KR20110112949A - 광대역 무선 통신 시스템에서 부대역 다위상 필터뱅크를 이용한 진폭 및 위상 지연 보상 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 통신 시스템에서 부대역 다위상 필터뱅크를 이용한 진폭 및 위상 지연 보상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 기저 대역 신호가 중간 주파수 대역(Immediate Frequency; IF) 및 무선 주파수 대역(Radio Frequency; RF) 신호로 변화할 때 대역내 이득 평탄도 및 위상 특성이 열화되는 현상을 개선 하는 방법 및 장치가 개시된다. 구체적으로 부대역 추출기를 이용하여 광대역 신호를 복수개의 부대역 신호로 분할하고 기저대역에서 각 부대역별 신호들의 이득 및 위상 지연을 선보상하고 다시 하나의 광대역 신호로 결합함으로써 IF, RF 신호를 거치면서 발생하는 대역내 이득 평탄도 및 위상 지연 평탄도 열화 현상을 개선할 수 있다.

Description

광대역 무선 통신 시스템에서 부대역 다위상 필터뱅크를 이용한 진폭 및 위상 지연 보상 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS OF COMPENSATION FOR MAGNITUDE AND PHASE DELAY USING SUB-BAND POLYPHASE FILTER BANK IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 진폭 및 위상 지연을 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-013-02, 과제명: 스펙트럼 공학 및 밀리미터파대 전파자원 이용기술 개발].
현재의 통신 시스템은 점차 더 많은 정보를 전송하는 방식으로 발전하고 있는데, 보다 많은 정보의 전달은 더 넓은 주파수 자원을 요구한다. 또한, 예전의 변조 방식인 단순한 OOK(On-Off Keying) 방식의 변조 방식에서 QPSK, 8PSK, 16QAM등 보다 주파수 효율이 높은 변조 방식을 이용하는 방향으로 발전하고 있다. 이렇게 이용하는 주파수 대역이 점점 넓어지면, 높은 변조 방식을 이용하는 통신 시스템에서 대역내 평탄도 및 위상 지연 특성을 일정하게 유지하는 것이 점점 어려워 진다.
본 발명의 일 실시예는 광대역 무선 통신 시스템에서 기저 대역 신호가 IF(Intermediate Frequency) 및 RF(Radio Frequency) 신호로 변화하는 과정에서 대역내 이득 평탄도 특성 및 위상의 열화 현상을 개선하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 및 위상 열화 보상 장치는 다위상 필터 뱅크를 이용하여 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 부대역 추출단; 상기 각각의 부대역에 대한 진폭 열화 또는 위상 지연에 관한 정보를 가지고 있는 기준 신호와의 비교를 통하여 상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 열화 또는 위상 지연을 선보상하는 선보상단; 및 상기 진폭 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 부대역 결합단을 포함한다.
상기 부대역 추출단은 신호 대역이 상기 입력된 신호의 1/N이 되도록 상기 입력된 신호를 N개의 부대역 신호로 변환하는 1:N 디멀티플렉서; FIR 필터 구조를 이용하고 상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 추출단 다위상 필터 뱅크부; 상기 다위상 필터뱅크부의 출력에 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하여 N개의 부대역 신호를 생성하는 FFT 수행부를 포함할 수 있다.
상기 추출단 다위상 필터 뱅크부는 상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 N개의 다위상 필터들을 포함한다.
상기 추출단 다위상 필터 뱅크부는 상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결되고 저역 통과 필터링을 수행하는 k*N개의 다위상 필터들; 및 동일한 부대역을 갖는 상기 k*N개의 다위상 필터들의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력하는 N개의 k:1 멀티플렉서들을 포함할 수 있다.
상기 FFT 수행부는 RADIX-N 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하여 N개의 부대역 신호를 생성할 수 있다.
상기 선보상단은 상기 부대역 추출단의 출력들과 각각 연결된 N개의 선보상기를 포함하고, 상기 선보상기는 입력된 신호의 진폭을 상기 기준 신호의 진폭과 비교하여 진폭 제어 신호를 생성하는 진폭 비교기; 및 상기 진폭 제어 신호를 이용하여 상기 입력된 신호의 진폭을 변경하는 진폭 조절기를 포함할 수 있다.
상기 선보상단은 상기 부대역 추출단의 출력들과 각각 연결된 N개의 선보상기를 포함하고, 상기 선보상기는 입력된 신호의 위상을 상기 기준 신호의 위상과 비교하여 위상 제어 신호를 생성하는 위상 비교기; 및 상기 위상 제어 신호를 이용하여 상기 입력된 신호의 위상을 변경하는 위상 조절기를 포함할 수 있다.
상기 부대역 결합단은 상기 진폭 또는 위상이 선보상된 부대역 신호들에 역 패스트 푸리에 변환 기법을 적용하는 IFFT 수행부; 상기 IFFT 수행부의 출력들에 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 결합단 다위상 필터 뱅크부; 상기 결합단 다위상 필터 뱅크부의 출력을 순차적으로 결합하는 N:1 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 결합단 다위상 필터 뱅크부는 상기 IFFT 수행부의 출력 각각에 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 N개의 다위상 필터들을 포함할 수 있다.
상기 결합단 다위상 필터 뱅크부는 상기 IFFT부의 출력들 각각을 k개의 신호로 분리하는 N개의 1:k 디멀티플렉서들; 및 상기 N개의 1:k 디멀티플렉서들 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 k*N개의 다위상 필터들을 포함할 수 있다.
상기 IFFT 수행부는 상기 선보상된 부대역 신호들에 RADIX-N 패스트 푸리에 변환 기법을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 및 위상 열화 보상 방법은 다위상 필터 뱅크를 이용하여 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 단계; 상기 각각의 부대역에 대한 진폭 열화 또는 위상 지연에 관한 정보를 가지고 있는 기준 신호와의 비교를 통하여 상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계; 및 상기 진폭 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
상기 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 단계는 1:N 디멀티플렉서를 이용하여 신호 대역이 상기 입력된 신호의 1/N이 되도록 상기 입력된 신호를 N개의 부대역 신호로 변환하는 단계; FIR 필터 구조를 이용하고 상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 상기 저역 통과 필터링된 N개의 부대역 신호에 대하여 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계는 상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 연결된 다위상 필터들을 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계는 상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결된 k*N개의 다위상 필터들을 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및 N개의 k:1 멀티플렉서들을 이용하여 동일한 부대역을 갖는 상기 k*N개의 다위상 필터들의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계는 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭을 상기 기준 신호의 진폭과 비교하여 진폭 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 진폭 제어 신호를 이용하여 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계는 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 위상을 상기 기준 신호의 위상과 비교하여 위상 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 위상 제어 신호를 이용하여 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 위상을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이득 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 단계는 상기 이득 또는 위상이 선보상된 부대역 신호들에 역 패스트 푸리에 변환 기법을 적용하는 단계; 상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계; N:1 디멀티플렉서를 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 순차적으로 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계는
N개의 다위상 필터들을 이용하여 상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계는 N개의 1:k 디멀티플렉서를 이용하여 상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들 각각을 k개의 신호로 분리하는 단계; 및 상기 N개의 1:k 디멀티플렉서 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결된 k*N개의 다위상 필터들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 밀리미터파 대역의 수 Gbps급 통신 시스템 등과 같은 광대역 무선 송신기에서 광대역 신호를 처리할 때 다위상 필터 뱅크를 사용하여 부대역을 나누고 기저대역에서 진폭 및 위상을 선보상하고 다시 부대역을 결합함으로써 대역내 이득 평탄도 및 위상 지연 평탄도 열화 특성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 다위상 필터 뱅크를 이용하여 광대역 신호를 N개의 부대역으로 분리함으로써 고속의 광대역 데이터를 1/N배의 저속의 부대역 데이터로 변환하여 광대역 고속 데이터 처리를 할 수 있다. 그리고 각 부대역의 다위상 필터(Finite Impulse Response 필터)의 탭수를 본래 필터(Prototype Filter)의 탭수의 1/N로 줄일 수 있으며, 각 부대역 신호들을 병렬로 처리할 수 있으므로 하드웨어를 효율적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단에 이용되는 등화기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다위상 필터뱅크를 이용한 부대역별 진폭 및 위상 보상 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 부대역 추출단의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 선보상기의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 부대역 결합단의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 열화 또는 위상 지연 보상 방법에 대한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신단에 이용되는 등화기의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 등화기는 수신부의 디지털 처리를 위한 블록에서 이용된다. 등화기(100)는 채널 추정부(110), 서브 샘플러(120), 서브 샘플러(130), 공분산 추정기(140), 등화기 계수 계산기(150) 및 FIR 필터(160)을 포함한다.
등화기의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 우선 안테나에서 수신된 신호는 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 회로를 거쳐 기저 대역 신호로 변환되고, 상기 변환된 신호는 ADC(Analog Digital Converter)를 거쳐 디지털 샘플 신호로 변환된다. 이렇게 변환된 디지털 샘플 신호들(입력 샘플 신호; 101)은 수신기의 대역내 이득 평탄도 개선을 위해 등화기(100)에 인가된다.
등화기(100)에 입력된 입력 샘플 신호(101)는 채널 추정부(110)와 서브 샘플러(120)에 인가된다. 서브 샘플러(120)에 인가된 신호는 서브 샘플링 된 후 공분산 추정기(140)에 인가되고 이 신호는 다시 FIR(Finite Impulse Response) 필터(160)에 인가된다. 그리고 공분산 추정기(140)의 출력 신호는 등화기 계수 계산을 위한 등화기 계수 계산기(150)에 인가된다. 채널 추정부(110)에 인가된 신호는 서브 샘플러(130)를 거친 후 등화기 계수 계산을 위한 등화기 계수 계산기(150)에 인가된다. 등화기 계수 계산기(150)는 서브 샘플러(130)로부터 인가 받은 신호와 공분산 추정기(140)로부터 인가된 신호를 비교하여 등화기의 계수를 결정한다. 상기와 같이 계산된 신호는 FIR필터(160)에 인가되어 FIR 필터의 계수를 조절하여 이득 및 위상이 보상된 출력 샘플들(102)을 생성시킨다.
상기와 같은 등화기(100)는 전달해야 하는 정보양이 많아지면 필요한 기저대역의 주파수가 넓어진다. 즉, 디지털 샘플 신호의 생성을 위한 고속의 ADC가 필요 하며 고속 디지털 신호 처리를 위한 FPGA(Field Programmable Gate Array)등의 소자가 요구된다. 그러나, 밀리미터파 대역에서와 같은 수Gbps급 통신의 시스템에서 현재의 ADC나 FPGA등의 소자 기술로는 고속의 동작을 단일 경로로 처리하기 어려울 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다위상 필터뱅크를 이용한 부대역별 진폭 및 위상 보상 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 다위상 필터뱅크를 이용한 부대역별 진폭 및 위상 보상 장치는 부대역 추출단(210), 선보상단(220) 및 부대역 결합단(230)을 포함한다. 상기 부대역별 진폭 및 위상 보상 장치는 송신측에서 사용될 수 있다.
부대역 추출단(210)은 광대역 특성을 갖는 입력 신호(201)를 인가 받아 N개의 부대역으로 분리한다.
선보상단(220)은 N개의 선보상기들을 포함한다(선보상기0(221), 선보상기1(222),...,및 선보상기(N-1)(229)). 선보상기0(221), 선보상기1(222),...및 선보상기(N-1)(229)는 입력 신호(201)가 IF 및 RF를 거치면서 발생하는 대역내 이득 평탄도 및 위상 평탄도 열화 현상을 보상하기 위해서, 부대역 추출단(210)의 출력을 각 부대역별로 이득 또는 위상에 대한 선보상 특성을 갖도록 진폭 또는 위상을 조절한다.
부대역 결합단(230)은 진폭 또는 위상이 선보상된 선보상단(220)의 N개의 출력 신호들을 결합하여 광대역 특성을 갖는 출력 신호(202)를 생성한다. 출력 신호(202)는 이후 IF 블록 및 RF 블록을 거치면서 발생할 대역내 이득 평탄도 및 위상 지연 열화 특성이 선보상되어 있기 때문에 최종 송신 신호의 대역내 이득 평탄도 및 위상 지연 평탄도 특성을 개선할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 부대역 추출단의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 부대역 추출단(300)은 1:N 디멀티플렉서(310), 추출단 다위상 필터 뱅크부(320) 및 FFT 수행부(330)를 포함한다.
1:N 디멀티플렉서(310)는 신호 대역이 입력 신호(301)의 1/N이 되도록 입력 신호(301)를 N개의 부대역 신호로 변환(시분할)한다.
추출단 다위상 필터 뱅크부(320)는 FIR 필터 구조를 이용하고 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행한다.
FFT 수행부(330)는 다위상 필터뱅크부(320)의 출력에 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하여 N개의 부대역 신호를 생성한다.
광대역 주파수 특성을 갖는 복소 디지털 입력 신호로부터 N개의 균일한 대역을 가진 협대역의 부대역을 추출하기 위해서는 대역이 2π/N 이고 중심 주파수가 2πk/N (k=0,1,...,N-1)인 N개의 대역 통과 여파기 및 기저 대역으로 신호를 변환하기 위한 N개의 믹서가 필요하다. 광대역 신호는 대역 통과 여파기를 통해 부대역 신호로 분리되고 상기 각 부대역 신호는 믹서를 통해 기저 대역 신호로 변환된다. 이때, 변환된 신호의 대역폭이 2π/N 이므로 N 보다 작은 1이상의 정수 M으로 다운 샘플링을 하여도 정보가 손상되지 않고 보존 된다.
여기서 k 번째 부대역은 저역 통과 여파기를 이용하여도 구현이 가능하며 저역 통과 여파기를 이용하여 구현할 경우, 대역 통과 여파기의 경우와 달리 동일한 저역 통과 여파기를 모든 부대역에 동일하게 적용할 수 있기 때문에 구현이 용이하다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다. 입력 복소 신호를 x[n]이라 하면 k 번째 부대역의 저역 통과 여파기의 출력 xk[n] 은 [수학식 1]과 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure pat00001

이때, P[n]은 저역 통과 여파기의 펄스 응답이며, WN kn = ej2 π kn /N 이다. 한편 데이터의 양을 줄이기 위해서 각 부대역 신호에 대하여 1/M배의 다운 샘플링을 수행할 수 있으며, 그 출력 yk[m] 은 [수학식 2]와 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure pat00002

[수학식 2]에서 인덱스 n'을 n'=rN+ρ, ρ∈{0,1,2,...,N-1}로 치환하여 다시 표현하면 WN - krn =1이므로, [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003

부대역수 N과 다운 샘플링 수 M의 관계가 N=IM (I=정수)라 하면 [수학식 4]와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004

이 되며, ρ번째 다위상의 입력을 xρ[r]=x[rN+ρ]로, 다위상 필터를 Pρ[r]=P[rM-ρ]로 정의하면, [수학식 4]는 하기 [수학식 5]와 같이 표현이 가능하다.
[수학식 5]
Figure pat00005

N개의 다위상 필터를 구현함에 있어서, N=M일 때가 가장 효율적인 구조이나 이 경우 필터 이후에 신호를 합성할 때 인접 밴드에 이미지를 발생시킬 수 있으므로 N=2M인 경우의 구조가 현실적으로 가장 효율적인 구조이다. 따라서 N=2M(I=2)의 필터 구조를 구현하기 위해서 각 부대역을 다시 2개의 채널로 분리하도록 구성하면 도 3과 같은 부대역 추출기를 구성할 수 있다. 이때, Pρ,0[m]과 Pρ,1[m]은 Pρ,0[m]=Pρ[2m]이고 Pρ,1[m]=Pρ[2m+1]인 관계가 된다.
도 3을 참조하면, 1:N 디멀티플렉서(310)는 광대역 신호 특성을 갖는 입력 신호(301) x[n]을 신호 대역의 크기가 1/N인 N개의 협대역 신호로 변환한다.
추출단 다위상 필터 뱅크부(320)는 1:N 디멀티플렉서(310)의 출력 각각에 대하여 k개씩 연결되고 저역 통과 필터링을 수행하는 k*N개의 다위상 필터들(321,322) 및 동일한 부대역을 갖는 상기 k*N개의 다위상 필터들의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력하는 N개의 k:1 멀티플렉서(323)를 포함한다.
추출단 다위상 필터 뱅크부(320)의 신호 처리 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다. k=2인 경우를 예로 들면(즉, N=2M인 경우), ρ번째 다위상의 입력 xρ[r](302)은 두 개의 다위상 필터(321,322)에 인가된다. 다위상 필터들(321,322) 각각은 FIR 구조를 가지면서 저역 통과 필터링을 수행한다. 2:1 멀티플렉서(323)는 두 개의 다위상 필터(321,322)의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력한다. k가 2일 때뿐만 아니라 그 이상일 때에도 마찬가지 원리의 적용이 가능하다. 그리고 k=1인 경우는 두 개의 다위상 필터들(321,322) 및 2:1 멀티플렉서(323) 대신에 FIR 구조를 가지면서 저역 통과 필터링을 수행하는 하나의 다위상 필터가 ρ번째 다위상의 입력 xρ[r](302)와 연결된다.
FFT 수행부(330)는 추출단 다위상 필터 뱅크부(320)로부터 입력 받은 N개의 출력 신호에 대하여 패스트 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)를 수행하여 각각의 주파수 밴드 대역별 신호들(y0[r],...,yN -1[r]; 303)을 생성한다. 여기서 FFT 기법으로 Radix-N FFT를 사용할 수 있다.
상기와 같이 광대역의 초기 입력 신호(301)를 N개의 부대역으로 분리하여 처리 함으로써 초기 입력 신호와 같은 전체 주파수의 신호를 처리하기 위한 FIR 필터 구조보다 1/N배의 탭수를 갖는 FIR 필터 구조를 사용할 수 있고, 이로 인해 구현을 용이하게 할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 선보상기의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 선보상기(400)는 진폭 조절기(410), 진폭 비교기(420), 위상 조절기(430) 및 위상 비교기(440)를 포함한다.
선보상기(400)는 추출된 부대역 신호의 진폭 및 위상을 각 부대역별 기준(reference) 신호와 비교하여 조절한다.
진폭 비교기(420)는 IF/RF 블록을 거치면서 발생하는 부대역별 이득 평탄도 열화 및 위상 특성의 열화 정보를 가지고 있는 기준 신호(402)와 입력 신호(401)의 진폭 정보(이득 정보)를 비교하여 진폭 제어 신호(403)을 생성한다. 진폭 조절기(410) 진폭 제어 신호(403)를 이용하여 입력 신호(401)의 진폭을 조절할 수 있다. 이로써 IF/RF 블록을 거치면서 발생하는 부대역별 이득(진폭) 평탄도 열화에 대한 선보상을 할 수 있다.
위상 비교기(440)도 마찬가지로 기준 신호(402)와 입력 신호(401)(또는 진폭 비교기(420)의 출력 신호)의 위상 지연 정보를 비교하여 위상 제어 신호(404)를 생성한다. 위상 조절기(430)는 위상 제어 신호(404)를 이용하여 입력 신호의 위상을 조절할 수 있다. 이로써 IF/RF 블록을 거치면서 발생하는 부대역별 위상 특성 열화에 대한 선보상을 할 수 있다.
진폭 조절기(410) 및 진폭 비교기(420)를 포함하는 진폭 변경 장치와 위상 조절기(430) 및 위상 비교기(440)를 포함하는 위상 조절 장치의 배치 순서를 바꾸는 것도 가능하다.
상기와 같이 생성된 출력 신호(405)는 부대역의 크기와 위상이 제어된 신호가 되고, 출력 신호(405)는 도 2의 부대역 결합단(230)에 인가된다.
도 5는 도 2에 도시된 부대역 결합단의 예를 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 부대역 결합단(500)은 IFFT 수행부(510), 결합단 다위상 필터 뱅크부(520) 및 N:1 멀티플렉서(530)를 포함한다. 부대역 결합단(500)은 도 2의 부대역 추출단의 신호 처리 과정을 역순으로 수행하여 부대역 추출단에서 N개의 부대역으로 분리된 신호들을 단일 광대역 신호로 결합 한다.
IFFT 수행부(510)는 선보상단으로부터 입력 받은 N개의 신호(501)에 대하여 역 패스트 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; IFTT)을 수행한다. 여기서 IFFT 기법으로 Radix-N IFFT를 사용할 수 있다.
결합단 다위상 필터 뱅크부(520)는 IFFT부의 출력 각각을 k개의 신호로 분리하는 N개의 1:k 디멀티플렉서들 및 상기 N개의 1:k 디멀티플렉서들 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결되고 저역 통과 필터링을 수행하는 k*N개의 다위상 필터들을 포함한다.
결합단 다위상 필터 뱅크부(520)의 신호 처리 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다. k=2인 경우에(즉, N=2M인 경우), 결합단 다위상 필터 뱅크부(520)의 입력 중에서 ρ번째 다위상 입력을 예로 설명하겠다. 1:2 디멀티플렉서(521)는 상기 ρ번째 다위상 입력을 두 신호(522,523)로 분리한다. 두 다위상 필터(522,523)는 분리된 두 신호(522,523) 각각을 입력 받아 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 ρ번째 부대역 신호(502)를 생성한다. k가 2일 때뿐만 아니라 그 이상일 때에도 마찬가지 원리의 적용이 가능하다. 그리고 k=1인 경우는 1:2디멀티플렉서(521) 및 두 개의 다위상 필터(522,523) 대신에 하나의 다위상 필터가 ρ번째 다위상 입력과 연결된다.
N:1 멀티플렉서(530)는 상기와 같은 방법으로 생성된 N개의 부대역 신호들을 순차적으로 결합하여 광대역의 단일 신호인 출력신호(x'[n])(503)를 생성한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진폭 열화 또는 위상 지연 보상 방법에 대한 플로우차트이다.
도 6을 참조하면, 다위상 필터 뱅크를 이용하여 광대역의 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리한다(610).
각각의 부대역에 대한 진폭 열화 또는 위상 지연에 관한 정보를 가지고 있는 기준 신호와의 비교를 통하여 상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상한다(620).
상기 진폭 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환한다(630)
이렇게 진폭 또는 위상이 선보상된 신호를 송신할 경우 IF/RF 단계에서 발생할 진폭 또는 위상 특성의 열화를 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 진폭 열화 또는 위상 지연 보상 방법에 대해 설명하였다. 본 진폭 열화 또는 위상 지연 보상 방법에는 앞서 도 2내지 도 5와 관련하여 다양한 실시예를 통하여 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. (컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.)
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
221: 추출단 다위상 필터 뱅크부

Claims (20)

  1. 다위상 필터 뱅크를 이용하여 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 부대역 추출단;
    상기 각각의 부대역에 대한 진폭 열화 또는 위상 지연에 관한 정보를 가지고 있는 기준 신호와의 비교를 통하여 상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 열화 또는 위상 지연을 선보상하는 선보상단; 및
    상기 진폭 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 부대역 결합단
    을 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부대역 추출단은
    신호 대역이 상기 입력된 신호의 1/N이 되도록 상기 입력된 신호를 N개의 부대역 신호로 변환하는 1:N 디멀티플렉서;
    FIR 필터 구조를 이용하고 상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 추출단 다위상 필터 뱅크부;
    상기 다위상 필터 뱅크부의 출력에 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하여 N개의 부대역 신호를 생성하는 FFT 수행부
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추출단 다위상 필터 뱅크부는
    상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 N개의 다위상 필터들
    을 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 추출단 다위상 필터 뱅크부는
    상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결되고 저역 통과 필터링을 수행하는 k*N개의 다위상 필터들; 및
    동일한 부대역을 갖는 상기 k*N개의 다위상 필터들의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력하는 N개의 k:1 멀티플렉서들
    을 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 FFT 수행부는
    RADIX-N 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하여 N개의 부대역 신호를 생성하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선보상단은
    상기 부대역 추출단의 출력들과 각각 연결된 N개의 선보상기를 포함하고,
    상기 선보상기는
    입력된 신호의 진폭을 상기 기준 신호의 진폭과 비교하여 진폭 제어 신호를 생성하는 진폭 비교기; 및
    상기 진폭 제어 신호를 이용하여 상기 입력된 신호의 진폭을 변경하는 진폭 조절기
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선보상단은
    상기 부대역 추출단의 출력들과 각각 연결된 N개의 선보상기를 포함하고,
    상기 선보상기는
    입력된 신호의 위상을 상기 기준 신호의 위상과 비교하여 위상 제어 신호를 생성하는 위상 비교기; 및
    상기 위상 제어 신호를 이용하여 상기 입력된 신호의 위상을 변경하는 위상 조절기
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부대역 결합단은
    상기 진폭 또는 위상이 선보상된 부대역 신호들에 역 패스트 푸리에 변환 기법을 적용하는 IFFT 수행부;
    상기 IFFT 수행부의 출력들에 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 결합단 다위상 필터 뱅크부;
    상기 결합단 다위상 필터 뱅크부의 출력을 순차적으로 결합하는 N:1 멀티플렉서
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합단 다위상 필터 뱅크부는
    상기 IFFT 수행부의 출력 각각에 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 N개의 다위상 필터들
    을 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 결합단 다위상 필터 뱅크부는
    상기 IFFT부의 출력들 각각을 k개의 신호로 분리하는 N개의 1:k 디멀티플렉서들; 및
    상기 N개의 1:k 디멀티플렉서들 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결되어 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 k*N개의 다위상 필터들
    을 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 IFFT 수행부는 상기 선보상된 부대역 신호들에 RADIX-N 패스트 푸리에 변환 기법을 적용하는 진폭 및 위상 열화 보상 장치.
  12. 다위상 필터 뱅크를 이용하여 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 단계;
    상기 각각의 부대역에 대한 진폭 열화 또는 위상 지연에 관한 정보를 가지고 있는 기준 신호와의 비교를 통하여 상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계; 및
    상기 진폭 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입력 신호를 복수(N)개의 부대역 신호로 분리하는 단계는
    1:N 디멀티플렉서를 이용하여 신호 대역이 상기 입력된 신호의 1/N이 되도록 상기 입력된 신호를 N개의 부대역 신호로 변환하는 단계;
    FIR 필터 구조를 이용하고 상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계;
    상기 저역 통과 필터링된 N개의 부대역 신호에 대하여 패스트 푸리에 변환 기법을 사용하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계는
    상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 연결된 다위상 필터들을 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 N개의 부대역 신호 각각에 대하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계는
    상기 1:N 디멀티플렉서의 출력 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결된 k*N개의 다위상 필터들을 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및
    N개의 k:1 멀티플렉서들을 이용하여 동일한 부대역을 갖는 상기 k*N개의 다위상 필터들의 출력 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하여 출력하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계는
    상기 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭을 상기 기준 신호의 진폭과 비교하여 진폭 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 진폭 제어 신호를 이용하여 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭을 변경하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 분리된 복수개의 부대역 신호 각각의 진폭 또는 위상 지연을 선보상하는 단계는
    상기 복수개의 부대역 신호 각각의 위상을 상기 기준 신호의 위상과 비교하여 위상 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 위상 제어 신호를 이용하여 상기 복수개의 부대역 신호 각각의 위상을 변경하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 이득 또는 위상이 선보상된 각각의 부대역 신호들을 결합하여 광대역의 단일 신호로 변환하는 단계는
    상기 이득 또는 위상이 선보상된 부대역 신호들에 역 패스트 푸리에 변환 기법을 적용하는 단계;
    상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계;
    N:1 디멀티플렉서를 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 순차적으로 결합하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계는
    N개의 다위상 필터들을 이용하여 상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호로 변환하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호들을 생성하는 단계는
    N개의 1:k 디멀티플렉서를 이용하여 상기 역 패스트 푸리에 변환이 수행된 신호들 각각을 k개의 신호로 분리하는 단계; 및
    상기 N개의 1:k 디멀티플렉서 각각에 대하여 복수(k)개씩 연결된 k*N개의 다위상 필터들을 이용하여 상기 광대역의 단일 신호를 생성하기 위한 부대역 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 진폭 및 위상 열화 보상 방법.

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