This thesis investigates digital signal processing (DSP) techniques for compensating both the I/Q mismatch and the DC offset in communication receivers.
First, a data-aided adaptive I/Q mismatch and DC offset compensation method is developed in frequency-selective channel environments. This method is derived by extending the existing compensation technique, which is derived in AWGN environment, to frequency-selective channels. The method compensates for not only the I/Q mismatch and the DC offset but also the inter-symbol-interference (ISI). The optimal filter tap coefficients are analyzed in a mean-square error (MSE) criterion. After evaluating theoretical performance of the compensation method, a filter tap coefficient initialization scheme is developed using the recursive least-squares (RLS) algorithm.
In the second part, a new I/Q mismatch and DC offset compensation method is proposed. In this method, the I/Q mismatch and the DC offset are estimated using the least-squares (LS) method with the aid of a training sequence. The I/Q mismatch and the DC offset are eliminated using the estimates. In addition, a group of training sequences that minimizes the MSE of the estimate is determined. Since this compensation scheme is based on an estimation technique, it requires a shorter training sequence than the above compensation method which is based on an adaptive filtering technique. The advantages of proposed method are demonstrated through computer simulations.
Finally, the proposed I/Q mismatch and DC offset estimation method is extended to time-varying channel environments. To extend the estimation method to fast fading channels, polynomial time-varying channel model is employed. Through computer simulations, it is shown that the estimation method exhibits robust performance in fast fading channel environments.
본 논문은 디지탈 신호 처리 기법을 이용하여 통신 수신기의 I/Q 불균형과 DC 옵셋을 보상하는 방법에 대해 연구하였다.
먼저, 데이타의 도움을 이용하여 I/Q 불균형과 DC 옵셋을 주파수 선택적 채널 환경에서 적응 필터링 기법으로 보상하는 방법을 개발하였다. 이 방법은 기존에 백색 가산 잡음 (additive white Gaussian noise: AWGN) 채널 환경에서 개발된 I/Q 불균형과 DC 옵셋 보상 방법을 주파수 선택적 채널 환경으로 확장함으로써 유도되었다. 이 방법은 I/Q 불균형과 DC 옵셋 뿐만 아니라 심볼간 간섭을 동시에 보상한다. 이 보상 방법을 위한 평균 자승 오차 (mean square error: MSE) 관점에서의 최적 필터 탭 계수를 분석하였다. 이 보상 방법의 이론적인 성능을 분석한 다음에, 재귀적 최소자승법 (recursive least-squares: RLS)을 이용한 필터 탭 계수 초기화 방법을 개발하였다.
다음으로, I/Q 불균형과 DC 옵셋 보상을 위한 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법은 I/Q 불균형과 DC 옵셋을 최소자승법 (least-squaes: LS)에 기반하여 추정한 후에, 추정한 값을 이용하여 I/Q 불균형과 DC 옵셋을 제거한다. 또한 이 추정 방법의 평균 자승 오차를 최소로 하는 훈련 데이타의 조건을 분석하였다. 이 보상 방법은 파라미터 추정 기술에 기반하고 있기 때문에 위의 적응 필터링 기술에 기반한 방법 보다 더 적은 훈련 데이타를 필요로 한다. 제안한 방법의 장점을 컴퓨터 모의 실험을 통해 확인하였다.
마지막으로, 제안한 I/Q 불균형과 DC 옵셋 추정 방법을 시변 (time-varying) 채널 환경으로 확장하였다. 시변 채널 환경으로의 확장을 위해서는 폴리노미얼 (polynomial) 시변 채널 모델이 도입되었다. 컴퓨터 모의 실험을 통해 이 추정 방법이 빠르게 변하는 채널 환경에서도 좋은 추정 성능을 나타내는 것을 확인하였다.
