KR100873487B1 - 동일채널 중계장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술 분야.
동일채널 중계장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제.
송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호를 제거하여 동일채널 중계장치 송신출력을 증가시킴.
3. 발명의 해결 방법의 요지.
동일채널 중계장치에 있어서, RF 신호를 수신하는 수신수단; 상기 수신수단에 의해 수신된 신호로부터 궤환신호의 레플리카를 감산하는 감산수단; 상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 상기 레플리카를 산출하여 상기 감산수단으로 피드백 시키는 레플리카 생성수단; 상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성하는 역채널 추정수단; 상기 역채널 추정수단에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산수단에 의해 감산된 신호의 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링수단; 상기 제1 적응 필터링수단에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 RF 신호로 변환하여 무선 전송하는 전송수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
동일채널 중계기에 이용됨.
동일채널, 중계, 궤환신호

Description

동일채널 중계장치 및 그 방법{On-channel Repeater and On-channel Repeating Method}
도 1은 상이한 주파수를 이용하는 종래의 중계시스템 구성도.
도 2는 동일한 주파수를 이용하는 종래의 중계시스템 구성도.
도 3은 종래의 RF 증폭 동일채널 중계장치의 구성도.
도 4는 종래의 IF 변환 동일채널 중계장치의 구성도.
도 5는 종래의 SAW 필터 동일채널 중계장치의 구성도.
도 6은 변복조과정을 수행하는 종래 동일채널 중계장치의 구성도.
도 7은 종래기술로서 수신채널의 왜곡을 보상하는 동일채널 중계장치의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 동일채널 중계장치의 일실시예 구성도.
도 9은 도 8의 동일채널 중계장치에서 수행되는 중계방법을 나타내는 흐름도.
도 10는 도 8의 동일채널 중계장치를 나타내는 상세 구성도.
도 11은 도 8의 동일채널 중계장치에서 수행되는 중계방법을 상세하게 나타내는 흐름도.
도 12는 도 10에 도시된 필터계수 생성부의 구성도.
도 13은 도 8에 도시된 역채널추정부의 구성도.
도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 복조부 구성도.
도 15는 도12 및 도 13에 도시된 채널추정부 구성도.
도 16은 DVB-T DTV 표준에서의 시간영역 필터계수생성부 구성도.
도 17은 DVB-T DTV 표준에서의 역채널추정부의 변환부 구성도.
도 18은 본 발명에 따른 동일채널 중계장치의 다른 일실시예 구성도.
본 발명은 동일채널(on-channel) 중계장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전송되는 RF(Radio Frequency) 신호로부터 송수신안테나의 낮은 격리(isolation)로 인해 야기된 궤환신호(feedback signal)를 제거하고, 상기 궤환신호가 제거된 신호로부터 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 수신신호의 채널왜곡을 보상함으로써, 입력신호와 동일한 출력신호를 동일채널로 중계하는 동일채널 중계장치 및 그 방법에 관한 것이다.
중계장치는 주송신기의 신호가 약하게 수신되는 지역에 설치하여 수신불안을 해소하고 주송신기 신호의 전송 영역을 넓히는 역할을 한다.
도 1은 종래의 중계시스템 구성도로서, 중계장치 상호간에는 서로 다른 주파수가 이용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주송신기(101)는 주파수 A의 신호를 송출하고, 각 중계장치(102~105)는 주파수 A와 다른 주파수(B, C, D, E)의 신호를 중계한다. 이러한 종래의 중계시스템은 각 중계장치(102~105)마다 다른 주파수(B, C, D, E)의 신호가 이용되고 있다. 즉, 복수의 주파수 대역이 사용되기 때문에, 많은 주파수 자원이 필요하게 되므로 주파수 이용 관점에서는 상당히 비효율적이다.
도 2는 또 다른 종래의 중계시스템 구성도로서, 중계장치 상호간에 동일한 주파수가 이용된다.
즉, 주송신기(201)는 주파수 A의 신호를 송출하고, 각 동일채널 중계장치(202~205)도 주파수 A로 신호를 중계한다. 이러한 동일채널 중계가 가능하기 위해서는 주송신기(201) 및 동일채널 중계장치(202~205)로부터 전송되는 동일 주파수의 신호가 각기 식별될 수 있어야 한다.
그러나 동일한 주파수 대역의 신호(주송신기 및 중계장치의 출력 신호)가 서로 동일하지 않다면 이러한 신호는 각 중계장치에서 동일채널 간섭 신호로서 등화기 혹은 다른 장치로도 제거되지 않는다.
또한, 주송신기와 동일채널 중계장치로부터 전송되는 신호가 소정 기준 이상의 시간적 지연을 갖게 되면 등화기는 상기 지연 신호를 제거하지 못한다. 따라서, 동일채널 중계를 위해서는 동일채널 중계장치의 출력신호가 주송신기의 출력신호와 동일해야 하며, 두 출력신호의 시간지연은 작아야 한다.
한편, 종래의 동일채널 중계장치의 문제점이 도 3 내지 도 7을 통해 설명된다.
도 3은 종래의 RF 증폭 동일채널 중계장치의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수신안테나(301) 및 RF 수신부(302)는 주송신기로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, RF 대역통과 필터(303)는 상기 수신된 RF 신호에서 소정 신호대역만 통과시키고, 고전력증폭부(304)는 상기 대역 통과된 RF 신호를 증폭하며, 상기 증폭된 RF 신호는 송신안테나(305)를 통해 동일채널로 전송된다.
도 4는 종래의 IF 변환 동일채널 중계장치의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신안테나(401) 및 RF 수신부(402)는 주송신기로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, IF 하향변환부(403)는 국부발진부(Local Oscillator, LO, 408)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 상기 수신된 RF 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 변환하고, IF 대역통과 필터(404)는 상기 IF 신호를 소정 대역 신호로 대역통과시키고, RF 상향변환부(405)는 상기 대역통과된 IF 신호를 국부발진부(408)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 RF 신호로 변환하고, 고전력증폭부(406)는 상기 RF 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 RF 신호는 송신안테나(407)를 통해 전송된다.
도 5는 종래의 SAW 필터 동일채널 중계장치의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 수신안테나(501) 및 RF 수신부(502)는 주송신기에서 전송된 RF 신호를 수신하고, IF 하향변환부(503)는 상기 수신된 RF 신호를 국부발진부(508)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 IF 신호로 변환하고, SAW 필터(504)는 상기 IF 신호를 소정 대역 신호로 대역 통과시키고, RF 상향변환부(505)는 상기 대역통과된 IF 신호를 국부발진부(508)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 RF 신호로 변환하고, 고전력증폭부(506)는 상기 RF 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 RF 신호는 송신안테나(507)를 통해 전송된다.
도 3 내지 도 5의 동일채널 중계장치는, 주송신기와 동일채널 중계장치 간의 전송로에 의해 야기된 잡음 및 다중경로 신호와, 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호와, 동일채널 중계장치 시스템에서 더해지는 시스템 잡음 등을 제거할 수 없기 때문에 출력신호의 특성이 입력신호보다 열악하다. 또한, 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호 때문에 동일채널 중계장치 송신출력이 제한되는 문제점이 있다.
도 6은 변복조과정을 수행하는 종래 동일채널 중계장치의 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 수신안테나(601) 및 RF 수신부(602)는 주송신기로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, IF 하향변환부(603)는 상기 수신된 RF 신호를 국 부발진부(611)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 IF 신호로 변환하고, 복조부(604)는 상기 IF 신호를 기저대역 신호로 복조하고, 등화부 및 FEC(Forward Error Correction) 복호부(605)는 상기 복조된 기저대역 신호로부터 주송신기와 동일채널 중계장치 간의 전송로에 의해 야기된 잡음 및 다중경로 신호, 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환(feedback) 신호 등을 제거하고, FEC 부호화부(606)는 상기 등화부 및 FEC 복호부(605) 출력신호를 오류정정 부호화하고, 변조부(607)는 상기 FEC 부호화된 신호를 IF 대역의 신호로 변환하고, RF 상향변환부(608)는 상기 IF 신호를 국부발진부(611)로부터 제공된 기준주파수에 기초하여 RF 신호로 변환하고, 고전력증폭부(609)는 상기 RF 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 RF 신호는 송신안테나(610)를 통해 전송된다.
도 6의 동일채널 중계기는 등화부 및 FEC 복호부를 통해 도 3 내지 도 5에 도시된 중계기의 문제점인 다중경로 및 잡음 제거 능력을 개선하였으나, FEC 부호화부 및 복호화부를 포함하고 있기 때문에 시간지연을 통상 마이크로초(microsecond) 단위에서 밀리초(millisecond) 단위로 증가시킨다. 뿐만 아니라, FEC 부호화부의 표준 트렐리스 부호기의 모호성(ambiguity)으로 인해 야기된 궤환신호가 중계장치에서 제거되지 못함으로써 송신출력이 제한되는 문제가 있다.
도 7은 종래기술로서 수신채널의 왜곡을 보상하는 동일채널 중계장치의 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, RF 수신부(701)는 주송신기로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, 하향변환부(702)는 상기 수신된 RF 신호를 소정 대역의 신호로 변환한다.
역채널추정부(703)는 상기 변환된 신호로부터 주송신기와 중계장치 간의 전송로에 의해 야기된 잡음 및 다중경로 신호, 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호 등이 포함되는 수신채널의 역을 추정하고, 적응 필터링부(704)는 추정된 수신채널의 역 정보를 이용하여 채널 왜곡을 보상한다.
상향변환부(705)는 상기 보상된 신호를 RF 신호로 변환하고, RF 전송부(706)는 상기 변환된 RF 신호를 송신한다.
도 7의 동일채널 중계기는 입력신호의 전계강도보다 높은 전계강도를 가지는 궤환신호(중계장치 송수신 안테나의 낮은 격리로 인해 야기되는 궤환신호)가 전송되는 경우, 적응필터링부가 왜곡신호를 제거하지 못 할 뿐만 아니라 역채널 추정부가 수신채널의 역을 추정하지 못하여 중계기가 오작동하는 한계가 있다.
이러한 종래기술에서 공통적으로 존재하는 궤환신호 제거능력의 한계로 인해 종래의 동일채널 중계시스템은 기존 중계시설의 활용도가 낮고 많은 투자비가 소요되는 등의 제한이 있다.
따라서, 동일채널 중계장치의 출력신호가 주송신기의 출력신호와 동일하고, 두 출력 신호의 시간지연은 작고, 주송신기와 동일채널 중계장치 간의 전송로에 의 해 야기된 잡음 및 다중경로 신호가 제거됨으로써 동일채널 중계장치 출력신호의 특성이 동일채널 중계장치 입력신호보다 우수하며, 동일채널 중계장치 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기되는 궤환신호를 제거하여 동일채널 중계장치 송신출력을 증가시킴으로써 활용도가 높고 투자비가 작게 소요되는 동일채널 중계장치가 요구된다.
본 발명은, 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 전송되는 RF 신호로부터 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호를 제거하고, 상기 궤환신호가 제거된 신호로부터 수신채널의 역을 추정하여 수신채널의 채널왜곡을 보상함으로써, 입력신호와 동일한 출력신호를 동일한 채널로 중계하는 동일채널 중계장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동일채널 중계장치에 있어서, RF 신호를 수신하는 수신수단; 상기 수신수단에 의해 수신된 신호로부터 궤환신호의 레플리카를 감산하는 감산수단; 상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 상기 레플리카를 산출하여 상기 감산수단으로 피드백 시키는 레플리카 생성수단; 상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성하는 역채널 추정수단; 상기 역채널 추정수단에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산수단에 의해 감산된 신호의 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링수단; 상기 제1 적응 필터링수단에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 RF 신호로 변환하여 무선 전송하는 전송수단을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동일채널 중계방법에 있어서, RF 신호를 수신하는 수신단계; 상기 수신단계에 의해 수신된 신호로부터 궤환신호의 레플리카를 감산하는 감산단계; 상기 감산단계에 의해 감산된 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성하는 역채널 추정단계; 상기 역채널 추정단계에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산단계에 의해 감산된 신호의 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링단계; 상기 제1 적응 필터링수단에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 RF 신호로 변환하여 무선 전송하는 전송단계를 포함하되, 상기 레플리카는 상기 감산단계에 의해 감산된 신호에 기초하여 산출되어 상기 감산단계로 피드백되는 동일채널 중계방법이다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 동일채널 중계장치의 일실시예 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동일채널 중계장치는, 수신안테 나(801), RF 수신부(802), 감산부(803), 레플리카 생성부(804), 역채널 추정부(805), 제1 적응 필터링부(806), RF 전송부(807), RF 송신안테나(808)를 포함한다.
주송신기 또는 다른 중계기로부터 상기 수신안테나(801)를 통해 수신되는 RF 신호는 상기 RF 수신부(802)에 의해 소정 대역의 신호로 하향변환된다.
상기 감산부(803)는 상기 RF 수신부(802)에 의해 소정의 대역으로 하향변환된 신호에서 궤환신호의 레플리카를 감산하여 궤환신호를 제거하며, 상기 레플리카 생성부(804)는 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호(궤환신호가 제거됨)에 기초하여 궤환신호의 레플리카를 생성하여 상기 감산부(803)로 피드백 시킨다.
상기 역채널 추정부(805)는 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호에 기초하여 주송신기와 동일채널 중계장치의 전송로에 의해 야기된 잡음, 다중 경로신호 및 잔존 궤환신호(상기 감산부(803)의 감산에 의해서도 제거되지 않은 궤환신호) 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성한다.
본 발명에 따르면 상기 감산부(803) 및 상기 레플리카 생성부(804)는 궤환신호만 제거할 뿐 중계기 시스템의 시간지연에 영향을 미치지 않는다.
상기 제1 적응 필터링부(806)는 상기 역채널 추정부(805)에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 다음의 [수학식 1]에 따라 필터링을 수행함으로써 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호의 채널왜곡을 보상한다.
[수학식 1]
Figure 112007034572383-pat00001
여기서,
Figure 112007034572383-pat00002
은 상기 감산부(803)의 출력신호,
Figure 112007034572383-pat00003
은 상기 제1 적응 필터링부(806)의 출력신호,
Figure 112007034572383-pat00004
는 상기 역채널 추정부(805)에 의해 추정된 탭 계수
Figure 112007034572383-pat00005
, N은 탭 수이다.
상기 RF 전송부(807)는 상기 제1 적응 필터링부(806)로부터 출력된 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 송신안테나(808)를 통해 무선 전송한다.
도 9는 도 8의 동일채널 중계장치에서 수행되는 중계방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, RF 신호는 주송신기 또는 다른 중계기로부터 수신안테나(801)를 통해 수신되고, RF 수신부(802)에서 소정 대역의 신호로 하향 변환된다(901).
다음, 상기 감산부(803)는 RF 수신부(802)로부터 출력된 신호에서, 상기 레플리카 생성부(804)에서 생성된 궤환신호의 레플리카를 감산함으로써 상기 RF 수신부(802)의 출력신호에서 궤환신호를 제거한다(902).
상기 레플리카 생성부(804)는 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호(궤환신호 가 제거됨)에 기초하여 궤환신호의 레플리카를 생성하여 상기 감산부(803)로 피드백 시킨다(903).
상기 역채널 추정부(805)는 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호에 기초하여 주송신기와 동일채널 중계장치의 전송로에 의해 야기된 잡음, 다중 경로신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성한다(904).
상기 제1 적응 필터링부(806)는 상기 역채널 추정부(805)에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호의 채널왜곡을 보상한다(905).
상기 RF 전송부(807)는 상기 제1 적응 필터링부(806)로부터 출력된 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 송신안테나(808)를 통해 무선 전송한다(906).
도 10은 도 8의 동일채널 중계장치의 상세 구성도이다.
따라서, 수신안테나(1001), RF 수신부(1002), 역채널 추정부(1007), 제1 적응 필터링부(1008), RF 전송부(1009), 및 송신안테나(1010)는 도 8의 수신안테나(801), RF 수신부(802), 역채널 추정부(805), 제1 적응 필터링부(806), RF 전송부(807), 및 송신안테나(808)에 대응한다.
한편, 레플리카 생성부(1009)는, 상기 감산부(1003)로부터 출력된 신호에 기초하여 제2 적응 필터링부(1006)에서 이용되는 필터 탭 계수를 생성하는 필터계수 생성부(1005), 상기 필터계수 생성부(1005)로부터 생성되는 필터 탭 계수 및 상기 감산부(1003)의 출력 신호를 이용하여 궤환신호의 레플리카를 생성하여 상기 감산부(1003)로 피드백 시키는 제2 적응 필터링부(1006)를 포함한다.
상기 필터계수 생성부(1005)는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 바탕으로 다음의 [수학식 2]에 따라 필터 탭 계수(
Figure 112008067193794-pat00006
)를 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112007034572383-pat00007
Figure 112007034572383-pat00008
Figure 112007034572383-pat00009
Figure 112007034572383-pat00010
여기서,
Figure 112007034572383-pat00011
는 추정된 중계기 수신채널의 채널 왜곡정보에 기초하여 산출되는 채널의 에러신호,
Figure 112007034572383-pat00012
는 이전(previous) 필터 탭 계수,
Figure 112007034572383-pat00013
는 수렴속도를 결정하는 상수이며, M은 필터 탭 수, T는 전치(transpose)이다.
제2 적응 필터링부(1006)는 상기 필터계수 생성부(1005)에서 생성된 필터 탭 계수(
Figure 112007034572383-pat00014
)에 기초하여, 상기 감산부(1003)에서 출력되는 시간 인덱스 n에서의 출력신호벡터(
Figure 112007034572383-pat00015
)를 필터링하여 다음의 [수학식 3]에 따라 궤환신호의 레플리카(
Figure 112007034572383-pat00016
)를 산출한다.
[수학식 3]
Figure 112007034572383-pat00017
상기 감산부(1003)는 다음의 [수학식 4]에 따라, 상기 RF 수신부(1002)의 출력신호(
Figure 112007034572383-pat00018
)에서 상기 제2 적응 필터링부(1006)로부터 산출된 궤환신호의 레플리카(
Figure 112007034572383-pat00019
)를 감산함으로써, 송수신안테나의 낮은 격리로 인해 야기된 궤환신호를 제거한다.
[수학식 4]
Figure 112007034572383-pat00020
도 11은 도 8의 동일채널 중계장치에서 수행되는 중계방법을 상세하게 나타내는 상세 흐름도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, RF 신호는 주송신기 또는 다른 중계기로부터 수신안테나(1001)를 통해 수신되고, RF 수신부(1002)에서 소정 대역의 신호로 하향 변환된다(1101).
다음, 상기 감산부(1003)는 상기 RF 수신부(1002)로부터 출력된 신호에서, 상기 제2 적응 필터링부(1006)에서 생성된 궤환신호의 레플리카를 감산함으로써 상기 RF 수신부(1002)의 출력신호에서 궤환신호를 제거한다(1102).
상기 레플리카 생성부(1009)의 필터계수 생성부(1005)는 상기 감산부(1003)로부터 출력된 신호(궤환신호가 제거됨)에 기초하여 상기 제2 적응 필터링부(1006)에서 이용되는 필터 탭 계수를 생성하며(1103), 상기 제2 적응 필터링부(1006)는 상기 필터계수 생성부(1005)로부터 생성되는 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산부(1003)의 출력 신호를 필터링 함으로써 궤환신호의 레플리카를 생성하여 상기 감산부(1003)로 피드백 시킨다(1104).
상기 역채널 추정부(1007)는 상기 감산부(1003)로부터 출력된 신호에 기초하여 주송신기와 동일채널 중계장치의 전송로에 의해 야기된 잡음, 다중 경로신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성한다(1105).
상기 제1 적응 필터링부(1008)는 상기 역채널 추정부(1007)에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산부(1003)로부터 출력된 신호의 채널왜곡을 보상한다(1106).
상기 RF 전송부(1009)는 상기 제1 적응 필터링부(1008)로부터 출력된 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 송신안테나(1010)를 통해 무선 전송한다(1107).
도 12는 도 10에 도시된 필터계수 생성부(1005)의 상세 구성도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 필터계수 생성부(1005)는 복조부(1201), 채널추정부(1202) 및 시간영역 필터계수생성부(1203)를 포함한다.
상기 복조부(1201)는 상기 감산부(803)로부터 출력된 신호를 주파수 및 타이밍 동기화 과정을 거쳐 복조한다.
상기 채널추정부(1202)는 상기 복조부(1201)에 의해 복조된 신호에 기초하여 주송신기와 동일채널 중계장치 간의 전송로(channel)에 의해 야기된 잡음, 다중경로(multi-path) 신호 및 잔존 궤환신호 등을 포함하는 중계기 수신채널의 채널 왜곡을 추정한다.
시간영역 필터계수생성부(1203)는 상기 채널추정부(1202)에서 추정된 채널 왜곡정보에 기초하여 시간영역에서의 에러신호(
Figure 112007034572383-pat00021
)를 생성하여 상기 [수학식 2]에 따라 필터 탭 계수를 생성한다.
도 13은 도 8에 도시된 역채널추정부(805)의 상세 구성도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 역채널추정부(1007)는 복조부(1301), 채널추정부(1302) 및 변환부(1303)로 구성되며, 상기 복조부(1301) 및 채널추정부(1302)는 각각 도 12의 복조부(1201) 및 채널추정부(1202)와 동일한 기능을 수행한다.
상기 변환부(1303)는 상기 채널추정부(1302)에 의해 추정된 수신채널의 채널 왜곡 정보로부터 수신채널의 역(inverse)을 추정하여, 제1 적응 필터링부(806)에서 이용되는 필터 탭 계수를 생성한다.
한편, 도 12 및 도 13에 도시된 복조부(1201, 1301), 채널추정부(1202, 1302), 시간영역 필터계수생성부(1203), 및 변환부(1303)는 시스템의 표준에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도17에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조기법을 사용하는 DVB-T DTV 표준에서의 복조부(1201, 1301), 채널추정부(1202, 1302), 시간영역 필터계수생성부(1203), 및 변환부(1303)의 일실시예가 설명된다.
도 14는 도 12 및 도 13에 도시된 복조부(1201, 1301) 구성도로서, DVB-T DTV 표준에 적용될 수 있는 일실시예 구성도이다.
복조부(1201, 1301)는 보호구간 제거부(1401), 직병렬 변환부(Serial to Parallel Converter, SPC, 1402) 및 고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform, FFT, 1403)를 포함한다.
상기 보호구간 제거부(1401)는 상기 감산부(1003)로부터 출력된 신호로부터 보호구간(guard interval)을 제거하고, 상기 직병렬 변환부(1402)는 상기 보호구간 제거부(1401)에 의해 보호구간이 제거된 신호를 병렬신호로 변환하며, 상기 고속 푸리에 변환부(1403)은 상기 직병렬 변환부(1402)에 의해 변환된 병렬신호를 주파수 영역으로 변환한다.
도 15는 도 12 및 도 13에 도시된 채널추정부(1202, 1302) 구성도로서, DVB-T DTV 표준에 적용될 수 있는 일실시예 구성도이다.
상기 채널추정부(1202, 1302)는 파일럿추출부(1501), 파일럿저장부(1502) 및 채널왜곡추정부(1503)를 포함한다.
상기 파일럿추출부(1501)는 상기 복조부(1201, 1301)의 출력신호로부터 파일럿신호를 추출하고, 상기 파일럿저장부(1502)는 미리 저장된 소정의 파일럿 신호를 저장하고, 상기 채널왜곡추정부(1503)는 상기 파일럿추출부(1501)에 의해 추출된 파일럿 신호 및 상기 파일럿저장부(1502)에 저장된 파일럿 신호를 비교하여 채널의 왜곡을 추정한다.
도 16은 도 12에 도시된 시간영역 필터계수생성부(1203) 구성도로서, DVB-T DTV 표준에 적용될 수 있는 일실시예 구성도이다. 시간영역 필터계수생성부(1203)는 에러계산부(1601), 역 고속 푸리에 변환부(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT, 1602) 및 계수갱신부(1603)를 포함한다.
상기 에러계산부(1601)는 상기 채널추정부(1202)에 의해 추정된 채널왜곡 정보에 기초하여 에러신호를 생성하고, 상기 역 고속 푸리에 변환부(1602)는 상기 에러계산부(1601)에 의해 생성된 에러신호를 시간영역 신호(
Figure 112008067193794-pat00022
)로 변환하고, 상기 계수갱신부(1603)는 상기 역 고속 푸리에 변환부(1602)로부터 출력된 신호를 이용하여 상기 [수학식 2]에 따라 탭 계수를 산출한다.
도 17은 도 13에 도시된 변환부(1303)의 구성도로써 DVB-T DTV 표준에 적용될 수 있는 일실시예 구성도이다.
상기 변환부(1303)는 역변환부(1701)와 시간영역변환부(1702)를 포함한다.
상기 역변환부(1701)는 채널추정부(1301)에 의해 추정된 채널왜곡정보를 이용하여 채널왜곡의 역(inverse)를 생성하고, 상기 시간영역변환부(1702)는 상기 역변환부(1701)로부터 생성된 채널왜곡의 역(inverse)을 시간영역의 필터 탭 계수로 변환한다.
도 18은 본 발명에 따른 동일채널 중계장치의 다른 실시예의 구성도이다.
도 18은 기본적으로 도 8과 동일한 구성을 갖는다. 다만, 송수신부에서 신호를 기저대역 신호로 변환한다.
따라서, 감산부(1806), 레플리카 생성부(1807), 역채널추정부(1808) 그리고 제1 적응 필터링부(1809)는 각각 감산부(803), 레플리카 생성부(804), 역채널추정부(805) 그리고 제1 적응 필터링부(806)에 대응한다.
상기 RF 수신부(1802)는 주송신기 또는 다른 중계기로부터 상기 수신안테나(1801)를 통해 RF 신호를 수신한다.
상기 IF하향변환부(1803)는 국부발진부(1815)로부터 제공되는 기준주파수에 기초하여 상기 수신 RF 신호를 IF 신호로 하향 변환하고, 상기 아날로그-디지털 변환부(1804)는 상기 IF하향변환부(1803)로부터 출력된 아날로그 IF 신호를 디지털 IF 신호로 변환하며, 상기 기저대역변환부(1805)는 상기 아날로그-디지털 변환부(1804)의 출력신호를 기저대역 신호로 변환한다.
상기 IF상향변환부(1810)는 상기 제1 적응 필터링부(1809)로부터 출력된 신호를 IF 신호로 변환하고, 상기 디지털-아날로그 변환부(1811)는 상기 IF상향변환부(1810)로부터 출력된 디지털 IF 신호를 아날로그 IF 신호로 변환하며, 상기 RF 상향변환부(1812)는 상기 국부발진부(1815)로부터 제공되는 기준주파수에 기초하여 상기 디지털-아날로그 변환부(1811)의 출력신호를 RF 신호로 상향변환한다.
상기 RF 상향변환부(1812)에 의해 상향변환된 RF 신호는 상기 고전력증폭부(1813)에 의해 증폭되어 상기 송신안테나(1814)를 통해 무선 전송된다.
국부발진기(1815)는 기준주파수를 발생하여 IF 하향변환부(1803)와 RF 상향변환부(1812)에 제공한다.
본 발명에 따른 궤환신호 제거능력이 향상된 동일채널 중계 방법 및 장치는 방송(ATSC, DVB, DMB, ISDB-T 등) 및 통신(Wibro 및 CDMA 등)에 적합하나, 이것에 만 국한되는 것은 아니며, 일반적인 단일주파수망 구성을 위해 중계기가 필요한 환경에서는 어디에나 적용이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 동일중계장치의 출력신호가 주송신기의 출력신호와 동일하며, 주송신기의 출력신호와의 시간지연이 작고, 전송 채널상에서의 왜곡을 보정한 신호를 중계함으로써, 한정된 주파수 자원의 이용효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 동일채널 중계장치에 있어서,
    RF 신호를 수신하는 수신수단;
    상기 수신수단에 의해 수신된 신호로부터 궤환신호의 레플리카를 감산하는 감산수단;
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 상기 레플리카를 산출하여 상기 감산수단으로 피드백 시키는 레플리카 생성수단;
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성하는 역채널 추정수단;
    상기 역채널 추정수단에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산수단에 의해 감산된 신호의 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링수단; 및
    상기 제1 적응 필터링수단에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 RF 신호로 변환하여 무선 전송하는 전송수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레플리카 생성수단은
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호를 이용하여 필터 탭 계수를 생성하는 필터 계수 생성수단; 및
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호 및 상기 필터계수 생성수단에 의해 생성된 필터 탭 계수에 기초하여 상기 레플리카를 산출하여 상기 감산수단으로 피드백시키는 제2 적응 필터링수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터계수 생성수단은
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호를 복조하는 복조수단;
    상기 복조수단에 의해 복조된 신호에 기초하여 중계기 수신채널의 채널왜곡을 추정하는 채널추정수단; 및
    상기 채널추정수단에 의해 추정된 채널왜곡 정보를 이용하여 시간영역에서의 필터 탭 계수를 생성하는 시간영역 필터계수생성수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성수단은
    LMS(Least Mean Square) 알고리즘에 기초하여 상기 필터 탭 계수를 산출하는
    동일채널 중계장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성수단은
    하기 [수학식 1]에 따라 상기 필터 탭 계수(
    Figure 112007034572383-pat00023
    )를 산출하는
    동일채널 중계장치.
    [수학식 1]
    Figure 112007034572383-pat00024
    Figure 112007034572383-pat00025
    Figure 112007034572383-pat00026
    Figure 112007034572383-pat00027
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00028
    는 상기 채널추정수단에 의해 추정된 중계기 수신채널의 채널왜곡 정보에 기초하여 산출되는 채널의 에러신호,
    Figure 112007034572383-pat00029
    는 이전(previous) 필터 탭 계수,
    Figure 112007034572383-pat00030
    는 수렴속도를 결정하는 상수이며, M은 필터 탭 수, T는 전치(transpose)임.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성수단은
    상기 채널추정수단에 의해 추정된 중계기 수신채널의 채널왜곡 정보에 기초하여 에러신호를 생성하는 에러계산수단;
    상기 에러계산수단에 의해 생성된 에러신호를 시간영역 신호로 변환하는 역 고속 푸리에 변환수단; 및
    상기 역 고속 푸리에 변환수단으로부터 변환된 시간영역 신호에 기초하여 상기 필터 탭 계수를 산출하는 계수갱신수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 적응 필터링수단은
    하기 [수학식 2]에 따라 상기 레플리카(
    Figure 112007034572383-pat00031
    )를 산출하는 동일채널 중계장치.
    [수학식 2]
    Figure 112007034572383-pat00032
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00033
    은 시간 인덱스 n에서 상기 감산수단에 의해 감산된 신호벡터임.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감산수단은
    하기 [수학식 3]에 따라 상기 수신수단에 의해 수신된 신호로부터 상기 레플리카를 감산하는
    동일채널 중계장치.
    [수학식 3]
    Figure 112007034572383-pat00034
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00035
    은 시간 인덱스 n에서 상기 수신수단에 의해 수신된 신호,
    Figure 112007034572383-pat00036
    은 시간 인덱스 n에서 상기 감산수단에 의해 감산된 신호임.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 역채널 추정수단은
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호를 복조하는 복조수단;
    상기 복조수단에 의해 복조된 신호에 기초하여 중계기 수신채널의 채널 왜곡정보를 추정하는 채널추정수단; 및
    상기 채널추정수단에 의해 추정된 채널정보를 이용하여 수신채널의 역(inverse)를 계산하고, 계산된 수신채널의 역(inverse)을 이용하여 필터 탭 계수를 생성하는 변환수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  10. 제3항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복조수단은
    상기 감산수단에 의해 감산된 신호의 보호구간을 제거하는 보호구간 제거수단;
    상기 보호구간 제거수단에 의해 보호구간이 제거된 신호를 병렬신호로 변환하는 직병렬 변환수단; 및
    상기 직병렬 변환수단에 의해 변환된 병렬신호를 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  11. 제3항 또는 제9항에 있어서,
    상기 채널추정수단은
    상기 복조수단에 의해 복조된 신호로부터 파일럿신호를 추출하는 파일럿추출수단;
    미리 정해진 소정의 파일럿 신호를 저장하는 파일럿저장수단; 및
    상기 파일럿추출수단으로부터 추출된 파일럿 신호 및 상기 파일럿저장수단에 저장된 파일럿 신호를 비교하여 채널의 왜곡을 추정하는 채널왜곡추정수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 변환수단은
    상기 채널추정수단에 의해 추정된 채널왜곡 정보에 기초하여 채널왜곡의 역(inverse)을 생성하는 역변환수단; 및
    상기 역변환수단에 의해 생성된 채널왜곡의 역(inverse)을 시간영역의 필터 탭 계수로 변환하는 시간영역변환수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수신수단은
    RF 신호를 수신하는 RF 수신수단;
    상기 RF 수신수단에 의해 수신된 RF 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환하는 중간 주파수 하향변환수단;
    상기 중간 주파수 하향변환수단에 의해 변환된 신호를 디지털 IF신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환수단; 및
    상기 아날로그-디지털 변환수단에 의해 변환된 디지털 IF신호를 기저대역 신호로 변환하는 기저대역 변환수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전송수단은,
    상기 제1 적응 필터링수단에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 디지털 IF 신호로 변환하는 중간주파수 상향 변환수단;
    상기 중간주파수 상향 변환수단에 의해 변환된 디지털 IF 신호를 아날로그 IF 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환수단;
    상기 디지털-아날로그 변환수단에 의해 변환된 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 RF 상향변환수단; 및
    상기 RF 상향변환수단에 의해 변환된 RF 신호를 증폭시키는 고전력증폭수단
    을 포함하는 동일채널 중계장치.
  15. 동일채널 중계방법에 있어서,
    RF 신호를 수신하는 수신단계;
    상기 수신단계에 의해 수신된 신호로부터 궤환신호의 레플리카를 감산하는 감산단계;
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호에 기초하여 수신채널의 역(inverse)을 추정하여 필터 탭 계수를 생성하는 역채널 추정단계;
    상기 역채널 추정단계에 의해 생성된 상기 필터 탭 계수를 이용하여 상기 감산단계에 의해 감산된 신호의 채널왜곡을 보상하는 제1 적응 필터링단계; 및
    상기 제1 적응 필터링단계에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 RF 신호로 변환하여 무선 전송하는 전송단계
    를 포함하되
    상기 레플리카는 상기 감산단계에 의해 감산된 신호에 기초하여 산출되어 상기 감산단계로 피드백되는
    동일채널 중계방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 레플리카는
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호를 이용하여 필터 탭 계수를 생성하는 필터계수 생성단계; 및
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호 및 상기 필터계수 생성단계에 의해 생성된 필터 탭 계수에 기초하여 상기 레플리카를 산출하는 제2 적응 필터링단계
    에 의해 산출되는 동일채널 중계방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 필터계수 생성단계는
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호를 복조하는 복조단계;
    상기 복조단계에 의해 복조된 신호에 기초하여 중계기 수신채널의 채널왜곡을 추정하는 채널추정단계; 및
    상기 채널추정단계에 의해 추정된 채널왜곡 정보를 이용하여 시간영역에서의 필터 탭 계수를 생성하는 시간영역 필터계수생성단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성단계는
    LMS(Least Mean Square) 알고리즘에 기초하여 상기 필터 탭 계수를 산출하는
    동일채널 중계방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성단계는
    하기 [수학식 1]에 따라 상기 필터 탭 계수(
    Figure 112007034572383-pat00037
    )를 산출하는
    동일채널 중계방법.
    [수학식 1]
    Figure 112007034572383-pat00038
    Figure 112007034572383-pat00039
    Figure 112007034572383-pat00040
    Figure 112007034572383-pat00041
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00042
    는 상기 채널추정단계에 의해 추정된 중계기 수신채널의 채널왜곡 정보에 기초하여 산출되는 채널의 에러신호,
    Figure 112007034572383-pat00043
    는 이전(previous) 필터 탭 계수,
    Figure 112007034572383-pat00044
    는 수렴속도를 결정하는 상수이며, M은 필터 탭 수, T는 전치(transpose)임.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 시간영역 필터계수생성단계는
    상기 채널추정단계에 의해 추정된 중계기 수신채널의 채널왜곡 정보에 기초하여 에러신호를 생성하는 에러계산단계;
    상기 에러계산단계에 의해 생성된 에러신호를 시간영역 신호로 변환하는 역 고속 푸리에 변환단계; 및
    상기 역 고속 푸리에 변환단계로부터 변환된 시간영역 신호에 기초하여 상기 필터 탭 계수를 산출하는 계수갱신단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제2 적응 필터링단계는
    하기 [수학식 2]에 따라 상기 레플리카(
    Figure 112007034572383-pat00045
    )를 산출하는 동일채널 중계방법.
    [수학식 2]
    Figure 112007034572383-pat00046
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00047
    은 시간 인덱스 n에서 상기 감산단계에 의해 감산된 신호벡터임.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 감산단계는
    하기 [수학식 3]에 따라 상기 수신단계에 의해 수신된 신호로부터 상기 레플리카를 감산하는
    동일채널 중계방법.
    [수학식 3]
    Figure 112007034572383-pat00048
    여기서,
    Figure 112007034572383-pat00049
    은 시간 인덱스 n에서 상기 수신단계에 의해 수신된 신호,
    Figure 112007034572383-pat00050
    은 시간 인덱스 n에서 상기 감산단계에 의해 감산된 신호임.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 역채널 추정단계는
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호를 복조하는 복조단계;
    상기 복조단계에 의해 복조된 신호에 기초하여 중계기 수신채널의 채널 왜곡정보를 추정하는 채널추정단계; 및
    상기 채널추정단계에 의해 추정된 채널정보를 이용하여 수신채널의 역(inverse)를 계산하고, 계산된 수신채널의 역(inverse)을 이용하여 필터 탭 계수를 생성하는 변환단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  24. 제17항 또는 제23항에 있어서,
    상기 복조단계는
    상기 감산단계에 의해 감산된 신호의 보호구간을 제거하는 보호구간 제거단계;
    상기 보호구간 제거단계에 의해 보호구간이 제거된 신호를 병렬신호로 변환하는 직병렬 변환단계; 및
    상기 직병렬 변환단계에 의해 변환된 병렬신호를 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  25. 제17항 또는 제23항에 있어서,
    상기 채널추정단계는
    상기 복조단계에 의해 복조된 신호로부터 파일럿신호를 추출하는 파일럿추출단계;
    미리 정해진 소정의 파일럿 신호를 저장하는 파일럿저장단계; 및
    상기 파일럿추출단계로부터 추출된 파일럿 신호 및 상기 파일럿저장단계에 저장된 파일럿 신호를 비교하여 채널의 왜곡을 추정하는 채널왜곡추정단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 변환단계는
    상기 채널추정단계에 의해 추정된 채널왜곡 정보에 기초하여 채널왜곡의 역(inverse)을 생성하는 역변환단계; 및
    상기 역변환단계에 의해 생성된 채널왜곡의 역(inverse)을 시간영역의 필터 탭 계수로 변환하는 시간영역변환단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 수신단계는
    RF 신호를 수신하는 RF 수신단계;
    상기 RF 수신단계에 의해 수신된 RF 신호를 중간 주파수 대역으로 하향 변환하는 중간 주파수 하향변환단계;
    상기 중간 주파수 하향변환단계에 의해 변환된 신호를 디지털 IF신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환단계; 및
    상기 아날로그-디지털 변환단계에 의해 변환된 디지털 IF신호를 기저대역 신호로 변환하는 기저대역 변환단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
  28. 제15항에 있어서,
    상기 전송단계는
    상기 제1 적응 필터링단계에 의해 채널왜곡이 보상된 신호를 디지털 IF 신호로 변환하는 중간주파수 상향 변환단계;
    상기 중간주파수 상향 변환단계에 의해 변환된 디지털 IF 신호를 아날로그 IF 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환단계;
    상기 디지털-아날로그 변환단계에 의해 변환된 신호를 RF 신호로 상향 변환하는 RF 상향변환단계; 및
    상기 RF 상향변환단계에 의해 변환된 RF 신호를 증폭시키는 고전력증폭단계
    를 포함하는 동일채널 중계방법.
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