KR101370469B1 - 삽입 파일럿을 이용한 무선 중계기에서의 듀얼-스테이지 에코 소거 - Google Patents

삽입 파일럿을 이용한 무선 중계기에서의 듀얼-스테이지 에코 소거 Download PDF

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Abstract

일 실시예로, 무선 중계기에서 에코 소거를 제공하기 위한 방법은: 파일럿 신호를 송신 신호에 추가하는 단계; 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합인 수신 신호를 수신하는 단계; 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 소거시키고 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계; 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호 및 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키고 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 및 상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭하는 단계를 포함한다. 다른 실시예로, 상기 피드백 파일럿 신호는 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 소거되어 상기 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킨다.

Description

삽입 파일럿을 이용한 무선 중계기에서의 듀얼-스테이지 에코 소거{DUAL-STAGE ECHO CANCELLATION IN A WIRELESS REPEATER USING AN INSERTED PILOT}
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 당해 출원이 그 전체로서 여기에 참조로 통합되는, 2009년 5월 11일에 출원된, 미국 가특허 출원 번호 61/177,196의 이점(benefit)을 주장한다.
분야
본 개시물은 일반적으로 무선 통신 시스템들에서의 중계기(repeater)들에, 특히, 삽입 파일럿을 이용한 무선 중계기에서의 듀얼-스테이지 에코 소거를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들 및 기술들은 우리가 통신하는 방법의 중요한 부분이 되어 왔다. 그러나, 커버리지를 제공하는 것은 무선 서비스 제공자들에 대한 상당한 도전일 수 있다. 커버리지를 확장하는 한 가지 방법은 중계기들을 배치(deploy)하는 것이다.
일반적으로, 중계기는 신호를 수신하고, 상기 신호를 증폭하고, 그리고 증폭된 신호를 송신하는 장치이다. 도 1은 셀룰러 전화 시스템에 관련하여, 중계기(110)의 기본 다이어그램을 도시한다. 중계기(110)는 기지국(125)과 같은 네트워크 인프라스트럭처로의 예시 네트워크 인터페이스로서 도너(donor) 안테나(115)를 포함한다. 또한 중계기(110)는 모바일 장치(130)로의 모바일 인터페이스로서 서버 안테나(120)(또한 "커버리지 안테나"로도 지칭됨)를 포함한다. 동작시, 도너 안테나(115)는 기지국(125)과 통신하는 반면, 서버 안테나(120)는 모바일 장치들(130)과 통신한다.
중계기(110)에서, 기지국(125)으로부터의 신호들은 순방향 링크 회로(135)를 이용하여 증폭되는 반면, 모바일 장치(130)로부터의 신호들은 역방향 링크 회로(140)를 이용하여 증폭된다. 많은 구성들이 순방향 링크 회로(135) 및 역방향 링크 회로(140)에 이용될 수 있다.
많은 종류의 중계기들이 존재한다. 일부 중계기들에서, 네트워크 및 모바일 인터페이스들 모두가 무선이다; 반면 다른 것들에서는, 유선 네트워크 인터페이스가 이용된다. 일부 중계기들은 제 1 캐리어 주파수를 이용하여 신호를 수신하고 제 2 캐리어 주파수를 이용하여 증폭된 신호들을 송신하는 반면, 다른 것들은 동일한 캐리어 주파수로써 신호들을 수신 및 송신한다. "동일 주파수" 중계기들에 대해, 한 가지 특정한 과제는 송신된 신호들 중 일부가 수신 회로로 다시 누설(leak back)되고 다시 증폭 및 송신될 수 있기 때문에 발생하는 피드백을 관리하는 것이다.
기존 중계기들은 다수의 기술들을 이용하여 피드백을 관리한다; 예를 들어, 두 개의 안테나들 사이의 물리적 격리(ioolation)를 제공하도록 중계기가 구성되거나, 필터들이 이용되거나, 또는 다른 기술들이 채택될 수 있다.
여기에 개시되는 시스템들, 장치들, 및 방법들은 향상된 중계기 능력을 허용한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 중계기는 제 1 및 제 2 안테나들을 갖는다. 특정 신호를 중계하기 위해, 하나의 안테나는 수신 안테나이고 다른 하나는 송신 안테나이다. 일부 실시예들에서, 상기 중계기는 파일럿 신호가 합성(composite) 송신 신호로서 송신 안테나 상에서의 송신을 위한 송신 신호에 추가되는 파일럿 신호를 발생시키기 위한 파일럿 삽입 유닛을 포함한다. 무선 중계기는 수신 신호 및 송신 신호를 수신하고 상기 수신 신호가 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합인 현재 가용한 피드백 채널 추정치를 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 1 에코 소거기를 더 포함하며, 상기 피드백 송신 신호는 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 수신 안테나로 피드백되는 피드백 신호들이다. 제 1 에코 소거기는 현재 가용한 피드백 채널 추정치를 이용하여 피드백 송신 신호를 수신 신호로부터 제거한다. 무선 중계기는 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 기준 신호로서 상기 파일럿 신호를 수신하는 채널 추정 블록을 더 포함한다. 채널 추정 블록은 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시킨다. 무선 중계기는 상기 수신 신호, 파일럿 신호 및 송신 신호를 수신하고 상기 업데이트된 피드백 채널 추정치를 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 2 에코 소거기를 더 포함한다. 제 2 에코 소거기는 업데이트된 채널 추정치를 이용하여 피드백 송신 신호 및 피드백 파일럿 신호를 수신 신호로부터 제거하여, 원격 신호를 나타내는 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킨다. 최종적으로, 무선 중계기는 상기 제 2 에코 소거된 신호를 송신 신호로서 증폭시키기 위한 증폭기를 더 포함한다. 파일럿 신호가 합성 송신 신호로서 송신 안테나 상으로 송신될 송신 신호에 추가된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 무선 통신 시스템 내의 무선 중계기에서 에코 소거를 제공하기 위한 방법은: 파일럿 신호를 발생시키고 송신 안테나 상에서의 송신을 위한 송신 신호에 합성 송신 신호로서 상기 파일럿 신호를 추가하는 단계; 수신 신호가 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호와 피드백 파일럿 신호의 합인 상기 중계기의 수신 안테나에서 상기 수신 신호를 수신하는 단계로서, 상기 피드백 송신 신호는 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 수신 안테나로 피드 백되는 피드백 신호들인, 수신 단계; 현재 가용한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거하고 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 기준 신호로서 상기 파일럿 신호를 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계; 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 피드백 송신 신호 및 상기 피드백 파일럿 신호를 소거하고 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 상기 송신 신호로서 상기 제 2 에코 소거된 신호를 증폭하는 단계; 및 상기 합성 송신 신호로서 상기 송신 안테나 상에서 상기 파일럿 신호 및 상기 송신 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 수신 안테나 및 송신 안테나를 갖는 무선 중계기는 파일럿 신호가 합성 송신 신호로서 상기 송신 안테나 상에서의 전송을 위해 송신 신호에 추가되는 상기 파일럿 신호를 발생시키기 위한 파일럿 삽입 유닛을 포함한다. 무선 중계기는 수신 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 현재 가용한 피드백 채널 추정을 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 1 에코 소거기를 더 포함한다. 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호와 상기 피드백 송신 신호는 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 수신 안테나로 피드 백되는 피드백 신호들이다. 제 1 에코 소거기는 현재 가용한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 제거한다. 상기 무선 중계기는 상기 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 수신하는 채널 추정 블록을 더 포함한다. 채널 추정 블록은 상기 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시킨다. 무선 중계기는 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 수신하고 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 2 에코 소거기를 더 포함한다. 상기 제 2 에코 소거기는 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 제거하여, 상기 원격 신호를 나타내는 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킨다. 마지막으로, 무선 중계기는 상기 파일럿 신호가 합성 송신 신호로서 상기 송신 안테나 상으로 전송될 송신 신호에 부가되는 상기 송신 신호로서 상기 제 2 에코 소거된 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 무선 통신 시스템 내의 무선 중계기에서 에코 소거를 제공하기 위한 방법은 파일럿 신호를 발생시키고 상기 파일럿 신호를 합성 송신 신호로서 송신 안테나 상에서의 송신을 위해 송신 신호에 추가하는 단계; 상기 중계기의 수신 안테나에서 수신 신호를 수신하는 단계로서 여기서 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 수신 안테나로 피드 백되는 피드백 신호들인, 수신 단계; 현재 가용한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 피드백 송신 신호를 소거하고 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 기준 신호로서 상기 파일럿 신호 및 상기 제 1 에코 소거된 신호를 이용하여 업데이트된 채널 추정을 발생시키는 단계; 상기 업데이트된 채널 추정을 이용하여 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 상기 피드백 파일럿 신호를 소거하고 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계; 상기 송신 신호로서 상기 제 2 에코 소거된 신호를 증폭하는 단계; 및 상기 합성 송신 신호로서 상기 송신 안테나 상에서 상기 송신 신호 및 상기 파일럿 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 중계기의 간소화된 도해이다.
도 2는 본 개시물의 일부 실시예들에 따른 중계기 환경의 도해를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 피드백 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다.
도 3b는 본 발명의 대체 실시예에 따라 피드백 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 파일럿 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 삽입 파일럿을 채택한 듀얼-스테이지 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 삽입된 파일럿을 채택하는 중계기의 입력, 출력 및 피드백 신호들의 전력 레벨들을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 대체 실시예에 따라 삽입된 파일럿을 채택한 듀얼-스테이지 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 및 파일럿 구성 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 대체 실시예에 따른 파일럿 발생기의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 광대역 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다.
개시되는 방법 및 장치의 본질, 목적들, 및 이점들은 첨부된 도면들과 함께 이하의 상세한 설명을 참조한 후에 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 더욱 명백해질 것이다.
전술된 것들과 같은 종래 기술 중계기들은 셀룰러 전화 또는 유사한 네트워크들에 대해 상당한 이점들을 제공할 수 있다. 그러나, 기존 중계기 구성들은 일부 애플리케이션들에 적절하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기존 중계기 구성들은 중계기의 안테나들 사이에 실질적으로 더 많은 격리를 요구할 수 있는 옥내 커버리지 애플리케이션(예컨대, 주거 또는 비지니스 환경을 위해 신호들을 중계하는 것)에 적절하지 않을 수 있다. 더구나, 일부 종래의 중계기 구현들에서, 목표는 안정된 피드백 루프(일(unity) 보다 적은 루프 이득)를 유지하면서 적정선에서 높은 이득을 달성하는 것이다. 그러나, 중계기 이득을 증가시키는 것은 도너 안테나로 다시 누설되는 증가된 신호 때문에 격리를 더 어렵게 만든다. 일반적으로, 루프 안정성 요구들은 커버리지 안테나로부터 다시 도너 안테나로 누설되는 신호가 원격 신호(중계될 신호)보다 훨씬 낮을 것을 요구한다. 중계기의 출력에서의 최대 달성가능한 신호 대 간섭/잡음 비(SINR)는 중계기에 대한 입력에서의 SINR과 동일하다. 높은 이득과 개선된 격리는 현대 중계기들, 특히 옥내 애플리케이션들을 위한 것에 대해 요청되는 두 개의 모순된 요구들을 형성한다.
여기의 시스템들 및 기술들은 중계기들의 도너 안테나(순방향 링크 송신의 경우에 "수신 안테나")와 커버리지 안테나(순방향 링크 전송들을 위한 "송신 안테나") 사이의 개선된 격리를 갖는 무선 중계기들을 제공한다. 추가로, 일부 실시예들에서, 여기의 시스템들 및 기술들은 간섭 소거 또는 에코 소거를 채택하여 상기 격리를 현저하게 개선하는 고유의 중계기 설계를 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 간섭 소거 및 에코 소거는 채널의 정확한 추정을 위해 여기에 제공되는 개선된 채널 추정 기술들을 이용하여 구현된다. 실효(effective) 에코 소거는 누설(leakage) 채널의 매우 정확한 채널 추정을 필요로 한다. 일반적으로, 채널 추정이 더 정확할수록, 소거가 더 높아지며 따라서 실효 격리가 더 높아진다. 여기서, "간섭 소거" 또는 "에코 소거"는 중계기 안테나들 간의 누설 신호량을 감소 또는 제거하는 기술들을 지칭한다; 즉, "간섭 소거"는 추정된 누설 신호의 소거를 지칭하며, 이는 실제 누설 신호의 부분적 또는 완전한 소거를 제공한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 여기의 시스템들 및 기술들은 중계기 시스템의 안정성을 향상시키기 위한 이득 제어 기술들을 채택하는 고유한 무선 중계기에 대해 고려한다. 일부 실시예들에서, 중계기 시스템의 안정성을 측정하기 위한 메트릭(metric)이 제공된다. 중계기의 이득은 안정성의 지표로서의 상기 메트릭의 값에 기초하여 제어된다. 예를 들어, 큰 신호 다이나믹(dynamic)들의 경우, 루프 이득과 같은, 메트릭이 열화되며 중계기 시스템을 안정적으로 유지하기 위해 이득이 감소될 것이다. 이득 제어 방법들 및 시스템들이 유리하게는 간섭 소거를 채택하는 중계기들 또는 간섭 소거를 채택하지 않는 중계기들에 적용될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 여기의 시스템들 및 기술들은 다중-중계기 환경에서의 무선 중계기 성능을 개선하는 것에 대해 고려한다. 일부 실시예들에서, 중계기-간(inter-repeater) 통신을 도모하는 시스템들 및 기술들이 제시된다. 다른 실시예들에서, 간섭을 억제하고 인접 중계기들로부터 확산되는 지연을 감소시키기 위한 시스템들 및 기술들이 제시된다.
도 2는 본 개시물의 실시예들에 따른 중계기(210)의 동작 환경(200)의 도해를 나타낸다. 도 2의 예시는 순방향 링크 송신들을 나타낸다; 즉, 기지국(225)으로부터의 원격 신호(140)는 모바일 장치(230)로 지향된다. 중계기는 기지국(225)과 모바일 장치(230) 사이의 경로(227)를 따라 비-반복적(un-repeated) 신호가 모바일 장치(230)에서 수신되는 효율적 음성 및/또는 데이터 통신들을 위한 충분한 신호를 제공하지 않는다면 중계기(210)와 같은 환경(200)에서 이용될 수 있다. 이득(G) 및 지연(Δ)을 갖는 중계기(210)는 서버 안테나(220)를 이용하여 도너 안테나(215) 상에서 기지국(225)으로부터 모바일 장치(230)로 수신되는 신호를 반복하도록 구성된다. 중계기(210)는 도너 안테나(215) 및 서버 안테나(220)를 통해 기지국(225)으로부터 모바일 장치(230)로 수신되는 신호들을 증폭 및 송신하기 위한 순방향 링크 회로를 포함한다. 또한 중계기(210)는 모바일 장치(230)로부터 역으로 기지국(225)으로 신호들을 증폭 및 송신하기 위한 역방향 링크 회로를 포함한다. 중계기(210)에서, 원격 신호 s(t)가 입력 신호로서 수신되고 원격 신호 s(t)는 반복 또는 증폭된 신호 y(t)로서 반복되며 여기서 y(t) =
Figure 112011098581164-pct00001
s(t-Δ) 이다. 이상적으로, 이득(G)은 클 것이고, 중계기의 내재적 지연(Δ)은 작을 것이며, 입력 SINR은 중계기(210)의 출력으로 유지될 것이고(이는 데이터 트래픽 지원을 위해 특히 중요할 수 있음), 그리고 요망되는 캐리어들만이 증폭될 것이다.
실제로는, 중계기(210)의 이득은 도너 안테나(215)와 서버 안테나(220) 사이의 격리에 의해 제한된다. 상기 이득이 너무 크다면, 중계기는 신호 누설 때문에 불안정해질 수 있다. 신호 누설은, 도 2의 피드백 경로(222)에 의해 도시되는 바와 같이, 하나의 안테나(도 2에서, 서버 안테나(220))로부터 송신되는 신호의 일부가 다른 안테나(도 2에서, 도너 안테나(215))에 의해 수신되는 현상을 지칭한다. 간섭 소거 또는 다른 기술들이 없으면, 중계기는 그 정상 동작의 일부로서, 누설 신호로도 지칭되는, 본 피드백 신호를 증폭할 것이고, 상기 증폭된 신호는 다시 서버 안테나(220)에 의해 송신될 것이다. 신호 누설 및 높은 중계기 이득 때문에 상기 증폭된 피드백 신호의 반복된 송신은 중계기 불안정성으로 귀결될 수 있다. 추가적으로, 중계기(210)에서의 신호 처리는 내재적인 무시할수-없는 지연(Δ)을 갖는다. 중계기의 출력 SINR은 RF 비-선형성들 및 다른 신호 처리에 의존적이다. 따라서, 전술한 이상적인 중계기 동작 특성들이 종종 이뤄지지 않는다. 결국, 실제로, 요구되는 캐리어들은 중계기가 배치되는 동작 환경 또는 시장에 따라 변할 수 있다. 요구되는 캐리어들만을 증폭하는 중계기를 제공하는 것이 항상 가능한 것은 아니다.
본 개시물의 실시예들에서, 옥내 커버리지(예컨대, 사업체, 주거, 또는 유사한 용도)에 적합한 중계기가 제공된다. 상기 중계기는 적절한 크기의 주거에서의 커버리지를 위한 충분한 이득의 일례인 약 70 dB 이상의 능동(active) 이득을 갖는다. 추가로, 상기 중계기는 안정성을 위해 1보다 작은 루프 이득(루프 이득은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 피드백 루프의 이득으로서 지칭된다) 및 안정성을 위한 충분한 양의 마진과 낮은 출력 잡음 플로어(floor)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 상기 중계기는 80 dB 보다 큰 총 격리(isoloation)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 중계기는 간섭/에코 소거를 채택하여 높은 수준의 동적 격리를 달성하며, 이는 가용한 중계기들의 요구들보다 현저히 더 힘든 것이다.
본 개시물의 일부 기술들은 채널 추정을 활용하여 요구되는 수준의 에코 소거를 가능하게 한다. 피드백 채널(안테나들 사이의 채널)을 충분한 정도의 정확도까지 추정함으로써, 잔여 오차, 사후 에코 소거가, 충분히 원격 신호 이하여서 안정성을 위한 요구되는 루프 이득 마진을 구현할 수 있다.
본 발명의 중계기가 구축될 수 있는 통신 시스템은 적외선, 라디오(radio), 및/또는 마이크로파 기술에 기초하는 다양한 무선 통신 네트워크들을 포함한다. 그러한 네트워크들은, 예를 들어, 무선 광대역 네트워크(WWAN), 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 등을 포함할 수 있다. WWAN은 Code Division Multiple Access (CDMA) 네트워크, Time Division Multiple Access (TDMA) 네트워크, Frequency Division Multiple Access (FDMA) 네트워크, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) 네트워크, Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) 네트워크 등일 수 있다. CDMA 네트워크는 CDMA2000, 광대역-CDMA(W-CDMA) 등과 같은 하나 이상의 무선 접속 기술(RAT)들을 구현할 수 있다. CDMA2000은 IS-95, IS-2000, 및 IS-856 표준들을 포함한다. TDMA 네트워크는 Global System for Mobile Communications (GSM), Digital Advanced Mobile Phone System (D-AMPS), 또는 어떠한 다른 RAT를 구현할 수 있다. GSM 및 W-CDMA는 "3rd Generation Partnership Project" (3GPP)로 명명된 컨소시엄으로부터의 문헌들에 기술된다. CDMA2000은 "3rd Generation Partnership Project 2" (3GPP2)로 명명된 컨소시엄으로부터의 문헌들에 기술된다. 3GPP 및 3GPP2 문헌들은 공개적으로 이용가능하다. WLAN은 IEEE 802.11x 네트워크일 수 있으며, WPAN은 블루투스 네트워크, IEEE 802.15x, 또는 어떠한 다른 종류의 네트워크일 수 있다. 또한 여기 기재되는 시스템들 및 기술들은 WWAN, WLAN 및/또는 WPAN의 임의의 조합에 이용될 수도 있다.
간섭/ 에코 소거 기술들
일부 실시예들에서, 에코 소거를 채택하는 중계기는 피드백 채널(또는 "누설 채널")을 추정하기 위해 또한 에코 소거를 위해 파일럿 또는 기준 신호로서 송신 신호를 이용한다. 피드백 채널을 추정하기 위한 목적을 위해, 송신 신호는 파일럿이며 원격 신호는 잡음으로서 취급된다. 중계기의 수신 신호는 원격 신호 더하기 피드백 신호(또는 누설 신호)이다. 송신 신호는 채널 추정 알고리듬에 피딩(feed)되고 그 결과적인 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00002
)이 이용되어 피드백 신호 ― 즉, 도너 안테나로 에코 백(echo back) 된 송신 신호의 일부 ― 의 레플리카(replica)를 발생시킨다. 그리고 나서 추정된 피드백 신호가 상기 수신 신호로부터 차감되어 중계기로의 입력에서 불필요한 피드백 신호를 상쇄시킨다. 따라서 에코 소거가 중계기에서 구현된다.
다른 실시예들로, 에코 소거를 채택하는 중계기는 피드백 채널을 추정하기 위해 그리고 에코 소거를 위해 기준 신호로서 삽입된 파일럿을 이용한다. 증폭-및-전송(amplify-and-forward) 중계기에서, 원격 신호는 순환 프리픽스(cyclic prefix)를 가지지 않을 것이다. RF 신호에 기지의 파일럿을 삽입함으로써, 순환 프리픽스의 부재에 관련된 문제가 제거된다.
1. 피드백 지연 제어 방법
일 실시예로, 피드백 지연 제어 방법이 에코 소거 중계기에서 구현되어 채널 추정 및 에코 소거 성능을 개선한다. 피드백 지연 제어 방법에서, 가변 지연(D1)이 중계기에서 도입되어 파일럿과 원격 신호 사이의 상관을 감소시킨다. 송신 신호인, 상기 파일럿과, 원격 신호 간의 상관은 채널 추정을 열화시킬 수 있다. 가변 지연(D1)의 값들은 중계기의 성능을 열화시키지 않고 상기 상관을 감소시키도록 충분한 지연을 도입하도록 선택된다. 에코 소거 중계기에서의 피드백 지연 제어 방법의 세부사항들은 도 3a를 참조로 이하에서 더 상세히 기재될 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 피드백 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다. 도 3a를 참조하면, '원격 신호' s(t)는 증폭될 신호이고, '출력 신호' y(t)는 증폭된 신호이며 '누설 신호' 또는 '피드백 신호'는 송신(또는 커버리지) 안테나로부터 수신(또는 도너) 안테나로 역으로 누설되는 출력 신호의 감쇠(attenuate)된 버전이다. 누설 채널로도 지칭되는, 피드백 채널은 'h(t)'로 표현된다.
전형적인 중계기 동작을 위해, 총 루프 이득은 안정성을 위해 1 보다 작아야 한다. 이는 통상적으로 전형적인 중계기들에서, 증폭기 이득 'G"이 안테나 격리(송신으로부터 수신까지의)에 의해 제한됨을 시사한다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 효율적 격리는 피드백 신호가 중계기 장치 내에서 기저대역에서 추정 및 소거되는 기저대역 간섭 소거를 통해 증가된다. 이는 중계기 이득 'G'이 증가되도록 하여 준다. 매우 정확한 피드백 채널 추정이 효과적 소거를 위해 요구된다. 사실, 일반적으로, 채널 추정이 더 정확할수록, 소거가 높아지며 따라서 유효 격리가 높아진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널 추정의 목적을 위해, 출력 신호 y(t), 또는 출력 신호 y(t)를 나타내는 신호가 파일럿 신호로서 이용되며 원격 신호 s(t)는 잡음으로서 취급된다. 원격 신호 s(t) (및 피드백 신호 또한)는 셀룰러 신호들이며 따라서 대역 제한 랜덤 프로세스들처럼 취급될 수 있다. s(t)가 대역 제한 신호라고 하면, 서로 간에 근접한 샘플들이 상관될 수 있다. 또한 상관은 기지국과 중계기 사이의 지연 확산에 기인할 수도 있다. 전형적으로, 파일럿 및 잡음 상관은 채널 추정에서의 부정확성들과 열화된 중계기 성능으로 귀결되는 피드백 채널 추정에서의 바이어스를 야기할 수 있다. 대역이 작을수록, 상관이 더 커지며 열화가 더 심각해진다. 피드백 신호 y(t)가 파일럿 신호로서 이용되고 원격 신호가 잡음으로 취급될 때, 파일럿 신호와 잡음 사이에 강한 상관이 존재할 수 있는데 이는 원격 신호 s(t)와 출력 신호 y(t)(반복된 원격 신호임)가 본질적으로 동일한 신호이기 때문이다.
전형적으로, 대역 제한 프로세스를 위해 또는 기지국과 중계기 사이의 채널에서의 지연 확산의 존재의 경우, 상기 상관은 샘플들 간의 지연의 함수로서 감소하며, 즉 그들 간에 더 큰 지연을 갖는 신호의 조각(piece)들은 그들 사이의 더 작은 지연을 갖는 신호의 조각들보다 덜 상관된다. 따라서 상관이 감소될 수 있으며 채널 추정/간섭 소거 성능은 상기 샘플들 간의 지연을 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 그러나, 상기 지연 상에서의 경합하는 요구사항들이 존재한다. 다수의 이유들(복조, 위치 확인(position location))들로 인해 중계기에 의해 상기 신호에 도입되는 지연은, 기저대역 프로세싱으로부터 요구되는 최소 지연에 대해서를 제외하고, 가능한 작아야 한다.
도 3A를 참조하면, 에코 소거 중계기(310)는 도너 안테나(입력 노드(340)로서 표시됨) 상에서 원격 신호 s(t)를 수신하고 서버 안테나(출력 노드(352)로 표시됨) 상에서 송신될 출력 신호 y(t)를 발생시킨다. 서버 안테나로부터 역으로 도너 안테나로의 신호 누설은 중계기에 의해 수신되기에 앞서 출력 신호 y(t)의 일부가 역으로 누설되고 원격 신호에 추가되게 한다. 상기 신호 누설은 출력 노드(352)와 입력 노드(340) 사이의 신호 경로(354)로서 표시되는, 피드백 채널 h(t)로서 표시된다. 따라서, 실제로 중계기(310)는 원격 신호 s(t)와 피드백 신호의 합인 수신 신호 r(t)를 상기 입력 신호로서 수신한다. 도 3a의 합산기(342)는 단지 수신 신호들 r(t)의 신호 컴포넌트들을 나타내기 위한 심볼릭(symbolic)이며, 중계기(310)의 동작 환경에서의 실제 신호 합산기를 나타내는 것은 아니다.
에코 소거 중계기인, 중계기(310)는, 수신 신호("입력 신호") 내의 불필요한 피드백 신호 컴포넌트를 상쇄하기 위해 상기 피드백 신호를 추정하도록 동작한다. 그 목적을 달성하기 위해, 중계기(310)의 수신 회로는 채널 추정 블록(350)과 함께 동작하는 피드백 신호 추정 블록 및 합산기(344)에 의해 형성되는 에코 소거기를 포함한다. 수신 신호 r(t)는 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00003
)를 수신 신호(r(t))로부터 차감하도록 동작하는 합산기(344)에 커플링된다. 피드백 신호(
Figure 112011098581164-pct00004
)가 정확하다면, 불필요한 피드백 신호가 수신 신호로부터 제거되며 에코 소거가 구현된다. 본 실시예에서, 소거 후 신호(post cancellation signal)(r'(t))는 가변 지연(D1)(이하에 논의됨)을 갖는 지연 엘리먼트(346)를 통해 커플링되고 상기 소거 후 신호에 대한 G의 이득을 제공하는 이득 스테이지(348)에 커플링된다. 이득 스테이지(348)는 서버 안테나 상에서의 송신을 위해 출력 노드(352) 상에서 출력 신호(y(t))를 발생시킨다. 도 3a는 에코 소거 중계기에서의 피드백 지연 제어 방법의 동작에 관련된 구성요소들만을 도시한다. 중계기(310)는 도 3a에는 도시되지 않지만 당해 기술분야에서 공지된 다른 구성요소들을 포함하여 완전한 중계기 동작을 구현할 수 있다.
채널 추정 블록(350)은 피드백 채널(h(t))을 추정하고 피드백 채널의 추정치(
Figure 112011098581164-pct00005
)를 계산하도록 동작한다. 피드백 신호 추정 블록(351)은 상기 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00006
)을 취하여 에코 소거의 목적을 위한 피드백 신호의 추정치를 계산한다. 본 실시예에서, 채널 추정 블록(350)은 수신 신호(r(t))를 이용하며 또한 상기 에코 소거된 신호를 채널 추정을 위한 파일럿 신호 또는 기준 신호로서 이용한다. 피드백 신호 추정 블록(351)은 상기 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00007
)에 기초하여 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00008
)를 계산하며 여기서 상기 피드백 신호 추정치는 합산기(344)에서의 에코 소거에 이용된다. 더 특정하게는, 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00009
)는 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00010
)와 송신 신호를 나타내는 기준 신호의 컨벌루션이다.
본 발명의 피드백 지연 제어 방법에 따르면, 가변 지연(D1)이 에코 소거 중계기의 수신 회로내에서 제공되어 에코 소거 중계기의 소거 후 신호에 지연을 유입시킨다. 지연(D1)은 출력 신호(y(t))와 원격 신호(s(t))가 비상관화(decorrelate) 될 정도로만 크지만 중계기 성능 요구를 충족하는데 충분할 만큼 작다. 예를 들어, 상기 지연은 출력 신호(y(t))와 원격 신호(s(t)) 사이의 비상관화를 제공하지만, 최대 요구 비상관화 지연량보다는 작도록 선택될 수 있다. 상기 가변 지연(D1)은 조정가능하며 중계기가 가동될 때 조정될 수 있고 상기 중계기가 원격 신호의 상관 구조에서의 변화들을 고려하도록 동작할 시 주기적으로 조정될 수 있다.
본 실시예에서, 중계기(310)는 소거 후 신호의 신호 경로에 지연 엘리먼트(346)를 포함하여 지연(D1)을 소거 후 신호(r'(t))에 유입시킨다. 지연된 에코 소거 신호(r''(t))는 이득 스테이지(348)에 커플링되어 출력 신호(y(t))를 발생시킨다. 또한 상기 지연된 에코 소거된 신호(r''(t))는 채널 추정에서의 이용을 위해 채널 추정 블록(350)에 커플링되며 피드백 신호를 추정하기 위해 피드백 신호 추정 블록(351)(미도시)에 추가로 커플링된다. 이 방식으로, 어떠한 양의 지연(D1)이, 피드백 신호로서 피드백 채널(h(t))을 통해 피드백 되는, 출력 신호(y(t))와, 원격 신호(s(t)) 사이에 유입된다.
동작시, 에코 소거된 출력 신호(y(t))와 원격 신호(s(t)) 사이의 충분히 큰 지연은 채널 추정을 개선시키며 그리하여 중계기 성능을 개선한다. 일 실시예로, 요구되는 지연량은 신호(s(t)) 내에 포함된 캐리어(carrier)들의 개수의 함수이다. 다른 실시예로, 요구되는 지연량은 상기 신호(s(t)) 내에 포함된 캐리어들의 대역폭의 함수이다. 예를 들어, 5MHz 내의 3개의 DO 캐리어들은 20 MHz에 걸친 4개의 WCDMA 캐리어들보다 많은 지연을 필요로할 것이다. 따라서, 지연(D1)은 지연량이 반복될 신호에 따라 수정되는 것을 허용하도록 가변 지연 또는 조정가능 지연이다.
일 실시예로, 지연량(D1)은 탐색(searching)에 의해 조절되거나 조정된다. 즉, 지연(D1)은 최대 허용 지연에 도달할 때까지 또는 에코 소거된 출력 신호들(y(t))이 원격 신호(s(t))로부터 충분히 비상관화될 때까지 조정된다. 다른 실시예로, 원격 신호(s(t))와 출력 신호(y(t))의 상관 또는 비상관은 직접 측정되거나 또는 다른 측정치들(총 소거 이득과 같은)을 통해 추론(infer)된다. 그리고 나서 적절한 지연이 상기 계산된 상관으로부터 계산된다.
도 3a에 도시된 실시예에서, 이득 스테이지(348) 전의 에코 소거된 신호(r''(t))는 채널 추정을 위한 파일럿 신호 또는 기준 신호로서 이용된다. 다른 실시예로, 이득 스테이지(348) 후의 출력 신호(y(t)) 역시 상기 파일럿 신호로서 이용될 수 있다.
본 발명의 피드백 지연 제어의 전술한 실시예들에서, 가변 지연(D1)이 에코코 소거 중계기의 소거 후 신호에 유입된다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 피드백 지연 제어 방법은 중계기의 피드포워드(feedforward) 부분에서의 임의의 포인트에서 에코 소거 중계기 내에 가변 지연(D1)을 도입한다. 특히, 일 실시예로, 상기 가변 지연(D1)이 에코 소거 전에 중계기 회로에 도입된다. 지연(D1)이 에코 소거 중계기의 신호 경로 내에서 어디에 도입되는지를 불문하고, 본 발명의 피드백 지연 제어 방법은 채널 추정 정확도를 개선하고 그에 따라 중계기 성능을 개선하기 위해 출력 신호(y(t))를 원격 신호(s(t))로부터 비상관화시키도록 동일한 방식으로 동작한다.
도 3b는 본 발명의 대체 실시예에 따라 피드백 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다. 도 3a 및 3b의 유사한 구성요소들은 논의를 간소화하기 위해 유사한 참조 번호들을 부여받는다. 도 3b를 참조하면, 가변 지연(D1)이 에코 소거 중계기(360) 내에 제공되어 에코 소거 중계기의 사전-소거(pre-cancellation) 신호를 도입시킨다. 본 실시예에서, 중계기(360)는 지연(D1)을 수신 신호(r(t))에 도입시키기 위해 수신 신호(r(t))의 신호 경로에 지연 엘리먼트(366)를 포함한다. 지연된 수신 신호(r'(t))는 채널 추정 블록(350)과 함께 동작하는 피드백 신호 추정 블록(351) 및 합산기(344)를 포함하는 에코 소거기에 커플링된다. 합산기(344)는 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00011
)를 상기 지연된 수신 신호(r'(t))로부터 차감하도록 동작한다. 상기 지연된 에코 소거된 신호(r''(t))는 이득 스테이지(348)에 접속되어 출력 신호(y(t))를 발생시킨다. 또한 지연된 에코 소거된 신호(r''(t))는 채널 추정에서의 이용을 위해 채널 추정 블록(350)에 접속된다. 중계기(360)에서, 두 개의 신호들을 비상관화시키기 위해, 어떠한 양의 지연(D1)이, 피드백 신호로서 피드백 채널(h(t))을 통해 피드 백되는, 출력 신호(y(t))와, 원격 신호(s(t)) 사이에 도입된다. 지연 엘리먼트(366)에 의해 제공되는 가변 지연(D1)에 대한 값이 도 3a를 참조로 전술된 것과 동일한 방식으로 선택되어 요구되는 양의 비상관화를 얻을 수 있다. 추가로, 도 3b의 가변 지연(D1)은 도 3a를 참조로 전술한 바와 동일한 방식으로 조절 또는 조정될 수 있다.
2. 파일럿 지연 제어
본 발명의 다른 양상에 따르면, 파일럿 지연 제어 방법이 주파수 영역 채널 추정 및 에코 소거 성능을 개선하도록 에코 소거 중계기에서 구현된다. 특히, 주파수 영역 채널 추정은 피드백 채널 내에 존재하는 지연들에 민감하다. 채널 추정의 정확도를 개선하기 위해, 가변 지연(D2)이 송신 신호에 도입되고 지연된 송신 신호가 파일럿 신호 또는 기준 신호로서 이용될 채널 추정 알고리듬에 제공되어 피드백 채널 추정을 계산한다. 따라서 계산된 피드백 채널 추정이 에코 소거에서의 이용을 위해 에코 소거 블록에 제공된다. 가변 지연(D2)은 피드백 채널 추정들을 효과적으로 "좌측 시프트(shift)"시키고 주파수 영역 채널 추정이 순환 프리픽스를 갖지 않는 RF 신호들 상에서 이용될 때 직교성(orthogonality) 효과의 상실을 완화시킨다. 에코 소거 중계기에서의 파일럿 지연 제어 방법의 세부사항들은 도 4를 참조로 이하에서 상세히 기재될 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 파일럿 지연 제어를 구현하는 에코 소거 중계기의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 에코 소거 중계기(410)는 도너 안테나(입력 노드(440)로 표시됨) 상에서 반복될 원격 신호 S[k]를 수신하고 서버 안테나(출력 노드(452)로 표시됨) 상으로 송신될 출력 신호 Y[k]를 발생시킨다. 서버 안테나로부터 역으로 도너 안테나로의 신호 누설은 출력 신호 y(t)의 일부가 역으로 누설되고 중계기에 의해 수신되기 전에 원격 신호에 추가되게 한다. 상기 신호 누설은 출력 노드(452)와 입력 노드(440) 사이의 신호 경로(454)로서 표시되는, 피드백 채널 h[k]를 통과한다. 따라서, 중계기(410)는 사실상 원격 신호(S[k])와 피드백 신호의 합인 수신 신호 x[k]를 수신하며 여기서 피드백 신호는 기본적으로 출력 신호 Y[k]의 감쇠된 버전이다. 도 4의 합산기(442)는 단지 수신 신호들의 신호 성분들을 나타내기 위한 심볼릭이며 중계기(410)의 동작 환경에서의 실제 신호 합산기를 나타내는 것은 아니다. 에코 소거 중계기인, 중계기(410)는 수신 신호 내의 불필요한 피드백 신호를 소거시키기 위해 피드백 신호를 추정하도록 동작한다.
본 명세서에서, 기호 s(t)와 S[k]는 원격 신호를 참조하도록 상호교환적으로 이용된다. 또한 유사한 표기 방식이 여기에 기재된 다른 신호들에 이용된다. 두 가지 스타일들의 표기법(notation)들은 단지 시간 영역에서의 신호를 지칭하거나 샘플들의 시간 시퀀스로서 신호를 지칭하는 것이며 상기 표기법들은 단지 샘플 신호의 상이한 표현일 뿐이라는 점에 유념하여야 한다.
중계기(410)에서, 수신 신호 x[k]("입력 신호")는 수신 필터(442)("rxFilter")에 커플링되며 필터링된 수신 신호는 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00012
)을 상기 필터링된 수신 신호로부터 차감하도록 동작하는 합산기(444)에 커플링된다. 피드백 신호 추정이 정확하다면, 불필요한 피드백 신호가 수신 신호로부터 제거되며 에코 소거가 구현된다. 소거 후 신호(post cancellation signal)(x'[k])는 가변 지연(D1)을 갖는 지연 엘리먼트(446)를 통해 커플링된다. 가변 지연(D1)은 앞서 기재된 피드백 지연 제어 방법에 따라 도입되어 출력 신호와 원격 신호 사이의 상관을 감소시켜, 피드백 채널 추정과 중계기 성능을 개선시킨다. 가변 지연(D1)은 본 실시예에서 선택적인 것이며 본 발명의 다른 실시예들에서 생략될 수 있다.
소거 및 지연 후 신호(post cancellation and delayed signal)(x"[k])는 Gv의 가변 이득을 제공하는 가변 이득 스테이지(448)에 커플링된다. 가변 이득 스테이지(448)는 중계기(410)의 이득 값(Gv)을 조정하기 위해 이득 제어 블록(447)에 의해 제어된다. 증폭된 신호는 송신 필터(449)("txFilter")에 커플링되어 제 1 출력 신호(y[k])를 발생시킨다. 상기 제 1 출력 신호(y[k])는 RF Gf의 이득을 제공하는 최종 이득 스테이지(458)에 커플링된다. 최종 이득 스테이지(458)는 출력 노드(452) 상에서 증폭된 출력 신호(Y[k])("증폭된 신호")를 발생시킨다.
중계기(410)는 에코 소거의 목적을 위해 피드백 채널(h[k])을 추정하고 피드백 신호의 추정치를 계산하도록 동작하는 채널 추정 블록(450)을 포함한다. 본 실시예에서, 에코 소거된 출력(y[k])은 채널 추정을 위해 파일럿 신호 또는 기준 신호로서 이용된다. 출력 신호(y[k])는 이하에서 상세히 기재될 조정가능 지연(D2)이 부가된다. 또한 채널 추정 블록(450)은 입력 신호로서 상기 수신 신호(x[k])를 수신한다. 채널 추정 블록(450)은 미리정의된 채널 추정 알고리듬(Alg) 및 저장된 계수들(NB)을 이용하여 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00013
)를 계산한다. 따라서 계산된 바와 같은 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00014
)는 피드백 신호 추정 계산 블록(462)에 커플링된다. 피드백 채널 추정 계산 블록(462)은 수신 필터("rxFilter")와의 그리고 지연된 파일럿 신호(y'[k])와 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00015
)와의 컨벌루션을 수행하여 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00016
)를 발생시킨다. 상기 컨벌루션은 수신 필터를 이용하여 에코 소거에 이용되는 피드백 신호 추정이 동일한 수신 필터(443)에 따르는 수신 신호(x[k])와 동일한 신호 특성들을 나타내는 것을 보장한다. 피드백 신호 추정치(
Figure 112011098581164-pct00017
)는 합산기(444)에 커플링되어 수신 신호로부터 차감되어 수신 신호의 에코 소거를 구현한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 효과적인 격리는 전술한 바와 같이, 중계기 장치 내에서 기저대역에서 피드백 신호가 추정되고 소거되는 기저대역 간섭 소거를 통해 증가된다. 따라서 기저대역 간섭 소거는 중계기 이득이 증가될 수 있도록 한다. 따라서, 매우 정확한 피드백 채널 추정이 효과적인 소거에 요구된다. 일반적으로, 피드백 채널 추정이 더 정확할수록, 소거가 더 높아지며 이에 따라 효과적인 격리가 더 높아진다.
파일럿 신호 또는 기준 신호로서 이용되는 신호가 순환 프리픽스를 갖지 않는다면 주파수 영역 채널 추정은 직교성의 부족으로 열화를 겪는다. 중계기(410)와 같은 증폭 및 전송(amplify and forward) 중계기에서, 출력 신호(y[k])는 기준 신호로서 이용되며 출력 신호(y[k])가 입력 신호, 즉, 원격 신호(S[k])와 동일한 형태를 갖기 때문에, 채널 추정을 위한 기준 신호는 요구되는 구조(순환 프리픽스)를 가지지 않을 것이다. 이러한 환경에서의 주파수 영역 채널 추정은 채널이 순환 프리픽스보다 긴 OFDM 시스템에서 경험되는 것들과 유사한 다양한 효과들로 악화된다. 여기서의 고려하는 극단적인 경우로, 순환 프리픽스가 비-존재하며 전체 피드백 채널이 초과(excess) 지연 확산 채널로서 동작한다. 그러한 시나리오로부터의 열화는 당해 기술분야에서 문서화되어 있다. 상기 열화는 실제 채널이 지연을 가질 때 특히 극심하다. 중계기 피드백 채널 추정을 위해 주파수 영역 채널 추정을 효과적으로 적용하기 위해, 초과 지연 확산의 문제가 완화되어야 할 필요가 있다.
주파수 영역 채널 추정에서, 출력 신호(y(t))는 파일럿 신호로서 이용되며 원격 신호(s(t))는 잡음으로 취급된다. 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00018
)는 다음의 절차를 통해 획득된다. 먼저, 파일럿 신호의 N개의 연속적인 샘플들(y[k])은 N 포인트 고속 푸리에 변환(FFT)을 적용받아 Y[n]으로 표기되는 N개의 샘플들을 발생시키며, n=0...N-1 이다. 유사하게, 수신 신호의 N개의 연속적인 샘플들(x[k])이 N 포인트 FFT의 대상이 되어 X[n]으로 표시되는 N개의 샘플들을 발생시킨다. 두 번째로 입력 샘플들 및 출력 샘플들의 블록들 중 수(number) 'P'가 함께 수집된다. 각각의 주파수 영역 샘플이 다음의 등식을 이용하여 샘플 Z[n]으로 처리된다:
Figure 112011098581164-pct00019
여기서 n은 톤(tone)을 인덱싱하며 P는 블록 인덱스이다. 마지막으로, Z[n]의 N개의 샘플들이 N포인트 역 푸리에 변환(IFFT)의 대상이 되어 피드백 채널 추정치(
Figure 112011098581164-pct00020
)를 획득한다.
본 발명에서 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 조정가능 또는 가변 지연(D2)을 제공하는 지연 엘리먼트(460)가 송신 신호(y[k])에 도입되며 지연된 송신 신호(y'[k])는 채널 추정을 위한 그리고 에코 소거를 위한 기준 또는 파일럿 신호로서 이용된다. 조정가능 지연(D2)을 도입하는 것은 임의의 조정가능 지연이 도입되기 전에 실효 피드백 채널이 상기 채널에 대하여 '좌측' 시프트되도록 채널 추정을 위해 이용되는 기준 시퀀스를 전진시키는 효과를 갖는다. 달리 말해, 지연(D2)은 추정될 채널을 전진(advance)시키는 효과를 갖는다.
피드백 채널(h[k])에서의 벌크(bulk) 지연은 상기 채널의 유효(effective) "초과 지연 확산"을 증가시키는 효과를 갖는다. 가변 지연(D2)은 상기 피드백 채널에서의 벌크 지연을 교정(calibrate out)하는 효과를 가져서, 피드백 채널 상에서의 초과 지연 확산의 효과들을 최소화시킨다. 상기 지연(D2)을 적절히 조정함으로써, 입력 신호에서의 직교성의 상실의 영향이 현저히 감소되며, 채널 추정이 개선되고 중계기의 성능도 향상된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 조절가능 지연(D2)은 중계기가 가동될 때 조정되며 중계기가 피드백 채널의 지연 특성들에 있어서의 변화들을 고려하도록 동작할 때 주기적으로 조절된다. 일 실시예로, 지연(D2)은 탐색에 의해 조절 또는 조정된다. 즉, 지연(D2)은 요구되는 이득 및 중계기 성능이 얻어질 때까지 조정된다.
3. 삽입 파일럿( inserted pilot )을 이용한 듀얼 -스테이지 에코 소거
간섭 소거를 이용한 중계기에 대해, 피드백 신호(또는 "누설 신호")이 추정되고 차감될 수 있도록 피드백 채널이 매우 정확하게 추정될 필요가 있다. 전술한 실시예들에서, 채널 추정은 기준 신호 또는 파일럿 신호로서 송신된(증폭된) 신호를 이용하여 수행된다. 이와 같이 설정됨에 따라, 파일럿 구조에 대한 제어가 존재하지 않으며 채널 추정 성능은 증폭될 신호의 구조에 따른다. 채널 추정 정확성은 증폭된 신호의 통계들(다이나믹들(dynamics), 시간 상관(temporal correlation) 등)에 특히 민감하다. 큰 지연 확산 또는 다수의 중계기들의 존재와 같은, 일부 시나리오들에서, 기지의 파일럿 구조는 달성가능한 중계기 이득을 제한할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 에코 소거 중계기는 채널 추정의 목적을 위해 삽입 파일럿을 이용한다. 즉, 기지의 파일럿 신호가 에코 소거 중계기의 요구되는 송신된 신호에 삽입되며 상기 삽입된 파일럿 신호는 기준 신호로서 송신된 신호를 이용하는 대신 채널 추정을 위해 기준 신호로서 이용된다. 채널 추정을 위해 기지의 삽입된 파일럿을 이용하는 것은, 기지국으로부터 확산되는 다중경로 지연에 대한 견고성(robustness), 및 인접한 중계기들로부터의 간섭에 대한 견고성을 포함하는, 많은 이점들을 제공한다. 동작시, 중계기는 요구되는 송신 신호와 더불어 삽입된 파일럿을 송신한다. 상기 파일럿은 중계기로부터 합성 송신 신호를 수신하는 장치들에 의해 잡음으로 인지된다. 본 인지된 잡음이 충분히 낮도록 보장하기 위해, 상기 삽입된 파일럿은 요구되는 송신 신호의 전력 레벨보다 충분히 낮도록 선택되는 전력 레벨을 갖는다. 그러나, 파일럿 신호의 전력 레벨은 역시 주변 잡음(background noise)보다 크도록 선택되어 삽입된 파일럿이 채널 추정에 효과적으로 이용될 수 있도록 보장한다. 일 실시예로, 파일럿 신호의 전력 레벨은 요구되는 송신 신호보다 낮도록 선택되며 상기 요구되는 송신 신호의 함수이다. 다른 실시예로, 파일럿 신호의 전력 레벨은 요구되는 송신 신호 및 중계기의 이득보다 낮도록 선택되며 요구되는 송신 신호 및 중계기의 이득의 함수이다.
기준 신호로서 삽입 파일럿을 이용하는 피드백 채널 추정의 목적들을 위해, 피드백되는 요구되는 송신 신호의 일부가 잡음으로 취급된다. 채널 추정치 상에서의 요구되는 SINR을 달성하는데 요구되는 에버리징(averaging)의 정도는 임의의 합당한 비-정적 채널에 대해 과중화(prohibitive)된다. 이는 피드백 채널을 추정하기 위한 수단으로서의 삽입 파일럿의 이용가능성을 심각하게 제한한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 듀얼-스테이지 에코 소거 방식이 채널 추정을 위해 삽입 파일럿을 채택하는 에코 소거 중계기에서 구현된다. 2-스테이지 소거 방식은 피드백 채널 추정치 상에서 요구되는 SINR을 획득하는데 필요한 에버리징의 양을 최소화하도록 동작하여, 에코 소거 중계기에서의 채널 추정을 위한 삽입 파일럿의 이용을 가능하게 하여 준다. 삽입 파일럿을 이용한 에코 소거 중계기에서의 듀얼-스테이지 에코 소거 방식의 세부사항들은 도 5 및 6을 참조로 이하에서 더 상세히 기재될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 삽입 파일럿을 채택한 듀얼-스테이지 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 삽입 파일럿을 채택한 중계기의 입력, 출력 및 피드백 신호들의 전력 레벨들을 나타낸다. 먼저 도 6을 참조하면, 삽입 파일럿이 이용될 때, 중계기(610)에 의해 수신되는 입력 신호(신호 "X"로 표기됨)는 원격 신호(R)와 피드백 송신 신호(TF)와 피드백 파일럿 신호(PF)의 합이 된다. 즉, X=TF+PF+R 이다. 중계기(610)의 출력 신호, 또는 중계기에 의해 송신되는 증폭된 신호(신호 "Y"로 표기됨)는 요구되는 송신된 신호 T 더하기 파일럿 신호 P이다. 즉, Y=T+P 이다.
본 발명의 듀얼-스테이지 에코 소거 방식이 이제 도 5를 참조로 기재될 것이다. 도 5를 참조하면, 듀얼-스테이지 에코 소거 방식을 구현하는 중계기(510)는 스테이지 1 에코 소거를 수행하기 위한 제 1 에코 소거기(512) 및 스테이지 2 에코 소거를 수행하기 위한 제 2 에코 소거기(530)를 포함한다. 제 1 에코 소거기(512)는 수신 신호(X)(노드(502)) 및 송신 신호(T)(노드(506))를 입력 신호들로서 수신한다. 또한 제 1 에코 소거기(512)는 현재 가용한 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00021
)(노드(508))을 채널 추정 블록(520)으로부터 수신한다. 현재 가용한 피드백 채널 추정은 상기 채널 추정 블록(520)으로부터의 최종 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00022
) 또는 적절한 피드백 채널 추정일 수 있다. 현재 가용한 피드백 채널 추정은 피드백 송신 신호(TF)를 예측하는데 이용된다. 상기 예측된 피드백 송신 신호(TF)는 본질적으로 최종 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00023
)과 컨벌루션된 요구되는 송신 신호(T)이다. 제 1 에코 소거기(512)에서, 이에 따라 예측 및 재구성된 바와 같은, 피드백 송신 신호(TF)는 원격 신호(R)와 피드백 파일럿 신호(PF)만을 남기도록, 수신된 신호(X)로부터 차감된다. 실제로는, 제 1 에코 소거와 관련된 일부 잡음이 존재할 수 있으며 그 결과는 정확하지는 않지만, R+PF에 매우 근사하다. 피드백 파일럿 신호 PF는 피드백 채널과 컨벌루션되는(convolved) 삽입된 파일럿이다. 그리고 나서 삽입 파일럿(P)와 함께, 수정된 수신 신호(R+PF)가 채널 추정 블록(520)에 제공되고 채널 추정에 이용되어 업데이트된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00024
)을 획득한다. 삽입 파일럿이 원격 신호와 전혀 상관되지 않기 때문에, 매우 정확한 피드백 채널 추정이 얻어진다.
그리고 나서, 듀얼-스테이지 에코 소거 방식의 스테이지 2 에코 소거(제 2 에코 소거기(530))로 진행하면, 갱신된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00025
)이 이용되어 피드백 송신 신호(TF) 및 피드백 파일럿 신호(PF)를 예측한다. 그 목적을 위해, 제 2 에코 소거기(530)는 수신 신호(X)(노드(502)), 송신 신호(노드(506)) 및 파일럿 신호(P)(노드(504))를 수신한다. 또한 제 2 에코 소거기(530)는 업데이트된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00026
)을 채널 추정 블록(520)으로부터 수신한다. 제 2 에코 소거기(530)는 갱신된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00027
)을 이용하여 피드백 송신 신호(TF)의 더 정확한 예측을 계산한다. 예측된 피드백 송신 신호(TF) 및 피드백 파일럿 신호(PF)는 재구성되고 상기 수신 신호(X)로부터 차감되어 바로 원격 신호(R)를 산출한다. G의 이득을 갖는 이득 블록(533)을 통해서와 같이, 중계기에 의한 증폭 후에, 높은 정확도를 갖는 에코 소거된 증폭된 원격 신호(T)가 획득된다. 중계기(510)에서, 요구되는 송신된 신호(T)가, 파일럿 삽입 유닛(535)에 의해 발생된, 파일럿 신호(P)와 부가되고, 그리고 나서 T+P인 합성 송신 신호(Y)로서 중계기 외부로 송신된다.
다른 실시예로, 상기 두 개의 소거 스테이지들은 현재 가용한 채널 추정으로서 제 2 스테이지에 의해 이용되는 최종 피드백 채널 추정을 이용하여 되풀이하여 반복된다. 채널 추정 블록은 수신 신호들의 새로운 인입 샘플들에 기초하여 연속적으로 업데이트된 피드백 채널 추정들을 발생시킨다. 고도로 정확한 에코 소거 및 높은 중계기 이득은 본 발명에 따른 삽입 파일럿을 이용한 듀얼-스테이지 에코 소거 방법을 이용함으로써 달성될 수 있다.
도 6을 다시 참조하면, 중계기(610)가 수신된 원격 신호(R)를 70 dB 만큼 증폭시키고, 증폭된 원격 신호(T) 보다 20 dB 낮은 전력을 갖는 파일럿(P)을 삽입한다고 가정한다. 도너와 커버리지 안테나들 사이에 40 dB의 격리가 존재한다고 가정하면, 삽입 파일럿(PF)은 상기 원격 신호보다 10 dB 위인 전력 레벨로 역으로 누설되고, 필요한 송신 신호(TF)는 원격 신호보다 30 dB 위의 전력 레벨로 누설된다. 허용가능한 잔여 소거 오차에 대해 채널 추정 SINR이 50 dB에 근접할 것이 요구된다고 가정하자. 일 스테이지 소거 방식으로는, 채널의 초기 SINR은 -20이며(삽입 파일럿이, 잡음으로서 동작하는, 필요한 송신 신호보다 20 dB 낮기 때문에), 따라서 목표 SINR이 50 dB이기 때문에, 필요한 채널 추정 SINR에 도달하기 위해서는 70 dB의 추가적인 프로세싱 이득(증가된 에버리징을 통한 그것의 상당한 부분임)이 필요하다. 2 스테이지 소거 방식으로는, 피드백 송신 신호(TF)가 먼저 차감되어버려서, 채널의 초기 SINR은 10 dB 이며, 따라서 단지 40 dB의 프로세싱 이득이 필요하게 된다. 따라서 2 스테이지 소거는 추가적인 에버리징의 양이 삽입 파일럿과 요구되는 송신 신호의 송신 전력 레벨들에 있어서의 차이(20 dB)와 거의 같게 되도록 한다. 요구되는 에버리징에서의 감소는 삽입 파일럿 방식으로 하여금 피드백 채널 시간 변동들이 존재하는 경우에도 중계기들에서 적용하는데 견고할 수 있도록 하여 준다.
전술한 실시예에서, 듀얼-스테이지 에코 소거 방식은 제 1 스테이지에서 피드백 송신 신호(TF)를 소거시켜 더 정확한 채널 추정을 획득하며 그리고 나서 갱신된 피드백 채널 추정을 이용하여, 상기 듀얼-스테이지 에코 소거 방식은 제 2 스테이지에서 피드백 송신 신호(TF) 및 피드백 파일럿 신호(PF)를 소거시켜 원격 신호를 획득한다. 다른 소거 방식들도 삽입 파일럿을 이용하여 중계기에서의 에코 소거를 구현하는 것이 가능하다. 도 7은 본 발명의 대체 실시예에 따른 삽입 파일럿을 채택한 듀얼-스테이지 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다. 도 5 및 도 7의 유사한 구성요소들은 논의를 간소화하기 위해 유사한 참조 번호들이 부여된다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따라 듀얼-스테이지 에코 소거 방식을 구현하는 중계기(560)는 스테이지 1 에코 소거를 수행하기 위한 제 1 에코 소거기(512) 및 스테이지 2 에코 소거를 수행하기 위한 제 2 에코 소거기(570)를 포함한다. 제 1 에코 소거기(512)는 원격 신호(X)(노드(502)) 및 송신 신호(T)(노드(506))를 입력 신호들로서 수신한다. 또한 제 1 에코 소거기(512)는 현재 가용한 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00028
)을 채널 추정 블록(520)으로부터 수신한다. 현재 가용한 피드백 채널 추정은 채널 추정 블록(520)으로부터의 최종 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00029
) 또는 적절한 피드백 채널 추정일 수 있다. 현재 가용한 피드백 채널 추정은 피드백 송신 신호(TF)를 예측하는데 이용된다. 제 1 에코 소거기(512)에서, 이와 같이 예측 및 재구성된 바와 같은, 피드백 송신 신호(TF)는 수신 신호(X)로부터 차감되어, 제 1 에코 소거된 신호로서 원격 신호(R)와 피드백 파일럿 신호(PF) 만을 남긴다. 피드백 파일럿 신호(PF)는 피드백 채널과 컨벌루션되는 삽입 파일럿이다. 삽입 파일럿(P)과 함께, 제 1 에코 소거된 신호(R+PF)는 채널 추정 블록(520)에 제공되고 채널 추정에 이용되어 업데이트된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00030
)을 획득한다. 삽입 파일럿이 원격 신호와 전혀 상관되지 않기 때문에, 매우 정확한 피드백 채널 추정이 획득된다.
그리고 나서, 스테이지 2 에코 소거에서, 제 2 에코 소거기(570)는 제 1 에코 소거된 신호(R+PF)를 제 1 에코 소거기(512)로부터 수신한다. 제 2 에코 소거기(570)는 파일럿 신호 및 업데이트된 피드백 채널 추정을 또한 수신한다. 제 2 에코 소거기(570)는 업데이트된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00031
)을 이용하여 피드백 파일럿 신호(PF)를 예측한다. 예측된 피드백 파일럿 신호(PF)가 재구성되고 제 1 에코 소거된 신호(R+PF)로부터 차감되어 원격 신호(R)를 산출한다. G의 이득을 갖는 이득 블록(533)을 통해서와 같이, 중계기에 의한 증폭 후에, 높은 정확도를 갖는 에코 소거된 증폭된 원격 신호(T)가 획득된다. 중계기(560)에서, 요구되는 송신된 신호(T)가, 파일럿 삽입 유닛(535)에 의해 발생되는, 파일럿 신호(P)와 더해지고, T+P인 합성 송신 신호(Y)로서 중계기 외부로 송신된다.
도 7에서 구현되는 듀얼-스테이지 에코 소거 방식은 도 5에서 구현되는 듀얼-스테이지 에코 소거 방식과 비교하여 간소화되는데 이는 제 2 에코 소거기가 단지 피드백 파일럿 신호를 예측 및 소거하기 때문이다. 가장 정확하거나 최고로 업데이트된 피드백 채널 추정이거나 그렇지 않을 수 있는 현재 가용한 피드백 채널 추정을 이용하여 피드백 송신 신호(TF)가 예측됨에 따라 도 7에서 구현되는 듀얼-스테이지 에코 소거 방식이 약간 부정확할 수는 있다. 그러나, 대부분의 경우들에서, 도 7의 듀얼-스테이지 에코 소거 방식은 충분히 정확한 결과들을 제공할 것이다. 나아가, 두 개의 소거 스테이지들이 현재 가용한 채널 추정으로서 제 2 스테이지에 의해 이용되는 최신 피드백 채널 추정을 이용하여 제 1 스테이지와 함께 되풀이하여 반복될 때, 에코 소거의 정확성은 크게 개선될 수 있다.
4. 삽입 파일럿 구성
간섭 소거를 이용한 중계기에 대해, 피드백 채널은 피드백/누설 신호가 차감될 수 있도록 매우 정확하게 추정될 필요가 있다. 기지국으로부터의 다중경로 지연 확산에 대한 견고성, 및 인접 중계기들로부터의 간섭에 대한 견고성을 포함하는, 피드백 채널 추정의 목적들을 위해 삽입 파일럿을 이용하는 것에 대한 일부 이점들이 존재한다. 본 설명에서, 중계기의 다운링크 송신만이 논의되지만 본 논의는 업링크 송신에도 적용된다. 삽입 파일럿이 이용될 때, 중계기는 요구되는 송신 신호(증폭된 원격 신호)와 더불어 삽입된 파일럿을 송신한다. 상기 파일럿은 중계기로부터 합성 송신 신호를 수신하는 장치들에 의해 잡음으로 인지된다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 삽입 파일럿을 위한 구조 및 채널 추정을 위한 에코 소거 중계기에서의 이용을 위해 삽입 파일럿을 구성하기 위한 방법이 제공된다. 여기의 방법에 따라 구성될 때, 삽입 파일럿은 채널 추정에 유리한 요구 전력, 스펙트럼 특성 및 데이터 구조를 갖는다. 일부 실시예들에서, 파일럿이 종단 장치(end device)에 의해 잡음으로서 인지될 것이기 때문에, 파일럿 신호의 전력 레벨은 송신 신호의 전력과 관련하여 제어되어 파일럿 전력이 왜곡을 유입시키지 않을 것이다. 다른 실시예들에서, 상기 파일럿은 증폭된 신호와 동일한 스펙트럼 특성들을 갖도록 구성된다. 마지막으로, 다른 실시예들에서, 파일럿은 채널 추정 절차에 도움이 되는 특성들 및 데이터 구조를 갖도록 구성된다. 일 실시예로, 파일럿은 순환 프리픽스를 갖는 OFDM 구조를 이용하여 구성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 및 파일럿 구성 시스템의 블록도이다. 에코 소거 중계기(710)는 수신 신호 또는 입력 신호(X)(노드(702))를 수신하여 송신될 출력 신호 또는 증폭된 신호(Y)(노드(740))를 발생시킨다. 에코 소거 중계기(710)에서, 파일럿 구성 유닛(762)이 제공되어 파일럿(P)을 출력 신호(Y)에 도입시킨다. 더 특정하게는, 중계기(710)에서, 수신된 신호(X)로부터 에코 소거기(760)가 요구되는 송신 신호(T)를 발생시킨다. 파일럿 구성 유닛(762)에 의해 발생되는, 파일럿(P)(노드(704))은, 요구되는 송신 신호(T)에 추가(합산기(763))되어, Y=T+P가 되도록, 출력 신호(Y)를 발생시킨다. 파일럿 구성 시스템의 세부사항은 도 8에서 추가로 도시된다. 본 도시에서, 송신 신호는 멀티-캐리어 신호인 것으로 가정되며 그러므로, 파일럿 신호는 N개의 캐리어들을 갖는 멀티-캐리어 신호로서 구성된다. 물론 상기 파일럿 신호는, 송신 신호가 단일 캐리어 신호일 때와 같이, 단일 캐리어 신호로서도 구성될 수 있다.
멀티-캐리어 신호의 경우에, 파일럿 구성 유닛(762)은 각각의 캐리어들 1 내지 N에 대해 파일럿 발생기들(764a 내지 764n)을 포함한다. 캐리어 파일럿 신호(P1 내지 PN)는 각 캐리어에 대해 발생되며 캐리어 파일럿 신호들(P1 내지 PN)은 함께 합해져(합산기(766)) 파일럿 신호(P)를 형성한다. 주어진 캐리어에 대한 파일럿 신호는 다음과 같이 발생된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파일럿 발생기들(764a 내지 764n) 중 임의의 하나를 대표하는, 파일럿 발생기(764x)는 순환 프리픽스를 갖는 OFDM 데이터 구조를 이용하여 삽입 파일럿(P)을 구성한다. 순환 프리픽스를 갖는 OFDM 데이터 구조의 이용은 FFT/IFFT 알고리듬들(주파수 영역 채널 추정)이 이용될 때 피드백 채널 추정을 위한 특히 유익한 특징들을 갖는다. 특히, 톤들에 걸친 전력 분포가 요구되는대로 최적화될 수 있다(예컨대, 단일의 톤 또는 톤들의 그룹이 대역에 걸쳐 호핑될 수 있다). 파일럿 발생기(764x)에서, 파일럿 심볼 유닛(774)은 OFDM 데이터 구조를 위한 심볼들을 제공한다. 다른 실시예들에서, 삽입 파일럿을 위한 다른 데이터 구조가 이용될 수 있다.
OFDM 구조를 갖는 파일럿 심볼들은 미리 결정된 시드(seed) 또는 스크램블링 시퀀스를 이용하여 스크램블링될 수 있다. 파일럿 발생기(764x)에서, 파일럿 스크램블러(776)는 스크램블링 시퀀스를 제공하여 곱셈기(778)에서 파일럿 심볼 유닛(774)에 의해 제공되는 OFDM 데이터 심볼들을 스크램블링한다. 스크램블링 시퀀스는 중계기에 대한 고유(unique) 식별자를 전해줄 수 있다. 그리고 나서, 증폭되는 각 캐리어에 대해, 파일럿은 요구되는 스펙트럼 특성들을 갖는 필터(780)에 의해 성형된다. 일 실시예로, 파일럿은 송신 필터와 거의 유사한(imitating) 필터를 통해 백색 잡음을 통과시킴으로써 성형된다.
파일럿 신호에 대한 정확한 전력을 유지하기 위해, 요구되는 송신 신호(T)(노드(706))의 전력이 먼저 전력 측정 및 필터링 유닛(770)을 통해 추정된다. 파일럿 신호의 전력이 결정되고 파일럿 전력 결정 유닛(772)에서 요구되는 송신 신호 전력에 관련하여 요구되는 레벨로 세팅된다. 전형적으로, 파일럿 신호의 전력 레벨은 송신 신호의 전력 레벨보다 낮도록 세팅된다. 일 실시예로, 파일럿 신호 전력은 송신 신호 전력보다 20 dB 낮다. 필터링된 파일럿의 전력은 곱셈기(782)에서 세팅된다. 요구되는 송신 신호가 다수의 캐리어들로 구성될 때, 각 캐리어에서의 요구되는 송신 신호의 전력이 측정 및 추정된다. 파일럿 신호의 전력 레벨이 수립된 후(곱셈기(782)), 순환 프리픽스가 순환 프리픽스 삽입 유닛에서 삽입되어 특정 캐리어에 대한 파일럿 신호(Px)를 발생시킨다.
여기에 기재된 파일럿 구성 시스템은 다음의 이점들을 갖는다. 먼저, 주파수 영역 채널 추정이 복잡도의 관점에서 바람직하며, 순환 프리픽스가 이용된다면, 최소의 심볼-간 간섭(ISI) 및 반송파-간 간섭(ICI)이 존재한다. 그러므로, 순환 프리픽스를 포함하는 OFDM 구조를 갖는 파일럿을 이용하는 것은 채널 추정의 전체 복잡도를 감소시키며 중계기 성능의 관점에서 결점을 갖지 않는다.
둘째로, 요구되는 송신 신호를 성형하는데 이미 이용되는 것(송신 필터)과 동일한 필터로써 파일럿을 필터링하는 것이 유리한데 이는 추가적인 필터가 요구되지 않기 때문이며, 이는 파일럿이 불필요한 스펙트럼 성분들을 갖지 않을 것을 보장하기 때문이다. 파일럿은 중계기가 인입 신호를 증폭하는 것을 시작하기 전에 발생될 수 있으며, 따라서 중계기 동작 동안 송신 필터는 파일럿을 성형하기 위해서가 아니라, 단지 출력 신호를 성형하는데 이용될 것이다.
셋째로, 출력 SINR이 불필요하게 열화되지 않도록 파일럿 전력을 요구되는 송신 신호의 전력 아래의 주어진 양으로 유지하는 것이 매우 중요하다. 요구되는 송신 신호의 전력을 추적하기 위해 필터를 이용하고, 이러한 필터링된 값의 파일럿 전력에 기초하는 것은, 파일럿 전력이 요구되는 신호 전력을 추적하도록 필터 계수가 튜닝될 수 있다는 이점을 가지며, 중계기가 상대적으로 안정적으로 유지된다. 추가로, 삽입 파일럿을 캐리어 단위 기반으로 구성하는 것은 파일럿 전력이 주파수에 걸쳐 요구되는 신호 전력을 추적할 것이라는 이점을 갖는다.
마지막으로, 파일럿 심볼들을 스크램블링하기 위해 미리-결정된 시드를 이용하는 것은 삽입 파일럿으로 하여금 중계기의 존재를 검출하기 위해 다른 중계기들(또는 장치들)에 의한 기준으로서 이용되도록 하여 준다. 또한 상기 파일럿은 인근의 다른 중계기들/장치들에 유용한 정보(예컨대, 송신 전력/이득)를 시그널링하는데 이용될 수도 있다.
전술한 설명에서, 파일럿 발생기(764x)는 시간 영역 파일럿 구성 방식을 구현한다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 주파수 영역 파일럿 구성 방식이 이용되어 중계기에서의 이용을 위한 삽입 파일럿을 구성한다. 도 9는 본 발명의 대체 실시예에 따른 파일럿 발생기의 블록도이다. 도 9를 참조하면, 파일럿 발생기(964x)가 도 8의 파일럿 발생기들(764a 내지 764n) 중 임의의 하나를 구현하는데 이용될 수 있다.
주파수 영역 파일럿 구성 방식 하에서, 파일럿 심볼 유닛(974)은 주파수 영역에서 M개의 데이터 심볼들의 블록을 제공하며 여기서는 하나의 데이터 심볼이 각각의 톤에 대해 제공된다. 그리고 나서, 데이터 심볼들이 파일럿 스크램블러(976)에 의해 스크램블링된다. 더 특정하게는, 파일럿 스크램블러(976)는 미리 결정된 스크램블링 시퀀스를 이용하여 곱셈기(975)에서 데이터 심볼들을 스크램블링한다. 일 실시예로, 스크램블링 시퀀스는 고유한 식별자를 중계기에 전달할 수 있다. 그리고 나서, 파일럿 전력 성형기 유닛(978)은, 곱셈기(977)를 통해, 스크램블링된 심볼들의 스케일링을 제공하여 모든 M개의 톤들에 걸친 데이터 심볼들의 전력을 조정한다. 더 특정하게는, 각각의 데이터 심볼의 전력은 주파수 영역 전력 스펙트럼을 성형하기 위해 톤들마다 상이할 수 있다. 그리고 나서, 데이터 심볼들이 IFFT(역 고속 푸리에 변환) 필터(980)에 제공되어 데이터 심볼들을 시간 영역 신호로 변환한다.
파일럿 발생기(974x)의 이후의 동작은 도 8의 파일럿 발생기(764x)와 동일하다. 먼저, 파일럿 신호의 정확한 전력을 유지하기 위해, 요구되는 송신 신호(T)(노드(706))의 전력이 먼저 전력 측정 및 필터링 유닛(770)을 통해 추정된다. 파일럿 신호의 전력(톤들마다의 파일럿 신호의 전력 및 평균 전력)이 결정되고 파일럿 전력 결정 유닛(772)에서 요구되는 송신 신호 전력에 대한 요구되는 레벨로 세팅된다. 전형적으로, 파일럿 신호의 전력 레벨은 송신 신호의 전력 레벨보다 낮도록 세팅된다. 파일럿 신호의 전력은 곱셈기(782)에서 세팅된다. 요구되는 송신 신호가 다수의 캐리어들로 구성될 때, 각 캐리어에서의 요구되는 송신 신호의 전력이 측정 및 추정된다. 파일럿 신호의 전력 레벨이 설정된 후(곱셈기(782)), 순환 프리픽스가 순환 프리픽스 삽입 유닛에서 삽입되어 특정 캐리어에 대한 파일럿 신호(Px)를 발생시킨다.
5. 광대역 에코 소거
본 발명의 다른 양상에 따르면, 무선 중계기는 에코 소거 및 디지털 이득 제어를 구현하여 안정성 및 개선된 중계기 성능을 달성한다. 더 특정하게는, 중계기는 광대역 에코 소거를 구현하기 위해 시간 영역 에코 소거를, 채널 추정 성능을 개선하기 위해 조정가능 및 적응형 지연을 갖는 주파수 영역 채널 추정을, 그리고 기저대역 이득 수정들을 통해 중계기 동작 안정성을 감시 및 유지하기 위해 디지털 이득 제어를 채택한다. 그와 같이 구성되면, 광대역 에코 소거, 개선된 채널 추정 성능 및 개선된 안정성이 가능한 광대역 무선 중계기가 구현된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 에코 소거를 구현하는 중계기의 블록도이다. 도 10을 참조하면, 에코 소거 중계기(1010)는 제 1 안테나(1115) 상으로 반복될 원격 신호(S[k])를 수신하고 제 2 안테나(1120) 상으로 송신될 출력 신호(Y[k])를 발생시킨다. 중계기(1010)는 제 1 안테나(1115)에 커플링되는 제 1 프론트-엔드(front-end) 회로(1012), 제 2 안테나(1120)에 커플링되는 제 2 프론트-엔드 회로(1016), 및 상기 제 1 및 제 2 프론트-엔드 회로들 사이에 커플링되는 중계기 기저대역 블록(1014)을 포함한다. 중계기(1010)는 회로(예컨대, 제 1 프론트-엔드 회로(1012), 제 2 프론트-엔드 회로(1016))가 특정 통신(순방향 또는 역방향 링크)을 위해 적절한 안테나에 커플링될 수 있도록 구성됨에 유념하라.
제 1 및 제 2 프론트-엔드 회로들(1012, 1016)은 무선 중계기의 수신 및 송신 기능들을 구현하기 위한 디지털 및 아날로그 프론트-엔드 프로세싱 회로를 포함한다. 기본적으로, 제 1 및 제 2 프론트-엔드 회로들(1012, 1016)은 중계기 기저대역 블록(1014) 외부에 존재하는 중계기(1010)의 회로를 포함한다. 일 실시예로, 제 1 및 제 2 프론트-엔드 회로들(1012, 1016) 각각은 종래의 무선 수신기들 및 송신기들에서 이용되는 디지털 및 아날로그 프론트-엔드 프로세싱 회로를 포함한다. 수신기/송신기 프론트-엔드 프로세싱 회로는 가변 이득 증폭기들, 필터들, 믹서들, 구동기들 및 디지털 신호 처리기들을 포함할 수 있다. 중계기 프론트-엔드 회로들(1012, 1016)의 특정한 구현이 본 발명의 실시에 중요한 것은 아니며, 현재 공지되거나 또는 개발될, 임의의 수신기/송신기 프론트-엔드 프로세싱 회로가 본 발명의 무선 중계기에서 적용될 수 있다.
중계기(1010)는 채널 추정, 기저대역 에코 소거, 및 이득 제어 동작들이 구현되는 중계기 기저대역 블록(1014)을 포함한다. 중계기 기저대역 블록(1014)의 세부사항들은 도 10에 도시된다. 중계기 기저대역 블록(1014)은 수신 신호(x[k])를 수신하여 출력 신호(y[k])를 발생시킨다. 수신 신호(x[k])는 반복될 원격 신호(S[k])와 제 1 안테나(1115) 및 제 2 안테나(1120) 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합이다. 동작시, 서버 안테나로부터 도너 안테나로 복귀하는 신호 누설은 출력 신호(Y[k])의 일부로 하여금 역으로 피드백 채널을 통해 다시 누설되고 상기 신호가 중계기에 의해 수신되기 전에 원격 신호(S[k])에 추가되게 한다. 따라서, 중계기(1010)는 원격 신호(S[k])와 피드백 신호의 합인 수신 신호(x[k])를 수신하며 여기서 피드백 신호는 기본적으로 출력 신호(Y[k])의 감쇠된 버전이다. 에코 소거 중계기인, 중계기(1010)는 수신 신호 내의 불요한 피드백 신호 성분을 상쇄(cancle out)시키기 위해 상기 피드백 신호를 추정하도록 동작한다.
중계기 기저대역 블록(1014)에서, 입력 노드(1130) 상의 수신 신호(x[k])("입력 신호")는 수신 필터(1132)("rxFilter")에 커플링된다. 일 실시예로, 수신 필터(1132)는 수신된 파형의 적절한 필터링을 가능하게 하는 조절가능, 디지털 기저대역 수신 필터이다. 추가로, 수신 필터링은 수신된 파형의 선택적 증폭을 가능하게 하여 준다.
필터링된 수신 신호는 시간 영역 에코 소거를 구현하는 에코 소거기에 커플링된다. 시간 영역 에코 소거는 중계기를 통한 적은 양의 지연을 유지하면서 광대역(즉, 큰 대역폭의) 피드백 신호 소거를 가능하게 하는 이점을 갖는다. 본 실시예에서, 에코 소거기는 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00032
)을 필터링된 수신 신호로부터 차감하도록 동작하는 합산기(1134)를 포함한다. 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00033
)이 정확하다면, 불요한 피드백 신호는 수신 신호로부터 제거되며 에코 소거가 구현된다. 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00034
)은 이하에서 더 상세히 기재되는 채널 추정 블록에 의해 발생된다.
소거 후 신호(x'[k])는 가변 지연(D1)을 갖는 적응형 지연 엘리먼트(1136)를 통해 커플링된다. 가변 지연(D1)이 전술된 피드백 지연 제어 방법에 따라 도입되어 중계기 지연을 제어하고 채널 추정 성능을 미세 튜닝(fine tuning)한다. 더 특정하게는, 가변 지연(D1)이 적응적으로 도입되어 출력 신호(Y[k])와 원격 신호(S[k]) 사이의 상관을 감소시켜, 피드백 채널 추정 및 중계기 성능을 개선한다. 본 실시예에서 가변 지연(D1)은 에코 소거 후에 도입된다. 다른 실시예들에서, 가변 지연(D1)은 중계기의 피드 포워드 부분 내의 임의의 포인트에서 도입된다. 특히, 일 실시예로, 상기 가변 지연(D1)은 에코 소거 전의 중계기 회로 내에서 도입된다.
소거 및 지연 후 신호(post cancellation and delayed signal)(x"[k])는 Gv의 가변 이득을 제공하는 가변 이득 스테이지(1138)에 커플링된다. 가변 이득 스테이지(1138)는 기저대역 이득 수정들을 통해 중계기의 이득을 조정하기 위한 이득 제어 블록(1150)에 의해 제어된다. 본 실시예에서, 이득 제어 블록(1150)은 디지털 이득 제어를 구현하고 파일럿 신호로서 지연된 에코 소거된 출력 신호(y'[k])를 수신한다. 이득 제어 블록(1150)은 파일럿 신호를 모니터링하고 하나 이상의 이득 제어 메트릭들을 통해 중계기(1010)의 안정성을 결정한다. 이득 제어 블록(1150)은 중계기(1010)의 동작 안정성을 유지하기 위해 가변 이득 스테이지(1138)의 이득 값(Gv)을 조정한다. 이득 제어 블록(1150)은 중계기의 안정성이 잘 제어될 것을 보장하기 위해 신속한 발진(fast oscillation) 검출을 제공할 수 있다.
증폭된 에코 소거된 신호는 송신 필터(1140)("txFilter")에 커플링되어 출력 노드(1142) 상에서 출력 신호(y[k])를 발생시킨다. 일 실시예로, 송신 필터(1140)는 송신되는 파형의 적절한 필터링을 가능하게 하는 조절가능, 디지털 기저대역 송신 필터이다. 중계기 기저대역 블록(1014)으로부터의 출력 신호(y[k])는 제 2 프론트-엔드 회로(1016)에 커플링되어 최종 출력 신호(Y[k])로서 제 2 안테나(1120) 상으로 송신된다.
중계기 기저대역 블록(1014)은 h[k]로 표기되는, 피드백 채널을 추정하고, 에코 소거의 목적을 위해 피드백 신호의 추정치를 계산하도록 동작하는 채널 추정 블록을 포함한다. 본 실시예에서, 채널 추정 블록은 채널 추정 회로(1148)를 포함한다. 에코 소거기는 채널 추정 회로(1148)로부터의 피드백 채널 추정을 이용하여 피드백 신호 추정치를 계산하는 피드백 신호 추정치 계산 블록(1146)을 포함한다. 에코 소거된 출력 신호(y[k])는 채널 추정을 위해, 피드백 신호 추정을 위해 또한 디지털 이득 제어를 위한 기준 신호 또는 파일럿 신호로서 이용된다. 본 실시예에서, 출력 신호(y[k])는 조정가능 지연 엘리먼트(1144)에 의해 제공되는 조정가능 지연(D2)의 대상이 된다. 조정가능 지연(D2)은 앞서 기재된 파일럿 지연 제어 방법에 따라 도입되며 조정가능 지연이 도입되기 전에 실효 피드백 채널이 상기 채널에 대하여 '좌측' 시프트되도록 채널 추정에 이용되는 기준 시퀀스를 전진시키는 효과를 갖는다. 달리 말해, 지연(D2)은 추정될 채널을 전진시키는 효과를 갖는다. 조정가능 지연(D2)을 도입하는 이점들은 전술되었으며 일반적으로, 지연(D2)을 통해 추정될 채널을 전진시키는 것은 피드백 채널에서의 벌크 지연을 교정(calibrate out) 함으로써 중계기 성능을 개선한다.
중계기 기저대역 블록(1014)에서, 채널 추정 회로(1148)는 지연된 에코 소거된 신호(y'[k])를 파일럿 신호로서 수신하고 또한 수신 신호(x[k])를 입력 신호로서 수신한다. 채널 추정 회로(1148)는 미리 정의된 채널 추정 알고리듬(Alg) 및 저장된 계수들(NB)을 이용하여 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00035
)을 계산한다. 일 실시예로, 채널 추정 회로(1148)는 주파수 영역 채널 추정을 채택한다. 이와 같이 계산된 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00036
)은 피드백 신호 추정 계산 블록(1146)에 커플링된다. 피드백 신호 추정 계산 블록(1146)은 수신 필터("rxFilter")와의 그리고 파일럿 신호(y'[k])와 피드백 채널 추정(
Figure 112011098581164-pct00037
)의 컨벌루션을 수행하여 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00038
)을 발생시킨다. 상기 컨벌루션은 수신 필터를 이용하여 에코 소거에 이용되는 피드백 신호 추정이 동일한 수신 필터(443)에 따르는 수신 신호(x[k])와 동일한 신호 특성들을 나타낼 것을 보장한다. 피드백 신호 추정(
Figure 112011098581164-pct00039
)은 합산기(1134)에 커플링되어 수신 신호로부터 차감되어 수신 신호의 에코 소거를 구현한다.
이와 같이 구성되어, 중계기(1010)는 기저대역 간섭 소거를 통해 도너 안테나와 서버 안테나 사이의 효과적인 격리를 증가시킨다. 채널 추정, 피드백 신호 추정 및 이득 제어에 이용되는 지연된 파일럿 신호(지연 D2)와 적응형 지연(D1)의 이용을 통한 출력 신호와 원격 신호 사이의 증가된 비상관화는 채널 추정 성능을 개선하도록 동작하여, 기저대역 간섭 소거 정확도를 개선한다. 정확한 기저대역 간섭 소거는 중계기 이득이 증가되도록 하여 준다. 정확한 광대역 에코 소거로써, 중계기(1010)는 종래의 중계기 장치들에 비교하여 높은 이득 레벨로 동작될 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에서, 중계기 기저대역 블록(1014)의 구성요소들은 주어진 배치를 전제하였다. 예를 들어, 적응형 지연 엘리먼트(1136)에는 가변 이득 스테이지(1138)가 이어지고 그리고 나서 송신 필터(1140)가 뒤따른다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 중계기 기저대역 블록(1014)의 구성요소들은 다른 구성들을 취하여 동일한 채널 추정 및 에코 소거 기능들을 구현할 수 있다. 중계기 기저대역 블록(1014) 내의 구성요소들의 배열의 정확한 순서가 본 발명의 실시에 중요한 것은 아니다. 일 실시예로, 가변 이득 스테이지(1138)는 송신 필터(1140) 이후에 놓여진다. 다른 실시예로, 적응형 지연 엘리먼트(1136)는 가변 이득 스테이지(1138) 후에 또는 송신 필터(1140) 뒤에 놓여진다. 즉, 적응형 지연 엘리먼트(1136)는 소거 후 신호 경로 내의 어느 곳에나 놓여질 수 있다. 추가로, 다른 실시예들에서, 적응형 지연 엘리먼트(1136)는 에코 소거 전에, 중계기의 피드포워드 부분 내에 배치될 수도 있다.
일 실시예로, 원격 신호는 다수의 캐리어들을 가지며 수신 필터(1132) 및 송신 필터(1140)는 협대역 또는 광대역 에코 소거를 제공하도록 튜닝된다.
당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어: 데이터, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 칩들, 명령들, 및 커맨드들이 전술사항을 통틀어 참조될 수 있다. 이들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수 있다.
앞서-기재된 실시예들 중 하나 이상에서, 기재된 함수들 및 프로세스들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 상기 함수들은 컴퓨터로-읽을 수 있는 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장 또는 송신될 수 있다. 컴퓨터로-읽을 수 있는 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 하나의 장소로부터 다른 곳으로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 구현하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있다. 한정이 아닌, 예시로서, 그러한 컴퓨터로-읽을 수 있는 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 장치, 또는 명령들이나 데이터 구조들의 형태로 요구되는 프로그램 코드를 반송 또는 저장하기 위해 이용될 수 있는 그리고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 여기서 이용되는 바로서, 디스크(Disk)와 디스크(disc)는, 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다기능 디스크(DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며 여기서 디스크(disk)들은 통상 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 데이터를 레이저들을 이용하여 광학적으로 재생한다. 또한 전술사항의 조합들은 컴퓨터로-읽을 수 있는 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 여기서 이용되는 용어 "제어 로직"은 소프트웨어(기능성이 처리기를 이용하여 실행될 기계-판독가능 매체 상에 저장되는 명령들에 의해 구현되는), 하드웨어(기능성이 회로(논리 게이트들과 같은)를 이용하여 구현되며, 상기 회로는 특정 입력에 대해 특정한 출력을 제공하도록 구성됨), 및 펌웨어(기능성이 재-프로그램가능 회로를 이용하여 구현됨)에 적용되며, 또한 소프트웨어, 하드웨어, 및 펌웨어들 중 하나 이상에 적용된다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현을 위해, 방법론들은 여기에 기재된 기능들을 수행하는 모듈들(예컨대, 프로시저들, 함수들 등)로써 구현될 수 있다. 명령들을 유형적으로 내장하는 임의의 기계 판독가능 매체가 여기에 기재된 방법론들을 구현하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 코드들은, 메모리, 예를 들어, 이동국 또는 중계기의 메모리에 저장되고 처리기, 예를 들어, 모뎀의 마이크로프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 처리기 내부에서 또는 처리기 외부에서 구현될 수 있다. 여기서 이용되는 바로서 용어 "메모리"는 임의의 종류의 장기, 단기, 휘발성, 비휘발성, 또는 다른 메모리를 지칭하며 임의의 특정 타입의 메모리 또는 다수의 메모리들, 또는 메모리가 저장되는 매체의 타입에 한정되는 것이 아니다.
또한, 컴퓨터 명령들/코드는 송신기로부터 수신기로의 물리적 전송 매체를 통해 신호들을 통해 송신될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광 섬유 케이블, 트위스티드 페어, 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들의 물리적 컴포넌트들을 이용하여 송신된다면. 또한 이들의 조합들은 물리적 전송 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
또한, 개시된 구현들의 전술사항은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 임의의 자로 하여금 본 발명을 생산 또는 이용할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이러한 구현들에 대한 다양한 수정들이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 제시된 특징들을 제한하고자 하는 것이 아니라 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 일관되는 최광범위로 해석되어야 한다.

Claims (32)

  1. 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 가지는 무선 중계기(repeater)로서:
    파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는 파일럿 삽입 유닛 - 상기 파일럿 신호는 합성 송신 신호로서의 송신을 위해 송신 신호에 추가됨 - ;
    수신 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 현재 이용가능한 피드백 채널 추정(estimate)을 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 1 에코 소거기 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이고, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 피드백되는 피드백 신호들이며, 상기 제 1 에코 소거기는 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 제거하도록 구성됨 - ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 수신하는 채널 추정 블록 - 상기 채널 추정 블록은 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키도록 구성됨 - ;
    상기 수신 신호, 상기 파일럿 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 그리고 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 2 에코 소거기 - 상기 제 2 에코 소거기는 상기 업데이트된 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호 및 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 수신 신호로부터 제거하여, 상기 원격 신호를 나타내는 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키도록 구성됨 - ; 및
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭하는 증폭기를 포함하며, 상기 중계기는 상기 파일럿 신호를 상기 합성 송신 신호로서 송신될 상기 송신 신호에 추가하도록 구성되는, 무선 중계기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 추정 블록은 인입(incoming) 수신 신호들에 기초하여 연속적으로(on a continuous basis) 피드백 채널 추정들을 발생시키도록 구성되고, 상기 제 1 에코 소거기는 이전의 인입 수신 신호의 업데이트된 피드백 채널 추정을 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정으로서 이용하도록 구성되는, 무선 중계기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 원격 신호와 비상관(uncorrelate) 되도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 20 dB 낮은 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 그리고 상기 송신 신호의 전력 레벨의 함수(function)인 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득의 함수인 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  8. 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 갖는 무선 중계기로서:
    파일럿 신호를 발생시키기 위한 수단 - 상기 파일럿 신호는 합성 송신 신호로서의 송신을 위해 송신 신호에 추가됨 - ;
    수신 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키기 위한 제 1 수단 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 피드백되는 피드백 신호들이고, 상기 제 1 수단은 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 제거함 - ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 수신하며, 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키기 위한 수단;
    상기 수신 신호, 상기 송신 신호 및 상기 파일럿 신호를 수신하고 그리고 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키기 위한 제 2 수단 - 상기 제 2 수단은 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호 및 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 수신신호로부터 제거하여, 상기 원격 신호를 나타내는 상기 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킴 - ; 및
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭하기 위한 수단을 포함하며, 상기 파일럿 신호는 상기 합성 송신 신호로서 송신될 상기 송신 신호에 추가되는, 무선 중계기.
  9. 무선 통신 시스템 내의 무선 중계기 내에서의 에코 소거를 제공하기 위한 방법으로서:
    파일럿 신호를 발생시키고 합성 송신 신호로서의 송신을 위해 상기 파일럿 신호를 송신 신호에 추가하는 단계;
    상기 중계기의 제 1 안테나에서 수신 신호를 수신하는 단계 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 제 2 안테나와 상기 제 1 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 제 1 안테나로 피드백되는 피드백 신호들임 - ;
    현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키고 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계;
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계;
    상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호 및 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키고 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계;
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭시키는 단계; 및
    상기 송신 신호 및 상기 파일럿 신호를 상기 합성 송신 신호로서 상기 제 2 안테나 상으로 송신하는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계는:
    인입 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키는 단계는:
    이전의 인입 수신 신호의 업데이트된 피드백 채널 추정을 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정으로서 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 원격 신호와 비상관되는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 20 dB 낮은 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨의 함수인 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득의 함수인 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  17. 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 갖는 무선 중계기로서:
    파일럿 신호를 발생시키는 파일럿 삽입 유닛 - 상기 파일럿 신호는 합성 송신 신호로서의 송신을 위해 송신 신호에 추가됨 - ;
    수신 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 제 1 에코 소거기 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 피드백되는 피드백 신호들이고, 상기 제 1 에코 소거기는 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 제거함 - ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 수신하는 채널 추정 블록 - 상기 채널 추정 블록은 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키도록 구성됨 - ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 수신하며 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키도록 구성되는 제 2 에코 소거기 - 상기 제 2 에코 소거기는 상기 업데이트된 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 제거하도록 구성되어, 상기 원격 신호를 나타내는 상기 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킴 - ; 및
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭시키는 증폭기를 포함하며, 상기 파일럿 신호는 상기 합성 송신 신호로서 송신될 상기 송신 신호에 추가되는, 무선 중계기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 채널 추정 블록은 인입 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 피드백 채널 추정들을 발생시키도록 구성되며, 상기 제 1 에코 소거기는 이전의 인입 수신 신호의 업데이트된 피드백 채널 추정을 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정으로서 이용하는, 무선 중계기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 원격 신호와 비상관되도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 20 dB 낮은 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨의 함수인 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 파일럿 삽입 유닛은 상기 파일럿 신호가 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득의 함수인 전력 레벨을 갖도록 상기 파일럿 신호를 발생시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  24. 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 갖는 무선 중계기로서:
    파일럿 신호를 발생시키기 위한 수단 - 상기 파일럿 신호는 합성 송신 신호로서의 송신을 위해 송신 신호에 추가됨 - ;
    수신 신호 및 상기 송신 신호를 수신하고 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키기 위한 제 1 수단 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 피드백되는 피드백 신호들이고, 상기 제 1 수단은 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 제거함 - ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호를 수신하고 또한 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 수신하며, 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 기준 신호에 기초하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키기 위한 수단 ;
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 수신하고 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키기 위한 제 2 수단 - 상기 제 2 수단은 상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 제거하여, 상기 원격 신호를 나타내는 상기 제 2 에코 소거된 신호를 발생시킴 - ; 및
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭시키기 위한 수단을 포함하며, 상기 파일럿 신호는 상기 합성 송신 신호로서 송신될 상기 송신 신호에 추가되는, 무선 중계기.
  25. 무선 통신 시스템의 무선 중계기에서 에코 소거를 제공하기 위한 방법으로서:
    파일럿 신호를 발생시키고 합성 송신 신호로서의 제 1 안테나 상에서의 송신을 위해 상기 파일럿 신호를 송신 신호에 추가하는 단계;
    상기 중계기의 제 2 안테나에서 수신 신호를 수신하는 단계 - 상기 수신 신호는 증폭될 원격 신호, 피드백 파일럿 신호 및 피드백 송신 신호의 합이며, 상기 피드백 파일럿 신호 및 상기 피드백 송신 신호는 상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나 사이의 피드백 채널 상에서 상기 수신 안테나로 피드백되는 피드백 신호들임 - ;
    현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키고 제 1 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계;
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계;
    상기 업데이트된 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 파일럿 신호를 상기 제 1 에코 소거된 신호로부터 소거시키고 제 2 에코 소거된 신호를 발생시키는 단계;
    상기 제 2 에코 소거된 신호를 상기 송신 신호로서 증폭시키는 단계; 및
    상기 송신 신호 및 상기 파일럿 신호를 상기 제 1 안테나 상으로 상기 합성 송신 신호로서 송신하는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계는:
    인입 수신 신호들에 기초하여 연속적으로 상기 제 1 에코 소거된 신호 및 상기 파일럿 신호를 기준 신호로서 이용하여 업데이트된 피드백 채널 추정을 발생시키는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    현재 이용가능한 피드백 채널 추정을 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키는 단계는:
    이전의 인입 수신 신호의 업데이트된 피드백 채널 추정을 상기 현재 이용가능한 피드백 채널 추정으로서 이용하여 상기 피드백 송신 신호를 상기 수신 신호로부터 소거시키는 단계를 포함하는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 원격 신호와 비상관되는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 20 dB 낮은 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨의 함수인 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 파일럿 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득보다 낮으며 상기 송신 신호의 전력 레벨 및 상기 중계기의 이득의 함수인 전력 레벨을 갖는, 에코 소거를 제공하기 위한 방법.
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