KR100979853B1 - 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템 - Google Patents

발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 무선중계기의 송신안테나에서 출력되어 수신안테나로 궤환하는 궤환신호를 제거하고, 동시에 PN 폴루션이 심각한 지역에서의 원지않는 기지국 신호의 파일럿 신호를 제거하여 무선중계기의 통화품질을 향상시킨 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템에 관한 것이다.
중계기, 궤환신호, 파일럿신호, PN폴루션

Description

발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템{Intelligent repeater having function of Cancelling Interference signal and Selecting Pilot signal}
본 발명은 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 무선중계기의 송신안테나에서 출력되어 수신안테나로 궤환하는 궤환신호를 제거하고, 동시에 PN 폴루션이 심각한 지역에서의 원지않는 기지국 신호의 파일럿 신호를 제거하여 무선중계기의 통화품질을 향상시킨 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템에 관한 것이다.
통신기술이 발전함에 따라 이동통신 시스템이 개발되어 보편화되고 이를 이용한 서비스 사업이 확장되고 있다. 이러한, 이동통신 시스템은 소정의 송신 매체로부터 관할 영역의 수신 매체에 단방향 또는 양방향 통신 서비스를 제공할 수 있도록 되어 있다. 하지만, 이러한 이동통신 시스템은 송신 매체와 수신 매체의 위치, 예를 들어, 산악지역, 큰 빌딩의 밀집지역 또는 지하 등과 같이 소정의 통신 음영지역이 형성되는 경우 통신 서비스 제공이 어려워진다.
이러한 통신 음영지역의 형성에 따른 통신 서비스의 질 저하를 방지하기 위해 송신 매체로부터 수신되는 신호를 증폭하여 수신 매체로 송출하는 무선(RF: Radio Frequency) 중계기가 개발되어 도입 운영되고 있다. 따라서, 무선 중계기는 송신 매체와 수신 매체 사이에서 신호를 증폭하는 역할을 담당하여, 양 매체 간 거리가 멀리 떨어져 있거나, 건물 등에 가려진 음역지역에 전파를 도달시킴으로써 양질의 서비스 품질을 제공하기 위한 장치이다.
무선중계기의 주요기능은 기지국으로부터 송출된 미세한 크기의 수신 신호를 사업자간 할당된 주파수로 필터링/증폭하여 신호를 재중계(repeat)하는 것으로, 동일 입출력 주파수의 사용으로 인해 발진 및 간섭 문제에 따른 통화품질이 저하되는 문제가 대두되었다.
이러한 문제점 중에 대표적인 것은 크게 2가지가 있다. 하나는 무선중계기를 송신안테나와 수신안테나가 격리되지 않은 지역에 설치하는 경우는 무선중계기의 송신안테나에서 출력되는 송신신호가 수신안테나로 궤환하게 되고 궤환신호의 크기에 따라 간섭이나 발진현상이 발생하여 서비스를 품질 저하 또는 서비스 자체가 불가능한 경우가 발생하게 되는 궤환신호와 관련된 것이고, 다른 하나는 기지국 신호가 중첩되는 지역이나 PN(Pseudo random Noise:이하 PN이라 한다) 폴루션(pollution)이 심각한 지역에 설치되었을 때 수신되는 다수의 기지국 신호를 그대로 중계해 버리므로 해당 서비스 지역의 단말기는 통화시 수신되는 다수의 기지국과 동시 통화 를 하게 되므로, 서비스 지역의 모든 단말기는 통화시마다 항상 핸드오버(Handover) 영역에 있는 것으로 동작되므로, 다수의 기지국 자원을 차지하게 되어 심각한 문제를 발생시키는 PN 폴루션과 관련된 것이다.
종래에는 단순히 궤환신호문제를 해결하기 위한 궤환신호를 제거하는 중계기와 PN 폴루션 문제를 해결하기 위한 파일럿 신호를 제거하는 중계기가 별도로 존재하였다, 그러나, 다수의 기지국이 존재하고 건물이 밀집된 도심에서는 중계기 자체의 궤환신호 뿐 아니라 PN 폴루션에 따른 문제가 상존하게 되고, 이 경우에는 단순히 궤환신호를 제거하는 중계기 또는 PN 코드를 제거하는 중계기를 사용하는 것만으로는 원하는 통화품질을 달성할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 무선중계기의 송신안테나에서 출력되어 수신안테나로 궤환하는 궤환신호를 제거하고, 동시에 PN 폴루션이 심각한 지역에서의 원지않는 기지국 신호의 파일럿 신호를 제거하여 무선중계기의 통화품질을 향상시킨 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템은 중간주파수대로 변경된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기의 출력신호를 처리하는 디지털신호처리부, 및 상기 디지털신호처리부에서 처리된 디지털신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A변환기를 포함하고, 상기 디지털신호처리부는 상기 A/D 변환기의 출력신호에서 궤환신호를 제거하기 위한 궤환신호처리부와 다운링크시 상기 궤환신호처리부의 출력신호를 인가하여 원치않는 기지국 신호중의 파일럿 신호를 제거하는 파일럿신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 궤환신호처리부는 상기 A/D변환기의 출력신호와 상기 A/D변환기의 입력신호의 상관관계를 이용하여 구한 궤환신호의 지연시간 및 진폭을 이용하여 초기 탭계수를 설정하고, 상기 탭계수의 수렴상태를 판단하 여 격리도를 검출하는 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부; 상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부에서 검출된 각 궤환신호의 지연시간을 갖는 기준신호를 생성하여 적응형 필터 서브 블록 연산부에 출력함으로써 궤환신호가 있는 지연시간에만 적응형 필터의 서브 블록을 할당하는 출력신호 지연부; 상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부의 초기 탭계수를 서브블록의 탭계수로 설정한 후 적응형 필터계수를 갱신하는 적응형 필터 서브 블록 갱신부; 상기 적응형 필터 서브 블록 갱신부에서 갱신된 필터계수와 상기 출력신호 지연부에서 출력되는 기준신호를 승산하여 할당된 서브 블록별로 궤환신호를 생성하는 적응형 필터 서브 블록 연산부; 상기 적응형 필터 서브 블록 연산부에서 서브 블록별로 생성된 상기 궤환 신호들을 가산하여 최종 궤환신호를 생성하는 궤환신호 생성부; 및 상기 궤환신호 생성부에서 생성된 최종 궤환신호와 상기 A/D변환기의 출력신호를 감산하여 원신호를 검출하는 원신호 검출부를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 파일럿신호 처리부는 파일럿신호와 동기채널신호를 동시에 제거한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 파일럿신호 처리부는 다운링크시 상기 궤환신호처리부의 출력신호를 주파수(FA)별로 분할하는 주파수 분할부; 상기 주파수 분할부의 출력신호를 입력받아 각 주파수(FA)별로 셀을 탐색하여 상기 셀이 사용하고 있는 PN 코드를 탐색하는 셀탐색부; 상기 셀탐색부의 PN 코드 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 생성하여 수신신호에서 상기 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 감산하여 제거하는 파일럿 및 동기채널신호 제거부; 상기 파일럿 및 동기채널신호 제거부에서 출력되는 각 주파수(FA)별 기저대역의 디지털신호를 가산하여 하나의 아날로그 신호로 통합하는 주파수 결합부; 및 상기 셀탐색부로부터 PN 코드 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀 및 다중 경로에 따라 파일럿 및 동기채널신호 제거부를 할당하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의한 중계기는 궤환신호와 파일럿 신호를 동시에 제거할 수 있으므로, 다수의 중계기가 인접하여 설치되어 PN 폴루션이 심각한 지역이면서도 건물이 밀집되어 있어 다중경로에 의한 궤환신호가 발생할 수 있는 도심에서도 우수한 통화품질을 유지할 수 있다. 또한 필요한 기지국에만 자원을 할당하므로 소중한 무선자원인 주파수를 효율적으로 사용함과 아울러 전체적으로 채널용량을 증대시키는 효과가 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템의 블록도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 발진제거와 파일럿 선 택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템은 중간주파수대로 변경된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(11,12)와, 상기 A/D변환기의 출력신호를 처리하는 디지털신호처리부(1000), 및 상기 디지털신호처리부에서 처리된 디지털신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A변환기(21,22)를 포함하고 있다.
이하 각 부분에 대하여 설명한다.
A/D변환기(11,12)는 수신안테나측에 입력된 아날로그 신호를 특정 샘플링 주파수로 샘플링 하여 디지털 신호를 출력하는 기능을 하고, D/A변환기(21,22)는 디지털신호처리부에서 처리된 디지털신호를 아날로그 신호로 변환시키는 기능을 한다.
본 발명에서의 디지털신호처리부(1000)는 궤환신호처리부(100)와 파일럿신호 처리부(500)를 포함하고 있다.
궤환신호처리부(100)는 궤환신호를 제거하는 기술이 적용된 부분으로서, 이는 종래의 ICS(Interference Cancellation System)의 기능을 수행한다. 궤환신호처리부(100)는 중계기에서 궤환되는 간섭신호를 예측하여 신호를 생성한 다음, 생성된 신호의 위상을 180도 반전시켜 원신호와 예측된 간섭신호를 합성하여 간섭을 제거한다.
궤환신호처리부(100)는 중계기 자체의 궤환신호를 제거할 수 있는 기능을 수행되나, 바람직하게는 도 2에 기재된 형태를 가지는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명 에 의한 궤환신호처리부의 일실시예를 도시한 블록도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 궤환신호처리부(100)의 일실시예는 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102), 출력신호 지연부(106), 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104), 적응형 필터 서브 블록 연산부(103), 궤환신호 생성부(109), 및 원신호 검출부(107)를 포함하고 있다.
궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)는 상기 A/D변환기의 출력신호[Xin(t)]와 원신호 검출부(107)의 출력신호[Xout(t)]의 상관관계를 통하여 궤환신호의 지연시간 및 진폭를 검출한다.
하기의 수학식1은 Xin(t),Xout(t)의 상관관계를 보여준다.
[수학식1]
Figure 112009069410160-pat00001
로 나타나며, 여기서 n은 다중 경로 수, ai는 i번째 경로의 수신된 임펄스의 진폭, Ti는 i번째 도착한 임펄스의 지연시간이다.
상기 수학식1에서 구한 지연시간(Ti)과 진폭(ai)을 이용하여 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)에 포함된 초기 적응형 필터(도시하지는 않음)의 초기 탭계수 및 지연시간을 설정한다. 이 후 상기 초기 적응형 필터는 수학식1의 상관관계가 최 소가 되도록 연산을 수행하여 필터 탭계수값은 특정한 값으로 수렴하게 된다.
이후 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)에서는 상기 수렴된 필터 계수값으로부터 시스템의 격리도를 검출하고, 상기 검출된 격리도를 기준값과 비교, 판단한다.
격리도가 양호한 경우 출력시간지연부(106)의 초기 설정된 지연시간을 시스템이 허용하는 최대 지연시간까지 순차적으로 변경함으로써 다중경로를 통하여 수신안테나로 들어오는 여러 궤환신호의 지연시간 분포를 측정(스캔) 한다.
또한 격리도가 양호하지 않는 경우 상기 측정된 각 궤환신호의 지연시간 분포에 따라 각 출력시간지연부(106)를 동작시킴으로써 적응형 필터부(105)의 서브 블록을 할당할 지를 결정한다.
출력신호 지연부(106)는 원신호 검출부(107)의 출력신호[Xout(t)]에 상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)에서 출력되는 다중경로를 통하여 수신안테나로 들어오는 여러 궤환신호의 각자의 지연시간을 갖는 각각의 기준신호[X(n)]를 생성하여 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)의 각 서브 블록별에 출력한다.
다음으로 적응형 필터부(105)는 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104)와 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)로 구성되며, 할당된 적응형 필터 서브 블록은 궤환신호 지 연시간 및 격리도 검출부(102)에서 검출된 초기 필터 탭계수에 대한 정보를 입력받는다.
또한 적응형 필터부(105)는 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)로부터 적응형 필터부에서 할당된 각 서브 블록의 출력값을 궤환신호 생성부(109)에 전달하도록 명령받는다.
상기 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104)는 궤환신호의 환경 변화율 및 서비스 신호의 크기에 따라 수렴 속도를 제어하는 구조를 가지고 적응형 필터의 계수를 갱신한다. 즉 원신호 검출부(107)의 출력신호[Xout(t)]에서 출력신호 지연부(106)에서 출력되는 기준신호[X(n)]에 필터 탭계수를 승산한 신호를 감산한 결과값을 이용하여 필터 계수값을 갱신하는 알고리즘으로 구성된다.
여기서 적응형 필터의 계수를 갱신하는 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104)에 적용되는 상기 알고리즘은 LMS(Least Mean Square) 알고리즘 및 MNSE(Minimun Mean Square Error) 알고리즘 등 다양한 방식의 알고리즘을 사용할 수 있다.
상기 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)는 각 서브 블록별로 출력신호 지연부(103)에서 출력되는 기준신호[X(n)]와 상기 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104)에 의하여 생성된 필터계수(W)를 승산하는 내부 알고리즘에 의하여 각 서브 블록별 로 궤환신호를 생성한다.
다음으로 궤환신호 생성부(109)는 상기 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)에서 각 서브 블록 별로 생성된 궤환신호를 가산하여 전체 궤환신호를 생성한다.
다음으로 원신호 검출부(107)는 궤환신호 생성부(109)에서 생성된 전체 궤환신호와 A/D변환기의 원신호에 궤환신호가 간섭되어진 출력신호를 감산하여 원신호를 검출한다.
여기서 원신호 검출부(107)에서 출력되는 원신호는 순시 오차 성분 또는 서비스 대역의 미세한 오차 등으로 인해 원하지 않는 주파수 대역에 잡음 성분이 발생한다. 따라서 원신호 검출부(107) 다음에 디지털 채널필터(도시하지는 않음)를 추가하여 상기 잡음 성분을 제거할 수 있다.
여기에서 상기 서브 블록은 적응형 필터의 탭 수를 8개 이하를 가진 하나의 블록으로 정의되며, 서브 블록단위로 궤환신호를 복원하여 궤환신호를 제거한다. 일실시예로 적응형 필터 하나의 탭은 수용할 수 있는 전파 지연시간 20나노-초(nano-second)를 기준으로 8개의 탭으로 구성되어 이동체의 움직임을 수용할 수 있는 능력은 시간상으로 160 나노초, 거리상으로는 약 50미터의 범위 내에서 궤환신호를 제거할 수 있다. 물론 본 발명은 적응형 필터의 탭수를 한정하지 하지 않으나 적응 형 필터의 서브블록을 구성하는 탭수는 8개로 구성함이 바람직하다.
일반적으로 시스템 궤환신호가 환경에 따라 연속되지 않고 다중 경로를 통해 각기 다른 지연시간 및 환경을 형성하기 때문에 연속적인 필터 탭을 사용하더라도 궤환신호가 없거나 미약한 부분에 해당하는 탭 계수는 매우 작은 값으로 형성되어 시스템 성능에는 별 영향을 미치지 못한다.
따라서 본 발명에 의한 궤환신호처리부는 궤환신호가 있는 지연시간에만 적응형 필터의 서브 블록을 할당함으로써 전체적인 시스템 구성에 보다 효율적인 구조를 형성하여 연속적인 필터 탭을 사용하므로써 생성될 수 있는 불필요한 잡음을 제거한다.
이하 기지국 및 송신안테나로부터 수신안테나로 수신되는 입력신호로부터 궤환신호를 제거하고 원신호만을 출력하기 위한 궤환신호처리부(100)의 작동에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 적응형 필터부의 세부 구조를 나타낸 블록도이다.
먼저 중간주파수 대역(IF)으로 다운된 아날로그 신호가 A/D변환기를 통하여 디지털 신호로 변환된 신호(I,210)는 원신호(S)와 송신안테나로 출력된 원신호가 여러 경로를 통하여 다시 수신안테나로 궤환되어 입력되는 궤환신호(F)와의 합으로 나타낼 수 있다.
다음으로 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)에서 검출된 궤환신호가 존재하는 지연시간 분포에 따라 적응형 필터부(105)의 서브 블록을 할당하고, 적응형 필터 서브 블록 갱신부(104)에서는 필터 계수(W)를 갱신한다.
즉 출력신호 지연부(106)는 원신호 검출부(107)의 출력신호(200)에 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부(102)에서 출력된 지연시간을 갖도록 시간 지연된 기준신호(X)를 생성하여 각 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)에 입력함으로써 궤환신호가 있는 지연시간에만 서브블록을 할당한다.
예를 들어 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부에서 시스템이 허용하는 최대 지연시간까지 스캔하여 검색된 여러 궤환신호의 지연시간이 검출되면, 각 궤환신호에 맞는 지연시간(예를 들면, 1μs 또는 3μs에서 검출)에 맞추어 하나의 궤환신호가 갖는 지연시간만큼(상기 예에 따라 1μs의 지연시간을 갖는 출력신호지연부 및 3μs 지연시간을 갖는 출력신호지연부) 출력신호지연부(106a,106b)를 동작시켜 상기 각 궤환신호가 갖는 지연시간 분포에 따른 서브블록을 할당하는 것이다.
도 4는 출력신호 지연부의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 출력신호 지연부(106N)는 출력신호(200)를 입력받아 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부의 출력인 지연 시간만큼 버퍼링한 후에 적응형 필터 서브 블록 연산부로 출력한다. 이 경우 출력신호(200)를 A/D변환 샘플링 클럭을 기준으로 FIFO(First In First Out)기능을 하는 버퍼(300)로 구성되며 상기 버퍼의 길이는 k값에 의해 변경이 가능한 구조이다.
즉 출력신호 지연부(106N)는 적응형 필터에 필요한 궤환신호 생성의 기준이 되는 기준신호를 생성하며, 실제 A/D변환기를 통하여 디지털 신호로 변환된 신호와 원신호 검출부의 출력신호를 적응형 필터에서 동일한 타이밍에 처리하도록 유지시키는 기능을 한다. 따라서 상기 원신호 검출부의 출력신호와 상기 기준신호의 타이밍이 맞지 않는 경우에는 필터에서 노이즈만을 생성하게 되어 시스템 성능을 저하시키는 원인이 된다.
도 5는 적응형 필터 서브 블록의 동작형태에 나타내는 블록도이다. 도 5에서 보는 바와 같이 적응형 필터 서브 블록에서 할당된 적응형 필터(103a)는 출력신호 지연부(106)에서 각 서브 블록으로 출력되는 기준신호[X(n)]에 따라 적응형 필터를 동작시켜 필터계수(W)를 갱신하고 적응형 필터연산부(103)에서 필터링된 출력값을 궤환신호 생성부(109)에 출력한다.
할당 준비 중인 적응형 필터(103b)는 출력신호 지연부(106)에서 각 서브 블록으로 출력되는 기준신호[X(n)]에 따라 적응형 필터를 동작시켜 필터계수를 갱신하나 필터연산부(103)에서 필터링된 출력값을 궤환신호 생성부(109)에 출력하지 않는다. 즉 궤환신호 생성부에는 '0'값을 출력한다.
할당되지 않은 적응형 필터(103N)는 필터계수는 '0'로 고정되며, 궤환신호 생성부에는 '0'값을 출력한다.
다시 도 5에서 보는 바와 같이, 적응형 필터 서브 블록 연산부(103)에서는 할당된 각 서브 블록별로 상기 필터 계수(W)와 상기 출력신호 지연부의 출력(X)와 승산하여 fN = WN(1) * XN(1) + WN(2) * XN(2) ~ WN(8) * XN(8)의 신호를 출력하고 궤환신호 생성부(109)에서는 상기 각 서브 블록에서 생성된 궤환신호 fN 을 가산(f = f 1 + f 2 ~ + f N)하여 최종 궤환신호 f를 생성한다.
이후 원신호 검출부(107)에서 상기 원신호(I = S + F)에서 상기 최종 궤환신호 f를 감산하여 궤환신호를 제거함으로써 D/A변환기에 원신호만이 입력되도록 한다.
따라서 디지털신호처리부에서 적응형 필터 서브 블록을 사용하여 궤환신호가 있는 지연 시간에만 적응형 필터의 서브 블록을 할당 함으로서 전체적인 시스템 구성에 보다 효율적인 구조를 만들고 적응형 필터에서 생성될 수 있는 불필요한 잡음성분을 제거할 수 있다.
궤환신호처리부(100)에서 궤환신호가 제거된 신호에는 다수의 기지국 신호가 포함되어 있는데, 파일럿신호 처리부(500)는 궤환신호처리부(100)에서 궤환신호가 제거된 신호에서 원치않는 기지국 신호중의 파일럿 신호를 제거하여 중계함으로서 원하는 기지국 신호만을 중계할 수 있는 기능을 수행한다.
즉, 파일럿신호 처리부(500)는 기지국 신호가 중첩되는 지역이나 PN(Pseudo random Noise:이하 PN이라 한다) 폴루션(pollution)이 심각한 지역에 설치되었을 때 수신되는 다수의 기지국 신호를 그대로 중계해 버리므로 해당 서비스 지역의 단말기는 통화시 수신되는 다수의 기지국과 동시 통화를 하게 되는 문제점을 해결하기 위한 부분으로서, 원치않는 기지국 신호에서 파일럿 신호를 제거하여 중계하는 역할을 한다.
또한 파일럿신호 처리부(500)는 단순히 파일럿 신호를 제거할 뿐 아니라, 나아가 동기채널까지 제거하는 기능을 수행하는 것이 바람직하다.
다만, 파일럿신호 처리부(500)는 다운 링크신호에만 적용되고 업 링크신호에는 적용되지 않는다. 따라서 다운링크 과정에서는 궤환신호처리부(100)를 거친 후에 파일럿신호 처리부(500)를 거치지만, 업링크 과정에서는 궤환신호처리부(100)만 거치게 된다.
파일럿신호 처리부(500)는 수신되는 기지국 신호중 원치 않는 기지국 신호에 대해 파일럿 및 동기채널 신호를 제거하여 중계하고, 원하는 기지국 신호는 그대로 중계 하는 기능을 한다. 이를 위해 파일럿신호 처리부는 제거하고자 하는 셀의 기지국 타이밍 정보와 사용하고 있는 동기채널 및 PN 코드를 검출할 수 있어야 한다. 또한 제거하고자 하는 기지국에서 송신된 신호의 채널 변화를 추적할 수 있어야 한다.
도 6은 파일럿신호 처리부의 일실시예의 블록도이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 파일럿신호 처리부는 제어부(520), 주파수 분할부(510), 주파수 결합부(580), 셀 탐색부(530) 및 파일럿 및 동기채널신호 제거부(540,550,560,570)를 포함한다. 여기서 상기 파일럿 및 동기채널신호 제거부(540,550,560,570)는 각 FA 마다 구성되어 있으며, 하나의 FA마다 다수의 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B,...541N)로 구성되어 있으며, 상기 수용 FA수는 4개이다.
본 발명에서의 파일럿신호 처리부는 파일럿 및 동기채널을 제거하기 위하여 각 FA 별로 신호를 분리하여 처리한다. 이를 위하여 주파수 분할부(510)는 FA 별로 신호를 분리하는 기능을 하며, 주파수 결합부는 파일럿 및 동기채널신호 제거부(540,550,560,570)로부터 출력되는 각 FA별로 분리된 신호를 결합하는 기능을 한다.
셀 탐색부(530)는 각 FA에 대해 서비스되고 있는 셀을 탐색하게 된다. 셀을 탐색하는 순서는 먼저 일차동기채널(P-SCH)을 이용해 셀의 슬롯동기를 이루고 이차동기채널(S-SCH)을 이용해 프레임(Frame) 동기를 획득한다. 동시에 이차동기채널(S-SCH) 의 패턴에 따라 기지국이 속한 PN 그룹(scrambling code group)을 탐색한다.
이를 위해 셀 탐색부(530)는 셀과 슬롯동기를 이루기 위하여 일차동기채널을 검출하는 제1정합필터(531), 프레임 동기 및 PN 코드 그룹 정보를 획득하기 위하여 이차동기채널을 검출하는 제2정합필터(532), 및 상기 검출된 PN 코드 그룹 정보를 검색하여 셀에서 사용되어지는 PN 코드를 검출하는 PN 코드 검출기(533)를 포함한다. PN 그룹이 결정되면 그 그룹내에 탐색해야 할 1차 스크램블 코드(Primary scrambling code)는 8개이므로 간단한 상관기의 구성으로 쉽게 찾을 수 있다.
상기 정합필터는 일차동기채널 검출을 위한 상관기와 이차동기채널의 검출을 위한 상관기로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 하나의 상관기를 일차동기채널 및 이차동기채널용 상관기로 사용할 수 있다.
셀 탐색부(530)의 동작은 탐색된 셀의 개수에 따라 모두 수행하여야 한다. 셀 탐색부(530)에서 얻은 셀의 정보는 제어부(520)로 전달된다. 따라서 제어부(520)는 4개의 FA에 대한 셀의 정보를 가지고 있으며 항상 셀 탐색부(530)를 동작시켜 셀 정보를 갱신하여야 한다.
파일럿 및 동기채널신호 제거부(540,550,560,570)는 제어부(520)로부터 PN 코드, PN 그룹 및 FA 등의 제거할 셀 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널 신호와 시간동기를 맞추어, PN 코드 및 각 경로에 대하여 추출된 상기 시간지연, 진폭 및 위상정보를 이용하여 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 생성하는 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N), 상기 파일럿 및 동기채널신호 생성부의 각 출력신호를 합산하는 가산기(542); 및 수신신호에서 상기 가산기의 출력신호인 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 감산하는 감산기(543)를 포함한다.
이때 제거할 셀의 개수는 복수개가 될 수 있으며 이는 구현에 따라 그 수가 달라질 수 있다. 또한 하나의 셀에 대해서도 다수의 다중 경로(multi path)에 따라 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)를 운용할 수 있다.
실제로 수신되는 RF 신호의 형태는 매우 다양하므로 특정 셀에 지정된 개수의 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)를 고정하는 것보다 다수의 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)를 풀(pool) 개념으로 운용하는 것이 효율적이다. 즉, N개의 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)를 준비하고 제거해야 할 셀의 개수와 각 셀의 다중 경로에 대한 개수를 종합하여 최대의 효과를 낼 수 있도록 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)를 할당 운용한다.
제어부(520)는 제거하고자 하는 셀 및 다중 경로를 파일럿 및 동기채널신호 제거 부(540,550,560,570)에 할당 지정하고 각 파일럿 및 동기채널신호 제거부(540,550,560,570)를 설정하여 제거하고자 하는 파일럿 신호와 동기신호를 발생시킨다.
기지국 수신신호에서 상기 생성된 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 감산하여 파일럿 및 동기채널신호 제거 기능이 수행된다. 이러한 동작은 수신되는 신호에서 정확한 채널 추정(channel estimation)이 이루어지고 시간(timing) 동기가 이루었다는 가정하에 이루어져야 한다.
도 7은 파일럿 및 동기채널신호 생성부에 대한 블록도이다.
도 7에서 보는 바와 같이 상기 파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)에 대하여 자세히 설명한다.
다중경로 탐색기(610)은 FA로부터 입력받은 신호에 대하여 주경로 및 다중경로를 탐색하는 기능을 수행한다. PN 코드 추적기(630)는 제거하고자 하는 신호에 대하여 지속적으로 채널을 추정하고 동시에 정확한 타이밍 동기를 유지한다.
상기 PN 코드 추적기(630)로부터 얻어진 채널 추정값을 이용하여 로컬(local,620)에서 발생시킨 파일럿 신호와 동기채널 신호를 RRC(Root Raised cosine)필터(640)로 필터링한 후 측정한 채널을 적용시켜 수신되는 파일럿 신호 및 동기채널 신호와 동일한 모양의 신호를 생성한다.
도 8은 PN 코드 추적기의 블록도이다.
파일럿 및 동기채널신호 생성부(541A,541B...541N)의 중요한 기능인 채널 추정 기능에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제거하고자 하는 셀에서 사용되는 파일럿 및 동기채널신호는 이미 알고 있으나 수신되는 셀의 신호는 송신부터 수신단까지 채널의 영향을 받아 진폭이나 위상의 변화가 발생하여 시간에 따라 다양하게 변화한다.
따라서 수신되는 셀 신호에서 파일럿 및 동기채널신호를 빼기 위해서는 로컬(local)에서 발생한 파일럿 및 동기채널신호를 수신되는 셀의 신호와 동일한 진폭의 변화와 위상의 변화를 가해 주어야 한다. 이런 채널 변화를 지속적으로 측정하고 적용해야만 수신되는 셀 신호의 파일럿 및 동기채널 신호와 동일한 모양의 신호를 생성하여 감산하므로서 파일럿과 동기채널신호의 제거가 가능해 진다.
도 8에서 보는 바와 같이, 수신신호는 얼리 상관기(Early correrlator)와 레이트(Late Correlator)를 위한 1/2 칩 앞선 얼리 샘플(early sample)과 1/2 칩 뒤진 레이트 샘플(late sample)을 출력한다. 또한 채널 추정(channel eatimation)을 위한 온 타임 샘플(on time sample)를 각각 출력한다.
얼리-레이트 게이트에 의해 타임동기에 대한 에러값이 출력되고 일정기간 평균은 구하여 NCO로 가해진다. NCO에서는 송,수신단의 타이밍 에러를 줄이는 방향으로 동 작되어 타임 보정된 출력을 만들어낸다. 이 타임 보정된 출력은 다시 얼리-레이트 게이트를 계속 동작시키고 동시에 동일한 타이밍에서 채널 추정 기능을 수행한다.
PN 코드 추적기는 이렇게 하여 만들어진 타이밍(Timing) 신호, 채널 추정값(cosΦ, sinΦ) 및 Lock 신호를 출력한다. 로컬에서 발생된 파일럿 및 동기채널 신호는 RRC 필터링되어 PN 코드 추적기에서 출력된 채널 추정값과 타이밍 신호에 의해 변형되어 파일럿과 동기채널신호가 생성된다.
도 9는 주파수 분할부와 주파수 결합부의 블록도이다. 도 9에서 보는 바와 같이, 주파수 분할부는 궤환신호처리부의 신호를 각 FA별로 분할하고 다른 주파수의 신호를 차단하기 위해 FIR필터에 의하여 필터링 된다. 또한 주파수 결합부는 FA별로 업 컨버터 된 신호는 하나로 합쳐져 하나의 중간주파수 신호로 만들고 대역통과 필터링을 수행한다.
이는 특정 FA에 대한 신호가 없는 경우도 있기 때문에 존재하지 않는 FA에 대해서는 차단시키고 존재하는 FA에 대해서는 신호를 전달하는 대역통과 필터(800)를 거쳐 아날로그 변환되어 출력된다. 대역통과 필터는 4개의 FA에 대한 존재 여부의 조합에 따라 16가지 형태의 필터모양이 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 PN 코드를 찾는 방법은 비동기 W-CDMA의 예를 들어 설명하 고 있으나 반드시 이에 한하는 것은 아니며 PN 코드를 이용하는 동기식 CDMA 이동통신 시스템에서 적용가능하다.
한편 파일럿신호 처리부(500)의 후단에는 버퍼(900)가 있을 수 있으며, 이 경우에는 파일럿신호 처리부(500)의 출력신호는 버퍼(900)를 거친 후에 D/A변환기(21)로 입력된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명에 의한 궤환신호처리부의 일실시예를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 적응형 필터부의 세부 구조를 나타낸 블록도,
도 4는 출력신호 지연부의 구조를 나타내는 블록도,
도 5는 적응형 필터 서브 블록의 동작형태에 나타내는 블록도,
도 6은 파일럿신호 처리부의 일실시예의 블록도,
도 7은 파일럿 및 동기채널신호 생성부에 대한 블록도,
도 8은 PN 코드 추적기의 블록도,
도 9는 주파수 분할부와 주파수 결합부의 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 주요부호의 설명>
11,12 : A/D 변환기
21,22 : D/A 변환기
100 : 궤환신호처리부
500 : 파일럿신호 처리부
1000 : 디지털신호처리부

Claims (8)

  1. 중간주파수대로 변경된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기의 출력신호를 처리하는 디지털신호처리부, 및 상기 디지털신호처리부에서 처리된 디지털신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A변환기를 포함하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템에 있어서,
    상기 디지털신호처리부는
    상기 A/D 변환기의 출력신호에서 궤환신호를 제거하기 위한 궤환신호처리부와 다운링크시 상기 궤환신호처리부의 출력신호를 인가하여 원치않는 기지국 신호중의 파일럿 신호를 제거하는 파일럿신호 처리부를 포함하고,
    상기 궤환신호처리부는
    상기 A/D변환기의 출력신호와 상기 A/D변환기의 출력신호에서 궤환신호를 제거하는 원신호 검출부의 출력신호의 상관관계를 이용하여 구한 궤환신호의 지연시간 및 진폭을 이용하여 초기 탭계수를 설정하고, 상기 탭계수의 수렴상태를 판단하여 격리도를 검출하는 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부;
    상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부에서 검출된 각 궤환신호의 지연시간을 갖는 기준신호를 생성하여 적응형 필터 서브 블록 연산부에 출력함으로써 궤환신호가 있는 지연시간에만 적응형 필터의 서브 블록을 할당하는 출력신호 지연부;
    상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부의 초기 탭계수를 서브블록의 탭계수로 설정한 후 적응형 필터계수를 갱신하는 적응형 필터 서브 블록 갱신부;
    상기 적응형 필터 서브 블록 갱신부에서 갱신된 필터계수와 상기 출력신호 지연부에서 출력되는 기준신호를 승산하여 할당된 서브 블록별로 궤환신호를 생성하는 적응형 필터 서브 블록 연산부;
    상기 적응형 필터 서브 블록 연산부에서 서브 블록별로 생성된 상기 궤환 신호들을 가산하여 최종 궤환신호를 생성하는 궤환신호 생성부; 및
    상기 궤환신호 생성부에서 생성된 최종 궤환신호와 상기 A/D변환기의 출력신호를 감산하여 원신호를 검출하는 원신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 출력신호 지연부는 버퍼로 구성되며, 상기 버퍼의 길이는 상기 궤환신호 지연시간 및 격리도 검출부에서 검출된 궤환신호의 지연시간에 따라 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 파일럿신호 처리부는 파일럿신호와 동기채널신호를 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스 템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 파일럿신호 처리부는
    다운링크시 상기 궤환신호처리부의 출력신호를 주파수(FA)별로 분할하는 주파수 분할부;
    상기 주파수 분할부의 출력신호를 입력받아 각 주파수(FA)별로 셀을 탐색하여 상기 셀이 사용하고 있는 PN 코드를 탐색하는 셀탐색부;
    상기 셀탐색부의 PN 코드 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 생성하여 수신신호에서 상기 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 감산하여 제거하는 파일럿 및 동기채널신호 제거부;
    상기 파일럿 및 동기채널신호 제거부에서 출력되는 각 주파수(FA)별 기저대역의 디지털신호를 가산하여 하나의 디지털 신호로 통합하는 주파수 결합부; 및
    상기 셀탐색부로부터 PN 코드 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀 및 다중 경로에 따라 파일럿 및 동기채널신호 제거부를 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 셀탐색부는
    셀과 슬롯동기를 이루기 위하여 일차동기채널을 검출하는 제1정합필터;
    프레임 동기 및 PN 코드 그룹 정보를 획득하기 위하여 이차동기채널을 검출하는 제 2정합필터; 및
    상기 검출된 PN 코드 그룹 정보를 검색하여 셀에서 사용되어지는 PN 코드를 검출하는 PN 코드 검출기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 파일럿 및 동기채널신호 제거부는
    상기 셀탐색부의 PN 코드 정보를 입력받아 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 생성하는 파일럿 및 동기채널신호 생성부;
    상기 파일럿 및 동기채널신호 생성부의 각 출력신호를 합산하는 가산기; 및
    수신신호에서 상기 가산기의 출력신호인 제거하고자 하는 셀의 파일럿 및 동기채널신호를 감산하는 감산기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
  8. 제 5항에 있어서, 주파수 결합부는 출력되는 각 주파수(FA)별 기저대역의 디지털신호를 가산한 후 수신되지 않는 주파수(FA)를 차단시키기 위한 대역통과필터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발진제거와 파일럿 선택기능을 갖는 지능형 무선 중계 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050119229A (ko) * 2004-06-16 2005-12-21 홍동호 파일롯 간섭신호 제거 장치의 발명
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