KR100640322B1 - 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법에 있어서, 소정의 시구간에서 송신되는 송신 신호의 에너지를 추정하고, 상기 송신 신호의 최초 송신 신호의 에너지와 상기 추정된 신호 에너지를 비교하여 상기 비교 결과 상기 추정 신호 에너지가 상기 송신 신호의 최초 에너지를 초과한 경우에는 추정 신호 에너지를 사용하거나 초과하지 못한 경우 상기 추정 신호 에너지를 신호 에너지 성분으로 대체하여 필터 계수 갱신 정보로 사용한다. 그리고 수신부로 유입되는 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 기준 신호로부터 반향 성분을 추정하고 상기 최초 송신 신호에서 상기 반향 성분을 제거하여 에러 값을 검출한다. 상기 필터 계수를 갱신하기 위한 정보들을 사용하여 상기 반향 성분을 추정하기 위한 필터 계수를 갱신하여 반향 성분을 제거한다.
듀플렉서, 반향 성분, 필터 계수 갱신, RF, EC

Description

무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXCLUDE OF ECHO INGREDIENT IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 RF부를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 RF부를 개략적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 EC 필터 계수를 생성하는 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
본 발명은 격리 성능을 개선한 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템의 RF부에서 반향 성분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서 RF(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다)라 하면 일반적으로 100Mhz에서 300MHz이상의 고주파 무선 통신 및 고주파를 이용하는 장비설계, 연구 공학 분야 일체를 지칭하는 말로 정리될 수 있다. 또 한 기술적인 측면을 고려하여 재 정의한다면 무선 송수신부 전체를 의미한다.
그리하여 일반적으로 RF 분야라 하면, 안테나와 그 안테나로 전파를 쏘고 받기 위한 각종 회로, 구조물, 주변 장치 전반을 다루는 것이 상기 RF 분야에 속하게 된다. 또한 상기 RF 분야에서 RF부라 함은 데이터를 유선으로 보내지 않고, 무선화해서 보내기 위해 존재하는 각종 아날로그 신호처리 단을 의미한다. 여기서 상기 RF부를 하기의 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 무선 통신 시스템에서 RF부를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, RF부의 일반적인 구조가 나타나 있으며 우선 송신부에 대해서 설명하기로 한다.
상기 송신부에서는 송신할 신호를 인코더(encoder)(101)를 통해서 신호를 입력 받고 입력된 상기 신호에 대응되는 부호계열의 신호로 변환 하여 디지털/아날로그 변환기(103)로 출력한다. 상기 부호 신호를 상기 입력받은 디지털/아날로그 변환기(103)에서는 상기 부호 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제 1 혼합기(105)로 출력한다. 여기서 상기 제 1 혼합기(105)로 입력되는 신호는 기저대역(baseband) 신호이며 상기 기저대역 신호가 제 1 혼합기(105)로 입력되는 것이다.
상기 제 1 혼합기(105)에서는 상기 디지털/아날로그 변환기로부터 입력받은 기저대역 신호를 제 1 국부 발진기(LO: Local Oscillator)(107)로부터 국부 발진 주파수를 입력 받아서 상기 기저대역 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역 신호로 변환하여 자동 이득 조절기(AGC: Automatic Gain Controller)(111)로 출력한다. 또한 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)(109) 에서는 상기 제 1 국부 발진기(107)의 출력 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 한다. 상기 중간 주파수 대역 신호로 변환된 신호를 수신한 상기 자동 이득 조절기(111)에서는 입력 신호의 진폭 변동을 검출하여 출력 신호의 진폭이 항상 일정하게 유지되도록 이득을 자동적으로 조절한 신호를 제 2 혼합기(113)로 출력한다. 상기 제 2 혼합기(113)에서는 상기 자동 이득 조절기(111)로부터 신호를 입력 받아서 상기 중간 주파수 대역의 신호를 고주파 대역 신호로 변환하여 구동 증폭기(115)로 출력한다. 이때 제 2 국부 발진기(127)에서는 제 2혼합기에 국부 발진 주파수를 제공한다. 이때 위상 고정 루프(129)는 국부 발진 주파수가 흔들리지 않고 고정될 수 있도록 한다. 상기 구동 증폭기(DA: Drive Amplifier)(115)에서는 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)(117)가 구조상 충분한 이득을 갖지 못하는 경우가 많고, 또한 전력 증폭기(117)가 충분한 전력으로 증폭을 하기 위해서는 상기 전력 증폭기(117)로 일정크기의 전력을 출력한다. 그래서 상기 구동 증폭기(115)는 전력 증폭기(117) 이득의 부족을 해결하고, 동시에 전력 증폭기에 충분한 입력 전력을 만들어 상기 전력 증폭기(117)로 출력하게 된다.
상기 전력 증폭기(117)에서는 구동 증폭기(115)로부터 입력 받은 신호를 최종단에서 충분한 전력을 가진 신호를 내보낼 수 있도록 전력 증폭하는 기능을 한다. 그래서 이득을 갖고 신호를 증폭하되, 다른 증폭기들과 달리 출력에서 많은 전류를 흘릴 수 있도록 설계되어 출력상에서 높은 dBm의 전력을 사용하는 것이 가능하다. 또한 상기 구동 증폭기(115)와 전력 증폭기(117)는 이득(Gain)을 보정한다. 또한 듀플렉서(Duplexer)(119)에서는 상기 전력 증폭기로부터 전력 증폭된 신호를 입력받아서 안테나(Antenna)(121)로 출력하여 최종적으로 도선상의 전기적 신호변화를 공기 중의 전자기파(electromagnetic wave)로 복사 (radiation)시켜준다. 또한 상기 듀플렉서는 송수신부에서 하나의 안테나를 사용하여 신호를 송수신하며 상기 듀플렉서(119)에 대해서는 하기에서 설명하기로 한다.
또한 수신부에 대해서 설명하기로 한다. 상기 수신부에서 안테나(121)는 공기 중의 전자기파(electromagnetic wave)신호를 수신하여 도선을 통하여 전기적인 신호로 전달해준다. 상기 듀플렉서(119)는 안테나로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(123)로 출력한다. 상기 저잡음 증폭기(123)에서는 무선 채널 상의 잡음이 섞여 있는 신호를 잡음이 증폭되는 것을 억제하면서 신호가 증폭될 수 있도록 해준다. 또한 제 3 혼합기(125)에서는 상기 저잡음 증폭기(123)에서 출력한 신호를 입력받는다. 그리고 제 2 국부 발진기(Local Oscillator)(127)에서는 상기 제 3 혼합기(125)에 주파수 합성을 위한 국부발진 주파수를 공급해준다. 만약 채널 선택이 필요한 통신의 경우라면 국부발진 주파수를 변화시켜 채널선택을 할 수 있다. 그리고 위상 고정 루프(129)에서는 상기 제 2 국부 발진기(127)의 출력 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 한다. 또한 제어 입력을 통해 제 2국부 발진기(127)로 사용되는 전압조정 발진기의 전압을 정교하게 조절해서 국부 발진 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜 준다. 즉, 주파수 튜닝 기능을 하는 조절부이다. 그래서 상기 제 3 혼합기(125)에서는 저잡음 증폭된 RF 신호를 국부 발진 주파수를 사용하여 주파수를 하향변환 하여 자동 이득 조절기(133)로 출력한다. 상기 자동 이득 조절기(133)에서는 상기 하향 변환된 신호를 입력받아 상기 저잡음 증폭기(123)만으로 미약한 수신 신호를 충분히 증폭시킬 수 없으므로 신호 증폭을 하여 제 4 혼합기(135)로 출력한다. 상기 제 4 혼합기(135)에서는 상기 자동 이득 조절기(135)에서 입력받은 신호를 사용하여 원래 신호가 담긴 주파수 대역인 기저대역(Baseband)으로 변환하기 위해 다시 하향변환 혼합을 하게 된다. 이때에도 제 3 국부발진기(131)를 사용하여 상기 기저대역 제 4 혼합기(135)에 국부 발진 주파수를 공급한다. 또한 제 3혼합기(125)의 상기 국부 발진 주파수를 고정시키기 위한 위상 고정 루프(129)에 국부 발진 주파수를 출력한다. 상기 제 4 혼합기(135)로부터 출력된 기저대역 신호는 아날로그/디지털 변환기(137)로 입력되고 디지털 신호로 변환된 신호는 디코더(139)로 출력한다.
상기 아날로그/디지털 변환기(137)로부터 부호화된 디지털 신호를 수신한 디코더(139)는 상기 인코더(101)에 대응하는 신호로 변환하여 출력한다.
만약 일반적인 RF통신에서 송신부와 수신부가 서로 다른 주파수를 사용할 때, 송수신부가 서로 다른 안테나를 사용한다면 상기의 듀플렉서(119)는 필요치 않다. 하지만 대부분의 시스템에서는 송신 주파수와 수신 주파수가 비슷한 경우가 많기 때문에, 두 개의 안테나를 쓰지 않아도 하나의 안테나로 신호의 송수신이 가능하다. 게다가 단말기와 같은 작은 시스템의 경우 안테나 두개를 사용하는 것이 간섭이나 비용 등의 측면에서 비효율성을 초래한다. 그래서 수신부와 송신부에서는 상기 듀플렉서(119)를 사용하여 데이터를 송신하거나 수신하게 된다. 그래서 상기 듀플렉서(119)는 RF부에서 수신부, 송신부, 안테나를 연결하는 역할을 한다. 그래서 상기 도면에서와 같이 수신부와 상기 송신부 모두가 하나의 안테나(121)를 사용 하게 된다. 결국 상기 듀플렉서(119)는 같은 안테나를 이용하면서 상기 수신부와 상기 송신부을 분기하는 역할을 한다.
이때 상기 듀플렉서(119)에서는 격리(Isolation) 성능, 즉 송신부의 주파수와 수신부의 주파수가 동시에 송수신되고 있기 때문에 두 신호를 최대한 격리 또는 분리 하는 성능이 낮은 경우가 있을 수 있다. 대부분의 신호가 송신부에서는 A 신호와 같이 상기 듀플렉서(119)를 통하여 안테나로 송신되지만 만약 상기 듀플렉서(119)의 성능이 낮을 경우, 송신부의 송신 신호가 안테나로 나가야 하지만 신호의 일부가 수신부로 넘어가는 C 신호, 즉, 반향 성분이 수신신호, 즉, B 신호와 더해져 잡음(Noise)으로 작용하게 되어 이로 인해 수신 성능의 저하가 초래될 수 있다는 문제점이 있었다. 상기 문제점을 해결하기 위해서 고성능의 듀플렉서, 고성능 저잡음 증폭기, 아이솔레이터 등을 사용하는 방법이 있다. 하지만 상기 고성능의 부품을 사용하는 방법은 각 부품의 성능에 따라서 수신부의 수신 성능이 크게 좌우되며, 상기의 방법을 통해 반향 성분을 제거한다면 시스템의 단가를 높인다는 문제점이 여전히 존재하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하기 위한 필터를 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은,
무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법에 있어서, 소정의 시구간에서 송신부를 통하여 송신되는 송신 신호의 에너지를 추정하고, 상기 송신 신호의 최초 송신 신호 에너지와 상기 추정된 송신 신호의 에너지를 비교하는 과정과, 상기 비교 결과 상기 추정된 송신 신호 에너지가 상기 최초 송신 신호 에너지를 초과한 경우에는 상기 추정된 송신 신호 에너지를 이용하여 필터 계수를 갱신하며, 초과하지 못한 경우에는 상기 추정된 송신 신호 에너지를 이용하여 상기 필터 계수를 갱신하는 과정과, 수신부로 유입되는 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 상기 송신 신호로부터 반향 성분을 추정하는 과정과, 상기 최초 송신 신호에서 상기 추정된 반향 성분을 제거하여 반향 성분 추정 오차값을 검출하는 과정과,상기 검출된 반향 성분 추정 오차값을 이용하여 상기 필터 계수를 갱신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는,
무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치에 있어서,
소정의 시간에서 송신 신호의 에너지를 추정하고 추정된 신호 에너지와 송신 신호의 크기를 사용하여 추정 신호의 에너지를 구하고 실제 송신 신호에서 상기 송신 신호로부터 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 추정한 반향 성분을 제거한 정보들을 사용하여 필터 계수를 갱신하여 혼합기에 필터링 신호를 제공하는 반향 성분 제거기와, 상기 반향 성분 제거기의 신호와 수신 신호로부터 반향 성분을 제거하는 혼합기를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명에서는 송신 신호의 반향 성분을 하나의 필터로 모델링하여 반향 성분을 제거함으로서 RF부에서 안정적인 송수신 동작을 가능하게 한다. 하기에 도 2를 참조하여 반향 성분을 제거하는 RF부를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 RF부를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 RF부의 구조가 나타나 있으며 우선 송신부에 대해서 설명하기로 한다.
상기 송신부에서는 송신할 신호를 인코더(encoder)(201)를 통해서 입력 받고 입력된 상기 신호에 대응되는 부호계열의 신호로 변환 하여 디지털/아날로그 변환기(203)로 출력한다.
상기 인코더(201)에서 출력된 부호 신호는 상기 디지털/아날로그 변환기(203)로 입력되거나 본 발명에서 제안하는 반향성분 제거기(Echo Canceller, 이하 'EC'라 칭하기로 한다)(239)로 입력되어 필터 계수를 생성하게 된다. 이때 상기 EC(239)의 필터 계수 생성을 위해 반향 소거(Echo cancellation) 알고리즘이 사용되며, 상기 필터 계수를 사용하여 수신부로 입력되는 반향 성분을 제거하게 된다.
상기 부호 신호를 상기 입력받은 디지털/아날로그 변환기(203)에서는 상기 부호 신호를 아날로그 신호로 변환하여 제 1 혼합기(205)로 출력한다. 여기서 상기 제 1 혼합기(205)로 입력되는 신호는 기저대역(baseband) 신호이다.
상기 제 1 혼합기(205)에서는 제 1 국부 발진기(LO: Local Oscillator)(207)로부터 국부 발진 주파수를 입력 받아서 상기 디지털/아날로그 변환기(203)로부터 입력받은 기저대역 신호를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역 신호로 변환하여 자동 이득 조절기(AGC: Automatic Gain Controller)(211)로 출력한다. 또한 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop)(209)에서는 상기 제 1 국부 발진기(207)의 출력 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 한다. 상기 중간 주파수 대역 신호로 변환된 신호를 수신한 자동 이득 조절기(211)에서는 입력 신호의 진폭 변동을 검출하여 출력 신호의 진폭이 항상 일정하게 유지되도록 이득을 자동적으로 조절한 신호를 제 2 혼합기(213)로 출력한다. 상기 제 2 혼합기(213)에서는 상기 자동 이득 조절기(211)로부터 신호를 입력 받아서 상기 중간 주파수 대역의 신호를 고주파 대역 신호로 변환하여 구동 증폭기(215)로 출력한다. 이때 제 2 국부 발진기(227)에서는 제 2 혼합기(213)에 국부 발진 주파수를 제공한다. 이때 위상 고정 루프(229)는 국부 발진 주파수가 흔들리지 않고 고정될 수 있도록 한다. 상기 구동 증폭기(DA: Drive Amplifier)(215)에서는 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)(217)가 구조상 충분한 이득을 갖지 못하는 경우가 많으므로 상기 전력 증폭기(217)가 충분한 전력으로 증폭을 하도록 하기 위해서 상기 전력 증폭기(217)로 일정크기의 전력을 출력한다. 그래서 상기 구동 증폭기(215)는 상기 전력 증폭기(217) 이득의 부족을 해결하고, 동시에 충분한 입력 전력을 만들어 상기 전력 증폭기(217)로 출력하게 된다.
상기 전력 증폭기(217)에서는 상기 구동 증폭기(215)로부터 입력 받은 신호를 최종단에서 충분한 전력을 가진 신호를 내보낼 수 있도록 전력 증폭하는 기능을 한다. 그래서 이득을 갖고 신호를 증폭하되, 다른 증폭기들과 달리 출력에서 많은 전류를 흘릴 수 있도록 설계되어 출력 상에서 높은 dBm의 전력을 사용하는 것이 가능하다. 또한 상기 구동 증폭기(215)와 전력 증폭기(217)는 이득(Gain)을 보정한다. 또한 듀플렉서(Duplexer)(219)에서는 상기 전력 증폭기(217)로부터 전력 증폭된 신호를 입력받아서 안테나(Antenna)(221)로 출력하여 최종적으로 도선상의 전기적 신호변화를 공기 중의 전자기파(electromagnetic wave)로 복사(radiation)시켜준다. 또한 상기 듀플렉서(219)는 송수신부에서 하나의 안테나를 사용하여 신호를 송수신하며 송신부의 주파수와 수신부의 주파수가 동시에 송수신되고 있다. 상기 듀플렉서(219)에서는 안테나(221)를 통하여 송신되는 송신 신호 A와 안테나(221)를 통하여 수신되는 수신신호 B, 그리고 안테나(221)를 통하여 송신되지 못하고 수신부로 반향되는 반향 성분 C가 존재하게 되어 수신부에 수신신호 B와 함께 입력된다.
다음, 수신부에 대해서 설명하기로 한다.
상기 수신부에서 안테나(221)는 공기 중의 전자기파(electromagnetic wave)신호를 수신하여 도선을 통하여 전기적인 신호로 전달해준다. 상기 듀플렉서(219)는 안테나(221)로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(223)로 출력한다. 상기 저잡음 증폭기(223)에서는 무선 채널 상의 잡음이 섞여 있는 신호를, 잡음이 증폭되는 것을 억제하면서 신호가 증폭될 수 있도록 해준다. 또한 제 3 혼합기(225)에서는 상기 저잡음 증폭기(223)에서 출력한 신호를 입력받는다. 그리고 제 2 국부 발진기(Local Oscillator)(227)에서는 상기 제 3 혼합기(225)에 주파수 합성을 위한 국부발진 주파수를 공급해준다. 만약 채널 선택이 필요한 통신의 경우라면 국부발진 주파수를 변화시켜 채널선택을 할 수 있다. 그리고 위상 고정 루프(229)에서는 상기 제 2 국부 발진기(227)의 출력 주파수가 흔들리지 않고 일정한 주파수에서 고정될 수 있도록 한다. 또한 제어 입력을 통해 제 2 국부 발진기(227)로 사용되는 전압조정 발진기의 전압을 정교하게 조절해서 국부 발진 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜 준다. 즉, 위상 고정 루프(229)는 주파수 튜닝 기능을 하는 조절부이다. 그래서 상기 제 3 혼합기(225)에서는 저잡음 증폭된 RF 신호를 국부 발진 주파수를 사용하여 주파수를 하향변환 하여 자동 이득 조절기(233)로 출력한다. 상기 저잡음 증폭기(223)만으로 미약한 수신신호를 충분히 증폭시킬 수 없으므로, 상기 자동 이득 조절기(233)에서는 상기 하향 변환된 신호를 입력받아 신호 증폭을 하여 제 4 혼합기(235)로 출력한다. 상기 제 4 혼합기(235)에서는 상기 자동 이득 조절기(233)에서 입력받은 신호를 사용하여 원래 신호가 담긴 주파수 대역인 기저대역(Baseband)으로 변환하기 위해 다시 하향변환 혼합을 하게 된다. 이때에도 제 3 국부 발진기(231)를 사용하여 상기 기저대역 제 4 혼합기(235)에 국부 발진 주파수를 공급한다. 또한 제 3 국부 발진기(231)는 상기 제2 국부 발진기(227)의 국부 발진 주파수를 고정시키기 위한 위상 고정 루프(229)에 국부 발진 주파수를 출력한다. 상기 제 4 혼합기(235)로부터 출력된 기저대역 신호는 아날로그/디지털 변환기(237)로 입력되고, 디지털 신호로 변환된 신호는 제 5 혼합기(241)로 출력된다. 상기 제 5 혼합기(241)에는 상기 안테나(221)를 통해 들어오는 수신 신호 B와 반향 성분 C가 입력된다. 이때 상기 EC(239)에서 생성된 필터 계수를 사용하여 소정의 주파수를 상기 제 5 혼합기(241)에 출력하고, 상기 제 5 혼합기(241)에서는 수신부로 유입되는 신호, 즉 수신 신호 B와 반향 성분 C가 섞인 신호로부터 반향 신호 C를 제거한 후 디코더(243)로 출력한다. 여기서 상기 디코더(243)는 상기 인코더(201)에 대응하는 신호로 변환하여 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 EC 필터 계수를 생성하는 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
상기 도 3을 참조하기에 앞서, 임의의 시간 m에서의 반향 성분의 경로를 모델링하는 적응 필터 계수는 하기와 같은 수학식 1로 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00001
상기 수학식 1에서, N은 필터 탭수이며, 상기 필터 탭수 N은 실험적으로 설계된다. 또한 t는 전치행렬을 의미한다.
그리고 상기 반향 성분을 추정할 때 기준 입력 신호로 사용되는 송신 신호는 하기의 수학식 2로 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00002
수학식 2에서의 N도 수학식 1과 마찬가지로 필터 탭수이다. 그리고 t는 전치 행렬을 의미한다.
상기 도 3을 참조하면, 시간 m에서 기준 신호인 송신 신호의 에너지를 추정한다(301). 여기서 상기 추정 신호의 에너지,
Figure 112004036781586-pat00003
은 하기의 수학식 3에 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00004
상기에서
Figure 112004036781586-pat00005
는 Forgetting Factor이며, '1'보다 작은 값으로 실험에 의하여 정한다. 그리고 이전 송신 신호의 에너지와 기준 입력 신호를 사용하여 상기 추정 신호 에너지를 구한다.
다음으로 실제 송신 신호 크기와 추정 신호 에너지를 비교한다(303). 상기 비교 과정에서 갑자기 송신 신호의 전력이 증가할 경우에는 신호의 전력을 측정하지 못하게 된다. 이때 상기 신호 전력을 측정하지 못하면 정확한 필터 계수 갱신이 이루어지지 못하므로 추정 신호 에너지를 사용하게 된다. 이를 위해 실제 송신 신호 크기와 추정 신호 에너지의 비교 과정을 수행하며 상기의 비교 과정은 하기의 수학식 4에 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00006
상기 수학식 4에서 C는 Scale Factor이며 수학식 4에서는 실제 송신 신호 크기와 추정 신호 에너지를 비교한다.
이때 상기 추정 신호 에너지, 즉,
Figure 112006044621210-pat00007
가 실제 송신 신호의 크기를 초과할 경우 추정 신호 에너지를 사용하여 필터 계수를 갱신하게 된다(305). 하지만 이때 상기 추정 신호 에너지가 실제 송신 신호 에너지를 초과하지 못한 경우에는 실제 송신 신호 값을 추정 신호 에너지로 설정하게 된다(307). 그래서 상기 추정 값을 사용하지 않고 신호의 크기의 제곱을 추정 신호 에너지로 대체하게 된다. 즉,
Figure 112006044621210-pat00008
으로 대체하여 갑자기 송신 신호의 전력이 커져서 에너지 추정이 정확히 되지 않을 때 송신 신호 값을 추정 신호 에너지로 하여 좀 더 정확한 에너지 추정을 하게 된다. 상기 대체된 추정 신호 에너지를 사용하여 필터 계수를 갱신하게 된다.
다음에는 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 반향 성분을 추정하게 된다(309). 기준 신호에 모델링한 필터를 사용한 반향 성분은 수학식 5에 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00009
상기 반향 성분은 기준 입력 신호와 적응 필터 계수를 사용하여 추정하게 된다. 또한 새로운
Figure 112006044621210-pat00010
이 입력될 때마다 송신 반향 경로를 모델링하기 위한 과정을 수행한다.
다음으로 실제의 반향 성분에서 상기 추정된 반향 성분을 감산한다(311). 실제의 반향 성분에서 추정된 반향 성분을 제거하는 과정은 하기의 수학식 6에 나타나 있다.
Figure 112004036781586-pat00011
상기 수학식 6에서
Figure 112004036781586-pat00012
은 실제 반향 성분을 의미하고
Figure 112004036781586-pat00013
은 상기의 추정된 반향 성분을 의미한다. 그래서 상기 실제의 반향 성분에서 상기 추정된 반향 성분을 제거하면 반향 성분 추정 오차 값을 얻을 수 있다.
상기에서 얻어진 추정 오차를 사용하여 반향 성분을 추정하기 위한 필터 계수를 갱신하게 된다(313). 이때 상기 필터 계수 갱신은 하기의 수학식 7에 나타난다.
Figure 112004036781586-pat00014
상기 수학식 7에서
Figure 112006044621210-pat00015
는 Leakey Factor이며 상기 수학식 7에서 두 번째 항이 '0'이 되면 더 이상 필터 계수가 적응되지 않는다. 그래서 상기 Leakey Factor를 사용하여 필터 계수를 안정적으로 적응될 수 있도록 한다. 또한
Figure 112006044621210-pat00016
는 적응 계수이고 상기
Figure 112006044621210-pat00017
모두 '1'보다 작은 값으로 실험적으로 결정된다. 결과적으로 상기의 필터 계수의 갱신 과정을 통해서 갱신된 필터 계수를 사용하여 수신부로 유입되는 반향 성분을 제거한다.
상기 도 3에 나타난 필터 모델링에서 상기 필터 계수 갱신은 수신 경로에 수신 신호가 없는 순간, 즉 송신 반향 성분만이 존재하는 경우에 이루어지게 된다. 만약 수신 신호가 존재한다면 송신 신호의 반향 성분이 차폐(masking)되어 반향 성분을 추정하여 필터계수를 생성하기 어렵다. 그러나 RF부에서 수신부는 대부분의 경우 동작 상태에 있고, 송신부만 동작하는 경우는 드물다. 그래서 송신 신호만 동작하는 구간에서 필터 계수를 갱신하며 이를 위해 필터 계수를 갱신하는 시점을 둔다.
따라서 RF부에서 필터 계수를 생성하는 시점을 일예로 들면, 전원이 동작, 즉, Power up 시에 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신한다. 다른 일예로, RF부가 슬립(sleep) 구간인 경우에는 송신부와 수신부는 동작하지 않는다. 그래서 상기 RF부가 슬립 구간인지를 판단하여 만약 상기 RF부의 동작이 슬립 구간이라면 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신한다. 또 다른 예로 상기 RF부의 송신부가 음성 신호 혹은 데이터 신호를 송수신하는 동작 중일 때, 수신부로 유입되는 상기 음성 신호 혹은 상기 데이터 신호가 발생하지 않는 구간을 탐색하여 음성 혹은 데이터가 발생하지 않는 구간일 때 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신하게 된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치 및 방법을 통해서 수신부로 입력되는 송신 신호를 제거한다. 그리하여 일반적으로 고가 및 고성능의 부품을 사용하여 반향 성분을 제거하던 것과 달리 필터 계수를 생성하여 수신부로 입력되는 신호에서 송신 신호를 제거함으로서 고가의 부품을 사용하지 않고도 반향 성분을 제거하여 비용이 절감된다.

Claims (8)

  1. 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법에 있어서,
    소정의 시구간에서 송신부를 통하여 송신되는 송신 신호의 에너지를 추정하고, 상기 송신 신호의 최초 송신 신호 에너지와 상기 추정된 송신 신호의 에너지를 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과 상기 추정된 송신 신호 에너지가 상기 최초 송신 신호 에너지를 초과한 경우에는 상기 추정된 송신 신호 에너지를 이용하여 필터 계수를 갱신하며, 초과하지 못한 경우에는 상기 추정된 송신 신호 에너지를 이용하여 상기 필터 계수를 갱신하는 과정과,
    수신부로 유입되는 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 상기 송신 신호로부터 반향 성분을 추정하는 과정과,
    상기 최초 송신 신호에서 상기 추정된 반향 성분을 제거하여 반향 성분 추정 오차값을 검출하는 과정과,
    상기 검출된 반향 성분 추정 오차값을 이용하여 상기 필터 계수를 갱신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 계수를 갱신하는 과정은 전원 동작 시에 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 계수를 갱신하는 과정은 슬립 구간에서 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 필터 계수를 갱신하는 과정은 데이터 송수신 상태에서 수신부의 입력 데이터가 존재하지 않는 구간에서 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치에 있어서,
    소정의 시간에서 송신 신호의 에너지를 추정하고 추정된 신호 에너지와 송신 신호의 크기를 사용하여 추정 신호의 에너지를 구하고 실제 송신 신호에서 상기 송신 신호로부터 반향 경로를 모델링한 필터를 사용하여 추정한 반향 성분을 제거한 정보들을 사용하여 필터 계수를 갱신하여 혼합기에 필터링 신호를 제공하는 반향 성분 제거기와,
    상기 반향 성분 제거기의 신호와 수신 신호로부터 반향 성분을 제거하는 혼합기를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    전원 동작 시에 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신하는 반향 성분 제거기를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    슬립 구간에서 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신하는 반향 성분 제거기를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    데이터 송수신 상태에서 수신부의 입력 데이터가 존재하지 않는 구간에서 송신부만 동작시켜 필터 계수를 갱신하는 반향 성분 제거기를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 반향 성분을 제거하는 장치.
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