KR101045788B1 - ICS wireless repeater and its wireless relay method - Google Patents
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Abstract
ICS(Interference Cancellation System) 무선 중계기 및 그 무선 중계방법이 개시된다. 본 발명의 무선 중계기는 해당 지역에 서비스되고 있는 서비스 FA를 검출하고, 검출된 서비스 FA에 최적화된 대역통과 FIR 필터의 계수를 설정함으로써 ICS 동작 중 발생하게 되는 서비스 FA 주변의 잡음 성분을 제거할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 주변의 무선 상황에 따른 별도의 설정 행위를 하지 않더라도 무선 중계기를 간단히 설치할 수 있게 된다.
무선 중계기, ICS, 서비스 FA 검출, 전력 측정, FIR 필터
An interference cancellation system (ICS) wireless repeater and a wireless relay method thereof are disclosed. The wireless repeater of the present invention can remove the noise component around the service FA generated during the ICS operation by detecting the service FA being serviced in the region and setting the coefficient of the bandpass FIR filter optimized for the detected service FA. have. Accordingly, the administrator can easily install the wireless repeater even without a separate setting action according to the surrounding wireless situation.
Wireless Repeater, ICS, Service FA Detection, Power Measurement, FIR Filter
Description
본 발명은, CDMA 또는 WCDMA 기반의 이동 통신망에 설치되어 해당 지역에서 서비스 되고 있는 FA를 검출하고 그 검출결과를 기초로 필터의 계수를 설정함으로써, ICS(Interference Cancellation System) 연산에 따른 서비스 FA 주변의 잡음을 제거할 수 있는 ICS 무선 중계기 및 그 무선 중계방법에 관한 것이다.According to the present invention, a FA installed in a CDMA or WCDMA-based mobile communication network is detected and a filter coefficient is set based on the detection result. The present invention relates to an ICS wireless repeater capable of removing noise and a wireless relay method thereof.
현재까지 알려진 무선 통신 규약들은 소정의 주파수 대역을 할당받고, 해당 주파수 대역을 수 개의 FA(Frequency Assignment) 주파수로 나누어 여러 개의 채널로 사용한다. 예컨대, CDMA(Code DIvision Multiplex Access)의 경우, 한 개 FA의 주파수 대역폭은 1.23 MHz이고, WCDMA 규정에 따른 한 개 FA의 주파수 대역폭은 5 MHz이다.Wireless communication protocols known to date are allocated a predetermined frequency band, and divided into a plurality of frequency assignment frequency (FA) frequencies and used as multiple channels. For example, in the case of Code Division Multiplex Access (CDMA), the frequency bandwidth of one FA is 1.23 MHz, and the frequency bandwidth of one FA is 5 MHz according to WCDMA regulations.
한편, 무선 이동 통신망 시스템에 속하는 기지국과 이동 단말기 사이의 신호 전송은 여러 가지 무선 공간(Air)상의 장애로 인하여 제약을 받는다. 이러한 제약 을 극복하기 위해 사용되는 장치가 무선 중계기이다. On the other hand, the signal transmission between the base station and the mobile terminal belonging to the wireless mobile communication network system is limited due to various obstacles in the air (Air). The device used to overcome this limitation is a wireless repeater.
무선 중계기는 적어도 하나의 기지국에서 전달되는 미약한 신호를 서비스지역까지 일정신호를 증폭하여 재전송함으로써, 양질의 통신서비스를 받지 못하는 음영지역을 해소하기 위하여 사용되고 있다. 무선 중계기의 중요한 문제 중 하나는 안테나간 궤환 발진하는 간섭신호의 처리이다. 이러한 간섭신호를 제거하기 위한 다양한 간섭제거(ICS: Interference Cancellation System) 알고리즘이 제시되고 있으며, ICS 기능을 구비한 무선 중계기를 ICS 중계기라 한다. The wireless repeater is used to solve the shadow area that does not receive a good communication service by amplifying and retransmitting a weak signal transmitted from at least one base station to the service area. One of the important problems of the wireless repeater is the processing of the interference signal which feedback oscillates between antennas. Various interference cancellation system (ICS) algorithms for removing such interference signals have been proposed, and a wireless repeater having an ICS function is called an ICS repeater.
또한, ICS 동작에 의해 서비스 FA 주변에 잡음이 발생되므로, ICS 중계기는 ICS 연산 후의 신호에서 잡음을 제거하기 위한 필터를 반드시 구비해야 한다. 따라서, ICS 중계기는 서비스 FA를 구분하여 검출하고 그 검출된 서비스 FA에 따라 필터의 계수를 제어하는 기술이 필요한 것이다.In addition, since noise is generated around the service FA by the ICS operation, the ICS repeater must include a filter for removing noise from the signal after the ICS operation. Therefore, the ICS repeater needs a technique for distinguishing and detecting service FAs and controlling filter coefficients according to the detected service FAs.
본 발명의 목적은, CDMA 또는 WCDMA 기반의 이동 통신망에 설치되어 해당 지역에서 서비스 되고 있는 FA를 검출하고 그 검출결과를 기초로 필터의 계수를 설정함으로써, ICS(Interference Cancellation System) 연산에 따른 서비스 FA 주변의 잡음을 제거할 수 있는 ICS 무선 중계기 및 그 무선 중계방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a service FA according to an ICS (Interference Cancellation System) operation by detecting a FA installed in a CDMA or WCDMA based mobile communication network and setting a filter coefficient based on the detection result. An object of the present invention is to provide an ICS wireless repeater capable of removing ambient noise and a wireless relay method thereof.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, CDMA 또는 WCDMA 규정에 따른 무선신호의 중계를 위해, 수신한 무선신호에 대해 ICS(Interference Cancellation System) 연산을 수행한 후 다시 무선 신호로 출력하는 ICS 무선 중계기의 무선 중계방법은, 각 FA 주파수 대역의 무선신호의 전력인 FA별-채널전력과 무선 중계 서비스가 제공되지 않는 대역의 전력인 서비스대역외전력을 계산하는 단계; 각 FA별-채널전력 중에서 상기 서비스대역외전력과의 차이가 기준값 이상인 FA별-채널전력을 가지는 FA를 서비스 FA로 판단하는 단계; 및 상기 판단된 서비스 FA를 기초로, 상기 ICS 연산 후에 동작하는 대역통과필터의 계수를 설정하여 상기 ICS 연산에 따른 잡음을 제거하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in order to relay the radio signal according to the CDMA or WCDMA regulations, performing an ICS (Interference Cancellation System) operation on the received radio signal and outputting again as a radio signal The wireless relay method may further include calculating FA-channel power, which is power of a radio signal of each FA frequency band, and out-of-service power, which is power of a band in which a wireless relay service is not provided; Determining, as a service FA, an FA having a channel-specific power for each FA whose difference with the out-of-service power is greater than a reference value among channel-specific powers for each FA; And setting a coefficient of a band pass filter that operates after the ICS operation based on the determined service FA to remove noise according to the ICS operation.
실시 예에 따라, 무선 중계방법은, 무선 중계 서비스 가능한 대역전체의 전력인 무선대역전체전력을 계산하는 단계; 및 상기 무선대역전체전력에서 상기 서비스대역외전력을 뺀 값이 상기 기준값 미만인 경우, 해당 지역을 중계 서비스 불가 지역으로 판단하는 단계를 더 포함하여 상기 서비스 FA로 판단하는 단계를 수행하지 아니할 수 있다. 상기 무선대역전체전력에서 상기 서비스대역외전력을 뺀 값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기의 상기 서비스 FA로 판단하는 단계를 수행하게 된다. According to an embodiment, the wireless relay method may include: calculating total power of a band that is power of a whole band available for wireless relay service; And when the value obtained by subtracting the out-of-service power from the total power of the radio band is less than the reference value, determining the corresponding area as a relay service unavailable area, and may not perform the determining as the service FA. When the value obtained by subtracting the out-of-service power from the total power of the radio band is greater than or equal to the reference value, determining the service FA is performed.
여기서, 상기 각각의 전력 측정은, 상기 무선신호를 디지털 IF 신호로 변환한 다음 소정의 연산 포인트(p)로 고속푸리에변환(FFT) 연산을 수행하는 단계; 상기 고속푸리에변환된 결과를 dB 스케일로 변환하는 단계; 및 상기 dB 스케일로 변환된 결과를 이용하여 다음의 수학식,The power measurement may include: converting the radio signal into a digital IF signal and then performing a fast Fourier transform (FFT) operation at a predetermined operation point (p); Converting the fast Fourier transformed result to a dB scale; And using the result converted into the dB scale, the following equation,
, ,
에 따라 전력을 계산하는 단계에 따라 계산할 수 있다. Can be calculated according to the step of calculating the power.
여기서, 상기 FFTresultdBscale(i)는 dB 스케일로 변환된 FFT 연산결과이고, foffset은 상기 무선 신호를 디지털 신호로 변환하였을 때 시작점을 0 Hz에 맞추기 위한 옵셋 주파수 값, fs는 상기 무선신호를 디저털 IF 신호로 변환할 때의 샘플링 주파수, BW는 전력을 측정할 주파수 대역의 대역폭, fc는 BW의 중심주파수, i는 0≤i<p, p=연산 포인트이다.Here, the FFTresult dBscale (i) is a result of the FFT operation converted to the dB scale, f offset is an offset frequency value for adjusting the starting point to 0 Hz when the radio signal is converted into a digital signal, fs is de The sampling frequency when converting to the low IF signal, BW is the bandwidth of the frequency band to measure power, fc is the center frequency of BW, i is 0≤i <p, p = operation point.
또한, 상기 FFTresultdBscale(i)는 다음의 수학식, In addition, the FFTresult dBscale (i) is the following equation,
에 의해 계산될 수 있다. 여기서, 상기 FFTresultre(i)는 고속푸리에변환(FFT) 연산결과의 실수부의 값이고, FFTresultim(i)는 고속푸리에변환(FFT) 연산결과의 허수부의 값이다. Can be calculated by Here, the FFTresult re (i) is a value of the real part of the fast Fourier transform (FFT) calculation result, FFTresult im (i) is the value of the imaginary part of the fast Fourier transform (FFT) calculation result.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 ICS 무선 중계기는, 무선신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 다운컨버터부; 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부; 상기 ADC부의 디지털 신호에 대해 간섭 제거 알고리즘을 수행하는 ICS연산부; 상기 간섭제거에 따른 잡음을 제거하는 대역통과 필터부; 상기 필터부의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 DAC부; 상기 DAC부의 출력을 증폭하여 무선 신호로 출력하는 업컨버터부; 및 상기 ADC부의 디지털 신호를 기초로 해당 지역의 서비스 FA를 검출하고, 상기 검출된 서비스 FA의 필터링에 적합하도록 상기 필터부의 계수를 설정하는 FA판단부를 포함한다.An ICS wireless repeater according to another embodiment of the present invention, the down converter unit for converting a radio signal into a baseband analog signal; An ADC unit converting the analog signal into a digital signal; An ICS operation unit which performs an interference cancellation algorithm on the digital signal of the ADC unit; A bandpass filter to remove noise due to the interference cancellation; A DAC unit for converting an output of the filter unit into an analog signal; An up-converter unit amplifying the output of the DAC unit and outputting the amplified signal as a wireless signal; And a FA determining unit for detecting a service FA of a corresponding region based on the digital signal of the ADC unit and setting coefficients of the filter unit to be suitable for filtering the detected service FA.
본 발명에 따른 ICS 무선 중계기는, 해당 지역에서 서비스되고 있는 서비스 FA를 검출하여 해당 검출된 서비스 FA에 최적화된 대역통과 필터부의 계수(Coefficient)를 설정함으로써, ICS 동작 중 발생하게 되는 서비스 FA 주변의 잡음을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라, 인접채널누설비(ACLR: Adjacent Channel Leakage Ratio) 또는 인접채널전력비(ACPR: Adjacent Channel Power Ratio)를 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명의 ICS 중계기는 주변의 잡음 레벨을 고려하여 효과적으로 서비스 FA를 검출할 수 있다.The ICS wireless repeater according to the present invention detects a service FA being serviced in a corresponding region and sets a coefficient of a band pass filter optimized for the detected service FA, so that the ICS wireless repeater is generated around the service FA generated during the ICS operation. In addition to effectively eliminating noise, it is possible to improve Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR) or Adjacent Channel Power Ratio (ACPR). Furthermore, the ICS repeater of the present invention can effectively detect the service FA in consideration of the surrounding noise level.
따라서, 본 발명의 ICS 중계기의 설치 및 관리자는 주변의 무선 상황을 고려한 별도의 설정을 하지 않더라도 ICS 중계기의 설치할 수 있게 된다. Therefore, the installation and the manager of the ICS repeater of the present invention can install the ICS repeater even without a separate setting in consideration of the surrounding wireless situation.
본 발명의 ICS 중계기는 특정 FA에서 측정된 전력과 서비스대역외지역에서 측정된 전력의 차이가 기준옵셋갑 이상인 경우 해당 FA를 서비스 FA로 판단함에 있어서, 기준값을 전체 전력에 맞추어 가변하도록 함으로써 전체 무선대역 내의 전력 자체가 높거나 낮아짐에 따라 잡음의 전력이 변경되는 것에 따른 오차를 제거할 수 있다.The ICS repeater of the present invention determines that the FA is a service FA when the difference between the power measured at a specific FA and the power measured at an out-of-service band is greater than or equal to the reference offset value. As the power in the band itself becomes higher or lower, it is possible to eliminate the error caused by the change in the power of the noise.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 중계기의 블록도이다. 1 is a block diagram of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 무선 중계기(100)는, CDMA(Code DIvision Multiplex Access) 또는 WCDMA(Wideband CDMA) 규약에 따라 적어도 하나의 기지국의 무선 신호가 수신되는 지역에 마련되어 기지국과 이동 단말기 사이의 무선신호를 중계할 수 있다. 무선 중계기(100)는 FDD(Frequency Division Duplex)를 위해 기지국에서 단말기로의 다운링크(Dawn Link) 뿐만 아니라 단말기에서 기지국으로의 업링크(Up Link)에도 사용될 수 있다. 이하에서는 다운링크에 사용되는 예를 중심으로 설명한다. 실시 예 에 따라, 도 1의 무선 중계기(100)를 이용하여 양방향의 무선신호를 중계하는 중계기를 설계할 수 있을 것이다. The
본 발명의 무선 중계기(100)는 다양한 형태의 무선 중계기에 사용될 수 있을 것이나, 바람직하게는 ICS(Interference Cancellation System) 무선중계기가 바람직하다. The
이 경우, 무선 중계기(100)는 수신되는 무선 신호로부터 현재 지역(섹터 또는 셀)에서 서비스되고 있는 FA(이하 '서비스 FA'라 함)를 모두 검출하여, 검출된 서비스 FA 주파수 대역만을 필터링함으로써, 간섭제거(ICS) 동작에 따라 서비스 FA 주변에 발생하는 잡음을 제거할 수 있다. In this case, the
도 1의 무선 중계기(100)는 서비스 FA를 검출하기 위해, 수신되는 신호를 이용하여 각 FA별 채널 전력을 계산하는 방법으로 서비스 FA를 검출한다. 나아가, 무선 중계기(100)는 검출한 서비스 FA 주파수에 기초하여, 필터부에 서비스 FA에 최적화된 계수를 설정함으로써, ICS 동작 중 발생하게 되는 서비스 FA 주변의 잡음 성분을 필터링한다.In order to detect the service FA, the
도 1을 참조하면, 본 발명의 무선 중계기(100)는 제1안테나(101), 다운컨버터부(Down-Converter)(103), ADC부(Analog to Digital Converter)(105), ICS연산부(107), 필터부(109), DAC부(Digital to Analog Converter)(111), 업컨버터부(Up-Converter)(113), 제2안테나(115) 및 FA판단부(130)를 포함하는 ICS 중계기의 예이다. Referring to FIG. 1, the
다운컨버터부(103)는 적어도 하나의 기지국의 다운 링크(또는, 순방향 채널) 의 무선신호를 제1안테나(101)를 통해 입력받아, IF(Intermediate Frequency) 신호(또는 기저대역 신호)로 변환한다.The down
다운컨버터부(103)는 제1안테나(101)에 연결된 임피던스 매칭부, 임피던스 매칭부를 통과한 신호의 잡음을 최소화하면서 증폭하는 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier), 저잡음증폭기에 연결되는 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter), IF 신호로 변환하기 위한 믹서(Mixer) 및 국부발진부(LO)를 포함한다. The
ADC부(105)는 다운컨버터부(103)로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. The
ICS연산부(107)는 소정의 ICS 알고리즘을 사용하여 ADC부(105)로부터 수신한 디지털 IF 신호로부터 간섭신호를 제거하여 필터부(109)에게 제공한다. 수신용 제1안테나(101)를 통해 수신되는 무선 신호는 기지국(미도시)으로부터의 다운링크 무선신호 이외에 다중 페이딩(Fading) 신호를 포함하는 간섭신호가 포함되므로, 이러한 간섭신호를 ICS연산부(107)가 제거한다.The
필터부(109)는 FA판단부(130)에 의해 그 계수(Coefficient)가 제어되는 FIR(Finite Impulse Response) 대역통과필터(Band Pass Filter)로서, ICS연산부(107)에서 출력되는 디지털 신호를 '서비스 FA' 대역으로 필터링하여 출력한다. 필터부(109)는 FA판단부(130)에 의해 무선 중계기(100)가 설치된 영역에 서비스되고 있는 모든 '서비스 FA'를 필터링하기에 적합한 주파수 응답 특성을 가지게 된다. The
필터부(109)는 ICS연산부(107)에 의해 간섭신호가 제거된 디지털 신호에 포 함되는 대역외 잡음을 제거할 뿐만 아니라, 인접채널누설비(ACLR: Adjacent Channel Leakage Ratio) 또는 인접채널전력비(ACPR: Adjacent Channel Power Ratio)를 개선한다. The
DAC부(111)는 필터부(109)에 의해 필터링이 완료된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.The
업컨버터부(113)는 DAC부(111)로부터 출력되는 아날로그 신호인 IF 신호(또는 기저대역 신호)를 다시 원래의 무선 신호로 변환하여 제2안테나(115)를 통해 출력한다. 필터부(109)를 통해 필터링되어 DAC부(111)에서 출력되는 신호는 서비스 FA 주파수의 신호만을 포함하도록 필터링된 것이며, 무선 중계기(100)가 설치된 지역의 주(主)된 서비스 FA로 전송된 신호가 해당한다.The up-
업컨버터부(113)는 국부발진부(LO), IF 신호를 무선신호로 변환하기 위한 믹서(Mixer), 믹서의 출력신호를 대역통과 필터링하는 대역통과필터(BPF) 및 대역통과필터의 출력을 증폭하는 파워증폭기(Power Amp)를 포함할 수 있다. The up-
이상의 구성을 중심으로 하는 무선 중계과정을 간단히 정리하면, 기지국으로부터 이동 단말기로 전송되는 무선신호는 제1안테나(101) → 다운컨버터부(103) → ADC부(105) → ICS연산부(107) → 필터부(109) → DAC부(111) → 업컨버터부(113) → 제2안테나(115)를 거치면서 필터링되고 다시 증폭되어 다시 이동 단말기에게 전송된다. In brief, the wireless relay process centering on the above configuration, the radio signal transmitted from the base station to the mobile terminal is the
FA판단부(130)는 신호캡쳐부(131), FFT연산부(133), 채널전력계산부(135), 서비스FA검출부(137)를 포함하며, ADC부(105)로부터 출력되는 디지털 IF 신호를 처 리하여 무선 중계기(100)가 설치된 영역의 주된 '서비스 FA'를 검출하고, 검출된 서비스 FA의 필터링에 적합하도록 필터부(109)의 계수를 설정하고 제어한다.The FA determining
신호캡쳐부(131)는 ADC부(105)로부터 출력되는 디지털 신호를 캡쳐하여 저장하며, 저장한 데이터를 FFT연산부(133)에게 주기적으로 제공한다. 신호캡쳐부(131)는 FFT 연산의 양에 따라 256 ~ 1024 포인트(Point) 정도의 데이터를 캡쳐하는 것이 바람직하다.The
FFT연산부(133)는 신호캡쳐부(131)로부터 제공되는 데이터로부터 주파수 스펙트럼(Spectrum)을 추출한다. 신호캡쳐부(131)가 제공하는 디지털 데이터는 시간 영역의 데이터이므로, 이 데이터를 고속푸리에변환하면 주파수 스펙트럼을 확인할 수 있다. FFT연산부(133)는 256, 512 또는 1024 연산 포인트를 처리할 수 있다. 연산 포인트가 높을수록 보다 정확한 스펙트럼 성분을 추출할 수 있지만 많은 연산 시간이 요구되므로, 연산 포인트는 유효한 채널 전력(Channel power)를 계산할 수 있을 정도이면 충분하다. The
채널전력계산부(135)는 FFT연산부(133)에서 추출하여 제공하는 신호 스펙트럼을 이용하여 각 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'을 계산하여, 서비스FA검출부(137)에게 제공한다. The
여기서, 'FA별-채널전력'은 각 FA 대역에서 수신되는 무선신호의 전력을 말하고, '무선대역전체전력'이란 무선 중계기(100)가 중계 서비스할 수 있는 전체 무선대역(전체 FA)의 전력을 말한다. Here, the 'channel-by-FA power' refers to the power of a radio signal received in each FA band, and the 'wireless band total power' refers to the power of all radio bands (all FAs) that the
또한, '서비스대역외전력'이란, 서비스되는 무선 신호가 없는 주파수 대역의 전력으로서 잡음(Noise)의 전력을 말한다. 서비스되는 무선 신호가 없는 주파수 대역은 서비스 가능한 주파수 대역인지를 구분하지 않고 무선신호가 없는 것으로 판단된 주파수 대역을 말한다. 중계 서비스할 수 있는 FA 중 해당 지역에서 서비스되고 있지 않는 FA도 해당할 수 있다. In addition, "service out-of-band power" refers to power of noise as power in a frequency band in which no wireless signal is serviced. The frequency band without a serviced radio signal refers to a frequency band determined to be without a radio signal without distinguishing whether it is a serviceable frequency band. FAs that can be relay service may also be FAs that are not being serviced in the area.
도 2는 본 발명의 설명에 필요한 주파수 대역을 도시한 도면으로서, 도 2를 참조하면, 중계 서비스할 수 있는 FA 전체의 무선대역(BWT)이 2110 ~ 2130 MHz의 20 MHz 대역폭으로 도시되어 있다. BWT 외측의 서비스되는 무선 신호가 없는 주파수 대역 BWout1 내지 BWout6이 도시되어 있다. BWout1 내지 BWout6 중 어느 하나를 선택하여 서비스대역외전력을 측정할 수 있는 것이다. WCDMA 의 경우, BWout1 내지 BWout6 각각은 3.84MHz가 바람직할 것이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a frequency band required for describing the present invention. Referring to FIG. 2, a radio band BW T of an entire FA capable of relaying service is illustrated as a 20 MHz bandwidth of 2110 to 2130 MHz. . The frequency bands BWout 1 to BWout 6 are shown without a serviced radio signal outside of BW T. Any one of BWout 1 to BWout 6 can be selected to measure out-of-service power. In the case of WCDMA, each of BWout 1 to BWout 6 would be preferably 3.84 MHz.
채널전력계산부(135)의 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'의 계산방법은 아래에서 다시 설명한다.The calculation method of 'channel-by-FA power', 'wireless band total power' and 'out-of-service band power' of the
서비스FA검출부(137)는 채널전력계산부(135)로부터 제공받은 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'을 이용하여 무선 중계기(100)가 설치된 영역에서 서비스 중인 '서비스 FA'를 판정한 후, 해당 서비스 FA에 맞도록 필터부(109)의 각종 계수를 생성하여 필터부(109)의 계수를 설정한다. The service
실시 예에 따라, 서비스FA검출부(137)는 채널전력계산부(135)에서 계산된 값이 아닌 기 설정된 고정값을 '서비스대역외전력'으로 사용할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the
이하에서는 도 3을 참조하여 채널전력계산부(135)의 각 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'의 계산방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'의 전력계산을 중심으로 하는 채널전력계산부의 동작설명에 제공되는 흐름도이다.Hereinafter, referring to FIG. 3, a calculation method of each 'FA-channel power', 'wireless band total power', and 'out-of-band power' of the
FFT연산부(133)가 신호캡쳐부(131)로부터 제공되는 디지털 데이터에 대해 고속푸리에변환(FFT) 연산을 수행하여 채널전력계산부(135)에게 제공하면(S301), 채널전력계산부(135)는 FFT연산부(133)의 FFT 연산 결과를 dB 스케일로 변환한다. FFT 연산결과는 선형 스케일(Linear scale)의 실수 부(Real part)와 허수부(Imaginary part)를 가진다. 이 값을 dB 스케일로 변환하기 위해서 다음의 수학식 1이 사용될 수 있다(S303).When the
여기서, FFTresultre(i)는 FFT연산부(133)의 FFT 연산결과의 실수부의 값이고, FFTresultim(i)는 FFT연산부(133)의 FFT 연산결과의 허수부의 값이며, FFTresultdBscale(i)는 dB 스케일로 변환된 FFT 연산결과이다. i는 0≤i<p, p는 연산 포인트로서 256, 512, 1024 등이 해당할 수 있다. Here, FFTresult re (i) is the value of the real part of the FFT calculation result of the
채널전력계산부(135)는 S301 내지 S303 단계를 소정 횟수(예컨대, 50회) 반복하여 계산한 FFT 연산결과(dB 스케일)들의 평균값을 구함으로써 계산 오차를 줄 인다(S305, S307). The
채널전력계산부(135)는 FFT 연산결과의 평균값을 기초로, 다음의 수학식 2와 같이 각 FA별-채널전력을 계산한다(S309). The
수학식 2는 FA별-채널전력의 계산방법을 나타낸다. Equation 2 shows a method for calculating FA-channel power.
여기서, here,
, ,
이다. to be.
여기서, WFA(k)는 k번째 FA의 채널전력이고, fFA(k)는 계산하고자 하는 k번째 FA의 중심 주파수(Center frequency)이다. BWFA는 FA의 대역폭을 나타내는 것으로서, CDMA(BWFA=1.23 MHz)와 WCDMA(BWFA=3.84 MHz)가 다른 값을 가진다. foffset은 ADC부(105)가 디지털 신호로 변환하였을 때 시작점을 0 Hz에 맞추기 위한 옵셋 주파수 값으로서 ADC부(105)의 샘플링 비와 관련된 고정값이며, fs는 ADC부(105)의 샘플링 주파수를 말한다. p는 FFT 연산을 위한 포인트로서 256, 512 또는 1024 등이 해당한다. FFTresultdBscale(i)는 dB 스케일로 변환된 FFT 연산결과의 평균값이고, floor(x)는 x에서 소수점 이하 버림을 나타낸다. 예컨대, floor(23.7)=23.0 이 된다. Here, W FA (k) is the channel power of the k-th FA, and f FA (k) is the center frequency of the k-th FA to be calculated. The BW FA represents the bandwidth of the FA, and CDMA (BW FA = 1.23 MHz) and WCDMA (BW FA = 3.84 MHz) have different values. f offset is an offset frequency value for adjusting the starting point to 0 Hz when the
S309 단계에서 FA별-채널전력의 계산이 이루어지면, 채널전력계산부(135)는 '무선대역전체전력'을 계산한다. '무선대역전체전력'의 계산도, FA별-채널전력계산과 마찬가지로 dB 스케일로 변환된 FFT 연산결과를 사용하며, 계산 오차를 줄이기 위해 소정 횟수(예컨대, 50회) 반복하여 계산된 FFT 연산결과들의 평균치를 사용한다. 다음의 수학식 3은 '무선대역전체전력' 계산방법이다(S311). When the calculation of the FA-channel power for each FA is made in step S309, the
여기서,here,
, ,
이다. to be.
또한, WTotal은 '무선대역전체전력', BWT는 계산하고자 하는 중계 서비스할 수 있는 FA 전체의 대역폭, fc-Total은 FA 전체 무선대역인 BWT의 중심 주파수를 나타낸다. 도 2의 경우, BWT는 20 MHz가 되고, fc-Total은 2120 MHz이 된다.In addition, W Total denotes the 'Wireless Band Total Power', BW T denotes the bandwidth of the entire FA that can be relayed to be calculated, and fc -Total denotes the center frequency of the BW T which is the entire FA band. In the case of Figure 2, BW T is 20 MHz, fc -Total is 2120 MHz.
S311 단계에서의 '무선대역전체전력'이 계산되면, 채널전력계산부(135)는 무선 신호가 없는 경우에 대한 기준 전력값(즉, 잡음의 전력)을 계산하기 위하여, '서비스대역외전력'을 계산한다. 다음의 수학식 4는 '서비스대역외전력'의 계산방법을 나타낸다(S313). When the 'wireless band total power' is calculated in step S311, the
여기서, here,
, ,
이다. to be.
Wout는 '서비스대역외전력', BWout는 서비스되는 무선 신호가 없는 주파수 대역이다. BWout는 도 2와 같이, 각 FA의 대역폭인 BWFA와 동일하게 하는 것(WCDMA의 경우, BWout는 3.84MHz)이 서비스 FA의 판정의 오류를 제거할 수 있어 바람직하다. fc-out는 BWout의 중심 주파수이다. 예컨대, 도 2의 BWout1이 3.84MHz이면, fc-out1는 2108.08 MHz가 될 것이다. Wout is 'out-of-service power' and BWout is a frequency band where no wireless signal is serviced. It is preferable that BWout be equal to the BW FA , which is the bandwidth of each FA, as shown in Fig. 2 (in the case of WCDMA, 3.84 MHz in BWout), since it can eliminate the error of the determination of the service FA. fc-out is the center frequency of BWout. For example, if BWout 1 of FIG. 2 is 3.84 MHz, fc-out 1 would be 2108.08 MHz.
이상의 방법에 의해, 채널전력계산부(135)는 'FA별-채널전력', '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'을 계산할 수 있으며, 앞서의 수학식 2 내지 수학식 4는 다음의 수학식 5로 대표될 수 있다. By the above method, the
, ,
여기서, W는 측정할 전력, BW는 전력 측정할 대역의 대역폭, fc는 전력 측정할 대역 BW의 중심주파수이다. Here, W is the power to be measured, BW is the bandwidth of the band to measure power, fc is the center frequency of the band BW to measure power.
또한, S309 내지 S313 단계의 각 전력의 계산이 시계열적으로 설명되고 있으나, 도 3에서처럼 그 순서에 의할 필요는 없다.In addition, although the calculation of each power in the steps S309 to S313 is described in time series, it does not need to be in the order as shown in FIG.
이하에서는 도 4를 참조하여, 서비스FA검출부(137)의 서비스 FA 검출방법 및 필터부(109) 계수 설정방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스FA검출부의 동작설명에 제공되는 흐름도이다. Hereinafter, the service FA detection method and the
채널전력계산부(135)가 각 FA별-채널전력, '무선대역전체전력' 및 '서비스대역외전력'을 계산하여 서비스FA검출부(137)에게 제공하면(S401), 서비스FA검출부(137)는 이러한 값들을 이용하여 해당 지역이 무선 중계 서비스가 가능한 지역인지 여부를 판단한다. 이를 위해, 서비스FA검출부(137)는 무선대역전체전력(WTotal)에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 소정 기준값이상인지를 판단한다. 이때, 기준값은 전력 계산시의 오차를 고려하여 대략 5 dBm 이상의 값이 바람직하다(S403).When the
만약, 무선대역전체전력(WTotal)에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 소정 기준값이상이면, 서비스FA검출부(137)는 해당 지역이 정상적인 무선 중계 서비스 가능지역으로 판단하고, FA별-채널전력(WFA(k))에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 상기 기준값이상 인지를 판단한다(S405, S407).If the value obtained by subtracting the out-of-band power (Wout) from the total wireless band power (W Total ) is equal to or greater than a predetermined reference value, the service
서비스FA검출부(137)는 S407 단계의 판단 결과를 기초로, 해당 FA별-채널전력(WFA(k))에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 기준값 이상인 FA는 서비스 FA로 판단하고(S409), 해당 FA별-채널전력(WFA(k))에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 기준값 미만인 FA는 서비스되지 않는 FA로 판단한다(S411).Based on the determination result of step S407, the service
서비스FA검출부(137)는 전체 FA에 대해 이상의 S407 내지 S411 단계를 반복한다(S413, S415).The service
서비스FA검출부(137)는 적어도 하나의 서비스 FA가 검출되면, 필터부(109)가 해당 검출된 서비스 FA의 특성에 맞도록 필터부(109)의 계수를 생성하여 설정한다(S417).If at least one service FA is detected, the service
만약, S403 단계에서 무선대역전체전력(WTotal)에서 서비스대역외전력(Wout)을 뺀 값이 소정 기준값 미만이라는 결과가 있으면, 서비스FA검출부(137)는 해당 지역이 정상적인 무선 중계 서비스 불가능 지역으로 판단하고 무선 중계 서비스를 제공하지 아니한다(S419).If, in step S403, the result of subtracting the out-of-band power (Wout) from the total wireless band power (W Total ) is less than a predetermined reference value, the service
이상의 방법으로 본 발명의 서비스FA검출부(137)의 서비스 FA 검출 및 그에 따른 필터 계수 설정이 이루어진다. In this manner, the service FA detection of the service
S403 또는 S407 단계의 기준값은 적어도 대략 5 dBm 이상의 값으로 하였으나, 두 단계의 기준값이 반드시 일치할 필요는 없다. 기준값이 커지게 되면, 서비스 FA 판단의 오차는 줄게 되지만, 무선 신호의 강도가 낮은 존(Zone)에서 서비스 FA의 채널 전력이 기준값보다 작게 되어 정확한 판단을 할 수 없게 된다. The reference value in step S403 or S407 is set to at least about 5 dBm or more, but the reference values in the two steps do not necessarily have to match. If the reference value is increased, the error of the service FA determination is reduced, but the channel power of the service FA is lower than the reference value in the zone where the radio signal strength is low, so that accurate determination cannot be made.
이를 위해, 서비스FA검출부(137)는 복수 개의 기준값을 설정하고, 채널전력계산부(135)로부터 제공받은 무선대역전체전력(WTotal)의 크기에 따라 선택적으로 다른 기준값을 적용할 수 있다. To this end, the service
도 5는 본 발명의 채널전력계산부가 서비스대역외전력을 구하기 위한 중심 주파수 fc-out를 검출하는 방법의 일 예의 설명에 제공되는 흐름도로서, 이하에서 는 채널전력계산부(135)가 Wout를 구하기 위한 fc-out 및 BWout를 선택하는 방법의 일 예를 설명한다. FIG. 5 is a flowchart provided to explain an example of a method of detecting, by the channel power calculator of the present invention, a center frequency fc-out for obtaining out-of-service power. In the following, the
먼저, 채널전력계산부(135)는 다운컨버터부(103)의 RF 이득(Gain)을 fc-out 검출용으로 조절한다. fc-out 검출용 RF 이득은 해당 이득에서 측정된 전체 무선 대역(BWT)의 전력이 기준전력보다 큰 값들 중에서 최소값인 것이 바람직하다. 기준전력은 입력되는 신호가 없을 때에 측정되는 중계기(100) 자체의 잡음전력으로서 측정하여 미리 설정된 값이다(S501).First, the
채널전력계산부(135)는 서비스 대역(BWT)외의 대역, 예컨대 BWout1의 전력을 수학식 4와 동일한 방법으로 구한다(S503). The
채널전력계산부(135)는 S503 단계에서 구한 전력에서 S501 단계의 기준전력을 뺀 값을 계산하고, 계산된 값이 대역전력 옵셋 범위 내에 있는지 판단한다. 대역전력의 옵셋은 S503 단계의 전력 계산시 발생할 수 있는 오차를 반영하기 위한 것으로 통상 +/-3 dBm이내의 값이 바람직하다(S505). The
S505 단계의 판단결과, 구해진 해당 대역의 전력에서 기준전력을 뺀 값이 옵셋 범위 내에 있으면, 해당 대역을 Wout를 구하기 위해 수학식 4에 적용될 BWout로 최종 판단하고, 그 BWout의 중심 주파수를 fc-out로 판단한다(S507).As a result of the determination in step S505, if the value obtained by subtracting the reference power from the obtained power of the corresponding band is within the offset range, the final determination of the corresponding band as BWout to be applied to Equation 4 to obtain Wout, and the center frequency of the BWout fc-out It is determined as (S507).
만약, S505 단계의 판단결과, 구해진 해당 대역의 전력에서 기준전력을 뺀 값이 옵셋 범위 밖에 있으면, 다른 BWout, 예컨대 BWout2를 선택하여 S503 단계 이후의 절차를 반복한다(S509). If it is determined in step S505 that the value obtained by subtracting the reference power from the obtained power of the corresponding band is outside the offset range, another BWout, for example, BWout 2 is selected, and the procedure after step S503 is repeated (S509).
S509 단계에서 변경하여 선택할 수 있는 BWout의 범위는 중계기(100)의 ADC부(105)에서 사용되는 샘플링 클럭(Clock)과 관계가 있다. 예를 들어 ADC부(105)의 샘플링 주파수(fs)가 60 MHz라면, 측정 가능한 무선 대역폭은 30 MHz가 될 것이고, 도 2에서 BWout1과 BWout4만이 가능할 것이다. The range of BWout that can be changed and selected in step S509 is related to the sampling clock clock used in the
이상의 방법으로, 본 발명의 채널전력계산부(135)는 Wout를 구하기 위한 BWout를 선택할 수 있다. 앞서 말한 바와 같이, 서비스FA검출부(137)는 채널전력계산부(135)에서 계산된 값이 아닌 기 설정된 고정값을 '서비스대역외전력'으로 사용할 수도 있고, 서비스 가능한 대역인 BWT 중에서 선택될 수도 있다. In this manner, the
이상에서 설명된 본 발명의 ICS 무선 중계기(100)는 서비스 FA를 검출하여, 그 검출된 서비스 FA의 필터링에 적합하도록 필터부(109)의 계수를 설정할 수 있다. The
도 6은 본 발명의 ADC부에서 출력되는 신호의 주파수 스펙트럼이고, 도 7은 서비스 FA 검출에 따른 필터 계수 설정의 예를 보인 도면이고, 도 8은 DAC부에서 출력되는 신호의 주파수 스펙트럼이다. 6 is a frequency spectrum of a signal output from the ADC unit of the present invention, FIG. 7 is a diagram illustrating an example of setting a filter coefficient according to service FA detection, and FIG. 8 is a frequency spectrum of a signal output from the DAC unit.
도 6 내지 도 8의 실험결과는, 4 개 FA의 WCDMA 무선 신호(-65 dBm)를 입력하여 측정한 것으로, 무선대역전체전력(WTotal)은 -65.19 dBm, 서비스대역외전력(Wout)은 -77.94 dBm으로 측정되었다. WTotal - Wout = 12.75 dBm, 중계 서비스 가능한 지역에 해당한다. 4 개 FA의 FA별-채널전력에 따른 S407 단계의 계산결과는 다 음의 표 1과 같다.6 to 8 are measured by inputting four FA WCDMA radio signals (-65 dBm), and the total wireless band power (W Total ) is -65.19 dBm, and the service band power (Wout) is It was measured at -77.94 dBm. W Total -W out = 12.75 dBm, which corresponds to the relay serviceable area. The calculation result of step S407 according to FA-channel power of four FAs is shown in Table 1 below.
따라서, 표 1의 결과에 의하면, 1, 2, 4 FA가 서비스 FA가 된다. 이에 따른 필터부(109)의 계수는 다음의 도 8과 같이 설정된다. Therefore, according to the result of Table 1, 1, 2, and 4 FA become service FA. Accordingly, the coefficient of the
도 7의 계수 설정은 8 bit FIR 필터의 128 탭(Tap)의 설정 값을 보인다. The coefficient setting of FIG. 7 shows setting values of 128 taps of an 8 bit FIR filter.
도 6과 같은 ADC부(105)의 출력신호는 간섭제거 및 필터부(109)의 필터링을 거치면서 그 주파수 특성이 도 8과 같이 개선되었다. 간섭 제거(ICS)에 따른 잡음이 제거되고 인접채널누설비(ACLR) 또는 인접채널전력비(ACPR)가 개선됨을 알 수 있다.The output signal of the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 중계기의 블록도, 1 is a block diagram of a wireless repeater according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 설명에 필요한 주파수 대역을 도시한 도면,2 is a diagram showing a frequency band required for explaining the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널전력계산부의 동작설명에 제공되는 흐름도,3 is a flowchart provided to explain an operation of a channel power calculator according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스FA검출부의 동작설명에 제공되는 흐름도, 4 is a flow chart provided in the operation description of the service FA detection unit according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 채널전력계산부가 서비스대역외전력을 구하기 위한 중심 주파수 fc-out를 검출하는 방법의 설명에 제공되는 흐름도,5 is a flowchart provided to explain a method of detecting a center frequency fc-out for obtaining power out of band by the channel power calculator of the present invention;
도 6은 본 발명의 ADC부에서 출력되는 신호의 주파수 스펙트럼, 6 is a frequency spectrum of a signal output from the ADC unit of the present invention,
도 7은 서비스 FA 검출에 따른 필터 계수 설정의 예를 보인 도면, 그리고7 is a diagram illustrating an example of setting filter coefficients according to service FA detection;
도 8은 DAC부에서 출력되는 신호의 주파수 스펙트럼이다. 8 is a frequency spectrum of a signal output from the DAC unit.
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