KR100671969B1

KR100671969B1 - 중계기의 적응성 간섭 제거장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100671969B1
Application number: KR1020060012944A
Authority: KR
Inventors: 조준경
Original assignee: 주식회사 휴텍이일
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2007-01-19

Abstract

본 발명은 중계기의 적응성 간섭 제거장치에 관한 것으로서, 수신 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환기, 하향 주파수 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기, 적응성 간섭제거 프로그램의 수행에 필요한 고정(부동) 소숫점 연산 및 시스템 제어를 수행하는 디지털 신호 처리기, 상기 디지털 신호 처리기의 연산값에 기초하여 다중경로 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거하기 위한 상쇄신호를 생성하는 간섭제거 회로부, 상기 간섭제거 회로부에서 생성된 디지털 상쇄 신호를 아날로그 상쇄 신호로 변환하는 D/A 변환기, 상기 주파수 하향 변환기에서 중간 주파수대역으로 하향 변환된 수신 신호와 상기 D/A 변환기로부터 전송된 상쇄 신호가 혼합 입력되는 신호 혼합기 및 간섭 신호가 제거된 중간주파수 대역의 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기를 포함하되, 상기 간섭제거 회로부는 주파수 스펙트럼 분석을 위한 DFFT(Discrete Fast Fourier Transform), 원하는 주파수 대역의 신호를 검출하는 대역통과 여파기, 적응적으로 수신신호와 내부 기준신호의 진폭, 위상 및 주파수 오차의 검출 및 수치제어연산기의 보정 데이터를 계산하기 위해 LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive LMS), CMA(Constant Modulus Algorithm) 중 적어도 어느 하나 이상의 알고리즘이 구현된 알고리즘 회로 및 자기 기준신호 및 상쇄신호 생성을 위한 기준클록을 제공하는 적어도 하나 이상의 수치제어발진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 채널의 파라미터들을 실시간으로 산출 및 갱신할 수 있도록 함으로써 주위 전파환경에 따라 최적화되도록 하는 효과가 있다.

이동통신, W-CDMA, 중계기, 간섭, 채널, 페이딩, 적응간섭제거, NCO보정, AGC/DPS/AFC동시제어, RF파라미터재구성.

Description

중계기의 적응성 간섭 제거장치 및 그 방법{An Apparatus For Cancelling Interference Adaptively For Repeater And Method Thereof}

도 1은 종래 중계기의 동작 환경을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 다중 경로 페이딩에 의해 인접채널간 간섭이 발생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 적응성 간섭 제거장치가 구비된 중계기의 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 적응성 간섭 제거장치가 구비된 중계기의 세부적인 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 중계기의 적응성 간섭 제거방법이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 중계기의 적응성 간섭 제거방법에 따른 신호 처리 흐름을 기능 블록으로 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에서 사용되는 주파수 채널 대역을 도시한 도면이다.

<주요 도면부호에 관한 설명>

1 : 송신 안테나 2 : 수신 안테나

11 : 주파수 하향 변환기 13 : A/D 변환기

15 : 디지털 신호 처리기 17 : 간섭제거 회로부

19 : RAM 21 : D/A 변환기

23 : 신호 혼합기 25 : 주파수 상향 변환기

27 : DMAC 29 : NMS 커뮤니케이터

31 : AGC 커뮤니케이터 33 : DPS 커뮤니케이터

35 : AFC 커뮤니케이터

본 발명은 중계기의 적응성 간섭 제거장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대역제한채널에 존재하는 원신호와 간섭 신호에 대하여 진폭, 위상, 주파수의 오차를 검출하고 보정치를 계산하여 수치제어발진기를 제어하고 간섭신호와 역위상의 상쇄신호를 생성하여 간섭신호를 제거함과 아울러 계산된 보정치를 이용하여 자동이득제어기, 위상변이기, 자동주파수제어기 등의 RF 서브 시스템의 파라미터를 보정함으로써 보다 정밀하게 간섭신호를 제거할 수 있도록 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 통화 음영 지역을 해소하기 위하여 이동통 신 중계기가 이용된다. 이동통신 중계기는 미약한 크기의 신호를 수신하여 증폭한 후, 증폭된 신호를 재전송하는 기능을 수행하며, 이러한 기능을 수행하기 위해 수신안테나, 증폭기 및 송신 안테나가 구비된다. 이와 같이 이동통신 중계기에서 수신된 신호와 동일한 주파수로 신호를 재전송할 때 증폭된 재전송 신호로 인하여 원래 목적의 서비스 수행을 위하여 수신되는 신호(이하, 서비스 신호라 칭함)가 왜곡되는 현상이 발생한다.

도 1을 참조하면, 종래 중계기의 동작 환경이 도시되어 있다. 중계기는 여러 목적으로 사용되나, 일반적으로 전송 구간 도중에 삽입하여 신호 레벨을 증폭하기 위해 사용하는 증폭 기능을 수행한다.

도 1을 참조하면 기지국(300)으로부터 신호가 산이나 건물 등의 장애 요인에 의하여 일정한 전력 이하로 도달되거나 도달되지 못하는 통화 음영 지역이 도시되어 있다. 이러한 통화 음영 지역에 중계기(200)가 설치되어 단말기(100)에 통화 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 중계기(200)는 기지국(300)과 단말기(100)간의 신호를 중계하게 된다.

여기서, 중계기(150)는 단말기(100)로부터의 수신한 신호를 증폭하여 기지국(190)으로 재전송하거나, 이와 반대로, 기지국(100)으로부터의 신호를 증폭하여 단말기(100)로 재전송하는 기능을 수행한다. 그러나 중계기(150)에서 수신된 신호와 재전송하는 신호가 동일한 주파수를 갖는 신호이므로 송신 안테나로부터 방사되는 재전송 신호 중 일부가 중계기의 수신 안테나에서 수신되는 현상이 발생한다. 여기서, 중계기 송신 안테나를 통하여 재전송되는 신호 중 중계기(200)의 수신 안테나 를 통하여 수신되는 신호를 역유입 신호(backoff signal)라고 하며, 상기 역유입 신호로부터 발생되는 현상을 간섭(interference)이라 한다.

도 2를 참조하면, 중계기(200)에서 발생하는 역유입 신호가 도시 되어 있다. 중계기(200)에서 수신 안테나(210) 및 송신 안테나(220)는 동일한 주파수를 갖는 신호를 수신하고 송신하므로, 수신 안테나(210)에서 발생하는 간섭을 제거하는 것이 중계기의 성능을 결정짓는 중요한 인자이다.

중계기(200)는 수신 안테나(210)를 통하여 수신한 서비스 신호를 증폭한 후, 송신 안테나(220)를 통하여 재전송한다. 이렇게 재전송된 신호, 즉, 재전송 신호 중 일부는 수신 안테나로 역유입되어 수신되며, 이러한 역유입 신호(400)는 송신 안테나(220)에서 직접 유입되는 반향 신호(410) 및 건물, 산 등의 반사체에 의하여 반사되어 유입되는 복수개의 반사신호(420)를 포함한다.

복수개의 반사 신호(420-1 ~ 220-N)는 다중경로 패이딩 신호(multipath fading signal)라 불리기도 하며, 상술한 반향 신호(410) 및 반사 신호들(420-1 ~ 420-N)은 일정한 크기의 전력을 갖고 수신되어 간섭을 일으킨다. 그러나 모든 신호에 대하여 간섭을 소거하는 것은 현실적, 물리적으로 불가능하다. 특히, 반사 신호(420)의 개수는 무선 환경에 상응하여 변하므로, 일정하게 설정할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 반향 신호(410)는 이격 거리 및 전파 속도를 이용하여 지연 시간을 산출할 수 있으나, 복수개의 반사 신호(420)에 대한 지연 시간은 산출하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 다중경로 페이딩(multipath fading)에 의한 역유입 신호가 일정한 크기 이상으로 수신 안테나에 수신되면 발진 현상이 발생할 가능성이 높아 지므로 발진 방지를 위해서 역유입 신호를 제거하는 과정이 요구된다.

상기와 같은 다중경로 페이딩에 의한 인접채널 간 간섭을 해결하기 위한 종래 방법들은 송수신 안테나, 송수신 전파신호처리 시스템, 그리고 적응 필터 알고리즘에 이르기까지 안테나를 지향성 안테나로 대치하거나, RF송수신 회로의 증폭기, 대역통과여파기, 그리고 상향/하향 주파수 변환기의 고성능 규격을 채용하거나, 디지털 신호처리기에서 적응 대역통과 여파기를 채용하는 등의 국지적이고 단편적인 처방에 그치는 경우가 일반적이다.

이러한, 개별적인 접근과 재구성이 불가능한 하드웨어 구조에서는 전체 시스템의 비용이 막대하게 소요되고, 단편적인 시스템 부품 수준의 국지적인 성능으로 인하여 중계기 시스템의 외부 전파 채널 환경이 수시로 변화하는 양상에 대한 순발력 있고 실시간적인 대응이 부족하여 신호처리 과정의 지연이나 간섭제거 성능이 크게 부족하였다.

특히, 중계기의 고성능이 전체 이동통신 서비스에 미치는 영향이 막대하여 심지어는 통화가 불통되거나 페이딩에 의한 정보전달의 손실도와 품질저하도가 대폭 증가하는 현상이 비일비재함에도 불구하고 기존의 방법들은 초고속 연산을 수행하는 디지털 신호처리기의 발전을 반영하지 못하였고 동시에 RF 송수신시스템의 파라미터인 위상, 진폭, 주파수의 각각 편차에 대한 종합적인 대응이 부족하였다.

따라서, 종래 중계기의 문제점을 극복하고 다중경로 페이딩으로 인한 인접채널 간섭을 효과적으로 제거할 수 있는 장치에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 채널의 파라미터들을 실시간으로 산출 및 갱신할 수 있도록 함으로써 주위 전파환경에 따라 최적화되도록 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기준신호와 오차신호의 비교를 통해 수치제어발진기의 파라미터를 보정함과 아울러 RF 서브 시스템들의 파라미터들을 함께 조정하여 간섭신호 제거율을 보다 향상시킬 수 있는 지능형 적응성 중계기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 수신 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환기, 하향 주파수 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기, 적응성 간섭제거 프로그램의 수행에 필요한 고정(부동) 소숫점 연산 및 시스템 제어를 수행하는 디지털 신호 처리기, 상기 디지털 신호 처리기의 연산값에 기초하여 다중경로 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거하기 위한 상쇄신호를 생성하는 간섭제거 회로부, 상기 간섭제거 회로부에서 생성된 디지털 상쇄 신호를 아날로그 상쇄 신호로 변환하는 D/A 변환기, 상기 주파수 하향 변환기에서 중간 주파수대역으로 하향 변환된 수신 신호와 상기 D/A 변환기로부터 전송된 상쇄 신호가 혼합 입력되는 신호 혼합기 및 간섭 신호가 제거된 중간주파수 대역의 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기를 포함하되,

상기 간섭제거 회로부는 주파수 스펙트럼 분석을 위한 DFFT(Discrete Fast Fourier Transform), 원하는 주파수 대역의 신호를 검출하는 대역통과 여파기, 적응적으로 수신신호와 내부 기준신호의 진폭, 위상 및 주파수 오차의 검출 및 수치제어연산기의 보정 데이터를 계산하는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 회로 및 자기 기준신호 및 상쇄신호 생성을 위한 기준클록을 제공하는 적어도 하나 이상의 수치제어발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치가 제공된다.

상기 간섭제거 회로부는 EPLD(Erasable Programmable Logic Device) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 적응성 간섭 제거장치는 상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 진폭 보정 데이터를 AGC(Automatic Gain Controller)단으로 전송하기 위한 AGC 커뮤니케이터, 상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 위상 보정 데이터를 DPS(Digital Phase Shifter)측으로 전송하기 위한 DPS 커뮤니케이터 및 상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 주파수 보정 데이터를 AFC(Automatic Frequency Controller)단으로 전송하기 위한 AFC 커뮤니케이터가 더 포함되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 디지털 신호 처리기로부터 중계기 망의 상태 데이터를 수신하여 원격 지에서 중계기 망을 관리하는 NMS(Network Management System)로 송신하고, 상기 NMS로부터 중계기 망의 관리 및 제어를 위한 데이터를 수신하는 NMS 커뮤니케이터가 더 포함되는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일측면에 따르면, 송신 안테나측에서 인출된 신호와 기준출력신호를 비교하여 자기오차정보를 산출하는 단계, 상기 산출된 자기오차정보에 기초하여 수치제어발진기의 보정량을 산출하여 수치제어발진기의 출력을 보정하는 단계, 상기 보정된 상기 수치제어발진기의 출력을 기준클록으로 이용하여 진폭, 오차 및 채널주파수 오차를 검출하는 단계, 상기 보정된 상기 수치제어발진기의 출력을 기준클록으로 이용하여 기준출력신호를 보정하는 단계, 상기 보정된 기준출력신호에 기초하여 상기 진폭, 오차 및 채널주파수의 보상값을 산출하는 단계, 상기 산출된 보상값에 기초하여 간섭신호를 상쇄시키기 위한 상쇄신호를 발생시키는 단계, 상기 발생된 상쇄신호와 수신 안테나측에서 수신되어 A/D 변환된 수신신호를 혼합하여 상기 수신신호에 포함된 간섭신호를 제거하는 단계 및 상기 간섭신호가 제거된 상기 수신신호를 D/A 변환하여 상기 송신 안테나를 통해 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA 중계기에 있어서의 채널간 간섭신호 제거 방법이 제공된다.

상기 채널간 간섭신호 제거방법은 상기 산출된 진폭, 오차 및 채널주파수의 보상값을 이용하여 AGC의 진폭 자동이득제어, DPS의 위상에 대한 자동위상제어 및 AFC의 자동주파수제어를 수행하는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신 중계 시스템에서 증폭되어 송신 안테나(2)를 통해 송출되는 신호를 커플러(4)를 통해 인출되어 적응성 간섭 제거기(5)로 유입된다. 적응성 간섭 제거기(5)는 적응적 알고리즘을 이용하여 간섭 신호와 동일 주파수 및 진폭이고 완전 역위상을 갖는 상쇄 신호를 생성한다.

생성된 상쇄 신호는 수신 안테나(1)에서 수신된 수신 신호와 함께 신호 혼합기(6)로 유입되는데, 혼합기(6)에서 상쇄 신호는 수신 신호에 포함된 간섭 신호와 서로 상쇄되므로 송신 안테나(2)에서는 간섭 신호가 제거된 신호가 송출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적응성 간섭 제거장치가 구비된 W-CDMA 중계기는 크게 주파수 하향 변환기(11), A/D 변환기(13), 디지털 신호 처리기(15), 간섭제거 회로부(17), D/A 변환기(21), 신호 혼합기(6) 및 주파수 상향 변환기(25)를 포함하여 구성된다.

주파수 하향 변환기(11)는 수신 안테나(1)를 통해 수신된 RF 신호를 중간 주 파수 대역으로 하향 변환시키는 부분이고, A/D 변환기(13)는 하향 주파수 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호 처리를 위해 8비트의 디지털 신호로 변환하는 부분이다.

디지털 신호 처리기(15)는 적응성 간섭제거 프로그램의 수행에 필요한 고정(부동) 소숫점 연산, 시스템 제어, AGC(Automatic Gain Controller), DPS(Digital Phase Shifter), AFC(Automatic Frequency Controller) 등의 RF 서브 시스템의 파라미터 보정 데이터를 계산 등의 기능을 수행한다. 특히, 디지털 신호 처리기(15)는 레지스터에 진폭, 위상, 주파수의 보정값을 저장하였다가 동시에 AGC, DPS, AFC로 전송하여 RF 서브 시스템의 파라미터들을 동시에 보정하는 것이 가능하므로 실시간 보정이 가능하고 간섭 제거 성능이 보다 향상될 수 있는 장점이 있다.

간섭제거 회로부(17)는 디지털 신호 처리기(15)와 연계하여 다중경로 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거하기 위한 상쇄신호를 생성하는 부분으로서, 적응 여파기의 FIR, IIR 방식의 여파 기능, LMS 방식의 오차검출 기능을 재구성할 수 있도록 EPLD(Erasable Programmable Logic Device) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 채용되는 것이 바람직하다. 간섭제거 회로부(17)에는 주파수 스펙트럼 분석을 위한 DFFT(Discrete Fast Fourier Transform), FIR, IIR 등의 대역통과 여파기, 적응적으로 오차 검출 및 수치제어연산기의 보정 데이터를 계산하는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 회로 및 자기 기준신호 및 상쇄신호 생성을 위한 기준클록을 제공하는 2개의 수치제어발진기(NCO : Numerically Controlled Osillator)가 구현되어 있다. 본 발명에서는 중계기 내부에 있는 송신 기준신호를 발생시키는 발진기로서 디지털 제어가 가능한 수치제어발진기를 사용하여 미세조정에 의해 상쇄신호를 정교하게 생성하는 것이 큰 특징이다.

D/A 변환기(21)는 간섭제거 회로부(17)에서 생성된 디지털 상쇄 신호를 아날로그 상쇄 신호로 변환하는 부분이다.

신호 혼합기(6)는 주파수 하향 변환기(11)에서 중간 주파수대역으로 하향 변환된 수신 신호와 D/A 변환기(21)로부터 전송된 상쇄 신호가 혼합되는 부분이다. 신호 혼합기(6)에서 양 신호가 혼합되면 수신 신호와 포함되어 있는 간섭 신호와 간섭제거 회로부(17)에서 생성된 상쇄 신호가 상호 상쇄되어 원하는 신호만이 주파수 상향 변환기(25)로 입력된다.

주파수 상향 변환기(25)는 간섭 신호가 제거된 중간주파수 대역의 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 부분이며, 변환된 RF 신호는 송신 안테나(2)를 통해 인접 중계기나 기지국 또는 이동단말기로 송출된다.

상기 구성 외에 본발명은 RF 서브 시스템의 파라미터의 보정 및 중계기의 채널처리상태를 원격으로 감시 및 제어하기 위해 DMAC(27), NMS 커뮤니케이터(29), AGC 커뮤니케이터(31), DPS 커뮤니케이터(33) 및 AFC 커뮤니케이터(35)가 추가적으로 구성된다.

DMAC(Direct Memory Access Controller : 27)는 외부 입출력 데이터의 메모리 접속을 제어하기 위한 것이다.

NMS 커뮤니케이터(29)는 디지털 신호 처리기(15)로부터 중계기 망의 상태 데이터를 수신하여 원격지에서 중계기 망을 관리하는 NMS(Network Management System)로 송신하고, NMS로부터 중계기 망의 관리 및 제어를 위한 데이터를 수신한다. 생성된 채널 처리 상태 정보와 시스템의 동작 상태 정보가 원격지에 위치한 중계기 관제 센터의 서버로 전송됨으로써 중계기 관제 센터에서 여러 지역에 분포되어 설치되는 다수의 중계기들의 감시, 제어, 조정, 유지 및 보수가 용이하게 된다.

AGC 커뮤니케이터(31)는 디지털 신호 처리기(15)로부터 수신된 진폭 보정 데이터를 AGC단의 마이컴으로 전송하기 위한 것이다.

DPS 커뮤니케이터(33)는 디지털 신호 처리기(15)로부터 수신된 위상 보정 데이터를 DPS측으로 전송하기 위한 것이다.

AFC 커뮤니케이터(35)는 디지털 신호 처리기(15)로부터 수신된 주파수 보정 데이터를 AFC단의 마이컴으로 전송하기 위한 것이다.

이러한 AGC 커뮤니케이터(31), DPS 커뮤니케이터(33) 및 AFC 커뮤니케이터(35)에 의해 상쇄 신호의 생성과 동시에 RF 서브 시스템을 구성하는 AGC, DPS, AFC의 파라미터를 보정하여 RF 서브 시스템 레벨에서의 수신신호의 진폭, 주파수 및 위상의 정밀한 오차 제어가 간섭제거 회로부(17)의 동작과 연동되어 수행되므로 보다 신속하고 정밀한 간섭 신호 제거가 가능하게 된다.

우선, 수신 안테나(1)를 통해 수신된 RF 신호가 중간 대역 신호로 하향 변환 되고(S1), 하향 변환된 수신 신호와 내부 기준신호를 비교하여 기준클록을 발생시키는 수치 제어 발진기(NCO)의 파라미터를 보정한다(S2).

상기 하향 변환된 수신 신호는 8bit의 디지털 신호로 변환된 후(S3), 고속 푸리에 변환 및 대역 여파를 통해 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시킨다(S4, S5).

그 다음, 대역 통과된 신호와 기준신호를 비교하여 진폭, 위상, 주파수의 오차를 검출한 후(S6-1 ~ S6-3), 진폭, 위상 및 주파수의 보정치를 산출한다(S7-1 ~ S7-3).

상기 산출된 진폭, 위상 및 주파수의 보정치에 기초하여 다중경로 페이딩에 의한 자기귀환 간섭 신호와 역위상의 상쇄 신호가 생성되고(S8), 상쇄 신호는 아날로그 신호로 변환된다(S9).

아날로그 신호로 변환된 상쇄 신호 및 S1단계에서 하향 주파수 변환된 수신 신호가 신호 혼합기(6)로 입력되어 수신 신호에 포함된 간섭 신호가 상쇄 신호에 의해 제거된 후(S10), RF 신호로 주파수 상향 변환되어 송신 안테나(2)를 통해 외부로 송출된다(S11).

간섭 신호가 제거되면, 산출된 진폭, 위상 및 주파수의 보정치를 각각 AGC, DPS 및 AFC로 전송하고(S12-1 ~ 12-3), AGC, DPS 및 AFC는 수신된 보정치에 기초하여 각각 자동이득제어, 자동위상제어 및 자동 주파수 제어를 수행한다(S13-1 ~ 13-3).

도 6은 본 발명에 따른 중계기의 적응성 간섭 제거방법에 따른 신호 처리 흐름을 기능 블록으로 도시한 도면이다. 도 6은 도 5의 흐름도를 신호 처리의 관점에서 정리한 것이다.

도 6을 참조하면, 송신단의 신호를 케이블로 인입하여 A/D 변환기(13)를 통해 디지털 신호로 변환 출력되는 신호와 중계기 내부에서 발생되는 기준신호가 A/D 변환기(13)를 통해 출력되는 신호를 서로 감산하여 자기오차정보를 산출한다. 이는 디지털 신호 처리기(15)를 거쳐 송신 안테나(2)를 통해 송출되는 송신 신호가 수신 안테나(1)에서 수신되어 A/D 변환된 신호와 보정된 자기기준신호의 A/D 변환출력을 감산비교함으로써 중계기 시스템의 내부열잡음과 소자 불안정 요인에 의해 발생하는 자기오차정보를 발견하도록 하는 기능으로써 이에 의해 중계기 시스템은 보다 정밀한 제어가 가능하게 된다. 자기오차정보에 기초하여 수치 제어 발진기(NCO)의 편차만큼 보정하는 주파수량을 산출하여 수치 제어 발진기가 보정되면, 보정된 출력이 다시 A/D 변환기(13)의 기준출력신호와 수신신호들의 진폭, 위상, 채널주파수에 상응하는 기준 클록으로 사용된다.

수신 RF신호는 채널오차를 함유하고 수신 안테나(1)를 통하여 입력되면 디지털 신호 처리기(15)는 DFFT(Discrete Fast Fourier Transform)를 통하여 수신신호들의 스펙트럼과 FIR 또는 IIR 여파기를 통하여 통과된 주파수 성분 속에서 LMS 또는 RLS 알고리즘을 가지고 진폭오차, 위상오차, 주파수오차를 검출한 다음 계산된 Ripple평활도, (-)역위상도, 채널반송파 주파수를 계산하여 그 값으로부터 인접채널과 채널 간의 발생한 간섭성분에 대한 정확한 값을 상쇄하는 신호성분의 출력으 로 정보를 제공한다.

이때, A/D 변환기(13)로 입력되는 신호들의 진폭, 위상, 주파수의 파라미터와 상쇄신호 정보의 값들을 계산하여 완전 역위상의 상쇄 신호들을 생성하고, 그 신호의 정보와 수신 안테나(1)에서 수신되어 A/D 변환기(13)로 입력되는 신호의 정보를 가/감한 후 D/A 변환기(21)를 통해 아날로그 신호로 변환되어 송신 안테나(2)를 통해 송출됨으로써 다중경로 페이딩에 의한 채널 간 간섭 성분들이 모두 제거되어 완전하고 간섭이 없는 중계기가 구현된다.

중계기의 순방향 링크 2130 ~ 2150 MHz와 역방향 링크 1940 ~ 1960 MHz 대역의 신호들이 각각 동시에 중계기의 수신 안테나(1)로 수신되면 수신된 RF 전파신호는 주파수 하향 변환기(11)에서 10 ~ 30 MHz 의 주파수 신호로 변환된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 Ch1 ~ Ch4의 4개의 신호대역 채널로 구성되는데 각 채널과 채널 사이 구간인 15.0 ± 0.5MHz, 20.0 ± 0.5MHz, 25.0 ± 0.5MHz의 3 구간에서 인접 채널 간의 간섭 현상이 유발된다.

따라서, 디지털 신호 처리기(15)가 소수 6째 자리까지(10^-6)의 정밀도를 가지고 고정(부동) 소숫점 연산을 수행하하여 계산된 파라미터값에 기초하여 수치제어발진기가 상기 주파수 대역 신호에 대하여 완전 역위상을 가지고 진폭이 동일한 상쇄(Offset)신호들을 발생시켜 간섭을 완전하게 제거하게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 채널의 파라미터들을 실시간으로 산출 및 갱신할 수 있도록 함으로써 주위 전파환경에 따라 최적화되도록 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

또한, 기준신호와 오차신호의 비교를 통해 수치제어발진기의 파라미터를 보정함과 아울러 RF 서브 시스템들의 파라미터들을 함께 조정하여 간섭신호 제거율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

수신 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환시키는 주파수 하향 변환기;

하향 주파수 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;

적응성 간섭제거 프로그램의 수행에 필요한 고정(부동) 소숫점 연산 및 시스템 제어를 수행하는 디지털 신호 처리기;

상기 디지털 신호 처리기의 연산값에 기초하여 다중경로 페이딩으로 인한 간섭신호를 제거하기 위한 상쇄신호를 생성하는 간섭제거 회로부;

상기 간섭제거 회로부에서 생성된 디지털 상쇄 신호를 아날로그 상쇄 신호로 변환하는 D/A 변환기;

상기 주파수 하향 변환기에서 중간 주파수대역으로 하향 변환된 수신 신호와 상기 D/A 변환기로부터 전송된 상쇄 신호가 혼합 입력되는 신호 혼합기; 및

간섭 신호가 제거된 중간주파수 대역의 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 주파수 상향 변환기를 포함하되,

상기 간섭제거 회로부는 주파수 스펙트럼 분석을 위한 DFFT(Discrete Fast Fourier Transform), 원하는 주파수 대역의 신호를 검출하는 대역통과 여파기, 적응적으로 수신신호와 내부 기준신호의 진폭, 위상 및 주파수 오차의 검출 및 수치제어연산기의 보정 데이터를 계산하기 위해 LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive LMS), CMA(Constant Modulus Algorithm) 중 적어도 어느 하나 이상 의 알고리즘이 구현된 알고리즘 회로 및 자기 기준신호 및 상쇄신호 생성을 위한 기준클록을 제공하는 적어도 하나 이상의 수치제어발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치.
제 1 항에 있어서,

상기 간섭제거 회로부는 EPLD(Erasable Programmable Logic Device) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 것을 특징으로 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 진폭 보정 데이터를 AGC(Automatic Gain Controller)단으로 전송하기 위한 AGC 커뮤니케이터;

상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 위상 보정 데이터를 DPS(Digital Phase Shifter)측으로 전송하기 위한 DPS 커뮤니케이터; 및

상기 디지털 신호 처리기로부터 수신된 주파수 보정 데이터를 AFC(Automatic Frequency Controller)단으로 전송하기 위한 AFC 커뮤니케이터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치.
제 1 항에 있어서,

디지털 신호 처리기로부터 중계기 망의 상태 데이터를 수신하여 원격지에서 중계기 망을 관리하는 NMS(Network Management System)로 송신하고, 상기 NMS로부터 중계기 망의 관리 및 제어를 위한 데이터를 수신하는 NMS 커뮤니케이터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중계기의 적응성 간섭 제거장치.
송신 안테나측에서 인출된 신호와 기준출력신호를 비교하여 자기오차정보를 산출하는 단계;

상기 산출된 자기오차정보에 기초하여 수치제어발진기의 보정량을 산출하여 수치제어발진기의 출력을 보정하는 단계;

상기 보정된 상기 수치제어발진기의 출력을 기준클록으로 이용하여 진폭, 오차 및 채널주파수 오차를 검출하는 단계;

상기 보정된 상기 수치제어발진기의 출력을 기준클록으로 이용하여 기준출력신호를 보정하는 단계;

상기 보정된 기준출력신호에 기초하여 상기 진폭, 오차 및 채널주파수의 보상값을 산출하는 단계;

상기 산출된 보상값에 기초하여 간섭신호를 상쇄시키기 위한 상쇄신호를 발생시키는 단계;

상기 발생된 상쇄신호와 수신 안테나측에서 수신되어 A/D 변환된 수신신호를 혼합하여 상기 수신신호에 포함된 간섭신호를 제거하는 단계; 및

상기 간섭신호가 제거된 상기 수신신호를 D/A 변환하여 상기 송신 안테나를 통해 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기에 있어서의 채널간 간 섭신호 제거 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 산출된 진폭, 오차 및 채널주파수의 보상값을 이용하여 AGC의 진폭 자동이득제어, DPS의 위상에 대한 자동위상제어 및 AFC의 자동주파수제어를 수행하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중계기에 있어서의 채널간 간섭신호 제거 방법.