also estimates the gain and the phase.

도 3에 도시된 바와 같이 제 1 실시예에 따른 제 1 보상 필터 엔진(240)은 각 송신 경로별로 정확한 신호 특성 정보(지연, 이득, 위상)을 확인한다. 제 1 보상 필터 엔진(240)은 각 송신 경로별로 신호 특성 정보를 비교하여 각 송신 경로별로 신호 특성 정보 간의 오프셋을 확인한다. As shown in FIG. 3, the first compensation filter engine 240 according to the first embodiment confirms accurate signal characteristic information (delay, gain, phase) for each transmission path. The first compensation filter engine 240 compares the signal characteristic information for each transmission path and confirms the offset between the signal characteristic information for each transmission path.

도 5는 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.5 is a block diagram schematically showing a calibration apparatus according to the second embodiment.

본 실시예에 따른 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 BPF(Band-Pass Filter)(558), 제 2 지연 보상 필터(556: 556_2 ~ 556_N), 수신 신호 변환기(120b: 120b_1 ~ 120b_N), 전력 커플링용 커플러(554: 554_1 ~ 554_N), 제 2 업 컨버터(552), 기준 신호 발생기(551), 제 2 보상 필터 엔진(550)을 포함한다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제 2 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 다수의 수신 경로에 대한 캘리브레이션 동작을 수행한다. The calibration apparatus 140 according to the second embodiment of the present invention includes a BPF (Band-Pass Filter) 558, a second delay compensation filter 556 (556_2 to 556_N), a received signal converter 120b (120b_1 to 120b_N A coupler 554: 554_1 to 554_N for power coupling, a second up-converter 552, a reference signal generator 551, and a second compensation filter engine 550. The components included in the calibration apparatus 140 according to the second embodiment are not limited thereto. The calibration apparatus 140 according to the second embodiment performs a calibration operation for a plurality of reception paths.

각각의 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)는 수신 필터(517_1 ~ 517_N), 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(516_1 ~ 516_N), 제 2 다운 컨버터(515_1 ~ 515_N)를 포함한다. 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)는 다수의 안테나(방사) 소자별 수신 경로로 수신 신호를 출력한다.Each of the reception signal converters 120b_1 to 120b_N includes reception filters 517_1 to 517_N, low noise amplifiers (LNA) 516_1 to 516_N and second down converters 515_1 to 515_N. The reception signal converters 120b_1 to 120b_N output reception signals to reception paths for a plurality of antenna (radiation) elements.

각각의 수신 필터(517_1 ~ 517~_N)는 안테나(방사) 소자 어레이(130)에서 송수신 분리부(미도시)로 출력되는 각 안테나(방사) 소자별 수신 신호를 수신한 후 수신 주파수 대역의 신호만 필터링하여 출력한다. 각각의 저잡음증폭기(516_1 ~ 516_N)는 대응되는 수신 필터(517_1 ~ 517~_N)에서 출력된 신호를 저잡음 증폭하여 출력한다. 각각의 제 2 다운 컨버터(515_1 ~ 515_N)는 대응되는 저잡음증폭기(516_1 ~ 516_N)에서 출력되는 수신 신호에서 주파수 다운 변환을 수행한 후 다시 디지털 변환하여 출력한다. 다시 말해, 제 2 다운 컨버터(515_1 ~ 515_N)는 주파수다운 컨버터로서, 저잡음증폭기(516_1 ~ 516_N)에서 출력되는 고주파의 수신 신호를 국부 발진 신호와 혼합하여 중간 주파수의 신호로 변환한다. 제 2 다운 컨버터(515_1 ~ 515_N)는 아날로그/디지털 컨버터로서, 변환된 신호를 아날로그/디지털 변환한다. 제 2 다운 컨버터(515_1 ~ 515_N)에서 출력되는 신호는 이후 도 1에 도시된 바와 같은 신호 변환부(120_1 ~ 120_N)로 제공된다. Each of the reception filters 517_1 to 517 to _N receives a reception signal for each antenna (radiation) device output from the antenna (radiation) element array 130 to a transmission / reception separation unit (not shown) And outputs it. Each of the low-noise amplifiers 516_1 to 516_N low-noise amplifies and outputs a signal output from the corresponding reception filter 517_1 to 517 to N. Each of the second down converters 515_1 to 515_N performs frequency down conversion on the received signal output from the corresponding low noise amplifiers 516_1 to 516_N, and then converts the converted signal into a digital signal. In other words, the second down-converters 515_1 to 515_N are frequency down-converters that mix the received high-frequency signals output from the low-noise amplifiers 516_1 to 516_N with the local oscillation signals and convert them into intermediate frequency signals. The second down converters 515_1 to 515_N are analog / digital converters, and convert the converted signals into analog / digital signals. The signals output from the second down converters 515_1 to 515_N are provided to the signal converters 120_1 to 120_N as shown in FIG.

기준 신호 발생기(551)는 디지털 변환된 수신 신호에 대응되는 가상의 기준 수신 신호를 제공하기 위하여, 별도의 기준 신호를 발생한다. The reference signal generator 551 generates a separate reference signal to provide a virtual reference reception signal corresponding to the digitally converted reception signal.

기준 신호 발생기(551)는 수신 경로별 수신 신호의 주파수 대역외 주파수를 갖는 기준 신호를 발생한다. 기준 신호 발생기(551)에서 서비스 주파수 대역외 주파수를 갖는 기준 신호를 발생하므로, 결과적으로 캘리브레이션 장치(140)는 서비스 중에도 캘리브레이션이 가능하다. 제 2 업 컨버터(552)는 기준 신호 발생기(551)로부터 발생된 기준 신호를 주파수 업 변환한다. 제 2 업 컨버터(552)는 기준 신호 발생기(551)의 출력단과 연결되어 기준 신호를 수신하며, 기준 신호를 주파수 업 변환한 변환 신호를 출력한다. 제 2 스위칭부(553)는 제 2 업 컨버터(552)로부터 출력된 신호를 다수의 수신 경로에 대응되는 분기 경로들로 순차적으로 선택하여 출력한다. The reference signal generator 551 generates a reference signal having a frequency outside the frequency band of the reception signal for each reception path. The reference signal generator 551 generates a reference signal having a frequency outside the service frequency band, so that the calibration device 140 can be calibrated even during service. The second up-converter 552 up-converts the reference signal generated from the reference signal generator 551. The second up-converter 552 is connected to the output terminal of the reference signal generator 551, receives the reference signal, and outputs a converted signal obtained by up-converting the reference signal. The second switching unit 553 sequentially selects and outputs the signal output from the second up-converter 552 through the branch paths corresponding to the plurality of reception paths.

제 2 스위칭부(553)는 제 2 업 컨버터(552)의 출력단과 연결되어 변환 신호를 수신한다. 제 2 스위칭부(553)는 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)의 입력단과 연결되어 변환 신호를 전송한다. 제 2 스위칭부(553)는 변환 신호를 수신 경로에 대응되는 분기 경로들 중 하나를 선택하여 순차적으로 출력하도록 스위칭한다. 제 2 스위칭부(553)는 외부 스위칭 제어 신호(SWctl)에 따라 제 2 업 컨버터(552)의 출력을 다수의 전력 커플링용 커플러(554)중 선택된 커플러로 순차적으로 출력한다. 제 2 스위칭부(553)의 스위칭 제어 신호(SWctl)는 제 2 보상 필터 엔진(550)에서 출력하는 것으로 구현할 수 있다. The second switching unit 553 is connected to the output terminal of the second up-converter 552 to receive the converted signal. The second switching unit 553 is connected to the input terminals of the reception signal converters 120b_1 to 120b_N and transmits the converted signals. The second switching unit 553 switches the conversion signal so that one of the branch paths corresponding to the reception path is selected and sequentially output. The second switching unit 553 sequentially outputs the output of the second up-converter 552 to the selected coupler among the plurality of power coupling couplers 554 according to the external switching control signal SWctl. The switching control signal SWctl of the second switching unit 553 may be output from the second compensation filter engine 550.

전력 커플링용 커플러(554_1 ~ 554_N)는 다수의 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)의 전단, 즉 다수의 수신 필터(517_1 ~ 517~_N)의 전단에 설치된다. 전력 커플링용 커플러(554_1 ~ 554_N)는 제 2 스위칭부(553)와 연결되는 분기 경로들 중 대응되는 분기 경로로 제공되는 신호를 각각의 수신 경로 상으로 커플링하여 전달한다. 전력 커플링용 커플러(554_1 ~ 554_N)는 제 2 스위칭부(553)와 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N) 사이에 연결되어 분기 경로로 전송되는 신호를 커플링하여 전송한다.The power coupling couplers 554_1 to 554_N are installed at the front ends of the plurality of receiving signal converters 120b_1 to 120b_N, that is, at the front ends of the plurality of receiving filters 517_1 to 517 to N. Couplers 554_1 to 554_N for power couplings couples the signals provided on the corresponding branch paths among the branch paths connected to the second switching unit 553 to each reception path and transmits the coupled signals. Couplers 554_1 to 554_N for power coupling are coupled between the second switching unit 553 and the reception signal converters 120b_1 to 120b_N to couple and transmit signals transmitted through the branch paths.

제 2 보상 필터 엔진(550)은 보상 필터 엔진은 오프셋을 결정하기 위한 일종의 보상 모듈(유닛)으로서, 기준 신호 발생기(551)로부터 발생되는 기준 신호를 수신한 후 BPF(558)에서 출력되는 필터링 신호와 비교하여 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보(예컨대, 지연, 위상, 이득)을 확인한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)은 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보를 비교하여 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋을 확인한다.The second compensation filter engine 550 is a kind of compensation module (unit) for determining the offset. The compensation filter engine 550 receives the reference signal generated from the reference signal generator 551, (E.g., delay, phase, and gain) on each receiving path. The second compensation filter engine 550 compares the signal characteristic information on each receiving path to identify the offset of the signal characteristic information on each receiving path.

다시 말해, 제 2 보상 필터 엔진(550)은 기준 신호와 다수의 수신 경로별 필터링 신호 각각에 대한 교차 상관값과 보간값에 근거하여 다수의 수신 경로별 신호 특성 정보(지연 특성 정보, 위상 특성 정보 및 이득 특성 정보 중 적어도 하나 이상의 정보)를 확인한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)은 다수의 수신 경로별 신호 특성 정보를 서로 비교하여 수신 경로 각각에 대한 오프셋을 결정한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)은 다수의 수신 경로 중 기 설정된 어느 하나의 기준 경로에 대한 신호 특정 정보를 기준으로 다수의 수신 경로 중 나머지 경로에 대한 신호 특성 정보를 비교하여 오프셋을 결정한다.In other words, the second compensation filter engine 550 may include a plurality of signal characteristic information for each receiving path (delay characteristic information, phase characteristic information, and the like) based on the cross-correlation value and the interpolation value for each of the reference signal, And gain characteristic information). The second compensation filter engine 550 compares the signal characteristic information for each of a plurality of receiving paths to each other to determine an offset for each of the receiving paths. The second compensation filter engine 550 compares the signal characteristic information of the remaining paths among the plurality of reception paths with reference to the signal specifying information of the predetermined one of the plurality of reception paths to determine the offset.

제 2 보상 필터 엔진(550)은 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보를 비교할 경우에, 미리 하나의 기준 경로를 설정한 후 기준 경로의 신호 특성 정보와 다른 수신 경로들의 신호 특성 정보 오프셋을 확인한다. When comparing the signal characteristic information on each reception path, the second compensation filter engine 550 sets one reference path in advance and confirms the signal characteristic information of the reference path and the signal characteristic information offset of the other reception paths.

도 5의 실시예에서는 참조번호 120b_1의 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)에 해당하는 수신 경로가 기준 경로로 설정되어 있다. 기 설정된 기준 경로 상에서의 오프셋 보상이 필요하지 않은 경우, 도 5의 실시예에서는 기준 경로로 설정된 수신 경로 외에 나머지 수신 경로에 보상기로서, 다수의 제 2 지연 보상 필터(556_2 ~ 556_N)와, 다수의 제 2 합성기(557_2 ~ 557_N)가 설치됨이 도시되고 있다. In the embodiment of FIG. 5, the reception path corresponding to the reception signal converters 120b_1 to 120b_N of the reference numeral 120b_1 is set as a reference path. In the embodiment of FIG. 5, when offset compensation on a predetermined reference path is not required, a plurality of second delay compensation filters 556_2 to 556_N as compensators in the remaining reception paths other than the reception path set as the reference path, And the second synthesizers 557_2 to 557_N are installed.

제 2 보상 필터 엔진(550)은 안테나 초기 설치와 더불어, 서비스 중에서도 기 설정된 주기로 캘리브레이션 동작을 수행한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)은 안테나의 동작을 전반적으로 제어하는 별도의 안테나 제어부(미도시)의 제어에 의해 본 실시예의 캘리브레이션 동작(초기 설치시 및 주기적으로)이 수행한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)이 안테나 제어부(미도시)의 제어에 의해 동작하는 경우, 다수의 수신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋을 주기적으로 모니터링하다가, 다수의 수신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋이 기 설정된 기준값을 초과할 경우에 이의 보상 동작을 수행한다.The second compensation filter engine 550 performs a calibration operation in a predetermined period among the services, in addition to the antenna initial installation. The second compensation filter engine 550 performs the calibration operation (initial installation and periodically) of the present embodiment under the control of a separate antenna control unit (not shown) that controls the overall operation of the antenna. When the second compensation filter engine 550 is operated under the control of an antenna control unit (not shown), it periodically monitors the offsets of the signal characteristic information on a plurality of receiving paths, and the offset of the signal characteristic information on the plurality of receiving paths And performs its compensation operation when it exceeds the preset reference value.

기준 신호 발생기(551)가 기준 신호를 발생하는 경우, 제 2 보상 필터 엔진(550)은 기준 신호를 이용하여 수신 경로의 신호 특성 정보를 확인한다. 수신 신호는 안테나(방사) 소자별로 수신되는 서로 개별적인 신호이므로, 제 2 보상 필터 엔진(550)이 수신 신호를 이용하는 경우 수신 신호 경로 간의 상호가 신호 특성 정보의 오프셋을 확인할 수 없다. When the reference signal generator 551 generates the reference signal, the second compensation filter engine 550 confirms the signal characteristic information of the reception path using the reference signal. When the second compensation filter engine 550 uses the received signal, the mutual relationship between the received signal paths can not confirm the offset of the signal characteristic information since the received signal is a signal that is received separately for each antenna element.

다수의 제 2 지연 보상 필터(556_2 ~ 556_N)는 지연을 보상하기 위한 보상기로서 제 2 보상 필터 엔진(550)으로부터 확인한 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보의 오프셋에 따라, 각각의 수신 경로 상의 신호 특성 정보를 보상한다. 다시 말해, 다수의 제 2 지연 보상 필터(556_2 ~ 556_N)는 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)의 출력단과 다수의 수신 경의 최종 출력단 사이마다 연결되어, 오프셋에 근거한 지연값을 보상한다.A plurality of second delay compensation filters 556_2 to 556_N are used as compensators for compensating for delay, and in accordance with the offsets of the signal characteristic information on each receiving path identified from the second compensation filter engine 550, Compensate for information. In other words, the plurality of second delay compensation filters 556_2 to 556_N are connected between the output terminal of the reception signal converters 120b_1 to 120b_N and the final output terminal of the plurality of reception terminals to compensate the delay value based on the offset.

다수의 제 2 합성기(557_2 ~ 557_N)는 이득 및 위상을 보상한다. 다수의 제 2 합성기(557_2 ~ 557_N)는 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)의 출력단과 다수의 수신 경로의 최종 출력단 사이마다 연결되어, 오프셋에 근거한 이득값 또는 위상값을 보상한다.The plurality of second synthesizers 557_2 to 557_N compensate for gain and phase. The plurality of second synthesizers 557_2 to 557_N are connected between the output terminals of the reception signal converters 120b_1 to 120b_N and the final output terminals of the plurality of reception paths to compensate for the gain or phase value based on the offset.

BPF(558)은 특정 주파수 범위 내에 존재하는 신호만 통과시키고, 범위를 벗어난 신호는 제거하는 대역 통과 필터로서, 수신 경로별 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)의 출력단으로부터 수신 신호(파일럿 신호)를 입력받은 후 수신 경로별 수신 신호에서 대역외 주파수만을 필터링한 필터링 신호를 출력한다.The BPF 558 is a bandpass filter that passes only signals existing within a specific frequency range and removes signals out of the range, and receives a received signal (pilot signal) from the output terminals of the receiving signal converters 120b_1 to 120b_N And outputs a filtered signal obtained by filtering only the out-of-band frequency from the received signal according to the received path.

도 6은 제 2 실시예에 따른 제 2 보상 필터 엔진을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.6 is a block diagram schematically showing a second compensation filter engine according to the second embodiment.

본 실시예에 따른 제 2 실시예에 따른 제 2 보상 필터 엔진(550)은 제 2 상관기(610), 제 2 보간기(620) 및 제 2 피크 검출기(630)를 포함한다. 제 2 보상 필터 엔진(550)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The second compensation filter engine 550 according to the second embodiment according to the present embodiment includes a second correlator 610, a second interpolator 620 and a second peak detector 630. The components included in the second compensation filter engine 550 are not necessarily limited thereto.

제 2 보상 필터 엔진(550)은 제 1 실시예에 비해, 각 수신 경로별로, 기준 신호와 출력되는 수신 신호를 비교한다는 점을 제외하고 제 1 보상 필터 엔진(240)과 유사한 구성 및 동작을 수행한다. The second compensation filter engine 550 performs a similar configuration and operation as the first compensation filter engine 240 except that it compares the reference signal and the output received signal for each receive path, as compared to the first embodiment do.

제 2 상관기(610)는 기준 신호 발생기(551)의 출력단과 BPF(558)의 출력단에 각각 연결되어 기준 신호와 필러링 신호를 수신한다. 제 2 상관기(610)는 기준 신호와 필터링 신호 각각 간에 교차상관 기법을 적용하여 교차상관값을 산출한다. 제 2 상관기(610)는 기준 신호에 대응되는, 다수의 수신 경로 별로 각각의 수신 신호 변환기(120b_1 ~ 120b_N)에서 출력되는 ‘필러링 신호’를 일차적으로 찾는다. 제 2 상관기(610)는 BPF(558)에서 출력되는 ‘필러링 신호’와 ‘기준 신호’ 사이에 교차상관 기법을 이용하여 ‘필러링 신호’와 ‘기준 신호’ 간의 일차적인 지연 시간을 찾는다.The second correlator 610 is connected to the output terminal of the reference signal generator 551 and the output terminal of the BPF 558, respectively, and receives the reference signal and the filler signal. The second correlator 610 calculates a cross-correlation value by applying a cross-correlation technique between the reference signal and the filtered signal, respectively. The second correlator 610 firstly searches for the 'filler signal' output from each of the reception signal converters 120b_1 to 120b_N for a plurality of reception paths corresponding to the reference signal. The second correlator 610 finds a primary delay time between the 'filler signal' and the 'reference signal' using the cross correlation technique between the 'filler signal' and the 'reference signal' output from the BPF 558.

제 2 보간기(620)는 제 2 상관기(610)의 출력단과 연결되어 교차상관값을 수신한다. 제 2 보간기(620)는 교차상관값을 무선 고주파 대역에 대응되도록 보간하여 보간값을 산출한다. 제 2 보간기(620)는 제 2 상관기(610)를 이용하여 얻어진 결과값을 추가적으로 보간한다. 제 2 보간기(620)는 제 2 업샘플링기(622), LPF 구조의 제 2 FIR 필터(624)를 적용하여 구현될 수 있다. 제 2 업샘플링기(622)는 210(1024) 배에 따른 업샘플링 수행하여, 전체적인 보간 작업이 주어진 값의 210 단계 세분화되게 구현될 수 있다. 업샘플링의 배수는 캘리브레이션 시간 또는 정확도에 따라 달라질 수 있다.The second interpolator 620 is coupled to the output of the second correlator 610 to receive the cross-correlation value. The second interpolator 620 interpolates the cross correlation value to correspond to the radio high frequency band to calculate the interpolation value. The second interpolator 620 further interpolates the resultant value obtained using the second correlator 610. The second interpolator 620 may be implemented by applying a second upsampler 622, a second FIR filter 624 of LPF structure. The second upsampler 622 may perform upsampling according to 2 10 (1024) times so that the overall interpolation operation is subdivided into 2 10 levels of a given value. The multiple of upsampling may vary depending on the calibration time or accuracy.

제 2 피크 검출기(630)는 제 2 보간기(620)의 출력단과 연결되어 보간값을 수신한다. 제 2 피크 검출기(630)는 보간값에서 검출된 피크를 근거하여 송신 신호와 피드백 신호간의 신호 특성 정보를 확인한다. 제 2 피크 검출기(630)는 제 2 보간기(620)에서 구해진 보간된 결과값에서 피크 지점을 찾아서, 최종적으로 ‘기준 신호’와 ‘수신 신호’ 간의 보다 정확한 지연 시간을 이차적으로 찾는다.The second peak detector 630 is coupled to the output of the second interpolator 620 to receive interpolated values. The second peak detector 630 confirms the signal characteristic information between the transmission signal and the feedback signal based on the peak detected from the interpolation value. The second peak detector 630 finds a peak point in the interpolated result value obtained by the second interpolator 620 and finally finds a more accurate delay time between the 'reference signal' and the 'received signal'.

제 1 실시예와 제 2 실시예가 설명의 편의를 위해 송신 및 수신으로 구분되는 별도의 장치로 구현되는 것으로 기재하였으나, 실제 발명은 하나의 장치로 구현될 수 있다. 또한, 전술한 설명에서는 보상기(지연 보상 필터, 합성기)들은 송수신 경로에서 기준 경로 외의 다른 경로에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 이러한 보상기들은 기준 경로에도 설치되어 해당 기준 경로의 신호도 보상하는 것도 가능하다. Although the first and second embodiments are described as separate apparatuses for transmission and reception for convenience of explanation, the actual invention may be implemented as one apparatus. Also, in the above description, the compensator (delay compensation filter, synthesizer) is described as being installed in a path other than the reference path in the transmission / reception path, but it is also possible to compensate the signal of the reference path .

전술한 설명에서는, 보상 필터 엔진, 보상기(지연 보상 필터, 합성기)는 디지털처리회로와 기능상 별도의 구성인 것으로 설명하였으나, 실제 제품 구현시에는 이러한 구성들(중 적어도 일부)은 디지털처리회로의의 일부 구성으로 구현될 수 있다. In the above description, the compensation filter engine, the compensator (delay compensation filter, synthesizer) has been described as being a functionally separate configuration from the digital processing circuit, but in real product implementation these configurations (at least some) But may be implemented in some configurations.

도 7a, 7b는 제 1,2 실시예에 따른 파일럿 신호 설계에 따른 특성 파형을 나타낸 도면이다.7A and 7B are graphs showing characteristic waveforms according to the pilot signal design according to the first and second embodiments.

일반적으로 다운링크(Downlink) 서비스 중 오차 보정을 수행하기 위해서는 모뎀(DU)에서 보정용 리소스를 필요로 한다. 하지만, 본 실시예에 따른 캘리브레이션 장치(140)는 별도의 리소스 할당없이 기지국에서 송신하는 자체 신호와 되먹임 회로로 받은 신호를 상관기법, 보간 기법 등을 이용하여 분석한 결과로 각각의 송수신 경로의 시간지연, 위상, 진폭 차이를 보정한다. 특히, 액티브 어레이 안테나는 각각의 송수신 경로의 시간지연이 전원공급 할 때마다 일정하지 않기 때문에 시간지연에 대해 오차가 정확히 보상할 필요가 있다.Generally, in order to perform error correction in the downlink service, the modem DU needs a correction resource. However, the calibration apparatus 140 according to the present embodiment analyzes the self-signal transmitted from the base station and the signal received from the feedback circuit using a correlation technique and an interpolation technique without allocating resources, Delay, phase, and amplitude differences are corrected. In particular, the active array antenna needs to accurately compensate for the time delay since the time delay of each transmission / reception path is not constant every time power is supplied.

업링크(Uplink)의 경우에는 보정용 신호가 안테나로부터 수신된 신호에 영향을 최소화해야 하는데, 다운링크(Downlink)와 유사한 방법으로 교정을 실시할 수 없다. 업링크(Uplink) 환경에서도 캘리브레이션을 수행하기 위해서는 보상용 신호 발생기를 탑재하여 커플러를 이용하여 각 수신 경로에 주입하여 이 신호를 이용하여 캘리브레이션을 수행한다. 주입한 신호가 수신신호에 간섭을 일으키지 않도록 대역 외에 신호를 주입하고 캘리브레이션을 수행한다. 정확히 분석하기 위해서는 교정용 수신 신호의 상관관계를 높게 하는 기법이 필요하다. 전송한 파일럿 신호와 수신경로를 타고 들어온 신호 사이의 시간지연, 이득, 위상 특성을 관찰하여 편차가 발생될 시 이를 보정할 수 있는 필터를 설계하여 교정이 이루어 진다. 본 실시예에서 중요한 특징 중 하나는 상관관계가 우수한 파일럿 신호를 설계하는 데 있다.In the case of an uplink, the correction signal must minimize the influence on the signal received from the antenna, and calibration can not be performed in a manner similar to downlink. To perform the calibration in the uplink environment, a compensation signal generator is mounted, and the signal is injected into each reception path using a coupler, and calibration is performed using this signal. A signal is injected outside the band and the calibration is performed so that the injected signal does not interfere with the received signal. In order to analyze accurately, a technique for increasing the correlation of the calibration signals is needed. By observing the time delay, gain, and phase characteristics between the transmitted pilot signal and the incoming signal, a filter is designed and calibrated to compensate for the deviation. One of the important features of the present embodiment is to design a pilot signal with excellent correlation.

도 7a에 도시된 바와 같이, 파일럿 신호(기준 신호)는 임의로 주입하는 신호이므로 수신성능에 영향을 미치지 않도록 대역외(Out-Of-Band)에 위치해야 한다. 다시 말해, 파일럿 신호(기준 신호)의 주파수 대역은 수신 경로별 수신 신호의 주파수 대역외에 위치한다. 예컨대, 서비스 신호가 20 MHz 밴드폭 신호일 경우 서브캐리어(Subcarrier) 할당은 18 MHz로 엣지(Edge)의 1 MHz 내에서 파일럿 신호(기준 신호)로 설계가 필요하다. 1 MHz 이내의 좁은 밴드 폭에 따른 상관관계의 정확도가 떨어질 수 있기 때문에 정확도를 높이기 위한 기술이 필요하다. 따라서, 자기 상관, 교차 상관이 우수한 신호로 설계한다. 동일한 600 KHz 밴드 폭을 갖는 신호일지라도 600 KHz 하나 대비 150 KHz 의 서로 다른 시퀀스를 갖는 신호가 더 상관관계의 정확도를 높인다. As shown in FIG. 7A, the pilot signal (reference signal) is a signal to be arbitrarily injected, and therefore should be located out-of-band so as not to affect reception performance. In other words, the frequency band of the pilot signal (reference signal) is located outside the frequency band of the received signal for each receive path. For example, if the service signal is a 20 MHz bandwidth signal, the subcarrier allocation needs to be designed with a pilot signal (reference signal) within 1 MHz of the edge at 18 MHz. A technique for increasing the accuracy is required because the accuracy of the correlation according to the narrow band width within 1 MHz may be lowered. Therefore, it is designed as a signal excellent in autocorrelation and cross correlation. Signals with different sequences of 600 KHz versus 150 KHz, even for signals with the same 600 KHz bandwidth, further improve the correlation accuracy.

도 7a에 도시된 바와 같이, 파형은 상관기법으로 분석한 결과로 피크(Peak) 부분이 뾰족할 수록 분석 정확도가 증가된다.As shown in FIG. 7A, as the waveform is analyzed by the correlation technique, the sharpness of the peak increases the accuracy of analysis.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 액티브 어레이 안테나 분야에 적용되어, 다수의 송수신 경로 상에서의 신호의 위상, 이득, 지연 등의 편차를 균일하게 조정할 수 있는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.As described above, the present embodiment is applied to the field of active array antennas, and is a useful invention for generating an effect of uniformly adjusting the deviation of phase, gain, delay, etc. of signals on a plurality of transmission / reception paths.

100: 액티브 어레이 안테나 110: 신호 처리부
120: 신호 변환부 120a: 송신 신호 변환기
120b: 수신 신호 변환기 130: 안테나 소자 어레이
140: 캘리브레이션 장치100: active array antenna 110: signal processor
120: Signal conversion unit 120a: Transmission signal converter
120b: receiving signal converter 130: antenna element array
140: Calibration device

Claims (7)

액티브 어레이 안테나(Active Array Antenna)의 캘리브레이션 장치에 있어서,
다수의 안테나 소자별 수신 경로로 입력되는 신호를 수신 신호로 변환하여 출력하는 수신 신호 변환기;
수신 경로별 상기 수신 신호의 주파수 대역외 주파수를 갖는 기준 신호를 발생하는 기준 신호 발생기;
상기 기준 신호를 상기 수신 신호 변환기로 입력시키는 기준 신호 전송부;
수신 경로별 상기 수신 신호에서 상기 대역외 주파수만을 필터링한 필터링 신호를 출력하는 필터부; 및
상기 기준 신호와 다수의 수신 경로별 상기 필터링 신호를 비교하여 다수의 수신 경로별 신호 특성 정보를 확인하며, 다수의 수신 경로별 상기 신호 특성 정보를 서로 비교하여 수신 경로 각각에 대한 오프셋(Offset)을 결정하는 보상부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. 1. An apparatus for calibrating an active array antenna, comprising:
A reception signal converter for converting a signal input to a reception path for each of a plurality of antenna elements into a reception signal and outputting the reception signal;
A reference signal generator for generating a reference signal having a frequency outside the frequency band of the received signal for each receiving path;
A reference signal transmitter for inputting the reference signal to the reception signal converter;
A filter unit for outputting a filtered signal obtained by filtering only the out-of-band frequency from the received signal for each reception path; And
Comparing the reference signal with the filtering signal for each of a plurality of receiving paths to identify signal characteristic information for each of a plurality of receiving paths and comparing the signal characteristic information for each of a plurality of receiving paths to obtain an offset The compensating unit
The calibration device comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 보상부는,
상기 기준 신호 발생기의 출력단 및 상기 필터부의 출력단 각각과 연결되어 상기 필터링 신호 및 상기 기준 신호를 수신하며, 상기 필터링 신호와 상기 기준 신호 각각 간에 교차상관 기법을 적용하여 교차상관값을 산출하는 상관기;
상기 상관기의 출력단에 연결되어 상기 교차상관값을 수신하며, 상기 교차상관값을 무선 고주파 대역에 대응되도록 보간하여 보간값을 산출하는 보간기; 및
상기 보간기의 출력단에 연결되어 상기 보간값을 수신하며, 상기 보간값에서 검출된 피크(Peak)값에 근거하여 상기 필터링 신호와 상기 기준 신호간의 상기 신호 특성 정보를 확인하는 피크 검출기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. The method according to claim 1,
Wherein the compensation unit comprises:
A correlator connected to the output terminal of the reference signal generator and the output terminal of the filter unit to receive the filtered signal and the reference signal and to calculate a cross correlation value by applying a cross correlation technique between the filtered signal and each of the reference signals;
An interpolator coupled to the output of the correlator for receiving the cross correlation value and interpolating the cross correlation value to correspond to a radio frequency band to calculate an interpolated value; And
A peak detector coupled to the output of the interpolator for receiving the interpolated value and identifying the signal characteristic information between the filtered signal and the reference signal based on a peak value detected from the interpolated value,
The calibration device comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 보상부는,
상기 필터부의 출력단에 연결되어 상기 필터링 신호를 수신하며, 상기 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되어 상기 기준 신호를 수신하며,
다수의 수신 경로 중 기 설정된 어느 하나의 기준 경로에 대한 신호 특정 정보를 기준으로 다수의 수신 경로 중 나머지 경로에 대한 신호 특성 정보를 비교하여 상기 오프셋을 결정하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. The method according to claim 1,
Wherein the compensation unit comprises:
A filter unit connected to an output terminal of the filter unit to receive the filtering signal, to receive an input signal of the reference signal generator,
Wherein the offset is determined by comparing the signal characteristic information of the remaining paths among the plurality of reception paths based on the signal specifying information of one predetermined reference path among the plurality of reception paths. 제 1 항에 있어서,
상기 오프셋을 기반으로 다수의 수신 경로 각각에 대한 상기 신호 특성 정보를 보상하는 보상 필터부를 추가로 포함하며, 상기 보상 필터부는,
상기 수신 신호 변환기의 출력단과 다수의 수신 경로의 최종 출력단 사이마다 연결되어, 상기 오프셋에 근거하여 지연값을 보상하는 지연 보상 필터; 및
상기 수신 신호 변환기의 출력단과 다수의 수신 경로의 최종 출력단 사이마다 연결되어, 상기 오프셋에 근거하여 이득값 또는 위상값을 보상하기 위한 합성기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a compensation filter unit for compensating the signal characteristic information for each of the plurality of reception paths based on the offset,
A delay compensation filter connected between the output terminal of the reception signal converter and the final output terminal of the plurality of reception paths to compensate a delay value based on the offset; And
A combiner for combining the output of the receive signal converter and the final output of the plurality of receive paths to compensate for a gain or phase value based on the offset,
The calibration device comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 기준 신호 전송부는,
상기 기준 신호 발생기의 출력단과 연결되어 상기 기준 신호를 수신하며, 상기 기준 신호를 주파수 업 변환한 변환 신호를 출력하는 업 컨버터;
상기 업 컨버터의 출력단과 연결되어 상기 변환 신호를 수신하며, 상기 수신 신호 변환기의 입력단과 연결되어 상기 변환 신호를 전송하며, 상기 변환 신호를 수신 경로에 대응되는 분기 경로들 중 하나를 선택하여 순차적으로 출력하도록 스위칭하는 스위칭부; 및
상기 스위칭부와 상기 수신 신호 변환기 사이에 연결되어 상기 분기 경로로 전송되는 신호를 커플링하여 전송하는 전력 커플링용 커플러
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. The method according to claim 1,
The reference signal transmitter includes:
An up-converter connected to an output terminal of the reference signal generator to receive the reference signal and output a converted signal obtained by up-converting the reference signal;
And an output terminal connected to the output terminal of the up-converter to receive the converted signal, to be connected to the input terminal of the received signal converter to transmit the converted signal, to select one of the branched paths corresponding to the received path, A switching unit for switching the output to output; And
A coupler for power coupling, coupled between the switching unit and the reception signal converter, for coupling and transmitting a signal transmitted through the branch path,
The calibration device comprising: 액티브 어레이 안테나의 캘리브레이션 장치에 있어서,
다수의 안테나 소자별 송신 경로로 송신 신호를 입력받는 송신 신호 변환기;
상기 송신 신호와 상기 송신 신호 변환기로부터 출력되는 피드백 신호에 대한 교차 상관값과 보간값에 근거하여 다수의 송신 경로별 신호 특성 정보를 확인하며, 다수의 송신 경로별 상기 신호 특성 정보를 서로 비교하여 다수의 송신 경로 각각에 대한 오프셋을 결정하는 보상부; 및
상기 오프셋을 기반으로 다수의 송신 경로 각각에 대한 신호 특성 정보를 보상하는 보상기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치. A calibration device for an active array antenna,
A transmission signal converter for receiving a transmission signal through a transmission path for each of a plurality of antenna elements;
The signal characteristic information for each of the plurality of transmission paths is checked based on the cross correlation value and the interpolation value for the transmission signal and the feedback signal outputted from the transmission signal converter, A compensation unit for determining an offset for each of the transmission paths of the transmission path; And
A compensator for compensating signal characteristic information for each of a plurality of transmission paths based on the offset;
The calibration device comprising: 제 6 항에 있어서,
상기 보상부은,
다운 컨버터의 출력단 및 다수의 송신 경로의 입력단 각각과 연결되어 상기 송신 신호 및 상기 피드백 신호를 수신하며, 상기 송신 신호와 상기 피드백 신호 각각 간에 교차상관 기법을 적용하여 산출한 상기 교차상관값을 생성하는 상관기;
상기 상관기의 출력단과 연결되어 상기 교차상관값을 수신하며, 상기 교차상관값을 무선 고주파 대역에 대응되도록 보간하여 상기 보간값을 산출하는 보간기; 및
상기 보간기의 출력단과 연결되어 상기 보간값을 수신하며, 상기 보간값에서 검출된 피크값에 근거하여 상기 송신 신호와 상기 피드백 신호간의 상기 신호 특성 정보를 확인하는 피크 검출기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
The method according to claim 6,
The compensation unit includes:
And outputs the cross-correlation value calculated by applying the cross-correlation technique between the transmission signal and the feedback signal, respectively, to the output terminal of the down-converter and each of the input terminals of the plurality of transmission paths to receive the transmission signal and the feedback signal A correlator;
An interpolator coupled to the output of the correlator to receive the cross-correlation value and to interpolate the cross-correlation value to correspond to a radio frequency band to calculate the interpolation value; And
A peak detector coupled to the output of the interpolator to receive the interpolated value and to verify the signal characteristic information between the transmission signal and the feedback signal based on the peak value detected in the interpolated value,
The calibration device comprising:
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