KR101574937B1 - 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국에 관한 것으로서, 기존의 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스 구간을 무선인터페이스 구간으로 대체하여 펨토셀 기지국의 설치의 간편화 및 설치비용을 줄이는 효과가 있으며, 무선 접속 펨토셀 기지국에서 발생할 수 있는 간섭신호를 무선 접속 펨토셀 기지국에서 자체적으로 제거하여 고 품질의 무선통신 서비스를 사용자 무선 단말기에 제공하는 효과가 있다.

Description

간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국 장치 및 그 방법{AN APPARATUS FOR WIRELESS ACCESS FEMTOCELL BASE STATION INCLUDING INTERFERENCE SIGNAL CANCELLATION FUNCTIONS AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자 단말기에 무선 통신을 지원하기 위해 유ㅇ무선네트워크 망을 서비스하는 기지국 또는 중계기와 무선신호로 접속하며, 펨토셀 기지국이 사용자 무선 단말기에 무선통신을 지원함과 동시에 이동통신 기지국 또는 중계기와 무선으로 접속할 때 발생할 수 있는 안테나간의 발진(Echo Feedback) 신호를 무선 접속 펨토셀 기지국에서 자체적으로 제거하여, 고 품질의 무선통신 서비스를 사용자 무선 단말기에 제공할 수 있도록 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국 장치에 관한 것이다.

최근에 들어 통신 네트워크 기술과 스마트 기술의 고도화 및 네트워크 단말기의 비약적인 발전으로 무선통신 단말기의 보급이 확산되고 있고, 통신 속도의 발전에 따라 PC의 기능이 휴대폰, PDA와 같은 하나의 무선통신 기기에서 제공됨으로서, 언제 어디서나 인터넷을 사용할 수 있는 손 안의 인터넷 시대가 이미 도래 했다.

무선 통신 단말의 다양한 인터페이스를 통하여 시간과 장소에 상관없이 사용자가 원하는 무선통신 서비스를 제공받게 되고 이로 인하여 우리의 비즈니스 및 생활은 엄청나고 다양한 기회를 갖게 되었다.

다만, 이러한 비약적인 기술의 발전으로 인하여 스마트폰, PDA, DMB등과 같은 무선단말을 사용하여 인터넷 서비스를 이용하는 사용자의 폭발적인 증가에 따라 유ㅇ무선네트워크 망에서의 데이터 사용량을 급격하게 증가하게 했으며, 이에 따라 전송속도 저하 및 망 지연 시간이 발생하고 있다. 따라서 전송속도와 망 지연시간을 개선하기위해 다양한 기술들이 개발되고 있고, 통신 서비스 커버리지를 확대하기 위해 중계기 및 이종 기지국의 설치가 가속화되고 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해, 최근에 들어서는 펨토셀 기지국에 대한 관심이 커지고 있다. 펨토셀 기지국이란 현재 널리 상용화 되어 있는 광대역 유선 인터넷망을 통해 이동통신 코어 네트워크에 접속하여 무선 통신 단말과의 무선 접속 기능, 무선 통신 단말의 이동성 기능 지원, 무선 자원 관리 및 제어기능을 제공하는 초소형 기지국을 말한다.

또한, 펨토셀 기지국은 저 전력 기반 무선 AP를 활용해 가정이나 사무실의 실내 브로드밴드망을 통해 이동통신 네트워크에 연결시켜주는 장치로써, 무선 통신 단말의 트래픽을 브로드밴드 접속으로 연결하는 실내 중계역할로 다수 사용자에게 보다 좋은 무선 환경을 제공하며 커버리지(Coverage) 확장 및 캐퍼시티(Capacity)증대용 솔루션으로 주목 받고 있다.

다만, 기존의 펨토셀 기지국의 경우 유선으로 브로드밴드 라우터에 연결되어 각각의 무선통신 단말기들을 인터넷망으로 연결해 주고 있으며, 이는 펨토셀 기지국을 설치할 때마다 브로드밴드 라우터를 설치해야하고 이에 유선으로 항상 연결해야 되는 불편함이 있으며, 설치비용 또한 저렴하지 못한 문제점이 있다.

또한 펨토셀 기지국의 중요한 기술적인 문제점의 하나는 펨토셀 기지국이 설치되어 있을 경우, 간섭신호로 인하여 펨토셀 기지국의 기능이 저하되거나 장애가 발생될 수 있는데 이는 옥외에 설치될 경우 여러 곳에 혼재되어 있는 펨토셀 기지국 및 이동통신 기지국 또는 중계기에 의해 더욱 심하게 나타난다.

궤한간섭신호는 펨토셀 기지국의 송신 안테나를 통해 송신하는 송신신호의 일부가 펨토셀 기지국의 수신 안테나로 피드백하여 원래 필요한 수신신호와 혼합됨으로서, 신호의 간섭이나 발진 현상이 일어나는 것으로 사용자에게 무선통신의 원활한 서비스를 제공하지 못할뿐더러 나아가 더욱 심할 경우에는 펨토셀 기지국의 장애까지 발생할 수 있다. 이에 따라 궤환간섭신호 또는 상기 상술한 펨토셀 기지국간, 펨토셀 기지국과 매크로기지국간 또는 주변환경에 의해 발생할 수 있는 간섭신호 최소화하거나 제거하기 위한 많은 알고리즘과 장치들이 개발되고 있다.

최근 셀룰러 이동통신 시스템의 전송용량 증대에 대한 연구는 셀 크기를 줄이는데 초점을 맞추고 있으며 이와 더불어 간섭신호의 제거, 음영 지역 해소 및 저렴한 비용으로 무선통신 단말기의 사용자 만족도를 최대로 하기 위한 펨토셀 기지국 기술 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스(LAN) 구간을 무선 인터페이스로 대체하여 기존의 펨토셀 기지국의 설치에 있어서의 불편함과 설치비용 또한 저렴하게 하며, 설치되는 펨토셀 자체적으로 간섭신호를 제거하기위해 수신되는 신호를 채널별로 필터링하여 간섭신호를 채널별로 직접 찾아 제거함으로서 안정적인 통신서비스를 제공하며, 또한 채널별로 나누어 간섭신호를 제거하므로 펨토셀 기지국 내에 간섭신호 제거 장치를 구현하기 간단하고 쉬우며, 더 나아가 옥내의 제한된 사용자들뿐만 아니라 옥외의 사용자들까지 고품질의 무선통신을 제공하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저, 한국등록특허 제0894009호(2009.04.17)는 펨토셀 기지국 운용 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 유선 상으로 연결된 ISP(Internet Service Provider)사업자로부터 제공되는 인터넷 회선을 통해 교환기로부터 제공되는 이동통신 서비스를 해당 커버리지에 제공하며, 무선랜을 통해 상기 인터넷 회선을 공유하는 마스터 펨토셀기지국, 및 상기 마스터 펨토셀 기지국에서 공유된 인터넷 회선을 통해 상기 교환기로부터 제공되는 이동통신 서비스를 해당 커버리지에 제공하는 슬레이브 펨토셀 기지국의 운용을 포함함으로서, ISP사업자로부터 제공되는 인터넷 회선을 공유하기 위한 무선 브리지 기능을 제공함에 따라, 펨토셀 기지국 서비스 원가의 가장 큰 부분을 차지하는 운용비용을 대폭 절감할 수 있는 펨토셀 기지국 운용 시스템 및 그 방법에 관해 기술하고 있다.

상기 선행기술은 펨토셀 기지국을 운용하여 이동통신 서비스를 사용자무선 단말에 제공한다는 점에서 본 발명과 일부 유사한 점은 있으나 본 발명과는 달리 일정한 펨토셀 기지국의 커버리지에 ISP사업자로부터 제공되는 인터넷 서비스를 제공하기 위해서는 적어도 하나 이상의 펨토셀 기지국은 유선으로 인터넷 서비스와 연결되어 있어야하며, 또한 여러 펨토셀 기지국이 혼재하고 있는 환경에서 펨토셀 기지국간의 간섭문제 해결을 위한 기술적 특징에 대해서는 기재하거나 시사하고 있지 않다.

또한 한국등록특허 제0830695호(2008.05.20)는 디지털 적응 간섭제거 중계기에 관한 것으로서, 간섭제거부에서 지연소자를 적용하여 신호를 지연시킴으로서 대역통과필터의 성능과 무관하게 파형의 품질을 유지시킬 수 있는 간섭제거 방법을 기술하고 있다.

상기 선행기술은 ICS(Interference Cancellation System)중계기에서 송신안테나로 송출되는 송신신호의 일부가 수신안테나로 수신되는 수신신호와 혼합되어 발생하는 신호의 간섭이나 발진현상을 최소화하거나 제거하는 점에서 본 발명과 일부분 유사한 점은 있으나, 본 발명과는 달리 수신안테나로 수신되어 들어오는 수신신호를 일괄적으로 처리하는 점에서 수신신호를 채널별로 나눠서 처리하는 본 발명과 차이점이 있다.

또한 한국등록특허 제1485515호(2015.01.22)는 무선 통신 단말을 이용한 펨토셀 기지국의 운영방법으로서, 매크로 기지국과 사용자 단말 사이에서 신호를 중계하는 무선 통신 단말을 이용하여 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스구간을 무선 인터페이스로 대체하여 기존에 펨토셀 기지국의 설치 및 유지에 소요되는 비용을 대폭 감소시키는 무선 통신 단말을 이용한 펨토셀 기지국의 운영방법에 대하여 기술 되어 있다.

상기 선행기술은 기존의 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스 구간을 무선 인터페이스 구간으로 대체함으로서, 기존 유선 라인의 설치 및 유지에 소요되는 비용을 절감할 수 있다는 점에서 본 발명과 일부분 유사하나 본 발명과는 달리 펨토셀 기지국에서 발생하는 궤한발진신호의 최소화 또는 제거에 대한 기술적 특징에 대해서는 기재하거나 시사하고 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작 된 것으로서, 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스구간을 무선 인터페이스로 대체하여 펨토셀 기지국 설치의 간편화 및 설치비용을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

또한 비교적 복잡한 펨토셀 기지국 무선 환경 내에서 이동통신 기지국 및 중계기와 펨토셀 기지국간 또는 인접해 있는 펨토셀 기지국간 또는 유선 인터페이스 구간을 무선 인터페이스로 대체함으로 인해 발생할 수 있는 펨토셀 기지국 자체의 간섭신호를 완화하기 위해 안테나로부터 순차적으로 수신되는 수신신호를 채널별로 필터링하여, 필터링된 신호를 채널별로 각각 간섭신호 제거기술을 적용함으로서 펨토셀 기지국에서 발생하는 간섭을 최소화하거나 제거하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국은, 기지국 장치에 구비된 안테나로부터 수신한 신호에서 간섭신호를 제거하기 위한 간섭신호처리부; 상기 간섭신호처리부에서 출력된 신호를 매크로기지국과 송수신하기 위한 무선모뎀; 및 상기 간섭신호처리부에서 출력된 신호를 해당 펨토셀 기지국의 커버리지에 속한 무선단말기와 송수신하기 위한 펨토모뎀;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 메크로 기지국은 펨토셀 기지국 또는 사용자 무선 단말에 무선통신서비스를 제공하며, 신호처리를 담당하는 코어망(EPC, Evolved Packet Core)과 연동되어 있다.

한편 상기 코어망은 주지의 기술로써, 간단하게 설명하자면, LTE망에서의 코어 네트워크 구조를 지칭하며 단순화된 망 구조로써, 높은 데이터 전송률 및 낮아진 지연 시간을 갖는 액세스 망의 지원 및 이종망 간의 이동성을 지원하는 특징을 가진다. 또한 상기 코어망의 구성요소는 SGSN, SeGW, PeGW, MME, HSS, PCR등의 구조를 가지고 있으며, SGSN(Serving GPRS Support Node)는 LTE망에 접속하는 사용자 무선단말의 호 설정을 제어하며, SeGW(Serving Gateway)는 데이터 패킷을 전송하며 매크로 기지국간 또는 LTE망과 다른 3GPP망간의 핸드오버시(사용자 무선 단말의 이동)에 앵커링(Anchoring)역할을 한다.

또한 PeGW(PDN Gateway)는 사용자 무선단말에 IP주소를 할당하고, 단말과 외부 데이터 망사이의 연결성을 제공하며 LTE망과 non-3GPP망간의 핸드오버시(즉, 이종망간)에 앵커링 역할을 하며, 접속되어 있는 사용자 무선단말별로 서로 다른 QoS정책(예를 들어 우선순위, 대역폭 제어 등)을 적용하는 역할을 한다.

또한 MME(Mobility Management Entity)는 사용자 무선단말이 인터넷을 사용하기 위해 필요한 연결을 제어하며, 그 연결통로의 생성, 변경, 해제 등의 행위 및 라우팅 결정을 수행하며, 또한 HSS(Home Subscriber Server)는 관리서버로서, 각 사용자 무선단말별로 인증을 위한 Key정보와 현재 인터넷을 사용하고 있는 사용자 무선단말의 위치정보 및 사용자 프로파일을 가지고 있는 LTE망의 중앙 데이터베이스이며, PCR(Policy Charging Rules)는 사용자 무선단말별로 정책과 과금에 대한 룰을 정하며 무선사업자들이 망 자원을 최적화하여 수익성을 증대할 수 있도록 지원하는 역할을 한다.

또한 상기 무선모뎀은, 무선으로 인터넷과 연결하기 위한 네트워킹 장비로서, OSI 3계층이 적용되고 네트워크상에서 전송한 디지털신호를 송신정보(패킷)에 담긴 수신처 주소에 맞게 최적의 경로를 찾아 통신망에 전송해 주는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선모뎀은 와이어리스모뎀(Wireless Modem), 스위치모듈(Switch Module), 라인카드(Line Card), IOS(Internetworking OS) 및 CPU 또는 이들의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스위치모듈은 와이어리스모뎀과 라인카드간의 패킷을 전달하기 위한 가교 역할을 하며, 상기 와이어리스모뎀은 무선 데이터 송수신, 패킷 변환, 스위치모듈과 인터페이스 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 라인카드는 수신 패킷을 출력 port로 전달하기 위한 대기장소이며, 상기 IOS는 인터넷 접속을 위한 운영체제이고, CPU는 무선모뎀 전체를 제어 및 관리하는 역할을 한다.

또한 상기 무선모뎀은, 상기 펨토모뎀에 링크구성연결 요청을 하고, 상기 펨토모뎀으로부터 상기 요청에 따른 응답이 오면 무선모뎀과 펨토모뎀 사이의 트래픽이 발생하고, 패킷 전송이 수행되도록 함으로써 무선 펨토셀 기지국을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선모뎀은 상기 매크로 기지국으로부터 무선 통신 서비스 대역의 동기 신호를 획득하고 상기 획득한 동기 신호를 펨토모뎀에 전송하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 펨토모뎀은 상기 무선모뎀으로부터 전송받은 동기 신호를 사용자 무선단말에 중계함으로써 사용자 무선단말이 인터넷망에 접속하여 인터넷을 사용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선 펨토셀 기지국이 형성된 후, 상기 무선모뎀은, 코어망사이에 호 설정을 하고, 코어망은 PCR정보를 근거로 하여 세션을 설정한 후 서비스 대역의 동기신호를 무선모뎀에 할당한다. 또한 코어망은 펨토모뎀에 자원을 할당한다.

상기 무선 펨토셀 기지국은 무선 펨토셀 기지국의 커버리지 내에 있는 사용자 무선 단말에게 동신신호를 중계하며, 사용자 무선단말은 무선인터넷서비스를 위해 펨토셀 기지국과 연결을 설정하여 사용자 무선단말은 코어망 사이에 호 설정을 수행한다.

또한 코어망은 PCR정보를 근거로 세션을 설정하고, 사용자무선단말에 대한 자원을 할당 후, 상기 사용자 무선단말은 무선통신서비스를 사용할 수 있다.

또한 상기 펨토모뎀은, 상기 무선모뎀에서 전송한 서비스 대역의 동기신호를 사용자 무선단말에 중계하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 펨토모뎀은, 해당 커버리지에서 무선통신 서비스를 이용하는 사용자무선단말에게 신호를 송신하거나, 사용자무선단말로부터 신호를 수신받기 위한 신호처리부; 이동통신 신호 및 GPS 동기화 기능을 지원하는 신호동기화부; 및 네트워크 액세스를 지원하는 베이스밴드(Baseband)부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 베이스밴드부는 사용자 무선단말 또는 매크로 기지국 또는 펨토셀 기지국 사이의 패킷을 발신지로부터 목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달하기 위해 OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당하는 IP어드레스를 관리하는 역할을 하는 네트워크모듈; 사용자 무선단말, 매크로 기지국, 펨토셀 기지국 또는 이들의 조합에서 데이터프레임을 한 장치에서 다른 장치로 정확하고 오류 없이 전달하기 위해 OSI 7 Layer의 데이터 링크 계층에 해당하는 MAC어드레스 데이터를 처리하는 역할을 하는 MAC모듈; 및 이더넷으로 연결되어 있는 상기 무선모뎀과 펨토모뎀 사이의 패킷이나 신호를 송신 또는 수신하는 역할을 하는 OSI 7 계층의 물리계층에 해당하는 이더넷 데이터를 처리하는 역할을 하는 PHY모듈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 무선접속 펨토셀 기지국에서의 상기 무선모뎀은 하나의 안테나로 매크로 기지국과 신호를 송신 또는 수신하며, 상기 펨토모뎀통신부 또한 하나의 안테나로 사용자 무선단말과 신호를 송신 또는 수신함에 있어, 어느 하나의 안테나로 통해서 송신되는 신호가 다른 하나의 안테나로 수신되는 신호로 피드백 되어 원래 수신되어야 할 신호에 간섭을 일으켜 상기 무선 접속 펨토셀 기지국의 성능에 장애를 미칠 수 있다. 이렇게 피드백 되어 수신되어야 할 수신신호에 간섭을 일으키는 신호를 궤환간섭신호라고 한다.

또한 상기 간섭신호처리부는, 상기 궤환간섭신호를 포함하여 메크로기지국과 펨토셀 기지국간 또는 여러 곳에 혼재되어 있는 펨토셀 기지국간 또는 주변환경의 영향으로 발생할수 있는 간섭신호를 최소화하거나 제거하여 무선펨토셀 기지국의 기능을 최상의 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호처리부는 안테나를 통해 들어오는 RF신호를 IF신호로 변환되고, 상기 변환된 IF신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하며, 상기 변환한 디지털신호의 주파수를 쉽게 찾기 위해 복소수신호(Complex I/Q신호)로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호처리부는, DSP를 더 포함하며, 상기 DSP는 상기 변환한 복소수신호를 채널별로 필터링하여 각 채널별로 간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호처리부는, 채널별로 간섭신호를 제거한 신호들을 인터폴레이션 및 결합필터(Interpolation & Combining Filter)를 이용하여 하나의 신호로 결합함에 있어 본래 신호파형에 대한 변형을 최소화하는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 복소수신호를 실수(Real) IF I/Q 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 변환한 Real IF I/Q 신호를 IF신호로 변환하여 주파수 변환(Frequency Conversion)을 통해 RF신호로 변환하여 무선모뎀 또는 펨토모뎀으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 DSP는 채널필터(Channel Filter) 및 간섭신호 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 채널필터는 적어도 하나 이상 구비되어 있으며, 순차적으로 입력되는 디지털 신호를 LPF(Low Pass Filter)를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭제거부는 상기 채널필터별로 구비되어 있으며, 간섭신호제거기, 출력신호의 스펙트럼 마스크 만족을 위한 복소필터부(Channel FIR) 및 간섭신호제거블록으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호제거블록은 적응필터(Adaptive Filter) 및 간섭신호추정부(Feedback Channel Estimator)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호제거기는 채널필터를 통해 연속적으로 입력되는 디지털 형태의 수신신호로부터 간섭추정신호를 제거하고 에러신호를 생성하여 출력시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 복소필터부는 상기 생성한 에러신호를 필터링하여 매크로기지국 또는 사용자 무선단말로 전송할 출력신호를 출력시키며, 상기 출력한 출력신호는 피드백 신호(Feedback Signal)로써, 기준신호로도 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호 추정부는 수신신호에서 간섭신호와 기준신호 간의 상관관계를 분석하여 상관관계가 있는 간섭신호를 제거하고, 상관관계가 없는 경우 간섭신호를 제거하지 않고 그대로 통과시키는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 간섭신호 추정부는 주 송신신호보다 큰 간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 간섭신호제거블록으로 인가되는 기준신호의 파워를 일정하게 유지시켜주는 하드웨어적인 입력 파워 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호 추정부는 수신신호에서 간섭신호와 기준신호 간의 상관관계를 분석하여 간섭위치를 도출하고, 간섭제거 알고리즘을 이용하여 적응필터에 적용될 필터계수를 연산하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 적응필터는 상기 간섭신호 추정부에서 연산한 필터계수를 적용하여 간섭추정신호를 생성하여 간섭제거소자로 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국은 CDMA, GSM, WCDMA, FDD-LTE, TDD-LTE, WIBRO, WIMAX, 5G 등 차세대 이동통신서비스를 지원하는 것을 특징으로 한다.

또한 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국을 이용하여 사용자 무선 단말의 인터넷 서비스 이용 방법은, 무선 펨토셀 기지국을 형성하는 기지국형성단계; 매크로 기지국으로부터 동기신호를 획득하는 동기신호획득단계; 상기 획득한 동기신호를 중계하는 동기신호중계단계; 무선 펨토셀 기지국과 사용자 무선 단말의 연결 설정하는 연결설정단계; 및 사용자 무선 단말의 인터넷 서비스를 이용하는 서비스이용단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국의 기지국형성단계는, 상기 무선모뎀의 링크구성연결 요청에 대해 상기 펨토모뎀통신부의 상기 요청의 응답으로 상기 무선모뎀과 상기 펨토모뎀 사이의 트래픽이 발생하고, 패킷 전송이 수행되도록 하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 동기신호획득단계는, 상기 무선 접속 펨토셀 기지국이 형성된 후, 매크로 기지국으로부터 무선 통신 서비스 대역의 신호를 획득하고, 상기 획득한 동기 신호를 펨토모뎀에 전송하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 동기신호중계 단계는, 상기 펨토모뎀은 상기 전송받은 동기 신호를 해당 무선 접속 펨토셀 기지국의 커버리지 안의 사용자 무선단말에 중계하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 무선 펨토셀 기지국과 사용자 무선 단말의 연결설정단계는, 사용자 무선 단말은 무선 통신 서비스를 위해 무선 접속 펨토셀 기지국과 연결을 설정하며, 사용자 무선 단말은 코어망과 호 설정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서비스이용단계는, 상기 코어망과 사용자 무선 단말의 호 설정이 이루어 진 후, 코어망으로부터 자원을 할당 받고 인터넷을 사용하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국에서 간섭신호를 처리하는 방법은, 간섭신호에 의해 왜곡된 신호를 수신하는 신호수신단계; 상기 수신한 서비스 대역의 주파수를 채널 별로 필터링 하는 필터링단계; 상기 필터링된 신호를 각각 필터별로 간섭신호를 제거하는 간섭신호제거단계; 상기 채널별로 간섭신호가 제거된 신호를 결합하는 결합단계; 및 상기 결합한 신호를 전송하는 전송단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 신호수신단계는, 안테나를 통해 수신되어 지는 RF신호를 IF신호로 변환하고, 상기 변환된 IF신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 신호수신단계는, 상기 변환된 디지털신호의 주파수를 더욱 쉽게 찾기 위해 상기 변환한 디지털신호를 복소수신호로 변환하는 방법을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 필터링단계는, 순차적으로 들어오는 상기 변환한 복소수신호를 적어도 하나이상의 채널별로 필터링하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 간섭신호제거단계는, 상기 채널별로 각각 수행되어 지는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 각 채널별로 필터링된 복소수신호에서 에러신호를 생성하는 에러신호생성단계; 상기 생성한 에러신호를 이용하여 기준신호를 출력하는 기준신호출력단계; 간섭제거 알고리즘을 이용하여 상기 생성한 에러신호와 기준신호간의 상관관계를 분석하는 분석단계; 또한 상기 분석한 상관관계를 이용하여 적응필터의 필터계수를 연산하는 연산단계; 및 상기 연산한 필터계수를 이용하여 간섭추정신호를 생성하는 추정신호생성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 에러신호생성단계는, 채널필터를 통해 연속적으로 입력되는 디지털 형태의 수신신호로부터 간섭추정신호를 제거하고 에러신호를 생성하여 출력하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기준신호출력단계는, 상기 생성한 에러신호와 상관관계를 분석하여 간섭신호를 제거하기 위한 기준이 되는 신호로써, 상기 생성한 에러신호를 필터링하여 매크로기지국이나 사용자 무선단말로 전송할 출력신호를 출력시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 출력한 출력신호는 피드백 신호(Feedback Signal)로써, 기준신호로도 사용되는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분석단계는, 간섭제거 알고리즘을 이용하여 상기 수신신호에서 간섭신호와 기준신호간의 상관관계를 분석하여 상관관계가 있는 간섭신호를 제거하고, 상관관계가 없는 경우 간섭신호를 제거하지 않고 그대로 통과시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이때 인가되는 기준신호의 파워를 일정하게 유지시켜주는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분석한 상관관계를 이용하여 간섭신호의 위치를 도출하고, 상기 간섭제거 알고리즘을 이용하여 적응필터에 적용될 필터계수를 연산하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 연산한 필터계수를 적용하여 간섭추정신호를 생성하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 결합단계는, 상기 채널별로 간섭신호를 최소화하거나 제거하여 출력되는 신호들을 본래의 신호파형에 대한 변형을 최소화하면서 결합하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 신호전송단계는 상기 결합한 복소수신호를 실수(Real) IF I/Q 신호로 변환하고, 상기 변환한 실수(Real) IF I/Q신호를 IF신호로 변환하는 것을 특징으로 하며, 상기 변환한 IF신호를 RF신호로 변환하여 출력하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 기존의 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스 구간을 무선 인터페이스로 대체하여 펨토셀 기지국의 간편한 설치와 설치에 드는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 무선 접속 펨토셀 기지국에서 발생할 수 있는 간섭신호를 자체적으로 간섭신호를 제거할 수 있도록 하여 별도의 장치가 더 구비될 필요가 없으며 채널별로 필터링하여 채널별로 각각 간섭신호를 제거함으로써, 기술의 구현이 쉽고 간편하며 고 품질의 무선통신 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 펨토셀 기지국의 전반적인 운영에 관해 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 다운링크 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 업링크 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국 자체에서 간섭신호를 제거하기 위한 DSP의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 무선모뎀의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 펨토모뎀통신부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀기지국에서 간섭신호제거기능을 수행하기 위한 간섭제거 알고리즘의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 운영방법에 관한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 매크로 기지국으로부터 수신받은 동기신호를 처리하는 과정에 관한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 간섭신호제거기능을 수행하는 과정에 관한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 각 도면에 게시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

또한 본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 펨토셀 기지국의 전반적인 운영에 관해 설명하기 위한 개념도이다.

무선 접속 펨토셀 기지국은 매크로기지국(300)의 커버리지 내에서 데이터트래픽의 분산 및 음영지역 해소의 목적으로 사용된다. 최근 통신기술의 비약적인 발전으로 인해 스마트폰, PDA, DMB, 넷북 등을 사용하여 인터넷서비스를 이용하는 사용자의 폭발적이 증가에 따라 유ㅇ무선네트워크 망에서의 데이터 사용량이 급격하게 증가했으며, 이에 따라 데이터의 전송속도의 저하 및 망 지연시간이 발생하고 있다.

따라서 상기 상술한 문제점을 해결하기 위해 개발된 기술인 펨토셀 기지국은 데이터 트래픽 분산, 음영지역의 해소, 무선통신 서비스의 커버리지 확장 및 캐퍼시티 증대용 솔루션으로 주목받고 있는 초소형 기지국이다.

기존의 펨토셀 기지국은 유선으로 인터넷망에 접속되며 노트북, 핸드폰, PDA등의 단말기와 무선으로 접속됨에 따라 펨토셀 기지국이 설치되는 곳 마다 유선으로 매크로기지국과 연결이 되어야 하며 이는 설치에 대한 불편함을 증가시키고 설치비용 또한 많이 소요되고 있으며, 또한 펨토셀 기지국간 또는 인접지역의 매크로기지국과 간섭신호 또는 발진이 발생할 수 있고 이는 펨토셀 기지국의 송신신호의 출력과 통신의 품질이 떨어지는 단점이 있어 건물 안 또는 지하 등의 제한적인 장소에서만 사용되어 왔다.

따라서 본 발명에서는 펨토셀 기지국의 유선 인터페이스 구간을 무선 인터페이스 구간으로 대체하여 펨토셀 기지국 설치의 간편화 및 설치비용을 저렴화하고, 자체적으로 간섭신호를 최소화하거나 제거하여 무선 환경이 열악한 건물 밀집지역이나 도심지역등에 폭 넓게 설치 가능할 뿐만 아니라 고품질의 무선 서비스 환경을 제공하고자 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 적어도 하나 이상의 매크로기지국(300)의 커버리지 범위 안에서 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 데이터 트래픽의 분산, 음영지역의 해소, 무선 통신서비스의 커버리지 확장 및 캐퍼시티 증대의 목적으로 적어도 하나 이상으로 설치되어질 수 있다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 상기 매크로기지국(300)과 무선으로 접속되어 매크로기지국(300)으로부터 서비스주파수대역에 대한 동기신호를 획득하고, 상기 획득한 동기신호를 해당 무선 접속 펨토셀 기지국(100)의 커버리지 내에 있는 사용자 무선단말에게 중계를 하며, 상기 사용자 무선단말은 상기 중계된 동기신호를 사용하여 펨토셀 기지국과 연결하여 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 초소형 기지국으로서의 역할을 수행할 뿐만 아니라 사용자 무선 단말과의 무선으로 접속하며, 상기 매크로기지국(300)과 연동되어 있는 코어망(EPC, Evolved Packet Core)과 연동하여, 사용자 무선 단말의 핸드오버 기능의 지원, 무선 자원 관리 및 제어 기능을 수행한다.

또한 상기 핸드오버 기능은 무선 접속 펨토셀 기지국(100)의 사용자 무선 단말이 해당 펨토셀 기지국의 커버리지 지역에서 다른 지역으로 이동시 무선 인터넷 사용을 끊김없이 이용하는 것을 의미하는 것으로써 즉, 사용자 무선단말이 통신하고 있는 현재 펨토셀 기지국의 영역에서 벗어나 다른 펨토셀 기지국의 영역으로 진입할 때 무선통신을 유지시키기 위해 다른 펨토셀 기지국과 통신할 수 있도록 하는 기술을 말한다.

또한 상기 핸드오버 기술은 기존의 기술인 소프트핸드오버, 하드핸드오버 기술과 더불어 다양한 핸드오버기술들이 개발되고 있다. 따라서 본 발명은 다양한 방법으로 핸드오버 기술이 구비되어 질 수 있으며, 이에 대하여 상기 핸드오버 기술의 제한을 두지 아니한다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 상기 무선통신 코어망을 통해 상기 서비스되는 무선 통신망의 관리서버와 연동하여 사용자무선 단말에 대한 무선자원 관리 및 제어기능을 수행할 수 있다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 매크로기지국(300)과 무선으로 연결되고 사용자 무선단말(200)과 무선으로 연결됨에 따라 안테나간 궤환간섭신호가 발생할 수 있으며, 뿐만 아니라 인접한 펨토셀 기지국간 또는 매크로기지국간의 간섭 및 발진이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명인 간섭신호제거 기능을 포함하는 무섭 접속 펨토셀 기지국(100)은 자체적으로 간섭신호제거기능을 구비하여 고 품질의 무선통신서비스를 제공할 수 있다.

따라서 상기에 상술한 바와 같이 본 발명, 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 이동통신 기지국 또는 중계기 또는 매크로기지국과 무선신호로 접속하여 기존의 유선 인터페이스 구간을 무선 인터페이스 구간으로 대체하였으며, 펨토셀 기지국간, 매크로 기지국과 해당 펨토셀 기지국간 또는 펨토셀 기지국 자체에서 발생하는 간섭신호를 자체적으로 제거하여 사용자 무선단말과 접속한다.

또한 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은 CDMA, GSM, WCDMA, FDD-LTE, WIBRO, WIMAX, 5G, 및 차세대 이동통신서비스를 지원한다.

상기 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국(100)은, 팸토셀과 매크로기지국간에 하나의 안테나로 송신과 수신을 하고, 팸토셀과 사용자 무선단말간의 또 다른 하나의 안테나로 송신과 수신을 한다.

따라서 매크로기지국(300)으로부터 획득한 서비스대역의 동기신호를 사용자무선단말로 중계하거나 매크로기지국(300)에서 사용자무선단말로 보내지는 데이터의 회선 통로인 다운링크와 사용자무선단말(200)에서 매크로기지국(300)으로 보내지는 데이터의 회선 통로인 업링크의 경우 신호의 처리가 달라질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 다운링크 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 매크로기지국(300)에서 무선 접속 펨토셀 기지국(100)을 경유하여 사용자무선단말(200)로의 데이터이동 통로인 다운링크의 경우에 있어서의 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도를 나타내고 있다.

안테나로부터 RF의 신호를 입력받거나 안테나로 RF신호를 출력하기 위한 각 안테나에 하나씩 구비되어 지는 트랜시버, 간섭신호에 의해 왜곡된 신호를 수신하여 간섭신호를 제거하기 위한 간섭신호처리부(130), 매크로기지국(300)과 무선으로 연결되어 매크로기지국으로부터 제공되는 무선통신서비스를 해당 커버리지에 제공하기위한 무선모뎀(140) 및 상기 무선 무선모뎀(140)으로부터 제공되는 이동통신 서비스를 사용자무선단말로 제공하기위한 펨토모뎀(150)으로 구성 되어 질 수 있다.

상기 트랜시버는, 수신되는 RF신호를 IF로 변환하며, 수신되는 신호를 증폭하기 위해 AMP(고전력증폭기), LNA(저잡음증폭기)를 구비할 수 있으며, 출력되는 신호의 파워가 너무 높을 경우 그 신호의 파형과 데이터를 왜곡시키지 않고 그 파워만을 원하는 수준으로 낮추기 위해 사용되는 감쇠기(Attenuator)를 포함할 수 있다.

한편 무선 혹은 유선 상으로 신호를 보내면 신호의 경로에 따라 신호의 지연(Delay)이 생기고, 당연히 신호의 위상이 변할 수 있다.

따라서 상기 트랜시버는 수신되는 신호의 지연을 보상하고 어긋난 위상을 동기화시키기 위한 위상고정루프(PLL, Phase Locked Loop)를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 간섭신호처리부(130)는, 신호의 주파수를 쉽게 찾기 위해 ADC에 의해 변환되어 들어오는 디지털 신호를 복소수신호로 변환하기 위한 DDC, 상기 DDC를 통해 순차적으로 들어오는 복소수신호를 채널별로 필터링하여 각 채널별로 나누어 간섭신호를 제거하기 위한 DSP(120), 상기 DSP에서 채널별로 나뉘어 간섭신호를 제거한 신호들을 결합하고, 나뉘어진 신호들을 결합함에 있어 본래 신호파형에 대한 변형을 최소화하기 위한 Interpolatin & Combinig Filter, 상기 결합한 복소수신호를 Real IF I/Q신호로 변환하기 위한 DUC, 상기 변환한 디지털형태의 Real IF I/Q 신호를 아날로그신호로 변환하고, 상기 변환한 아날로그 신호를 RF신호로 변환하는 주파수변환기(Frequency Converter)를 포함한다.

한편 간섭신호처리부(130)에서 실질적으로 간섭신호를 제거하는 간섭제거부(121)는 간섭신호를 제거하기 위해서는 어떤 기준신호가 필요한데 본 발명에서는 상기 신호컴버터를 통해 변환한 RF신호가 무선모뎀(140)을 경유하여 펨토모뎀(150)을 통해 출력되는 신호를 사용한다.

따라서 상기 펨토모뎀(140)을 통해 출력되는 출력신호를 피드백시켜 간섭 제거부로 입력시키며, 입력하기 전 고주파 영역의 RF신호를 다운컨버터(132)를 통해 IF신호로 변환하고, 디지털신호로 변환시켜 상기 기준신호를 간섭제거부로 입력한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 업링크 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 사용자무선단말(200)에서 무선 접속 펨토셀 기지국(100)을 경유하여 매크로기지국(300)으로의 데이터이동 통로인 업 링크의 경우에 있어서의 무선 접속 펨토셀 기지국의 구성도를 나타내고 있다.

한편 다운링크와 업 링크의 차이점은 무선모뎀(140)과 펨토모뎀(150)간의 데이터 이동의 위치만 바뀌었을 뿐, 기타 다른 부분은 도 2의 경우와 동일하다. 따라서 자세한 설명은 도 2를 참조하여 이미 설명하였으므로 도 3에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국 자체에서 간섭신호를 제거하기 위한 DSP의 블록도이다.

상기 DSP(120)는 적어도 하나 이상의 채널필터(131); 및 각 채널별로 간섭제거부(121);로 구성되어 질 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 DSP(120)은 적어도 하나 이상의 채널 필터(131)로 구성되는데 채널필터에서 간섭신호를 제거하기위해 모두 동일한 작업을 하므로, 이하에서는 하나의 채널필터를 중심으로 상세한 설명을 하도록 한다.

또한 상기 간섭제거부(121)는 입력되는 수신신호인 x(n)에서 에러신호인 e(n)를 생성하여 출력하는 간섭신호제거기(122), 간섭신호를 제거하여 안테나를 통해 전송할 신호의 기반이 되는 신호를 출력하는 복소필터부(Channel FIR)(123) 및 간섭신호제거블록(124)로 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 간섭신호제거블록(124)는 적응필터(Adaptive Filter)(126) 및 간섭신호추정부(Feedback Channel Estimator)(125)로 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 간섭신호제거기(122)는, 채널필터(131)를 통해 연속적으로 입력되는 디지털 형태의 복소수신호인 x(n)로부터 간섭추정신호인 e'(n)를 제거하고 에러신호인 e(n)를 생성하여 출력시킨다.

또한 상기 e'(n)의 추가적인 설명은 도 7과 도 8을 참조하여 자세히 상술하도록 한다.

또한 상기 DPS(120)은 상기 간섭신호제거기(122)로부터 출력되는 에러신호인 e(n)의 전력레벨이 너무 높을 경우를 대비해서 전력레벨을 낮추기 위한 감쇠기 및 상기 출력되는 에러신호인 e(n)를 입력으로 받아 상기 입력된 신호의 전력 레벨이 급격히 변동되더라도, 출력의 파워를 일정하게 유지시켜주는 하드웨어적인 출력 파워 제어부(ALC)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한 출력신호의 스펙트럼 마스크 만족을 위한 복소필터부(123)은 에러신호e(n)를 입력으로 받아 상기 상술한 바와 같이 간섭신호를 제거하여 안테나를 통해 전송할 반송파 신호의 기반이 되는 신호 x'(n)를 출력한다.

상기 출력한 신호인 x'(n)는 무선모뎀(140) 통해 매크로기지국(300)으로 전송되거나, 펨토모뎀통신부(150)를 통해 사용자무선단말로 전송되기 전에 간섭신호를 제거하기 위한 기준신호인 Y(n)로써, 신호추정부(125)로 피드백하여 입력신호로 입력되어 질 수 있다.

또한 DSP(120) 상기 간선신호제거블록(124)으로 인가되는 기준신호인 Y(n)의 전력을 일정하게 유지시켜주는 하드웨어적인 입력 파워 제어부를 더 포함하여 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 간섭신호추정부(125)는 간섭신호제거 알고리즘을 이용하여 수신신호인 x(n)에서 간섭신호와 기준신호 Y(n)간의 상관관계를 분석하여 상관관계가 있는 간섭신호를 제거하고, 상관관계가 없는 경우 간섭신호를 제거하지 않고 그대로 통과시키며, 또한 상기 간섭신호추정부(125)는 주 송신신호보다 큰 간섭신호를 제거한다.

또한 상기 간섭신호추정부(125)는, 상기 간섭신호제거 알고리즘을 이용하여 간섭신호와 기준신호인 Y(n)간의 상관관계를 분석하여 간섭위치를 도출하고, 상기 적응필터(126)에 적용될 필터계수를 연산한다.

또한 상기 적응필터(126)는 상기 간섭신호추정부(125)로부터 연산된 필터계수를 적용하여 간섭추정신호 e'(n)를 생성하여 간섭제거기(122)의 입력신호로 출력한다.

한편 이렇게 수신신호인 x(n)로부터 간섭신호를 제거하여 출력신호인 x'(n)를 각 채널필터(131)로부터 출력되면 각 채널별로 나누어진 결합하여 수신신호를 복원함에 있어 본래 신호파형에 대한 변형을 최소화하기 위한 Interpolation & Combining Filter를 이용하여 각 출력신호 x'(n)를 결합하고 RF신호로 변환하여 전송한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 무선모뎀의 블록도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 무선모뎀(140)은 무선으로 매크로 기지국과 연결하여 해당 펨토셀 기지국 커버리지에 인터넷을 서비스하기 위한 네트워킹 장비로써, OSI 3계층이 적용된다. 또한 네트워크상에서 전송한 디지털신호를 송신정보(패킷)에 담신 수신처를 주소에 맞게 최적의 경로를 찾아 통신망에 전송하는 라우터 역할도 할 수 있다.

또한 상기 무선모뎀(140)은, 무선 데이터를 송수신, 매크로기지국으로부터의 서비스 주파수 대역의 신호를 수신하거나, 패킷 변환을 하기 위한 와이어리스모뎀(Wireless Modem); 수신한 패킷을 출력포트로 전달하기 위한 대기장소인 라인카드(Line card); 무선 모뎀과 라인카드간의 패킷을 전달하기 위한 가교 역할을 하는 스위치 모듈(Switch Module); 인터넷 접속을 위한 운영체제인 IOS; 및 본 발명인 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국(100) 전체를 제어 및 관리하기 위한 CPU로 구성되어 질 수 있다.

또한 라우팅 기능을 지원하기 위해 IP주소를 업데이트하기 위한 메모리, 운영체제를 저장하기 위한 메모리 기타 필요한 정보를 저장하기 위한 기억장치, 부트스트랩 프로그램이나 백업파일을 저장하기 위한 메모리 등을 더 포함하여 구성되어 질 수 있다. 상기 메모리는 예를 들어 RAM(Random Access Memory), Flash Memory, NVRAM(NonVolatile Random Access Memory), ROM(Read Only Memory)등을 말한다.

또한 상기 펨토모뎀(150)은 이동통신 단말기 및 GPS동기 기능을 지원하기 위한 신호동기화부; 인터넷 액세스를 지원하기 위한 베이스밴드(Baseband)부; RF 신호의 주파수 변환 및 무선 송수신을 하기 위한 신호처리부로 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 배이스밴드부는 OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당하는 IP어드레스를 관리하는 역할을 하며, 다중 네트워크링크에서 패킷을 발신지로부터 목적지까지 전달할 책임을 지며 각 패킷이 시작지점에서 최종목적지까지 성공적이고 효과적으로 전달되도록 하기 위한 네트워크모듈(Network 모듈); OSI 7 계층의 데이터 링크 계층에 해당하는 MAC어드레스 데이터를 처리하는 역할을 하며, 오류 없이 한 장치에서 다른 장치로 데이터 프레임을 전달하기 위한 MAC모듈; OSI 7 계층의 물리계층에 해당하는 이더넷 데이터를 처리하는 역할을 하며, 물리적인 매체(예를 들어 케이블, RS-232C)를 통해 비트의 흐름을 전송하기 위한 PHY모듈; 및 상기 무선모뎀(140), 펨토모뎀(150)과 간섭신호처리부(130)의 정보를 제어 및 관리하기 위한 컨트롤모듈(Control 모듈)을 포함하여 구성되어 질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀기지국에서 간섭신호제거기능을 수행하기 위한 간섭제거 알고리즘의 블록도이다.

도 7에 도시한 바와 같이 간섭제거 알고리즘은 더욱 상세하게 설명하기 위해 아래 [수학식 1]을 참고하여 설명하기로 한다.

[수학식 1]을 보면 에러신호인 e(n)을 생성하기 위해 x(n) - H(n)^TY(n)의 두 개의 항이 필요한데 x(n)은 안테나로부터 수신되어 채널필터로 순차적으로 입력되는 신호를 말하며, H(n)^TY(n)는 적응필터에서 생성되어 출력되는 간섭추정신호이다. 상기 간섭추정신호 H(n)^TY(n)는 이하 e'(n)로 정의하여 사용하도록 한다. 즉 H(n)^TY(n)를 의미하는 신호와 e'(n)을 의미하는 신호는 동일한 신호로 간섭추정신호를 의미한다.

우선 안테나를 수신되어진 신호 중 원래 서비스대역의 신호를 S(n)이라하고 간섭신호를 i(n)이라고 정의한다. 또한 간섭제거 알고리즘을 적용하기 전에 수신된 원 신호를 LPF(Low Path Filter)를 사용하여 각 채널별로 나눈다. 그 후, 각 채널필터(131)를 통해 연속적으로 들어오는 디지털형태의 신호를 x(n)라고 하면 상기 x(n) = S(n) + i(n)로 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 간섭신호제거기(122)는 채널필터(131)를 통해 연속적으로 입력되는 디지털 형태의 수신신호 x(n)에서 간섭추정신호인 e'(n)를 제거하고 에러신호인 e(n)를 생성하여 출력시킨다.

상기 에러신호인 e(n)를 구하는 간섭제거 알고리즘의 함수식은 e(n) = x(n) - H(n)^TY(n)이다.

위의 식에서도 볼 수 있듯이 간섭추정신호 e'(n)는 간섭신호추정부(125)에서 간섭제거신호 알고리즘을 이용하여 간섭신호와 기준신호인 Y(n)간의 상관관계를 분석하여 간섭위치를 도출하고, 상기 적응필터(126)에 적용될 필터계수를 연산한다. 또한 상기 필터계수를 적용하여 생성한 신호가 간섭추정신호인 e'(n)가 된다.

또한 상기 기준신호인 Y(n)는 DSP(120) 출력신호 자체를 기준신호로 사용하며, 상기 식에서 간섭추정신호인 e'(n)는 H(n)^TY(n)으로 구해진다.

또한 상기 식에서 알 수 있듯이 궤한간섭추정신호인 e'(n)이 실제 간섭신호인 i(n)에 가까워지면 에러신호인 e(n)은 실제 원신호에서의 S(n)에 가까워지는 것을 알 수 있다.

또한 상기 H(n)은 기준신호인 Y(n)과 에러신호인 e(n)간의 상관분석 단계와 Channel Accumulation단계를 통해 구할 수 있으며 이는 적응필터의 필터계수로 사용된다. 상기 설명한 두 개의 단계를 여러 번 거치면 거칠수록 더욱 정밀도가 높은 필터계수 H(n)을 구할 수 있다.

또한 상기 적응필터(126)는 간섭신호추정부(125)에서 구한 필터계수인 H(n)을 이용하여 간섭추정신호인 e'(n)을 구해 간섭신호제거기(122)의 입력신호로 출력하게 된다.

또한 상기 각 채널별로 간섭신호를 제거한 x'(n)은 하나의 신호로 결합하고 다시 더 정확한 출력신호를 얻기 위해 간섭신호추정부(125)의 입력으로 피드백 되거나 안테나를 통해 매크로기지국(300)이나 사용자무선단말(200)로 전송된다.

또한 간섭신호 제거 알고리즘은 도 8에 도시한 바와 같다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 운영방법에 관한 흐름도이다.

우선 상기 무선모뎀(140)은 상기 펨토모뎀(150)로 링크구성연결요청을 하고, 링크구성연결요청을 받은 상기 펨토모뎀(150)은 그에 따른 응답으로 상기 무선모뎀(140)과 상기 펨토모뎀(150)사이에 트래픽이 발생하고 패킷 전송이 수행됨으로써, 무선 접속 펨토셀 기지국을 형성한다(S110).

다음으로 상기 무선 접속 펨토셀 기지국(100)이 형성된 후, 매크로 기지국(300)으로부터 무선 통신 서비스 대역의 신호를 획득하고(S120), 상기 획득한 무선 통신 서비스 대역의 신호를 펨토모뎀(150)으로 전송한다.

다음으로 상기 신호를 서비스 대역의 신호를 전송받은 펨토모뎀(150)은 해당 무선 접속 펨토셀 기지국(100)의 커버리지 내의 사용자 무선단말(200)에게 상기 획득한 무선 통신 서비스 대역의 신호를 중계한다(S130).

다음으로 상기 무선 통신 서비스 대역의 신호를 중계 받은 해당 사용자 무선단말(200)은 무선통신 서비스의 사용을 위해 무선 접속 펨토셀 기지국(100)과 연결을 설정하며, 사용자 무선 단말(200)은 매크로기지국(300)과 연동되어 있는 코어망과 호 설정을 한다(S140).

다음으로 상기 코어망과 사용자 무선단말의 호 설정이 이루어진 후, 코어망으로부터 자원을 할당 받고 인터넷을 사용한다(S150).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 매크로 기지국으로부터 수신 받은 동기신호를 처리하는 과정에 관한 흐름도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명인 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국(100)이 매크로 기지국으로부터 수신 받은 동기신호를 처리하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

보통 펨토셀 기지국에서 매크로기지국(300) 또는 사용자 무선단말(200)로부터 신호를 수신함에 있어, 오리지널 서비스 대역의 신호를 수신하지 못하고 주변 환경, 펨토셀 기지국간, 또는 자체적으로 발생한 간섭신호에 의해 왜곡된 신호를 수신하게 된다(S210).

우선 상기 RF신호 형태인 왜곡된 신호를 IF신호로 변환하고, 상기 변환된 IF신호를 증폭하여 디지털 신호로 변환한다. 또한 상기 변환한 디지털 신호의 주파수를 쉽게 찾기 위해 복소수신호로 변환하고 상기 변환한 복소수신호를 채널별로 필터링하여(S220), 각 채널별로 간섭신호를 제거한다(S230).

그 다음으로 채널별로 나뉘어 간섭신호를 제거한 신호들을 본래 신호파형에 대한 변형을 최소화하며 결합한다(S240).

그 다음으로 상기 결합한 복소수신호를 RF신호로 변환하여, 사용자 무선단말(200)로 상기 변환한 RF신호를 전송한다(S250).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 간섭신호제거기능을 수행하는 과정에 관한 흐름도이다.

도 10에 도시된 바와 같이 본 발명인 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선 접속 펨토셀 기지국의 매크로 기지국으로 또는 사용자단말로부터 수신 받은 신호에 대하여 간섭신호제거기능을 수행하는 과정에 관한 흐름도이다.

한편 안테나를 수신되어진 신호 중 원래 서비스대역의 신호를 S(n)로 정의하고 간섭신호를 i(n)로 정의한다. 또한 간섭제거 알고리즘을 적용하기 전에 수신된 원 신호를 LPF(Low Path Filter)를 사용하여 각 채널별로 나눈다. 그 후, 각 채널필터(131)를 통해 연속적으로 들어오는 디지털형태의 신호를 x(n)이라고 하면 상기 x(n) = S(n) + i(n)로 구성되어 질 수 있다.

우선 상기 간섭신호제거기(122)는 채널필터(131)를 통해 연속적으로 입력되는 디지털 형태의 신호인 x(n)에서 간섭추정신호인 e'(n)를 제거하고 에러신호인 e(n)를 생성하여 출력시킨다(S310).

또한 e'(n)은 간섭추정신호로써, 도 8을 설명하면서 H(n)^TY(n)와 동일한 의미를 가짐은 이미 설명하였다.

한편 간섭추정신호인 e'(n)을 생성하기 위해 필요한 기준신호인 Y(n)는 DSP(120) 출력신호 자체를 기준신호로 사용한다(S320).

또한 간섭추정신호인 e'(n)는 간섭신호추정부(125)에서 간섭신호제거 알고리즘을 이용하여 간섭신호인 i(n)와 기준신호인 Y(n)간의 상관관계를 분석하여 간섭위치를 도출하고(S330), 상기 적응필터(126)에 적용될 필터계수를 연산한다(S340). 또한 상기 필터계수를 적용하여 생성한 신호가 간섭추정신호 e'(n)이 된다(S350).

또한 상기 설명한 간섭신호제거기능을 수행하는 과정에서 알 수 있듯이 궤한간섭추정신호인 e'(n)이 실제 간섭신호인 i(n)에 가까워지면 에러신호인 e(n)은 실제 원신호에서의 S(n)에 가까워지는 것을 알 수 있다.

또한 상기 각 채널별로 간섭신호인 i(n)를 제거한 x'(n)를 하나의 신호로 결합하고 다시 더 정확한 출력신호를 얻기 위해 기준신호인 Y(n)로 피드백 되거나 안테나를 통해 매크로기지국(300)이나 사용자무선단말(200)로 전송된다.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.

또한, 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100 : 무선접속 펨토셀 기지국 110 : 트랜시버
120 : DSP 121 : 간섭신호 제거부
122 : 간섭신호제거기 123 : 복소수 필터
124 : 간섭신호제거블록 125 : 간섭신호추정부
126 : 적응필터 130 : 간섭신호처리부
131 : 채널필터 132 : 다운컨버터
140 : 무선모뎀 150 : 펨토모뎀
200 : 사용자 무선단말 300 : 매크로 기지국

Claims (10)

1. 무선접속 팸토셀 기지국 장치에 있어서,
   상기 기지국 장치에 구비된 안테나로부터 수신한 신호에서 간섭신호를 제거하기 위한 간섭신호처리부;
   상기 간섭신호처리부에서 출력된 신호를 매크로기지국과 송수신하기 위한 무선모뎀; 및
   상기 간섭신호처리부에서 출력된 신호를 해당 팸토셀 기지국의 커버리지에 속한 무선단말기와 송수신하기 위한 펨토모뎀;을 포함하며,
   상기 간섭신호처리부는, 복수의 채널로 분리하여 간섭신호를 제거함으로써 복잡도를 줄이고, 처리속도를 향상시키며,
   상기 간섭신호를 제거하는 것은, [수학식 2]에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치.
   [수학식 2]
   

   

   
   여기서 e(n)은 입력신호 x(n)과 궤환된 신호 H(n)^TY(n)의 차신호이며, H(n)은 필터의 계수를 나타냄.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 간섭신호처리부는,
   채널의 수에 해당하는 만큼의 복수의 간섭제거부;를 포함하며,
   각 간섭제거부는 채널수만큼의 데시메이션 필터링을 수행한 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 간섭신호처리부는,
   상기 채널의 수에 해당하는 만큼의 복수의 간섭제거부에서 출력되는 신호를 인터폴레이션하여 결합하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 간섭신호처리부는,
   각 안테나에서 출력되기 직전의 신호를 피드백 받아서 간섭신호를 제거하며, 각 채널별 간섭신호처리부에서는 상기 피드백 받은 신호를 다시 채널수만큼의 데시메이션 필터링을 수행하여 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치.
5. 삭제
6. 기지국 장치에 구비된 안테나로부터 수신한 신호에서 간섭신호를 제거하기 위한 간섭신호처리단계;
   무선모뎀으로 상기 간섭신호처리단계에서 출력된 신호를 매크로기지국과 송수신하기 위한 무선모뎀신호 송수신 단계; 및
   상기 간섭신호처리단계에서 출력된 신호를 해당 팸토셀 기지국의 커버리지에 속한 무선단말기와 송수신하기 위한 펨토모뎀신호 송수신 단계;를 포함하며,
   상기 간섭신호처리단계는, 복수의 채널로 분리하여 간섭신호를 제거함으로써 복잡도를 줄이고, 처리속도를 향상시키며,
   상기 간섭신호를 제거하는 것은, [수학식 3]에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치의 간섭신호 처리방법.
   [수학식 3]
   

   

   
   여기서 e(n)은 입력신호 x(n)과 궤환된 신호 H(n)Y(n)의 차신호이며, H(n)은 필터의 계수를 나타냄.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 간섭신호처리단계는,
   채널의 수에 해당하는 만큼의 복수의 간섭제거가 수행되는 간섭제거단계;를 더 포함하며,
   각 간섭제거단계는 채널수만큼의 데시메이션 필터링을 수행한 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치의 간섭신호 처리방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 간섭신호처리단계는,
   상기 채널의 수에 해당하는 만큼의 복수의 간섭제거로부터 출력되는 신호를 인터폴레이션하여 결합하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치의 간섭신호 처리방법.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 간섭신호처리단계는,
   각 안테나에서 출력되기 직전의 신호를 피드백 받아서 간섭신호를 제거하며, 각 채널별 간섭신호처리단계에서는 상기 피드백 받은 신호를 다시 채널수만큼의 데시메이션 필터링을 수행하여 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 간섭신호제거 기능을 포함하는 무선접속 펨토셀 기지국 장치의 간섭신호 처리방법.
10. 삭제

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