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유상범(Sang-Burm Ryu),김중표(Joong-Pyo Kim),양정환(Jeong-Hwan Yang),원영진(Young-Jin Won),이상곤(Sang-Kon Lee) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.12
최근 우주에서의 SAR(synthetic aperture radar) 시스템은 영상 해상도와 주파수가 높아지고 있다. 높은 품질의 영상 해상도 일수록 높은 대역폭이 요구되고 RF 구성을 사용하는 광대역 신호 발생기는 매우 복잡해지고 RF 소자의 불균형 성분이 증가한다. 그러므로 이러한 에러를 줄이고 성능을 개선하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서, 광대역 신호 발생기의 송신 신호는 위상 잡음, 직교불균형, 비선형 증폭기의 에러 모델이 적용된다. 그리고 광대역 파형 발생기의 가능한 구조들을 정의하고 평가 방법으로 PSLR(peak side lobe ratio)과 ISLR(integrated side lobe ratio)을 측정하였다. 또한, 파형으로부터 진폭과 위상 에러를 추출하고 이차 다항식을 사용하여 비선형 소자에 따른 성능 변화를 검토 하였다. 마지막으로 고출력 증폭기의 비선형 에러를 보상하기 위한 사전왜곡방식을 적용하여 혼변조 성분에 의한 증폭기 출력의 왜곡이 15 dB 감소됨을 확인하였다. Recently spaceborne SAR systems are increasing image resolution and frequency. As a high quality image resolution, the wider bandwidth is required and a wideband signal generator with RF component is very complicated and RF impairments of device is increased. Therefore, it is very important to improve performance by reducing these errors. In this study, the transmission signal of the wideband signal generator is applied to the phase noise, IQ imbalance, ripple gain, nonlinear model of high power amplifier. And we define possible structures of wideband signal generator and measure the PSLR and ISLR for the performance assesment. Also, we extract error of the amplitude and phase from the waveform and use a quadratic polynomial curve fitting and examine the performance change due to nonlinear device. Finally, we apply a high power amplifier predistortion method for non-linear error compensation. And we confirm that distortion in the output of the amplifier by intermodulation component is decreased by 15 dB.
지구 관측 위성 수동형 마이크로파 라디오미터 시스템의 최근 동향
유상범(Sang-burm Ryu),명환춘(Hwan- chun Myeong),김중표(Joong-pyo Kim),이상곤(Sang-kon Lee),유명종(Myoung-jong Yu),이상률(Sang-ryool Lee) 한국항공우주연구원 2011 항공우주산업기술동향 Vol.9 No.2
본 연구에서는 지구 관측 위성에서 사용되는 수동형 마이크로파 라디오미터의 최근 기술 및 요구사항에 대하여 서술한다. 최근의 지구 관측 위성에 운영되는 미션에 사용되는 마이크로파 라디오미터 시스템의 종류와 관측하고자 하는 대상과 스캔방식에 따라 구분하고 설계 방법에 대하여 논한다. 또한 지구 관측 미션에 필요한 수동형 라디오미터 시스템에 필요한 요구사항에 대하여 최근 사용 및 개발 되고 있는 사례를 통하여 분석한다. In this research, we describe recent technologies and system requirements of the passive microwave radiometer used in Earth observation satellites. And we classify types of microwave radiometer system for Earth observation satellites according to observation targets and ways to scan and discuss a design method. Also, requirements of passive radiometer for Earth observation missions in the latest practical examples used and developed are analyzed in this research.
위상 잡음과 직교 불균형이 있는 OFDM 수신 신호의 보상
유상범(Sang Burm Ryu),김상균(Sang-Kyun Kim),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.9
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템에서 직교 불균형 문제는 송수신기의 front-end에서 발생하며, 성상도에 영향을 주게 되어 BER(bit error rate)을 증가시킨다. 또한, 위상 잡음은 송수신시 국부 발진기에서 발생되는 잡음으로 각 부반송파의 직교성을 깨뜨림으로써 시스템 성능을 크게 저하시킨다. 기존 방식인 PNS(Phase Noise Suppression) 알고리즘은 이러한 위상 잡음을 효과적으로 제거하는 방법이지만 직교 불균형이 동시에 적용되면 오히려 성능이 감소된다. 본 논문에서는 OFDM 시스템의 수신기에서 하향 변환 시 발생하는 직교 불균형과 위상 잡음의 영향을 분석하고, 수신기 FFT(Fast Fourier Transform) 후단에서 파일럿 심볼을 사용하여 CPE를 먼저 제거하고 직교 불균형과 위상 잡음의 성분을 검출하여 등화기의 판정 기준으로 사용하여 보상하는 방법을 제시하였다. 또, 다른 기존 방식들은 FFT 후단에서 추정하고 피드백 시키거나 프리엠블과 같은 시퀀스를 사용하는 방식이지만, 본 논문에서는 FFT 후단에서 MMSE 등화기만을 사용하여 제거하므로 기존의 방법보다 복잡도가 줄어든다. 기존의 위상 잡음 제거 방식에 ICI(Inter Carrier Interference) 제거 기능을 추가하고 직교 불균형 성분을 추출하여 MMSE(Minimum Mean Square Error) 과정 중에 적응 forgetting factor를 적용하면 성능 개선과 직교 불균형 성분의 영향이 줄어들며 성능이 개선됨을 보인다. In the OFDM system, IQ imbalance problem happens at the RF front-end of transceiver, which degrades the BER(bit error rate) performance because it affects the constellation in the received signal. Also, phase noise is generated in the local oscillator of transceivers and it destroys the orthogonality between the subcarriers. Conventional PNS algorithm is effective for phase noise suppression, but it is not useful anymore when there are jointly IQ(In-Phase and Quadrature) imbalance and phase noise. Therefore, in this paper, we analyze the effect of IQ imbalance and phase noise generated in the down-conversion of the receiver. Then, we estimate and compensate the IQ imbalance and phase noise at the same time. Compared with the conventional method that IQ imbalance after IFFT is estimated and compensated in front of FFT via the feedback, this proposed method extracts and compensates effect of IQ imbalance after FFT stage. In case IQ imbalance and phase noise exist at the same time, we can decrease complexity because it is needless to use elimination of IQ imbalance in time domain and training sequences and preambles. Also, this method shows that it reduces the ICI and CPE component using adaptive forgetting factor of MMSE after FFT.
DFT 확산 방식의 OFDM 통신 시스템에서 위상잡음과 직교 불균형 보상
유상범(Sang-Burm Ryu),유흥균(Heung-Gyoon Ryu) 한국전자파학회 2009 한국전자파학회논문지 Vol.20 No.1
DFT(Discrete Fourier Transform) 확산 방식의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신 시스템은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 저감에 매우 효과적인 시스템이며, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)의 상향 링크에 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)에 사용된다. SC-FDMA는 일반적으로 OFDM 시스템보다 위상잡음과 직교 불균형으로 인한 ICI(Inter-Carrier Interference)에서 더 성능 열화가 발생하며, 등화기에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 본 논문에서는 상향 링크에서 신호 전송 시 발생하는 위상잡음과 직교 불균형(IQ Imbalance: In-phase/Quadrature Imbalance), 그리고 전력 증폭기(HPA: High Power Amplifier)의 백-오프 특성에 따른 영향을 분석하고, ICI 성분을 제거할 수 있는 효과적인 등화 알고리듬을 제시한다. 제안된 등화기는 FDE(Frequency Domain Equalizer) 방식을 기반으로 설계하였으며, 기존의 PNS(Phase Noise Suppression) 알고리듬을 FDE에 사용될 수 있도록 수정하고 개선하여 위상 잡음과 직교 불균형으로 인한 ICI를 보상한다. 시뮬레이션 결과를 통하여 back-off 5.5 ㏈ 상태에서 위상 잡음 0.06 ㎭², 위상 에러 5도, 진폭 에러 0.005인 경우, 위상 잡음과 직교 불균형을 보상하여 SNR=14 ㏈ 정도에서 BER=10?⁴의 성능을 만족할 수 있다. DFT-spread OFDM(Discrete Fourier Transform-Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is very effective for solving the PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) problem. Therefore, the SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) which is basically same to the DFT spread OFDM was adopted as the uplink standard of the 3GPP LTE (3<SUP>rd</SUP> Generation Partnership Project Long Term Evolution). Unlike the ordinary OFDM system, the SC-FDMA using DFT spreading method is vulnerable to the ICI(Inter-Carrier Interference) problem caused by the phase noise and IQ(In-phase/Quadrature) imbalance and effected FDE(Frequency Domain Equalizer). In this paper, the ICI effects from the phase noise and IQ imbalance which can be problems in uplink transmission are analyzed according the back-off level of HPA. Next, we propose the equalizer algorithm to remove the ICI effects. This proposed equalizer based on the FDE can be considered as up-graded and improved version of PNS(Phase Noise Suppression) algorithm. This proposed equalizer effectively compensates the ICI resulting from the phase noise and IQ imbalance. Finally, through the computer simulation, it can be shown that about SNR=14 ㏈ is required for the BER=10?⁴ after ICI compensation when the back-off is 4.5 ㏈, ε=0.005, φ=5˚, and pn=0.06 ㎭².
스펙트럼 집성을 위한 멀티 밴드 DFT-S OFDM 시스템에서 직교 불균형과 위상 잡음의 영향 분석 및 보상
유상범(Sang-Burm Ryu),유흥균(Heung-Gyoon Ryu),최진규(Jinkyu Choi),김진업(Jin-Up Kim) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.11
차세대 이동 통신 시스템을 위한 LTE-advanced(Long Term Evolution advanced)에서는 100 ㎒의 대역폭과 1 Gbit/s의 전송 속도가 요구된다. 그러므로 사용 가능한 주파수의 확장을 위하여 최근 스펙트럼 집성 방법이 연구 되고 있다. 빈 주파수를 모아서 사용함으로 대역 효율이 증가한다. 그러나 송수신기는 Digital RF 및 SDR(Software Define Radio)기반의 수신기가 연구되고 있다. 그러므로 주파수 합성기와 증폭기는 광대역으로 동작하며 송수신기에서는 RF 불균형이 증가한다. LTE advanced의 상향 링크는 복수의 전력 증폭기를 사용하는 DFT-S OFDM이다. 그러나 위상 잡음과 직교 불균형이 포함된 수신기의 주파수 영역에서 ICI의 영향이 증가한다. 본 논문에서는 멀티 밴드 OFDM 시스템에서 위상 잡음과 직교 불균형을 고려하여 수신부의 주파수 영역에서 ICI(Inter Carrier Interference)의 영향을 분석한다. 또한, 상향 링크 시스템을 고려하여 주파수 영역에서 위상 잡음과 직교 불균형에 의한 영향을 분리하여 채널을 정확하게 추정하여 보상하고, 직교 불균형과 위상 잡음을 보상하는 방식을 제안한다. 제안된 방식을 사용하여 성능 개선이 2 ㏈ 개선됨을 보였다. 100 ㎒ bandwidth and 1 Gbit/s data speed are needed in LTE-advanced for the next generation mobile communication system. Therefore, spectrum aggregation method has been studied recently to extend usable frequency bands. Also bandwidth utilization is increased since vacant frequencies are used to communicate. However, transceiver structure requires the digital RF and SDR. Therefore, frequency synthesizer and PA must operate over wide-bandwidth and RF impairments also increases in transceiver. Uplink of LTE advanced uses DFT-S OFDM using plural power amplifier. The effect of ICI increases in frequency domain of receiver due to phase noise and IQ imbalance. In this paper, we analyze influences of ICI in frequency domain of receiver considering phase noise and IQ imbalance in multiband system. Also, we separate phase noise and IQ imbalance effect from channel response in frequency domain of uplink system. And we propose a method to estimate the channel exactly and to compensate IQ imbalance and phase noise. Simulation result shows that the proposed method achieves the 2 ㏈ performance gain of BER=10?4.