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저역 통과 필터 불일치를 포함한 직접 변환 RF 중계기의 I/Q 불균형 파라미터 추정
윤선희(Seonhui Yun),이규용(Kyuyong Lee),안재민(Jaemin Ahn) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.2
본 논문에서는 직접 변환 방식을 사용하는 RF 중계기에서 I/Q 불균형을 유발하는 파라미터를 분석하고 이를 추정하기 위한 방법에 대하여 연구하였다. 중계기에서는 RF 신호를 기저 대역으로 변환하는 수신단에서 실수부와 허수부의 진폭, 위상 불일치 및 필터 불일치가 발생하며 기저 대역 신호를 RF 신호로 변환하는 송신단에서 진폭과 위상의 불일치가 발생하게 된다. 이에 따라 중계기 구조에서 I/Q 불균형이 발생하는 요소를 순서대로 모델링 하고, 해당 파라미터를 추정하기 위한 송신단에서 수신단으로의 피드백 시험 구조를 제안하였다. 시험 송신 신호와 수신 신호의 비교를 통해 각 실수부와 허수부 신호 성분이 섞이면서 발생한 I/Q 불균형 요소를 추정할 수 있음을 기술하였으며, 추정한 파라미터를 이용하여 직접 변환 RF 중계기에서 I/Q 불균형 현상이 적절히 보상되었음을 확인하였다. In this paper, we studied the method for analyzing and estimating the parameters that induce I/Q imbalance in the repeater using direct conversion RF. In repeater, amplitude, phase, and filter mismatch are generated in the receiving-end which converts RF signal to baseband signal. And amplitude and phase mismatch are generated in the transmitting-end which converts baseband signal to RF signal. Accordingly, we modeled the parameters that cause I/Q imbalance in the structure of the repeater in order, and proposed a feedback test structure from the transmitting-end to the receiving-end for estimating the corresponding parameters. By comparing the test transmitting signal and received signal, it is possible to estimate the I/Q imbalance parameters which occurred from mixed components of real and imaginary part. And it was confirmed that I/Q imbalance phenomenon has been properly compensated with estimated parameters at the direct conversion RF repeater.
저역 통과 필터 불일치를 포함한 직접 변환 수신기의 I/Q 불균형 보상 기법
윤선희(Seonhui Yun),안재민(Jaemin Ahn) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.11
무선 통신 시스템의 집적화 및 비용 절감을 위해 복잡한 필터를 사용하는 헤테로다인 수신기 대신 직접 변환 수신기가 재조명되고 있다. 이에 따라 직접 변환 수신기의 성능 저하 요인을 개선하기 위한 방법 중 하나로 I/Q 불균형 문제, 즉 실수부와 허수부의 진폭, 위상 불일치 개선을 위한 연구가 진행되었다. 그러나 기존 협대역 시스템 중심의 연구에서 크게 고려하지 않아도 되었던 저역 통과 필터의 불일치 문제가 통신 시스템의 광대역화 추세에 따라 직접 변환 수신기의 I/Q 불균형 현상에 심각한 영향을 미칠 수 있게 되었다. 이에 따라 본 연구에서는 10MHz의 광대역 신호를 발생시켜 중심 주파수로부터 각각 ±8MHz로 이동시켜 필터 불일치에 의한 영향이 주파수 선택적으로 나타남을 확인하고, 기존의 I/Q 불균형 모델링에서 주로 다루었던 진폭, 위상 불일치에 더하여 필터 불일치 모델링을 추가하였다. 또한 각 불일치 요소를 제거하기 위한 보상 방법을 제시하였다. 모의실험을 통해, 제안한 I/Q 불균형 보상기는 필터 불일치가 존재하는 상황에서 주파수에 따른 신호 왜곡의 차이를 보상함을 확인하였다. Direct conversion receiver(DCR) gets noticed for integration and cost reduction of wireless communication systems instead of the heterodyne receiver which uses complex filter. But DCR has several factors in performance degradation. One of them is I/Q imbalance phenomenon, that is amplitude and phase mismatch between real and imaginary part of receiver. Accordingly, researches are being carried to improve the I/Q imbalance problem. However, the tendency of the broaden bandwidth of communication systems, low pass filter(LPF) mismatch problem affects severely in I/Q mismatch phenomenon at the DCR. To study this problem, we generated 10MHz broadband signal and shifted it ±8MHz from the center frequency. The signal is affected by LPF mismatch and it appears as frequency selective distortion. Thus, LPF mismatch model is added to I/Q imbalance model which conventionally dealt with amplitude and phase mismatches. In addition, we proposed the compensation method for each factors of mismatch. As the simulation results, the proposed I/Q mismatch compensator resolves the frequency selective distortion which occurred by the existing LPF mismatch.
로터 영향 하에서의 DOA 추정 성능 개선을 위한 평균화 방법
윤선희(Seonhui Yun),오종찬(Jongchan Oh),김준오(Jun O Kim),최상욱(Sangwook Choi),안재민(Jae Min Ahn) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.12(융합기술)
전파 교란에 취약한 GNSS 시스템을 위하여 다양한 항재밍 알고리즘들이 존재하며, 배열 안테나를 이용한 방식이 가장 좋은 성능을 보인다. 그 중 재머의 위치를 파악하기 위한 DOA 추정 알고리즘의 역할이 매우 중요하다. 그러나 헬기의 경우 로터의 회전에 의해 정지 동체와 달리 진폭과 위상이 시간에 따라 변하는 무선 채널이 형성되어 기존 항재밍 알고리즘의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 로터 영향을 안테나 간 상관성에 따른 네 개의 시나리오로 모델링하였으며 로터 영향에 의해 DOA 추정 알고리즘의 성능이 저하되고 JNR에 관계없이 성능이 포화됨을 확인하였다. 이의 해결을 위해 평균화 방식을 이용하였을 때 추정 샘플의 누적 수가 많아질수록 성능이 향상되며 이동 평균 방식을 함께 이용할 경우 유사한 성능을 내면서도 필요한 메모리 수를 줄이고 DOA 추정 변동량이 완화됨을 확인하였다. There are various anti-jamming algorithms for the GNSS system which is vulnerable to jamming, and the methods using array antenna show the best performance. Among them, the DOA estimation algorithms to identify the location of the jammer is very important. However, in case of the rotorcraft, the wireless channel which amplitude and phase changes with time is generated by the rotation of the rotor and it affects the performance of existing anti-jamming algorithms. In this paper, we modeled the effect of the rotor in four scenarios according to the correlation of antennas and assured that the performance of DOA estimation algorithms are degraded and saturated regardless of JNR due to the rotor effect. When we use the averaging method to solve this problem, the performance is improved as increasing samples for estimating. And in case of using moving average method with averaging, it shows similar performance. In addition, it reduces the required memory and moderates the variation of DOA estimation.