KR100830695B1

KR100830695B1 - 디지털 적응 간섭제거 중계기

Info

Publication number: KR100830695B1
Application number: KR1020070061765A
Authority: KR
Inventors: 김주완; 송주태; 권종화; 우대호; 전익태; 김원택; 유태훈; 강용진; 이종현
Original assignee: 에스케이텔레시스 주식회사
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-05-20

Abstract

본 발명은 ICS(Interference Cancellation System)중계기에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 간섭제거부에서 지연소자를 적용하여 신호를 지연시킴으로써 대역통과필터의 성능과 무관하게 파형의 품질을 유지시킬 수 있는 기술이 개시된다.

ICS, 무선중계기, 간섭신호, 대역통과필터, 밴드패스필터, BPF, 상관성

Description

디지털 적응 간섭제거 중계기{DIGITAL ADAPTATION INTERFERENCE CANCELLATION REPEATER}

도1은 종래 ICS중계기에 대한 블록도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 적응 간섭제거 중계기에 대한 블록도이다.

도3은 주파수 대역별 알고리즘 상관관계에 대한 그래프이다.

도4 및 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 적응 간섭제거 중계기에 대한 블록도이다.

*도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명*

200 : 디지털 적응 간섭제거 중계기

210 : 제1 신호처리부

220 : 대역통과필터

230 : 간섭제거부

231 : 간섭제거소자

232 : 가변지연소자

233 : ICS알고리즘수단

234 : 적응필터

235 : 대역통과필터

236 : 지연소자

240 : 제2 신호처리부

250 : 제어부

S : 원신호

I : 간섭신호

Err : 에러신호

S′ : 출력신호

I′ : 간섭추정신호

Ref : 기준신호

본 발명은 디지털 적응 간섭제거 중계기에 관한 것이다.

일반적으로 전파음영지역을 커버하거나 기지국의 설치비용이 부담스러운 지역에 중계기를 구성시켜 해당 지역에서 이동통신의 서비스 품질을 만족시키고자 하고 있다.

중계기는 일 측이 광케이블 등과 같은 유선으로 기지국과 연결된 유선중계기와 무선으로 기지국과 연결된 무선중계기로 나뉜다.

유선중계기는 중계기와 기지국 간에 유선통신이 이루어지므로 양호한 통화품질을 유지할 수 있으나, 무선중계기에 비하여 고가이고 유선의 설치 및 이에 따른 임차비용이 상당하다.

그에 비하여 무선중계기는 중계기와 기지국 간에 무선통신이 이루어지므로 통화품질은 유선중계기에 비하여 떨어지나, 설치 및 운용비용이 저렴하다는 장점이 있다.

위와 같은 무선중계기는 빌딩 내부의 지하와 같이 구조물에 의한 전자파 차폐 영향으로 인하여 중계기가 담당하는 영역이 작은 경우에 고가의 유선중계기보다 더 적절히 적용될 수 있다.

그런데 빌딩의 내부가 아닌 개방된 지역에 무선중계기를 설치할 경우에는 무선중계기의 송신안테나를 통한 송신신호의 일부가 수신안테나로 궤환(feedback)하여 원래의 수신신호와 혼합됨으로써, 신호의 간섭이나 발진현상이 발생하여 서비스를 제공하지 못할뿐더러, 최악의 경우에는 기지국 장애까지 유발하게 된다. 이러한 문제점으로 인하여 무선중계기는 상기한 바와 같은 빌딩 내부의 지하 등 제한적인 장소에서만 사용되어 왔다.

그러나 설치 및 운용비용이 유선중계기에 비하여 저렴하다는 무선중계기의 장점은 여전한 매력으로 작용하게 되어, 궤환신호(다중 페이딩신호 포함)의 간섭을 제거할 수 있는 기술이 등장하기에 이르렀으며, 이렇게 궤환신호의 간섭을 제거할 수 있는 기술이 적용된 무선중계기를 ICS(Interference Cancellation System)중계기라고 한다.

종래의 간섭제거기술로는 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2003-0017171호에 제시된 아날로그 방법을 이용한 기술과, 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2003-0060186호에 제시된 디지털 방법을 이용한 기술과, 아날로그방법 및 디지털 방법을 혼합한 방법이 있는데, 본 발명은 디지털 방법을 이용한 간섭제거기술에 관계한다.

도1은 종래 기술에 따른 ICS중계기(100)에 대한 블록도이다.

도1을 참조하면 종래의 ICS중계기(100)는 제1 신호처리부(110), 간섭제거(Interference Cancellation)부(130), 제2 신호처리부(140) 등을 포함하여 구성된다.

제1 신호처리부(110)는 수신안테나(RxA)에 의해 수신된 RF(Radio Frequency)신호를 IF(Intermediate Frequency)신호로 변환한 후 디지털신호로 변환하여 출력시킨다. 여기서 수신안테나(RxA)에 의해 수신된 RF형태의 수신신호는 원신호(S)와 궤환된 간섭신호(I)가 혼합되어 있다.

간섭제거부(130)는 제1 신호처리부(110)로부터 출력된 후 대역통과필터(120)를 거쳐 오는 디지털형태의 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거한 후 출력시킨다. 이와 같은 간섭제거부(130)는 간섭제거소자(131), 대역통과필터(132), ICS알고리즘수단(133), 적응필터(134) 등을 포함하여 구성된다.

간섭제거소자(131)는 제1 신호처리부(110) 및 대역통과필터(120)를 순차적으로 거쳐 입력되는 디지털형태의 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거하여 에러신호(Err)를 생성하여 출력시킨다.

대역통과필터(132)는 에러신호(Err)를 필터링하여 특정 대역의 출력신호(S′)를 출력시킨다.

일반적으로 ICS알고리즘은 입력되는 수신신호성분 중 알고리즘에서 사용되는 기준신호(Ref)-출력신호(S′)를 지연시켜 얻어냄-와 상관성이 있는 신호성분을 제거하도록 동작한다. 따라서 수신신호(S+I)에서 간섭신호(I)가 기준신호(Ref)와 상관관계가 있기 때문에 간섭신호(I)가 제거될 수 있다. 한편, 원신호(S)가 기준신호(Ref)와 상관관계가 없을 경우 알고리즘에서 제거되지 않고 그대로 통과하나 상관특성이 있을 경우 알고리즘은 이를 제거하는 방향으로 동작하며 성능의 열화를 가져오게 된다. 따라서 간섭제거부(130)에 구성되는 대역통과필터(132)의 전단 및 후단에서 에러신호(Err) 및 출력신호(S′)를 검출하여 ICS알고리즘에 적용하도록 하고 있다. 참고로, 에러신호(Err)가 대역통과필터(132)를 거친 후 출력신호(S′)로 출력되기 위해서는 필터링되는 과정동안 지연되게 되는 데, 이러한 지연시간은 원신호(S)와 기준신호(Ref)의 상관관계를 떨어뜨릴 수 있게 한다.

ICS알고리즘수단(133)은 간섭제거소자(131)로부터 출력되는 에러신호(Err)와 대역통과필터(132)를 거친 후 제2 신호처리부(140)로 이동하는 출력신호(S′)를 지연소자(135)에서 지연시켜 생성한 기준신호(Ref) 간의 상관관계를 통해 간섭위치를 도출하고, ICS알고리즘을 이용하여 적응필터(134)에 적용될 필터계수를 연산한다.

적응필터(134)는 ICS알고리즘수단(133)에 의해 연산된 필터계수를 적용하여 간섭추정신호(I′)를 생성하여 간섭제거소자(131)로 제공한다.

미설명부호 135는 수신신호(S+I) 중 간섭신호(I)와 기준신호(Ref)의 상관성 을 높이기 위해 출력신호(S′)를 지연시켜 기준신호(Ref)를 발생시키는 지연소자로서, 간섭제거부(130)로부터 출력된 출력신호(S′)가 IDS알고리즘에 적용되기 위해 검출되는 지점부터 수신안테나(RxA)를 통해 궤환하는 시간만큼을 지연시키게 된다. 즉, 지연소자(135)는 기준신호(Ref)와 간섭신호(I)의 상관성을 높이는 작용을 하게 된다.

한편, 제2 신호처리부(140)는 간섭제거부(130)로부터 출력되는 출력신호(S′)를 IF신호로 변환한 후 다시 RF신호로 변환하여 송신안테나(TxA) 측으로 출력시킨다.

위에서 알 수 있는 바와 같이 간섭제거를 위한 알고리즘이 동작하기 위해서는 기준신호(Ref)와 에러신호(Err)를 가지고 판단하여야 하는데, 기준신호(Ref)를 대역통과필터(132)에서 출력된 출력신호(S′)로부터 얻어 사용함으로 인하여 대역통과필터(132)의 성능에 따라 파형의 품질이 떨어지는 문제점과 수신되는 신호의 대역별로 탄력적으로 적용되기 곤란하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 수신신호 중 원신호와 기준신호 간의 상관관계를 낮추면서도 대역통과필터의 성능에 관계없는 기준신호를 얻을 수 있는 기술과 수신되는 신호의 대역에 따라서 신호의 지연정도를 조절할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신용 디지털 적응 간섭제거 중계기는, 수신안테나로부터 수신된 RF형태의 수신신호를 디지털형태의 수신신호로 변환하여 출력시키는 제1 신호처리부-수신신호에는 원신호(S) 및 간섭신호(I)가 혼합되어 있음-; 상기 제1 신호처리부로부터 출력되는 디지털형태의 수신신호(S+I, 디지털형태)에서 간섭제거 알고리즘을 통해 추정된 간섭추정신호(I′)를 제거시킨 출력신호(S′)를 출력시키는 간섭제거부; 및 상기 간섭제거부로부터 출력되는 출력신호(S′)를 RF신호로 변환하여 송신안테나 측으로 출력시키는 제2 신호처리부; 를 포함하며, 상기 간섭제거부는, 상기 제1 신호처리부로부터 입력되어 오는 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거한 에러신호(Err)를 출력시키는 간섭제거소자; 상기 간섭제거소자로부터 출력되는 에러신호(Err)를 지연시킨 출력신호를 출력시키는 지연소자; 상기 지연소자로부터 출력되는 출력신호(S′)를 필터링한 후 상기 제2 신호처리부 측으로 출력시키는 대역통과필터; 상기 간섭제거소자로부터 출력되는 에러신호(Err)와 지연소자로부터 출력된 출력신호(S′)를 지연시킨 기준신호(Ref) 간의 상관관계를 통해 간섭위치를 도출하고, ICS알고리즘을 이용하여 필터계수를 갱신하는 ICS알고리즘수단; 및 상기 ICS알고리즘수단에서 갱신된 필터계수를 적용하여 간섭추정신호를 생성한 후 상기 간섭제거소자로 제공하는 적응필터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 간섭제거부는, 상기 지연소자로부터 출력되는 출력신호(S′)를 필터링한 후 상기 제2 신호처리부 측으로 출력시키는 대역통과필터를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

상기 지연소자는 신호의 지연정도를 가변시킬 수 있는 가변지연소자인 것을 또 하나의 특징으로 한다.

상기 가변지연소자의 전단에서 수신되는 신호를 검출하여 수신되는 신호의 대역에 따라 상기 가변지연소자를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 디지털 적응 간섭제거 중계기(이하 '중계기'라 약칭함)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 종래기술 부분과 동일한 부분은 설명을 생략하거나 압축하기로 한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 중계기(200)의 주요부위에 대한 블록도이다.

도2에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 중계기(200)는, 제1 신호처리부(210), 간섭제거부(230), 제2 신호처리부(240) 등을 포함하여 구성된다.

제1 신호처리부(210)는 수신안테나(RxA)에 의해 수신된 RF형태의 수신신호를 IF신호로 변환한 후 디지털형태의 수신신호(S+I)로 변환하여 출력시킨다.

간섭제거부(230)는 제1 신호처리부(210)로부터 출력된 후 대역통과필터(220)를 거쳐 오는 디지털형태의 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거한 후 출력시킨다. 이와 같은 간섭제거부(230)는 간섭제거소자(231), 가변지연소자(232), 대역통과필터(235), ICS알고리즘수단(233) 및 적응필터(234) 등을 포함하여 구성된 다.

간섭제거소자(231)는 제1 신호처리부(210) 및 대역통과필터(220)를 거쳐 입력되는 디지털형태의 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거한 에러신호(Err)를 생성하여 출력시킨다.

가변지연소자(232)는 간섭제거소자(231)로부터 출력되는 에러신호(Err)를 지연시킨 출력신호(S′)를 출력시킨다. 이러한 가변지연소자(232)는 출력신호(S′)와 기준신호(Ref) 간에 상관성을 낮추기 위해 구비된다.

한편, SG(Signal Generator, 신호발생기)에서 발생된 20M, 5M, 1M 대역 신호의 자기상관관계를 구해본 결과, 주파수 대역별 알고리즘 상관관계를 도시한 도3에서와 같이 20M의 경우 65 samples, 5M인 경우 120 samples, 그리고 1.23M CDMA신호인 경우 370 samples 정도까지 상관관계가 존재함을 확인할 수 있다. 이러한 사실은 신호 대역에 따라서 신호의 지연정도를 가변시키는 것, 즉, 상관관계가 낮으면 지연시간을 작게 하고 상관관계가 높으면 지연시간을 높게 하는 것이 적절함을 알 수 있게 한다. 따라서 본 실시예에 따른 중계기(200)의 간섭제거부(230)에서는 에러신호(Err)의 지연정도를 가변시킬 수 있게 하기 위해 가변지연소자(232)를 구성시킨 것이다. 이러한 가변지연소자(232)는 주파수 대역에 따라 자동 또는 수동으로 지연정도를 가변시키면서 지연시킬 수 있도록 구비될 수 있다.

대역통과필터(235)는 가변지연소자(232)로부터 출력되는 출력신호(S′)를 필터링한 후 특정 대역의 출력신호(S′)만을 제2 신호처리부(240) 측으로 출력시킨다. 본 실시예에서는 대역통과필터(235)를 간섭제거부(230)에 구성시키고 있으나, 실시하기에 따라서는 별도의 블록으로 구현하거나 또는 D/A변환부 등에 포함시켜 구현하는 것도 고려될 수 있다.

ICS알고리즘수단(233)은 간섭제거소자(231)로부터 출력되는 에러신호(Err)와 가변지연소자(232)를 거친 출력신호(S′)를 지연소자(236)에 의해 지연시킨 기준신호(Ref)의 상관관계를 통해 간섭위치를 도출하고, ICS알고리즘을 이용하여 적응필터(234)에 적용될 필터계수를 연산한다.

적응필터(234)는 ICS알고리즘수단(233)에 의해 연산된 필터계수를 적용하여 간섭추정신호(I′)를 생성하여 간섭제거소자(231)로 제공한다.

그리고, 제2 신호처리부(240)는 간섭제거부(230)로부터 출력되는 출력신호(S′)를 IF신호로 변환한 후 다시 RF신호로 변환하여 송신안테나(TxA) 측으로 출력시킨다.

도4는 가변지연소자(232')를 자동적으로 제어하기 위한 제어부(250)가 더 추가될 수 있음을 보여주고 있다. 제어부(250)는 가변지연소자(232')의 전단에서 수신되는 신호를 검출하여 대역을 판단한 후 판단된 대역에 따라 가변지연소자(232')를 제어함으로써, 수신되는 신호의 대역에 따라서 가변지연소자(232')가 신호를 탄력적으로 지연할 수 있도록 한다.

도5는 가변지연소자(232')를 관리자단말기(350')를 통해 제어할 수 있음을 표현하고 있다.

즉, 가변지연소자(232)는 수동적으로 제어될 수도 있지만 제어부(250)나 관리자단말기(250')를 통해 제어됨으로써 수신되는 신호의 대역에 따라서 신호의 지 연정도가 달라질 수 있게 되는 것이다.

물론, 본 발명의 실시예에서는 가변지연소자(232, 232')을 적용하고 있지만, 실시하기에 따라서는 신호를 일정한 상수 값으로만 지연시킬 수 있도록 구현하는 것도 본 발명의 또 다른 예임은 당연하다.

따라서 이상과 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 대역통과필터의 출력으로부터 기준신호를 얻는 대신 별도의 가변지연소자를 두고 이 가변지연소자로부터 출력된 출력신호로부터 기준신호를 얻기 때문에, 기준신호와 원신호의 상관성을 떨어뜨릴 수 있으면서도 대역통과필터의 성능에 영향을 받지 않고, 또한, 지연정도를 가변시킬 수 있어서 입력되는 수신신호의 대역에 따라서 차등적인 지연이 가능한 효과가 있다.

Claims

수신안테나로부터 수신된 RF형태의 수신신호를 디지털형태의 수신신호로 변환하여 출력시키는 제1 신호처리부-수신신호에는 원신호(S) 및 간섭신호(I)가 혼합되어 있음-;

상기 제1 신호처리부로부터 출력되는 디지털형태의 수신신호(S+I, 디지털형태)에서 간섭제거 알고리즘을 통해 추정된 간섭추정신호(I′)를 제거시켜 출력시키는 간섭제거부; 및

상기 간섭제거부로부터 출력되는 출력신호(S′)를 RF신호로 변환하여 송신안테나 측으로 출력시키는 제2 신호처리부; 를 포함하며,

상기 간섭제거부는,

상기 제1 신호처리부로부터 입력되어 오는 수신신호(S+I)로부터 간섭추정신호(I′)를 제거한 에러신호(Err)를 출력시키는 간섭제거소자;

상기 간섭제거소자로부터 출력되는 에러신호(Err)를 지연시킨 출력신호를 출력시키는 지연소자;

상기 간섭제거소자로부터 출력되는 에러신호(Err)와 지연소자로부터 출력된 출력신호(S′)를 지연시킨 기준신호(Ref) 간의 상관관계를 통해 간섭위치를 도출하고, ICS알고리즘을 이용하여 필터계수를 갱신하는 ICS알고리즘수단; 및

상기 ICS알고리즘수단에서 갱신된 필터계수를 적용하여 간섭추정신호를 생성한 후 상기 간섭제거소자로 제공하는 적응필터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 적응 간섭제거 중계기.
제1항에 있어서,

상기 간섭제거부는, 상기 지연소자로부터 출력되는 출력신호(S′)를 필터링한 후 상기 제2 신호처리부 측으로 출력시키는 대역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 적응 간섭제거 중계기.
제1항에 있어서,

상기 지연소자는 신호의 지연정도를 가변시킬 수 있는 가변지연소자인 것을 특징으로 하는 디지털 적응 간섭제거 중계기.
제3항에 있어서,

상기 가변지연소자의 전단에서 수신되는 신호를 검출하여 수신되는 신호의 대역에 따라 상기 가변지연소자를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 적응 간섭제거 중계기.