KR101521871B1 - 삽입된 저 전력 시퀀스들을 이용하는 중계기 통신 - Google Patents

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제임스 아서 프록터 주니어
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Abstract

다중-중계기 환경에 배치되는 무선 중계기에서 중계기 통신을 제공하기 위한 방법은 메시지 신호를 상기 중계기의 송신 신호에 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 메시지 신호는 상기 환경에서의 다른 중계기들로부터 상기 중계기를 식별하는 고유한 그리고 유사-고유한 저 전력 확산 시퀀스일 수 있다. 상기 메시지 신호는 또한 중계기의 동작 특성들에 관련된 정보를 포함할 수도 있다. 상기 메시지 신호는 다른 중계기에 의해 또는 엔드-유저 무선 통신 장치에 의해 검출될 수 있다.

Description

삽입된 저 전력 시퀀스들을 이용하는 중계기 통신{REPEATER COMMUNICATION USING INSERTED LOW POWER SEQUENCES}
본 개시물은 일반적으로 무선 통신 시스템들에서의 중계기들에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들 및 기법들은 우리가 통신하는 방법의 중요한 부분이 되어 왔다. 그러나, 커버리지를 제공하는 것은 무선 서비스 제공자들에 대한 중요한 과제일 수 있다. 커버리지를 확장시키는 한 가지 방법은 중계기들을 배치하는 것이다.
일반적으로, 중계기는 신호를 수신하고, 상기 신호를 증폭하고, 상기 증폭 신호를 송신하는 장치(device)이다. 도 1은 셀룰러 전화 시스템의 관점에서, 중계기(110)의 기본도를 도시한다. 중계기(110)는 기지국(125)과 같은 네트워크 인프라구조로의 예시적인 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 주파수로 신호들을 수신하고 제 2의 상이한 캐리어 주파수로 증폭 신호들을 송신하는 반면, 다른 것들은 동일한 캐리어 주파수를 이용하여 신호들을 수신 및 송신한다. "동일 주파수" 중계기들에 대해, 한 가지 특별한 과제는 송신된 신호 중 일부가 역으로 수신 회로로 누설되고 증폭되어 다시 송신될 수 있기 때문에 발생하는 피드백을 관리하는 것이다.
기존 중계기들은 다수의 기법들을 이용하여 피드백을 관리한다; 예를 들어, 중계기는 두 개의 안테나들 사이에서의 물리적 분리를 제공하도록 구성되거나, 필터들이 이용되거나, 또는 다른 기법들이 채택될 수 있다.
여기에 개시되는 시스템들, 장치들, 및 방법들은 향상된 중계기 능력을 가능하게 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다른 무선 중계기들 및 다른 무선 통신 장치들을 포함하는 환경에 배치되는 무선 중계기에서 중계기 통신을 제공하기 위한 방법은 메시지 신호를 제공하는 단계, 상기 메시지 신호를 상기 신호가 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 갖는 중계기의 송신 신호에 삽입하는 단계, 및 상기 삽입된 메시지 신호를 갖는 송신 신호를 상기 중계기의 송신 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 다른 무선 중계기들 및 다른 무선 통신 장치들을 포함하는 환경에 배치되는 무선 중계기에서 중계기 통신을 제공하기 위한 방법은 수신 신호를 상기 중계기의 수신 안테나에서 수신하는 단계, 만일 존재한다면, 상기 수신 신호 내에 존재하는 메시지 신호를 검출하기 위해 상기 수신 신호를 처리하는 단계, 및 메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하는 단계를 포함한다. 다른 실시예로, 하나 이상의 중계기들을 포함하는 환경에서 동작하는 무선 통신 장치는 입력 신호를 수신하고 메시지 신호의 존재를 검출할 수 있다. 상기 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정(modify)할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하기 위한 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 구비하는 무선 중계기(여기서 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 무선 중계기의 제 1 및 제 2 안테나 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임)는 상기 수신 신호 중 적어도 상기 원격 신호를 증폭시키고 증폭 신호를 발생시키도록 구성되는 증폭기, 및 상기 증폭 신호를 메시지 신호와 결합하도록 구성되는 신호 결합 회로를 포함한다. 중계기는 상기 메시지 신호와 결합된 증폭 신호인 상기 송신 신호를 상기 중계기의 제 1 및 제 2 안테나들 중 하나를 통해 송신하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하기 위한 제 1 및 제 2 안테나를 구비하는 무선 중계기(여기서 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 중계기의 제 1 및 제 2 안테나 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임)는, 만일 존재한다면, 상기 수신 신호 내에 존재하는 메시지 신호를 검출하기 위해 상기 수신 신호를 처리하도록 구성되는 검출 회로를 포함한다. 메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 상기 중계기는 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하도록 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 중계기의 간소도이다.
도 2는 본 개시물의 일부 실시예들에 따른 중계기 환경의 도해를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 본 발명의 중계기 통신 시스템 및 방법이 채택될 수 있는 다중-중계기 환경을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 통신 방법을 구현하는 중계기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 통신 환경을 구현하는 중계기들을 포함하는 다중-중계기 환경을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 중계기 내에서 구현되는 중계기 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 통신 장치에서 구현되는 중계기 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따라 안테나 어레이를 갖는 중계기가 배치되는 중계기 환경을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 신호들을 억제하기 위한 안테나를 채택하는 중계기에서 구현되는 안테나 가중치 결정 방법을 나타내는 순서도이다.
개시되는 방법 및 장치의 본질, 목적들, 및 이점들은 첨부된 도면들과 함께 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 고려한 후에 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 더욱 명백해질 것이다.
전술한 것들과 같은 종래 기술 중계기들은 셀룰러 전화 또는 유사한 네트워크들에 대해 상당한 이점들을 제공할 수 있다. 그러나, 기존의 중계기 구성들은 일부 애플리케이션들에 적절하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기존의 중계기 구성들은 중계기의 안테나들 사이에 실질적으로 더 많은 분리를 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 분리를 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 분리는 현대 중계기들, 특히 옥내 애플리케이션들을 위한 것에 대해 요청되는 두 개의 요구들을 형성한다.
여기의 시스템들 및 기법들은 중계기들의 도너 안테나(순방향 링크 송신의 경우에 "수신 안테나")와 커버리지 안테나(순방향 링크 전송들을 위한 "송신 안테나") 사이의 개선된 분리를 갖는 무선 중계기들을 제공한다. 추가로, 일부 실시예들에서, 여기의 시스템들 및 기법들은 간섭 소거 또는 에코 소거를 채택하여 상기 분리를 현저하게 개선하는 고유의 중계기 설계를 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 간섭 소거 및 에코 소거는 채널의 정확한 추정을 위해 여기에 제공되는 개선된 채널 추정 기법들을 이용하여 실현된다. 실효(effective) 에코 소거는 누설(leakage) 채널의 매우 정확한 채널 추정을 필요로 한다. 일반적으로, 채널 추정이 더 정확할수록, 소거가 더 높아지며 따라서 실효 분리가 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 일 양상에 따르면, 여기의 시스템들 및 기법들은 다중-중계기 환경에서 중계기 성능을 개선하기 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 중계기-간 통신을 촉진하는 시스템들 및 기법들이 제공된다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 간섭을 억제하고 인접 중계기들로부터의 지연 확산을 감소시키기 위한 시스템들 및 기법들이 제공된다.
도 2는 본 개시물의 실시예들에 따른 중계기(210)에 대한 동작 환경(200)의 도해를 나타낸다. 도 2의 예시는 순방향 링크 전송들을 나타낸다; 즉, 기지국(225)으로부터의 원격 신호(140)는 모바일 장치(230)를 향하도록 의도된다. 중계기(210)와 같은, 중계기는 기지국(225)과 모바일 장치(230) 사이의 경로(227)를 따라 비-중계(un-repeat)되는 신호가 모바일 장치(230)에서 수신되는 실효 음성 및/또는 데이터 통신들을 위한 충분한 신호를 제공하지 않는다면 환경(200)에서 이용될 수 있다. 이득 G 및 지연 Δ를 갖는 중계기(210)는 도너 안테나(215) 상으로 기지국(225)으로부터 수신되는 신호를 서버 안테나(220)를 이용하여 모바일 장치(230)로 중계하도록 구성된다. 중계기(210)는 기지국(225)으로부터 모바일 장치(230)로 도너 안테나(215) 및 서버 안테나(220)를 통해 수신되는 신호들을 증폭 및 송신하기 위한 순방향 링크 회로를 포함한다. 또한 중계기(210)는 모바일 장치(230)로부터 다시 기지국(225)으로의 신호들을 증폭 및 송신하기 위한 역방향 링크 회로를 포함할 수 있다. 중계기(210)에서, 원격 신호 s(t)는 입력 신호로서 수신되며 상기 원격 신호 s(t)는 중계되는 또는 증폭 신호 y(t)로서 중계되고 여기서
Figure 112013092681981-pct00001
이다. 이상적으로, 이득 G는 클 것이고, 중계기의 내재적 지연 Δ는 작을 것이며, 입력 SINR은 중계기(210)의 출력에서 유지될 것이고(이는 데이터 트래픽 지원의 경우 특히 중요할 수 있다), 필요한 캐리어들만이 증폭될 것이다.
실제로는, 중계기(210)의 이득은 도너 안테나(215)와 서버 안테나(220) 사이의 분리에 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. 다시 말하면, 신호 누설은 송신 안테나들과 수신 안테나들 간의 안테나 분리에 의해 완전히 차단되지 않는 전송된 신호의 결과치이다. 간섭 소거 또는 다른 기법들이 없으면, 중계기는 그 정상 동작의 일부로서, 누설 신호로도 지칭되는, 본 피드백 신호를 증폭할 것이고, 상기 증폭 신호는 다시 서버 안테나(220)에 의해 송신될 것이다. 신호 누설 및 높은 중계기 이득으로 인한 상기 증폭된 피드백 신호의 반복된 송신은 중계기 불안정성으로 귀결될 수 있다. 추가적으로, 중계기(210)에서의 신호 처리는 내재적인 무시할 수 없는 지연(Δ)을 갖는다. 중계기의 출력 SINR은 RF 비-선형성들 및 다른 신호 처리에 의존적이다. 따라서, 전술한 이상적인 중계기 동작 특성들이 종종 이루어지지 않는다. 결국, 실제로, 요구되는 캐리어들은 중계기가 배치되는 동작 환경 또는 시장에 따라 변할 수 있다. 요구되는 캐리어들만을 증폭시키는 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 활성 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, 중계기는 간섭/에코 소거를 채택하여 높은 수준의 동적 분리를 달성하며, 이는 가용한 중계기들의 요구사항들보다 현저히 더 힘든 것이다.
본 발명의 중계기가 배치될 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.
다중 중계기 환경
중계기는 종종 하나 이상의 다른 중계기들이 존재하는 환경에 설치된다. 다수의 RF 중계기들의 존재시 중계기의 동작의 안정성 및 간섭은 공통적인 관심사들이다. 전형적인 중계기는 원격 신호를 수신하고, 상기 원격 신호를 증폭하여 상기 증폭된 원격 신호를 출력 신호로서 송신한다. 송신된 신호의 일부는 수신기로 다시 누설된다. 도너 안테나들과 커버리지 안테나들 간의 분리가 충분히 크다면, 시스템은 안정적으로 유지된다. 그러나, 커버리지 존 내에 다른 중계기들이 존재한다면, 하나의 중계기의 출력으로부터의 송신된 신호는 다른 것에 의해 수신될 것이며 그 역도 성립할 것이다. 다수의 중계기 환경에서의 신호 누설은 개별 중계기의 안정성을 유지하는데 있어서 문제점들을 야기할 수 있다. 그러한 시나리오는 계획되지 않은(unplanned) 중계기 배치들에 있어서 발생할 수 있다.
중계기 통신
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 무선 중계기에서의 중계기 통신을 구현하기 위한 방법 및 시스템은 메시지 신호를 중계기의 송신 신호 내에 삽입한다. 상기 메시지 신호는 상기 중계기를 고유하게 식별하는 식별 시퀀스를 포함할 수 있거나 상기 메시지 신호는 중계기의 동작 특성들에 관련되는 정보를 포함할 수 있다. 중계기는 상기 수신 신호 내의 메시지 신호의 존재를 검출함으로써 그 커버리지 인근에서의 다른 중계기들의 존재를 발견할 수 있다. 이 방식으로, 본 발명의 중계기 통신 방법은 중계기들 간의 발견 및 통신 매커니즘을 실현한다. 다중-중계기 환경에 관련된 안정성 및 간섭 문제들도 완화될 수 있다. 인접한 중계기들이 검출되면, 인접 중계기로 신호 레벨을 제어하기 위해 이득을 백 오프(back off)시키거나 다른 중계기들에게 그들의 이득을 백 오프할 것을 요청하는 것과 같은, 완화 전략들이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 중계기 통신 방법은 중계기와 상기 중계기의 커버리지 인근에서 동작하는 무선 통신 장치 사이의 통신을 가능하게 한다. 무선 통신 장치는 중계기의 송신 신호에 내장된 메시지 신호를 검출하여 중계기의 동작 정보를 획득할 수 있다. 그리고나서 상기 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 응답하여 필요한 경우 그 동작을 수정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 중계기 통신 방법을 구현하는 중계기는 그 동작 파라미터들을 다른 인접 중계기들로 또는 무선 통신 장치들로 통신 또는 전송할 수 있다.
본 발명의 중계기 통신 방법의 두드러진 특징은 인-밴드(in-band) 통신이 이용되어 하나의 중계기로 하여금 과도한 신호 열화를 야기하지 않고 인접 중계기들을 발견하고 인접 중계기들과 통신하게 하여 준다는 점이다. 보다 구체적으로, 본 중계기 통신 방법은 중계되고 있는 원격 신호와 동일한 주파수에서 실행되므로, 중계기 통신은 인-밴드 통신이다.
일 실시예로, 메시지 신호는 중계기의 송신 신호에 삽입되는 저 전력 확산 시퀀스이다. 일부 실시예들에서, 상기 메시지 신호는 중계기의 송신 신호에 삽입되는 고유 또는 유사-고유(quasi-unique) 저 전력 확산 시퀀스인 식별 시퀀스를 포함하여 상기 중계기를 고유하게 식별할 수 있다. 다른 실시예들로, 상기 메시지 신호는 상기 중계기의 동작 특성들에 관련되는 정보를 상기 저 전력 확산 시퀀스로 인코딩할 수 있다.
도 3은 본 발명의 중계기 통신 시스템 및 방법이 본 발명의 일부 실시예들에 따라 채택될 수 있는 다중-중계기 환경을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 다중-중계기 환경(250)에서, 둘 이상의 중계기들(252, 254 및 256)이 중첩하는 커버리지 영역을 가지고 동작중일 수 있다. 중계기들(252, 254 및 256) 각각은 다운링크 통신들을 송신하고 업링크 통신들을 수신한다. 무선 통신 장치(260)는 환경(250) 내의 중계기들 중 하나를 통해 기지국과 통신중일 수 있다. 본 실시예에서, 무선 통신 장치(260)는 셀룰러 핸드셋 또는 이동 전화, 개인 통신 시스템 장치, 개인 정보 관리자, 개인 휴대 정보 단말, 랩톱 컴퓨터 또는 무선 통신을 수신 및 송신할 수 있는 다른 이동형이나 고정형 장치들일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중계기들(252, 254 및 256) 각각은 본 발명의 중계기 통신 방법을 구현하여 그 커버리지 영역 내의 다른 중계기들의 존재를 발견한다. 또한 중계기들(252, 254 또는 256)은 상기 중계기 통신 방법을 구현하여 상기 중계기가 인근 중계기들로부터 수신하는 전력 레벨 또는 그 이득 세팅과 같은 그것의 동작 특성들을 인접 중계기들로 전달할 수 있다. 중계기-간 통신이 가능하게 될 때, 중계기들은 하나 이상의 완화 전략들을 구현하여 상기 커버리지 영역 내에서의 다수의 중계기들의 존재로 인한 간섭 또는 다른 열화를 완화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 환경(250) 내의 무선 통신 장치는 본 발명의 중계기 통신 방법을 구현하여 그것이 통신 중인 중계기의 동작 특성들을 발견할 수 있다. 종래의 동작들에서, 중계기는 무선 통신 장치로 투과되며(transparent), 그리고 중계기는 무선 통신 장치와 기지국 사이의 업링크 및 다운링크 신호들을 포워딩하는, 단지 신호 릴레이를 동작시킨다. 종래의 동작들에서, 무선 통신 장치는 중계기와 통신하지 않으며 중계기의 동작 특성들에 대해 아무것도 알지 못한다.
그러나, 본 발명에 따르면, 중계기로부터 인입(incoming) 입력 신호들을 수신하는, 무선 통신 장치들은 중계기의 송신 신호들에 삽입될 수 있는 메시지 신호를 검출하려고 시도할 수 있다. 상기 메시지 신호는 상기 중계기의 동작 특성들에 관련된 정보를 포함하여 상기 무선 통신 장치로 하여금, 필요하다면, 그 통신 파라미터들을 수정하도록 하여 줄 수 있다. 일 실시예로, 상기 메시지 신호는 중계기의 전력 증폭기 헤드룸(headroom) 값을 포함한다. 무선 통신 장치는 전형적으로 중계기와는 상이한 전력 증폭기 헤드룸을 가지고 동작하기 때문에, 상기 무선 통신 장치는 중계기에 의해 처리될 수 있는 것보다 큰 전력 레벨로 출력 신호들을 전송할 수 있다. 본 발명에 따르면, 중계기로부터의 메시지 신호를 검출 및 처리시, 무선 통신 장치는 그 출력 신호의 전력 레벨을 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값 내에 머물도록 세팅하도록 동작할 수 있다. 대안적으로, 상기 통신 장치는 중계기의 전력 헤드룸과 그 자체의 가용 헤드룸 중 최소값이 되도록 자신의 전력 헤드룸을 세팅할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 통신 방법을 구현하는 중계기의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 중계기(300)는 수신 신호 "x"를 수신 안테나(315) 상으로 수신 회로(322)를 통해 수신한다. 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호를 포함하며 또한 중계기의 수신 안테나(315)와 송신 안테나(320) 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호를 포함할 수도 있다. 중계기(300)에서, 수신 신호 중 적어도 원격 신호 성분이 G의 이득을 갖는 증폭기(330)에 의해 증폭된다. 증폭기(330)는 중계기 밖으로 송신될 증폭 신호 "y"를 발생시킨다. 중계기(300)는 에코 소거와 함께 또는 에코 소거 없이 구현될 수 있다. 중계기(300)가 에코 소거 중계기일 때, 에코 소거기(325)(점선 내)가 증폭기(330) 앞에 제공되어 수신 신호로부터 불요한 피드백 신호를 상쇄시킨다. 중계기(300)는 피드백 채널을 추정하기 위한 채널 추정 블록(미도시) 및 증폭기(330)의 이득을 제어하기 위한 이득 제어 블록(미도시)과 같은, 다른 제어 회로를 포함할 수 있다. 중계기(300)의 이러한 그리고 다른 제어 회로는 논의를 간소화하기 위해 도 3에 도시되지는 않지만 중계기(300)가 다른 구성요소들을 포함하여 완전한 중계기 동작을 실현할 수 있음에 유념하여야 한다.
중계기(300)에서, 증폭 신호가 송신 안테나(320) 밖으로 송신되기 전에, 메시지 신호(337)가 증폭 신호(y)에 추가되어 중계기 통신을 가능하게 한다. 결합 증폭된 그리고 송신 메시지 신호(y')가 송신 회로(338)에 제공되어 안테나(320)로부터 송신된다. 송신 회로(338)는 필터들 및 구동기 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 메시지 신호는 저 전력 확산 시퀀스이며 증폭 신호(y)의 전력 레벨보다 훨씬 낮은 전력 레벨을 갖는다. 중계기에 의해 송신되는 저 전력 메시지 신호는 "송신 메시지 신호"로서 여기에서 지칭된다. 본 도시에서, 가산기(335)는 상기 메시지 신호(337)의 증폭 신호(y)로의 가산을 나타낸다. 가산기(335)는 단지 상징적이며 실제 구현에서는, 증폭 신호와의 저 전력 메시지 신호의 결합을 위한 적절한 회로가 이용될 수 있다.
그와 같이 구성됨에 따라, 송신 신호 "Y"가 발생되며 상기 송신 신호 "Y"는 증폭 신호(y)와 저 전력 송신 메시지(337)의 결합합이고 상기 송신 신호는 송신 안테나(320)를 통해 송신된다. 일 실시예로, 삽입된 메시지 신호는 충분히 저 전력이어서 유입되는 잡음 플로어(floor)가 무시가능하다. 일 실시예로, 삽입된 메시지 신호는 증폭 신호보다 30-40 dB 낮다. 삽입된 메시지 신호가 충분히 저 전력일 때, 삽입된 메시지 신호는 중계기와 통신하는 엔드-유저 장치들에게 투과될 것이며 단지 잡음으로서 보여질 것이다.
본 실시예에서, 중계기(300)는 에코-소거된 신호(x') 또는 수신 신호(x)를 입력 신호로서 수신하고 상기 입력 신호를 처리하여 수신 신호 내에 존재할 수 있는 임의의 저 전력 메시지 신호를 검출 및 식별하기 위한 검출 회로(340)도 포함한다. "수신 메시지 신호"로도 지칭되는, 검출된 메시지 신호(343)는, 중계기에 의해 이용되어 적절한 또는 필요한 완화 전략들을 개시할 수 있다. 일 실시예로, 상기 메시지 신호가 저 전력 확산 시퀀스일 때, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 친숙한 기술들이 이용되어 수신 신호에 삽입된 저 전력 확산 시퀀스의 적절한 검출을 보장할 수 있다. 검출 회로(340)는 중계기(300)가 중계기-간 통신을 용이하게 하기 위한 다른 유사하게 구성된 중계기들과 다중-중계기 환경에서 배치될 때 요구된다. 일부 경우들에서, 중계기(300)는 메시지 신호를 송신하는 것만이 필요하며 중계기(300)가 다른 중계기들로부터의 메시지 신호를 검출할 필요는 없다. 그 경우, 검출 회로(340)는 선택적이며 생략될 수 있다.
상기 메시지 신호는 다중-중계기 환경에서의 중계기들에 의한 이용을 위한 중계기 식별 또는 중계기 동작 특성들 또는 다른 유용한 정보를 인코딩할 수 있다. 일 실시예로, 상기 메시지 신호는 중계기를 고유하게 식별하기 위한 고유한 또는 유사-고유 저 전력 확산 시퀀스이다. 다른 실시예들로, 상기 메시지 신호는 중계기의 동작 특성들에 관련된 정보를 인코딩한다. 예를 들어, 메시지 신호는 중계기의 이득 레벨, 또는 인접 중계기들로부터 중계기가 수신하는 전력 레벨을 인코딩할 수 있다. 또한 메시지 신호는 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값을 인코딩할 수도 있다. 메시지 신호에 전력 증폭기 헤드룸 정보를 제공하는 것은 엔드-유저 무선 통신 장치와 통신하기 위한 이점들을 제공하여 엔드-유저 무선 통신 장치로 하여금 적절한 전력 레벨을 이용하여 중계기로 신호들을 전송할 수 있게 하여 준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기 통신 방법을 구현하는 중계기들을 포함하는 다중-중계기 환경을 나타낸다. 송신 신호 내의 저 전력 메시지 신호의 포함은 다중-중계기 환경에서의 중계기들의 발견을 가능하게 한다. 보다 구체적으로는, 다중-중계기 환경에서의 각 중계기가 고유한 또는 유사-고유 저 전력 메시지 신호를 부여받아 중계기를 식별할 때, 상기 저 전력 메시지 신호들은 다수의 중계기들 간의 메시징 프로토콜로서 이용된다. 도 4를 참조하면, 제 1 중계기(중계기 A) 및 제 2 중계기(중계기 B)를 포함하는 다중-중계기 환경(400)이 도시된다. 중계기들 A 및 B는 도 3의 중계기와 동일한 방식으로 구성되며 각 중계기는 각 중계기의 송신 신호 내에 식별 시퀀스인 저 전력 메시지 신호를 삽입하도록 동작한다. 나아가, 각 중계기는 고유한 또는 유사-고유 식별 시퀀스를 삽입하여 중계기 A가 메시지 신호/식별 시퀀스 A를 제공받고 중계기 B가 메시지 신호/식별 시퀀스 B를 제공받아, 개별 중계기들을 고유하게 식별한다. 따라서 중계기들 A 및 B는 자신의 고유한 식별 시퀀스들을 이용하여 다른 저 대역폭 정보와 더불어 자신들의 존재를 그 커버리지 영역 내의 중계기들에게 광고할 수 있다.
본 도시에서, 중계기들 A 및 B는 에코 소거 중계기들이 아니다. 중계기들 A및 B중 하나 이상이 에코 소거 중계기일 수 있다. 또한, 본 도시에서, 중계기들 A및 B는 각각 수신 신호를 수신하고 상기 수신 신호를 처리하여 상기 수신 신호 내에 존재할 수 있는 저 전력 메시지 신호를 검출 및 식별하기 위한 검출 회로를 제공받는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 중계기에서 구현되는 중계기 통신 방법을 나타내는 순서도이다. 도 6을 참조하면, 중계기 통신 방법(500)은 메시지 신호를, 도 5의 중계기들 A 및 B와 같은, 중계기의 송신 신호에 삽입함으로써 시작된다(단계(502)). 그리고나서 저 전력 메시지 신호가 다중-중계기 환경의 중계기들에 의해 이용되어 자신의 커버리지 영역 내의 다른 중계기들의 존재를 검출한다. 검출 회로를 포함하는, 중계기는 인입 수신 신호들을 자신의 커버리지 인근으로부터 수신한다(단계(504)). 예를 들어, 중계기 A는 중계기 B의 송신 안테나로부터의, 식별 시퀀스 B를 포함하는, 송신 신호를 중계기 B로부터 수신한다. 상기 수신 신호를 수신 시, 중계기 A는 상기 수신 신호 내에 임의의 메시지 신호가 존재하는지를 검출하도록 동작한다(단계(506)). 메시지 신호가 검출되지 않는다면(단계(508)), 중계기 A는 정상 중계기 동작으로 계속되며(단계(510)) 방법(500)이 반복된다. 중계기 B와 관련된 식별 시퀀스 B와 같은, 메시지 신호가 검출된다면, 중계기 A는 상기 메시지 신호를 처리하여 하나 이상의 완화 전략들을 개시하여 중계기-간 간섭을 감소시킨다(단계(512)). 본 발명의 실시예들에 따라, 다양한 완화 전략들이 채택될 수 있다. 일 실시예로, 상기 완화 전략들은 단지 자신의 커버리지 영역 내의 다른 중계기들의 존재를 발견하거나 인지하는 것만을 수반할 수 있으며 다른 추가적인 동작은 취해지지 않는다. 다른 실시예로, 중계기 A는 상기 메시지 신호를 수신하는데 응답하여 그 자신의 이득을 백 오프(back off) 시키거나 감소시킬 수 있다(단계(514)). 대안적인 실시예로, 중계기 A는 중계기 B와 같은, 인접 중계기들에게, 그들의 이득을 백 오프 또는 감소시킬 것을 요청할 수 있다(단계(516)). 다른 간섭 완화 전략들도 이용될 수 있다. 도 6은 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 다른 실시예로, 중계기 A가 안테나 어레이를 제공받을 때, 중계기 A는 안테나 어레이 신호 처리(간섭 널링(nulling))를 이용하여 중계기 B로부터의 채널을 널링하도록 상기 안테나 어레이를 스티어링(steer) 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 통신 장치에서 구현되는 중계기 통신 방법을 나타내는 순서도이다. 중계기가 본 발명의 중계기 통신 방법을 구현하고 메시지 신호에 삽입되는 송신 신호를 전송할 때, 중계기와 통신하는, 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호를 검출하고 상기 메시지 신호를 이용하여 중계기에 관한 정보를 획득할 수 있다. 도 7을 참조하면, 중계기 통신 방법(550)은 상기 환경으로부터의 인입 입력 신호들을 수신함으로써 시작된다(단계(552)). 예를 들어, 중계기(252)는 다운링크 신호들을 무선 통신 장치(260)(도 3)로 전송할 수 있다. 상기 입력 신호를 수신 시, 무선 통신 장치는 임의의 메시지 신호가 상기 입력 신호 내에 존재하는지를 검출하도록 동작한다(단계(554)). 메시지 신호가 검출되지 않는다면(단계(556)), 무선 통신 장치는 정상적인 장치 동작으로 계속할 것이고(단계(558)) 방법(550)이 반복된다. 메시지 신호가 검출된다면, 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호를 처리하여 그 내용물을 디코딩한다(단계(560)). 그리고나서 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 응답하여 자신의 동작들을 수정할 수 있다. 일 실시예로, 상기 무선 통신 장치는 단지 중계기의 존재를 확인응답(acknowledge)하고 추가적인 동작을 취하지 않을 수도 있다.
다른 실시예로, 메시지 신호는 중계기의 전력 증폭기(PA) 헤드룸 값을 포함한다. 검출된 메시지 신호에 응답하여, 무선 통신 장치는 그 자신의 출력 신호의 전력 레벨을, 메시지 신호에 의해 전달되는 바와 같이, 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값 이내가 되도록 조정함으로써 자신의 동작을 수정할 수 있다(단계(562)). 대안적인 실시예로, 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 포함된 중계기의 PA 헤드룸 정보를 그 자신의 전력 증폭기 헤드룸 값과 비교할 수 있다. 그리고나서 무선 통신 장치는 상기 두 가지 PA 헤드룸 값들 중 더 작은 것을 선택하여 그 자신의 PA 헤드룸 값으로서 이용할 수 있다(단계(564)). 따라서, 무선 통신 장치의 PA 헤드룸 값이 H1이고 상기 메시지 신호에 의해 전달되는 바와 같이, 중계기의 PA 헤드룸 값이 H2라면, 무선 통신 장치는 H2를 H1과 비교하여 더 작은 값을 그 자신의 PA 헤드룸 값으로서 선택한다. 그러므로, H2가 H1보다 작을 때, 무선 통신 장치는 중계기의 PA 헤드룸 값인, H2를 그 자신의 PA 헤드룸 값으로서 선택한다.
중계기 식별 및 중계기 정보를 제공하기 위해 저 전력 메시지 신호를 이용하는 본 발명의 중계기 통신 방법은 많은 이점들을 실현한다. 먼저, 저 전력 메시지 신호는 중계기들 간의 메시징 매커니즘을 생성하여, 그들로 하여금 다수의 중계기들의 존재시의 안정성을 유지하는데 유용할 관련 정보를 교환하도록 하여 준다. 예를 들어, 중계기는 인접 중계기로부터 너무 많은 신호 전력을 관측하는 중일 수 있다고 광고하고 인접 중계기들에게 그 전력을 낮출 것을 요청할 수 있다. 둘째로, 중계기가 다수의 수신 안테나들을 제공받을 때(안테나 어레이), 저 전력 메시지 신호는 인접 중계기들로부터의 채널(실제 채널 또는 통계들)을 학습하고 다중-안테나 신호 처리를 이용하여 상기 중계기로부터의 신호의 영향을 감소시키는데 이용될 수도 있다. 마지막으로, 송신되는 저 전력 확산 시퀀스는 분리와 지연을 측정하는 것과 같이, 견고한 부트-업(boot-up) 전략들에 이용될 수 있다.
인접 중계기 억제
무선 통신 시스템에서, 송신기로부터의 RF 변조 신호는 다수의 전파 경로들을 통해 수신기에 도달할 수 있으며, 상기 다수의 전파 경로들은 상기 환경 내의 다양한 장애물들 및 둘러싼 물체들에 의해 반사되거나 감쇄되는 송신 신호의 결과치이다. 그 결과, 다양한 전력 레벨들의, 송신된 신호의 다양한 복제(copy)들은 유입되는 다양한 시간 지연들을 가지고 수신기에서 수신된다. 지연 확산 또는 다중경로 효과들은 동일 신호들이 다양한 경로들에서 반사되고 상이한 시간들에서 수신기의 안테나에 도착하는 것을 지칭한다. 수신기에서 수신되는 송신된 신호들의 다수의 사본들은 종종 다중경로 신호들 또는 다중경로 컴포넌트들로 지칭된다. 지연 확산은 제 1 현저한 다중경로 컴포넌트의 도착과 최종 현저한 다중경로 컴포넌트의 도착 간의 시간 지연의 측정이다.
인접 중계기들 및 원격 신호 지연 확산이 중계기 성능에 대한 상당한 열화를 야기할 수 있으며 중계기 불안정성을 일으킬 수도 있다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 여기의 시스템들 및 기술들은 안테나 어레이를 채택하는 무선 중계기를 제공하며 여기서 상기 안테나 어레이에 대한 어레이 가중치(weight)들 또는 어레이 가중 계수들이 다중 경로 신호들을 억제하고 인접 중계기들로부터 초래되는 지연 확산을 감소시키도록 선택된다. 일 실시예로, 무선 중계기의 수신 안테나는 빔 스티어링(beam steering) 방법들을 이용하여 구성되어 인접 중계기들로부터의 신호를 억제한다. 다른 실시예로 수신 안테나는 빔 스티어링 방법들을 이용하여 구성되어 기지국으로부터의 신호에서의 지연 확산을 감소시킬 수 있다. 이 방식으로, 인접 중계기들로부터의 신호들이 널 아웃(null out)될 수 있거나 안테나 어레이가 더욱 방향성 빔으로 스티어링되어 지연 확산을 감소시킬 수 있다.
도 8은 안테나 어레이를 갖는 중계기가 본 발명의 실시예들에 따라 배치되는 중계기 환경을 나타낸다. 중계기 환경(600) 내의 중계기(620)는 제 1 안테나 엘리먼트(625) 및 제 4 안테나 엘리먼트(640), 다수의 송수신기 엘리먼트(630), 및 제 2 안테나 엘리먼트(660)와 제 3 안테나 엘리먼트(655)를 포함하는 안테나 어레이(650)를 포함한다. 다수의 송수신기 엘리먼트(630)는 안테나 엘리먼트들 각각에 관련되는 수신기 회로들 및 송신기 회로들을 포함한다. 동작적으로, 제 1 네트워크(605)로부터 유래하는 다운링크 신호들(610)은 중계기(620)에 의해 처리되어 제 2 네트워크(675)로의 통신을 위한 중계되는 다운링크 신호들(665)을 발생시킬 수 있으며, 제 2 네트워크(675)로부터 유래하는 업링크 신호들(670)은 중계기(620)에 의해 처리되어 제 1 네트워크(605)로의 통신을 위한 중계되는 업링크 신호들(615)을 발생시킬 수 있다.
다른 실시예들로, 중계기(620)는 추가적인 안테나 엘리먼트들 및 관련된 수신기 회로들을 포함할 수 있다. 추가로, 여기에 기재되는 안테나 어레이들의 개수 및 구성은 본 발명의 중계기 시스템 및 방법이 안테나 엘리먼트들의 가변 구성들을 가지며 가변 개수의 안테나 엘리먼트들을 구비하는 가변 개수의 안테나 어레이들의 이용을 고려함에 따라 단지 설명적인 것임에 유념하여야 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 중계기는 안테나 어레이를 채택하며 본 발명의 안테나 가중치 결정 방법을 구현하여 다중경로 신호들을 억제하여, 신호 수신을 개선한다. 보다 구체적으로는, 중계기는 본 발명의 안테나 가중치 결정 방법을 적용하여 중계기의 안테나 어레이가 신호의 첫 도착에 더 민감하고 동일 신호의 다중경로 성분들의 수신을 최소화하도록 중계기의 안테나 어레이를 스티어링하기 위해 상기 안테나 어레이의 공간 선택도를 수정한다. 이 방식으로, 안테나 어레이는 인접 중계기들로부터의 또는 다중경로 신호들로 간주되는 원격 신호 지연 확산으로부터의 신호들의 수신을 억제하는 한편 우세한 경로로부터의 수신을 최대화하도록 구성된다.
안테나 어레이에서, 각 안테나 엘리먼트로부터의 신호는 상이한 가중치에 의해 스케일링될 수 있으며 특정 가중 패턴이 이용되어 요구되는 안테나 민감도를 달성할 수 있다. 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 어레이 가중치들은 각각의 안테나 엘리먼트의 수신된 신호를 곱하는 가중치들 또는 인자들을 지칭한다. 어레이 가중치들이 적절히 선택될 때, 안테나 어레이는 바람직하지 않은 방향들로부터의 에너지를 소거시키고 바람직한 방향들로부터의 에너지를 더 민감하게 하도록 하는 그러한 방식으로 스티어링될 수 있다. 즉, 안테나 어레이는 최대 수신의 방향을 변경하도록 상기 안테나 가중치들을 변경함으로써 스티어링될 수 있다.
일 실시예로, 안테나 가중치 결정 방법은 수신 안테나 빔을 스티어링하여 메트릭 (메트릭 1): (a*X+b*Y+c*Z)/S 를 최소화시키며, 여기서 X는 중계기 피드백 신호에서의 전력이고; Y는 인접 중계기들로부터의 신호들에서의 전력이며; Z는 불요한 원격 신호 지연 확산 내의 전력이고; 그리고 S는 요구되는, 이용가능한 신호에서의 전력이다. 안테나 가중치들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 빔 스티어링 방법들을 이용하여 선택되어 메트릭 1을 최소화시킨다. 계수들 a, b 및 c는 완화될 신호들의 상대적 중요성을 반영하도록 선택된다. 일 실시예로, a=1, b=0, c=0 이고 안테나 가중치들은 인접 중계기들로부터의 신호들 및 불요한, 원격 신호 지연 확산을 무시하면서 중계기 피드백 신호를 완화시키도록 결정될 것이다. 다른 실시예로, a = 0, b = l, c = 0 이고 안테나 가중치들은 중계기 피드백 신호 및 불요한 원격 신호 지연 확산을 무시하면서 인접 중계기들로부터의 신호를 완화시키도록 결정될 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중경로 신호들을 억제하기 위해 안테나 어레이를 채택하는 중계기에서 구현되는 안테나 가중치 결정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 안테나 가중치 결정 방법(700)은 M개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 채택하는 중계기에서 구현된다. M개의 안테나 엘리먼트들 각각은 중계기의 송수신기 회로에 커플링되어 인입 및 인출 신호들을 처리한다. 보다 구체적으로는, 각 송수신기 회로는 관련된 안테나 엘리먼트로부터의 인입 수신 신호를 수신하는 수신기 회로 및 인출되는 송신 신호를 관련된 안테나 엘리먼트에 제공하기 위한 송신기 회로를 포함한다. 단계(702)에서, 중계기는 동작 환경으로부터 인입 신호들을 안테나 어레이의 M개의 안테나 엘리먼트들에 관련되는 M개의 수신기 회로들 상에서 수신한다. 상기 인입 신호들은 인접 기지국들로부터의 원격 신호들, 중계기 스스로의 안테나들로부터의 피드백 신호, 및 다중경로 신호들도 포함할 수 있다.
그리고나서 방법(700)은 다중경로 신호들로부터의 총 에너지를 최소화시키는 한편 우세 경로로부터의 신호들의 에너지를 최대화하기 위해 M개의 안테나 엘리먼트들 각각에 관련되는 안테나 어레이 가중치들("어레이 가중치들")을 계산한다(단계(704)). 상기 어레이 가중치 결정은 다양한 메트릭들을 이용하여 실행될 수 있다. 일 실시예로, 상기 어레이 가중치들은 상기 메트릭 1을 최소화시킴으로써 적응된다. 이 방식으로, 어레이 가중치들은 인접 중계기들로부터의 또는 원격 신호 지연 확산으로부터의 다중경로 신호들의 수신을 억제하면서 우세한 경로로부터의 신호들의 수신을 증강시키도록 선택된다.
어레이 가중치들이 계산될 때, 계산된 어레이 가중치들은 수신된 신호들에 적용되며 각 안테나 엘리먼트들로부터의 가중된 신호들이 결합된다(단계(706)). 그리고나서 결합된 신호는 중계기에 의해 처리될 수 있다. 일 실시예로, 상기 결합된 신호들은 중계기의 안테나 어레이 상으로 중계기 출력 신호들로서 증폭 및 송신된다(단계(708)).
일 실시예로, 안테나 가중치 결정 모듈이 중계기(620)에 통합되어(도 8) 본 발명의 방법을 구현한다. 중계기(620)는 계산된 안테나 가중치를 적용하여 수신된 신호들을 조정하도록 구성되는 안테나 가중치 적용 모듈을 추가로 포함할 수 있다.
일부 중계기들에서, 안테나 가중치들이 에코 소거가 실행된 후에 결정되는 반면, 다른 중계기들에서는, 안테나 가중치들이 에코 소거 전에 또는 에코 소거 없이 결정된다는 점에 유념하는 것은 유익하다. 본 발명의 안테나 가중치 결정 방법은 에코 소거 없이 중계기에서 구현될 수 있거나, 또는 본 방법은 에코 소거가 적용되기 전 또는 후에 에코 소거 중계기에서 구현될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 중계기는 인입 신호들을 수신한 후(단계(702))이지만 어레이 가중치들을 계산하기 전에 에코 소거를 수행할 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 중계기는 방법(700)의 단계들을 수행하고 그리고나서 결합된 신호들에 에코 소거를 수행할 수 있다.
일 실시예로, M개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나를 중계기가 채택하는 무선 통신 네트워크를 위한 중계기에서의 다중경로 신호들을 억제하는 방법은 인입 신호들을 M개의 안테나 엘리먼트들에 관련되는 M개의 수신기 회로들 상에서 수신하는 단계, 및 다중경로 신호들로부터의 총 에너지를 최소화하는 한편 우세한 경로로부터의 신호들의 에너지를 최대화하도록 메트릭을 이용하여 M개의 안테나 엘리먼트들에 대한 안테나 가중치들을 계산하는 단계를 포함한다.
다른 실시예로, 중계기가 M개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 채택하는 무선 통신 네트워크를 위한 중계기는 M개의 안테나 엘리먼트들에 관련되는 인입 신호들을 수신하도록 커플링되는 M개의 수신기 회로들, 안테나 가중치 결정 모듈이 메트릭을 이용하여 다중경로 신호들로부터의 총 에너지는 최소화하는 반면 우세한 경로로부터의 신호들의 에너지는 최대화하도록 동작하는 M개의 안테나 엘리먼트들에 대한 안테나 가중치들의 계산들을 수행하도록 구성되는 안테나 가중치 결정 모듈, 및 상기 수신된 신호들을 컨디셔닝하기 위해 상기 계산된 안테나 가중치를 적용하도록 구성되는 안테나 가중치 적용 모듈을 포함한다.
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.
하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 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 실현하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있다. 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 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다. 여기서 이용되는바로서, 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, 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 (40)

  1. 다른 무선 중계기(repeater)들 및 다른 무선 통신 장치(device)들을 포함하는 환경에 배치되는 무선 중계기에서의 중계기 통신을 제공하기 위한 방법으로서,
    메시지 신호를 제공하는 단계;
    상기 메시지 신호를 상기 중계기의 송신 신호에 삽입하는 단계 ― 상기 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 낮은 전력 레벨을 가짐 ―; 및
    상기 삽입된 메시지 신호를 갖는 상기 송신 신호를 상기 중계기의 송신 안테나를 통해 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근(nearby) 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸(headroom) 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지 신호는 상기 환경의 다른 중계기들로부터 상기 중계기를 고유하게 식별하는 고유 또는 유사-고유(quasi-unique) 저 전력 확산 시퀀스를 더 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    수신 신호를 상기 중계기의 수신 안테나에서 수신하는 단계; 및
    상기 수신 신호를 처리하여, 상기 수신 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 수신 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하는 단계를 더 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    메시지 신호가 상기 수신 신호 내에서 검출될 때, 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하는 단계를 더 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 간섭 완화 전략을 개시하는 단계는 상기 중계기의 이득 값을 감소시키는 단계를 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 간섭 완화 전략을 개시하는 단계는 상기 환경에서의 다른 중계기들에게 그들의 이득 값들을 감소시키도록 요청하는 단계를 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 30 dB 낮은 전력 레벨로 제공되는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  12. 다른 무선 중계기들 및 다른 무선 통신 장치들을 포함하는 환경에 배치되는 무선 중계기에서의 중계기 통신을 제공하기 위한 방법으로서,
    수신 신호를 상기 중계기의 수신 안테나에서 수신하는 단계;
    상기 수신 신호를 처리하여, 상기 수신 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 수신 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하는 단계; 및
    메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하는 단계를 포함하고,
    상기 메시지 신호는, 또다른 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 또다른 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 간섭 완화 전략을 개시하는 단계는 상기 환경에서의 상기 다른 중계기들의 존재를 발견하는 단계를 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 간섭 완화 전략을 개시하는 단계는 상기 중계기의 이득 값을 감소시키는 단계를 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 간섭 완화 전략을 개시하는 단계는 상기 환경에서의 상기 다른 중계기들에게 그들의 이득 값들을 감소시키도록 요청하는 단계를 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  16. 하나 이상의 무선 중계기들을 포함하는 환경에서 동작하는 무선 통신 장치에서 중계기 통신을 제공하기 위한 방법으로서,
    무선 중계기로부터의 입력 신호를 상기 무선 통신 장치의 안테나에서 수신하는 단계;
    상기 입력 신호를 처리하여, 상기 입력 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 입력 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하는 단계; 및
    메시지 신호가 상기 입력 신호에서 검출될 때, 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정하기 위해 상기 메시지 신호를 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값에 관한 정보가 상기 메시지 신호 내에 포함되는 경우, 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정하기 위해 상기 메시지 신호를 처리하는 단계는 상기 무선 통신 장치로부터 상기 중계기로 전송되는 출력 신호의 전력 레벨을 상기 중계기의 상기 전력 증폭기 헤드룸 값 이내에 있도록 조정하는 단계를 더 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값에 관한 정보가 상기 메시지 내에 포함되는 경우, 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정하기 위해 상기 메시지 신호를 처리하는 단계는:
    상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값을 상기 무선 통신 장치의 현재 전력 증폭기 헤드룸 값과 비교하는 단계; 및
    상기 무선 통신 장치의 전력 증폭기 헤드룸 값으로서 이용하기 위해 상기 두 개의 전력 증폭기 헤드룸 값들 중 더 작은 것을 선택하는 단계를 더 포함하는, 중계기 통신을 제공하기 위한 방법.
  19. 무선 중계기로서,
    수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하도록 구성되는 제 1 안테나 및 제 2 안테나 ― 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 무선 중계기의 상기 제 1 및 제 2 안테나 간의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임 ―;
    상기 수신 신호 중 적어도 상기 원격 신호를 증폭시키고 증폭 신호를 발생시키도록 구성되는 증폭기;
    상기 증폭 신호를 메시지 신호와 결합시키도록 구성되는 신호 결합 회로; 및
    상기 메시지 신호와 결합된 증폭 신호를 상기 송신 신호로서 상기 중계기의 상기 제 1 및 제 2 안테나들 중 하나를 통해 송신하도록 구성되는 송신 회로를 포함하고,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 중계기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 메시지 신호는 다중-중계기 환경에서 다른 중계기들로부터 상기 중계기를 고유하게 식별하는 고유 또는 유사-고유(quasi-unique) 저 전력 확산 시퀀스를 더 포함하는, 무선 중계기.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 수신 신호를 처리하여, 상기 수신 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 수신 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하도록 구성되는 검출 회로를 더 포함하는, 무선 중계기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 상기 중계기는 중계기-간 간섭을 완화시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하도록 구성되는, 무선 중계기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 간섭 완화 전략의 일부로서 자신의 이득을 감소시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 중계기는, 상기 간섭 완화 전략의 일부로서 환경에서의 다른 중계기들에게 그들의 이득 값들을 감소시키라는 요청을 하도록 구성되는, 무선 중계기.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 메시지 신호는 상기 송신 신호의 전력 레벨보다 적어도 30 dB 낮은 전력 레벨을 갖는, 무선 중계기.
  30. 제 19 항에 있어서,
    상기 수신 신호로부터 피드백 신호 추정치(estimate)를 소거(cancel)시키도록 구성되는 에코 소거기를 더 포함하는, 무선 중계기.
  31. 무선 중계기로서,
    수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하기 위한 제 1 및 제 2 수단 ― 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 제 1 및 제 2 수단 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임 ―;
    상기 수신 신호 중 적어도 상기 원격 신호를 증폭시키고 증폭 신호를 발생시키기 위한 수단;
    상기 증폭 신호를 메시지 신호와 결합하기 위한 수단; 및
    상기 메시지 신호와 결합된 증폭 신호를 상기 송신 신호로서 상기 제 1 및 제 2 수단 중 하나의 수단을 통해 송신하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 중계기.
  32. 무선 중계기로서,
    수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하도록 구성되는 제 1 안테나 및 제 2 안테나 ― 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 무선 중계기의 상기 제 1 및 제 2 안테나 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임 ―; 및
    상기 수신 신호를 처리하여, 상기 수신 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 수신 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하도록 구성되는 검출 회로를 포함하고,
    메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 상기 중계기는 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하도록 구성되며,
    상기 메시지 신호는, 또다른 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 또다른 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 중계기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 간섭 완화 전략의 일부로서 환경에서의 하나 이상의 다른 중계기들의 존재를 발견하도록 구성되는, 무선 중계기.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 간섭 완화 전략의 일부로서 자신의 이득을 감소시키도록 구성되는, 무선 중계기.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 중계기는 상기 간섭 완화 전략의 일부로서 상기 환경에서의 상기 하나 이상의 다른 중계기들에게 그들의 이득 값들을 감소시키도록 요청하도록 구성되는, 무선 중계기.
  36. 무선 중계기로서,
    수신 신호를 수신하고 송신 신호를 송신하기 위한 제 1 및 제 2 수단 ― 상기 수신 신호는 중계될 원격 신호와 상기 제 1 및 제 2 수단 사이의 피드백 채널로부터 유래하는 피드백 신호의 합임 ―;
    상기 수신 신호를 처리하여, 상기 수신 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 수신 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하기 위한 수단을 포함하고,
    메시지 신호가 상기 수신 신호에서 검출될 때, 상기 중계기는 중계기-간 간섭을 감소시키기 위해 간섭 완화 전략을 개시하도록 구성되며,
    상기 메시지 신호는, 또다른 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 또다른 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 중계기.
  37. 하나 이상의 무선 중계기들을 포함하는 환경에서 동작하는 무선 통신 장치로서,
    무선 중계기로부터 입력 신호를 수신하도록 구성되는 수신기; 및
    상기 입력 신호를 처리하여, 상기 입력 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 입력 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하도록 구성되는 검출 회로를 포함하고,
    메시지 신호가 상기 입력 신호에서 검출될 때, 상기 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정하기 위해 상기 메시지 신호를 처리하도록 구성되며,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 통신 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값에 관한 정보가 상기 메시지 신호 내에 포함되는 경우, 상기 무선 통신 장치는 상기 무선 통신 장치로부터 상기 중계기로 전송되는 출력 신호의 전력 레벨이 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값 이내에 있도록 조정하도록 구성되는, 무선 통신 장치.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값에 관한 정보가 상기 메시지 신호 내에 포함되는 경우, 상기 무선 통신 장치는 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값을 상기 무선 통신 장치의 전력 증폭기 헤드룸 값과 비교하고 상기 무선 통신 장치의 전력 증폭기 헤드룸 값으로서 이용하기 위해 상기 두 개의 전력 증폭기 헤드룸 값들 중 더 작은 것을 선택하도록 구성되는, 무선 통신 장치.
  40. 하나 이상의 무선 중계기들을 포함하는 환경에서 동작하는 무선 통신 장치로서,
    무선 중계기로부터 입력 신호를 수신하기 위한 수단; 및
    상기 입력 신호를 처리하여, 상기 입력 신호에 메시지 신호가 존재한다면, 상기 입력 신호에 존재하는 상기 메시지 신호를 검출하기 위한 수단을 포함하고,
    메시지 신호가 상기 입력 신호에서 검출될 때, 상기 무선 통신 장치는 상기 메시지 신호에 응답하여 상기 무선 통신 장치의 동작들을 수정하기 위해 상기 메시지 신호를 처리하도록 구성되며,
    상기 메시지 신호는, 상기 중계기의 중계기 이득, 하나 이상의 인근 중계기들로부터의 신호들과 연관된 하나 이상의 전력 레벨들, 및 상기 중계기의 전력 증폭기 헤드룸 값으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 타입의 정보를 포함하는,
    무선 통신 장치.
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