KR100982863B1 - 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법 - Google Patents

궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100982863B1
KR100982863B1 KR1020080111641A KR20080111641A KR100982863B1 KR 100982863 B1 KR100982863 B1 KR 100982863B1 KR 1020080111641 A KR1020080111641 A KR 1020080111641A KR 20080111641 A KR20080111641 A KR 20080111641A KR 100982863 B1 KR100982863 B1 KR 100982863B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
step size
tap
adaptive filter
feedback
feedback signal
Prior art date
Application number
KR1020080111641A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100052786A (ko
Inventor
이희준
Original Assignee
주식회사 케이티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이티 filed Critical 주식회사 케이티
Priority to KR1020080111641A priority Critical patent/KR100982863B1/ko
Publication of KR20100052786A publication Critical patent/KR20100052786A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100982863B1 publication Critical patent/KR100982863B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15564—Relay station antennae loop interference reduction
    • H04B7/15585—Relay station antennae loop interference reduction by interference cancellation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00—Adaptive networks
    • H03H21/0012—Digital adaptive filters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1081—Reduction of multipath noise

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

본 발명은, 적응형 필터를 이용한 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 스텝 사이즈 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 적응형 필터를 통해 다중 경로 궤환 신호의 간섭을 제거하는 중계기는, 각 궤환 신호의 도플러 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부; 각 궤환 신호의 신호 전력을 추정하는 궤환 신호 전력 추정부; 및 상기 도플러 주파수의 추정값과 상기 궤환 신호의 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 가변 제어하는 스텝 사이즈 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 무선 채널의 시변 파라미터인 도플러 주파수 및 격리도를 실시간 추정하여 적응 필터의 최적의 스텝 사이즈를 도출함으로써 궤환 신호 제거 알고리즘을 최적화하여 운용할 수 있으며, 빠른 시변 환경 및 시불변 환경 등 다양한 환경에서의 최적의 중계 신호 품질을 보장할 수 있다.
피드백 신호, 궤환 간섭 제거 중계기, 적응형 필터, NLMS, 도플러 주파수

Description

궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법{REPEATER FOR CANCELLING FEEDBACK INTERFERENCE AND METHOD FOR CONTROLLING STEP SIZE OF THE ADAPTIVE FILTER}
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 구체적으로, 다중 경로의 궤환 신호를 제거하는 중계기 및 그 중계기에서 적응형 필터의 스텝 사이즈를 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 통신 음영 지역에는 음영 지역 해소를 위해 무선 중계기(RF Repeater)를 설치한다. 무선 중계기는 수신 안테나, 증폭기 및 송신 안테나로 구성되어 주송신기 또는 기지국 또는 다른 중계기 등에서 송신된 신호를 수신하여 소정의 레벨로 증폭한 후 그 증폭된 신호를 재전송하여 음영 지역에 통신 서비스가 가능하게 한다. 이러한 무선 중계기는 설치시 송수신 안테나 간의 이격 거리를 충분히 확보하지 않는 경우, 증폭기를 통해 증폭 출력되는 증폭 신호가 다시 무선 중계기의 입력으로 인가되는 궤환 루프가 형성되고, 이에 따라 순간적으로 증폭기를 통해 궤환 신호가 반복하여 증폭되는 발진 현상이 발생하게 된다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 발진의 원인이 되는 궤환 신호를 검출 및 제거하는 궤환 간섭 제거 중계기가 개발되고 있다. 궤환 간섭 제거 중계기는 중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 형성되는 궤환 신호를 내부의 디지털 신호처리 기술로 제거함으로써 고출력 운용을 가능하게 한다.
궤환 신호를 제거하는 대표적인 방법으로 적응형 필터(Adaptive filter)가 사용된다. 적응형 필터의 주요 성능 기준은 적응 속도이다. 무선 중계기의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 무선 환경은 차량 등의 이동체나 주변 환경의 변화 등에 따라 시간적으로 변하는 시변(time varying) 채널 환경으로, 궤환 신호도 시간에 따라 변하며 간섭 제거는 항상 실시간, 적응적 방식으로 수행되어야 하고, 이에 따라 적응 속도가 우수한 적응형 필터가 궤환 신호를 제거하는데 유용하게 사용된다.
적응형 필터의 적응 알고리즘으로는 LMS(Least Mean Square), RLS(Recursive Least Square) 등이 알려져 있으며, 동일한 개수의 탭들에 있어서 RLS 알고리즘은 LMS 알고리즘에 비해 더 빨리 수렴하지만 구현하기가 더 복잡하여 일반적으로 LMS 알고리즘이 사용된다. 그런데 통상 LMS 필터는 탭 입력이 커지면 잡음 증가의 문제를 나타내므로 입력 변동폭이 큰 무선 환경에서는 정규화된 LMS(Normalized LMS:NLMS) 알고리즘을 적용하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래의 NLMS 필터를 이용한 궤환 간섭 제거 중계기의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에는 궤환 간섭 제거 중계기의 수신단과 송신단 사이에 궤환 채널이 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, NLMS 필터(110)의 입력 벡터를 x(n), NLMS 필터(110)의 출력 벡터를 y(n), 중계기의 원 수신 신호를 s(n), 궤환 신호를 f(n), 그리고 중계기의 총 입력 신호를 d(n)이라고 할 때, NLMS 필터(110)의 탭 계수(w) 갱신 식은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure 112008077937016-pat00001
Figure 112008077937016-pat00002
, 여기서이다.
여기서, k는 필터의 탭 번호를 의미하며, μ는 탭 계수 갱신을 위한 스텝 사이즈를 의미한다. 또한, N은 입력 신호 전력을 추정하기 위해 평균을 취하는 샘플 수이다.
NLMS 필터(110)의 수렴 속도, 오차 특성에 가장 큰 영향을 주는 파라미터는 상기와 같이 스텝 사이즈이다. 종래에는 NLMS 필터(110)에서 스텝 사이즈로 고정된 값을 사용하였다. 그러나, 고정 스텝 사이즈의 경우, μ가 작게 설정될 때에는 수렴 후 오차는 작으나 수렴 속도가 느리다는 문제점이 있고, μ가 크게 설정될 때에는 수렴 속도는 빠르나 수렴 후 오차가 크다는 문제점이 있다.
이에 따라 NLMS 필터(110)의 스텝 사이즈를 가변적으로 제어하려는 노력이 진행중에 있으나, 대부분 모든 탭의 스텝 사이즈를 동일한 값으로 제어하고 있다. 그런데, 궤환 채널(130)은 다중 경로 페이딩 채널이며 NLMS 필터(110)의 모든 탭에 궤환 신호가 나타나는 것이 아니라 반사체의 의하여 특정 위치의 탭에서 궤환 신호가 발생하고 또한 그 신호가 시변 특성을 나타내기 때문에 스텝 사이즈를 동일한 값으로 제어하는 경우 여전히 수렴 속도와 수렴 후 오차가 최적은 아니다. 또한 스텝 사이즈를 가변적으로 제어하는 시도가 있지만 무선 페이딩 환경에서 정량적인 최적의 스텝 사이즈가 도출되지 않고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 적응 필터 개별 탭에 대한 스텝 사이즈의 최적 값을 산출하여 적용함으로써 필터의 수렴 속도 및 오차 성능을 향상시킨 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기에서의 스텝 사이즈 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 적응형 필터를 통해 다중 경로 궤환 신호의 간섭을 제거하는 중계기는, 각 궤환 신호의 도플러 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부; 각 궤환 신호의 신호 전력을 추정하는 궤환 신호 전력 추정부; 및 상기 도플러 주파수의 추정값과 상기 궤환 신호의 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 가변 제어하는 스텝 사이즈 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 적응형 필터를 통해 다중 경로 궤환 신호의 간섭을 제거하는 중계기에서 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈 제어 방법은, 각 궤환 신호의 도플러 주파수를 추정하는 단계; 각 궤환 신 호의 신호 전력을 추정하는 단계; 상기 도플러 주파수의 추정값과 상기 궤환 신호의 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 산출하는 단계; 및 산출된 스텝 사이즈로 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 가변시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 무선 채널의 시변 파라미터인 도플러 주파수 및 격리도를 실시간 추정하여 적응 필터의 최적의 스텝 사이즈를 도출함으로써 궤환 신호 제거 알고리즘을 최적화하여 운용할 수 있으며, 빠른 시변 환경 및 시불변 환경 등 다양한 환경에서의 최적의 중계 신호 품질을 보장할 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤환 간섭 제거 중계기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에서 기지국 또는 다른 중계기로부터 수신되는 원 신호의 기저대역 신호 를 s(n), 원 신호를 증폭하여 출력되는 중계기 출력 신호를 x(n), 그리고 증폭된 중계기 출력 신호가 수신 안테나로 재입력되는 궤환 신호를 f(n)라 하면, 중계기의 기저대역의 총 입력 신호 d(n)은 원 신호 s(n)과 궤환 신호 f(n)의 합이 된다. 궤횐 간섭 제거 중계기는 기저대역 수신 신호 s(n)과 궤환 신호 f(n)의 합으로부터 NLMS 필터(220)를 통해 f(n) 추정 신호인 y(n)을 생성하여 제거한다.
n 샘플 시간의 NLMS 필터(220)의 입력 벡터 x(n), 궤환 채널 계수 벡터 h(n), M 탭의 NLMS 필터(220)의 계수 벡터 w(n)은 다음 [수학식 2]와 같다.
Figure 112008077937016-pat00003
샘플 간격을 Ts라 할 때, 유의미한 궤환 다중 경로는 M·Ts 시간 이내에 위치한다고 가정한다. NLMS 필터(220) 계수 갱신에 필요한 오차 신호 e(n)을 두 가지 형태로 표현하면 [수학식 3]과 [수학식 4]와 같다.
Figure 112008077937016-pat00004
Figure 112008077937016-pat00005
중계기 시스템 지연 nS(210)를 고려하면 필터 입력은 [수학식 5]와 같다.
x(n)=e(n-nS)
수렴 과정이 정상적으로 동작한 경우 x(n)의 평균 전력은 s(n)의 평균 전력과 동일하며 아래의 [수학식 6]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008077937016-pat00006
반사파를 형성하는 궤환 채널은 다중 경로 무선 페이딩 채널로 모델링 가능하며 [수학식 7]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008077937016-pat00007
여기서, αp는 p번째 다중 경로의 실수 진폭(real amplitude), τp는 p번째 다중 경로의 지연 시간(delay), Φp는 p번째 다중 경로의 위상(phase) 및 fD,p는 p번째 다중 경로의 도플러 주파수 천이(Doppler frequency shift)를 나타낸다.
ψp = Φp + fD,pt로 표기하면 무선 궤환 채널을 통과한 샘플링 후의 궤환 신호 f(n)은 다음 [수학식 8]과 같이 표현된다.
Figure 112008077937016-pat00008
Figure 112008077937016-pat00009
, 이때,
여기서, GM(Gain Margin)은 중계기의 송신 안테나로부터 수신 안테나까지 궤환 신호의 dB 단위 경로 손실인 격리도(I)에서 중계기의 이득(G)를 뺀 값이다. 즉, 궤환 신호의 평균 전력은 중계기의 이득과 궤환 경로의 평균 격리도에 의해 결정된다.
한편, NLMS 필터(220)의 계수 갱신은 다음 [수학식 9]와 같이 필터 입력 신호의 전력 PX(n)으로 정규화되어, 입력 신호 전력 변화에 따라 계수 갱신 정도가 크게 달라지는 현상을 방지한다.
Figure 112008077937016-pat00010
Figure 112008077937016-pat00011
, 여기서 이다.
페이딩 입력에 의하여 필터 입력 신호 전력이 아주 작은 경우, 구현상에서 나눗셈에 의한 문제가 발생할 수 있으므로 상기 [수학식 9]와 같이 0보다 큰 작은 상수 ε를 두어 이 문제를 극복한다. 그리고 상기 [수학식 9]에 나타낸 바와 같이, NLMS 필터(220)의 수렴 속도 및 오차 특성에 가장 큰 영향을 주는 파라미터는 스텝 사이즈 μk이다. 따라서 최적의 스텝 사이즈를 선정하는 것은 필터 계수의 수렴 특성 및 성능에 직접적인 영향을 미친다. 이하 구체적으로 상기 스텝 사이즈 μk를 산출하는 방법을 설명한다.
본 실시예에 따른 궤환 간섭 제거 중계기의 수렴 후 오차 특성, 즉 평균 자승 오차(MSE:Mean Square Error)는 시불변 오차(static state error)와 시간에 따른 채널 변화에 의한 오차(time varying error, 시변 오차)를 포함한다. 이를 수학식으로 표현하면 다음의 [수학식 10]과 같다.
Figure 112008077937016-pat00012
여기서 Jmin은 최적의 계수로 수렴한 경우의 최소 자승 오차이며, Jex는 계수의 수렴 과정에서의 최적의 계수로 수렴하지 못하여 발생하는 추가 오차 중 시불변 오차항이고, Jex,fading은 시간에 따른 채널 변화에 의한 오차항이다.
궤환 채널을 유한한 차수의 다중 경로 채널로 가정하고 NLMS 필터(220)의 탭 수 M이 충분한 경우, 상기 Jmin을 0이라 가정할 수 있고, 따라서 Jex는 다음 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008077937016-pat00013
상기 [수학식 11]에서 알 수 있듯이, 모든 탭에 동일한 μ의 스텝 사이즈를 적용하는 경우 수렴 오차 Jex는 NLMS 필터(220)의 탭 개수 M에 비례하여 증가한다. 따라서 궤환 신호를 검출한 후 궤환 신호가 존재하는 탭 계수에만 가변 스텝 사이즈를 적용하면 Jex의 평균 자승 오차를 다음 [수학식 12]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008077937016-pat00014
Figure 112008077937016-pat00015
, 이때,
I(k)는 궤환 신호가 있는 인덱스 k에만 1이 되는 의미로서, 궤환 신호가 있는 탭을 검출하는 방법에 관해서는 후술한다.
한편, 시간에 따른 채널 변화에 의한 수렴 오차 Jex,fading은 순시적인 오차 Jex,fading,inst를 구한 후 통계적인 평균을 구하여 유도할 수 있다.
무선 채널의 변화와 NLMS 필터(220)의 응답 지연이 존재하므로 채널의 변화 속도와 적응 필터 개별 탭의 수렴 속도에 따라 각 탭에 의한 오차가 발생하고 적응 필터의 모든 탭을 고려하면 페이딩에 의한 순시 오차가 된다. 또한, 궤환 신호의 k번째 다중 경로의 순시 전력을 |αk|2라고 하면, 채널 변화에 의한 순시적인 추가 오차 Jex,fading,inst는 다음 [수학식 13]과 같다.
Figure 112008077937016-pat00016
여기서, fD,k는 k번째 다중 경로의 도플러 주파수, Ts는 수신 신호의 샘플링 시간, αk는 Rayleigh 분포를 가정한 것이며, R은 자기 상관 함수로서 Rayleigh 페이딩을 가정한 경우 0차 first kind Bessel 함수 Jo가 된다.
Figure 112008077937016-pat00017
를 rk로 두면 rk는 자유도 2인 chy-square 분포이므로 [수학식 14]와 같다.
Figure 112008077937016-pat00018
채널 변화에 의한 평균 오차 Jex,fading은 [수학식 14]에 대한 통계적 특성으로 유도할 수 있으며, 다음 [수학식 15]가 된다. 이 경우, k번째 다중 경로 궤환 신호의 평균 전력은
Figure 112008077937016-pat00019
이다.
Figure 112008077937016-pat00020
따라서, 상기 [수학식 15](즉, Jex,fading)와 상기 [수학식 12](즉, Jex)을 모두 고려하면 수렴 후 전체 오차(JMSE)는 다음 [수학식 16]이 된다.
Figure 112008077937016-pat00021
NLMS 필터(220)의 k번째 탭의 최적 스템 사이즈 μopt,k는 상기 [수학식 16]의 평균 자승 오차를 최소화하는 μ로서, 이 값을 유도하면 다음 [수학식 18]와 같다. 이때, 일반적으로 n이 정수인 경우 n차 first kind Bessel 함수는 다음 [수학식 17]과 같고, 상기 최적 스텝 사이즈를 유도하는 과정에서 Bessel 함수 J0의 미분이 -J1임을 이용하고 J1을 다음 [수학식 17]의 2번째 항까지 근사화한다.
Figure 112008077937016-pat00022
Figure 112008077937016-pat00023
상기 [수학식 18]에서 보듯 NLMS 필터(220)의 각 탭의 최적의 스텝 사이즈는 도플러 주파수(fD,k)와 k번째 다중 경로의 수신 전력의 파라미터(σk)에 의해 결정됨을 알 수 있다.
도플러 주파수(fD,k)의 추정값(
Figure 112008077937016-pat00024
)은 궤환 계수의 0 교차 횟수 등을 카운팅하는 등의 여러 가지 방식으로 추정이 가능하고, k번째 궤환 경로의 신호 수신 전력의 파라미터(σk)의 추정값(
Figure 112008077937016-pat00025
)은 상기 [수학식 8]에 기초한 시간 평균값으로 다음 [수학식 19]와 같이 추정이 가능하다.
Figure 112008077937016-pat00026
최종적으로, 도플러 주파수 추정값과 궤환 신호 전력 추정값을 적용한 NLMS 필터(220) 각 탭의 최적의 스텝 사이즈는 다음 [수학식 20]과 같다.
Figure 112008077937016-pat00027
이상의 원리를 적용한 궤환 간섭 제거 중계기는 도 2에 도시된 바와 같이, 도플러 주파수 추정부(230), 궤환 신호 전력 추정부(250), 다중 경로 감지부(260) 및 스텝 사이즈 제어부(270)를 포함한다.
도플러 주파수 추정부(230)는 다중 궤환 경로 각각의 도플러 주파수를 추정한다. 도플러 주파수 추정부(230)에서 도플러 주파수를 추정하는 방식은 궤환 계수의 제로 교차(Zero Cross) 횟수 등을 카운팅하는 등의 다양한 방식이 적용될 수 있다.
궤환 신호 전력 추정부(250)는, 다중 궤환 채널을 통해 중계기의 수신 안테나로 수신되는 각 궤환 신호의 전력을 추정한다. 궤환 신호 전력 추정부(250)는 상기 [수학식 8]에 기초하여 샘플 단위로 궤환 신호 전력을 계산하고, 그 샘플 단위의 궤환 신호 전력을 상기 [수학식 19]과 같이 시간 평균하여 각 궤환 신호 전력을 추정한다.
다중 경로 감지부(260)는, NLMS 필터(220)의 각 탭에 대응하는 다중 경로를 감지하여 그 감지 결과를 출력한다. 다중 경로 감지부(260)는 NLMS 필터(220)의 k번째 탭(즉, k번째 다중 궤환 경로에 대응하는 탭)의 복소 계수의 전력을 측정하고, 이 측정된 전력값을 사전 설정된 임계값과 비교함으로써 다중 경로가 존재하는지 판단한다. 다중 경로 감지부(260)는 NLMS 필터(220)와 동일한 게수의 탭을 구비 한 보조 NLMS 필터를 이용하여 다중 경로를 감지할 수 있다. 이때, 보조 NLMS 필터의 탭의 스텝 사이즈는 NLMS 필터(220)의 초기 스텝 사이즈에 비해 상대적으로 큰 값으로 설정된다. 보조 NLMS 필터의 탭의 스텝 사이즈를 크게 설정함으로써 신규로 생성, 소멸되는 다중 경로 위치의 필터 탭 계수의 변화량을 빠르게 감지할 수 있어, 다중 경로를 신속하게 감지할 수 있다. 다중 경로 감지부(260)는 보조 NLMS 필터의 각 탭의 복소 계수의 전력을 측정하고, 이 측정된 전력값을 임계값과 비교함으로써 다중 경로 존재 유무를 판단한다.
스텝 사이즈 제어부(270)는, 상기 도플러 주파수 추정부(230)에서 추정한 각 궤환 경로의 도플러 주파수 추정값과, 상기 궤환 신호 전력 추정부(250)에서 추정한 각 궤환 경로의 신호 전력 추정값과, 상기 다중 경로 감지부(260)에서 출력된 다중 경로 감지 결과를 이용하여, NLMS 필터(220)(220)의 각 탭의 스텝 사이즈를 제어한다.
스텝 사이즈 제어부(270)는, 상기 다중 경로 감지부(260)에서 다중 경로가 감지되지 않은 필터 탭에 대해서는 노이즈 상태(noise state)로 천이시키고, 정상 상태에서의 오차를 감소시키도록 해당 탭의 스텝 사이즈(μk)를 작은 값으로 설정한다(예컨대, μk=1/16384).
스텝 사이즈 제어부(270)는, 상기 다중 경로 감지부(260)에서 다중 경로가 감지된 필터 탭에 대해서는 서치 상태(search state)로 천이시키고, 상기 [수학식 20]에 기초하여 스텝 사이즈를 산출하고 해당 탭의 스텝 사이즈를 상기 산출된 스 텝 사이트로 갱신한다.
이와 같이 본 발명에 따른 궤환 간섭 제거 중계기는 NLMS 필터(220)의 각 탭의 스텝 사이즈를 도플러 주파수와 궤환 신호 전력값을 이용하여 정확하게 산출하여 제어함으로써, 궤환 신호의 정확한 제거가 가능하여 중계기의 성능을 개선한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤환 간섭 제거 중계기에서의 스텝 사이즈 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 궤환 간섭 제거 중계기는 신호 중계가 시작되면 NLMS 필터(220)를 통한 궤환 신호 제거 동작을 수행한다. NLMS 필터(220)는 궤환 루프를 통해 수신 신호에서 궤환 신호를 추적하여 원 수신 신호에서 궤환 신호가 제거되도록 한다. 이때, 궤환 간섭 제거 중계기의 도플러 주파수 추정부(230)는 상기 NLMS 필터(220)(220)의 각 탭의 계수 변경에 기초하여 각 궤환 경로의 도플러 주파수를 추정한다(S301).
또한, 궤환 간섭 제거 중계기의 궤환 신호 전력 추정부(250)는 NLMS 필터(220)(220)의 출력 신호의 시간 평균값을 통하여 각 궤환 경로의 신호 전력을 추정한다(S303). 또한, 궤환 간섭 제거 중계기의 다중 경로 감지부(260)는 NLMS 필터(220)(220)의 각 탭에 대응하는 궤환 경로를 감지한다. 다중 경로 감지부(260)는 NLMS 필터(220)(220)의 k번째 탭(즉, k번째 다중 경로에 대응하는 탭)의 복소 계수의 전력을 측정하고 이 측정된 전력값을 사전 설정된 임계값과 비교함으로써 다중 경로가 존재하는지 판단한다(S305).
이와 같은 과정을 통해, 각 궤환 경로의 도플러 주파수 및 신호 전력을 추정 하고, 각 궤환 경로의 존재 유부를 확인한 후, 궤환 간섭 제거 중계기의 스텝 사이즈 제어부(270)는, 궤환 경로가 존재하는 필터 탭 각각에 대해 상기 도플러 주파수 추정값 및 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 [수학식 20]에 따라 스텝 사이즈를 산출한다(S307). 그리고 궤환 간섭 제거 중계기의 스텝 사이즈 제어부(270)는 상기 산출된 각 필터 탭의 스텝 사이즈로 NLMS 필터(220)(220)의 각 탭의 스텝 사이즈를 갱신한다(S309). 이때, 스텝 사이즈 제어부(270)는 궤환 경로가 존재하지 않는 필터 탭에 대해서는 정상 상태에서의 오차를 감소시키도록 해당 탭의 스텝 사이즈를 상대적으로 작은 값으로 설정한다.
이상과 같은 과정을 반복 수행하여 궤환 간섭 제거 중계기는 최적의 스텝 사이즈로 중계기에 입력되는 수신 신호에서 궤환 신호를 제거하여 원 신호를 증폭 출력한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있고, 반대로 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시 예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 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, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 종래의 NLMS 필터를 이용한 궤환 간섭 제거 중계기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 궤환 간섭 제거 중계기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤환 간섭 제거 중계기에서의 스텝 사이즈 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 적응형 필터를 통해 다중 경로 궤환 신호의 간섭을 제거하는 중계기에 있어서,
    각 궤환 신호의 도플러 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부;
    각 궤환 신호의 신호 전력을 추정하는 궤환 신호 전력 추정부; 및
    상기 도플러 주파수의 추정값과 상기 궤환 신호의 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 가변 제어하는 스텝 사이즈 제어부;를 포함하는 중계기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다중 경로 존재 유무를 감지하는 다중 경로 감지부;를 더 포함하고,
    상기 스텝 사이즈 제어부는,
    다중 경로가 감지된 탭의 스텝 사이즈만을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다중 경로 감지부는,
    상기 적응형 필터의 각 탭의 복소 계수의 전력 측정값과 임계값의 비교 결과에 따라 다중 경로 존재 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다중 경로 감지부는,
    상기 적응형 필터와 동일한 탭 수를 구비한 보조 적응형 필터를 이용하여 다중 경로 존재 유무를 감지하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스텝 사이즈 제어부는, 하기 수학식에 의해 각 탭의 스텝 사이즈를 산출하는 것을 특징으로 하는 중계기.
    [수학식]
    Figure 112008077937016-pat00028
    여기서, μopt,k는 k번째 탭의 스텝 사이즈,
    Figure 112008077937016-pat00029
    는 k번째 궤환 경로의 도플러 주파수 추정값,
    Figure 112008077937016-pat00030
    는 k번째 궤환 경로의 신호 전력의 추정값, Ts는 샘플 간격.
  6. 적응형 필터를 통해 다중 경로 궤환 신호의 간섭을 제거하는 중계기에서 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 제어하는 방법으로서,
    각 궤환 신호의 도플러 주파수를 추정하는 단계;
    각 궤환 신호의 신호 전력을 추정하는 단계;
    상기 도플러 주파수의 추정값과 상기 궤환 신호의 신호 전력 추정값을 이용하여 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 산출하는 단계; 및
    산출된 스텝 사이즈로 상기 적응형 필터의 각 탭의 스텝 사이즈를 가변시키는 단계;를 포함하는 스텝 사이즈 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    다중 경로 존재 유무를 감지하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 스텝 사이즈 산출 단계 및 가변 단계는, 다중 경로가 감지된 탭에 대해서만 수행되는 것을 특징으로 하는 스텝 사이즈 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다중 경로 감지 단계는,
    상기 적응형 필터의 각 탭의 복소 계수의 전력을 측정하는 단계; 및
    측정된 전력값과 임계값을 비교하여 다중 경로 존재 유무를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝 사이즈 제어 방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스텝 사이즈 산출 단계는, 하기 수학식에 의해 각 탭의 스텝 사이즈를 산출하는 것을 특징으로 하는 스텝 사이즈 제어 방법.
    [수학식]
    Figure 112008077937016-pat00031
    여기서, μopt,k는 k번째 탭의 스텝 사이즈,
    Figure 112008077937016-pat00032
    는 k번째 궤환 경로의 도플러 주파수 추정값,
    Figure 112008077937016-pat00033
    는 k번째 궤환 경로의 신호 전력의 추정값, Ts는 샘플 간격.
KR1020080111641A 2008-11-11 2008-11-11 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법 KR100982863B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111641A KR100982863B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111641A KR100982863B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100052786A KR20100052786A (ko) 2010-05-20
KR100982863B1 true KR100982863B1 (ko) 2010-09-16

Family

ID=42277985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080111641A KR100982863B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100982863B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170097570A (ko) * 2016-02-18 2017-08-28 주식회사 쏠리드 간섭 신호 제거가 가능한 멀티 경로 통신 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080040388A (ko) * 2006-11-03 2008-05-08 주식회사 케이티프리텔 도플러 주파수 추정을 이용하여 발진을 제거하는 중계기 및그 방법
KR100885252B1 (ko) 2007-09-28 2009-02-24 주식회사 케이티프리텔 듀얼 엘엠에스 필터를 구비하는 무선 채널 추정용 적응필터 장치 및 이에 사용되는 스텝 사이즈 제어 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080040388A (ko) * 2006-11-03 2008-05-08 주식회사 케이티프리텔 도플러 주파수 추정을 이용하여 발진을 제거하는 중계기 및그 방법
KR100885252B1 (ko) 2007-09-28 2009-02-24 주식회사 케이티프리텔 듀얼 엘엠에스 필터를 구비하는 무선 채널 추정용 적응필터 장치 및 이에 사용되는 스텝 사이즈 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100052786A (ko) 2010-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1566900B1 (en) Wireless relay system, apparatus and method
JP2002141836A (ja) 速度推定器を使用する移動無線通信ユニット用の受信装置
KR100885252B1 (ko) 듀얼 엘엠에스 필터를 구비하는 무선 채널 추정용 적응필터 장치 및 이에 사용되는 스텝 사이즈 제어 방법
TW201132033A (en) Gain control metric pruning in a wireless repeater
CN110868235A (zh) 一种自适应干扰抵消控制装置、系统及方法
KR101040671B1 (ko) 무선 통신 환경에서 ｉｃｓ 중계기를 위한 적응형 간섭 제거 장치 및 방법
JP2015536086A (ja) 無線送信機の出力電力の適合
JP4813723B2 (ja) パイロットシンボルからのビット誤り率の推定
KR100982863B1 (ko) 궤환 간섭 제거 중계기 및 그 중계기의 적응 필터 스텝 사이즈 제어 방법
JP4068500B2 (ja) アレイアンテナ通信装置
CN107332591B (zh) 中继器及其回波干扰消除方法、装置
JP7078214B2 (ja) 干渉除去中継器及びその動作方法
KR20080040388A (ko) 도플러 주파수 추정을 이용하여 발진을 제거하는 중계기 및그 방법
KR20120078129A (ko) Ｒｆ 무선중계기의 간섭제거장치 및 간섭제거방법
CN102843318A (zh) 一种基于附加信号的直放站回波抵消的装置及方法
Kuchenbecker et al. Estimation of the channel impulse response length and the noise variance for OFDM systems
JP5257008B2 (ja) 適応等化器およびタップ係数制御方法
US9014249B2 (en) Communications receiver with channel identification using A-priori generated gain vectors and associated methods
US20230421188A1 (en) Self-interference cancellation
JPH07162361A (ja) 適応等化器
CN210629484U (zh) 一种自适应干扰抵消控制装置及无线同频中继系统
Asharif et al. Application of full-duplex wireless communication system on echo cancellation
KR100707437B1 (ko) 다중경로 수신신호의 지연을 보상하는 이동통신 시스템
KR100969168B1 (ko) 궤환간섭제거 방법
Nguyen et al. A frequency domain equalizer for amplify-and-forward underwater acoustic relay communication systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130902

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140901

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160901

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190807

Year of fee payment: 10