KR100812279B1 - 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치 - Google Patents

궤환 간섭잡음 신호의 제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 무선 통신 시스템에서 발생하는 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 관한 것으로서, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하여 수신기 또는 증폭기에 입력되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 크기 및 기타의 변수를 검출 및 분석하고 크기를 제어하는 입력신호 검출/분석 및 제어부, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 정밀한 신호를 생성하는 3M 알고리즘 응용부, 경로신호(1) 및 (2)의 대응신호가 상호 정밀하게 일치하고 일정한 기준에 수렴하는 경우 경로신호(1) 및 (2)를 각각 출력하는 경로신호 비교/분석 및 제어부, 분석 결과에 따라 경로신호(1) 및 (2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부, 오직 원하는 신호성분만을 출력하는 출력신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
직접궤환신호, 간섭잡음, 무선통신, 다중경로신호, 원하는 신호

Description

궤환 간섭잡음 신호의 제거장치{CANCELLATION SYSTEM OF FEEDBACK INTERFERENCE SIGNAL}
도 1은 원하는 신호성분 및 원하지 않는 다수의 간섭잡음 신호 발생도.
도 2는 본 발명을 적용하기 위한 기본 시스템 구성도.
도 3은 본 발명에서 적용되는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치의 기본 구성도.
도 4는 도 3의 3M 알고리즘 응용부의 간이 구성도.
도 5는 본 발명에 적용되는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치의 기본 흐름도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 무선 중계기 시스템(증폭기)
102 : 원하는 신호
104 : 원하는 송신신호
106 : 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호
108 : 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호
110 : 직접궤환신호
112 : 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호
200 : 간섭잡음 검출/제거 시스템 202 : 증폭기
300 : 입력신호 검출/분석 및 제어부 302 : 3M 알고리즘 응용부
304 : 입력신호 검출/분석 및 제어부 306 : 3M 알고리즘 응용부
308 : 경로신호 비교/분석 및 제어부 310 : 신호처리 제어부
312 : 출력신호 생성부 400 : 지연시간 제어기
402 : 위상 제어기 404 : 대응신호 생성기
일반적으로 무선 중계기 시스템은 약한 크기를 가지고 있는 원하는 신호를 수신하여 증폭하며, 증폭된 신호를 송신 안테나를 통하여 전송하기 위한 지역의 무선공간으로 방사한다. 증폭기에 의하여 증폭된 송신신호는 원하는 수신신호에 비하여 아주 강한 크기의 신호이며 무선공간을 매체로 하기 때문에, 송신신호는 수신 안테나로 궤환하여 원하는 수신신호와 혼합되어 수신기에 다시 입력된다.
이렇게 수신 안테나로 직접 궤환하여 입력되는 송신신호(즉, 직접궤환신호)는 수신기의 성능을 떨어지게 하며, 발진의 기본 원인이 되는 간섭잡음 신호로 작용하게 된다. 따라서, 송신신호가 수신 안테나로 궤환 입력되는 신호는 수신기에 입력되지 않도록 검출하여 제거할 필요가 있다.
또한, 무선 환경에 따라서 발생하는 다양한 다중경로신호, 즉, 송신 안테나를 통하여 송출된 출력신호의 진폭, 위상 및 주파수 등의 변수가 변화되어 발생하 는 다중경로신호 성분이 다시 수신 안테나 및 수신기에 입력되는 현상은, 일반적으로 응용되고 있는 무선통신에서 발생하는 기본적 현상이다. 이러한 다중경로신호는 원활한 무선통신에 있어서 최대의 장애로 작용하고 있다.
이와 같이, 송신신호가 수신 안테나로 직접 궤환하는 직접궤환신호 및 기타의 다양한 다중경로신호는, 각각 진폭과 위상 및 지연시간을 가지고 시간에 따라 지속적으로 변화하는 신호이기 때문에, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 검출하는데 어려움이 있다.
상기와 같은 현상은 다양한 일반적 무선통신 시스템에서 발생하게 되며, 특히, 기지국에서 일정한 지역으로 송출된 전송신호가 경로손실, 차폐 및 회절 등에 의하여 기지국 출력신호가 미약하게 되어 통화가 불가능한 지역이 발생하는 경우에, 통화가 불가능한 지역(즉, 음영지역)에 설치되어 상기의 미약한 신호를 증폭시켜 이동국으로 출력함으로써 보다 양질의 이동통신 서비스를 제공하기 위한 목적으로 설치 및 운용되고 있는 무선 중계기 시스템에서도 발생한다.
이러한 무선 중계기 시스템에서 송신 안테나에 의하여 송출된 출력신호가 수신 안테나로 궤환하는 간섭잡음 신호는, 다시 수신 안테나로 입력되어 수신기의 성능을 저하하거나 발진을 유도하여 시스템이 원활하게 동작하지 못하게 한다.
즉, 무선중계 장치는 미약한 전파를 수신하여 증폭한 후, 증폭된 신호를 다시 송신하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 무선중계 장치는 별도의 수신 안테나와 별도의 송신 안테나를 구비하고 있다. 이와같은 무선중계 장치를 통하여 동일 주파수로 무선신호를 중계 및 전송하는 경우, 강한 송신신호가 수신 안테나로 궤환되어 수신 안테나를 통하여 원하는 수신신호와 함께 입력되며, 이렇게 입력된 궤환신호는 무선중계 장치의 기능을 약화시키는 원인이 된다.
따라서, 수신기에 입력되기 전에 수신단으로 궤환하는 궤환 간섭잡음 신호를 정확하게 검출하여 제거할 필요가 있다.
한편, 본 출원인은 최대-최소 및 평균치 정리를 응용한 간섭신호 제거장치를 출원하여 대한민국 특허 제60574호로 등록받은 바 있다.
그러나, 상기 특허는 기준신호를 이용하여 오직 하나의 일정한 신호를 검출 및 제거할 수 있어, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 신호가 동시에 존재하는 경우에는 다양한 간섭잡음 신호를 효율적으로 제거할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 무선 통신 시스템에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하여 수신기에 입력되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 일반적으로 응용하고 있는 각종 무선통신 시스템에서 수신 안테나로 입력되고 있는 다양한 간섭잡음(직접궤환신호, 다중경로신호, 무선채널 간섭신호 및 기타 잡음신호 등을 포함) 중에서, 송신 안테나에서 송출된 출력신호에 의하여 발생하는 간섭잡음 신호, 즉, 송신 안테나에서 수신 안테나로 직접 궤환되어 입력하는 직접궤환신호 및 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호, 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호와 같은 원하지 않은 궤환 간섭잡음 신호를 검출하여 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선통신에서 일반적으로 발생되는 현상, 즉, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 수신기 또는 증폭기에 입력되는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 수신기에 입력되지 않도록 수신기의 입력단자 이전에서 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하는 것을 목적으로 한다.
특히, 동일한 주파수를 사용하여 송신 및 수신을 행하는 동일 주파수 무선통신 시스템에서, 송신 안테나를 통하여 송출되는 무선 송신신호가 수신 안테나로 궤환하는 간섭잡음 신호, 즉, 수신 안테나로 직접 궤환되어 입력하는 직접궤환신호 및 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호, 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호의 검출 및 제거를 위하여 응용이 가능한 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선통신 시스템을 설치 및 운용하고 있는 외부의 무선통신 환경조건 등의 변화에 의하여 실시간적으로 변화되어 궤환하는 간섭잡음 신호의 진폭, 위상 및 지연시간 등의 변화에 실시간적으로 적응할 수 있는 실시간 적응성 기능을 가지고 있는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선통신 기기 뿐만 아니라 다양한 일반적 통신기기 및 통신장치의 수신단으로 입력되는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여 응용이 가능한 실시간 적응성 기능을 가지고 있는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서, 외부의 무선 공간에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 결합되어 두 개의 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 크기 및 기타의 변수를 검출 및 분석하고, 시스템의 요구에 따라 입력신호의 크기를 제어할 수 있는 입력신호 검출/분석 및 제어부; 상기 입력신호 검출/분석 및 제어부에 의하여 검출/분석 및 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 입력받아, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(상쇄신호)를 생성하는 3M 알고리즘 응용부; 상기 3M 알고리즘 응용부에 의하여 검출된 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 대응신호를 입력받아, 대응신호가 가지고 있는 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 상호 비교 및 분석하고, 비교 및 분석된 결과에 따라 오차가 존재하는 경우 오차를 보상하기 위한 제어 값을 생성하여 오차를 제어하며, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 대응신호가 상호 정밀하게 일치하고 일정한 기준에 수렴하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 출력하는 경로신호 비교/분석 및 제어부; 상기 경로신호 비교/분석 및 제어부에 의하 여 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교/분석 및 제어하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 서로 정밀하게 일치하는 크기의 값을 가지는 경우, 3M 알고리즘 응용부의 출력신호인 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 이용하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과에 따라 상기 변수가 일치하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부; 및 상기 신호처리 제어부에 의하여 상호 역위상으로 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 결합하여, 상호 역위상을 가지는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 서로 상쇄하여 제거하고 오직 원하는 신호성분만을 출력하며, 출력된 원하는 신호성분의 크기가 요구하는 기준에 대비하여 이득을 제어할 수 있는 출력신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되는 신호가 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 등이 결합되어 있는 경우, 입력되는 신호 중에서 오직 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위하여, 두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하는 입력신호 검출/분석 및 제어부; 상기 입력신호 검출/분석 및 제어부에 의하여 검출/분석 및 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 입력받아, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신 호 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(상쇄신호)를 생성하는 3M 알고리즘 응용부; 상기의 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하는 입력신호 검출/분석 및 제어부 및 3M 알고리즘 응용부에 의하여 처리된 결과를 이용하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 상호 비교 및 분석하거나 제어 및 상호 결합하여, 오직 원하는 신호성분 및 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호만을 출력하는 경로신호 비교/분석 및 제어부; 상기 경로신호 비교/분석 및 제어부에 의하여 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교/분석 및 제어하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 서로 정밀하게 일치하는 크기의 값을 가지는 경우, 3M 알고리즘 응용부의 출력신호인 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 이용하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과에 따라 상기 변수가 일치하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부; 및 상기 신호처리 제어부에 의하여 상호 역위상으로 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 결합하여, 상호 역위상을 가지는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 서로 상쇄하여 제거하고 오직 원하는 신호성분만을 출력하며, 출력된 원하는 신호성분의 크기가 요구하는 기준에 대비하여 이득을 제어하는 출력신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 경로신호(1)을 처리하기 위한 3M 알고리즘 응 용부(302) 및 경로신호(2)를 처리하기 위한 3M 알고리즘 응용부(306)는, 기준신호를 이용하여 오직 하나의 일정한 신호를 검출 및 제거하고, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호의 주요한 변수를 제어하여, 시스템 지연시간의 제어, 정밀한 위상의 제어 및 정밀한 대응신호를 각각 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)는, 상기 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교 및 분석하고, 비교 및 분석된 결과의 크기가 상호 다른 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 초단에 각각 위치하고 있는 입력신호 검출/분석 및 제어부(300) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304)를 제어하여, 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출되는 대응신호가 상호 동일한 크기가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 대하여 각각 검출된 대응신호를 상호 비교 및 분석하고, 오직 하나의 수신 안테나 시스템이 존재하는 경우 및 다수의 수신 안테나 시스템이 동시에 존재하는 경우에도 응용이 가능한 3M 알고리즘 응용부(302), 3M 알고리즘 응용부(306) 및 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하기 위하여 입력신호 검출/분석 및 제어부(300), 3M 알고리즘 응용부(302) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304), 3M 알고리즘 응용부(306)를 포함하고, 상기의 입력신호 검출/분석 및 제어부(300), 3M 알고리즘 응용부(302) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304), 3M 알고리즘 응용부(306)를 통하여 처리된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 비교 및 분석하고 결합하여, 오직 원하는 신호성분 및 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호만을 출력하기 위한 경로신호 비교/분석 및 제어부(308), 신호처리 제어부(310) 및 출력신호 생성부(312)를 포함하며, 송신 안테나에서 송출된 출력신호가 수신단으로 궤환하는 다양한 간섭잡음 신호를 실시간 및 적응적으로 검출 및 제거하여, 셀룰러, PCS 시스템, IMT-2000 시스템 및 CDMA 기술을 적용하는 무선통신 시스템 등에 응용이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 동일 주파수를 사용하는 무선통신 기기 등에서 발생하는 다양한 간섭잡음 신호가 수신기에 입력되지 않도록, 수신기의 입력단자 이전에서 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출하고 제거하며, 일반적 통신기기 및 통신장치의 수신단으로 입력되는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여 응용이 가능한 실시간 적응성 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 정보의 전달 및 전송을 위하여 일반적으로 응용되고 있는 주파수 대역에 작용하는 간섭잡음, 즉 In-band 간섭잡음 신호가 가지고 있는 고유한 변수인 진폭, 위상 및 지연시간의 검출 및 검출된 변수의 제어에 의하여, In-band 간섭잡음 신호를 제거할 수 있는 적응성 제어기술을 응용한 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출장치이다.
본 발명은 수신 안테나로 직접 궤환되고 있는 직접궤환신호를 이용하여 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(상쇄신호)를 정확하게 검출하고, 검출된 대응신호를 이용하여 수신 안테나를 통하여 입력되는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하고 잔류하는 오직 원하는 신호만을 수신기에 입력할 수 있도록 하였다는 데 그 특징이 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 경로신호(1) 및 경로신호(2)로 표기하여 사용하기로 한다.
도 1은 원하는 신호성분 및 원하지 않는 다수의 간섭잡음 신호 발생도이고, 도 2는 본 발명을 적용하기 위한 기본 시스템 구성도이며, 도 3은 본 발명에서 적용되는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치의 기본 구성도이고, 도 4는 도 3의 3M 알고리즘 응용부의 간이 구성도이며, 도 5는 본 발명에 적용되는 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치의 기본 흐름도이다.
먼저, 도 1은 본 발명을 간단하게 설명하기 위한 무선 중계기 시스템의 개략도이며, 무선 중계기 시스템에서 발생하는 다양한 신호성분을 표기하고 있다. 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 중계기 시스템 또는 증폭기(100), 원하는 신호(WS:Wanted Signal)(102), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호(Txs:Transmitted Signal)(104), 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS:Wanted Signal-Multipath Fading Signal)(106), 송신 안테나에서 출력되 는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS:Transmitted Signal-Multipath Fading Signal)(108), 직접궤환신호(DFS)(110), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS:Direct Feedback Signal-Multipath Fading Signal)(112)를 포함하여 구성된다.
상기 원하는 신호(WS:Wanted Signal)(102)는, 무선 중계기 시스템이 중계전송하기 위한 신호성분으로서 기지국으로부터 직접 받을 수 있는 신호를 의미이다.
상기 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS:Wanted Signal-Multipath Fading Signal)(106)는, 기지국에서 송신된 원하는 신호가 무선 중계기 시스템으로 전달되는 과정에서 반사물체 및 기타의 장애물에 의하여 발생하는 신호를 의미한다.
상기 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS:Transmitted Signal-Multipath Fading Signal)(108)는, 무선 중계기 시스템에서 출력된 신호가 가입자 단말기 등에 전송되는 과정에서 반사물체 및 기타의 장애물에 의하여 발생하는 다중 경로신호로서, 무선 중계기 시스템의 수신 안테나로 입력하는 신호성분을 의미한다.
상기 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS:Direct Feedback Signal-Multipath Fading Signal)(112)는, 무선 중계기 시스템의 출력신호가 다시 무선 중계기 시스템의 수신 안테나로 직접 되돌아 오는 신호성분을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 말하는 "3M 알고리즘 응용부"중 "3M"이라 함은, 본 출 원인이 출원하여 한국 특허 제60574호로 등록된 최대 -최소 및 평균치 정리를 응용한 간섭신호 제거장치에 기재된 최대(Maximun), 최소(Minimun) 및 평균치(Mean)를 칭하는 것으로 한다.
본 발명에서 검출 및 제거하기 위한 간섭잡음 신호는, 상기의 다양한 신호성분 중에서 증폭기를 경유하여 증폭된 출력신호가 송신 안테나의 종단에서 송출된 후, 송출된 출력신호가 수신 안테나로 궤환하여 발생하는 다양한 간섭잡음 신호, 즉, 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS)(108), 직접궤환신호(DFS)(110), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS)(112)이다. 여기서, 원하는 신호(WS) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)(106)는 본 발명에서 고려하지 않기로 한다.
도 2는 본 발명을 적용하기 위한 기본 시스템 구성도로서, 입력신호를 수신하는 두 개의 수신 안테나 시스템과 출력신호를 송출할 수 있는 송신 안테나 시스템을 구비하고 있다.
도 2에 도시된 기본 시스템은, 두 개의 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2), 증폭기를 경유하여 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호 중에서 일정한 비율로 분배한 신호를 기준신호로 이용하여 상기 도 1에서 나타내고 있는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS)(108), 직접궤환신호(DFS)(110), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS)(112)를 검출하고 제거하는 기능을 수행하는 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)과, 간섭잡음 검 출/제거 시스템(200)에 의하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하고 잔류하는 신호성분, 즉, 원하는 신호(WS)(102) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)(106) 만을 증폭하여 송신 안테나로 전송하는 증폭기(202)로 구성되어 있다.
즉, 도 2에 도시된 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)은, 도 1에서 나타내고 있는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 원하는 신호(단, 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호 포함)를 제외한 나머지의 신호, 즉, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분이 수신기에 입력되기 전에, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 실시간적 및 적응적으로 검출하고 제거하기 위한 것이다.
상기 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)에 있어서 간섭잡음의 검출 및 제거는, 본 출원인이 출원하여 등록을 받은 대한민국 특허 제605674호(최대-최소 및 평균치 정리를 응용한 간섭신호 제거장치)에 개시되어 있는 기술이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호의 검출 및 제거장치의 기본 구성도를 나타낸 것이다.
상기 장치는, 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수를 각각 검출 및 분석하고 제어할 수 있는 입력신호 검출/분석 제어부(300) 및 입력신호 검출/분석 제어부(304), 상기 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 시스템 지연시간 제어, 위상의 제어 및 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)의 검출 및 제어기능을 각각 수행하는 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306), 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용 부(306)에 의하여 경로신호(1)에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 상호 비교 및 분석하고 제어하는 경로신호 비교/분석 및 제어부(308), 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)의 비교 및 분석의 결과에 따라 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 구성하고 있는 신호의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부(310), 상기 신호처리 제어부(310)에 의하여 상호 역위상의 신호로 위상이 변환된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 결합하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음, 즉, 수신 안테나로 직접 궤환되어 입력하는 직접궤환신호 및 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호, 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 검출 및 제거하고 오직 원하는 신호성분(단, 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 포함 함) 만을 출력하기 위하여 출력신호를 비교 및 분석하고 제어하는 기능을 수행하는 출력신호 생성부(312)를 포함하고 있다.
본 발명을 적용하기 위한 기본 시스템 구성도를 나타내고 있는 도 2에서와 같이, 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)으로 입력하고 있는 신호성분은 경로신호(1) 및 경로신호(2)로 분류할 수 있다.
두 개의 수신 안테나 시스템을 경유하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 구성하는 신호성분은, 원하는 신호(WS), 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS), 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발 생하는 다중경로신호(Txs-MFS) 등을 포함하고 있다.
상기 경로신호(1) 및 경로신호(2)로 입력되고 있는 상기의 다양한 신호 중에서 가장 큰 크기의 값을 가지고 있는 신호성분은 직접궤환신호(DFS)이다.
즉, 도 1에서 나타내고 있는 다양한 신호성분을 크기에 따라 분류하면, 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS), 원하는 신호(WS) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)의 순위로 분류할 수 있다.
시스템에 나쁜 영향으로 작용하는 신호성분은, 상기의 신호성분 중에서 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)이다. 다만, 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)는 본 발명에서 고려하지 않기로 한다.
이러한 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분이 실제 시스템 또는 증폭기에 입력되는 경우, 시스템은 발진하게 되며, 발진에 의하여 시스템은 손상되거나 시스템 성능이 저하하게 된다.
상기의 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 시스템 및 증폭기에 입력되기 전에 검출 및 제거할 필요성이 있으나, 시스템 구조 및 시스템 설계방법, 시스템에 작용하는 간섭잡음 신호의 크기 및 특성 등에 의하여 다양한 한계가 존재하게 된 다.
따라서, 본 발명은 상기의 다양한 한계를 극복하기 위하여, 시스템에 입력되고 있는 다양한 간섭잡음 신호성분 중에서 시스템 및 증폭기에 가장 나쁜 영향을 줄 수 있는 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS)를 검출하여 제거하고자 하는 것이다.
상기의 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 직접궤환신호(DFS)는, 증폭기에서 증폭되어 송신 안테나의 종단에서 송출된 신호성분이 수신 안테나로 직접 궤환되어 입력하는 신호성분(직접궤환신호)으로서, 상기의 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 크기의 신호성분을 가지고 있기 때문에 시스템 및 증폭기에 가장 나쁜 영향을 주는 신호이다.
즉, 직접궤환신호는 각 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함된 다양한 신호성분 중에서 가장 크기가 크며, 가장 큰 크기에 의하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 입력신호 특성을 결정한다.
따라서, 두 개의 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호를 검출하여 제거하게 되면, 시스템에 입력되고 있는 다양한 간섭잡음 신호성분의 특성을 현저하게 개선할 수 있다.
이하, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 다양한 간섭잡음 신호성분 중에서 시스템에 가장 나쁜 영향을 주고 있는 직접궤환신호를 중점으로 하여 본 발명을 설명한다.
본 발명을 적용하기 위한 기본 시스템 구성도를 나타내고 있는 도 2에서와 같이, 입력신호를 수신하는 두 개의 수신 안테나 시스템을 경유하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)는, 원하는 신호(WS), 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS), 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS) 등이 결합된 신호성분이다.
시스템 구조 및 시스템 설계방법, 시스템 설치 및 운용 장소, 시스템 운용 기법 등에 따라 특별하고 급격한 무선통신 환경의 변화가 없는 경우에는, 항상 일정한 기준의 고정 변수(지연시간, 위상 및 진폭)를 가지고 경로신호(1) 및 경로신호(2)가 입력되고 있다고 볼 수 있다.
즉, 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)에서 출력되고 있는 신호를 증폭하는 증폭기의 이득 및 위상이 시간에 따라 급격하게 변화하지 않는 경우에는, 송신 안테나에서 송출된 출력신호가 직접 수신 안테나로 궤환되어 입력하는 직접궤환신호의 크기는, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 설정된 설계 기준 및 제어에 따라 거의 고정된 일정한 값을 가지게 된다.
또한, 두 개의 수신 안테나 시스템을 상호 근접한 위치에 설치하는 경우, 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 기타의 다양한 간섭잡음(즉, 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호, 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호)는, 시스템 구조 및 시스템 설계방법, 시스템 설치 및 운용 장소, 시스템 운용 기법 등에 따라 유사한 크기 및 유사한 지연시간과 위상을 가지고 입력된다.
따라서, 가장 크게 나쁜 영향을 주고 있는 직접궤환신호를, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 검출하고 제거하는 표준신호(기준신호)로 설정하여도 무리가 없다. 즉, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여, 시스템에 가장 나쁜 영향을 주는 직접궤환신호를 응용하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음을 제거하는 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 입력신호 검출/분석 및 제어부(300)는, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 수신 안테나 시스템의 입력단에서 결합되어 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 검출 및 제거하는 기능을 수행하는 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)으로 입력하고 있는 경로신호(1)의 초단에 위치하고 있다.
상기 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)으로 입력하는 경로신호(1)에 포함되어 있는 신호성분은, 원하는 신호(WS), 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS), 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS) 등이 있다.
상기 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)은, 수신 안테나의 입력단에서 결합되어 입력되고 있는 경로신호(1)의 특성을 분석하기 위하여, 경로신호(1)을 검출하고 검출된 경로신호(1)이 가지고 있는 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과를 이용하여 시스템이 요구하는 제어 기능에 따라 입력되고 있는 경로신 호(1)의 변수를 제어하는 기능을 수행한다.
3M 알고리즘 응용부(302)는, 본 출원인에 의해 출원되어 대한민국 특허 제 605674호도 등록되어 있는 "최대-최소 및 평균치 정리를 응용한 간섭신호 제거장치"의 세부적 기능을 포함하고 있다.
상기 특허는, 송신 안테나의 출력단으로 전송되고 있는 신호성분 중에서 일정한 비율로 분배한 신호를 기준신호로 이용하며, 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호를 구성하고 있는 다양한 신호성분 중에서 상기의 일정한 비율로 분배된 기준신호가 가지고 있는 변수(진폭, 위상 및 지연시간)와 상관성을 가지고 있는 오직 원하지 않는 하나의 신호를 검출 및 제거할 수 있는 발명이다.
즉, 상기 특허는, 원하지 않는 신호성분이 가지고 있는 주요한 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 제어하기 위하여, 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭의 제어에 의하여 원하지 않는 신호성분을 제거하기 위한 대응신호를 검출하며, 정밀한 진폭의 제어에 의하여 검출된 대응신호와 입력되고 있는 원하지 않는 신호와 결합하여 입력되고 있는 신호 중에서, 대응신호와 상관성이 가장 큰 원하지 않는 신호성분만을 제거하고, 오직 원하는 신호성분만을 검출한다.
3M 알고리즘 응용부(302)는, 일정한 비율로 분배된 기준신호가 가지고 있는 변수(진폭, 위상 및 지연시간)와 큰 상관성을 가지고 있는 원하지 않는 신호성분, 즉, 경로신호에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대한 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭의 제어에 의하여, 원하지 않는 직접궤환신호를 제거하기 위한 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출한다. 그리하여, 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(1)에 대한 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭을 제어하여, 원하지 않는 신호성분 중에서 가장 큰 진폭의 값을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 신호(대응신호 또는 상쇄신호)를 검출하는 기능을 수행한다.
입력신호 검출/분석 및 제어부(304)는, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 수신 안테나 시스템의 입력단에서 결합되어 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 검출 및 제거하는 기능을 수행하는 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)으로 입력하고 있는 경로신호(2)의 초단에 위치하고 있다.
간섭잡음 검출/제거 시스템(200)으로 입력하는 경로신호(2)에 포함되어 있는 신호성분은, 원하는 신호(WS), 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS), 직접궤환신호(DFS), 직접궤환신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(DFS-MFS), 송신 안테나에서 출력되는 원하는 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(Txs-MFS) 등이 있다. 상기 간섭잡음 검출/제거 시스템(200)은, 수신 안테나의 입력단에서 결합되어 입력되고 있는 경로신호(2)의 특성을 분석하기 위하여, 경로신호(2)를 검출하고 검출된 경로신호(2)가 가지고 있는 변수(진폭, 위상 및 지연시간)를 분석하며, 분석된 결과를 이용하여 시스템이 요구하는 제어 기능에 따라 입력되고 있는 경로신호(2)의 변수를 제어하는 기능을 수행한다.
3M 알고리즘 응용부(306)는, 대한민국 특허 제605674호로 등록된 최대-최소 및 평균치 정리를 응용한 간섭신호 제거장치의 세부적 기능을 포함하고 있다.
즉, 상기 특허는, 송신 안테나의 출력단으로 전송되고 있는 신호성분 중에서 일정한 비율로 분배한 신호를 기준신호로 이용하며, 수신 안테나를 통하여 입력되 고 있는 경로신호를 구성하고 있는 다양한 신호성분 중에서, 상기의 일정한 비율로 분배된 기준신호가 가지고 있는 변수(진폭, 위상 및 지연시간)와 상관성을 가지고 있는 오직 원하지 않는 하나의 신호를 검출 및 제거한다.
또한, 상기 특허는, 원하지 않는 신호성분이 가지고 있는 주요한 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 제어하기 위하여, 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭의 제어에 의하여 원하지 않는 신호성분을 제거하기 위한 대응신호를 검출한다. 그리하여, 정밀한 진폭의 제어에 의하여 검출된 대응신호와 입력되고 있는 원하지 않는 신호와 결합하여 입력되고 있는 신호 중에서, 대응신호와 상관성이 가장 큰 원하지 않는 신호성분만을 제거하고, 오직 원하는 신호성분만을 검출한다. .
3M 알고리즘 응용부(306)는, 일정한 비율로 분배된 기준신호가 가지고 있는 변수(진폭, 위상 및 지연시간)와 큰 상관성을 가지고 있는 원하지 않는 신호성분, 즉, 경로신호에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대한 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭의 제어에 의하여 원하지 않는 직접궤환신호를 제거하기 위하여, 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출하고 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(2)에 대한 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭을 제어하여, 원하지 않는 신호성분 중에서 가장 큰 진폭의 값을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출한다.
경로신호 비교/분석 및 제어부(308)는, 경로신호(1)를 구성하고 있는 신호성분 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출하는 3M 알고리즘 응용부(302)의 검출신호와, 경로신호(2)를 구성하 고 있는 신호성분 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 신호(대응신호 또는 상쇄신호)를 검출하는 3M 알고리즘 응용부(306)의 검출신호를 상호 비교 및 분석한다.
비교 및 분석된 결과의 크기가 상호 다른 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 초단에 각각 위치하고 있는 입력신호 검출/분석 및 제어부(300) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304)를 제어하여, 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)의 검출신호를 상호 동일한 크기가 되도록 하는 비교분석 및 제어기능을 수행한다.
즉, 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)에 입력되고 있는 3M 알고리즘 응용부(302)의 검출신호와 3M 알고리즘 응용부(306)의 검출신호는, 각각 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 구성하고 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분 중에서 가장 큰 진폭의 값을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)이며, 경로신호(1)에 포함되어 있는 직접궤환신호 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)로서, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호의 크기에 따라 서로 다른 크기의 값을 가질 수 있게 된다.
즉, 경로신호(1)에 포함되어 있는 직접궤환신호와 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 각각 서로 상이한 경우, 3M 알고리즘 응용부(302)에서 검출된 대응신호와 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 대응신호는 서로 상이한 크기를 나타내고 있기 때문에, 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)에서 비교 및 분석에 따 라 상이한 크기의 값을 검출할 수 있게 된다.
이렇게 검출된 차이의 값에 의해, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 초단에 각각 위치한 입력신호 검출/분석 및 제어부(300) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304)를 제어하여, 3M 알고리즘 응용부(302)에서 검출된 대응신호와 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 대응신호를 상호 정밀하게 일치시킬 수 있다.
상기와 같은 방법으로 3M 알고리즘 응용부(302)에서 검출된 대응신호와 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 대응신호를 상호 정밀하게 일치시키는 경우, 경로신호(1)에 포함되어 입력하는 직접궤환신호와 경로신호(2)에 포함되어 입력하는 직접궤환신호의 크기는 서로 정밀하게 일치하게 된다.
이 경우, 경로신호(1)로 입력하는 기타의 신호성분 중에서 원하는 신호(WS) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)를 제외한 기타의 간섭잡음 신호성분과, 경로신호(2)로 입력하는 기타의 신호성분 중에서 원하는 신호(WS) 및 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호(WS-MFS)를 제외한 기타의 간섭잡음 신호성분은, 서로 일치하는 크기의 진폭, 위상 및 지연시간을 가지고 있다고 볼 수 있다.
한편, 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 다양한 신호성분 중에서, 오직 원하지 않는 신호성분만을 상호 동일한 크기의 값을 가질 수 있게 하고, 원하는 신호성분은 서로 큰 차이의 값을 가질 수 있도록 할 수도 있다.
즉, 두 개의 수신 안테나 시스템을 상호 적당하게 조합하여 설계 및 설치하 여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 통하여 입력되고 있는 원하는 신호성분의 크기가 서로 큰 차이가 나도록 할 수 있으며, 이러한 안테나의 설계 및 설치 방법은 현재 다양한 방법으로 응용되고 있다.
상기의 3M 알고리즘 응용부(302)에서 검출된 대응신호(또는 상쇄신호)와 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 대응신호(또는 상쇄신호)를 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)에서 상호 비교분석 및 제어한 결과, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)가 서로 정밀하게 일치하는 크기의 값을 가지는 경우, 3M 알고리즘 응용부(302)의 출력신호와 3M 알고리즘 응용부(306)의 출력신호에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호는 서로 동일한 값을 가지고 있다고 볼 수 있다.
이때 신호처리 제어부(310)는, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 제거하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과에 따라 변수(진폭, 위상 및 지연시간)가 일치하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.
즉, 신호처리 제어부(310)의 위상 제어에 의하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분은 상호 역위상을 가지는 신호로 변환된다.
출력신호 생성부(312)는, 상기의 신호처리 제어부(310)의 제어에 의하여 상호 역위상을 가지는 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 이용하여 오직 원하는 신호성 분(단, 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 포함함) 만을 출력하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 결합하여 원하는 신호성분만을 검출하며, 검출된 원하는 신호성분이 요구하고 있는 크기의 출력을 가지도록 제어하기 위한 이득 제어기를 포함하고 있다.
즉, 상기의 신호처리 제어부(310)에서 상호 역위상을 가지도록 위상이 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)는 상호 역위상의 신호성분을 가지고 있으며, 출력신호 생성부(312)에 입력되고 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분의 위상이 상호 역위상으로 변환되어 있기 때문에, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 결합하는 경우, 동일한 크기 및 역위상을 가지는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분은 서로 상쇄되어 없어지며 오직 원하는 신호성분(단, 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 포함 함) 만을 출력하게 된다.
또한, 신호처리 제어부(31)는, 출력된 원하는 신호성분의 크기가 요구하는 기준에 대비하여 너무 작거나 또는 너무 큰 값을 가지는 경우, 이득을 제어하여 요구하는 기준의 크기를 가지고 출력할 수 있도록 이득을 제어하는 기능을 수행한다.
도 4는 도 3의 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)의 간이 구성도를 도시한 것이다.
상기 3M 알고리즘 응용부(302)(306)는, 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호에 대한 지연시간의 제어, 위상의 제어 및 정밀한 진폭의 제어에 의하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 진폭의 값을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출하는 기능을 수행하며, 지연시간 제어기(400), 위상 제어기(402) 및 대응신호 생성기(404)로 구성된다.
상기 지연시간 제어기(400)는, 도 2에서 나타내고 있는 기준신호, 즉, 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호를 일정한 비율로 분배한 신호와 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 다수의 신호 중에서, 상기의 기준신호과 대비하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함된 다수의 신호 중에서 가장 큰 상관도를 가지고 있는 직접궤환신호의 시간차이를 일정한 신호처리 기준점에서 검출하여, 각각 상호 일치하게 한다.
일반적으로, 일정한 신호처리 기준점을 기준으로 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 도달하는 시간과, 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호를 일정한 비율로 분배한 기준신호가 도달하는 시간을 비교하면, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 기준신호에 대비하여 다소의 지연시간을 가지고 일정한 신호처리 기준점에 도달하게 된다.
따라서, 일정한 신호처리 기준점에서 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호와 일정한 비율로 분배된 출력신호(기준신호)의 지연시간을 상호 일치하기 위해서는, 일정한 비율로 분배된 출력신호(기준신호)를 일정한 시간 동안 지연시켜, 신호처리 기준점에서 지연시간을 상호 일치하도록 한다.
위상 제어기(402)는, 일정한 신호처리 기준점에서 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호와, 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호를 일정한 비율로 분배한 기준신호의 지연시간을 일치하도록 제어한 후, 미소한 지연시간의 변화 등에 의하여 나타나는 위상의 변화를 정밀하게 일치시키도록 제어한다.
대응신호 생성기(404)는, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호와 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호를 일정한 비율로 분배한 기준신호의 진폭을 상호 비교하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 다양한 신호성분 중에서 기준신호와 가장 큰 상관도를 가지고 있는 신호, 즉 제거하기 위한 직접궤환신호의 진폭의 크기와 상호 정밀하게 일치하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 생성한다.
도 5는, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여 원하지 않는 궤환 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 알고리즘의 흐름도를 도시한 것이다.
한편, 도 2와 같이 구성된 무선통신 시스템은, 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호 중에서 일정한 비율로 분배한 신호를 기준신호로 이용할 수 있으며, 분배된 기준신호와 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 신호성분의 상관성을 상호 각각 비교하여, 직접궤환신호에 대응하는 정밀한 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 각각 포함되어 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호(또는 상쇄신호)를 상호 정밀하게 일치되도록 제어하고, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상이 되도록 제어하여 결 합하는 경우, 송신 출력신호에 의하여 발생하는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호는 제거되고, 오직 원하는 신호성분(단, 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 포함 함)만을 출력하여 증폭기에 입력하게 할 수 있다.
일반적으로 응용되고 있는 무선통신 시스템의 송신 안테나에서 수신 안테나로 직접 궤환하는 직접궤환신호는, 원하는 신호 및 기타의 다양한 간섭잡음 신호에 비하여 대단히 큰 진폭을 가지는 신호이기 때문에 반드시 검출하여 제거할 필요가 있다.
상기 직접궤환신호는 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호에서 일정한 비율로 분배된 기준신호와 상호 상관성을 가지고 있기 때문에, 이 기준신호를 이용하게 되면 직접궤환신호를 용이하게 검출 및 제거할 수 있다.
즉, 수신 안테나 시스템의 입력단에서 결합되어 수신 안테나로 입력되고 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 크기의 신호성분을 가지고 있는 직접궤환신호는, 송신 안테나로 전송되고 있는 출력신호에서 일정한 비율로 분배된 기준신호와 상호 상관성을 가지고 있으므로, 상호 상관성에 의하여 직접궤환신호에 대응하는 정밀한 대응신호(또는 상쇄신호)를 검출할 수가 있다.
따라서, 정밀하게 검출된 대응신호를 이용하여 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 직접궤환신호를 쉽게 검출 및 제거할 수 있으며, 잔류하는 신호, 즉, 오직 원하는 신호 성분과 기타의 간섭신호만을 수신기에 입력할 수 있기 때문에, 직접궤환신호에 의하여 발생하는 발진을 방지할 수 있고, 또한 전력증폭기의 출력을 향상시켜 시스템의 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 송신 출력신호에 의하여 발생하는 다양한 간섭잡음 신호에 의하여 무선통신 시스템에서 야기될 수 있는 제반 문제점을 해결할 수 있고, 본 발명에 따른 무선통신 시스템은 설계 및 제품화가 가능한 실시간 적응형으로서 무선통신 시스템에서 흔히 발생되는 직접궤환신호 및 기타의 다양한 간섭잡음 신호의 영향을 현저하게 제거할 수 있다.
특히, 본 발명은 기지국 시스템에 적용이 가능할 뿐만 아니라, 이동통신용 무선 중계기 시스템 및 기타 다양한 일반적 통신 시스템에도 적용이 가능하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하여 수신기에 입력되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 송신 안테나에서 수신 안테나로 직접 궤환하는 직접궤환신호 및 기타 다양한 간섭잡음 신호를 검출하고 제거하여, 오직 원하는 신호(단, 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호를 포함함)만을 출력하여 수신기의 입력단으로 입력할 수 있기 때문에 수신기의 발진현상 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 무선 중계기 시스템에서 흔히 발생되는 직접궤환신호 및 송신 출력신호에 의하여 발생하는 기타의 다양한 간섭잡음 신호가 수신기에 입력되지 않도록 할 수 있으므로, 무선 중계기 시스템의 입/출력 신호의 분리도를 개선시켜 무선 중계기 시스템의 출력을 크게 할 수 있고, 결과적으로 무선 중계기 시스템이 담당하는 서비스 영역 및 커버리지(Coverage)를 넓게 할 수 있으며, 서비스 품질 및 시스템의 안정성과 시스템의 성능을 향상시켜 가입자 수용용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 현재 상용화되고 있는 셀룰러, PCS 시스템, IMT-2000 시스템 및 CDMA 기술을 적용하는 무선통신 시스템 등에 전반적으로 응용이 가능할 뿐만 아니라, 기타 일반적 통신 시스템에도 널리 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서,
    외부의 무선 공간에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 결합되어 두 개의 수신 안테나 시스템을 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 크기, 위상, 주파수 및 지연시간 변수를 검출 및 분석하고, 시스템의 요구에 따라 입력신호의 크기를 제어할 수 있는 입력신호 검출/분석 및 제어부;
    상기 입력신호 검출/분석 및 제어부에 의하여 검출/분석 및 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 입력받아, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호를 생성하는 3M 알고리즘 응용부;
    상기 3M 알고리즘 응용부에 의하여 검출된 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 대응신호를 입력받아, 대응신호가 가지고 있는 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 상호 비교 및 분석하고, 비교 및 분석된 결과에 따라 오차가 존재하는 경우 오차를 보상하기 위한 제어 값을 생성하여 오차를 제어하며, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 대응신호가 상호 정밀하게 일치하고 시스템에서 요구하는 일정한 기준값에 수렴하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 출력하는 경로신호 비교/분석 및 제어부;
    상기 경로신호 비교/분석 및 제어부에 의하여 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교/분석 및 제어하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 서로 정밀하게 일치하는 크기의 값을 가지는 경우, 3M 알고리즘 응용부의 출력신호인 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 이용하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과에 따라 상기 변수가 일치하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부; 및
    상기 신호처리 제어부에 의하여 상호 역위상으로 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 결합하여, 상호 역위상을 가지는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 서로 상쇄하여 제거하고 오직 원하는 신호성분만을 출력하며, 출력된 원하는 신호성분의 크기가 요구하는 기준에 대비하여 이득을 제어할 수 있는 출력신호 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  2. 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서,
    두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되는 신호가 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 등이 결합되어 있는 경우, 입력되는 신호 중에서 오직 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위하여, 두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되고 있는 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하는 입력신호 검출/분석 및 제어부;
    상기 입력신호 검출/분석 및 제어부에 의하여 검출/분석 및 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 입력받아, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호 중에서 가장 큰 진폭을 가지고 있는 직접궤환신호에 대응하는 대응신호를 생성하는 3M 알고리즘 응용부;
    상기의 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하는 입력신호 검출/분석 및 제어부 및 3M 알고리즘 응용부에 의하여 처리된 결과를 이용하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 상호 비교 및 분석하거나 제어 및 상호 결합하여, 오직 원하는 신호성분 및 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호만을 출력하는 경로신호 비교/분석 및 제어부;
    상기 경로신호 비교/분석 및 제어부에 의하여 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교/분석 및 제어하여, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호가 서로 정밀하게 일치하는 크기의 값을 가지는 경우, 3M 알고리즘 응용부의 출력신호인 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 이용하여 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 제거하기 위하여 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 변수인 진폭, 위상 및 지연시간을 분석하며, 분석된 결과에 따라 상기 변수가 일치하는 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 위상을 상호 역위상으로 변환할 수 있도록 제어하는 신호처리 제어부; 및
    상기 신호처리 제어부에 의하여 상호 역위상으로 제어된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 결합하여, 상호 역위상을 가지는 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호성분을 서로 상쇄하여 제거하고 오직 원하는 신호성분만을 출력하며, 출력된 원하는 신호성분의 크기가 요구하는 기준에 대비하여 이득을 제어하는 출력신호 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경로신호(1)을 처리하기 위한 3M 알고리즘 응용부(302) 및 경로신호(2)를 처리하기 위한 3M 알고리즘 응용부(306)는, 기준신호를 이용하여 오직 하나의 일정한 신호를 검출 및 제거하고, 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 포함되어 있는 직접궤환신호의 주요한 변수를 제어하여, 시스템 지연시간의 제어, 정밀한 위상의 제어 및 정밀한 대응신호를 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)는, 상기 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교 및 분석하고, 비교 및 분석된 결과의 크기가 상호 다른 경우, 경로신호(1) 및 경로신호(2)의 초단에 각각 위치하고 있는 입력신호 검출/분석 및 제어부(300) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304)를 제어하여, 3M 알고리즘 응용부(302) 및 3M 알고리즘 응용부(306)에서 검출되는 대응신호가 상호 동일한 크기가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  5. 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서,
    두 개의 수신 안테나를 통하여 입력되는 경로신호(1) 및 경로신호(2)에 대하여 각각 검출된 경로신호(1)의 대응신호와 경로신호(2)의 대응신호를 상호 비교 및 분석하고, 오직 하나의 수신 안테나 시스템이 존재하는 경우 및 다수의 수신 안테나 시스템이 동시에 존재하는 경우에도 응용이 가능한 3M 알고리즘 응용부(302), 3M 알고리즘 응용부(306) 및 경로신호 비교/분석 및 제어부(308)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  6. 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서,
    경로신호(1) 및 경로신호(2)를 각각 처리하기 위하여 입력신호 검출/분석 및 제어부(300), 3M 알고리즘 응용부(302) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304), 3M 알고리즘 응용부(306)를 포함하고, 상기의 입력신호 검출/분석 및 제어부(300), 3M 알고리즘 응용부(302) 및 입력신호 검출/분석 및 제어부(304), 3M 알고리즘 응용부(306)를 통하여 처리된 경로신호(1) 및 경로신호(2)를 상호 비교 및 분석하고 결합하여, 오직 원하는 신호성분 및 미소한 크기의 원하는 신호에 의하여 발생하는 다중경로신호만을 출력하기 위한 경로신호 비교/분석 및 제어부(308), 신호처리 제어부(310) 및 출력신호 생성부(312)를 포함하며, 송신 안테나에서 송출된 출력신호가 수신단으로 궤환하는 다양한 간섭잡음 신호를 실시간 및 적응적으로 검출 및 제거하여, 셀룰러, PCS 시스템, IMT-2000 시스템 및 CDMA 기술 등 송수신 안테나를 사용하여 통신하는 무선통신 시스템 중 어느 하나에 응용이 가능한 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
  7. 각종 무선 통신 시스템에서 원하는 신호와 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호가 동시에 존재하는 경우, 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출 및 제거하기 위한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치에 있어서,
    송수신 안테나를 사용하여 통신하고 동일 주파수를 사용하는 무선통신 기기 에서 발생하는 다양한 간섭잡음 신호가 수신기에 입력되지 않도록, 수신기의 입력단자 이전에서 원하지 않는 다양한 간섭잡음 신호를 검출하고 제거하며, 일반적 통신기기 및 통신장치의 수신단으로 입력되는 다양한 간섭잡음 신호의 검출 및 제거를 위하여 응용이 가능한 실시간 적응성 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 원하지 않는 다양한 궤환 간섭잡음 신호의 제거장치.
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