KR100932598B1 - 무선 통신 신호의 블라인드 소스 분리를 위한 시스템 및방법 - Google Patents

무선 통신 신호의 블라인드 소스 분리를 위한 시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

다중 모드 수신기와 방법들이 제공되며, 이는 블라인드 소스 분리(BSS) 분석을 이용하여 다양한 무선 통신 신호들을 서로로부터 구별한다. 구체적으로, 서로 다른 신호 형태들이 BSS에 의해 식별될 수 있다. 서로 다른 신호 형태들은 주파수 겹칠 수 있으며, 또는 완전히 다른 주파수에 존재할 수도 있다. BSS 분석은 중심 주파수 또는 전송 주파수, 대역폭, 변조 스킴, 접속 스킴이나 부선 통신 자원을 BSS를 돕는 입력으로 사용할 수 있다.

Description

무선 통신 신호의 블라인드 소스 분리를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR BLIND SOURCE SEPARATION OF WIRELESS COMMUNICATION SIGNALS}
본 발명은 무선 통신에 관한 것이며, 구체적으로는 다중 모드 무선 통신에 대한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 스펙트럼이 점차 더 복잡해지고 있다. 구체적으로, 점점 더 많은 통신 사용자들과 점점 더 많은 통신 형태가 가용의 제한된 주파수 스펙트럼을 사용한다. 통신의 사용자와 형태가 가용 통신 스펙트럼들을 점차 더 소모함에 따라, 무선 통신 수신이 점점 어려워진다.
일부 통신 형태들은 주파수 대역들을 겹쳐서 점유한다. 예를 들어, 무선 국부 영역 네트워크(WLAN:wireless local area networks) 및 무선 개인 영역 네트워크(WPAN:wirless personal area networks)는 동일한 주파수 및 공간을 점유한다. 예를 들어, 802.11b 및 g(이하 전체적으로 "802.11" 이라고 함)로 알려진 통신 표준은 약 2.4 기가헤르츠(GHz)에서 동작하며, 동시에 블루투스(Bluetooth)라고 알려진 통신 표준은 약 2.4GHz에서 동작한다. 뉴욕에 소재한 전기 및 전자 엔지니어 연구소(Institute of Elelctrical and Electronics Engineers, Inc. New York, N.Y., 1999(reaff 2003))에서 발행된 IEEE Std 802.11b, IEEE Std 802.11g 및 IEEE Std 802.15(이하, "블루투스"라 함)을 살펴본다. 불가능하지 않다면, 무선 통신 수신기가 802.11 및 블루투스 통신 사이에서 차별화하는 것은 일반적으로 매우 어렵다.
블루투스 및 802.11 시스템이 동일한 물리적인 지역 내에서 동작하게 하는 것이 손쉽다. 그러나 802.11과 블루투스 통신은 서로 방해를 하고, 양 형태의 통신이 매우 인접하게 전송되는 경우에, 802.11 통신이나 블루투스 통신 중 어느 하나나 양쪽의 수신을 거의 불가능하게 한다. 가능한 해결책은 소정 시간 구간 동안에 802.11 통신을 꺼지게 하여, 이 시간 구간 동안 블루투스 통신이 방해 없이 진행되도록 하는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은 802.11 통신 및 블루투스 통신의 통신 능력을 감소시킨다.
전형적으로, 다중 대역(또는 주파수) 장치에서 무선 통신 신호들을 수신하는 무선 통신 장치는 다중 수신기 구조를 가져야 한다. 즉, 예를 들면, 두 개의 대역에서 신호를 수신하기 위하여, 장치는 전형적으로 두 개의 저 잡음 증폭기들(LNA's) 및 두 개의 무선 주파수(RF) 필터들을 가져야만 한다.예를 들어, 약 824MHz 및 894MHz 사이의 미국형 셀룰러 방식 대역 및 약 1910MHz 및 1990MHz 사이의 미국형 개인 통신 서비스(PCS:Personal Communication Service) 모두에서 무선 통신 장치는 신호들을 수신할 수 있다. 이러한 장치는 RF 필터 및 별개의 PCS RF v필터에 더하여 셀룰러 방식 LNA 및 분리된 PCS LNA를 가진다. LNA 및 RF 필터들은 협대역 장치들이다. 이는 이들이 설계된 신호 주파수에 특히 잘 동작하나 다른 주파수들에서 잘 동작하지 않으며 다르 주파수들에서는 신호를 거절한다는 것을 의미한다. 또한, 특히 다중 대역 수신기들은 한번에 하나의 밴드에서 신호를 수신 및 처리함으로써 동작한다. 예를 들어, 미국에서 전형적인 휴대용 전화기는 지정된 시간에서 셀룰러 대역이나 PCS 대역의 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 장치들은 셀룰러 대역이나 PCS 대역에서 동시에 동작할 수 없다.
일부 다중 대역 수신기들에서 중복될 수 있는 다른 부분이 안테나이다. 일부 수신기들은 다중 대역을 수신하기 위한 다중 안테나를 필요로 한다. 실제로, 일부 수신기들은 동일한 대역에서 다중 소스들로부터 신호들을 수신하기 위해서는 다중 안테나를 필요로 한다.
무선 통신을 수신하는 일반적인 접근법과 관련된 문제점을 극복하기 위해, 다중 모드 수신기와 방법이 제공된다. 이 수신기와 방법은 블라인드 소스 분리(BSS) 분석을 이용하여 다양한 무선 통신 신호들을 서로로부터 구별한다. 구체적으로, 서로 다른 신호 형태들이 BSS에 의해 식별될 수 있다. 이는 서로 다른 신호 형태의 스펙트럼들이 겹쳐질 때(즉, 802.11 및 블루투스의 경우에), 특히 유용하다.
잡음 비율에 대해 더 나은 신호가 BSS를 사용하여 서로 다른 신호 형태를 서로로부터 구별함으로써 획득될 수 있다. 이는 여러 개의 관련 이점을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 신호 획득이 개선된다. 왜냐하면 BSS 프로세스는, 성분 신호들이, 상호 방해(간섭)를 줄인 채 적절히 식별될 때, 더 빠르게 신호를 획득하거나 획득 중에 질적으로 더 강화된 신호를 얻도록 한다(즉, 높은 신호 대 잡은 비율). 다른 예로서, 통신 형태 사이의 핸드오프(hand-off)가 개선되도록 할 수 있다. 이전에는 불가능하거나 비용적 제약되었던 영역에서, 양쪽의 신호 형태가 동시에 획득될 수 있기 때문이다. 나아가, 성분 카운트의 감소로 서로 다른 통신 형태에 적용할 수 있으며, 광 대역 RF 부분들(필터나, 증폭기나 덜 복잡한 아날로그-디지털 변환기)을 사용할 수 있는 능력을 가지는 이점이 있다. 비용, 크기 및 제작 단계를 절감할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 측면들, 효과 및 신규한 특징을 설명한다.
도 1은 혼합된 베이스 밴드 신호에 따라 블라인드 소스 분리 동작을 수행하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 둘 이상의 분리된 통신 형태를 가지는 둘 이상의 분리된 통신 신호들을 식별하기 위한 블라인드 소스 분리 모듈을 포함하는 시스템 및 수신기를 나타내는 블록도이다.
도 3A는 두 개의 겹친 RF 신호들의 스펙트럼 도표을 나타내는 도면이다.
도 3B-3D는 스펙트럼 도표들은 도 3A에 관하여 나타낸 RF 신호로부터 하향변환된 베이스 밴드 신호들의 스펙트럼 도표을 나타내는 도면이다.
도 4-7은 둘 이상의 분리된 통신 형태를 가지는 둘 이상의 분리된 통신 신호들을 식별하기 위한 블라인드 소스 분리 모듈을 포함하는 시스템 및 수신기들을 나타내는 블록도이다.
도 8은 둘 이상의 형태의 RF 통신 신호들을 분리하기 위한 BSS 모듈을 포함 하는 무선 통신 장치를 나타내는 블록도이다.
하이베리넨(Hyvarinen)과 오자(Oja)는 독립 성분 분석(Independent Component Analysis: 지도서, 아포 하이베리넨 및 에르키 오자, 헬싱키 대학 컴퓨터 및 정보 과학 기술 연구소, 핀란드 에스포 FIN-02015, 우편번호 5400, 1999년 4월)에서 독립 컴포넌트 분석(ICA)에 대한 개요를 제공한다. ICA는 블라인드 소스 분리(BSS:Blind Source Seperation)의 형태이다. 안토니 제이, 벨에 의한 미국 특허 제5,706,402호(제목: "출력 리던던시의 관리되지 않은 최소화를 통해 알려지지 않은 신호들을 복구하는 정보 최대화 방법을 이용하는 블라인드 신호 처리 시스템". 이는 이 명세서에 참조문헌으로 포함된다)에 기술된 바와 같이, 비선형 함수(g(x))가 한 세트의 입력들(x)을 변환(transform)하여 한 세트의 출력들(y)에 대응하는 사전 선택된 확률 밀도 함수를 가지도록 하는데 사용될 수 있다. 벨 (칼럼 10, 11-17 줄)에서 논의된 바와 같이 함수(g(x))의 파라미터(w)는 출력(y)에서 정보를 최대화하기 위해 또는 출력(y)에서 정보 리던던시를 최소화하기 위해 변화된다.
카리 토르콜라(Kari Torkkola)는 미국 특허 제5,959,966호, 제목 "라디오 신호의 블라인드 분리를 위한 방법 및 장치"(이는 이 명세서에 참조문헌으로 포함됨)에서 셀룰러 방식 무선 통신 시스템에서 기지국에 수신된 다중 사용자 신호들에 블라인드 소스 분리(blind source separation)를 적용하는 단계를 기술한다. 토르콜라 (칼럼 3, 21-39줄)를 참조하면, 토르콜라의 시스템에서 많은 사용자가 동일한 주파수에 걸쳐 그리고 동일한 변조 기술(예, 코드 분할 다중 접속(CDMA) 셀룰러 방식 통신)을 사용하여 기지국에 전송을 한다. 코트콜라의 특허(칼럼 3, 21-36줄)에서 토르콜라는 기지국에서 다중 안테나를 통해 많은 사용자가 신호들을 수신하는 것을 기술한다. 많은 사용자의 신호들은 이후에 블라인드 분리 기술들을 통해 처리된다. 구체적으로, 토크콜라는, 많은 사용자에 의해 사용되는 신호의 확률 밀도 함수에 근거하여 (벨의 함수(g(x))에 유사한) 적용 방정식을 만들어 내는 단계를 기술한다.
블라인 소스 분리 기술은 완전히 다른 신호 형태들을 가질 수 있는 신호들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 802.11 신호들은 블루투스 신호들과 분리될 수 있다. 앱라드(Abrard) 등은, 입력(M)의 개수가 신호 소스(N)의 개수보다 적은 경우에, BSS를 수행하는 방식을 기술한다. 프레더릭 앱라드(Frederic Abrard), 야닉 데빌(Yannick Deville) 및 폴 화이트(Paule White)의, 독립 성분 분석 및 신호 분리에 관한 3차 국제 회의 회보(ICA'2001) (734-739 쪽, 캘리포니아, 샌디아고, 2001년 12월 9-13일, 앱라드 등)의 "지정되지 않은 케이스에서의 블라인드 소스 분리로부터 블라인드 소스 제거에 이르기까지: 시간-주파수 분석에 근거한 새로운 접근법"을 살펴본다. 앱라드 등은 "비정적이고 시간-주파수 표현에서 일부 차이점들을 가지는 소스들"을 필요로 한다. 앱라드 등은 237쪽 칼럼 2에서 "가정이 정규성(gaussianity), 변색(coloration) 또는 소스들의 독립성에 관한 어떤 가정도 이루어지지 않는다".
앱라드 등은 다음 단계들을 수행한다. 각 신호(xj(t))는 해닝 윈도우 함 수(h(τ-t), Hanning window function)와 곱해진다. 동작시간은 τ에 의해 표현되고 고정 시간이 t에 의해 표현된다. 결과는 변조된 신호(x,(t, τ)=x(τ)h(τ-t))이다. 다음으로, 국소 푸리에 변환(STFT)이 각 변조된 신호(x,(t, τ))에 대해 취해지고, 결과적으로 푸리에 변환(Xi(t, ω))이 된다. X1(t, ω)대 X2(t, ω)의 비율(αi(t,ω)가 획득된다. 비율(αi(t,ω)의 각각의 평균값 및 변화값(variance)은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112007018751711-pct00001
앱라드 등은 다음과 같이 언급하고 있다. "예를 들어 이러한 M 윈도우(window)들에 대하여
Figure 112007018751711-pct00002
이면, ...[변화값]은 0에 가까워진다. 반대로,
Figure 112007018751711-pct00003
과
Figure 112007018751711-pct00004
모두가 제로(0) 및
Figure 112007018751711-pct00005
에 대한 비-상수 값들과 다른 경우에, [변화값]은 제로와 명확히 구별된다.
"표현(2)의 최하위 값 대 유용한 일련의 윈도우
Figure 112007018751711-pct00006
를 검색함으로써, 하나의 소스만이 존재하는 시간-주파수 도메인
Figure 112007018751711-pct00007
을 찾아낼 수 있다. 이러한 소스를 소거하기 위한 대응하는 c의 값이 식(1)에서 산출되는 평균에 의해 주어진다. ["c"는 두 개의 소스에서의 분리 계수이다. 하나의 센서 BSS 문제].
"제 2 분리 계수를 찾기 위해, 명확한 차(c)를 제공하는 변화값 대
Figure 112007018751711-pct00008
의 다음 최하위 값을 확인해야 한다. 10-1의 차는 실제적인 값으로, 하드 혼합(hard mixture)를 가능하게 하며, 여기서 분리계수 c1 및 c2 모두가 유사한 범위에 존재한다.
앱라드 등은 736쪽 칼럼 1에서, S1 과 S2는 소스 신호(s1, s2)의 각각에 대한 국소 푸리에 변환이다.
앱라드 등에 의해 언급된 바와 같이, 상기 절차는 소스들의 개수(N)가 관찰된 혼합된 신호들의 개수보다 큰 경우에 적용된다. 이 경우에,
Figure 112007018751711-pct00009
복합 비율은 다음과 같다.
Figure 112007018751711-pct00010
시간-주파수 윈도우
Figure 112007018751711-pct00011
에서 단지 하나의 소스(k)가 존재할 때마다, 식(6)의 분모는 일(1)과 근사적으로 동일하게 되고,
Figure 112007018751711-pct00012
는 소스를 삭제하기 위한 혼합되지 않은(unmixing) 계수를 나타낸다. 다른 소스들은 하나의 소스를 이용하여 다른 윈도우들을 찾아냄으로써 소거될 수 있다.
도 1을 참조하면, 혼합된 RF 신호로부터 둘 이상의 다른 형태의 소스들을 분리하는 프로세스가 이하에서 설명될 것이다. 도 1은 서로 다른 신호 형태들을 서로 로부터 분리하는 논리적 흐름도를 나타낸다. 단계(102)에서, 섞여진 무선 통신 신호가 수신된다. 혼합된 무선 통신 신호는 하나 이상의 무선 통신 형태로부터의 성분 무선 통신 신호들을 포함한다. 예를 들어, 제 1 성분 무선 토신 신호가 802.11 신호이다. 제 2 성분 무선 통신 신호는 블루투스 신호이다. 다른 예로, 제 1 성분 무선 통신 신호는 미국형 PCS 신호이며, 제 2 성분 무선 통신 신호는 미국형 셀룰러 신호이다.
단계(104)에서, 혼합된 무선 통신 신호가 혼합된 베이스 밴드 신호로 변환된다. 혼합된 베이스 밴드 신호는 성분 무선 통신 신호들 중 하나 이상의 신호의 베이스 벤드 신호 주파수에 존재하거나 인접한 신호이다. 혼합된 베이스 밴드 신호는 이론적으로 성분 무선 통신 신호들들 중 둘 이상으로부터의 베이스 밴드 데이터를 포함한다. 그러나, 베이스 밴드로의 변환에 따라 성분 신호들 중 하나로부터의 데이터의 대부분이 손실된다. 이는 두 개의 성분 신호들이 서로다른 주파수에 위치하는 경우에 특히 들어맞는다. 이러한 경우에, 베이스 밴드로의 변환은 먼저 신호들 중 하나만을 위한 베이스 밴드 데이터를 선택한다.
예를 들어, 두 개의 성분 신호들이 824-894MHz에서의 미국형 셀루러 신호 및 1910-1990MHz 에서의 미국형 PCS 신호인 경우에, 어떤 주파수가 베이스 밴드로의 변환에 사용되는 가에 따라 의 하향 변환(downconversion)은 셀룰러 베이스 밴드 데이터나 PCS 베이스 밴드 데이터를 일차로 선택한다.
다른 환경에서, 양쪽의 성분 신호들에 대한 데이터의 많은 부분이 혼합된 베이스 밴드 신호에 존재할 수 있다. 예를 들어, RF 스펙트럼들과 베이스 밴드 스펙 트럼들이, 이하에서, 도 3A-3D를 참조하여 기술될 것이다. 예를 들면, 두 개의 성분 신호들은 2.4GHz에서의 802.11 신호와 2.4GHz에서의 블루투스 신호이며, 이후에 양쪽의 성분 신호들이 혼합된 베이스 밴드 신호에서 실질적으로 표현될 것이다.
단계(106)에서, 블라인드 소스 분리가 혼합된 베이스 밴드 신호에 따라 수행된다. 블라인드 소스 분리는 특히 상술한 바와 같이 하나 이상의 성분 신호가 실질적으로 혼합된 베이스 밴드 신호에 나타낼 때 블라인드 소스 분리는 특히 이점이된다.
신호 특성의 인식이 블라인드 소스 분리에 대한 입력으로 포함된다. 예를 들면, 하이베리넨 등과 벨 및 토르콜라에 의해 블라인드 소스 분리에 대한 유용한 방법이 기술된 바와 같이 채택될 수 있다. 특히, 가능 신호 형태의 확률 밀도 함수에 대한 지식을 사용하여 혼합되지 않은 매트릭스를 생성하는 것이 유용할 수 있다. 구체적으로, 변조 스킴(scheme), 다중 접속 스킴, 중심 주파수나 전송 주파수, 대역폭, 시간-의존 변화, 전력 및 무선 자원(예, 의사 난수 잡음(PN) 코드나 시간 슬로)에 대한 지식이 사용될 수 있다.
단계(108)에서, 둘 이상의 다른 형태의 베이스 밴드 신호들이 브라인드 소스 분리 동작의 출력으로 발생한다. 서로 다른 형태의 베이스 밴드 신호들은, 서로 다른 변조 스킴을 가지는 신호들(예, QPSK(qudrature phase shift keying) 이나 16-QAM(16-ary quadrature amplitude modulation))과; 서로 다른 중심 주파수나 전송 주파수를 가지는 신호들과; 서로 다른 대역폭을 가지는 신호들; 서로 다른 시간 설계를 가지는 신호들(예, 날짜의 소정 시간에서 오프될 수 있는 신호들)과; 서로 다 른 무선 자원을 가지는 신호들(예, 셀룰러 CDMA 통신과 같은 서로 다른 PN 코드들이나 TDMA(time division multiple access) 셀룰러 통신과 같은 서로 다른 시간 슬롯을 가지는 신호들)을 포함한다.
둘 이상의 베이스 밴드 신호들은 BSS에 의해 생성된다. 구체적으로, BSS는 혼합된 베이스 밴드 신호를 N 베이스 밴드 신호들로 분리하며, 여기서 N은 신호 성분들의 개수이다.
서로 다른 중신 주파수나 전송 주파수의 경우에, 일반적인 전송 시스템에서는 전송 주파수가 예정되며, 캐리어 주파수를 사용하지 않는 UWB(ultra wide band)와 같은 시스템에 대하여는 중심 주파수가 예정되며, 점유 스펙트럼의 중심 주파수를 의미한다.
도 1의 방법은 도 2를 참조하여 더 상세히 기술된다. 도 2는 무선 통신 수신기(115)와 시스템(120)의 블록도를 나타낸다. 수신기(115)는 방송 중의 성분 무선 통신 신호들(126, 129)을 수신하기 위한 안테나(123)를 가진다. 신호들(126, 129)은 신호 소스들(132, 135)에 의해 각각 전송된다. 신호 소스들(126, 129)은 서로 다른 형태의 통신을 위한 전송기들이다. 예를 들어, 신호 소스(132)는 802.11 신호들을 전송하는 반면, 신호 소스(135)는 블루투스 신호들을 전송한다. 802.11 신호들은 블루투스 신호들과 간섭하고, 블루투스 신호들은 802.11 신호들과 간섭한다. 유리하게도, 수신기(115)는 802.11 신호들을 블루투스 신호들로부터 구별할 수 있다.
안테나(123)는 하향 변환 블록(124)에 연결된다. 하향 변환 블록(124)은 세 개의 분리 함수를 기능들을 나타낸다. 첫째로, 하향 변환 블록은 RF 회로 블록(127)을 나타낸다. RF 회로 블록(127)은 예를 들면, 저 잡은 증폭기(도 2에는 구체적으로 도시되지 않음)이다. 둘째로, 하향 변환 블록(124)은 하향 변환기(130)를 나타낸다. 하향 변환기(130)는 혼합된 RF 신호를 혼합된 베이스 밴드 신호로 변환한다. 하향 변환기(130)는 복합 혼합기(mixer)를 포함한다. 즉, RF 신호는 두 개의 직교 베이스 밴드 신호들로 나뉠 수 있다. 직교 신호들 중 제 1 신호는 설계된 중안 주파수나 전송 주파수의 국부 오실레이터 신호와 혼합된다. 동일한 신호들 중 제 2 신호는 동일한 중심 주파수나 전송 주파수의 국부 오실레이터 신호와 혼합되나, 중심 또는 전송 주파수의 π/2 라디안만큼 쉬프트 된다. 결과적으로 중심 또는 전송 주파수의 π/2 만큼 서로로부터 쉬프트 된 두 개의 베이스 밴드 신호들이 생성된다. 이를 복합 혼합 동작(mixing)이라 한다.
셋째로, 하향 변환 블록(124)은 아날로그-디지털 변환기(ADC, 133)이다. ADC(133)는 혼합 아날로그 RF 신호나 혼합 아날로그 베이스 밴드 신호를 디지털 신호로 변환한다. 하향 변환기(130) 및 ADC(133)은 신호 경로에서 어느 순서로도 존재할 수 있다. 전형적으로, 아날로그-디지털 변환 동작이 하향 변환 동작 후에 이루어진다. 그러나, ACD 속도가 개선됨에 따라, 아날로그-디지털 변환이 하향 변환 전에 수행되는 것이 가능하며, 가능할 수 있을 것이다. 나아가, 일부 ACD 방법들은 장래에 하향 변환과 ADC를 하나의 단계로 결합할 것이다.
하향 변환 블록(124)은 BSS(Blind Source Seperation) 모듈(150)에 연결된다. BSS 모듈은 수신기(115) 내의 프로세서(도시되지 않음)의 일부일 수 있다. BSS 모듈(150)은 수신기(115) 내의 프로세서에 연결되는 메모리(도시되지 않음)에 존재하는 소프트웨어나 기계 명령어(machine instrunctions)들의 형식을 취할 수 있다.
BSS 모듈(150)은 통신 신호 형태 표시기(CSTI:communication signal type indicator) 모듈(155)에 연결된다. CSTI 모듈(155)은 SID(system indentification) 모듈일 수 있다. CSTI 모듈(155)은 수신기로 입력되는 무선 신호들에 대한 시스템 정보(예,동작 주파수, 대역폭, 변조 스킴, 및 다중 접속 스킴)를 포함한다.
BSS 모듈과 유사하게, CSTI 모듈(155)은 프로세서의 일부이거나, 프로세서에 의해 수행되는 메모리 내 소프트웨어나 기계 명령어의 형태를 취할 수 있다.
BSS 모듈(150)은 출력 라인들(160, 162)로 표시되는, 둘 이상의 서로 다른 형태의 베이스 밴드 신호들을 출력한다. 출력 라인들(160. 162)은 적합한 베이스 밴드 프로세서나 프로세서들(도시되지 않음)에 연결된다. 예를 들어, 라인(160)은 802.11 베이스 밴드 변조기에 연결될 수 있으며, 라인(162)은 블루투스 베이스 밴드 변조기에 연결될 수 있다. 베이스 밴드 변조기, BSS 모듈, 및 CSTI 모듈은, 동일한 프로세서나 하나 이상의 서로 다른 프로세서들의 일부로 구현되거나 또는 하나 이상의 프로세서들에서의 소프트웨어 동작으로 구현될 수 있다. 또한, 둘 이상의 출력들(160, 162) 존재할 수 있다. 두 개의 출력들은 단지 최소로 도시된 것이며 최대로 도시된 것이 아니다.
수신기(115)는 휴대용 무선 통신 장치(예, 휴대 전호(도시되지 않음))의 일부로 구현될 수 있다. 이 경우에, 휴대용 전화는 소형임, 휴대용 전원과, 케이스, 키패드와 같은 사용자 인터페이스, 마이크로 폰 및 스피커를 포함하며, 하나 이상 의 통신 신호 형태로 전송될 수 있다. 휴대 전화는 CDMA 휴대 전화일 수 있으며 안테나(123)에 연결되는 전송기를 포함한다.
겹치는 스펙트럼을 가지는 두 개의 RF 신호들의 하향 변환이 도 3A-3D를 참조하여 설명될 것이다. 도 3A는 두 개의 RF 신호 스펙트럼들(172, 174)의 스펙트럼 도표(plot)를 나타낸다. 주파수(184)는 스펙트럼 밝기(intensity, 186)에 대해 그려진다. 신호 스펙트럼(172)은 중심 주파수(176)를 포함한다.신호 스펙트럼(174)은 중심 주파수(182)를 포함한다. 평균 주파수(178)도 도시된다. 평균 주파수(178)은 신호 스펙트럼들(172, 174)의 겹침 영역에 대한 중간점을 나타낸다. 다른 평균 주파수들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 평균 주파수가 중심 주파수들(172, 182)의 평균으로 선택될 수 있다.
도 3B는 하향 변화 후의 성분 베이스 밴드 신호들의 스펙트럼 도를 나타낸다. 구체적으로, 신호 스펙트럼(174)에 의해 표현되는 신호가 하향 변환되어 신호 스펙트럼(192)을 생성하고, 신호 스펙트럼(172)에 의해 표현되는 신호가 하향 변환되어 베이스 밴드 신호 스펙트럼(188)을 생성한다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 하향 변환이 주파수(178)와 동일한 양만큼 주파수 쉬프트에 의해 수행되어 왔다.
도 3A의 스펙트럼이 서로 다른 양만큼 쉬프트 되었다는 것을 제외하고, 도 3C 및 3D는 도 3B와 유사하다. 도 3C의 스펙트럼들(202, 206)은 주파수(182)를 주파수 쉬프터 또는 믹싱 주파수로 사용하여 하향 변환된다. 하향 변환을 위해 사용되는 주파수 선택은 도 3B-3D의 스펙트럼들에서 선호되는 것에 따른다.
추가로, 도 6 및 7을 참조하여 이하에서 상세히 설명할 바와 같이, 혼합 RF 신호가 다르게 하향 변환되는 분리 신호들로 나뉜다. 따라서, 하나 이상의 혼합 베이스 밴드 신호는 BSS 블록(150)에 대한 입력으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3C의 스펙트럼(202, 206)에 의해 표현된 바와 같이, 혼합된 베이스 밴드 신호가 BSS 블록(150)으로 입력되는 신호일 수 있다. 반면에, 도 3D의 스펙트럼(210, 214)에 의해 나타낸 바와 같이 다른 혼합된 베이스 밴드 신호가 BSS 블록(150)으로 입력되는 다른 신호일 수 있다.
도 4는 시스템(12)과 무선 수신기(115)의 구성을 나타내는 블록도이다. 안테나(123)은 저 잡은 증폭기(LNA, 138)에 연결된다. 다양한 RF 성분들(예, RF 필터, 송수 전환기(듀플렉서)나 디플렉서(모두 도시되지 않음))이 LNA(138)에 선행할 수 있다. LNA 증폭기들은 혼합 무선 통신 신호를 증폭한다. LNA(138)은 아날로그-디지털 변환기(ADC, 141)에 연결된다. ADC(141)은 광대역 ADC일 수 있다. ADC(141)은 혼합기(mixer, 144)에 연결된다. 혼합기(144)는 또한 국부 오실레이터 신호를 발생하는 국부 오실레이터(147)에 연결된다.
도 2에 관하여 상술한 바와 같이, ADC(141) 및 혼합기(144)의 순서는 뒤바뀔 수 있다. 동일한 원리가 도 5-7에 대하여 묘사된 회로에 마찬가지로 적용될 수 있다. 신호 경로에서 혼합기 전에 ADC를 이용한 다양한 회로가 기술될 것이나, 순서가 뒤바뀔 수 있다. ADC가 혼합기를 앞서는 경우에, 혼합기와 국부 오실레이터는 디지털 도메인에서 동작한다.
혼합기(144)는 혼합된 무선 통신 신호를 국부 오실레이터 신호와 혼합하여 혼합 베이스 밴드 신호를 발생한다. 혼합기(144)는 BSS 모듈(150)에 연결된다
도 5는 도 4에서 도시된 바와 유사한 수신기를 도시한다. 도 5에 도시된 수신기는 안테나(123)와 LNA(138) 및 ADC(141)를 가지나. ADC(141)의 출력이 혼합된 부선 통신 신호에 대한 두 개의 경로로 나뉜다. 두 개의 혼합기(170, 175)는 두 개의 신호 경로에 연결된다. 혼합기(170, 175)는 두 개의 오실레이터 소스들(180, 185)에 연결된다. ADC 및 믹서 순서가 뒤바뀌는 경우에, 분리는 LNA 이후에 될 수 있다. LNA(138)은 두 개의 믹서들에 연결될 수 있으며, 두 개의 분리된 ADC들에 각각 연결된다.
국부 오실레이터 소스들(180, 185)은 서로 다른 주파수를 가지는 국부 오실레이터 신호들을 발생한다. 국부 오실레이터 소스(180)에서 생성된 국부 오실레이터 신호는 하나의 통신 형태(예, 802.11)의 전송이나 중심 주파수일 수 있다. 국부 오실레이터 소스(185)에서 생성된 국부 오실레이터 신호는 블루투스와 같은 다른 통신 형태의 전송 또는 중심 주파수일 수 있다. 이러한 방식으로, 혼합기(170)의 출력(190)은 802.11에 적합하게 베이스 밴드로 하향 변환된 신호일 수 있다. 블루투스 신호들은 802.11과 주파수 면에서 겹치기 때문에, 출력(190)은 실질적으로 블루투스 데이터를 포함할 수 있다. 그러나, 블루투스 전송 주파수는 802.11 신호들의 전송 주파수와 정확히 일치하지 않기 때문에, 출력(190)은 일반적으로 802.11 베이스 밴드 데이터를 위해 왜곡된다.
언급한 바와 같이, 국부 오실레이터 소스(185)에 의해 생성된 국부 오실레이터 신호가 하나의 통신 형태(예, 블루투스)의 중심 또는 전송 주파수일 수 있다. 이러한 경우에, 혼합기(175)의 출력(195)은 802.11에 대해 적합하게 베이스 밴드 신호로 하향 변환된다. 802.11 신호들은 블루투스와 주파수 면에서 겹치기 때문에, 출력(195)는 블루투스 데이터의 실질적으로 포함한다. 그러나, 802.11 전송 주파수가 블루투스 신호들의 전송 주파수와 정확히 일치하지 않으므로, 출력(195)은 일반적으로 블루투스 베이스 밴드 데이터를 위하여 왜곡된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 출력들(190, 195)은 BSS 모듈(150)을 위한 입력들이다. 출력들(190, 195)은 적합한 국부 오실레이터 신호들을 이용한 혼합 동작에의해 사전 처리된다. 이는 BSS를 더 효과적으로 만든다.
추가적인 이점은 도 6에 대하여 묘사된 수신기에서 획득될 수 있으며, 이는 도 5에 도시된 수신기와 유사하다. 도 6에서, 수신기는 믹서들(170, 175)에 각각 연결된 디지털 필터들(200, 204)을 포함한다. 디지털 필터들(200, 204)은 국부 오실레이터 소스들(180, 185)의 신호 형태들에 대응하는 적합한 대역폭들과 필터 모양을 각각 가진다. 예를 들어, 국부 오실레이터 소스(180)가 802.11 신호의 전송 주파수에서 주파수를 가지는 국부 오실레이터 신호를 발생한다면, 이후에 디지털 필터(200)는 802.11 신호에 대응하는 대역폭과 필터 형태를 가진다. 마찬가지로, 국부 오실레이터(185)가 블루투스 신호의 전송 주파수에서 주파수를 가지는 국부 오실레이터 신호를 발생한다면, 디지털 필터(204)는 블루투스 신호에 대응하는 대역폭과 필터 모양을 가진다. 필터 대역폭이나 형태는 특정 신호를 필터링, 식별하거나 처리하는 데 유용한 필터인 특정 신호 수단에 대응한다.
유리하게도, 혼합된 베이스 밴드 신호들을 필터(200, 204)에서 추가로 처리하는 동작은 BSS 프로세스에 대한 신호를 준비한다. 필터들(200, 204)에 의해 수행 되는 필터링은 신호들 사이의 상호 간섭(예, 802.11 및 블루투스의 서로에 대한 간섭)을 줄이며, BSS 모듈이 베이스 밴드 신호들을 정확히 분류하고 적합하게 분리하는 동작을 더 쉽게 수행하도록 한다.
나아가, 저역 통과 필터링 동작이 필터들(200, 204)에 의해 수행되어 바람직한 베이스 밴드 신호를 선택하도록 한다. 예를 들어, 저역 통과 필터링 동작에 의해 도 3C에 도시된 신호 발생 스펙트럼(206)이 도 3C에 도시된 스펙트럼들을 가지는 베이스 밴드 신호로부터 선택될 수 있도록 한다. 유사하게, 도 3D에 도시된 신호 발생 스펙트럼(210)이 도 3D에 도시된 스펙트럼들을 가지는 베이스 밴드 신호로 부터 선택되도록 한다.
CSTI 모듈(150)이 도 2에 도시된 RF 회로 블록(127), 하향 변환기(130) 및 ADC(133)를 제어하는 방식과 유사하게, 도 4-7에 도시된 국부 오실레이터들, 혼합기들 및 필터들이 CSTI 모듈(155, 240)에 의해 제어될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 수신기와 유사한 수신기를 나타낸다. 도 7은 두 개의 안테나(208, 212)를 가진다. 안테나들(208, 212)은 LNA(216, 220)의 안테나에 각각 연결된다. LNA(216, 220)는 두 개의 ADC(224, 228)에 각각 연결된다. 이와 같이, 두 개의 서로 다른 혼합 무선 통신 신호들이 두 개의 안테나들(208, 212), LNA(216, 220) 및 ADC(224, 228)에 의해 수신된다. ADC(224, 228)는 도 5 및 6에 도시된 믹서들(170, 175)과 유사한 기능을 수행하는 믹서들(170, 175)에 연결된다.
여기에 기술된 방법 및 장치들은 둘 이상의 수신 경로들을 포함하도록 설계되며, BSS 모듈로 입력되는 둘 이상의 입력을 발생한다. 나아가, 상기에 언급한 바 와 같이, 둘 이상의 BSS 모듈에 대한 출력이 가능하다. BSS는 둘 이상의 베이스 밴드 소스들로 구분된다. 일부의 경우에, 프로세서나 프로세서들은 둘 이상의 베이스 밴드 신호들을 변조할 수 있다.
도 8은 둘 이상의 형태의 무선 통신 신호들을 분리하기 위한 BSS 모듈(230)을 포함하는 무선 통신 장치(260)를 나타내는 블록도이다. 무선 토신 장치(260)는 RF 회로(255)에 연결된 안테나(270)를 포함한다. 안테나(270)는 무선 통신 장치(260) 내부에 도시된다. 그러나, 안테나(270)는 내부 안테나일 수도 있고 외부 안테나일 수도 있다. 도 2 및 4-7을 참조하여 기술한 바와 같이, RF 회로(255)는 LNA, 믹서나 다른 RF 회로 성분들을 포함할 수 있다. 도 1-2 및 4-7을 참조하여 기술한 바와 같이, RF 회로(255)는 프로세서(235)에 연결된다. 프로세서(235)는 BSS 모듈(230) 및 CSTI 모듈(240)을 포함한다. 프로세서(235)는 메모리(245)에 연결된다. 메모리(245)는 어떠한 유용한 형태의 메모리일 수 있다. 메모리(245)는 프로세서(235)와, BSS 모듈(230)과 CSTI 모듈(24)이 기능을 하는데 필요한 코드와 데이터를 저장할 수 있다.
추가로, 프로세서(235)는 사용자 인터페이스 모듈(도시되지 않음)을 통해 유저 인터페이스(25)에 연결된다. 사용자 인터페이스(25)는 스피커, 마이크로폰, 키패드, 디스플레이 스크린 및 다른 유용한 사용자 인터페이스 장치를 포함한다. 휴대용 전원(275)은 프로세서(235) 및 RF 회로(255)에 전원을 공급하기 위해 프로세서(235) 및 RF 회로(255)에 연결된다.
나아가, 상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이 며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (31)

  1. 무선 통신 신호를 수신하는 단계로서, 상기 무선 통신 신호는 제 1 무선 신호 형태에 따른 제 1 신호 성분과 상기 제 1 무선 신호 형태와 다른 제 2 무선 신호 형태에 따른 제 2 신호 성분을 포함하는 상기 수신 단계와;
    상기 무선 통신 신호를 제 1 베이스 밴드 신호와 제 2 베이스 밴드 신호로 나누는 단계와;
    제 1 베이스 밴드 신호를 제 1 전송 주파수 신호(first carrier frequency signal)와 혼합하고 제 2 베이스 밴드 신호를 제 2 전송 주파수 신호와 혼합하기 위한 복합 혼합기(complex mixer)를 이용하여 상기 무선 통신 신호를 복합 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계로서, 이때, 상기 제 2 전송 주파수 신호는 상기 제 1 전송 주파수 신호에 대해 지정된 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 단계와;
    변환된 복합 베이스 밴드 신호에 근거하여 블라인드 소스 분리(BSS) 분석을 수행하는 단계와;
    상기 제 1 신호 성분 및 상기 제 2 신호 성분을 나타내는 서로 다른 둘 이상의 베이스 밴드 신호들을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    RF 아날로그 신호로부터 RF 디지털 신호로 상기 무선 통신 신호를 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 베이스 밴드 신호를, 상기 제 1 신호 성분의 제 1 대역폭과 비례하는 제 1 필터 대역폭을 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복합 베이스 밴드 신호를, 상기 제 2 신호 성분의 제 2 대역폭과 비례하는 제 2 필터 대역폭을 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베이스 밴드 신호와 제 2 베이스 밴드 신호가 직교하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 베이스 밴드 신호들 간의 위상 관계를 블라인드 신호 소스 분석의 일부로 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 2 전송 주파수가 제 1 전송 주파수에 대해 π/2 라디안만큼 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 전송 주파수 신호들은 상기 제 1, 2 신호 성분들을 나타내는 중심 주파수 또는 전송 주파수들을 가지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 블라인드 신호 소스 분석을 수행하는 단계는
    독립 성분 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 독립 성분 분석은
    최대 가능도 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 처리 방법.
  12. 무선 통신 신호 처리 방법을 수행하기 위한 명령들을 구현하는 컴퓨터 판독 매체에 있어서, 상기 방법은:
    무선 통신 신호를 수신하는 단계로서, 상기 무선 통신 신호는 제 1 무선 신호 형태에 따른 제 1 신호 성분과 상기 제 1 무선 신호 형태와 다른 제 2 무선 신호 형태에 따른 제 2 신호 성분을 포함하는 상기 수신 단계와;
    무선 통신 신호를 제 1 베이스 밴드 신호와 제 2 베이스 밴드 신호로 나누는 단계와;
    제 1 베이스 밴드 신호를 제 1 전송 주파수 신호와 혼합하고 제 2 베이스 밴드 신호를 제 2 전송 주파수 신호와 혼합하기 위한 복합 혼합기를 이용하여 무선 통신 신호를 복합 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계로서, 이때, 제 2 전송 주파수 신호는 제 1 전송 주파수 신호에 대해 지정된 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 단계와;
    변환된 복합 베이스 밴드 신호에 근거하여 블라인드 소스 분리(BSS) 분석을 수행하는 단계와;
    제 1, 2 신호 성분들을 나타내는 서로 다른 둘 이상의 베이스 밴드 신호들을 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 무선 통신 신호를 RF 아날로그 신호로부터 RF 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 복합 베이스 밴드 신호를, 상기 제 1 신호 성분의 제 1 대역폭에 비례하는 제 1 필터 대역폭을 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 복합 베이스 밴드 신호를, 상기 제 2 신호 성분의 제 2 대역폭에 비례하는 제 2 필터 대역폭을 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  16. 제 12 항에 있어서, 제 1 베이스 밴드 신호와 제 2 베이스 밴드 신호가 직교하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 둘 이상의 베이스 밴드 신호들 간의 위상 관계를 상기 블라인드 신호 소스 분석의 일부로 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  18. 제 12 항에 있어서, 제 2 전송 주파수가 제 1 전송 주파수에 대해 π/2 라디안만큼 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1, 2 전송 주파수 신호들은 제 1, 2 신호 성분들을 나타내는 중심 주파수 또는 전송 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 블라인드 신호 소스 분석을 수행하는 단계는
    독립 성분 분석을 수행하는 단계를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨 터 판독 매체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 독립 성분 분석은 최대 가능도 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 매체.
  22. 제 1 형태 베이스 밴드 신호와 상기 제 1 형태 베이스 밴드 신호와는 다른 제 2 형태 베이스 밴드 신호를 분리하는 블라인드 소스 분리(BSS) 모듈과;
    상기 BSS 모듈에 연결된 아날로그-디지털 변환기와;
    복합 혼합기를 포함하면서, 상기 아날로그-디지털 변환기에 연결된 하향 변환기(downconverter)와; 그리고
    상기 하향 변환기에 연결된 안테나로서, 상기 안테나는 상기 제 1 형태 베이스 밴드 신호에 대응하는 제 1 형태 RF 신호와 상기 제 2 형태 베이스 밴드 신호에 대응하는 제 2 형태 RF 신호를 수신하는 상기 안테나
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 수신기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 아날로그-디지털 변환기는 수신 신호 경로에서 상기 하향 변환기에 앞서는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 수신기.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 안테나와 상기 하향 변환기에 연결된 저 잡음 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 수신기.
  25. 삭제
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 안테나에 연결되며, 제 2 복합 혼합기를 포함하는 제 2 하향 변환기와; 그리고
    상기 제 2 하향 변환기와 상기 BSS 모듈에 연결된 제 2 아날로그-디지털 변환기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 수신기.
  27. 제 1 형태 베이스 밴드 신호와 상기 제 1 형태 베이스 밴드 신호와는 다른 제 2 형태 베이스 밴드 신호를 분리하도록 블라인드 소스 분리(BSS)를 수행하는 수단과;
    상기 BSS를 수행하는 수단에 연결되며, 복합 아날로그 신호를 복합 디지털 신호로 변환하는 제 1 변환 수단과;
    상기 BSS를 수행하는 수단에 연결되며, 복합 아날로그 신호를 복합 디지털 신호로 변환하는 제 2 변환 수단과;
    상기 제 1 변환 수단에 연결되어, RF 신호를 복합 베이스 밴드 신호로 하향 변환하는 제 1 하향 변환 수단으로서, 상기 제 1 하향 변환 수단은 복합 RF 신호를 복합 혼합하기 위한 제 1 복합 혼합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제 1 하향 변환 수단과;
    제 2 변환 수단에 연결되어, RF 신호를 복합 베이스 밴드 신호로 하향 변환하는 제 2 하향 변환 수단으로서, 상기 제 2 하향 변환 수단은 복합 RF 신호를 복합 혼합하기 위한 제 2 복합 혼합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 제 2 하향 변환 수단과;
    제 1 하향 변환 수단과 제 2 하향 변환 수단에 연결되어 공기를 통해 RF 신호를 수신하기 위한 수신 수단을 포함하되,
    상기 RF 신호는 제 1 형태 베이스 밴드 신호에 대응하는 제 1 형태 RF 신호와 제 2 형태 베이스 밴드 신호에 대응하는 제 2 형태 RF 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 신호 수신기.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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