KR102667992B1 - 디지털 필터의 필터 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터를 포함하는 통신 장치 - Google Patents

디지털 필터의 필터 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터를 포함하는 통신 장치 Download PDF

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통신 장치 별 주파수 특성을 보상하기 위한 디지털 필터의 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터가 포함된 통신 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부 및 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부로 구성된 통신 장치에 삽입되는 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient) 설정 방법은 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 추출하는 단계; 추출된 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 필터 계수를 계산하는 단계; 및 계산된 필터 계수를 디지털 필터에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

디지털 필터의 필터 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터를 포함하는 통신 장치{A method for setting filter coefficients of a digital filter and a communication device including a digital filter to which the filter coefficients are applied}
통신 장치에 대한 기술로서 특히, 통신 장치 별 주파수 특성을 보상하기 위한 디지털 필터의 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터가 포함된 통신 장치에 관한 것이다.
통신 장치는 신호 대역 내에 고유한 주파수 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 통신 장치의 아날로그 회로에서 각각의 아날로그 소자는 고유한 주파수 특성을 가질 수 있으며, 위신호 현상(Aliasing)을 제거하거나 불필요 대역을 감쇠 시키기 위한 필터링(Filtering) 등의 과정에서 주파수 특성이 달라질 수 있다.
디지털 논리회로의 경우, 디지털의 기본적인 제약 조건, 자원 및 지연시간 제한에 의한 필터의 차수(Number of coefficients) 부족 등으로 주파수 특성이 발생할 수 있다.
또한 통신 장치는 생산 시 구성 요소의 특성 차이 및 제조 오차 등으로 인하여 주파수 특성이 서로 다를 수 있다.
통신 장치 별 주파수 특성을 보상하기 위한 디지털 필터의 계수 설정 방법 및 그 필터 계수가 적용된 디지털 필터가 포함된 통신 장치를 제공하는데 목적이 있다.
일 양상에 따르면, 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부, 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부 및 디지털 필터를 포함하는 통신 장치 생산 시, 상기 통신 장치에 삽입되는 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient)를 설정하는 방법은 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 추출하는 단계; 추출된 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 필터 계수를 계산하는 단계; 및 계산된 필터 계수를 디지털 필터에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
필터 계수를 계산하는 단계는 소정의 입력 신호에 대한 통신 장치의 요구 출력 신호에 출력 신호의 주파수 특성을 반영한 왜곡 반영 신호를 생성할 수 있다.
필터 계수를 계산하는 단계는 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 요구 출력 신호 및 왜곡 반영 신호를 입력하여 필터 계수를 계산할 수 있다.
디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호를 입력을 설정하며, 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산할 수 있다.
필터 계수가 적용된 디지털 필터는 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입될 수 있다.
일 양상에 따른 통신 장치는 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부; 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부 및 디지털 필터를 포함하며, 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient)는 상기 통신 장치 생산 시, 상기 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 계산되며, 디지털 필터는 계산된 필터 계수를 기초로 설정될 수 있다.
필터 계수는 소정의 입력 신호에 대한 통신 장치의 요구 출력 신호에 출력 신호의 주파수 특성을 반영하여 생성된 왜곡 반영 신호를 기초로 계산될 수 있다.
필터 계수는 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 요구 출력 신호 및 왜곡 반영 신호를 입력하여 계산될 수 있다.
디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호를 입력으로 설정하며, 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산할 수 있다.
필터 계수가 적용된 디지털 필터는 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입될 수 있다.
통신 장치의 통과대역내의 고유한 주파수 특성을 간단한 디지털 필터를 이용하여 보상할 수 있다. 이를 통하여, 통신 장치를 대량 양산 시 각 양산품의 고유한 주파수 특성을 추출하여 개별적으로 적용함으로써, 통신 장치 각각의 주파수 특성을 보상할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 필터 계수 설정 방법의 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 일 실시예에 따른 필터 계수 설정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 통신 장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 필터 계수 설정 방법 및 필터 계수가 적용된 필터가 삽입된 통신 장치의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 필터 계수 설정 방법의 흐름도이다.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부 및 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부로 구성된 통신 장치는 왜곡된 신호를 보상하기 위한 디지털 필터가 삽입될 수 있다.
도 2(a)를 참조하면, 통신 장치는 무선 신호를 수신하는 RF 회로부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter) 및 디지털 신호를 처리하기 위한 디지털 논리 회로를 포함할 수 있다. 일 예로, 통신 장치는 각 구성요소의 특성에 의해 출력 신호가 설계된 신호인 요구 출력 신호와 다른 왜곡된 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 통신 장치는 왜곡된 출력 신호를 설계 시 요구된 요구 출력 신호로 보상하기 위한 디지털 필터를 추가적으로 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 통신 장치는 신호 대역 내에 고유한 주파수 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 통신 장치의 아날로그 회로에서 각각의 아날로그 소자는 고유한 주파수 특성을 가질 수 있으며, 위신호 현상(Aliasing)을 제거하거나 불필요 대역을 감쇠 시키기 위한 필터링(Filtering) 등의 과정에서 주파수 특성이 달라질 수 있다. 디지털 논리회로의 경우, 디지털의 기본적인 제약 조건, 자원 및 지연시간 제한에 의한 필터의 차수(Number of coefficients) 부족 등으로 주파수 특성이 발생할 수 있다. 또한 통신 장치는 생산 시 구성 요소의 특성 차이 및 제조 오차 등으로 인하여 주파수 특성이 서로 다를 수 있다.
도 2(b)를 참조하면, 통신 장치는 디지털 신호를 처리하기 위한 디지털 논리 회로, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 DAC(digital-to-analog converter) 및 아날로그 신호를 전송하기 위한 RF 회로부를 포함할 수 있다. 일 예로, 통신 장치는 각 구성요소의 특성에 의해 출력 신호가 설계된 신호인 요구 출력 신호와 다른 왜곡된 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 통신 장치는 왜곡된 출력 신호를 설계 시 요구된 요구 출력 신호로 보상하기 위한 디지털 필터를 추가적으로 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 통신 장치는 도 2(a) 및 도 2(b)가 결합된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 무선 신호를 수신하는 RF 회로부, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter), 디지털 신호를 처리하기 위한 디지털 논리 회로, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 DAC(digital-to-analog converter) 및 아날로그 신호를 전송하기 위한 RF 회로부를 포함할 수 있다. 일 예로, 통신 장치는 각 구성요소의 특성에 의해 출력 신호가 설계된 신호인 요구 출력 신호와 다른 왜곡된 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 통신 장치는 왜곡된 출력 신호를 설계 시 요구된 요구 출력 신호로 보상하기 위한 디지털 필터를 추가적으로 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 통신 장치의 디지털 논리회로에 간단한 디지털 필터를 삽입하는 경우, 통신 장치의 고유한 주파수 특성을 보상할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치의 고유한 주파수 특성은 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)등을 이용하여 추출할 수 있으며, 신호 발생기를 이용하여 통신 장치의 주파수 특성이 반영된 왜곡 신호를 생성할 수 있다.
일 예로, 신호 발생기에서 생성한 신호와 왜곡된 신호는 디지털 전치 왜곡(DPD) 알고리즘에 입력되며, 디지털 전치 알고리즘은 전력 증폭기(Power Amplifier)의 비선형성을 역으로 미리 보상하여 전체 시스템이 선형성을 유지하도록 할 수 있다. 다시 말해, 디지털 전치 알고리즘은 왜곡된 신호와 원하는 신호를 입력 받아 왜곡된 신호를 원하는 신호와 유사하도록 보상하는 디지털 필터의 계수를 출력할 수 있다. 따라서, 디지털 전치 왜곡 알고리즘을 이용하면 통신 장치의 고유한 주파수 특성을 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient) 설정 방법은 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 추출하는 단계(110)를 포함할 수 있다.
일 예로, 통신 장치는 출력 신호의 왜곡을 측정하기 위하여 디지털 필터가 삽입되지 않은 상태에서 소정의 입력 신호를 입력 받을 수 있으며, 입력 신호에 대한 출력 신호를 출력할 수 있다. 도 3을 참조하면, 통신 장치는 RF 회로부를 통하여 입력 신호를 입력 받을 수 있으며, 입력된 입력 신호는 ADC 및 디지털 논리회로를 거쳐 출력될 수 있다. 이때, 출력 신호는 통신 장치의 각 구성 요소의 특성에 따라 왜곡이 발생할 수 있다.
도 4(a)는 디지털 필터를 적용하지 않은 통신 장치에서의 출력을 나타내고 있다. 일 예로, 주파수 도메인에서 출력 신호를 확인하면, 주파수 대역 내에서 주파수 별 크기의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient) 설정 방법은 추출된 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 필터 계수를 계산하는 단계(120)를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 필터 계수를 계산하는 단계는 소정의 입력 신호에 대한 통신 장치의 요구 출력 신호에 출력 신호의 주파수 특성을 반영한 왜곡 반영 신호를 생성할 수 있다.
일 예로, 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치의 출력은 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)를 통하여 측정될 수 있으며, 측정된 결과로부터 출력 신호의 주파수 특성을 추출할 수 있다. 이후, 추출된 주파수 특성을 기초로 왜곡 반영 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서와 같이 신호 발생기는 소정의 신호를 발생할 수 있다. 이때, 신호 발생기가 발생하는 신호는 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치에서 발생하도록 설계된 출력 신호일 수 있다. 다시 말해, 신호 발생기의 출력은 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치에 입력된 소정의 입력 신호에 대응하여 발생할 것으로 요구되는 출력 신호일 수 있다. 또는, 신호 발생기의 출력 신호는 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치가 발생하기 원하는 소정의 주파수 특성을 가지는 신호일 수 있다. 일 예로, 설계된 신호 또는 요구 규격에 따른 신호는 요구 출력 신호로 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호 및 왜곡 반영 신호를 입력 받아 필터 계수를 계산할 수 있다. 일 예로, 디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호를 입력으로 설정하며, 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산할 수 있다.
일 예에 따르면, 디지털 전치 알고리즘은 시스템의 출력을 선형화하고 통신 장치에서 요구하는 스펙트럼 방사 요구사항을 만족할 수 있도록 비선형 특성의 역을 적응형 방식으로 적용하는 데 사용된다.
일 실시예에 따르면, 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient) 설정 방법은 계산된 필터 계수를 디지털 필터에 적용하는 단계(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치의 구성 요소는 구조적 한계 및 생산 한계로 인하여 특성이 달라질 수 있다. 이에 따라, 모든 통신 장치는 각각 상이한 주파수 특성을 가질 수 있다. 따라서, 디지털 필터는 통신 장치 각각의 주파수 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터 계수가 적용된 디지털 필터는 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입될 수 있다. 예를 들어, 디지털 필터는 디지털 도메인에서 동작이 가능한 바, ADC 뒷단 및 DAC 앞단에 설치될 수 있다. 또한, 디지털 필터는 디지털 논리회로의 출력을 보상하는 역할을 수행하는 바, 디지털 논리회로의 출력단에 연결될 수 있다.
일 예에 따르면, 도 4(a)와 같은 신호를 출력하는 통신 장치에 디지털 필터가 삽입되는 경우, 도 4(b)에서와 같은 신호를 출력할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 통신 장치의 구성도이다.
일 실시예에 따르면, 통신 장치(500)는 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부(510) 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부(520) 및 디지털 필터(530)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient)는 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있다.
일 예에 따르면, 통신 장치의 디지털 논리회로에 간단한 디지털 필터를 삽입하는 경우, 통신 장치의 고유한 주파수 특성을 보상할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치의 고유한 주파수 특성은 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)등을 이용하여 추출할 수 있으며, 신호 발생기를 이용하여 통신 장치의 주파수 특성이 반영된 왜곡 신호를 생성할 수 있다.
일 예로, 신호 발생기에서 생성한 신호와 왜곡된 신호는 디지털 전치 왜곡(DPD) 알고리즘에 입력되며, 디지털 전치 알고리즘은 전력 증폭기(Power Amplifier)의 비선형성을 역으로 미리 보상하여 전체 시스템이 선형성을 유지하도록 할 수 있다. 다시 말해, 디지털 전치 알고리즘은 왜곡된 신호와 원하는 신호를 입력 받아 왜곡된 신호를 원하는 신호와 유사하도록 보상하는 디지털 필터의 계수를 출력할 수 있다. 따라서, 디지털 전치 왜곡 알고리즘을 이용하면 통신 장치의 고유한 주파수 특성을 보상할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터 계수는 소정의 입력 신호에 대한 통신 장치의 요구 출력 신호에 출력 신호의 주파수 특성을 반영하여 생성된 왜곡 반영 신호를 기초로 계산될 수 있다.
일 예로, 통신 장치는 출력 신호의 왜곡을 측정하기 위하여 디지털 필터가 삽입되지 않은 상태에서 소정의 입력 신호를 입력 받을 수 있으며, 입력 신호에 대한 출력 신호를 출력할 수 있다. 도 3을 참조하면, 통신 장치는 RF 회로부를 통하여 입력 신호를 입력 받을 수 있으며, 입력된 입력 신호는 ADC 및 디지털 논리회로를 거쳐 출력될 수 있다. 이때, 출력 신호는 통신 장치의 각 구성 요소의 특성에 따라 왜곡이 발생할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터 계수는 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 요구 출력 신호 및 왜곡 반영 신호를 입력하여 계산될 수 있다.
일 예에 따르면, 필터 계수는 소정의 입력 신호에 대한 통신 장치의 요구 출력 신호에 출력 신호의 주파수 특성을 반영하여 생성된 왜곡 반영 신호를 기초로 계산될 수 있다.
일 예로, 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치의 출력은 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)를 통하여 측정될 수 있으며, 측정된 결과로부터 출력 신호의 주파수 특성을 추출할 수 있다. 이후, 추출된 주파수 특성을 기초로 왜곡 반영 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해, 신호 발생기의 출력은 디지털 필터가 적용되지 않은 통신 장치에 입력된 소정의 입력 신호에 대응하여 발생할 것으로 요구되는 출력 신호일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호 및 왜곡 반영 신호를 입력 받아 필터 계수를 계산할 수 있다. 일 예로, 디지털 전치 왜곡 알고리즘은 요구 출력 신호를 입력을 설정하며, 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필터 계수가 적용된 디지털 필터는 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
500: 통신 장치
510: RF 회로부
520: 디지털 논리 회로부
530: 디지털 필터

Claims (10)

  1. 하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부, 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부 및 디지털 필터를 포함하는 통신 장치 생산 시, 상기 통신 장치에 삽입되는 상기 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient)를 설정하는 방법에 있어서,
    디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 추출하는 단계;
    상기 추출된 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 필터 계수를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 필터 계수를 상기 디지털 필터에 적용하는 단계를 포함하는, 필터 계수 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 계수를 계산하는 단계는
    상기 소정의 입력 신호에 대한 상기 통신 장치의 요구 출력 신호에 상기 출력 신호의 주파수 특성을 반영한 왜곡 반영 신호를 생성하는, 필터 계수 설정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 계수를 계산하는 단계는
    상기 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 상기 요구 출력 신호 및 상기 왜곡 반영 신호를 입력하여 필터 계수를 계산하는, 필터 계수 설정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디지털 전치 왜곡 알고리즘은
    상기 요구 출력 신호를 입력으로 설정하며, 상기 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산하는, 필터 계수 설정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 계수가 적용된 디지털 필터는 상기 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입되는, 필터 계수 설정 방법.
  6. 통신 장치로서,
    하나 이상의 RF(radio frequency) 회로부; 소정의 기능을 수행하는 디지털 논리 회로부 및 디지털 필터를 포함하며,
    상기 디지털 필터의 필터 계수(filter coefficient)는 상기 통신 장치 생산 시, 상기 디지털 필터가 삽입되지 않은 통신 장치에 소정의 입력 신호를 입력하여 출력된 출력 신호의 주파수 특성을 기초로 디지털 전치 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 알고리즘을 이용하여 계산되며,
    상기 디지털 필터는 상기 계산된 필터 계수를 기초로 설정되는, 통신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터 계수는
    상기 소정의 입력 신호에 대한 상기 통신 장치의 요구 출력 신호에 상기 출력 신호의 주파수 특성을 반영하여 생성된 왜곡 반영 신호를 기초로 계산되는, 통신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터 계수는
    상기 디지털 전치 왜곡 알고리즘에 상기 요구 출력 신호 및 상기 왜곡 반영 신호를 입력하여 계산되는, 통신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 전치 왜곡 알고리즘은
    상기 요구 출력 신호를 입력으로 설정하며, 상기 왜곡 반영 신호를 출력으로 설정하여 필터 계수를 계산하는, 통신 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터 계수가 적용된 디지털 필터는 상기 논리 회로부의 출력단에 연결되어 삽입되는, 통신 장치.
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