KR20230069767A - Transceiver and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 송수신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transceiver and an operation method thereof.
직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)은 현재 상용화된 통신인 롱 텀 에볼루션(long-term evolution, LTE)을 포함하여 차세대 통신에 사용될 수 있는 기술이다. Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) is a technology that can be used for next-generation communication including long-term evolution (LTE), which is currently commercialized communication.
하지만 직교 주파수 분할 다중 방식은 인접 채널로 신호가 유입되는 대역 외 방출(out-of-band emission, OOBE) 현상이 크게 존재한다. 따라서, 인접 채널간의 간섭에 의한 영향을 줄이고자 보호 대역(guard band)을 사용한다. 하지만, 보호 대역은 비어 있는 주파수 대역을 사용하기 때문에 직교 주파수 분할 다중 방식을 이용하는데, 효율성이 떨어질 수 있다. However, in the orthogonal frequency division multiplexing method, an out-of-band emission (OOBE) phenomenon in which a signal flows into an adjacent channel significantly exists. Therefore, a guard band is used to reduce the effect of interference between adjacent channels. However, since the guard band uses an empty frequency band, orthogonal frequency division multiplexing is used, but efficiency may be reduced.
특히, 통신 기술 발전과 함께 LTE, Wi-Fi와 같이 다양한 주파수 대역을 사용하는 기술들이 하나의 단말에 집적되기 때문에, 대역 밖으로 유출되는 신호에 의한 성능 열화를 해결의 필요성이 대두된다.In particular, since technologies using various frequency bands, such as LTE and Wi-Fi, are integrated in one terminal with the development of communication technology, there is a need to solve performance degradation due to signals leaking out of the band.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 대역 외 방출(out-of-band emission, OOBE) 현상이 감소된 송수신 장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a transceiver in which an out-of-band emission (OOBE) phenomenon is reduced.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 대역 외 방출 현상이 감소된 송수신 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of operating a transceiver with reduced out-of-band emission.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 송수신 장치는, 제1 주파수로 업 컨버젼되는 데이터를 생성하는 송신기, 송신기로부터 데이터를 수신받는 직교 기저 생성기, 및 직교 기저 생성기로부터 생성된 직교 기저(basis) 수신받고, 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 다운 스케일링된 데이터를 수신받는 수신기를 포함하되, 직교 기저 생성기는, 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하는 곱셈기와, OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 직교 기저를 생성하는 다항식 블록을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a transceiver according to some embodiments of the present invention provides a transmitter for generating data up-converted to a first frequency, an orthogonal basis generator for receiving data from the transmitter, and an orthogonal basis generator generated from the orthogonal basis generator. A receiver receiving a basis and receiving data downscaled to a second frequency different from the first frequency, wherein the orthogonal basis generator multiplies the Gaussian characteristic value extracted from the Gaussian characteristic of the data by the data, OOBE ( It includes a multiplier that generates an Out Of Band Emission value and a polynomial block that generates an orthogonal basis by using the OOBE value as an input of a Hermite polynomial.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 송수신 장치는, 데이터를 제1 주파수로 업 컨버젼 하여 송신하고, 제1 주파수를 제1 주파수와 다른 제2 주파수로 다운 스케일링하여 데이터를 수신받는 송수신 장치로서, 제1 주파수로 업 컨버젼되기 전의 데이터를 수신받는 직교 기저 생성기를 포함하되, 직교 기저 생성기는, 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하는 곱셈기와, OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 직교 기저를 생성하는 다항식 블록을 포함한다.Transmitting and receiving apparatuses according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem transmit by up-converting data to a first frequency, down-scaling the first frequency to a second frequency different from the first frequency to receive data A receiving transceiver, including an orthogonal basis generator for receiving data before being up-converted to a first frequency, wherein the orthogonal basis generator multiplies the data by a Gaussian characteristic value extracted from the Gaussian characteristic of the data, Out Of Band Emission (OOBE) It contains multipliers that generate values, and polynomial blocks that use OOBE values as inputs to Hermite polynomials to generate orthogonal basis.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 송수신 장치의 동작 방법은, 송신기를 통해, 제1 주파수로 업 컨버젼되는 데이터를 생성하고, 직교 기저 생성기를 통해, 송신기로부터 데이터를 수신받고, 수신기를 통해, 직교 기저 생성기로부터 생성된 직교 기저(basis) 수신받고, 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 다운 스케일링된 데이터를 수신받는 것을 포함하되, 직교 기저 생성기 내의 곱셈기를 통해, 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하고, 직교 기저 생성기 내의 다항식 블록을 통해, OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 직교 기저를 생성하는 것을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a method of operating a transceiver according to some embodiments of the present invention generates data up-converted to a first frequency through a transmitter, receives the data from the transmitter through an orthogonal basis generator, and receives the data. , Receiving, through a receiver, an orthogonal basis generated from the orthogonal basis generator, and receiving data scaled down to a second frequency different from the first frequency, through a multiplier in the orthogonal basis generator, of the data Out Of Band Emission (OOBE) values are generated by multiplying the Gaussian feature values and data from which the Gaussian features are extracted, and through the polynomial block in the orthogonal basis generator, the OOBE value is used as an input of the Hermite polynomial, and orthogonal Including creating a basis.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 몇몇 실시예들에 따른 직교 기저 생성기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 4는 몇몇 실시예들에 따른 적응형 필터를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치의 PSD(power spectral density)를 보여주는 예시적인 그래프이다.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치의 MSE(mean square error)를 보여주는 예시적인 그래프이다.1 is a diagram for explaining a transceiver according to some embodiments.
2 is a diagram for explaining an orthogonal basis generator according to some embodiments.
3 and 4 are exemplary diagrams for describing an adaptive filter according to some embodiments.
5 is an exemplary graph showing a power spectral density (PSD) of a transceiver according to some embodiments.
6 is an exemplary graph showing mean square error (MSE) of a transceiver according to some embodiments.
OOBE는 크게 OFDM 신호 생성과정 및/또는 전력 증폭기(power amplifier, PA)의 비 선형성에 의해 발생될 수 있다. OOBE may be largely caused by OFDM signal generation process and/or non-linearity of a power amplifier (PA).
먼저, OFDM 신호 생성과정에서 발생되는 OOBE의 경우를 설명한다. OFDM 방식은 주파수 도메인에서 직교성을 이용하여 높은 스펙트럼 효율을 가지며, 채널 페이딩(fading)에 효과적이다. 하지만, 각 서브 캐리어 신호에 의한 큰 사이드 로브(side lobe)를 가지며 이것이 OOBE를 유발할 수 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 송수신기 장치 내 송신단에서 스펙트럼 정형 필터링 (spectrum shaping filtering), 보호 대역 삽입 (guard band insertion), 및/또는 프리 코딩 (precoding) 기법과 같이 송신 신호를 생성하는 방안이 존재한다.First, the case of OOBE occurring in the process of generating an OFDM signal will be described. The OFDM scheme has high spectral efficiency by using orthogonality in the frequency domain and is effective against channel fading. However, it has a large side lobe due to each subcarrier signal, and this may cause OOBE. As a method to solve this problem, a method of generating a transmission signal at a transmitter in a transceiver device, such as spectrum shaping filtering, guard band insertion, and/or precoding techniques, exists.
그리고, 전력 증폭기에 의해 발생되는 OOBE를 설명한다. 전력 증폭기에 의해 발생되는 OOBE를 해결하기 위해, 디지털 프리디스토션(digital pre-distortion, DPD) 기법을 이용하여 전력 증폭기의 비선형성 (nonlinearity)을 상쇄할 수 있다. 하지만 디지털 프리디스토션 기법은 전력 증폭기 응답의 역 (inverse)을 이용하는 것으로, 각 송신단에 연결된 전력 증폭기에 따른 역의 계산 혹은 교정 (calibration)이 필요하다는 단점을 가지고 있다.And, OOBE generated by the power amplifier is described. In order to solve OOBE generated by the power amplifier, nonlinearity of the power amplifier may be canceled by using a digital pre-distortion (DPD) technique. However, the digital predistortion technique uses the inverse of the response of the power amplifier, and has the disadvantage of requiring inverse calculation or calibration according to the power amplifier connected to each transmitting end.
이를 해결하기 위한 기술로 적응형 필터를 이용한 OOBE 제거 기술이 제안되고 있다. OOBE 문제를 해결하기 위해 인접 채널로 유입되는 신호가 잡음 수준까지 제거되어야 한다. 기존의 적응형 필터는 시불변(time invariant)의 필터 계수를 찾는 알고리즘을 이용한다. 하지만 송수신 장치 내 수신단에서 OOBE를 고려할 때, 송신단의 업 컨버전(up-conversion) 주파수와 수신단의 다운 컨버전(down-conversion) 주파수 차이로 인한 비선형성이 발생할 수 있다. 이는 시간에 따라 변하는 값을 가지는 문제가 있다. As a technique to solve this problem, an OOBE cancellation technique using an adaptive filter has been proposed. In order to solve the OOBE problem, the signal flowing into the adjacent channel must be canceled to the noise level. Existing adaptive filters use an algorithm for finding time invariant filter coefficients. However, when considering OOBE at a receiving end in a transceiving device, non-linearity may occur due to a difference between an up-conversion frequency of a transmitting end and a down-conversion frequency of a receiving end. This has the problem of having a value that changes over time.
또한 전력 증폭기에 의한 비선형 효과 역시 수신단 신호에 영향을 주며, 이를 위해 모델링을 통해 전력 증폭기의 효과를 제거해야하는 문제가 있다. In addition, the nonlinear effect caused by the power amplifier also affects the signal at the receiving end, and for this, there is a problem in that the effect of the power amplifier must be removed through modeling.
본 발명에서 고려하는 송수신 장치는 서로 다른 주파수 대역을 가지는 송신단과 수신단을 포함하는 하나의 송수신 장치에서, 적응형 필터의 기저 함수로 송신 신호 혹은 송신 데이터에 송신단에서 송신하는 주파수와 수신단에서 수신하는 주파수 차이에 대한 정보를 반영한 신호를 이용하여 OOBE를 제거하는 방법을 제안한다. The transmission/reception device considered in the present invention includes a transmission end and a reception end having different frequency bands, the frequency transmitted by the transmission end and the frequency received by the reception end for the transmission signal or transmission data as a basis function of the adaptive filter. We propose a method of removing OOBE using a signal reflecting information about the difference.
특히, 본 발명에서 적응형 필터의 기저 함수로서, 송신단에서 전송하는 데이터의 통계적 특성으로 가우시안 분포를 가질 때, 기저 함수의 차수 간 직교성을 가지는 에르미트(It-Hermite) 다항식을 사용하여, 향상된 수렴 속도 및 수렴 값에서 더 좋은 성능을 가지는 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치를 설명한다.In particular, when the basis function of the adaptive filter in the present invention has a Gaussian distribution as a statistical characteristic of the data transmitted from the transmitter, the Hermite (It) having orthogonality between the orders of the basis function A transceiver according to some embodiments having improved convergence speed and better performance in convergence value using -Hermite polynomial is described.
도 1은 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a transceiver according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치(10)는 송신기(100), 곱셈기(110), 전력 증폭기(130), 오실레이터(120) 및 송신 안테나(140)를 포함하는 송신단과, 수신기(200), 곱셈기(210), 오실레이터(220) 및 수신 안테나(240)를 포함하는 수신단과, 직교 기저 생성기(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
송신기(100)는 데이터(x[n])를 생성하는 신호 생성기(101)와 데이터(x[n])에 대해, 펄스 성형(pulse shaping)을 수행하는 프로세서(102)를 포함한다.The
송신기(100)는 수학식 1에 따라, 데이터(x[n])를 펄스 성형시킬 수 있다.The
수학식 1에서, 은 펄스 성형 필터 함수이며, W는 대역폭, 는 펄스 성형된 데이터의 이산 신호, 는 펄스 성형된 데이터의 연속 신호를 나타낸다.In
송신기(100)를 통해 펄스 성형된 데이터(xb(t))는 곱셈기(110)로 전달될 수 있다. 곱셈기(110)는 오실레이터(120)와 함께, 펄스 성형된 데이터(xb(t))를 업 샘플링(up-sampling)시키고, 업 샘플링된 데이터는 전력 증폭기(130)를 통해, 증폭 데이터(xtx(t))로 수학식 2와 같이 증폭될 수 있다.Pulse-shaped data (x b (t)) through the
수학식 2에서, 는 전력 증폭기(130)의 동작 함수이며, 이상적인 전력 증폭기는 와 같은 의 이득을 가진 선형 함수의 특성을 가질 수 있다. 은 데이터(x[n])를 업 컨버젼 시키는 주파수가 될 수 있다.In
증폭 데이터(xtx(t))는 송신 안테나(140)를 통해, 채널(예를 들어, 무선 채널)을 통해, 수신 안테나(240)로 송신될 수 있다. 이때, 채널은 일정 시간 동안 채널의 영향이 크게 변하지 않는 채널 가간섭성 시간(channel coherence time) 이 추적(tracking) 할 수 있을 정도로 길다고 가정한다.The amplified data (x tx (t)) may be transmitted to the receive
채널을 통해 송신된 증폭 데이터(xtx(t))에는 노이즈가 포함될 수 있다. 노이즈의 영향을 받아 수신된 데이터(yrx(t))는 수학식 3과 같이, 콘볼루션 형태로 표현될 수 있다.Noise may be included in the amplified data (x tx (t)) transmitted through the channel. Data (y rx (t)) received under the influence of noise may be expressed in a convolution form as in Equation 3.
수학식 3의 h는 채널, v는 백색 가우스 잡음 신호이다. 백색 가우스 잡음 신호의 평균은 0, 분산은 노이즈 레벨의 크기에 따라 값이 정해질 수 있다.In Equation 3, h is a channel and v is a white Gaussian noise signal. The mean of the white Gaussian noise signal is 0, and the variance may be determined according to the size of the noise level.
업 컨버젼되는 주파수 fup와 다운 컨버젼되는 주파수 사이의 차이에 의한 비 선형성을 강조하기 위해, 지연 채널 을 가정할 수 있다. 또한, 이상적인 전력 증폭기를 가정할 때, 수학식 3에 따라 수신 안테나(240)를 통해, 수신 받은 수신 데이터(yrx(t))는 곱셈기(210)와 오실레이터(220)를 통해, 다운 컨버젼된 주파수를 갖는 데이터(ydc(t))로 변환될 수 있다. 다운 컨버젼된 주파수 fdw 를 갖는 데이터(ydc(t))는 수학식 4를 통해 생성될 수 있다. 다운 컨버젼된 주파수 fdw과 업 컨버젼된 주파수 fup은 서로 다른 주파수를 갖는다.In order to emphasize the non-linearity caused by the difference between the up-converted frequency f up and the down-converted frequency, the delay channel can be assumed. In addition, assuming an ideal power amplifier, the received data y rx (t) received through the receive
다운 컨버젼된 주파수 fdw 를 갖는 데이터(ydc(t))는 수학식 5와 같이, 주파수 정보가 없는 부분과 업 컨버젼되는 주파수 fup의 두배를 가지고 있는 부분을 포함할 수 있다. 이때, 수학식 5에서는, 다운 컨버젼된 주파수 fdw과 업 컨버젼된 주파수 fup이 서로 동일한 것으로 가정한다.Data (y dc (t)) having a down-converted frequency f dw may include a part having no frequency information and a part having twice the up-converted frequency f up as shown in Equation 5. At this time, in Equation 5, it is assumed that the down-converted frequency f dw and the up-converted frequency f up are the same.
수학식 5에서 는 각각 의 실수부와 허수부를 의미하며, 는 의 켤레 복소수를 의미한다. in Equation 5 are respectively means the real part and the imaginary part of Is means the complex conjugate of
수학식 5를 참고할 때, 다운 컨버전된 데이터(ydc(t))는 상수가 곱해진 지연 채널과 송신 신호의 합성곱(convolution) 형태로 나타나게 된다. 이 신호가 저역 통과 필터 (low pass filter)를 거치게 되면 송신 신호가 남을 수 있다.Referring to Equation 5, the down-converted data (y dc (t)) appears in the form of a convolution of a delay channel multiplied by a constant and a transmission signal. When this signal passes through a low pass filter, a transmission signal may remain.
반면, 업 컨버전 주파수 와 다운 컨저버전 주파수 이 서로 다른 경우, 다운 컨버젼된 주파수 fdw 를 갖는 데이터(ydc(t))는 수학식 6을 통해 나타날 수 있다.On the other hand, up-conversion frequency and downconversion frequency When is different from each other, data (y dc (t)) having a down-converted frequency f dw can be expressed through Equation 6.
수학식 6을 통해, 컨버전 주파수 와 다운 컨저버전 주파수 가 서로 다른 경우, 주파수 차이 및 주파수 합에 의한 시변 신호가 존재함을 확인할 수 있다.Through Equation 6, the conversion frequency and downconversion frequency When is different from each other, it can be confirmed that a time-varying signal exists due to a frequency difference and a frequency sum.
다운 컨버젼된 주파수 fdw 를 갖는 데이터(ydc(t))는 수신기(200)로 전송된다.Data (y dc (t)) having a down-converted frequency f dw is transmitted to the
다운 컨버젼된 주파수 fdw 를 갖는 데이터(ydc(t))는 프로세서(202)를 통해, 펄스 성형을 거쳐, 적응형 필터(203)로 전송될 수 있다.The data (y dc (t)) having the down-converted frequency f dw may be transmitted to the
적응형 필터(203)는 직교 기저 생성기(300)로부터 생성된 직교 기저를 수신 받아, 후술하는 알지 못하는 시스템 파라미터(unknown system parameter)를 찾을 수 있다.The
이때, 직교 기저 생성기(300)는 송신기(100), 더 자세히는 신호 생성기(101)로부터 생성된 데이터(x[n])를 수신받아, 직교 기저(Фm(x))를 생성할 수 있다.At this time, the
이에 대해, 도 2를 통해 자세히 살펴본다.This will be examined in detail with reference to FIG. 2 .
도 2는 몇몇 실시예들에 따른 직교 기저 생성기를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining an orthogonal basis generator according to some embodiments.
도 1 및 도 2를 참조하면, 데이터(x[n])가 수학식 7과 같이, 송신기(100)를 통한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 통해, FFT의 크기가 커질수록 가우시안 분포에 근접함을 알 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, data (x [n]), as shown in Equation 7, through Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) through the
수학식 7에서 N은 FFT의 크기이며, xF는 데이터(x[n])의 주파수 영역의 신호이다.In Equation 7, N is the size of the FFT, and x F is a signal in the frequency domain of data (x[n]).
이때, 에르미트(It-Hermite) 다항식에 사용되는 기저(basis)는 수학식 8과 같은 다항식을 사용할 수 있다.At this time, Hermite (It A polynomial such as Equation 8 may be used as a basis used for the -Hermite polynomial.
이때, 수학식 9와 같이, 다항식에 대한 입력 데이터(x[n])가 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따를 경우, 수학식 10과 같이 각각의 차수는 직교성(orthogonality)을 가질 수 있다.In this case, as in Equation 9, when the input data (x[n]) for the polynomial follows a Gaussian distribution, each order may have orthogonality as in
특히, OFDM 신호의 경우, 수학식 7과 같이 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)으로 시간 영역 신호로 변환될 때, 주파수 영역 신호들의 합으로 나타낼 수 있다.In particular, in the case of an OFDM signal, when converted into a time domain signal by inverse Fourier transform as shown in Equation 7, it can be expressed as a sum of frequency domain signals.
특히, 수학식 7을 통계적인 관점에서 고려할 때, 의 값이 커질 경우 중심 극한 정리(central limit theorem)에 의해 가우시안 분포에 근접한다. In particular, when considering Equation 7 from a statistical point of view, When the value of is large, it approaches the Gaussian distribution according to the central limit theorem.
본 발명에서, 송신단에서 OFDM 신호를 사용하며, 에르미트(It-Hermite) 다항식을 사용할 경우, 각 차수들은 근 직교성(near orthogonal)을 가질 수 있다. 이와 같은 다항식의 기저를 이용할 때, 송수신 장치(10)를 포함하는 시스템의 비선형성을 적응형 필터(203)로 추적할 수 있으며, 기저 함수를 지나는 것만으로 근(近) 직교성을 가지므로, 수렴 속도 및 성능을 향상시킬 수 있다. In the present invention, an OFDM signal is used at the transmitting end, and the Hermit (It When using the -Hermite polynomial, each degree can have near orthogonal. When using the basis of such a polynomial, the nonlinearity of the system including the
구체적으로, 직교 기저 생성기(300)는 데이터(x[n])를 수신받고, 데이터(x[n])에서 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값(g[n])을 곱셈기(302)를 통해 곱한다. 예를 들어, 가우시안 특성 값(g[n])은 수학식 11과 같을 수 있다.Specifically, the
수학식 11에서 BW는 대역폭이다.In Equation 11, BW is the bandwidth.
곱셈기(302)를 통해, 생성된 데이터(x[n])와 가우시안 특성 값(g[n])의 곱은 다항식 블록(304)으로 전송되어, 수학식 9의 에르미트(It-Hermite) 다항식의 입력이 될 수 있다.Through the
이를 통해, 수학식 9의 직교 기저 를 생성할 수 있다.Through this, the orthogonal basis of Equation 9 can create
이때, 업 컨버전 주파수 와 다운 컨저버전 주파수 의 차이로 발생하는 영향을 에르미트(It-Hermite) 다항식의 입력으로 사용하여 수학식 12와 같은 직교 기저를 생성할 수도 있다.At this time, the up conversion frequency and downconversion frequency The effect resulting from the difference in the Hermite (It -Hermite) can be used as an input of a polynomial to generate an orthogonal basis such as Equation 12.
직교 기저 생성기(300)를 통해 생성된 직교 기저는 적응형 필터(203)에 이용될 수 있다.The orthogonal basis generated through the
도 3 및 4는 몇몇 실시예들에 따른 적응형 필터를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.3 and 4 are exemplary diagrams for describing an adaptive filter according to some embodiments.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 적응형 필터(203a)를 통해, 알지 못하는 시스템(2030)에 대한 알지 못하는 시스템 파라미터(unknown system parameter)를 찾을 수 있다.First, referring to FIGS. 1 to 3 , an unknown system parameter for an
예를 들어, 적응형 필터(203a)의 탭 수가 p일 때, 이를 위해 필요한 정보는 번째 시간의 입력 데이터(x[n])의 벡터 와, 알지 못하는 시스템(2030)의 출력 신호 에 노이즈 혹은 간섭(interference)가 더해진 가 필요할 수 있다.For example, when the number of taps of the
적응형 필터(203a)는 추정 가중치 필터(2035)를 통해 생성된 와 직교 기저 생성기(300)로부터 수신받은 직교 기저들(, , 내지 )(2034)을 곱하는 블록(2033)을 통해, 출력 신호()를 출력할 수 있다. The
이때, 알지 못하는 시스템(2030)에 대한 추정 출력 신호()와, 알지 못하는 시스템(2030)의 실제 신호()의 차이를 에러()로 정의할 수 있다.At this time, the estimated output signal for the unknown system 2030 ( ) and the actual signal of the unknown system 2030 ( ) is the error ( ) can be defined.
이때, 적응형 필터(203a)는 비용 함수 (cost function) 인 에러의 크기의 제곱, 를 줄여야한다. 적응형 필터(203a)는 경사하강법 (steepest descent) 기반으로 에러의 크기의 제곱, 을 수학식 13를 통해 줄일 수 있다.At this time, the
수학식 13에서 은 기대값을 의미하고, 는 경사 하강법의 스텝 사이즈 (step size)이며 는 최소 평균 제곱 (least mean square, LMS)의 수렴 속도에 영향을 줄 수 있다. in Equation 13 is the expected value, is the step size of gradient descent, and can affect the convergence rate of least mean square (LMS).
수학식 13에서 비용 함수의 기울기(gradient)에 기대값을 가지고 있지만, 경험적 기대값을 이용하여 계산이 수행될 수 있다. 예를 들어, 경험적 기대값 계산 중 가장 간단한 경우인 일 때를 고려할 수 있다.In Equation 13, the gradient of the cost function has an expected value, but the calculation can be performed using an empirical expected value. For example, in the simplest case of empirical expectation calculation, can be considered at times.
이와 같이, 최소 평균 제곱에 대한 기저로 선형성을 가진 직교 기저를 이용함으로써, 알지 못하는 시스템 파라미터(unknown system parameter)에 대한 추적 효율성이 증대될 수 있다.In this way, by using an orthogonal basis having linearity as a basis for the least mean square, tracking efficiency for an unknown system parameter can be increased.
도 1 내지 도 2 및 도 4를 참조하면, 적응형 필터(203b)는 시변(time variant) 시스템을 포함하는 알지 못하는 시스템(2030)에 대한 파라미터 추적을 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 2 and 4 , the
예를 들어, 전력 증폭기(130)의 수학식 14와 같은 비 선형적 시간 지연을 고려하여, 에르미트(It-Hermite) 다항식을 사용할 때, 시간 샘플에 대한 공분산 행렬 연산을 수행하는 공분산 블록(2036)과 추정 가중치 필터(2035)를 통한 화이트닝(whitening)을 수행할 수 있다.For example, in consideration of a non-linear time delay such as Equation 14 of the power amplifier 130, Hermite (It When the -Hermite polynomial is used, whitening may be performed through the
적응형 필터(203b)는 지연된 데이터들(x[n] 내지 x[n-p]) 각각에 대한, 직교 기저들(, , 내지 )(2034_1 내지 2034_p +1)을 이용할 수 있다.The
예를 들어, 지연된 데이터들(x[n] 내지 x[n-p])의 3차 에르미트(It-Hermite) 다항식이 수학식 15와 같이, 지연 시간에 대한 데이터를 쌓은 벡터를 이용하여, 경험적 공분산(empirical covariance)을 계산할 수 있을 때, 지연된 데이터들(x[n] 내지 x[n-p])에 따른 상관 관계(correlation)를 줄이기 위해, 수학식 16과 같은 화이트닝 행렬 및 이를 이용한 화이트닝 방법이 적용될 수 있다.For example, the cubic Hermite (It - When the Hermite polynomial can calculate the empirical covariance using a vector accumulated with delay time data, as shown in Equation 15, the delayed data (x[n] to x[np]) In order to reduce the correlation, a whitening matrix such as Equation 16 and a whitening method using the same may be applied.
수학식 15의 는 3차 에르미트(It-Hermite) 다항식을 가지는 지연 시간들의 벡터이며, 공분산은 송수신기 장치(10)를 포함하는 시스템에 따라 의 시간을 이용해 경험적 공분산을 이용할 수 있다.of Equation 15 is the cubic Hermite (It is a vector of delay times having a -Hermite polynomial, the covariance of which depends on the system comprising the
또한 수학식 16은 수학식 15의 공분산을 고유값 분해를 이용해 화이트닝 행렬 의 생성 방법 및 화이트닝 행렬로부터 상관 관계가 낮은 새로운 기저 를 만드는 한가지 방법을 나타낼 수 있다.In addition, Equation 16 is a whitening matrix using eigenvalue decomposition of the covariance of Equation 15. A new basis with low correlation from the generation method and whitening matrix of can indicate one way to make .
위와 같은 예시를 참고하여, 시간에 따른 상관 계수를 줄일 수 있으며, 특히, 차수 사이의 직교성을 가진 에르미트(It-Hermite) 다항식을 사용할 때, 각 차수 별 상관 관계는 0에 가까운 점을 이용하여, 각 시간에 따른 공분산은 블록 대각 행렬의 모습을 가질 수 있고, 이는 같은 크기의 행렬과 비교했을 때, 복잡도 이득이 있을 수 있다.Referring to the above example, it is possible to reduce the correlation coefficient over time, in particular, Hermit (It) with orthogonality between orders When using the -Hermite) polynomial, the correlation for each degree uses a point close to 0, and the covariance according to each time can have the shape of a block diagonal matrix, which is a complexity gain when compared to a matrix of the same size. This can be.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치의 PSD(power spectral density)를 보여주는 예시적인 그래프이다.5 is an exemplary graph showing a power spectral density (PSD) of a transceiver according to some embodiments.
도 5를 참조하면, 주파수에 따른 PSD 그래프가 도시된다.Referring to FIG. 5, a PSD graph according to frequency is shown.
적응형 필터가 최소 평균 제곱(least mean square, LMS), 평행 Hammerstein model을 이용한 최소 평균 제곱 (parallel Hammerstein model LMS, PHLMS), 및 직교화 LMS (orthogonal LMS, OLMS)을 사용했을 때보다, 도 1 내지 도 4를 통해 상술된, 직교 기저를 이용한 에르미트(It-Hermite) 다항식을 이용한 LMS을 사용했을 때, PSD(power spectral density) 특성이 향상됨을 알 수 있다.Compared to when the adaptive filter uses least mean square (LMS), parallel Hammerstein model LMS (PHLMS), and orthogonal LMS (orthogonal LMS, OLMS), Fig. 1 to 4, the Hermite using an orthogonal basis (It It can be seen that the PSD (power spectral density) characteristics are improved when the LMS using the -Hermite polynomial is used.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 송수신 장치의 MSE(mean square error)를 보여주는 예시적인 그래프이다.6 is an exemplary graph showing mean square error (MSE) of a transceiver according to some embodiments.
도 6을 참조하면, 송신기의 데이터 샘플에 따른 MSE(mean square error) 그래프가 도시된다.Referring to FIG. 6, a mean square error (MSE) graph according to data samples of a transmitter is shown.
적응형 필터가 최소 평균 제곱(least mean square, LMS), 평행 Hammerstein model을 이용한 최소 평균 제곱 (parallel Hammerstein model LMS, PHLMS), 및 직교화 LMS (orthogonal LMS, OLMS)을 사용했을 때보다, 도 1 내지 도 4를 통해 상술된, 직교 기저를 이용한 에르미트(It-Hermite) 다항식을 이용한 LMS을 사용했을 때, MSE(mean square error) 특성이 향상됨을 알 수 있다.Compared to when the adaptive filter uses least mean square (LMS), parallel Hammerstein model LMS (PHLMS), and orthogonal LMS (orthogonal LMS, OLMS), Fig. 1 to 4, the Hermite using an orthogonal basis (It It can be seen that the MSE (mean square error) characteristics are improved when the LMS using the -Hermite polynomial is used.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in a variety of different forms, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs A person will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
10: 송수신 장치
100: 송신기
101: 신호 생성기
102, 202: 프로세서
110, 210: 곱셈기
130: 전력 증폭기
140: 송신 안테나
200: 수신기
203: 적응형 필터
240: 수신 안테나10: transmitting and receiving device
100: transmitter
101:
Claims (20)
상기 송신기로부터 상기 데이터를 수신받는 직교 기저 생성기; 및
상기 직교 기저 생성기로부터 생성된 직교 기저(basis) 수신받고, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 다운 스케일링된 데이터를 수신받는 수신기를 포함하되,
상기 직교 기저 생성기는,
상기 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 상기 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하는 곱셈기와,
상기 OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 상기 직교 기저를 생성하는 다항식 블록을 포함하는 송수신 장치.a transmitter generating data up-converted to a first frequency;
an orthogonal basis generator receiving the data from the transmitter; and
A receiver receiving an orthogonal basis generated by the orthogonal basis generator and receiving data scaled down to a second frequency different from the first frequency,
The orthogonal basis generator,
A multiplier for generating an Out Of Band Emission (OOBE) value by multiplying a Gaussian characteristic value extracted from the Gaussian characteristic of the data and the data;
and a polynomial block generating the orthogonal basis by using the OOBE value as an input of a Hermite polynomial.
상기 가우시안 특성 값은 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 차이를 이용한 송수신 장치.According to claim 1,
The Gaussian characteristic value is a transceiver using a difference between the first frequency and the second frequency.
상기 데이터는 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM: Orthogonal frequency-division multiplexing)을 통해 생성된 송수신 장치.According to claim 1,
The data is transmitted and received through orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM).
상기 수신기는 상기 직교 기저를 수신받는 적응형 필터를 포함하되,
상기 적응형 필터는,
상기 직교 기저를 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 추정 가중치 필터를 포함하는 송수신 장치.According to claim 1,
The receiver includes an adaptive filter receiving the orthogonal basis,
The adaptive filter,
and an estimation weight filter for generating an estimation system output signal using the orthogonal basis.
상기 적응형 필터는,
상기 추정 시스템 출력 신호와 목표 신호 사이의 차이를 구하여 에러를 생성하는 송수신 장치.According to claim 4,
The adaptive filter,
A transceiver for generating an error by obtaining a difference between the estimation system output signal and the target signal.
상기 데이터는 시간 지연을 가지며,
상기 수신기는 상기 직교 기저를 수신받는 적응형 필터를 포함하되,
상기 적응형 필터는,
상기 데이터의 시간 지연된 복수의 데이터들에 대해, 공분산 행렬 연산하는 공분산 블록과,
상기 공분산 블록을 통해 생성된 공분산 출력과 추정 가중치 필터를 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 추정 가중치 필터를 포함하는 송수신 장치.According to claim 1,
The data has a time delay,
The receiver includes an adaptive filter receiving the orthogonal basis,
The adaptive filter,
A covariance block for calculating a covariance matrix for a plurality of time-delayed data of the data;
and an estimation weight filter for generating an estimation system output signal using the covariance output generated through the covariance block and the estimation weight filter.
상기 공분산 블록은 상기 공분산 행렬 연산을 통해 화이트닝을 수행하는 송수신 장치.According to claim 6,
The covariance block performs whitening by calculating the covariance matrix.
상기 제1 주파수로 업 컨버젼되기 전의 데이터를 수신받는 직교 기저 생성기를 포함하되,
상기 직교 기저 생성기는,
상기 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 상기 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하는 곱셈기와,
상기 OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 상기 직교 기저를 생성하는 다항식 블록을 포함하는 송수신 장치.A transceiver for up-converting data to a first frequency for transmission and receiving data by down-scaling the first frequency to a second frequency different from the first frequency,
An orthogonal basis generator receiving data before up-conversion to the first frequency,
The orthogonal basis generator,
A multiplier for generating an Out Of Band Emission (OOBE) value by multiplying a Gaussian characteristic value extracted from the Gaussian characteristic of the data and the data;
and a polynomial block generating the orthogonal basis by using the OOBE value as an input of a Hermite polynomial.
상기 가우시안 특성 값은 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 차이를 이용한 송수신 장치.According to claim 8,
The Gaussian characteristic value is a transceiver using a difference between the first frequency and the second frequency.
상기 데이터는 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM: Orthogonal frequency-division multiplexing)을 통해 생성된 송수신 장치.According to claim 8,
The data is transmitted and received through orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM).
상기 직교 기저를 수신받는 적응형 필터를 더 포함하되,
상기 적응형 필터는,
상기 직교 기저를 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 추정 가중치 필터를 포함하는 송수신 장치.According to claim 8,
Further comprising an adaptive filter receiving the orthogonal basis,
The adaptive filter,
and an estimation weight filter for generating an estimation system output signal using the orthogonal basis.
상기 적응형 필터는,
상기 추정 시스템 출력 신호와 목표 신호 사이의 차이를 구하여 에러를 생성하는 송수신 장치.According to claim 11,
The adaptive filter,
A transceiver for generating an error by obtaining a difference between the estimation system output signal and the target signal.
상기 데이터는 시간 지연을 가지며,
상기 직교 기저를 수신받는 적응형 필터를 더 포함하되,
상기 적응형 필터는,
상기 데이터의 시간 지연된 복수의 데이터들에 대해, 공분산 행렬 연산하는 공분산 블록과,
상기 공분산 블록을 통해 생성된 공분산 출력과 추정 가중치 필터를 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 추정 가중치 필터를 포함하는 송수신 장치.According to claim 8,
The data has a time delay,
Further comprising an adaptive filter receiving the orthogonal basis,
The adaptive filter,
A covariance block for calculating a covariance matrix for a plurality of time-delayed data of the data;
and an estimation weight filter for generating an estimation system output signal using the covariance output generated through the covariance block and the estimation weight filter.
상기 공분산 블록은 상기 공분산 행렬 연산을 통해 화이트닝을 수행하는 송수신 장치.According to claim 13,
The covariance block performs whitening by calculating the covariance matrix.
직교 기저 생성기를 통해, 상기 송신기로부터 상기 데이터를 수신받고,
수신기를 통해, 상기 직교 기저 생성기로부터 생성된 직교 기저(basis) 수신받고, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 다운 스케일링된 데이터를 수신받는 것을 포함하되,
상기 직교 기저 생성기 내의 곱셈기를 통해, 상기 데이터의 가우시안 특성을 추출한 가우시안 특성 값과 상기 데이터를 곱하여, OOBE(Out Of Band Emission) 값을 생성하고,
상기 직교 기저 생성기 내의 다항식 블록을 통해, 상기 OOBE 값을 에르미트 다항식(Hermite polynomial)의 입력으로 사용하여, 상기 직교 기저를 생성하는 것을 포함하는 송수신 장치의 동작 방법.Generates data that is up-converted to a first frequency through a transmitter;
receiving the data from the transmitter through an orthogonal basis generator;
Receiving an orthogonal basis generated from the orthogonal basis generator through a receiver and receiving data scaled down to a second frequency different from the first frequency,
Through a multiplier in the orthogonal basis generator, a Gaussian characteristic value extracted from the Gaussian characteristic of the data is multiplied by the data to generate an Out Of Band Emission (OOBE) value,
and generating the orthogonal basis by using the OOBE value as an input of a Hermite polynomial through a polynomial block in the orthogonal basis generator.
상기 가우시안 특성 값은 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 차이를 이용한 송수신 장치의 동작 방법According to claim 15,
The Gaussian characteristic value is a method of operating a transceiver using a difference between the first frequency and the second frequency
상기 데이터는 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM: Orthogonal frequency-division multiplexing)을 통해 생성된 송수신 장치의 동작 방법.According to claim 15,
The data is generated through orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM).
상기 수신기 내의 적응형 필터를 통해, 상기 직교 기저를 수신받는 것을 포함하되,
상기 적응형 필터 내의 추정 가중치 필터를 통해, 상기 직교 기저를 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 것을 포함하는 송수신 장치의 동작 방법.According to claim 15,
Receiving the orthogonal basis through an adaptive filter in the receiver,
and generating an estimation system output signal using the orthogonal basis through an estimation weight filter in the adaptive filter.
상기 적응형 필터를 통해, 상기 추정 시스템 출력 신호와 목표 신호 사이의 차이를 구하여 에러를 생성하는 송수신 장치의 동작 방법.According to claim 18,
A method of operating a transceiver for generating an error by obtaining a difference between the estimated system output signal and a target signal through the adaptive filter.
상기 데이터는 시간 지연을 가지며,
상기 수신기 내의 적응형 필터를 통해, 상기 직교 기저를 수신받는 것을 포함하되,
상기 적응형 필터 내의 공분산 블록을 통해, 상기 데이터의 시간 지연된 복수의 데이터들에 대해, 공분산 행렬 연산하고,
상기 적응형 필터 내의 추정 가중치 필터를 통해, 상기 공분산 블록을 통해 생성된 공분산 출력을 이용하여 추정 시스템 출력 신호를 생성하는 것을 포함하는 송수신 장치의 동작 방법.According to claim 15,
The data has a time delay,
Receiving the orthogonal basis through an adaptive filter in the receiver,
Calculating a covariance matrix for a plurality of time-delayed data of the data through a covariance block in the adaptive filter;
and generating an estimation system output signal using a covariance output generated through the covariance block through an estimation weight filter in the adaptive filter.
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