KR20180097112A - Iq 불일치 보상 및 보정을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 IQ 불일치(IQMM;IQ mismatch) 보상을 제공하는 방법은 오리지널 주파수(original frequency)에서 단일 톤 신호(single tone signal)를 전송하고, 상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수(image frequency)에서 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snap shot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고, 시간-주파수 변환 행렬(time-to frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo -inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 상기 보상 필터의 복수의 시간 도메인 필터 탭으로 변환하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE:least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정한다.
Description
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 IQ 불일치 보상 및 보정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이상적인 주파수 변조(FM; Frequency-Modulated) 무선 통신 수신기에서, 아날로그 프론트 엔드(FE; Front End)는 동위상 브랜치(in-phase branch, I) 및 직교 브랜치(Quadrature branch, Q)에서 동일한 진폭 및 위상 응답을 나타낸다. 그러나, 실제로 믹서, 아날로그 로우 패스 필터(analog low pass filter) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC; Analog-to-Digital Converter)와 같은 무선 통신 수신기의 구성 요소에 의해 야기되는 동작 조건 및 불완전성으로 인해 상기 I 및 Q 브랜치 간의 불일치 및 불균형이 발생한다. 오리지널 신호(original)의 복조 및/또는 변조 프로세스를 간섭할 수 있는 기저 대역 주파수(baseband frequency)의 미러 주파수에서의 이미지 신호(image signal)는 상기 불일치 및 불균형에 의해 발생한다. 상기 이미지 신호는 무선 통신 수신기의 성능을 저하시킬 수 있다. 상기 IQ 불일치 및 불균형을 완화하기 위해 디지털 신호 처리(DSP; Digital Signal Processing) 기반의 IQ 불일치 보정(IQMC; IQ Mismatch Compensation) 기법이 가장 많이 제안되고 있다.
상기 IQ 불일치 및 불균형은 현대의 직접 변환 무선 주파수 수신기(direct-conversion radio frequency receivers)에서 무선 주파수(RF; Radio Frequency)의 손상의 주요 원인이 될 수 있다. 전형적인 IQ 불일치 보정(IQMC) 아키텍처에서 적응형 필터(adaptive filter)는 실제 수신된 신호에 기초하여 원하는 특성을 반복적으로 탐색함으로써 필터 계수들(coefficients)을 찾을 수 있다. 하지만, 반복적인 프로세스에 의해 얻어진 상기 필터 계수들은 최근에 만들어진 무선 통신 어플리케이션에서 고속 데이터 레이트(high data rates)에 대한 요구를 충족시킬 수 없다.
본 발명의 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, IQ 불일치 보상 및 보정을 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, IQ 불일치 (IQMM; IQ mismatch) 보상을 제공하는 방법은, 단일 톤 신호(single tone signal)를 송신하고, 상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수(image frequency)에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고, 시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭들에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE; least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, IQ 불일치(IQMM; IQ mismatch) 보상을 제공하는 방법은, 정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여 정상 신호들(normal signals)을 수신하기 전에 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각을 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(corresponding estimated filter coefficient)로 설정하고, 시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 초기 값을 설정하고, 적응 필터(adaptive filter)를 사용하여 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 이용하여 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, IQ 불일치(IQMM; IQ mismatch) 보상을 제공하는 장치는, 오리지널 주파수(original frequency)로 단일 톤 신호(single tone signal)를 생성하고 전송하는 신호 발생기(signal generator), 시간 지연 및 복수의 시간 도메인 필터 탭을 포함하는 보상기(compensator) 및 상기 보상기의 정적 교정(static calibration)을 수행하는 보상 로직(compensation logic)을 포함하고, 상기 보상 로직은, 상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서의 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고, 시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭들에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE; least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정한다.
상기 특징들 및 바람직한 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이며 청구 범위에 청구될 것이다. 본 명세서에 기술된 특정 시스템 및 방법은 단지 예시로서 도시된 것이고 권리 범위를 제한하기 위해 도시된 것은 아니다. 당업자가 이해할 수 있는 범위 내에서 본 명세서에서 설명된 원리 및 특징은 본 명세서의 개시 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하고 많은 실시예로서 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 IQMC 시스템의 블록도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IQ 불일치 모델(IQ mismatch model)의 예시적인 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비인과적 필터(non-casual filter)의 비인과적 필터 계수들(non-causal filter coefficients)의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 인과 필터(causal filter)의 필터 계수들의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 기반 교정 방법(training-based calibration scheme)의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실수 값 필터(real-valued filter)의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복소수 값(complex-valued) IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IQ 불일치 모델(IQ mismatch model)의 예시적인 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비인과적 필터(non-casual filter)의 비인과적 필터 계수들(non-causal filter coefficients)의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 인과 필터(causal filter)의 필터 계수들의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 기반 교정 방법(training-based calibration scheme)의 플로우 차트를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실수 값 필터(real-valued filter)의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복소수 값(complex-valued) IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다.
본 명세서에서 개시된 각각의 특징들은 IQ 불일치 보상(IQ mismatch calibration) 및 보정(compensation)을 제공하기 위해 다른 특징들과 함께 이용될 수 있다. 대표 실시예들은 많은 추가 특징들 및 개시된 특징들을 활용하여 개별적이면서 조합될 수 있고, 본 명세서에서 대표 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 본 발명의 상세한 설명에 개시된 내용들은 본 발명의 실시예를 당업자가 쉽게 실시할 수 있도록 개시한 것에 불과하며 청구항의 범위를 제한하는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 상세한 설명에서 개시된 특징들의 조합은 필수적이지 않을 수도 있고, 단지 본 발명을 설명하는데 있어서 일 실시예를 설명하기 위한 것이다.
이하 본 발명의 상세한 설명에서 특정 명칭은 단지 설명을 위해 본 발명을 완전히 이해하기 위해 제시된다. 다만, 상기 특정 명칭은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 확장 해석이 가능하며 상기 특정 명칭에 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 상세한 설명의 일 부분은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트에 대한 연산의 알고리즘 및 기호 표현으로 표현된다. 상기 알고리즘 설명 및 표현은 데이터 처리 기술 분야의 당업자에게 본 발명의 내용을 효과적으로 전달하기 위해 사용된다. 알고리즘은 일반적으로 원하는 결과를 유도하는 단계의 일관성 있는 시퀀스일 수 있다. 상기 단계는 물리적 양(physical quantities)을 물리적으로 조작(physical manipulations)하는 단계이다. 보통, 상기 물리적 양은 저장, 전송, 결합, 비교 및 기타 조작이 가능한 전기 또는 자기(magnetic) 신호의 형태를 취할 수 있으나 반드시 그러한 것은 아니다. 원칙적으로 공통적인 사용을 위해 상기 신호를 비트, 값, 요소, 기호, 문자, 용어, 숫자 등으로 지칭하는 것이 때때로 편리한 경우가 있다.
그러나 상술한 용어들과 유사한 용어는 적절한 물리적 양(appropriate physical quantities)과 연관되어야 하며 상기 물리적 양에 적용되는 편리한 레이블(label)일 뿐이다. 이하에서 명백하게 특별한 언급이 없는 한, "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "디스플레이"등과 같은 용어는 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 또는 프로세스를 나타낸다. 상기 유사한 전자 컴퓨팅 장치는, 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내의 물리적 (전자) 양으로 표현된 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 기타 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내에서 물리적 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및 변환하는 장치일 수 있다.
본 명세서에 제시된 알고리즘은 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치와 관련이 있다. 다양한 범용 시스템, 컴퓨터 서버 또는 개인용 컴퓨터가 본 명세서의 내용에 따라 프로그램과 함께 사용될 수 있고, 요구된 방법 단계를 수행하기 위해 보다 특수화된 장치를 구성할 수도 있다. 다양한 시스템에 필요한 구조는 이하 본 명세서에서 설명한다. 본 명세서에 개시된 내용을 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 사용될 수도 있다.
또한, 대표적인 실시예 및 종속항의 다양한 특징들은 본 명세서에 개시된 추가적인 유용한 실시예들을 제공하기 위해 구체적으로 명시되지 않은 방식들과 결합할 수 있다. 또한, 개체(entities)의 그룹의 모든 값 범위 또는 표시는 청구된 실시예를 제한하기 위한 목적뿐만 아니라 기존의 공개 목적을 위한 모든 가능한 중간 값 또는 중간 개체를 개시한다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소의 치수 및 형상은 본 발명에 개시된 실시예들이 어떻게 수행되는지를 이해하기 쉽게 도시한 것일 뿐, 실시예를 상기 도시된 구성 요소의 치수 및 형상으로 제한하려는 것은 아니다.
본 발명은 디지털 신호 처리(DSP; Digital Signal Processing) 기술을 이용하여 IQ 불일치(IQ mismatch) 및/또는 IQ 불균형(IQ imbalance)의 영향을 완화할 수 있는 IQ 불일치 보상(IQMC; IQ mismatch compensation) 시스템 및 방법을 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 IQMC 시스템의 블록도의 일례이다. IQMC 시스템(100)은 무선 통신 송수신기에 통합된 신호 수신기 또는 독립된 신호 수신기로서 구현될 수 있다.
시간 도메인(time domain)에서, 상기 IQMC 시스템(100)은 불일치 및 불균형을 포함하는 입력 신호 (본 명세서에서 불일치 신호(mismatched signal) 또는 손상 신호(impaired signal)라고도 함)를 수신하고, 상기 입력 신호 를 보상할 수 있는 신호 를 생성한다. 상기 입력 신호 는 실수 부() 및 허수 부()를 포함하는 복소수 손상 신호(complex impaired signal)일 수 있다. 상기 IQMC 시스템(100)은 필터(113), 상기 입력 신호 에 대해 동작하는 동작 블록(112, operational block), 주 궤적(main path) 상의 입력 신호 에 적용되는 지연 블록(111) 및 상기 지연 블록(111) 및 상기 필터(113)로부터 출력된 신호들을 가산하는 가산 블록(116)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 블록(112)은 상기 입력 신호 의 공액 복소수(complex conjugate)을 취하는 공액 복소부(complex conjugate unit)일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 동작 블록(112)은 상기 입력 신호 의 실수를 취하는 실수 부(real unit)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 블록(112)에 의해 수행된 공액 연산(conjugate operation)의 복잡성은 상기 입력 신호 의 실수 부를 취함으로써 감소될 수 있다. 상기 동작 블록(112)의 출력은 상기 필터(113)의 입력으로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, IQMC 시스템(100)은 복소수 값 보상 필터를 사용하는 복소수 값 보상기(CVC; Complex-Valued Compensator)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 신호()는 실수 부() 및 허수 부()를 포함하는 복소수 값 신호일 수 있고, 상기 필터(113)는 복소수 값 보상 필터(complex valued compensation filter)일 수 있다.
상기 필터(113)의 출력 신호는 필터링된 신호를 지연된 입력 신호(예를 들어, )와 결합하여 보상된 신호 를 생성하는 상기 가산 블록(116)에 공급될 수 있다. 상기 입력 신호 의 공액 복소수 또는 상기 입력 신호 의 실수 부 중 어느 것이 사용되는지 여부와 관계없이, 상기 필터(113)가 복소수 값 필터(complex-valued filter)이기 때문에 본 발명에 따른 상기 IQMC 시스템(100)은 CVC를 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQMC 시스템(100)은 상기 필터(113)에서 다수의 지연 D (예를 들어, 지연 2는 두 샘플(two samples)의 지연을 나타냄) 및 다수의 필터 탭들 N (N은 필터 계수들(filter coefficients)의 개수임)에 의해 파라미터화 될 수 있다. 일반적으로, 최적 지연(optimal delay)은 상기 필터(113)의 필터 탭들 N의 수가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 상기 IQMC 시스템(100)은 상기 필터(113)의 필터 탭 N의 개수 및 상기 지연 블록(111)의 최적 지연을 고려하여 필터 계수들(filter coefficients)을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQMC 시스템(100)은 상기 필터(113)의 상기 최적 지연 D 및 최적 필터 계수들(optimal filter coefficients)을 결정하기 위해 IQ 불일치 보정을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQMC 시스템(100)은 기저 대역 주파수(baseband frequency)를 갖는 단일 톤 트레이닝 신호들(single tone training signals)의 시퀀스(sequence)를 사용하여 주어진 지연 D에 대한 상기 최적 필터 계수들을 결정할 수 있다. 상기 기저대역 주파수는 수신된 신호의 오리지널 주파수를 참조할 수 있다. 상기 오리지널 신호는 특정 크기, 예를 들어, 20MHz의 주파수 대역을 차지할 수 있다. 상기 단일 톤 트레이닝 신호들의 시퀀스는 상기 주파수 범위 내에서 이산 주파수들을 샘플링 하는 주파수 범위, 예를 들어, 1MHz 입상(granularity) 내에 위치될 수 있다. 상기 필터 계수들은 상기 단일 톤 트레이닝 신호를 스윕(sweep)함으로써 추정될 수 있다. 시간 도메인에서, 상기 보상된 신호 는 지연 D 및 필터 계수 를 갖는 입력 신호 의 함수로서 표현될 수 있다.
상기 수학식 1에서 상기 동작 블록(112)은 실수 부(real unit)를 예로 들었으므로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 공액 복소수부(complex conjugate unit)를 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IQ 불일치 모델(IQMM; IQ mismatch model)의 예시적인 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 IQMM은 I/Q 다운-변환(down-conversion)에 기초한다. 상기 IQMM의 출력은 도 1의 IQMC 시스템(100)에 공급될 수 있다. 상기 IQMM(200)은 수신된 신호 를 동위상 (in-phase, I) 및 직교(quadrature, Q) 신호 궤적으로 복조 및 분리할 수 있다. 상기 I 및 Q 궤적들 각각은 믹서(211 및 212 각각) 및 아날로그 필터들( 및 )을 포함한다. 상기 믹서들(211 및 212)은 주파수가 인 LO(Local Oscillator)를 사용하여 상기 I 및 Q 궤적들 상에 하향 변화된 신호들( 및 )을 출력한다. 상기 하향 변화된 신호들( 및 )은 상기 아날로그 필터들( 및 )에 의해 필터링되어 상기 I 및 Q 궤적들 상에 각각 출력 신호들( 및 )을 생성한다. 상기 I 및 Q 궤적 상의 신호들은 1)믹서들(211 및 212)에서의 이득( ) 및 위상()의 불일치 및 2)아날로그 필터들( 및 )의 전체 주파수 응답을 포함하는 불일치 및 불균형을 초래할 수 있다.
상기 IQMM은 주파수 독립 IQMM(FI-IQMM; frequency independent IQ mismatch) 또는 주파수 종속 IQMM(FD-IQMM; frequency dependent IQ mismatch) 중 하나일 수 있다. 도 2에 도시된 상기 IQMM은 상기 FI-IQMM 또는 FD-IQMM일 수 있다. 상기 FI-IQMM은 비-유니티 게인(non-unity gain) () 및 비-제로 위상(non-zero phase) ()을 갖는 신호에 적용될 수 있다. 상기 FD-IQMM은 아날로그 필터들( 및 )을 포함할 수 있다. 여기서, 은 상기 I 궤적에 따른 아날로그 필터의 임펄스 응답(impulse response)일 수 있고, 는 상기 Q 궤적을 따른 아날로그 필터의 임펄스 응답일 수 있다.
복조되어 I 및 Q 궤적으로 분리된 상기 수신된 신호는 상기 믹서들(211 및 212) 및 IQMM(200)의 아날로그 필터들( 및 )에 의한 신호 프로세싱의 결과로서 원하는 오리지널 신호 및 상기 원하는 오리지널 신호에 도입된 이득 및/또는 위상 불균형을 나타내는 이미지 신호(image signal)을 포함할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 상기 이미지 신호의 영향을 최소화하려고 시도할 수 있다.
및 는 상기 수신된 신호() 및 상기 이미지 신호 에 대한 복소수 스케일링 인자(complex scaling factors)을 나타냅니다. 예를 들어, 상기 스케일링 인자인 는 상기 오리지널 신호가 통과하는 유효 필터(effective filter)의 임펄스 응답이고, 상기 스케일링 인자인 는 IQ 불일치에 의해 도입된 상기 이미지 신호가 통과하는 유효 필터의 임펄스 응답일 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 상기 IQMC 시스템을 참조하면, 보상된 신호 는 상기 복소수 스케일링 인자들( 및 )로 표현될 수 있고, 상기 수신된 신호 및 상기 이미지 신호 는 다음과 같은 수학식 6으로 표현될 수 있다.
상기 수학식 6에서 이라고 식에 대입하여 상기 이미지 신호 를 완벽하게 제거할 수 있는 최적 필터 계수 는 획득할 수 있다. 이로 인해 주파수 영역에서 상기 최적 필터 계수인 를 유도할 수 있다.
도 2에 도시된 상기 IQMM의 일례에서, 최적 필터는 다수의 필터 탭들(filter taps)을 갖는 비인과적 필터(non-causal filter)일 수 있다. 인과적 필터(causal filter)는 필터 탭들의 음수 인덱스(negative indices)에서 0의 값을 가질 수 있다. 대조적으로 상기 비인과적 필터는 필터 탭들의 음수 인덱스에서 0이 아닌 값을 가질 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비인과적 필터의 비인과적 필터 계수들의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQMM은 상기 I 및 Q 궤적상의 2차 및 3차 버터워스 필터(two third-order Butterworth filters) 사이의 극 불일치(pole mismatch)에 기초한다. 도 3의 필터 탭들은 실수 부만 보여주는 복소수 값 최적 필터의 -20에서 20까지의 범위이다. 상기 최적 필터는 극 불일치(pole mismatch) [2%, 2%, 2%], 이득 불일치(gain mismatch) 0% 및 위상 불일치 0도를 갖는 40MHz 3차 버터워스 필터(third-order Butterworth filter)가 있는 상기 IQMM 모델에 대응한다. 상기 음의 필터 탭들은 0이 아닌 값을 가질 수 있다. 따라서, 상기 필터는 비인과적 필터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 최적 필터는 한정된 수의 필터 탭들을 갖는 인과적 필터로 근사화될 수 있다. 여기서, 최적 필터는 다수의 필터 탭을 갖는 비인과적 최적 필터의 근사치인 유한한 수의 필터 탭을 갖는 인과적 최적 필터로 지칭할 수 있다. 유한한 수의 필터 탭들로 최적 필터 를 근사화할 때, 하나 이상의 음의 탭이 포함될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인과 필터(causal filter)의 필터 계수들의 예시적인 플롯을 도시한 도면이다.
인과 필터(causal filter)의 경우, 상기 최적 필터는 한정된 수의 필터 탭들(N)만을 선택함으로써 최적 필터를 절단함으로써 유한 임펄스 응답(FIR; finite impulse response) 필터로 근사화할 수 있다. 상기 유한 임펄스 응답(FIR) 필터는 적어도 하나의 음의 탭이 있는 경우 비인과적 필터가 될 수 있다. 도 4를 참조하면, 지연 없는 FIR 필터는 음의 탭을 제외한 큰 에너지/크기를 갖는 필터 탭(0 내지 4)을 포함할 수 있다. 그러나, 최적 필터의 필터 탭 -1은 필터 탭 4의 크기보다 큰 크기를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 필터 탭 -1을 포함할 수 있다. 필터 탭 -1을 선택하기 위해, 필터 탭 0 내지 4를 차지하도록 필터 탭 -1 내지 3이 모두 1 단위만큼 효과적으로 시프트되도록 여분의 지연이 피드스루 궤적(feedthrough path) (예를 들어, 지연 블록(111)에서) 상에 도입될 수 있다. 여기서 상기 단위는 샘플의 수를 나타내고, 그 값도 도 1의 지연 블록(111)에 도입된 지연 D 샘플의 값과 동일한 값이다. 따라서, 여분의 지연(extra delay)은 최적 필터의 필터링 성능을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 상기 IQMM의 손상 매개 변수들(impairment parameters)은 알려진 것으로 가정하여 최적 필터의 FIR 근사치가 상기 IQMM 손상 매개 변수를 기반으로 결정될 수 있다. 그러나, 실제로 IQMM의 손상 매개 변수가 선험적으로 사용 가능하지 않을 수 있으며, 트레이닝 방식(training scheme)을 사용하여 손상 매개 변수를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 IQMC 시스템은 하나 이상의 파일럿 단일 톤 신호들(pilot single tone signals)을 사용하여 보상기 필터의 필터 계수를 추정할 수 있다. 예를 들어, 상기 IQMC 시스템은 하나 이상의 상기 파일럿 단일 톤 신호를 사용하여 트레이닝 기반 IQMC 교정(IQMC calibration)을 제공할 수 있다. 상기 트레이닝 기반 IQMC 교정은 원하는 신호의 주파수 범위 내에서 선택된 주파수로 단일 톤 신호를 보내는 것으로부터 시작할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 수신된 신호의 오리지널 주파수 및 이미지 주파수 모두에서 손상된 신호(즉, 보상 없이 수신된 신호)의 응답을 관찰 및 분석할 수 있다. 상기 오리지널 주파수와 상기 이미지 주파수 모두에서의 응답에 기초하여, 상기 IQMC 시스템은 다른 주파수들에서도 보상기 필터의 응답을 추정할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 주파수 범위에서 보상기 필터의 주파수 응답의 스냅 샷(snap shot)을 얻기 위해 특정 단계에서 특정 범위의 주파수에 대해 단일 톤을 스윕(sweep)할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 보상기 필터의 주파수 응답을 시간 도메인 탭으로 변환할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 단일 톤 신호의 동일한 세트로 상이한 지연을 적용함으로써 상기 보상 필터의 주파수 응답을 검사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 IQMC 시스템은 선택된 주파수 에서 연속 시간 단일 톤 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 선택된 주파수 는 부반송파 간격(subcarriers spacing)의 배수가 될 수 있다. 각각의 에 대해, 이산 시간 푸리에 변환(discrete time Fourier transform, DTFT)을 사용하여, 상기 IQMC 시스템은 이산 시간 푸리에 변환(DTFT)을 이용하여 및 로 표시된 정규화된 주파수( 및 )에서 수신된 시간 도메인 신호 의 주파수 성분을 결정할 수 있다. 상기 수신된 신호가 처리되는 지점에서의 샘플링 주파수는 로 표시될 수 있다.
다음 값(following quantity)은 수학식 9에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 IQMC 시스템은 수학식 13과 같이 상기 DFT 행렬의 의사 역변환을 사전 계산하여 저장할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 IQMC 시스템은 매 지연 마다 를 사전 계산하고, 3개 행렬 및 의 행렬 곱을 계산하는 것을 회피하기 위해 상기 곱을 전부 로드할 수 있다. 각 에 대해, 상기 IQMC 시스템은 수학식 15로 정의된 최소 자승 오차(LSE; least square error)를 계산할 수 있다.
이 경우, 원하는 주파수 응답과 설계된 필터의 주파수 응답 사이의 최소 자승 오차는 최적 지연을 선택하는데 사용되는 메트릭(metric)이다.
이상적인 조건에서, 정적 교정 방식(static calibration scheme)은 신호 대역 폭(signal bandwidth), 주파수 대역(frequency band) 및 주파수 채널(frequency channel)을 포함하는 주어진 튜플 파라미터(tuple of parameters)에 대한 모든 필터 계수를 찾을 수 있다. 그러나, 실제로는 상기 세 매개 변수의 가능한 조합의 수는 너무 많고 각 조합에 대한 정적 교정의 수는 크게 제한될 수 있다. 복잡성을 줄이기 위해, 상기 주파수 대역 및 상기 주파수 채널 중 임의의 한 쌍을 선택하여 각각의 가능한 신호 대역폭에 대해 정적 교정 방식을 수행할 수 있다. 상기 정적 교정 방식은 주어진 대역(band), 채널(channel) 및 신호 대역폭 구성(signal bandwidth configuration)에 대해 FI-IQMM 및 FD-IQMM 모두를 보상할 수 있다는 점에 유의해야한다. FI-IQMM은 대역/채널에 따라 다양하므로, FI-IQMM은 세 가지 매개 변수의 모든 가능성에 대해 현재 정적 교정 체계를 적용하는 것이 현실적이지 않을 수 있다. 하이브리드 교정 방식(hybrid calibration scheme)은 후술한다.
일 실시예에 따르면, 상기 IQMC 시스템은 각각의 대역폭에 대해 정적 교정을 수행하여 하나의 필터 계수를 제외한 모든 것을 결정할 수 있다. 상기 하나의 필터 계수는 탭 D의 값에 대응하고, 상기 탭 D는 도 1의 지연 블록(111)에서 사용된 지연 값(delay value)이다. 이 실시예에서, 상기 IQMC 시스템은 적응 프로세스에 기초하여 대역/채널을 통해 변경될 수 있는 탭 D에 대한 필터 계수를 결정할 수 있다. 적응형 프로세스(adaptive process)는 단일 톤 트레이닝 신호 대신에 정상 수신 신호를 사용할 수 있다. 상기 적용형 프로세스는 필터 탭 및 지연 값 D를 선택한 경우에 탭 D의 값을 찾는다. 상기 IQMC 시스템은 나머지 필터 계수들의 수렴(convergence)에 기초하여 상기 정적 교정 방식에 의해 획득된 오리지널 필터 계수의 개선을 결정할 수 있다. LTE, 3G 및 Wi-Fi와 같은 상용 무선 표준에 대한 수렴(convergence)이 보장되는 것으로 알려져 있다.
대역폭에만 의존하지만 채널 또는 대역에 의존하지는 않는 두개의 아날로그 필터 사이의 불일치로 인해 상기 FD-IQMM이 도입되기 때문에 상기 FD-IQMM은 채널/대역에 의존적이지 않을 수 있다. 반면, 상기 FI-IQMM은 채널/대역에 의존적이다. 상기 FI-IQMM은 주로 채널/대역에 의존적인 믹서에서 도입되기 때문이다. 이러한 원리에 기초하여, 본 발명에 의한 IQMC 시스템은 FI-IQMM 및 FD-IQMM의 보상을 분리한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아날로그 필터들()의 비율은 로 정의되고, 시간 도메인 임펄스 응답은 로 정의될 수 있다. 의 시간 도메인 응답 은 수학식 17과 같이 나타낼 수 있다.
필터 탭 D의 경우, 주로 FI-IQMM에 의존할 수 있다.
여기서, 상기 트레이닝 채널은 특정 무선 표준(예를 들어, LTE, 3G 및 Wi-Fi)에 대해 임의로 선택된 대역(band) 및 임의로 선택된 채널을 지칭할 수 있다. 상기 시간 도메인 응답()은 다른 테스트 채널에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 테스트 채널에서 의 실제 계수는 수학식 20과 같이 나타낼 수 있다.
결과적으로, 실제 값과 적용 값 사이의 비율 형태의 오차는 수학식 21로 표현될 수 있다.
FI-IQMM이 너무 많이 변경되지 않으면, 에러는 크지 않을 수 있으며, 성능은 수용 가능한 정도가 될 수 있다. 상기 오류가 큰 경우, 오류는 다음의 수학식 22와 같이 보상될 수 있다.
및 로부터 는 다음과 같이 구할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주어진 선택된 필터 탭들 및 지연 에 따라, 상기 IQMC 시스템은 파일럿 기반 방식(pilot-based scheme)을 사용하여 정상 신호들의 수신 전에 모든 필터 계수들을 추정할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 IQMC 시스템은 전술한 바와 같이 단일 톤 트레이닝 신호들의 시퀀스를 사용하는 정적 교정 방식을 사용하여 필터 계수들을 추정할 수 있다.
상기 IQMC 시스템은 추정된 필터 계수 값으로 필터 탭 를 제외한 모든 필터 탭을 더 설정할 수 있다. 상기 필터 탭 D의 초기 값은 여러가지 방법으로 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 IQMC 시스템은 필터 탭 값을 0으로 설정할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 IQMC 시스템은 파일럿 기반 방식(pilot-based scheme)을 사용하여 획득된 추정된 값으로 필터 탭 D를 설정할 수 있다. 상기 파일럿 기반 방식에 기초하여 추정된 필터 탭 D는 최적 필터 계수를 결정하기 위해 수렴 시간을 단축시킬 수 있다. 여기서, 필터 계수는 로 나타낼 수 있다.
그러면, 상기 IQMC 시스템은 수학식 25와 같이 다른 모든 필터 탭을 업데이트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 기반 교정 방법(training-based calibration scheme)의 플로우 차트를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 IQMC 시스템은 보상기 필터를 교정하기 위한 트레이닝 기반 교정 방식(training-based calibration scheme)을 제공한다. 먼저, 상기 IQMC 시스템은 선택된 주파수에서 단일 톤 신호를 전송할 수 있다(501 단계). 상기 IQMC 시스템은 오리지널 주파수 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수에서 손상된 신호의 주파수 응답을 결정할 수 있다(502 단계). 상기 IQMC 시스템은 상기 오리지널 주파수 및 상기 이미지 주파수에서의 주파수 응답에 기초하여 보상 필터의 주파수 응답의 추정치를 결정할 수 있다(503 단계). 상기 IQMC 시스템은 상기 보상 필터의 주파수 응답의 스냅 샷(snap shot)을 얻기 위해 복수의 단계에서 상기 단일 톤을 스위핑함으로써 501내지 503 단계에서 수행된 교정 단계를 반복할 수 있다(504 단계). 상기 IQMC 시스템은 상기 보상 필터의 주파수 응답을 변환하여 보상 필터의 최적 시간 영역 필터 탭들을 결정할 수 있다(505 단계). 예를 들어, 상기 IQMC 시스템은 주파수-시간 도메인 변환을 위한 시간-주파수 변환 행렬의 의사-역변환을 수행할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 상기 501 단계 내지 505 단계에서 수행된 상기 정적 교정 단계를 동일한 단일 톤 신호 세트로 상이한 지연을 적용함으로써 반복할 수 있고, 손상된 신호의 주파수 응답을 검사할 수 있다(506 단계). 그리고, 상기 IQMC 시스템은 대응하는 시간 도메인 필터 탭들에 대해 최소의 최소 자승 에러(LSE)를 제공하는 최적 지연을 결정할 수 있다. 현재의 트레이닝 기반 교정 방식은 FD-IQMM의 불일치 및 불균형을 효과적으로 보상할 수 있으며, 주어진 대역폭에 대해 동일한 기저 대역 필터링을 여러 채널에 적용할 수 있다. 또한, 상기 트레이닝 기반 교정 방식은 FI-IQMM의 불일치 및 불균형을 보상할 수 있다.
상기 IQMC 시스템은 믹서 설정의 변경으로 인해 채널에 따라 다른 FI-IQMM을 보완할 수 있다. 정상 신호를 수신하기 전에, 상기 IQMC 시스템은 전술한 트레이닝 기반 교정 방식에 기초하여 복수의 필터 탭 N에 대한 필터 계수를 추정할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 파일럿 기반의 정적 교정 방식을 사용할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 모든 N개의 필터 탭들에 대응하는 추정된 필터 계수(대역/채널을 가로질러 변화하지 않음)로 모든 N개의 필터 탭들을 설정하고, 값 0 또는 파일럿 기반의 정적 교정 방식을 사용하여 얻어진 추정된 값에 기초하여 지연 탭 D의 초기 값을 설정할 수 있다. 그리고, 상기 IQMC 시스템은 적응형 필터 기반 반복 방식(adaptive filter based iterative scheme)에 기초하여 정상 신호를 수신하는 동안 지연 탭 D에 대한 필터 계수(대역/채널에 따라 변함)를 추정할 수 있다. 상기 IQMC 시스템은 지연 탭 D에 대한 수렴 필터 계수를 사용하여 모든 N개의 필터 탭들에 대한 추정된 필터 계수들을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 IQMC 시스템은 실수 값 필터를 사용할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실수 값 필터(real-valued filter)의 일례를 도시한 도면이다. 실수 값 필터는 Q 및 I 궤적 사이에 상이한 필터링 방식을 적용할 수 있다. 및 는 손상된 신호의 쌍일 수 있다. 상기 손상된 신호는 부분적으로 보상된 신호이며, 는 최종적으로 보상된 신호이다. 상기 보상은 두 단계에서 발생할 수 있다. 첫 번째 단계는 FD-IQMM 및 FI-IQMM의 이득 불일치 부분을 보상하는데 사용될 수 있다. 두번째 단계는 FI-IQMM의 위상 불일치 부분을 보상하는데 사용될 수 있다. 실수 값 필터는 동위상(I, in-phase) 궤적의 지연된 버전을 직교(Q, quadrature) 궤적의 실수 값 필터의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 계수를 포함할 수 있다.
상기 실수 값 필터(600)의 성능은 상기 필터링 방식의 적절한 조정의 유사한 설정에서 복소수 값 필터의 성능과 일치할 수 있다. 또한, 실수 값 필터(600)는 복소수 값 필터와 비교하여 보다 간단한 구조를 가질 수 있다. 실수 값 필터의 간단한 구조로 인해 보상기 블록의 게이트 수를 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복소수 값(complex-valued) IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다. 복소수 값 IQMC 시스템(700)의 기능 블록은 메인 궤적 상의 제1 복소수 값 필터(711), 피드스루 궤적(feedthrough path)상의 제2 복소수 값 필터(713), 입력 신호 에 대해 동작하는 동작 블록(712) 및 상기 제1 복소수 값 필터(711) 및 상기 제2 복소수 값 필터(716)로부터 출력된 신호를 가산하는 가산기 블록(716)을 포함할 수 있다. 상기 실수 값 보상기와 복소수 값 보상기의 매핑은 손상된 신호와 보상된 신호 간의 수학적 관계를 기반으로 할 수 있다. 실제 구현시에는 상기 2개의 보상기는 완전히 상이할 수 있다. 도 1은 복소수 값 보상기를 도시하고, 도 6은 실수 값 보상기를 도시한다.
상기 복소수 값 IQMC 시스템(700)은 무선 통신 시스템에서 신호 수신기로서 구현될 수 있다. 상기 IQMC 시스템(700)은 주파수 도메인으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 불일치된 신호는 보상된 신호 를 생성하기 위한 입력으로서 (손상된 신호라고도 함)로 표시될 수 있다. 상기 복소수 값 IQMC 시스템(700)은 도1에 도시된 복소수 값 필터들(711 및 713)을 포함하는 복소수 값 IQMC 시스템(100)과 등가물로 표현될 수 있다. 상기 동작 블록(712)은 상기 입력 신호 의 공액 복소수를 취하는 공액 복소수일 수 있다.
시간 도메인에서 실수 값 보상기의 출력에서 이산 보상된 신호(discrete compensated signal)는 수학식 26과 같이 표현될 수 있다.
주파수 영역에서, 보상된 신호는 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.
상기 수학식 27은 CVC에 대한 수학적 모델을 나타내고, CVC에 대한 IRR이 계산될 수 있다. 상기 수학식 27을 사용하면 RVC를 등가 CVC로 표현할 수 있다. RVC가 CVC와 동일한 형식으로 작성되면 RVC의 IRR은 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로 계산할 수 있다. RVC의 입력 및 출력은 유사한 형식으로 작성될 수 있다. RVC의 IRR은 수학식 27을 사용하여 계산할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 IQMC 시스템의 예시적인 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, IQMC 시스템(810)은 신호 생성기(811), IQ 보상 로직(812) 및 IQ 보상기(813)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 IQ 보상기(813)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 시간 영역 필터 탭들을 포함하는 보상 필터(compensation filter) 및 지연 블록(delay block)으로 구현될 수 있다. 상기 IQ 보상 로직은 하드웨어 디지털 신호 프로세싱 칩(hardware digital signal processing chip) 또는 무선 통신 시스템의 수신기의 펌웨어(firmware)로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 IQ 보상기(813)의 정적 교정을 제공할 수 있다. 상기 신호 생성기(811)는 단일 톤 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에 다르면, 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 단일 톤 신호의 주파수를 결정하고, 상기 신호 생성기(811)에 선택된 주파수의 상기 단일 톤 신호를 전송하도록 명령할 수 있다. 상기 신호 생성기(811)는 주파수들의 기 결정된 범위에 걸쳐 상기 주파수를 스위핑(sweeping)함으로써 상기 IQMC 시스템에 일련의 단일 톤 신호들을 전송할 수 있다. 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 일련의 단일 톤 신호들 각각에 응답하여 손상된 신호(impaired signal)를 수신하고, 상기 보상 필터의 주파수 응답의 추정치를 결정하며, 상기 보상 필터의 추정된 주파수 응답을 보상 필터의 최적 시간 영역 필터 탭들을 결정할 수 있다. 또한, 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 주파수들의 상기 기 결정된 범위에 걸쳐 상기 손상된 신호의 전체 주파수 응답을 분석할 수 있다. 상기 손상된 신호의 전체 주파수 응답을 사용하여, 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 지연 블록의 최적 시간 지연 및 상기 IQ 보상기(813)의 상기 보상 필터의 상기 필터 탭들의 계수들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 IQ 보상 로직(812)은 시간 주파수 변환 매트릭스를 생성하고 시간-주파수 변환 매트릭스의 의사-역변환을 사용하여 상기 보상 필터의 주파수 응답을 시간 도메인 응답으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 IQ 보상 로직(812)은 상기 IQ 보상기(813)의 적응형 교정(adaptive calibration)을 제공하여 상기 지연 블록의 시간 지연 및 필터 탭들의 시간 지연을 최적화할 수 있다. 상기 IQ 보상 로직(812)은 동일한 세트의 단일 톤 신호들을 갖는 복수의 지연 값들을 사용하여 상기 IQ 보상기(813)의 정적 교정을 반복할 수 있다. 상기 IQ 보상 로직(813)은 상기 복수의 지연 값들 중에서 최소의 최소 자승 에러(LSE)를 제공하는 최적 지연을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, IQ 불일치(IQMM; IQ mismatch) 보상을 제공하는 방법은, 오리지널 주파수(original frequency)에서 단일 톤 신호(single tone signal)를 송신하고, 상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수(image frequency)에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고, 시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭들에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE;least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정할 수 있다.
상기 시간-주파수 변환 행렬은, 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 스냅 샷에 이산 시간 푸리에(DFT; discrete time Fourier)를 수행함으로써 획득될 수 있다.
상기 IQ 불일치 보상을 제공하는 방법은, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 중에서 유한한 수의 필터 탭을 선택할 수 있다.
상기 유한한 수의 필터 탭은 적어도 하나의 양의 필터 탭(positive filter tab)을 포함할 수 있다.
상기 IQ 불일치 보상을 제공하는 방법은, 음의 필터 탭(negative filter tap)을 포함시키기 위해 상기 보상 필터의 피드포워드 궤도(feedforward path)에 여분의 지연 시간(extra time delay)을 가산할 수 있다.
상기 보상 필터는, 복소수 값 필터(complex-valued filter)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 무선 통신 시스템의 수신기에서 구현될 수 있다.
상기 보상 필터는, 기저 대역 디지털 필터(baseband digital filter)를 포함할 수 있다.
상기 IQ 불일치 보상을 제공하는 방법은, 정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여, 정상 신호들(normal signals)을 수신하기 전에 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭의 각각을 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(corresponding estimated filter coefficient)로 설정하고, 시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고, 적응 필터(adaptive filter)를 사용하는 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 이용하여 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법은, 정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여 정상 신호들(normal signals)을 수신하기 전에 보상 필터(compensation filter)의 복수의 필터 탭(filter tabs)에 대응하는 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고, 상기 복수의 필터 탭의 각각을 상기 복수의 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(estimated filter coefficient)로 설정하고, 시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고, 적응 필터(adaptive filter)를 사용하여 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 수신하는 동안 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정할 수 있다.
상기 IQ 불일치는, 주파수 종속 IQ 불일치(FD-IQMM; frequency-dependent IQ mismatch) 또는 주파수 독립 IQ 불일치(FI-IQMM; frequency-independent IQ mismatch)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 복소수 값 필터(complex-valued filter)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적(path)의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 무선 통신 시스템의 수신기에서 구현될 수 있다.
상기 보상 필터는, 기저 디지털 필터(baseband digital filter)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치는, 오리지널 주파수(original frequency)로 단일 톤 신호(single tone signal)를 생성하고 전송하는 신호 발생기(signal generator), 시간 지연 및 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter taps)을 포함하는 보상기(compensator) 및 상기 보상기의 정적 교정(static calibration)을 수행하는 보상 로직(compensation logic)을 포함하고, 상기 보상 로직은 상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서의 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고, 시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭들에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE; least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정할 수 있다.
상기 보상 로직은, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 중에서 유한한 수의 필터 탭을 선택할 수 있다.
상기 유한한 수의 필터 탭은 적어도 하나의 양의 필터 탭(positive filter tab)을 포함할 수 있다.
상기 보상 로직은, 음의 필터 탭(negative filter tap)을 포함시키기 위해 상기 보상 필터의 피드포워드 궤도(feedforward path)에 여분의 지연 시간(extra time delay)을 가산할 수 있다.
상기 보상 필터는, 복소수 값 필터(complex-valued filter)일 수 있다.
상기 보상 필터는, 동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적(path)의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)일 수 있다.
또한, 상기 보상 로직은 정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여, 정상 신호들(nomal signals)을 수신하기 전에 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고, 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭의 각각을 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(corresponding estimated filter coefficient)로 설정하고, 시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고, 적응 필터(adaptive filter)를 사용하는 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 이용하여 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정할 수 있다.
전술한 실시예들은 IQ 불일치 및 보상을 제공하는 시스템 및 방법을 구현하는 다양한 실시예들을 설명하기 위한 예시적인 것들에 불과한다. 본 발명의 상세한 설명에 개시된 예시적인 실시예들로부터 다양한 변형이 가능할 수 있다. 본 발명의 상세한 설명에 개시된 실시예들은 청구 범위에 설명된다.
결과적으로, 본 명세서에 기술된 실시예에 대한 다양한 변경 관점에서 상세한 설명 및 첨부 자료는 단지 예시적인 것에 불과하고, 실시예의 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명으로 청구되는 것은 이하의 청구 범위 및 그 균등물의 범위 및 사상 내에 있을 수 있는 모든 변경을 포함할 수 있다.
810: IQMC 시스템
811: 신호 생성기
812: IQ 보상 로직
813: IQ 보상기
811: 신호 생성기
812: IQ 보상 로직
813: IQ 보상기
Claims (23)
- 오리지널 주파수(original frequency)에서 단일 톤 신호(single tone signal)를 송신하고,
상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수(image frequency)에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고,
상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고,
상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고,
시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE;least square error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정하는, IQ 불일치(IQMM; IQ mismatch) 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시간-주파수 변환 행렬은,
상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 상기 스냅 샷에 이산 시간 푸리에(DFT; discrete time Fourier)를 수행함으로써 획득되는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 중에서 유한한 수의 필터 탭을 선택하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 유한한 수의 필터 탭은 적어도 하나의 양의 필터 탭(positive filter tab)을 포함하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
음의 필터 탭(negative filter tap)을 포함시키기 위해 상기 보상 필터의 피드포워드 궤도(feedforward path)에 여분의 지연 시간(extra time delay)을 가산하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
복소수 값 필터(complex-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
무선 통신 시스템의 수신기에서 구현되는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
기저 대역 디지털 필터(baseband digital filter)를 포함하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여, 정상 신호들(nomal signals)을 수신하기 전에 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각을 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(corresponding estimated filter coefficient)로 설정하고,
시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고,
적응 필터(adaptive filter)를 사용하는 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 이용하여 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여 정상 신호들(nomal signals)을 수신하기 전에 보상 필터(compensation filter)의 복수의 필터 탭(filter tabs)에 대응하는 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고,
상기 복수의 필터 탭 각각을 상기 복수의 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수(estimated filter foefficient)로 설정하고,
시간 지연 탭(time delay tab)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고,
적응 필터(adaptive filter)를 사용하여 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 수신하는 동안 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 IQ 불일치는,
주파수 종속 IQ 불일치(FD-IQMM; frequency-dependent IQ mismatch) 또는 주파수 독립 IQ 불일치(FI-IQMM; frequency-independent IQ mismatch)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
복소수 값 필터(complex-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적(path)의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
무선 통신 시스템의 수신기에서 구현되는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
기저 디지털 필터(baseband digital filter)를 포함하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 방법. - 오리지널 주파수(original frequency)로 단일 톤 신호(single tone signal)를 생성하고 전송하는 신호 발생기(signal generator);
시간 지연 및 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter taps)을 포함하는 보상기(compensator); 및
상기 보상기의 정적 교정(static calibration)을 수행하는 보상 로직(compensation logic)을 포함하고,
상기 보상 로직은,
상기 오리지널 주파수에서 손상된 신호(impaired signal)의 제1 응답 및 상기 오리지널 주파수에 대응하는 이미지 주파수에서 상기 손상된 신호의 제2 응답을 결정하고,
상기 제1 응답 및 상기 제2 응답에 기초하여 상기 오리지널 주파수에서의 보상 필터(compensation filter)의 주파수 응답(frequency response)의 추정치(estimate)를 결정하고,
상기 단일 톤 신호를 전송하는 과정, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 결정하는 과정 및 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답의 스냅 샷(snapshot)을 결정하기 위해 상기 단일 톤 신호를 복수의 단계에서 스위핑(sweeping)함으로써 상기 주파수 응답의 상기 추정치를 결정하는 과정을 반복하고,
시간-주파수 변환 행렬(time-to-frequency conversion matrix)의 의사-역변환(pseudo-inverse)을 수행함으로써 상기 보상 필터의 상기 주파수 응답을 복수의 시간 도메인 필터 탭(time-domain filter tabs)으로 변환하고,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭들에 대한 복수의 최소 자승 오차(LSE; least squre error)에 기초하여 최소의 최소 자승 오차를 제공하는 시간 지연을 결정하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 보상 로직은,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 중에서 유한한 수의 필터 탭을 선택하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 유한한 수의 필터 탭은 적어도 하나의 양의 필터 탭(positive filter tab)을 포함하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 19 항에 있어서,
상기 보상 로직은,
음의 필터 탭(negative filter tap)을 포함시키기 위해 상기 보상 필터의 피드포워드 궤도(feedforward path)에 여분의 지연 시간(extra time delay)을 가산하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
복소수 값 필터(complex-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 보상 필터는,
동위상(in-phase, I) 궤도(path)의 지연된 버전(delayed version)을 직교(quadrature, Q) 궤적(path)의 실수 값 필터(real-valued filter)의 출력으로 공급하는 실수 값 스케일링 인자(real-valued scaling factor)를 포함하는 실수 값 필터(real-valued filter)인, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 보상 로직은,
정적 교정 방식(static calibration scheme)에 기초하여 정상 신호들(normal signals)을 수신하기 전에 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭에 대한 필터 계수들(filter coefficients)을 추정하고,
상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각을 상기 복수의 시간 도메인 필터 탭 각각에 대응하는 추정된 필터 계수로 설정하고,
시간 지연 탭(time delay tap)에 대한 초기 값(initial value)을 0으로 설정하거나 상기 정적 교정 방식을 사용하여 획득된 추정 값(estimated value)에 기초하여 상기 시간 지연 탭에 대한 상기 초기 값을 설정하고,
적응 필터(adaptive filter)를 사용하는 반복 방식(iterative scheme)에 기초하여 정상 신호(normal signal)를 이용하여 상기 시간 지연 탭에 대한 필터 계수(filter coefficient)를 추정하는, IQ 불일치 보상을 제공하는 장치.
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