KR101876081B1 - Interference cancellation system and method of wireless repeater - Google Patents
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Abstract
무선중계기의 간섭 제거 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기의 간섭 제거 장치는, 상기 무선중계기의 송수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 간섭신호 예측부; 상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성하는 간섭신호 생성부; 및 상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하는 감산부를 포함한다.An apparatus and method for interference cancellation in a wireless repeater are disclosed. The apparatus for canceling interference of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention includes an interference canceller for receiving an interference signal generated between transmission and reception antennas of the wireless repeater and a base station signal received by the reception antenna, an interference signal predictor for predicting a size and a delay time of at least one interference signal using a cepstrum; An interference signal generator for generating a predictive interference signal by varying the mixed signal by a magnitude and a delay time of the predicted at least one interference signal; And a subtractor for subtracting the predictive interference signal from the mixed signal.
Description
본 발명은 무선중계기의 간섭제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 입력신호에 따른 자기 상관도에 영향을 받지 않고 간섭신호만을 효과적으로 제거하는 무선중계기의 간섭제거장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for canceling interference in a wireless repeater, and more particularly, to an apparatus and method for canceling interference in a wireless repeater that effectively removes interference signals without being influenced by autocorrelation according to an input signal.
이동통신망 중계기는 기지국 신호가 미약한 지역에 설치되어 기지국(또는 단말기) 신호를 증폭한 후 재전송함으로써 기지국의 셀 영역(cell coverage)을 확장하는데 사용된다. The mobile communication network repeater is installed in an area where the base station signal is weak and amplifies the base station (or terminal) signal and then retransmits the signal, thereby expanding the cell coverage of the base station.
이러한 이동통신망 중계기에는 광 중계기(Optical repeater), 마이크로웨이브 중계기(Microwave repeater), 무선 중계기(Wireless repeater) 등이 있다. Such a mobile communication network repeater includes an optical repeater, a microwave repeater, and a wireless repeater.
광 중계기는 MU(Master Unit)와 RU(Remote Unit)를 포함하여 기지국 신호를 증폭하여 음영 지역으로 무선으로 방사하는 중계기이다. 즉 MU는 유선으로 기지국 신호를 수신하여 이를 광신호로 변환한 후 광케이블을 통해 RU로 전송한다. RU는 광케이블을 통해 수신된 기지국 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 음영 지역으로 무선으로 방사한다.An optical repeater is a repeater that amplifies a base station signal including a MU (Master Unit) and an RU (Remote Unit) and emits the signal wirelessly to a shadow area. That is, the MU receives the base station signal by wire, converts it into an optical signal, and transmits it to the RU through the optical cable. The RU amplifies the base station signal received via the optical cable and radiates the amplified signal wirelessly to the shaded area.
마이크로웨이브 중계기는 주장치와 부장치를 포함한다. 주장치는 기지국 신호를 수신한 후 이를 마이크로웨이브 주파수로 변환하여 부장치로 전송한다. 이를 수신한 부장치는 마이크로웨이브 주파수로 변환된 기지국 신호를 원래의 무선 주파수로 복원 후 증폭하고 증폭된 기지국 신호를 무선으로 방사한다.Microwave repeaters include master and slave devices. The base station receives the base station signal, converts it to a microwave frequency, and transmits it to the sub-device. The receiving unit reconstructs the base station signal converted into the microwave frequency to the original radio frequency, amplifies the amplified base station signal, and radiates the amplified base station signal wirelessly.
무선 중계기는 기지국 신호를 수신하고 이를 동일 주파수의 신호로 증폭하여 음영지역에 방사하는 중계기이다.A wireless repeater is a repeater that receives a base station signal, amplifies it to a signal of the same frequency, and emits it to a shadow area.
하지만, 광 중계기는 광 선로가 구비된 지역이라면 설치 가능하나, 광케이블 사용에 따른 설치 및 운용에 많은 비용이 발생하는 단점이 있다.However, the optical repeater can be installed in an area where the optical line is provided, but it is disadvantageous in that it is expensive to install and operate the optical line depending on the use of the optical cable.
그리고 마이크로웨이브 중계기는 설치 환경에 많은 영향을 받는데, 특히 LOS(Line of site) 확보를 위해 설치에 따른 많은 제약을 받는다. Microwave repeaters are very influenced by the installation environment. Especially, in order to secure the line of site (LOS), the microwave repeater is subject to a lot of installation restrictions.
무선 중계기는 광 중계기와 마이크로웨이브 중계기에 비해서 상대적으로 가격이 낮지만, 무선으로 수신한 기지국 신호를 증폭하여 동일한 주파수로 방사하기 때문에, 송수신 안테나 간의 격리도에 따라 발진 및 간섭으로 설치 및 운영에 많은 어려움을 발생한다.Although wireless repeaters are relatively low in price compared to optical repeaters and microwave repeaters, they amplify base station signals received by radio waves and radiate them at the same frequency. Therefore, it is difficult to install and operate them due to oscillation and interference according to the degree of isolation between transmitting and receiving antennas .
이러한 무선 중계기의 발진 및 간섭 문제를 해결하기 위해 간섭제거장치(Inteference Cancellation System, 이하 ICS라 함)를 포함하는 ICS 무선 중계기가 개발되었다. ICS 무선 중계기는 도 1에 도시된 일반적인 무선 중계기에서 송수신 안테나 간에 발생하는 피드백 신호(feedback)로 인한 발진문제를 해결하는 시스템으로, 도 1에 도시된 일반적인 무선 중계기에 간섭제거기술을 적용하여 피드백되는 신호를 예측하고 이를 제거하는 무선 중계기이다.An ICS wireless repeater including an interference cancellation system (hereinafter referred to as ICS) has been developed to solve the problem of oscillation and interference of such a wireless repeater. The ICS wireless repeater is a system for solving a problem of oscillation due to a feedback signal generated between transmitting and receiving antennas in a general wireless repeater shown in FIG. 1, and is a system in which an interference cancellation technique is applied to a general wireless repeater shown in FIG. It is a wireless repeater that predicts and removes signals.
이러한 ICS 무선 중계기에 사용되는 간섭제거기술은 상관관계(Correlation)에 기반을 둔 적응필터 알고리즘이 주를 이룬다. 이러한 적응필터 알고리즘을 이용한 간섭제거기술이 적용된 ICS 무선 중계기가 도 2에 도시되어 있다.The interference cancellation technique used in such an ICS radio repeater is mainly based on an adaptive filter algorithm based on correlation. An ICS wireless repeater to which an interference cancellation technique using the adaptive filter algorithm is applied is shown in FIG.
도 2를 참조하면, 적응필터 알고리즘(1)은 간섭신호가 제거된 에러신호(e(n))와 이 에러신호(e(n))가 일정시간 지연된 기준신호(x(n)) 간의 상관관계를 계산하여 간섭신호 제거 계수(w(n))를 구한다. FIR 필터(2)는 간섭신호 제거 계수(w(n))와 기준신호(x(n))를 컨볼루션 하여 동위상의 예측된 궤환 신호(y(n))를 생성한다. 감산부(3)는 상기 예측된 궤환 신호(y(n))를 원신호(d(n))로부터 감산하여 간섭신호를 제거한다.Referring to Fig. 2, the
이러한 종래 기술의 적응필터 알고리즘을 이용한 ICS 무선 중계기는 대부분 LMS(Least Mean Square) 또는 RLS(Recursive Least Square) 적응필터 알고리즘을 사용한다. LMS 또는 RLS 적응필터 알고리즘은 에러신호와 기준신호 간의 상관관계를 이용하여 궤환 신호를 예측하고 동위상의 궤환 신호를 생성하기 때문에, 입력신호원이 갖는 자기상관특성은 간섭신호제거 성능에 많은 영향을 주게 된다.Most of ICS wireless repeaters using the conventional adaptive filter algorithm use LMS (Least Mean Square) or RLS (Recursive Least Square) adaptive filter algorithm. Since the LMS or RLS adaptive filter algorithm predicts the feedback signal using the correlation between the error signal and the reference signal and generates a feedback signal on the same level, the autocorrelation characteristic of the input signal source greatly affects the interference cancellation performance do.
특히, 대역폭이 작고 자기 상관도가 높은 신호가 입력되는 경우 이러한 상관도에 기반판 적응필터 알고리즘을 이용한 ICS 무선 중계기는 간섭신호를 효과적으로 제거하지 못할 뿐만 아니라 원신호를 왜곡시키는 문제를 야기한다.In particular, when a signal having a small bandwidth and high autocorrelation is input, the ICS repeater using the adaptive filter based on the correlation does not effectively remove the interference signal and causes a problem of distorting the original signal.
입력신호에 따른 자기 상관도에 영향을 받지 않고 간섭신호만을 효과적으로 제거하는 무선중계기의 간섭제거장치 및 방법이 제안된다.An interference cancellation apparatus and method of a wireless repeater that effectively removes only interference signals without being influenced by autocorrelation according to an input signal is proposed.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급한 해결 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The solution of the present invention is not limited to the above-mentioned solutions, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 양상에 따른 무선중계기의 간섭 제거 장치는, 상기 무선중계기의 송수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 간섭신호 예측부; 상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성하는 간섭신호 생성부; 및 상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하는 감산부를 포함한다.An apparatus for canceling interference of a wireless repeater according to an aspect of the present invention includes an interference canceller for receiving an interference signal generated between transmission and reception antennas of the wireless repeater and a base station signal received by the reception antenna, an interference signal predictor for predicting a size and a delay time of at least one interference signal using a cepstrum; An interference signal generator for generating a predictive interference signal by varying the mixed signal by a magnitude and a delay time of the predicted at least one interference signal; And a subtractor for subtracting the predictive interference signal from the mixed signal.
상기 간섭신호 예측부는, 상기 혼합신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 혼합신호로 변환하는 고속 푸리에 변환부; 로그(log) 연산을 수행하여 상기 주파수 영역의 혼합신호를 상기 주파수 영역의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭 신호가 합성(composing)된 스펙트럼으로 변환하는 로그 연산부; 상기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호를 역방향 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역에서 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호 각각이 분리된 캡스트럼으로 변환하는 역방향 고속 푸리에 변환부; 및 상기 캡스트럼에서 상기 무선중계기의 시스템 지연시간보다 작은 시간영역의 간섭신호에 대해서 크기 및 지연시간을 추출하는 정보 추출부를 포함할 수 있다.Wherein the interference signal predicting unit comprises: a fast Fourier transform unit for performing a fast Fourier transform on the mixed signal to transform the mixed signal into a mixed signal in a frequency domain; A log operation unit for performing a log operation to convert the mixed signal in the frequency domain into a spectrum synthesized by the base station signal and the at least one interference signal; An inverse fast Fourier transform unit for performing inverse fast Fourier transform on the base station signal of the spectrum and the at least one interference signal to convert the base station signal and at least one interference signal into a separated cepstrum in a time domain; And an information extracting unit for extracting a size and a delay time with respect to an interference signal in a time domain which is smaller than the system delay time of the wireless repeater in the cepstrum.
상기 간섭신호 생성부는, 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 지연시간에 따라 상기 혼합신호를 각각 지연시키는 적어도 하나의 시간 지연기; 상기 지연된 적어도 혼합신호의 크기를 상기 예측된 간섭신호의 크기만큼 각각 조절하여 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 출력하는 적어도 하나의 크기 조절기; 및 상기 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 가산하여 상기 예측간섭신호를 생성하는 가산기를 포함할 수 있다.Wherein the interference signal generator comprises: at least one time delay for delaying the mixed signal according to a delay time of the predicted at least one interfering signal; At least one size adjuster for adjusting at least the size of the mixed signal delayed by the size of the predicted interference signal to output at least one mixed signal whose size is adjusted; And an adder for adding the scaled at least one mixed signal to generate the predictive interference signal.
본 발명의 다른 양상에 따른 무선중계기의 간섭 제거 장치가 수행하는 간섭 제거 방법으로, 상기 무선중계기의 송수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 단계; 상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성하는 단계; 및 상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하는 단계를 포함한다.In an interference cancellation method performed by an interference canceller of a wireless repeater according to another aspect of the present invention, interference signals generated between transmission and reception antennas of the wireless repeater and base station signals received by the reception antennas are mixed Predicting a magnitude and a delay time of at least one interfering signal using a cepstrum of the mixed signal; Generating a predictive interference signal by varying the mixed signal to a size and a delay time of the predicted at least one interference signal; And subtracting the predictive interference signal from the mixed signal.
상기 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 단계는, 상기 혼합신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 혼합신호로 변환하는 단계;The step of predicting the magnitude and delay time of the at least one interference signal may include performing fast Fourier transform on the mixed signal and converting the mixed signal into a frequency-domain mixed signal;
로그(log) 연산을 수행하여 상기 주파수 영역의 혼합신호를 상기 주파수 영역의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭 신호가 합성(composing)된 스펙트럼으로 변환하는 단계; 상기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호를 역방향 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역에서 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호 각각이 분리된 캡스트럼으로 변환하는 단계; 및 상기 캡스트럼에서 상기 무선중계기의 시스템 지연시간보다 작은 시간영역의 간섭신호에 대해서 크기 및 지연시간을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Performing a log operation to convert the mixed signal in the frequency domain into a spectrum synthesized from the base station signal and the at least one interference signal; Performing inverse fast Fourier transform on the base station signal of the spectrum and at least one interference signal to convert a base station signal and at least one interference signal into separated cepstrum in a time domain; And extracting a magnitude and a delay time for the interference signal in a time domain smaller than the system delay time of the wireless repeater in the cepstrum.
상기 예측간섭신호를 생성하는 단계는, 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 지연시간에 따라 상기 혼합신호를 각각 지연시키는 단계; 상기 지연된 적어도 혼합신호의 크기를 상기 예측된 간섭신호의 크기만큼 각각 조절하여 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 출력하는 단계; 및 상기 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 가산하여 상기 예측간섭신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the generating the predictive interference signal comprises: delaying the mixed signal according to a delay time of the predicted at least one interfering signal; Adjusting at least the magnitude of the delayed mixed signal by the magnitude of the predicted interference signal to output at least one mixed signal whose magnitude is adjusted; And generating the predictive interference signal by adding the at least one mixed signal having the size adjusted.
본 발명의 실시예에 따른 무선 중계기의 간섭 제거 장치 및 방법에 따르면, 캡스트럼 기법을 적용하여 입력신호(기지국 신호)와 적어도 하나의 간섭 신호가 혼합된 혼합신호에서 적어도 하나의 간섭신호를 제거하기 위한 정보를 추출하여서 이를 이용하여 적어도 하나의 간섭신호를 제거함으로써, 입력신호에 따른 자기 상관도에 영향을 받지 않고 간섭신호만을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.According to an apparatus and method for canceling interference of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention, a cepstrum technique is applied to remove at least one interference signal from a mixed signal in which an input signal (base station signal) and at least one interference signal are mixed It is possible to effectively remove only the interference signal without being affected by the autocorrelation according to the input signal.
도 1은 일반적인 무선 중계기를 예시한 도면이다.
도 2는 적응필터 알고리즘을 이용한 간섭제거기술이 적용된 ICS 무선 중계기를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6은 대역폭에 따른 자기 상관 특성을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 다른 무선중계기의 간섭 제거 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 간섭신호 예측부의 상세 구성을 예시한 도면이다.
도 9는 간섭신호 생성부의 상세 구성을 예시한 도면이다.
도 10은 간섭신호 예측부에서 적어도 하나의 간섭신호에 대한 크기 및 지연시간을 도출하는 과정을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a typical wireless repeater.
2 is a diagram illustrating an ICS wireless repeater to which an interference cancellation technique using an adaptive filter algorithm is applied.
FIGS. 3 to 6 are diagrams illustrating autocorrelation characteristics according to bandwidths. FIG.
7 is a diagram illustrating a configuration of an interference canceller of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a detailed configuration of the interference signal predicting unit.
9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the interference signal generating unit.
10 is a diagram illustrating a process of deriving a size and a delay time for at least one interference signal in the interference signal predicting unit.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, The present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an," and "the" include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, regions and / or regions, it should be understood that these elements, components, regions, layers and / Do. These terms do not imply any particular order, top, bottom, or top row, and are used only to distinguish one member, region, or region from another member, region, or region. Thus, the first member, region or region described below may refer to a second member, region or region without departing from the teachings of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.
본 발명의 실시예에 따른 무선중계기의 간섭제거장치 및 방법을 설명하기 전에, 자기 상관도와 상관도 기반 적응필터 알고리즘과의 영향도 분석을 해보기로 한다.Before describing an apparatus and method for canceling interference in a wireless repeater according to an embodiment of the present invention, an analysis of influence of an autocorrelation and a correlation-based adaptive filter algorithm will be described.
기지국(또는 단말기) 신호를 증폭 후 재전송하는 무선중계기의 입력신호는 기지국내의 무선 자원환경에 따라 최대 대역폭 내에서 수시로 대역폭이 변화하게 된다. 이때, 입력신호의 자기 상관도는 아래 수학식 1과 같이 정의된다. 수학식 1에 의해 입력신호원의 대역폭별 시간지연(D)에 따른 자기상관특성은 도 3 내지 도 6과 같다(자기상관특성의 분석을 예시하기 위해 중계기 입력 최대 대역폭은 20MHz로 가정하고, 대역폭이 변화는 20MHz(도 3), 5MHz(도 4), 1.25MHz(도 5), 0.2MHz(도 6)일 때를 가정하였다).The input signal of a wireless repeater that amplifies and retransmits a base station (or terminal) signal varies in bandwidth from time to time within a maximum bandwidth depending on the radio resource environment of the base station. At this time, the autocorrelation of the input signal is defined by Equation (1) below. The autocorrelation characteristics according to the time delay D of the input signal source according to
이때, xn은 n번째 입력신호를 나타내며, xn -1은 n-1번째 입력신호를 나타낸다.In this case, x n represents the n-th input signal, and x n -1 represents the n-1 th input signal.
도 3 내지 도 6에서 분석된 자기상관특성에서 알 수 있듯이 시간지연에 따른 자기상관도는 입력신호원의 대역폭이 작아질수록 증가한다. 즉, 입력대역폭이 작아질수록 시간지연에 따른 자기 상관도가 '0'으로 근사화될 수 없음을 의미하며 이러한 특성은 시간지연에 따른 상관도를 연산하여 간섭제거를 위해 활용하는 종래의 간섭제거 방법에서는 간섭신호의 존재 유무와 무관하게 원치 않는 원 신호(기지국 신호)의 왜곡을 야기하게 될 수 있음을 의미한다.As can be seen from the autocorrelation characteristics analyzed in FIGS. 3 to 6, the autocorrelation according to the time delay increases as the bandwidth of the input signal source decreases. That is, the autocorrelation with time delay can not be approximated to '0' as the input bandwidth becomes smaller. This characteristic means that the conventional interference cancellation method, which calculates the correlation according to the time delay, (Base station signal) may be distorted regardless of the presence or absence of an interference signal.
간섭 신호 제거를 위해 종래의 적응필터 알고리즘을 사용하는 경우, 입력신호의 대역폭에 따른 자기상관특성이 간섭제거 성능에 대한 영향을 설명한다. When using the conventional adaptive filter algorithm for interference cancellation, the influence of the autocorrelation characteristic according to the bandwidth of the input signal on the interference cancellation performance is explained.
종래의 ICS 무선 중계기에서 대표적으로 사용하는 적응필터 알고리즘인 LMS(Least Mean Square) 예를 들어보면 다음과 같다. LMS 알고리즘은 수학식 2 내지 수학식 5와 같이 정의된다.An example of a Least Mean Square (LMS), which is an adaptive filter algorithm typically used in a conventional ICS wireless repeater, is as follows. The LMS algorithm is defined by Equations (2) to (5).
이때, u는 상수이다.At this time, u is a constant.
도 2에 도시된 종래 적응필터 알고리즘을 이용한 간섭제거기술이 적용된 ICS 무선 중계기의 상관도에 따른 영향 분석에 대해서 살펴보기로 한다.The effect analysis according to the correlation of the ICS wireless repeater to which the interference cancellation technique using the conventional adaptive filter algorithm shown in FIG. 2 is applied will be described.
이를 위해서, 도 2에 도시된 송신 안테나와 수신 안테나 간 간섭신호(feedback)가 없는 것으로 가정한다.For this, it is assumed that there is no interference signal between the transmission antenna and the reception antenna shown in FIG.
수학식 2 내지 수학식 5로 정의된 LMS 알고리즘을 사용하는 종래의 ICS 무선 중계기의 입력에, 도 3과 같이 자기 상관도가 낮은 신호가 들어오는 경우, 에러신호 e(n)와 에러신호가 일정시간 지연된 기준신호 x(n) 간의 상관도(R)가 R ≒ 0 이기 때문에, 수학식 5의 상관도는 역시 '0'으로 근사화된다.When a signal having a low autocorrelation is input to the input of a conventional ICS wireless repeater using the LMS algorithm defined by Equations (2) to (5), an error signal e (n) Since the correlation degree R between the delayed reference signals x (n) is R? 0, the correlation degree of Equation (5) is also approximated to '0'.
이는 수학식 4에 정의된 간섭신호 제거를 위한 계수 역시 0으로 근사화되는 결과를 낳게 되어 적응필터의 출력은 0이 되고 최종적으로 에러신호는 입력신호가 그대로 출력되게 된다.This results in that the coefficient for interference cancellation defined in Equation (4) is also approximated to zero, so that the output of the adaptive filter becomes zero and finally the error signal is output as it is.
반면, 수학식 2 내지 수학식 5로 정의된 LMS 알고리즘을 사용하는 종래의 ICS 무선 중계기의 입력에, 도 6과 같이 자기 상관도가 높은 신호가 들어오는 경우, 에러신호 e(n)와 에러신호가 일정시간 지연된 기준신호 x(n) 간의 상관도(R)가 R ≠ 0이기 때문에, 수학식 5의 상관도는 '0'으로 근사화 될 수 없다.On the other hand, when a signal having a high autocorrelation is input to the input of a conventional ICS wireless repeater using the LMS algorithm defined by
이는 수학식 4에 정의된 간섭신호 제거를 위한 계수 역시 0으로 근사화되지 못하는 결과를 낳게 되어 적응필터의 출력이 0이 아닌 값이 되고 최종적으로 에러신호는 입력신호가 왜곡되어 출력되게 된다.This means that the coefficient for canceling the interference signal defined in Equation (4) also can not be approximated to zero, so that the output of the adaptive filter becomes a non-zero value and finally the error signal is distorted and outputted.
상기한 바와 같이 상관관계(Correlation)에 기반을 둔 적응필터 알고리즘을 사용하는 종래의 ICS 무선 중계기에서의 간섭신호 제거 방법은 입력신호원의 자기상관도에 따라 간섭신호의 유무와 무관하게 재전송하고자 하는 원신호에 심각한 왜곡을 발생시키는 문제를 갖는다.As described above, in the conventional ICS wireless repeater using the adaptive filter algorithm based on the correlation, the interference signal cancellation method according to the autocorrelation of the input signal source, There is a problem that serious distortion occurs in the original signal.
이러한 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 중계기의 간섭 제거장치의 구성 및 동작에 대해서 살펴보기로 한다.A configuration and operation of an interference canceller of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention will be described.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 중계기의 간섭 제거 장치의 구성을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a configuration of an interference canceller of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 중계기의 간섭 제거 장치는, 간섭신호 예측부(10), 간섭신호 생성부(20) 및 감산부(30)를 포함한다.Referring to FIG. 7, an apparatus for canceling interference of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention includes an interference
간섭신호 예측부(10)는 상기 무선중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측한다.The interference
이러한 간섭신호 예측부(10)에 대한 상세 구성이 도 8에 도시되어 있다.A detailed configuration of the interference
도 8을 참조하면, 간섭신호 예측부(10)는 고속 푸리에 변환부(11), 로그 연산부(12), 역방향 고속 푸리에 변환부(13) 및 정보 추출부(14)를 포함한다.8, the interference
고속 푸리에 변환부(11)는 상기 무선중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation)을 수행하여 주파수 영역의 혼합신호로 변환한다.The
로그 연산부(12)는 로그(log) 연산을 수행하여 상기 주파수 영역의 혼합신호를 상기 주파수 영역의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭 신호가 합성(composing)된 스펙트럼으로 변환한다.The
즉, 도 10에 예시된 바와 같이 기지국신호와 적어도 하나의 간섭신호(feedback)가 혼합된 혼합신호는 간섭신호 예측부(10)의 고속 푸리에 변환부(11)와 로그 연산부(12)를 거치게 되면, 주파수 영역에서 기지국 신호와 적어도 하나의 간섭신호가 합성된 전력 스펙트럼으로 출력될 수 있다.10, the mixed signal in which the base station signal and the at least one interference signal are mixed is passed through the fast
도 10에서 주파수 영역에서 기지국 신호는 'B'에 해당되며, 적어도 하나의 간섭신호는 'I'에 해당된다.In FIG. 10, the base station signal corresponds to 'B' in the frequency domain, and at least one interference signal corresponds to 'I'.
역방향 고속 푸리에 변환부(13)는 상기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호를 역방향 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역에서 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호 각각이 분리된 캡스트럼으로 변환한다. The inverse
즉, 도 10에 예시된 바와 같이 기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호가 역방향 푸리에 변환부(13)를 거치되면, 시간영역(QUEFRENCY(SECONDS))에서 기지국 신호(B)와 적어도 하나의 간섭신호(I)가 분리된 캡스트럼으로 변환된다.That is, as illustrated in FIG. 10, when the base station signal of the base spectrum and the at least one interference signal are transmitted through the
정보 추출부(14)는 상기 캡스트럼에서 상기 무선중계기의 시스템 지연시간보다 작은 시간영역의 간섭신호에 대해서 크기 및 지연시간을 추출한다.The
즉 정보 추출부(14)는 무선중계기의 시스템 지연시간의 역수인 시스템 지연 주파수보다 큰 주파수 영역의 적어도 하나의 간섭신호에 대해서만 크기 및 지연시간을 추출하여 간섭신호 예측정보를 발생한다.That is, the
이때, 간섭신호의 지연시간은 아래의 수학식 6에 의해서 산출될 수 있다.At this time, the delay time of the interference signal can be calculated by the following equation (6).
여기서, d는 지연시간이고, N은 FFT 포인트 수이고, FFT index >= (1/시스템 지연시간(D))이다.Here, d is the delay time, N is the number of FFT points, and FFT index> = (1 / system delay time (D)).
그리고 간섭신호의 크기는 아래의 수학식 7에 의해서 산출될 수 있다.The magnitude of the interference signal can be calculated by Equation (7) below.
여기서, Wpresent는 현재 시점에서 간섭신호 크기이며, Wnext는 다음 시점에서 간섭신호 크기이며, u는 수렴속도를 조절하기 위한 상수로 0<u<1의 값을 가질 수 있으며, n >= FFT index이다.Where Wpresent is the magnitude of the interference signal at the current point in time, Wnext is the magnitude of the interference signal at the next point in time, u is a constant for controlling the convergence speed and may have a value of 0 <u <1, where n> = FFT index .
한편, 다시 도 7에서, 간섭신호 생성부(20)는 상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성한다.Referring back to FIG. 7, the
이러한 간섭신호 생성부(20)의 상세 구성이 도 9에 도시되어 있다.The detailed structure of the
도 9를 참조하면, 간섭신호 생성부(20)는, 적어도 하나의 시간 지연기(21,..., 22), 적어도 하나의 크기 조절기(23,..., 24) 및 가산기(25)를 포함한다.9, the
적어도 하나의 시간 지연기(21,..., 22)는 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 지연시간에 따라 상기 혼합신호를 각각 지연시킨다.At least one time delay (21, ..., 22) delays the mixed signal according to the delay time of the predicted at least one interfering signal.
적어도 하나의 크기 조절기(23,..., 24)는 상기 지연된 적어도 혼합신호의 크기를 상기 예측된 간섭신호의 크기만큼 각각 조절하여 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 출력한다.At least one size adjuster (23, ..., 24) adjusts at least the size of the mixed signal delayed by the size of the predicted interference signal to output at least one mixed signal whose size is adjusted.
가산기(25)는 상기 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 가산하여 상기 예측간섭신호를 생성한다.The
다시 도 7에서, 감산부(30)는 상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하여서, 적어도 하나의 간섭신호가 제거된 신호를 출력한다.7, the
상기 간섭신호 제거과정은 반복적으로 이루어지며 간섭신호가 완전히 없어진 이후에도 환경변화에 따라 적응적으로 이루어질 수 있다.The interference cancellation process is performed repeatedly and adaptively according to the environment change even after the interference signal completely disappears.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다. The present invention has been described above with reference to the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but should be construed to include various embodiments within the scope of the claims and equivalents thereof.
10 : 간섭신호 예측부
11 : 고속 푸리에 변환부
12 : 로그 연산부
13 : 역방향 고속 푸리에 변환부
14 : 정보 추출부
20 : 간섭신호 생성부
21, 22 : 시간 지연기
23, 24 : 크기 조절기
25 : 가산기
30 : 감산부10: Interference signal prediction unit
11: Fast Fourier transform unit
12: Log operation unit
13: Inverse fast Fourier transform unit
14: information extracting unit
20: Interference signal generator
21, 22: time delay
23, 24: Size adjuster
25: adder
30:
Claims (6)
상기 무선중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 간섭신호 예측부;
상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성하는 간섭신호 생성부; 및
상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하는 감산부를 포함하고,
상기 간섭신호 예측부는,
상기 혼합신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 혼합신호로 변환하는 고속 푸리에 변환부;
로그(log) 연산을 수행하여 상기 주파수 영역의 혼합신호를 상기 주파수 영역의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭 신호가 합성(composing)된 스펙트럼으로 변환하는 로그 연산부;
상기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호를 역방향 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역에서 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호 각각이 분리된 캡스트럼으로 변환하는 역방향 고속 푸리에 변환부; 및
상기 캡스트럼에서 상기 무선중계기의 시스템 지연시간보다 작은 시간영역의 간섭신호에 대해서 크기 및 지연시간을 추출하는 정보 추출부를 포함하고,
상기 정보 추출부는, 상기 간섭신호의 크기 및 지연시간을 다음의 수학식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 간섭 제거 장치.
[수학식]
여기서, d는 상기 간섭신호의 지연시간이고, N은 FFT 포인트 수이고, FFT index >= (1/시스템 지연시간(D))이고, Wnext는 다음 시점에서 상기 간섭신호의 크기이고, Wpresent는 현재 시점에서 간섭신호 크기이며, u는 수렴속도를 조절하기 위한 상수로 0<u<1의 값을 가질 수 있으며, n >= FFT index이다.
An interference canceller of a wireless repeater,
The interference signal generated between the transmitting antenna and the receiving antenna of the wireless repeater and the base station signal received by the receiving antenna are mixed to generate a mixed signal having a cepstrum, And an interference signal predicting unit for predicting a delay time;
An interference signal generator for generating a predictive interference signal by varying the mixed signal by a magnitude and a delay time of the predicted at least one interference signal; And
And a subtractor for subtracting the predictive interference signal from the mixed signal,
Wherein the interference-
A fast Fourier transform unit for performing fast Fourier transform on the mixed signal and converting the mixed signal into a mixed signal in a frequency domain;
A log operation unit for performing a log operation to convert the mixed signal in the frequency domain into a spectrum synthesized by the base station signal and the at least one interference signal;
An inverse fast Fourier transform unit for performing inverse fast Fourier transform on the base station signal of the spectrum and the at least one interference signal to convert the base station signal and at least one interference signal into a separated cepstrum in a time domain; And
And an information extracting unit for extracting a size and a delay time with respect to an interference signal in a time domain smaller than a system delay time of the wireless repeater in the cepstrum,
Wherein the information extracting unit calculates the size and delay time of the interference signal using the following equation.
[Mathematical Expression]
Here, d is the delay time of the interference signal, N is the number of FFT points, FFT index> = (1 / system delay time (D)), Wnext is the magnitude of the interference signal at the next time point, , U is a constant for controlling the convergence speed, and 0 <u <1, and n> = FFT index.
상기 간섭신호 생성부는,
상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 지연시간에 따라 상기 혼합신호를 각각 지연시키는 적어도 하나의 시간 지연기;
상기 지연된 적어도 혼합신호의 크기를 상기 예측된 간섭신호의 크기만큼 각각 조절하여 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 출력하는 적어도 하나의 크기 조절기; 및
상기 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 가산하여 상기 예측간섭신호를 생성하는 가산기를 포함하는, 무선중계기의 간섭 제거 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the interference signal generator comprises:
At least one time delay for delaying the mixed signal according to a delay time of the predicted at least one interference signal;
At least one size adjuster for adjusting at least the size of the mixed signal delayed by the size of the predicted interference signal to output at least one mixed signal whose size is adjusted; And
And an adder for adding the size-adjusted at least one mixed signal to generate the predictive interference signal.
상기 무선중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 간에 발생하는 간섭 신호(feedback) 및 상기 수신안테나에 수신되는 기지국 신호가 혼합(mixing)된 혼합신호의 캡스트럼(cepstrum)을 이용하여 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 단계;
상기 혼합신호를 상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간으로 가변시켜 예측간섭신호를 생성하는 단계; 및
상기 혼합신호로부터 상기 예측간섭신호를 감산하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나의 간섭신호의 크기 및 지연시간을 예측하는 단계는,
상기 혼합신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 혼합신호로 변환하는 단계;
로그(log) 연산을 수행하여 상기 주파수 영역의 혼합신호를 상기 주파수 영역의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭 신호가 합성(composing)된 스펙트럼으로 변환하는 단계;
상기 스펙트럼의 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호를 역방향 고속 푸리에 변환을 수행하여 시간 영역에서 기지국 신호 및 적어도 하나의 간섭신호 각각이 분리된 캡스트럼으로 변환하는 단계; 및
상기 캡스트럼에서 상기 무선중계기의 시스템 지연시간보다 작은 시간영역의 간섭신호에 대한 크기 및 지연시간을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 간섭신호의 크기 및 지연시간은 다음의 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 간섭 제거 방법.
[수학식]
여기서, d는 상기 간섭신호의 지연시간이고, N은 FFT 포인트 수이고, FFT index >= (1/시스템 지연시간(D))이고, Wnext는 다음 시점에서 상기 간섭신호의 크기이고, Wpresent는 현재 시점에서 간섭신호 크기이며, u는 수렴속도를 조절하기 위한 상수로 0<u<1의 값을 가질 수 있으며, n >= FFT index이다.
An interference cancellation method performed by an interference canceller of a wireless repeater,
The interference signal generated between the transmitting antenna and the receiving antenna of the wireless repeater and the base station signal received by the receiving antenna are mixed to generate a mixed signal having a cepstrum, And estimating a delay time;
Generating a predictive interference signal by varying the mixed signal to a size and a delay time of the predicted at least one interference signal; And
And subtracting the predictive interference signal from the mixed signal,
Wherein the step of estimating the magnitude and delay time of the at least one interference signal comprises:
Converting the mixed signal into a frequency-domain mixed signal by performing fast Fourier transform;
Performing a log operation to convert the mixed signal in the frequency domain into a spectrum synthesized from the base station signal and the at least one interference signal;
Performing inverse fast Fourier transform on the base station signal of the spectrum and at least one interference signal to convert a base station signal and at least one interference signal into separated cepstrum in a time domain; And
Extracting a size and a delay time for an interference signal in a time domain smaller than a system delay time of the wireless repeater in the cepstrum,
Wherein the size and delay time of the interference signal are calculated using the following equation.
[Mathematical Expression]
Here, d is the delay time of the interference signal, N is the number of FFT points, FFT index> = (1 / system delay time (D)), Wnext is the magnitude of the interference signal at the next time point, , U is a constant for controlling the convergence speed, and 0 <u <1, and n> = FFT index.
상기 예측간섭신호를 생성하는 단계는,
상기 예측된 적어도 하나의 간섭신호의 지연시간에 따라 상기 혼합신호를 각각 지연시키는 단계;
상기 지연된 적어도 혼합신호의 크기를 상기 예측된 간섭신호의 크기만큼 각각 조절하여 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 출력하는 단계; 및
상기 크기 조절된 적어도 하나의 혼합신호를 가산하여 상기 예측간섭신호를 생성하는 단계를 포함하는 간섭 제거 방법.
The method of claim 4,
Wherein the generating the predictive interference signal comprises:
Delaying the mixed signal according to a delay time of the predicted at least one interference signal;
Adjusting at least the magnitude of the delayed mixed signal by the magnitude of the predicted interference signal to output at least one mixed signal whose magnitude is adjusted; And
And adding the scaled at least one mixed signal to generate the predictive interference signal.
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