KR100283612B1

KR100283612B1 - 부스터장치

Info

Publication number: KR100283612B1
Application number: KR1019970704402A
Authority: KR
Inventors: 가즈히토 이토; 히로시 스즈키; 마나부 나카다; 요시오 에비네
Original assignee: 다치카와 게이지; 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 2001-03-02
Also published as: US5963847A; DE69635606D1; EP0801474B1; WO1997015991A1; DE69635606T2; CN1084555C; KR987001163A; EP0801474A4; EP0801474A1; CN1166897A; CA2208842C; CA2208842A1

Abstract

수신파를 증폭하여 송신하는 부스터장치이고, 수신안테나부와 캐리어 합성부와 송신부와 송신안테나부와 파라미터 제어부로 이루어지고, 캐리어 합성부는 캔슬용 신호에 캔슬 파라미터를 승산(곱셈)하여 레프리커 신호를 생성하고, 이 레프리커 신호와 수신신호와를 무선주파대, 중간주파대, 베이스 밴드의 적어도 하나로 합성하고, 다시 그 합성신호로부터 베이스 밴드 합성신호를 얻어, 송신부는 그 베이스 밴드 합성신호의 복조처리를 행하여 복조된 신호를 사용하여 송신신호와 캔슬용 신호와를 생성하고, 파라미터 제어부는 베이스 밴드 합성신호와 캔슬용 신호로부터 베이스 밴드 합성신호의 파워가 작아지도록 캔슬 파라미터를 결정하고, 산출하여 캐리어 합성부에 주어진다.

Description

부스터장치{ }

본 발명에 의한 부스터장치는 수신안테나부와 캐리어 합성부와 송신부와 송신안테나부와 파라미터 제어부와를 포함하고, 캐리어 합성부는 캔슬용 신호에 캔슬 파라미터를 승산하여 레프리커 신호를 생성하고, 이 레프리커 신호와 수신신호와를 무선주파대, 중간 주파대, 베이스 밴드의 적어도 하나로 합성하고, 또한 그 합성신호로부터 베이스 밴드 합성신호를 얻고, 송신부는 그 베이스 밴드 합성신호의 복조처리를 행하고 복조된 신호를 사용하여 송신신호와 캔슬용 신호와를 생성하고, 파라미터 제어부는 베이스 밴드 합성신호와 캔슬용 신호로부터 베이스 밴드 합성신호의 파워가 작아지도록 캔슬 파라미터를 결정하고 캐리어 합성부에 부여한다.

이와같이, 본 발명은 파일럿 신호의 삽입, 부가적인 변조등을 행하지 않고 간섭성분을 제거하므로 송신신호에는 하등의 동요도 가하지 않는 또 베이스 밴드에 있어서 오차검출에 의한 적응신호처리에 의하여 간섭 제거성능이 현저히 우수하다.

본 발명은 예를들면 이동통신, 특히 무선호출 방식등에 있어서 전파가 약한 지역의 수신조건을 개선하기 위하여 사용되는 부스터장치에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서는 기지국으로 부터의 전파가 약한 에어리어, 예를들면 존(셀)의 주변에서 통신품질이 저하한다. 또 산등이 있으면 기지국에 대하여 뒤쪽에는 전파가 닿지 않게 되므로, 지형적인 이유로 서비스를 제공할 수 없는 지역이 있다. 이와같은 조건의 지역에도 고품질의 서비스를 행하기 위해서는 기지국을 증설하면 되지만, 서비스 코스트가 높아지는 결점이 있다.

그리하여 간단한 통신의 중계가 행해지는 부스터장치가 이용되어 왔다. 부스터장치는 목적으로 하는 신호를 수신하고, 그 수신신호를 증폭하여, 동일 주파수로 목적으로 하는 지역을 향하여 강한 전파를 송신하는 것이다. 그러나, 부스터장치는 설치상의 몇 개의 조건을 만족시킬 필요가 있다. 가장 큰 과제의 하나로서, 송신용과 수신용의 안테나가 전자파적으로 커플링(결합)을 하여 증폭된 송신용 안테너로부터 방사된 강한 전파가 수신안테나의 본래의 수신신호에 혼입하는 문제가 있다. 이 혼입되어 돌아들어온 신호는 간섭파로서 부스터장치의 동작을 불안정하게 한다라는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위하여, 송신안테나와 수신안테나의 커플링을 약하게 하기 위하여 이들 양 안테나를 공간적으로 충분히 떼는 방법이 취해져 왔다. 그러나, 최근, 부스터장치의 설치 코스트를 저감하기 위하여 설비 전체를 콤팩트하게 할 필요가 있고, 송신안테나와 수신안테나와의 커플링을 공간적 분리에 의한 방법으로 작게하는 것이 어렵게 되었다.

그리하여, 이하와 같이 부스터장치에 간섭 캔슬 기능을 부가한 것이 제안되었다.

제1의 방법은 송신신호에 파일럿 신호를 중첩하는 방법이다. 이 방법은 도 1에 도시하는 바와같이, 수신안테나(11)의 입력된 수신신호에 귀환신호가 합성기(12)에서 중첩되고, 이 합성기(12)의 합성신호는 밴드패스필터(13, 14)에 의한 대역외 신호의 제거와 증폭기(15)에 의한 적정한 증폭이 행해진 후, 파일럿 신호발생기(16)로부터의 파일럿 신호와 합성기(17)에서 합성되고, 그 합성신호는 송신신호로서 송신안테나(18)로부터 송신된다. 한편, 합성기(17)의 출력송신신호는 커플러(coupler)(19)로 분기되고, 그 분기신호는 진폭 위상제어기(21)에서 진폭과 위상이 조정되어 귀환신호로 되어 합성기(12)로 공급된다. 합성기(12)로부터의 합성신호는 커플러(22)에서 분기되고, 그 분기출력으로부터 필터(23)로 파일럿 신호가 추출되어 그 신호와 발생기(16)로 부터의 파일럿 신호가 비교기(24)에서 비교처리가 행하여지고, 합성기(12)로부터의 합성신호에 파일럿 신호성분이 없어지도록 귀환신호의 진폭과 위상이 진폭 위상 제어기(21)에서 비교기(24)의 출력에 의하여 제어된다.

이 방법에서는, 파일럿 신호가 부가됨으로써 송신신호가 동요된다는 결점이 있었다.

제2의 방법은 수신신호를 변조신호로 변조한 후 증폭하는 방법이다. 이 방법은 도 2에 도시하는 바와 같이, 합성기(12)의 합성신호가 커플러(22)에서 분기된 후, 복조기(26)로 복조되어 변조신호 성분을 얻고, 이것과 변조신호 발생기(27)로부터의 변조신호와의 상관이 상관기(28)에 의하여 취해지고, 그 상관이 0으로 되도록 진폭 위상제어기(21)가 제어된다. 합성기(12)로 부터의 합성신호는 밴드패스필터(13)에서 대역외 성분이 제거된 후, 변조기(28)에서 변조신호발생기(27)로부터의 변조신호에 의하여 변조되고, 그 변조출력은 증폭기(15)로 증폭되어, 다시 밴드패스필터(14)를 통하여 송신안테나(18)로 공급된다.

이 종래 방법은 상관출력이 0으로 되도록 하는 진폭·위상의 구체적인 제어 알고리즘은 표시되어 있지 않었다. 또 송신파를 변조시킴으로서, 본래의 송신신호와는 다르고, 동요된다는 결점이 있었다.

이상과 같이, 종래의 간섭 캔슬 방법에서는 송신신호를 동요시킨다는 공통의 결점이 있었다. 또, 이들의 동요는 본래의 신호 특성에 영향을 주지않도록 작은 변동분으로 하기 때문에 간섭 캔슬를 위한 루프를 형성하는 신호가 약하고, 정밀도가 좋은 캔슬이 어려웠다.

이 발명은 송신파에 파일럿 신호의 중첩이나 변조와 같은 동요를 가하지 않고 간섭을 캔슬하고, 또 정밀도가 좋은 캔슬 제어를 행하는 부스터장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1는 파일럿을 사용하여 간섭 제거하는 종래의 부스터장치를 도시하는 블록도.

도 2는 특정의 변조를 행하여 간섭 제거하는 종래의 부스터장치를 도시하는 블록도.

도 3은 본 발명에 의한 부스터장치의 기본 구성예를 도시하는 블록도.

도 4는 도 3중의 캐리어 합성부(31)의 구체예를 도시하는 블록도.

도 5는 도 3중의 송신부(32)의 구체예를 도시하는 블록도.

도 6은 송신전력을 제어하는 예를 도시하는 블록도이다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

수신안테나부는 기지국으로 부터의 신호를 희망파로서 수신하지만, 동시에 송신안테나부로 부터의 송신신호가 간섭파로서 혼입하여 있고, 이들의 중첩신호가 수신신호로 된다.

본 발명의 기본 구성을 도 3에 도시하다. 이하에서 설명하는 신호는 모두 복소 포락선 표시되어 있다고 가정한다. 즉 실수의 신호를 x_r(t)=Re{x(t)exp(j2πft)}와 같이 복소포락선 x(t)로 표시한다. 캐리어 합성부(31)는 수신신호 y(t)와 캔슬용 신호 u(t)와의 합성처리를 행하고, 그 합성신호로부터 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)를 복소포락선 신호로서 출력한다. 이 합성처리는 무선주파대 중간주파대, 베이스 밴드의 어느 스테이지로 행하여도 좋고; 소망의 조합의 복수의 주파수대로 행하여도 좋다.

송신부(32)는 베이스 밴드합성 신호의 복조처리에 의하여 얻어지는 데이터 신호를 사용하여 송신신호와 캔슬용 신호와를 생성한다. 캔슬용 신호는 수신신호의 복조결과를 다시 변조하여 얻어지는 베이스 밴드신호 ub(t)로부터 송신신호인 무선주파신호 ur(t)가 생성될 때 까지의 소망의 스테이지에 있어서 신호로부터 생성된다. 송신신호는 그 캔슬용 신호에 대하여 일정한 복소수를 승산한 관계에 있을 뿐이므로, 송신신호 및 캔슬용 신호 모두 u(t)로 표시하도록 한다. 파라미터 제어부(33)는 베이스 밴드합성 신호와 캔슬용 신호로부터 캔슬 파라미터 w(t)를 산출하여 캐리어 합성부에 출력한다.

이 구성의 각부의 작용에 대하여 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이 실수의 신호를 x_r(t)=Re{x(t)exp(j2πft)}와 같이 복소포락선 x(t)으로 나타낸다. 따라서 실수부 Re{x(t)}는 동상 성분의 진폭, 허수부 Im{x(t)}는 직교성분의 진폭을 나타낸다. 캐리어 주파수 f는 RF대 (무선주파대)에서는 fr, IF 대 (중간주파대)에서는 fi, 베이스 밴드에서는 0이다. 복소포락선에서, 기술함으로서, RF 대, IF 대, 베이스 밴드에 있어서 꼭같은 처리를 간단히 표현할 수가 있다.

수신안테나(11)로 수신되는 수신신호 복소포락선 y(t)에는 희망파 복소포락선 s(t)와 송신안테나(18)로부터 송신된 송신신호 복소포락선 u(t)이 리크하여 수신된 간섭파 복소포락선 q_ou(t)와, 잡음 복소포락선 n(t)가 중첩되어, y(t)는 다음 수학식 1로 표시된다.

다만, q_o는 송신안테나(11)와 수신안테나(18)와의 복소 커플링 계수, 송신신호 u(t)는 복조된 신호를 기본으로 시간 τ_d만큼 지연하여 재변조된 신호 s(t-τ_d)를 입력레벨에 대하여 복소 이득 G배로 증폭한 것이고, 다음 수학식 2로 표시된다.

캐리어 합성부(31)는 캔슬용 신호 u(t)에 캔슬용 파라미터 w(t)를 승산하여 레프리커 신호 복소 포락선 r(t)=w(t)u(t)를 생성하고, 다시 수신신호 y(t)와 레프리커 신호 r(t)와의 차분에 의하여 다음 수학식 3으로 표시하는 합성신호 복소 포락선 y_o(t)을 생성한다.

캐리어 합성부(31)에서는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 또한 합성신호 y_o(t)를 증폭, 주파수 변환, 대역 필터링의 처리를 하여 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)로서 출력한다. 이들 증폭, 주파수 변환, 대역필터의 처리에 의하여 얻어지는 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)는 y_o(t)에 일정의 복소수를 승산한 것과 같다. 이 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)는 합성신호 y_o(t)를 IQ 검파(직교검파)함으로서, 즉, 입력변조 신호에 동상과 직교 위상의 캐리어 신호를 각각 승산하고, 고조파 성분을 저역통과 필터로 제거함으로서 얻어지고, 실수부 Re{y_c(t)}와 허수부 Im{y_c(t)}의 2개의 베이스 밴드 신호로서 출력된다. 이하에서는 이들을 그대로 복소수 y_c(t)로 표시한다. 더욱 RF 대, IF 대 및 베이스 밴드에 있어서 합성신호 y_o(t)는 각각 크기와 위상이 상이하지만, 그 변화분은 단순히 일정의 복소수배이므로, 간단화를 위하여 구별하지 않고 표시한다. 즉, y_c(t)=y_o(t)이다.

본 발명에 있어서는 간섭신호의 캔슬을 RF대에 행하여도 좋고, IF대에 행하여도 좋고, 베이스 밴드에서 행하여도 좋고, 이들의 임의의 조합으로 행하여도 좋다. 베이스 밴드로 간섭신호의 캔슬을 행하는 경우에는 베이스 밴드의 캔슬용 신호 u(t)에 캔슬용 파라미터 w(t)를 승산하여 베이스 밴드의 레프리커 신호 r(t)=w(t)u(t)을 생성하고, 더욱 수신신호 y(t)와 레프리커 신호 r(t)와의 차분을 사용하여, 수학식 3에 의하여 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)를 직접 생성한다.

캐리어 합성부(31)로 부터의 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)는 송신부(32)에 있어서 복조처리되고, 그 복조 데이터 신호가 꺼내어지고, 이 복조데이터 신호를 기본으로 다시 수신신호와 꼭 같은 변조가 행해져서 송신신호 u_r(t)=s(t－τ_d)가 생성된다. 송신신호 s(t-τ_d)는 기지국으로부터 송신된 신호와 완전히 같은 형식의 전파이고, 파일럿 신호의 중첩, 캐리어의 변조등은 행하지 않는다. 이 송신신호 s(t－τ_d)는 송신안테나(18)로부터 송신됨과 동시에, 이 송신신호로부터 캔슬용 신호 u(t)가 생성되어 캐리어 합성부(31)로 공급된다. 파라미터 제어부(33)에 있어서는 파라미터 w(t)가 최적으로 제어되어, 즉 베이스 밴드합성신호 y_c(t)에 송신신호 s(t－τ_d)의 성분이 포함되지 않도록 한다.

상술한 부스터장치의 파라미터 제어부(33)에 있어서 파라미터의 산출방법에는 여러 가지 방법이 가능하다. 구체적인 실시예를 이하에 표시하다.

송, 수 안테나(11, 18) 사이의 커프링 계수 q_o는 변동하지 않는다고 할 때, 당연히 캔슬용 파라미터 w(t)도 변동하지 않을 것임으로 w(t)=w로 한다. 베이스 밴드합성신호 y_c(t)의 전력은 간섭 제거를 하고 있지 않는 경우에는 희망파, 간섭파 및 잡음의 각 전력의 합으로 된다. 레프리커 신호 r(t)로 간섭파를 제거하여 가면 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)의 전력은 서서히 감소하고, 완전히 제거되었을 때에 합성신호 y_c(t)의 전력은 최소로 된다. 여기서, 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)의 전력을 평가함수 J로서 사용하는 경우는

로 표시되는 제어를 행한다. 여기서 |z|는 z의 절대치를 나타내고, 〈〉는 집합평균, 실제적으로는 시간 평균을 나타낸다. 간섭제거는 RF 대, IF 대, 베이스 밴드의 어느 것으로도 행할 수가 있고, 이들 3대역의 전체에서의 캔슬을 y(t)－wu(t)로 표시하고, 또 y(t)=s(t)＋q_ou(t)＋n(t)로 표시하면 평가함수(J)는 더욱 이하와 같이 변형할 수 있다.

여기서, σ_s ²=〈|s(t)|²〉, σ_u ²=〈|u(t)|²〉, σ_n ²=〈|n(t)|²〉로 하고 A^*는 A의 복소공역을 나타낸다. 또, 잡음은 완전히 랜덤으로, s(t), u(t)와는 상관이 없으므로, 〈s^*(t)n(t)〉=0, 〈u^*(t)n(t)〉=0이다.

더욱, 〈s^*(t)u(t)〉=σ_sσ_uρ로 놓는다. ρ는 s(t)와 u(t)의 상관계수이다. 이와같이 놓으면 수학식 5a은

으로 된다. 복조한 후에 변조하고 있으므로 수신신호의 수신으로부터 그 복조후, 변조신호를 얻을 때 까지의 지연시간 τ_d는 심볼 길이 T_s간격 보다 충분히 크고, τ_d》T_s로 간주하여도 관계치 않는다. 이때, 시간 t에 있어서, s^*(t)와 u(t)는 다른 변조로 되고 따라서 그 곱의 평균치 〈s^*(t)u(t)〉는 대략 0으로 되므로 ρ≒0으로 간주할 수 있다. 따라서 수학식 5b은 다음과 같이 된다.

상식에서 알수 있는 바와 같이 완전히 캔슬할 수 있는 조건, 즉 w=q_o일 때 J는 최소로 된다. 그러나 커플링 계수 q_o의 값은 실제로는 불명이므로 어느 것인가의 알고리즘으로 이 값을 구할 필요가 있다. 여기서 샘플링 시점 kTs의 W를 단순히 Ts을 생략하여 w(k)로서, 최급 강하법으로

와 같이 파라미터 w(k)를 축차적으로 갱신하는 것을 생각한다(s. Haykin, Adaptive Filter Theory, 2nd Edition, Prentice-Hall, 1991). μ는 스텝 사이즈이다. 수학식 4를 편미분하면

이다(상기 문헌참조). 이들 수학식 7에 대입하여 이하와 같은 알고리즘이 유도된다.

이와 같이, 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)에 캔슬용 신호 u(t)의 복소포락선의 복소공역수 및 스텝 사이즈 μ를 승산하여, 계수를 갱신할 수 있다. 즉, μy_c(k)u(k)이 전회의 캔슬 파라미터 w(k-1)로 귀환되어 캔슬 파라미터가 갱신된다.

도 4는 캐리어 합성부(31)의 보다 상세한 실시예를 도시하고 있다. 이 도면에서는 RF 단, IF 단과 베이스 밴드 단의 사이에서 간섭신호 캔슬을 위한 합성을 행하고 있다. 이 때문에 캔슬용 신호로서 RF대는 u_r(t), IF 대는 u_i(t) 및 베이스 밴드는 u_b(t)의 3개의 신호가 도 3의 송신부(32)(도 5를 참조하여 후술)로부터 입력되어 있다. 또 파라미터 제어부(33)(도 3)는 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)와 도 5의 송신부로 부터의 각각의 대역의 캔슬용 신호 u_r(t), u_i(t), u_b(t)이 부여되고, 다음 수학식들

에 의하여 RF 대, IF 대, 및 베이스 밴드에 대한 캔슬 파라미터 w_r(k), w_i(k), w_b(k)를 각각 생성한다. 여기서 μ_r, μ_i, μ_b는 각각 RF 대, IF 대 및 베이스 밴드의 수정 스텝 사이즈를 나타낸다.

2개의 승산기와 π/2 이상기에 의하여 구성된 RF용 복소포락선 변환기(35)는 RF 대용 캔슬 신호 u_r(t)를 파라미터 w_r로 복소승산하여, RF 대의 레프리커 신호 r_r(t)를 생성하고, 꼭같이 2개의 승산기와 π/2 이상기로 구성된 IF용 복소 포락선 변환기(36)는 IF 대의 레프리커 신호 r_r(t)를 생성하고, 또 베이스 밴드용 복소 승산기(37)는 캔슬 신호 u_b(t)와 파라미터 w_t와를 복소승산하여 베이스 밴드의 레프리커 신호 r_b(t)를 생성한다.

합성기(38)로 수신안테나(11)로 부터의 수신신호 y(t)와 레프리커 신호 r_r(t)가 합성되어, 즉, 수신신호 y(t)로부터 레프리커 신호 r_r(t)가 감산되어, 이로서 RF 대에서 캔슬 처리된 합성신호 y_ou(t)를 얻는다. 이 신호 y_ou(t)는 저 잡음 증폭기(39)로 증폭된다. 이 증폭 출력은 국부발진기(41)로 부터의 주파수 f_L의 국부신호에 의하여 주파수 변환기(42)로 IF 대로 변환되어, 더욱 밴드 패스필터(43)로 필터링 된후, 합성기(44)로 레프리커 신호 r_i(t)와 합성되어, 즉, 레프리커 신호 r_i(t)가 감산되어, 이로서 IF 대에 있어서 간섭신호의 잔차성분에 대한 캔슬이 행해진다. IF 대에서 캔슬 처리된 합성신호 y_oi(t)는 AGC증폭기(45)로 증폭되고 더욱 IQ 검파기(직교검파기)(46)로 그의 동상 및 직교성분의 진폭이 추출된다. 이 직교 검파 출력신호와 레프리커 신호 r_b(t)가 합성기(47)로 공급되고, 전자로부터 후자가 감산되어 베이스 밴드로 캔슬 처리된 합성신호 y_ob(t)가 베이스 밴드 합성신호 y_c(t)로서 출력된다.

이와같이 3단계로 나누어서 간섭파를 캔슬하면 각단에서 그의 하드웨어에 최적한 캔슬 양을 설정할 수 있으므로 각 구성부에 과도한 정밀도를 요구하지 않는다는 메리트가 있다. 도 3에 있어서, 일반으로 송신안테나(18)로부터 수신안테나(11)에 리크되는 신호 q_ou(t)의 파워레벨은 수신안테나(11)에서의 희망신호 s(t)의 파워레벨 보다 30∼40 dB 정도 높으므로, 무선주파대에 있어서 합성기(38)로 미리 무선주파용 레프리커 r_r(t)에 의하여 간섭제거 처리를 행하므로서, 저잡음 증폭기(39)의 동작이 포화하지 않는 범위의 희망신호에 대한 최대 이득을 높이할 수 있는 효과가 있다. 또, 베이스 밴드에 있어서 복소승산기(37), 직교 검파기(46) 및 합성기(47)의 신호처리를 디지털 처리로 행하도록 구성한 경우는 아날로그 처리의 경우 보다 처리 정밀도를 높일 수가 있다.

도 5는 도 3에 있어서 송신부(32)의 상세한 실시예를 도시하고 있다. 도 4중의 베이스 밴드 합성신호 y_ob(t), 즉 y_c(t)는 복조기(51)로 복조되어 데이터 신호로 변환되고, 이 데이터 신호에 의거하여 다시 변조를 행한다. 이 변조는 2단계로 행해지고, 우선 변조기(52)로 데이터 신호계열에 의하여 베이스 밴드의 변조파 복소포락선(베이스 밴드 변조신호) u_b(t)가 생성되고, 다음에 이것이 2개의 승산기와 π/2 이상기와 가산기로 구성된 직교변조기(53)에 의하여 국부발진기(54)로 부터의 주파수 f_i의 국부신호에 의하여 IF 대의 변조신호로 주파수 변환된다. 이와같이 얻어진 IF 대 변조신호 u_i(t)는 다시 주파수 변환기(55)로 국부발진기(56)로 부터의 국부신호에 의하여 RF 대로 주파수 변환되어, 밴드 패스 필터(57), 송신증폭기(15)를 경유하여 송신신호 u_r(t)로서 출력된다. 변조기(52)의 출력은 베이스 밴드 캔슬용 신호 u_b(t)로서 도 4의 승산기(37)에 주어지고, 직교 변조기(53)의 출력은 IF 대용 캔슬 신호 u_i(t)로서 복소 포락선 변환기(36)에 주어지고, 송신신호 u_r(t)는 커플러(19)로부터 RF 대 캔슬신호 u_r(t)로서 복소포락선 변환기(35)에 주어진다.

도 4의 구성에서는 IF 증폭기(AGC 증폭기)(45)가 레벨검출기로서 사용되고 있다. 구체적으로는 레벨검출기(45)로서의 대수(對數) 증폭기의 출력, 혹은 레벨검출기(45)로서의 자동 이득 제어증폭기의 이득 제어신호를 레벨신호로서 이용될 수 있다. 이와같은 레벨검출기에 의하여, 평균레벨을 관측하는 것으로 인하여 이하와 같은 캔슬 파라미터를 구할 수가 있다.

완전히 캔슬되어 있지 않을 때, 수학식 6과 같이 그 레벨은 희망파 간섭파, 잡음 및 레프리커의 합성전력으로 된다. 그러나, 레프리커의 진폭과 위상을 조정하여 간섭파와 서로 부정하도록하면, 합성레벨은 저하될 것이다. 가장 정밀도 좋게 간섭파가 캔슬된 상태에서는 레벨검출기(45)의 출력은 희망파와 잡음의 합성전력 레벨을 표시하는 것으로 되어 최소 전력으로 된다. 여기서 파라미터 제어기(33)는 상기 레벨 검출기(45)의 검출레벨을 관측하면서, 그 레벨이 최소로 되도록 파라미터 w_r, w_i를 제어하도록 하여도 좋다. 진폭과 위상을 조정하는 파라미터는 시행착오에 의하여 축차적으로 구한다. 다만, 이 방법에서는 레벨검출기(45) 앞에서 캔슬할 필요가 있으므로 RF대와 IF대의 캔슬러에만 유효하다. 또 위상에 관한 정보가 없고, 레벨 만으로 조정을 행하므로 정밀도가 별로 좋지 않는 경우가 있다. 따라서 개략 조정에 적합하다. 파라미터 빔의 조정은 수학식 9에 의하여 행한다.

도 6은 송신부(32)에 의하여 레벨 제어기로서 감쇄기(58)를 삽입하고, 송신출력을 제어할 수 있도록 한 것이다. 부스터장치의 동작 개시 직후는 캔슬 파라미터 w_r, w_i, w_b가 아직 최적치에 수렴하여 있지 않고, 복조기(51)의 입력에는 간섭파가 아직 충분히 캔슬되어 있지 않는 신호가 입력되는 것으로 된다. 이 때문에 복조된 데이터가 완전히 랜덤으로 되므로, 송신신호도 완전히 랜덤으로 변조되어 버린다. 여기서 처음에는 캔슬하지 않더라도 희망파가 충분히 복조될 수 있는 레벨로 출력을 억제하고, 서서히 출력을 증대한다. 증대하여 가는 속도는 캔슬 파라미터를 구할 수 있을 정도로 서서히 행하는 것이다. 이 감쇄기(58)의 제어는 파라미터 제어부(33)에 의하여 행해진다.

도 4의 수신회로와 도 5의 송신회로에는 국부 발진기가 많이 사용되고 있다. 이들의 주파수 정밀도가 나쁘면 간섭파 성분의 복소 포락선을 베이스 밴드로 관측하였을 때에 주파수 설정 오차의 분량만큼 희망파에 대하여 회전하고 있다. 캔슬 파라미터가 이들 회전에 충분히 추종하고 있으면, 간섭을 제거할 수 있지만, 통상은 추종 때문에 정상 위상 오차가 필연적으로 발생하고, 파라미터 추정 정밀도가 저하한다. 여기서 이들의 국부발진기를 위상 동기 루프로 하나의 기준 발진기의 출력 위상으로 동기시켜, 국부 발진기 출력의 주파수와 함께 위상을 동기시킨다. 이 방법을 채용하면, 파라미터 제어부(33)는 간섭파의 위상회전을 추종할 필요가 없으므로, 캔슬 파라미터를 정밀도 좋게 구할 수가 있다.

이상의 설명에서는 수학식 5b에서 ρ≒0 이라는 근사치가 성립하는 것을 전제로 설명하였다. 이를 위해서는 τ_d》T_s로 되고, 동시에 〈s^*(t)u(t)〉=〈s^*(t)s(t-τ_d)〉≒0로 될 필요가 있다. 희망파 신호 s(t)가 협대역 스펙트럼 제한이 되어 있으면, 심볼주기 T_s에 대하여 긴 부호간 간섭이 발생하고, 상술의 근사가 성립하지 않게될 가능성이 있다. 이때의 대처 방법으로서, 송신신호 u(t)의 캐리어 주파수를 수신 희망파 신호 s(t)의 캐리어 주파수로부터 약간 오프세트시키는 방법이 가능하다. 즉 부스터장치의 희망파 s(t)인 기지국으로 부터의 수신파의 캐리어 주파수 f_r에 대하여 부스터장치의 송신 캐리어 주파수를 fr'로 한다. 이때, 송신신호 u(t)는 주파수 오프세트를 부여하지 않는 경우의 송신신호 u_o(t)를 사용하여 다음 수학식

로 표시할 수가 있다. △f=0의 경우 u(t)는 u_o(t)로 된다. 송신신호 u(t)의 신호 스펙트럼 대역이 소정의 대역내에 수습되는 정도로 △f의 오프세트를 설정한다. 이와같이 하면, 수학식 6의 조건인 〈s^*(t)u_o(t)〉≒0로 되지 않더라도 즉 신호 s(t)와 u_o(t)의 상관이 0으로 되지 않더라도, 시정수(時定數) 1/△f 보다 충분히 긴 시간 경과하면 exp(j2π△ft)의 평균이 0으로 되기 때문에, 다음 수학식 15

을 0으로 할 수가 있다.

이 방법은 약간의 주파수 오프세트 △f를 가하는 것이고, 통상의 대역내에 있어서 주파수 드리프트로 하여 시스템을 허용하는 범위내의 것으로 할 수가 있다. 따라서 종래의 제2의 방법(도 2)과 같이, 신호가 동요될 정도의 것은 아니다.

구체적인 방법으로서는 도 5에 있어서 변조기(52)에 있어서 주파수 오프세트를 가하는 방법이 있다. 변조기(52)는 u(t)의 동상성분과 직교성분을 베이스 밴드 신호로서 출력한다. 즉, u(t)로서 u_o(t)을 출력한다. u_b(t)는 주파수 오프세트를 가하지 않을 때에는 s(t-τ_d)의 베이스 밴드 신호를 출력하고 있었으므로, 이때의 u_b(t)를 u_bo(t)로 한다. 즉 u_bo=s(t-τ_d)이다. 주파수 오프세트는 변조기내에서 u_bo(t)에 대하여 exp(j2π△ft)를 복소 승산하면 용이하게 얻어진다. 이때, u_b(t)=u_bo(t)exp(j2π△ft)로 된다. 주파수 오프세트를 가하는 변조기에서는 u_b(t)로서 u_b(t)=u_bo(t)exp(j2π△ft)의 동상성분과 직교성분을 베이스 밴드 신호로서 출력한다. 이와 같이하여 생성되는 신호 u_b(t)에는 △f의 오프세트가 있으므로 도 5의 레프리커 신호 u_b(t), u_i(t), u_r(t)에도 오프세트가 포함되는 것으로 된다. 주파수 오프세트 한 송신파 u_r(t)가 수신안테나에 리크 하고 있으므로 이들의 오프세트한 레프리커로 리크신호를 캔슬할 수가 있다. 따라서 수학식 4로부터 수학식 12까지의 설명이 그대로 성립한다.

또 하나의 방법은 도 5의 국부발진기(54) 또는 (56)의 발진주파수 f_i또는 f_L에 △f의 오프세트를 가하는 방법이다. 상술한 바와 같이, 이들의 발진기는 수신측의 국부발진기(41, 48)(도 4)와 동기하고 있지만, 그 위상동기를 유지하면서, 주파수를 오프세트시키면 정확한 △f가 얻어진다. 여기서, 국부발진기(54)에 △f의 오프세트를 부여하였다고 하자. 이때 u_i(t), u_r(t)도 단순히 △f만 오프세트한 것으로 되는 것 뿐이므로, 그 캔슬 알고리즘은 상술한 것과 같게 된다. 그러나 u_b(t)에 대하여는 오프세트를 부여하고 있지 않으므로, 이것을 u_bo(t)로 간주하고, u_b(t)=u_bo(t)exp(j2π△ft)와 같이 복소승산한 것을 u_b(t)로 하고, 도 4의 복소승산기(37)로 입력한다. 혹은 u_bo(t)를 그대로 복소승산기(37)에 입력하고, w_b에 exp(j2π△ft)를 승산한 w_bexp(j2π△ft)를 복소승산기(37)에 부여하여도 같은 효과가 얻어진다.

이상의 설명에서는 부스터장치의 송신안테나로부터 수신안테나에의 커플링 계수 q_o가 일정하다고 하였다. 그러나, 실제에 있어서는 온도변화등의 외부환경에 따라서는 q_o는 변화하는 것으로 고려된다. 이 변화가 완만하면, 수학식 9의 알고리즘은 적응적으로 q_o의 변화에 추종할 터이다. 그 추정속도는 스텝 사이즈 μ(μ_r, μ_i, μ_o)로 조정할 수가 있다. 이론적으로는 1/μ는 이 알고리즘의 시정수이고, μ를 작게하면 시정수가 길게되고, 장시간 평균에 의하여 정밀도가 높은 간섭 캔슬이 가능하다. 한편, μ를 크게하면, 시정수가 작아지고 변동이 재빠르게 추종하게 된다.

일반으로 RF 대 및 IF 대의 캔슬부는 구성요소가 아날로그 회로이므로 정밀도가 그다지 높지 않다. 한편 베이스 밴드의 캔슬부는 디지털 신호처리이므로, 정밀도가 높고, 미세한 제어가 가능하다. 그러나 베이스 밴드에 있어서 캔슬에서는 저잡음 증폭기등의 포화에의 대처는 할수 없다. 여기서 이들 캔슬을 q 성분에 대응하여 분할하여 실행하는 것이 바람직하다. 커플링 계수를 q=q_ot△q와 같이 분리하여 생각한다. q_o는 지금까지와 같이, 완만한 변동성분, △q는 비교적 변화가 빠른 성분이다. 일반으로, q_o≥△q의 경우가 많다고 생각된다. 여기서, RF, IF 대의 캔슬에서는 수학식 10, 11의 μ_r또는 μ_i를 비교적 작게 한다. 이로서 커플링이 크고 변화의 완만한 성분이 제거된다. 그 잔차와 변화가 빠른 작은 성분을 베이스 밴드 캔슬로 제거하기 위하여, μ_b를 비교적 크게 취한다. 베이스 밴드는 디지털 신호처리이므로 정밀도가 높고, 또 변동의 속도에 따른 수학식 12 이외에도, 우수한 적응신호 처리로서 알려지는 RLS 알고리즘, 칼만 필터 등을 사용할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 발명에 의하면, 파일럿 신호 삽입, 변조 등을 행하지 않고 간섭성분을 제거하므로, 송신파에는 하등의 요란이 가해지지 않고, 또 베이스 밴드에 있어서 적응 신호처리를 위한 간섭제거 성능이 현저히 우수하다. 이 발명은 이동통신, 특히 무선호출 방식의 부스터장치에 유효하다.

Claims

수신안테나와,

캔슬용 신호에 캔슬 파라미터를 승산하여 생성한 레프리커 신호와 수신신호와를 무선주파대, 중간주파대, 베이스 밴드의 적어도 하나로 합성하고, 그 합성신호로부터 베이스 밴드 합성신호를 얻어 출력하는 캐리어 합성부와,

상기 베이스 밴드 합성신호의 복조처리를 행하여 얻어진 데이터 신호를 사용하여 송신신호와 상기 캔슬용 신호와를 생성하는 송신부와,

상기 송신신호를 송출하는 송신안테나부와,

상기 베이스 밴드 합성신호와 상기 캔슬용 신호로부터 상기 베이스 밴드 합성신호의 파워를 작게하도록 상기 캔슬 파라미터를 산출하여, 상기 캐리어 합성부에 출력하는 파라미터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 파라미터 제어부는 상기 베이스 밴드 합성신호와, 상기 캔슬용 신호와 스텝 계수와의 곱을 전회의 상기 캔슬 파라미터에 가산함으로서 갱신된 상기 캔슬 파라미터를 축차적으로 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캐리어 합성부는 베이스 밴드로 상기 합성을 행하고, 상기 송신부는 상기 송신신호를 생성하기 위한 변조수단을 갖고, 상기 베이스 밴드 신호가 캔슬용 신호로서 상기 캐리어 합성부에 부여되는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스 밴드 이외에 있어서, 상기 합성신호의 레벨을 검출하는 레벨 검출기가 설치되고, 상기 파라미터 제어부는 검출된 상기 합성신호의 레벨이 최소로 되도록 상기 캔슬 파라미터를 축차 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 송신부는 상기 송신신호의 레벨를 조정하는 레벨 제어수단을 포함하고, 상기 파라미터 제어로 부터의 제어신호에 의하여 상기 레벨 제어수단이 제어되는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 출력위상이 하나의 기준발진기에 모두 동기되어 있는 주파수 변환용의 국부발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 송신부는 상기 테이터 신호를 변조하여 베이스 밴드 변조신호를 생성하는 변조기를 포함하고, 상기 캔슬용 신호는 상기 베이스 밴드 변조신호를 포함하고, 상기 파라미터 제어부가 생성하는 캔슬 파라미터는 상기 베이스 밴드 합성신호와 상기 베이스 밴드 변조신호에 기본하여 생성된 베이스 밴드용 캔슬 파라미터를 포함하고, 상기 캐리어 합성부는 상기 베이스 밴드 변조신호와 상기 베이스 밴드용 캔슬 파라미터를 복소승산하여 베이스 밴드 레프리커 신호를 생성하는 승산기와, 상기 베이스 밴드 합성 신호와 상기 베이스 밴드 레프리커 신호를 합성하여 캔슬 처리된 베이스 밴드 합성신호를 출력하는 베이스 밴드 합성부와를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 7 항에 있어서, 상기 캔슬용 신호는 무선주파대의 상기 송신신호를 포함하고, 상기 파라미터 제어부가 생성하는 캔슬 파라미터는 상기 송신신호와 상기 베이스 밴드 합성신호에 의거하여 생성된 무선주파용 캔슬 파라미터를 포함하고, 상기 캐리어 합성부는 상기 무선주파 송신 신호를 상기 무선 주파용 캔슬 파라미터로 복소 변조하여 무선주파 레프리커 신호를 생성하는 복소 포락선 변조기와, 상기 수신신호와 상기 무선주파 레프리커 신호를 합성하고, 캔슬 처리된 무선주파 합성신호를 출력하는 무선주파 합성부와를 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 8 항에 있어서, 상기 송신부는 상기 베이스 밴드 변조 신호를 직교변조하여, 중간 주파대 변조 신호를 생성하는 직교 변조수단과, 상기 중간 주파대 변조신호를 상기 무선주파대의 송신신호에 변환하는 주파수 변환 수단과를 포함하고, 상기 캔슬용 신호는 상기 직교 변조수단에 의하여 생성된 상기 중간 주파변조신호를 포함하고, 상기 파라미터 제어부가 생성하는 캔슬 파라미터는 상기 중간 주파 변조신호와 상기 베이스 밴드 합성 신호에 의거하여 생성된 중간 주파용 캔슬 파라미터를 포함하고, 상기 캐리어 합성부는 상기 무선주파 합성신호를 중간 주파 수신 신호로 변환하는 수신신호 주파수 변환수단과, 상기 중간 주파 변조신호를 상기 중간 주파용 캔슬 파라미터로 복소변조하며 중간 주파 레프리커 신호를 생성하는 중간 주파용 복소 포락선 변환기와 상기 중간 주파수 신호와 상기 중간 주파 레프리커 신호를 합성하고, 캔슬 처리된 중간 주파 합성 신호를 출력하는 중간 주파 합성부와, 상기 중간 주파합성신호를 직교 검파하여 상기 베이스 밴드 합성 신호를 생성하여, 상기한 직교 검파수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 8 항에 있어서, 상기 무선주파 합성부의 출력하는 상기 무선주파 합성 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 7 항에 있어서, 상기 승산기와 상기 베이스 밴드 합성부는 디지털 연산을 행하는 수단인 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 송신부는 희망수신파의 캐리어 주파수에 대하여 오프세트를 갖는 캐리어 주파수의 상기 송신신호를 생성함과 동시에, 그 오프세트를 갖는 주파수의 상기 캔슬용 신호를 상기 캐리어 합성부에 귀환시키는 것을 특징으로 하는 부스터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 파라미터 제어부는 적어도 상기 무선 주파대와, 상기 베이스 밴드의 상기 캔슬 파라미터와를 적응 알고리즘에 따라 축차적으로 갱신하고, 적어도 상기 무선주파대의 적응 알고리즘의 시정수는 상기 베이스 밴드에 있어서 적응 알고리즘의 시정수 보다 길게 되어 있는 것을 특징으로 하는 부스터장치.