KR102102059B1 - Full-duplex communication equipment for cancelling self-interference and method for cancelling self-interference - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 안테나, 전력 증폭기가 선형 및 비선형 특성으로 동작하는 구간에 따라 제1 모드와 제2 모드로 구분하여 증폭된 송신 신호를 다수의 안테나로 출력하되, 제2 모드에서 전력 증폭기의 비선형 특성을 선행 보상 함수에 따라 디지털 신호 레벨에서 선행 보상하여 송신 신호를 출력하는 다수의 송신기 및 다수의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼과 송신기로부터 송신 데이터를 디지털 변조한 송신 심볼을 인가받고, 제1 모드에서 자기간섭 신호의 선형성에 기반하여 수신 심볼과 송신 심볼을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하며, 제2 모드에서 선행 보상되어 전송된 수신 심볼과 송신 심볼 및 제1 자기간섭 채널이득으로부터 제2 자기간섭 채널이득 및 선행 보상 계수를 교대로 반복적으로 추정하며, 선행 보상 계수에 따라 선행 보상 함수를 획득하여 송신기로 전달하는 다수의 수신기를 포함하여 자기간섭을 제거할 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a plurality of antennas and power amplifiers are divided into a first mode and a second mode according to a section in which linear and nonlinear characteristics are operated to output amplified transmission signals to a plurality of antennas. Pre-compensate the characteristics at the digital signal level according to the pre-compensation function to receive the transmission symbol that digitally converts the received signal received through the multiple transmitters and multiple antennas and the transmission symbol that digitally modulates the transmission data from the transmitter. Received, estimates the first self-interference channel gain using the received and transmitted symbols based on the linearity of the self-interference signal in the first mode, obtains the first reconstructed self-interference signal, and is pre-compensated and transmitted in the second mode From the received symbol and the transmitted symbol and the first self-interference channel gain, the second self-interference channel gain and the preceding compensation coefficient It is possible to provide a full-duplex communication terminal and a method for canceling self-interference, including a plurality of receivers that alternately estimate iteratively and obtain the preceding compensation function according to the preceding compensation coefficient and transmit it to the transmitter.
Description
본 발명은 자기간섭을 제거할 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법에 관한 것으로, 디지털 방식으로 자기간섭을 제거할 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a full-duplex communication terminal capable of removing self-interference and a method for removing self-interference thereof, and to a full-duplex communication terminal capable of digitally removing self-interference and a method for removing self-interference.
최근 주파수 자원의 수요가 기하급수적으로 증가함에 따라 한정되어있는 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위한 연구가 진행되어 왔다. 현재의 무선 통신 시스템은 시간 혹은 주파수 직교성을 이용하는 TDD(Time Division Duplex) 혹은 FDD(Frequency Division Duplex)와 같은 반이중 통신(Half-duplex) 방식을 사용하고 있다.Recently, as demand for frequency resources increases exponentially, research has been conducted to efficiently use limited frequency resources. Current wireless communication systems use a half-duplex method such as time division duplex (TDD) or frequency division duplex (FDD) using time or frequency orthogonality.
그러나 전이중 통신(Full-duplex) 방식은 하나의 노드에서 같은 시간, 같은 주파수로 송수신을 수행한다. 따라서 전이중 통신 방식을 사용하면 반이중 통신 대비 2배의 주파수 효율을 얻을 수 있다.However, the full-duplex method transmits and receives data at the same time and frequency at one node. Therefore, using the full-duplex communication method, it is possible to obtain twice the frequency efficiency compared to half-duplex communication.
전이중 통신은 같은 시간, 같은 주파수에서 송수신을 수행하기 때문에 송신 시 자신의 수신기를 통해 타고 들어오는 현상이 발생한다. 이 신호를 자기간섭 신호(Self-Interference Signal)라하며, 전이중 통신을 실현하기 위해서 자기간섭 신호가 기지정된 노이즈 레벨(Noise level) 미만이 되도록 제거되어야 한다.Since full-duplex communication transmits and receives at the same time and frequency, a phenomenon occurs when riding through its receiver during transmission. This signal is referred to as a self-interference signal, and in order to realize full-duplex communication, the self-interference signal must be removed to be below a predetermined noise level.
그러나 수신기에 수신된 자기간섭 신호는 ADC(Analog-to-Digital Converter)에 의해 디지탈화면서 양자화 오차(quantization error)를 발생한다. 따라서 수신기가 디지털 방식으로 매우 정밀하게 신호처리를 수행하더라도, ADC의 다이나믹 레인지(dynamic range) 이상으로 자기간섭 신호를 제거할 수 없다. 즉 자기간섭 신호를 완전하게 제거하기 위해서는 수신기가 디지털 방식과 아날로그 방식의 자기간섭 신호 제거가 동시에 이루어져야 한다.However, the self-interference signal received at the receiver is digitized by an analog-to-digital converter (ADC) and generates a quantization error. Therefore, even if the receiver performs the digital signal processing with high precision, it cannot remove the self-interference signal beyond the dynamic range of the ADC. That is, in order to completely cancel the self-interference signal, the receiver must simultaneously and simultaneously remove the self-interference signal in a digital method and an analog method.
또한 자기간섭 신호는 송수신기에서 다양한 RF 하드웨어를 거치면서 상호 변조 왜곡(Inter-Modulation Distortion: IMD) 성분이 발생한다. 특히 송신기의 전력증폭기에서 발생하는 비선형 성분은 수신기가 자기간섭 신호를 제거하기 어렵게 하는 중요한 요인이 된다. 그러나 초기의 자기간섭 제거 연구들은 송수신기에서 발생하는 비선형 성분을 고려하지 않고, 선형 모델을 사용하여 간단한 알고리즘으로 구현되어, 자기간섭을 정확히 제거할 수 없었다.In addition, an inter-modulation distortion (IMD) component occurs in a self-interference signal through various RF hardware in a transceiver. In particular, the nonlinear component generated in the power amplifier of the transmitter is an important factor that makes it difficult for the receiver to remove the interference signal. However, early self-interference cancellation studies did not take into account the non-linear components occurring in the transceiver and were implemented with a simple algorithm using a linear model, so it was not possible to accurately remove self-interference.
비록 최근에는 비선형 성분을 고려하여 자기간섭제거를 수행하는 일부 연구가 진행 중에 있지만 비선형 성분을 제거하기 위한 계산 복잡도가 매우 높아 현실적으로 적용하기 어렵다는 한계가 있다.Although in recent years, some studies are underway to remove self-interference in consideration of non-linear components, there is a limitation that it is difficult to practically apply due to the high computational complexity for removing non-linear components.
본 발명의 목적은 디지털 방식으로 자기간섭을 제거할 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a full-duplex communication terminal capable of digitally removing self-interference and a method for removing self-interference.
본 발명의 다른 목적은 소형으로 제작될 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a full-duplex communication terminal that can be manufactured in a compact size and a method for removing self-interference thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전이중 통신 단말은 다수의 안테나; 전력 증폭기가 선형 및 비선형 특성으로 동작하는 구간에 따라 제1 모드와 제2 모드로 구분하여 증폭된 송신 신호를 상기 다수의 안테나로 출력하되, 상기 제2 모드에서 상기 전력 증폭기의 비선형 특성을 선행 보상 함수에 따라 디지털 신호 레벨에서 선행 보상하여 상기 송신 신호를 출력하는 다수의 송신기; 및 상기 다수의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼과 상기 송신기로부터 송신 데이터를 디지털 변조한 송신 심볼을 인가받고, 상기 제1 모드에서 자기간섭 신호의 선형성에 기반하여 상기 수신 심볼과 상기 송신 심볼을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하며, 상기 제2 모드에서 선행 보상되어 전송된 수신 심볼과 상기 송신 심볼 및 상기 제1 자기간섭 채널이득으로부터 제2 자기간섭 채널이득 및 선행 보상 계수를 교대로 반복적으로 추정하며, 상기 선행 보상 계수에 따라 상기 선행 보상 함수를 획득하여 상기 송신기로 전달하는 다수의 수신기; 를 포함한다.Full-duplex communication terminal according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a plurality of antennas; According to the section in which the power amplifier operates with linear and nonlinear characteristics, the amplified transmission signal is outputted to the plurality of antennas by dividing into a first mode and a second mode, and the nonlinear characteristics of the power amplifier are compensated in advance in the second mode. A plurality of transmitters for outputting the transmission signal by precompensating at a digital signal level according to a function; And a reception symbol obtained by digitally converting a received signal received through the plurality of antennas and a transmission symbol obtained by digitally modulating transmission data from the transmitter, and based on the linearity of the self-interference signal in the first mode. The first self-interference channel gain is estimated by using the transmission symbol, a first reconstructed self-interference signal is obtained, and the received symbol, the transmission symbol, and the first self-interference channel gain are compensated in advance in the second mode. A plurality of receivers for alternately repeatedly estimating a second self-interference channel gain and a preceding compensation coefficient, and acquiring and transmitting the preceding compensation function according to the preceding compensation coefficient to the transmitter; It includes.
상기 수신기는 상기 수신 신호를 기저대역 신호로 주파수 하향 변환하는 하향 변환부; 하향 변환된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 수신 심볼을 출력하는 ADC; 상기 제1 모드에서 상기 수신 심볼과 제1 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 RLS 알고리즘에 따라 반복적으로 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고, 상기 제2 모드에서 상기 선행 보상 함수에 따라 선행 보상된 수신 심볼과 제2 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 제2 자기간섭 채널이득을 추정하며, 추정된 제2 자기간섭 채널이득으로부터 획득되는 제2 재구성 자기간섭 신호와 상기 수신 심볼 및 상기 선행 보상 계수 사이의 기지정된 관계에 따라 상기 선행 보상 계수를 추정하고, 추정된 상기 선행 보상 계수에 따라 업데이트된 선행 보상 함수를 획득하여, 상기 송신기로 전달하는 보상 함수 획득부; 를 포함할 수 있다.The receiver includes a down-converter for down-converting the received signal into a baseband signal; An ADC which converts the down-converted received signal into a digital signal and outputs the received symbol; In the first mode, the first self-interference channel gain is repeatedly estimated according to an RLS algorithm so that the difference between the received symbol and the first reconstructed self-interference signal is minimized, and the pre-compensated reception according to the preceding compensation function in the second mode The second self-interference channel gain is estimated to minimize the difference between the symbol and the second reconstructed self-interference signal, and between the second reconstructed self-interference signal obtained from the estimated second self-interference channel gain and the received symbol and the preceding compensation coefficient A compensation function obtaining unit estimating the preceding compensation coefficient according to a predetermined relationship, obtaining an updated preceding compensation function according to the estimated preceding compensation coefficient, and transmitting the updated compensation function to the transmitter; It may include.
상기 보상 함수 획득부는 상기 제2 모드에서 RLS 알고리즘 기반 상기 선행 보상 계수 추정 시에 상기 수신 심볼과 상기 제2 재구성 자기간섭 신호의 차인 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n] 또는 오차 신호(ei[n]))의 반영 비율을 조절하는 망각 팩터를 적용하여 추정하며, 상기 망각 팩터는 desire signal(si[n])의 신호 레벨에 따라 MSE(Mean Square Error) 방식에 기반하여, 조절될 수 있다.In the second mode, the compensation function acquiring unit is a self-interference cancellation signal (y i.DC [n] or an error signal (e) that is a difference between the received symbol and the second reconstructed self-interference signal when estimating the preceding compensation coefficient based on the RLS algorithm in the second mode. i [n])) is estimated by applying the forgetting factor to adjust the reflection ratio, and the forgetting factor is adjusted based on the Mean Square Error (MSE) method according to the signal level of the desire signal (s i [n]) Can be.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법은 제1 모드에서 송신기의 전력 증폭기가 선형 특성으로 동작하는 구간으로 송신 신호를 송신하고, 송신기에서 송신 데이터가 디지털 변조된 송신 심볼과 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼을 획득하는 단계; 자기간섭 신호의 선형성에 기반하여 상기 수신 심볼과 상기 송신 심볼을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하는 단계; 제2 모드에서 상기 전력 증폭기가 비선형 특성으로 동작하는 구간에서 선행 보상 함수에 따라 디지털 신호 레벨에서 상기 비선형 특성을 선행 보상하여 송신 신호를 송신하고, 송신기에서 송신 데이터가 디지털 변조된 송신 심볼과 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼을 획득하는 단계; 선행 보상되어 전송된 수신 심볼과 상기 송신 심볼 및 상기 제1 자기간섭 채널이득으로부터 교대로 반복하여 제2 자기간섭 채널이득 및 선행 보상 계수를 추정하는 단계; 및 상기 선행 보상 계수에 따라 상기 선행 보상 함수를 획득하여 상기 송신기로 전달하는 단계; 를 포함한다.The self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal according to another embodiment of the present invention for achieving the above object transmits a transmission signal in a section in which the power amplifier of the transmitter operates in a linear characteristic in the first mode, and the transmission data is transmitted from the transmitter. Obtaining a digitally modulated transmission symbol and a reception symbol obtained by digitally converting a received signal; Estimating a first self-interference channel gain and obtaining a first reconstructed self-interference signal based on the linearity of the self-interference signal; In the second mode, the power amplifier is pre-compensated for the non-linear characteristic at a digital signal level according to a pre-compensation function in a period in which the power amplifier operates with a non-linear characteristic, and transmits a transmission signal. Obtaining a digitally converted reception symbol; Estimating a second self-interference channel gain and a pre-compensation coefficient by alternately iterating from the pre-compensated transmitted symbol and the transmission symbol and the first self-interference channel gain; And obtaining the preceding compensation function according to the preceding compensation coefficient and transmitting it to the transmitter. It includes.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자기간섭을 제거할 수 있는 전이중 통신 단말 및 이의 자기간섭 제거 방법은 자기간섭 신호를 디지털 방식으로 제거할 수 있도록 한다. 그러므로 전이중 통신 단말의 송수신기를 소형으로 제작 가능하도록 한다. 또한 자기간섭 신호의 비선형 성분에 대해서도 RLS 알고리즘을 이용하여 용이하게 제거할 수 있다.Therefore, the full-duplex communication terminal capable of removing self-interference and the self-interference cancellation method according to an embodiment of the present invention enable the self-interference signal to be digitally removed. Therefore, the transceiver of the full-duplex communication terminal can be manufactured in a small size. Also, the nonlinear component of the self-interference signal can be easily removed by using the RLS algorithm.
도1 은 전이중 통신 단말의 구조를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸다.
도3 은 도2 의 보상 함수 획득부의 상세 구성을 나타낸다.
도4 는 도3 의 선행 보상 계수 추정부의 상세 구성을 나타낸다.
도5 는 망각 팩터의 최적화를 위한 기준을 설정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법을 나타낸다.
도7 은 본 발명의 일실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.1 shows the structure of a full-duplex communication terminal.
2 shows a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention.
3 shows a detailed configuration of the compensation function obtaining unit of FIG. 2.
4 shows a detailed configuration of the preceding compensation coefficient estimator of FIG. 3.
5 is a view for explaining the concept of setting a standard for optimizing the forgetting factor.
6 shows a self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal according to an embodiment of the present invention.
7 shows a simulation result of self-interference cancellation performance of a full-duplex communication terminal according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware. And software.
도1 은 전이중 통신 단말의 구조를 나타낸다.1 shows the structure of a full-duplex communication terminal.
도1 을 참조하면, 전이중 통신 단말은 다수의 기지국(BS1, BS2)과 다수의 사용자 단말(UE)을 포함한다. 그리고 전이중 통신 단말에서 다수의 기지국(BS1, BS2)과 다수의 사용자 단말(UE) 각각은 다른 기지국 또는 다른 사용자 단말(UE)과 신호를 송신 및 수신한다. 이때 다수의 기지국(BS1, BS2)과 다수의 사용자 단말(UE)은 송신기와 수신기를 포함하여 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있다.1, a full-duplex communication terminal includes a plurality of base stations (BS1, BS2) and a plurality of user terminals (UE). In addition, in the full-duplex communication terminal, each of the plurality of base stations BS1 and BS2 and the plurality of user terminals UE transmits and receives signals with other base stations or other user terminals. At this time, a plurality of base stations (BS1, BS2) and a plurality of user terminals (UE) can simultaneously transmit and receive, including a transmitter and a receiver.
다수의 기지국(BS1, BS2)과 다수의 사용자 단말(UE)은 송신과 수신을 동시에 수행할 수 있으므로, 송신 시에 송신된 신호가 다시 수신되는 자기간섭 신호가 발생된다. 자기간섭 신호는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식을 지원하는 다수의 안테나를 포함하는 기지국 또는 사용자 단말에서 크게 발생하게 된다. 이러한 자기간섭 신호는 노이즈로 작용하여 다른 기지국(BS1, BS2) 또는 사용자 단말(UE)에서 전송된 정상 수신되어야 하는 신호를 판별할 수 없게 하므로 제거되어야 한다.Since a plurality of base stations BS1 and BS2 and a plurality of user terminals UE can simultaneously transmit and receive, a self-interference signal is generated in which the transmitted signal is received again during transmission. The self-interference signal is largely generated in a base station or a user terminal including a plurality of antennas supporting a Multiple Input Multiple Output (MIMO) scheme. This self-interference signal should be removed because it cannot act as a noise and thus cannot determine the signal to be normally received from another base station (BS1, BS2) or a user terminal (UE).
자기간섭 신호는 기지국(BS1, BS2) 또는 사용자 단말(UE)에서 송신된 송신 신호가 자기에게 다시 수신된 신호이며, 기지국(BS1, BS2)과 사용자 단말(UE)은 원친적으로 송신하는 신호를 알고 있다. 그러나 상기한 바와 같이, 기지국(BS1, BS2) 또는 사용자 단말(UE)이 송신하고자 하는 신호는 다양한 RF 하드웨어를 거치면서 상호 변조 왜곡 성분이 발생되어 송신된다. 또한 송신된 신호는 다수의 안테나 사이의 자기간섭 채널(self-interference chanel)에 의한 자기간섭 왜곡 성분이 포함되어 자신에게 수신된다.The self-interference signal is a signal that the transmission signal transmitted from the base station (BS1, BS2) or the user terminal (UE) is received again by the base station, and the base stations (BS1, BS2) and the user terminal (UE) transmit the signal that is transmitted intrinsically. Know. However, as described above, the signals to be transmitted by the base stations BS1 and BS2 or the user terminal UE are transmitted by generating intermodulation distortion components through various RF hardware. In addition, the transmitted signal includes a self-interference distortion component by a self-interference channel between multiple antennas and is received by itself.
이러한 왜곡 성분들로 인해, 기지국(BS1, BS2)과 사용자 단말(UE)은 자기간섭 신호를 정확히 파악하기 어렵고, 결과적으로 자기간섭 신호를 제거하기가 용이하지 않다.Due to these distortion components, the base stations BS1 and BS2 and the user terminal UE are difficult to accurately understand the self-interference signal, and as a result, it is not easy to remove the self-interference signal.
따라서 자기간섭 신호를 최대한 제거하기 위해서는 기지국(BS1, BS2)과 사용자 단말(UE) 각각이 송신하는 신호에 대한 상호 변조 왜곡 성분 및 채널 왜곡 성분을 모두 확인할 수 있어야 한다.Therefore, in order to remove the self-interference signal as much as possible, it is necessary to be able to check both the intermodulation distortion component and the channel distortion component for the signals transmitted by the base stations BS1 and BS2 and the user terminal UE.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸다.2 shows a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention.
도2 에서 단말은 도1 의 기지국(BS1, BS2) 또는 사용자 단말(UE)일 수 있으며, 단말은 다수의 송신기(100), 다수의 수신기(200) 및 다수의 안테나(300)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 다수의 송신기(100) 및 다수의 수신기(200) 중 i번째(여기서 i는 자연수) 송신기(100) 및 i번째 수신기(200)의 구성과 동작에 대해 설명한다.In FIG. 2, the terminal may be a base station (BS1, BS2) or a user terminal (UE) of FIG. 1, and the terminal includes a plurality of
다수의 송신기(100) 각각은 코딩 및 변조부(110), 선행 보상부(120), DAC(130), 업 컨버터(140) 및 전력 증폭기(150)를 포함한다.Each of the plurality of
i번째 송신기(100)에서 코딩 및 변조부(110)는 송신하고자 하는 송신 데이터(xi[n])를 인가받아 기지정된 통신 방식에 따라 코딩 및 디지털 변조하여 송신 심볼(Xi[n])을 출력한다. 여기서 송신 데이터(xi[n])는 신호 처리부(미도시)로부터 인가될 수 있다.In the i-
그리고 선행 보상부(120)는 수신기(200)의 보상 함수 획득부(240)로부터 인가되는 선행 보상 함수(Pi(·))를 이용하여, 코딩 및 변조부(110)에서 코딩 및 변조되어 인가되는 송신 심볼에 대한 선행 보상을 수행한다. 선행 보상부(120)는 선행 보상 함수(Pi(·))에 따라 송신 심볼에서 수신기(200)에 수신되는 자기간섭 신호의 비선형성을 선행 보상함으로써, 수신기(200)에 수신되는 자기간섭 신호가 선형성을 갖도록 한다.In addition, the preceding
수신기(200)에 수신되는 자기간섭 신호의 비선형성은 대부분 송신기(100)의 전력 증폭기(150)의 비선형 특성에 의해 유발된다. 따라서 선행 보상부(120)는 전력 증폭기(150)의 비선형 특성을 보상하는 것이 매우 중요하며, 전력 증폭기(150)의 비선형 특성을 보상할 때, 단말의 다수의 송신 안테나(310)와 다수의 수신 안테나(320) 사이의 자기간섭 채널(SIi)의 이득(hi)이 함께 가변될 수 있음을 고려하여 보상을 수행하여야 한다.The nonlinearity of the self-interference signal received by the
다수의 송신기(100) 각각에서 선행 보상부(120)가 수신기(200)에 수신되는 자기간섭 신호의 비선형성을 미리 보상한 후 전달하므로, 다수의 수신기(200) 각각은 수신 신호로부터 선형성의 자기간섭 신호를 매우 용이하게 제거할 수 있다.Since each of the plurality of
DAC(130)는 선행 보상부(120)에서 선행 보상된 디지털 신호인 선행 보상 신호를 인가받아 아날로그 신호로 변환한다. 그리고 업 컨버터(140)는 DAC(130)에서 아날로그 신호로 변환된 기저 대역의 신호를 기 지정된 주파수를 갖는 반송파와 합성하여 상향 변조한다.The
전력 증폭기(150)는 업 컨버터(140)에서 상향 변조된 신호를 인가받아 증폭하여 다수의 송신 안테나(310) 중 대응하는 송신 안테나(310)로 송신 신호(xi.PA[n])를 출력한다. 전력 증폭기(150)는 비선형 특성을 가지므로, 송신 신호(xi.PA[n])는 비선형적으로 왜곡되어 출력될 수 있다. 그러나, 여기서는 선행 보상부(120)가 비선형 특성에 대해 사전에 보상을 수행한 상태이므로, 수신기(200)는 전력 증폭기(150)의 비선형 특성이 보상된 자기간섭 신호를 수신할 수 있다.The
다수의 송신 안테나(310) 각각은 다수의 송신기(100) 중 대응하는 송신기(100)로부터 송신 신호(xi.PA[n])를 인가받아 방사한다. 이때, 방사된 신호는 다수의 수신 안테나(320)로 수신될 수 있다. 즉 단말의 다수의 송신 안테나(310)와 다수의 수신 안테나(320) 사이의 자기 간접채널(SI)을 통해 자기간섭 신호가 수신될 수 있다. 이와 함께 다수의 수신 안테나(320)에는 다른 단말에서 전송된 수신하고자 하는 필요 신호(desired signal)(si[n])가 수신될 수 있다. 뿐만 아니라 다른 단말 간의 송수신 신호인 셀 내 간섭 신호(inter-cell interference signal)(pi[n])가 함께 수신될 수 있다.Each of the plurality of
한편 다수의 수신기(200) 각각은 다수의 수신 안테나(320) 중 대응하는 수신 안테나(320)로 수신된 수신 신호를 인가받는다.Meanwhile, each of the plurality of
여기서는 설명의 편의를 위하여, 다수의 송신 안테나(310)와 다수의 수신 안테나(320)를 구분하여 도시하였으나, 다수의 송신 안테나(310)와 다수의 수신 안테나(320)는 구분되지 않고 송수신 안테나(300)로 통합될 수 있다.Here, for convenience of description, the plurality of transmit
다수의 수신기(200) 각각은 저잡음 증폭기(210), 다운 컨버터(220), ADC(230), 보상 함수 획득부(240), 자기간섭 신호 제거부(250) 및 디코딩 및 복조부(260)를 포함한다.Each of the plurality of
i번째 수신기(200)에서 저잡음 증폭기(210)는 대응하는 수신 안테나(320)에서 전달되는 수신 신호를 저잡음 증폭하고, 다운 컨버터(220)는 저잡음 증폭기(210)에서 인가되는 신호를 반송파와 합성하여 하향 변조하여 기저 대역의 신호로 전환한다. 그리고 ADC(230)는 하향 변조된 기저 대역의 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 수신 심볼(yi.res[n])을 획득한다.In the i-
보상 함수 획득부(240)는 ADC(230)로부터 수신 심볼(yi.res[n])을 인가받아 자기간섭 채널(SIi)의 이득(hi)을 추정하고, 추정된 자기간섭 채널이득(hi)과 송신기(100)에서 전달되는 송신 심볼을 이용하여 자기간섭 신호를 재구축한다. 그리고 재구축된 자기간섭 신호와 수신 심볼(yi.res[n])로부터 선행 보상 계수(Ci)를 추정하며, 추정된 선행 보상 계수(Ci)에 따라 선행 보상 함수(Pi(·))를 획득하여 대응하는 송신기(100)의 선행 보상부(120)로 전달한다. 이는 상기한 바와 같이, 선행 보상부(120)가 자기간섭 신호의 비선형 특성을 선행 보상할 수 있도록 하기 위함이다.The compensation
또한 보상 함수 획득부(240)는 수신 심볼(yi.res[n])에서 재구축된 자기간섭 신호를 차감하여, 간섭 제거신호(yi.DS[n])를 획득하여 디코딩 및 복조부(250)로 전달한다.Also obtained
이때, 보상 함수 획득부(240)는 선행 보상부(120)가 정상적으로 상호 송신 심볼을 선행 보상하지 못하는 상태에서 자기간섭 채널이득(hi)과 선행 보상 계수(Ci)를 추정할 수 있으며, 자기간섭 신호를 재구축할 수 있다.At this time, the compensation
이에 본 실시예의 보상 함수 획득부(240)는 전력 증폭기(PA)가 선형특성을 갖고 동작하는 제1 모드(mode1)와 비선형 특성을 갖고 동작하는 제2 모드(mode1)로 구분되어 동작할 수 있다.Accordingly, the compensation
보상 함수 획득부(240)의 상세한 동작에 대해서는 후술하도록 한다.The detailed operation of the compensation
디코딩 및 복조부(250)는 보상 함수 획득부(240)로부터 인가되는 간섭 제거신호(yi.DS[n])를 기지정된 방식으로 복조 및 디코딩하여 수신 데이터(yi[n])를 출력한다.The decoding and demodulation unit 250 demodulates and decodes the interference cancellation signal y i.DS [n] applied from the compensation
본 실시예에서는 다수의 송신기(100) 각각의 선행 보상부(120)가 수신기(200)로부터 선행 보상 함수(Pi(·))를 인가받도록 함으로써, 디지털 회로로 구현되는 선행 보상부(120)와 보상 함수 획득부(240)만으로 자기간섭 신호를 용이하게 제거할 수 있도록 한다.In the present embodiment, the
보상 함수 획득부(240)가 선행 보상 계수(Ci)를 추정하는 방법에 대해 다시 설명하면, 보상 함수 획득부(240)는 우선 송신기(100)의 선행 보상부(120)가 선행 보상을 수행하지 않고 송신 신호(xi.PA[n])를 전송하는 경우, 수신기(200)가 제거해야 하는 자기간섭 신호를 확인한다. 즉 선행 보상이 수행되지 않은 상태에서 i번째 수신기(200)에 수신되어 하향 변환된 수신 심볼에 대한 자기간섭 신호를 분석한다.When the compensation
디지털 변환된 n번째 수신 심볼을 수신 심볼(yi.res[n])이라 할 때, 자기간섭 신호가 포함된 수신 심볼(yi.res[n])은 수학식 1과 같이 표현된다.When the digitally converted n-th reception symbol is called a reception symbol (y i.res [n]), a reception symbol (y i.res [n]) including a self-interference signal is expressed by Equation (1).
여기서 hij과 Mij는 각각 i번째 송신 안테나와 j번째 수신 안테나 사이의 자기간섭 채널(SI)의 채널이득과 길이를 나타내고, bj (k)는 i번째 안테나의 k번째 비선형계수, φk(xj)는 자기간섭을 갖는 시스템 모델의 기본 함수로서 φk(xj) = |xj[n]|k-1xj[n](여기서 xj[n]은 j번째 송신기의 송신 데이터), Nt는 안테나 수, KPA는 송신기의 전력 증폭기(150)의 길이, si[n]는 필요 신호, pi[n]는 셀 간 간섭 신호(inter-cell interference signal)를 나타내며, wi는 열잡음(thermal noise)을 나타낸다.Where h ij and M ij represent the channel gain and length of the self-interference channel (SI) between the i th transmit antenna and the j th receive antenna, respectively, and b j (k) is the k th nonlinear coefficient of the i th antenna, φ k (x j ) is the basic function of the system model with self-interference φ k (x j ) = | x j [n] | k-1 x j [n] (where x j [n] is the transmission data of the j th transmitter), N t is the number of antennas, K PA is the length of the transmitter's
즉 수신 심볼(yi.res[n])에는 자기간섭 신호(hij[m]bj (k) φk(xj)[n-m])뿐만 아니라, 필요 신호(si[n])와 셀 간 간섭 신호(pi[n]) 및 열잡음(wi) 등이 함께 포함될 수 있다. 일반적으로 필요 신호(si[n])는 셀 간 간섭 신호(pi[n]) 및 열잡음(wi)에 비해 우세(dominant)하다. 즉 기지정된 노이즈 레벨 미만인 경우가 많을 뿐만 아니라, 이를 제거하기 위한 다양한 방법이 제안된 바 있다. 따라서 여기서는 셀 간 간섭 신호(pi[n]) 및 열잡음(wi)이 노이즈 레벨 미만인 것으로 가정하여 고려하지 않는다.That is, the received signal (y i.res [n]) includes not only the self-interference signal (h ij [m] b j (k) φ k (x j ) [nm]), but also the required signal (s i [n]). The inter-cell interference signal p i [n] and the thermal noise w i may be included together. In general, the required signal s i [n] is dominant compared to the inter-cell interference signal p i [n] and the thermal noise w i . That is, it is not only often less than a predetermined noise level, but various methods for removing it have been proposed. Therefore, it is not considered here that the inter-cell interference signal p i [n] and the thermal noise w i are less than the noise level.
그러나 자기간섭 신호의 경우, 전이중 통신 단말에서만 발생할 뿐만 아니라 인접한 안테나(310)에서 전송된 신호로서, 필요 신호(si[n])보다 상대적으로 큰 파워 레벨로 인가되므로 반드시 제거되어야 한다.However, in the case of a self-interference signal, it is not only generated in the full-duplex communication terminal, but is a signal transmitted from the
한편 선행 보정이 수행되지 않은 경우에 자기간섭 채널 채널이득(hij)은 RLS(Recursive Least Square) 알고리즘을 이용하여 수학식 2에 따라 추정될 수 있다.On the other hand, when the prior correction is not performed, the self-interference channel channel gain (h ij ) may be estimated according to
수학식 2 에 따라 자기간섭 채널이득(hi)이 추정되면, 추정된 자기간섭 채널이득(hi)으로부터 재구성된 자기간섭 신호는 X[n]hi[n]으로 획득된다. 그리고 수신 심볼(yi.res[n])에서 재구성된 자기간섭 신호(X[n]hi[n])를 제거한 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])는 수학식 3과 같이 계산된다.When the self-interference channel gain h i is estimated according to
여기서 Nob는 (yi.DC[n])의 길이로서 관측 심볼(observed symbol)이다.Where N ob is the length of (y i.DC [n]) and is an observed symbol.
수학식 3 에 따라 획득되는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])는 도2 의 디코딩 및 복조부(250)로 인가된다.The self-interference cancellation signal (y i.DC [n]) obtained according to Equation 3 is applied to the decoding and demodulator 250 of FIG. 2.
RLS 알고리즘을 이용하여 수학식 2의 자기간섭 채널이득(hi)을 추정하고 재구성된 자기간섭 신호(X[n]hi[n])를 계산하는 경우, 재구성된 자기간섭 신호(X[n]hi[n])는 송신기(100)의 전력 증폭기(150)의 비선형 성분이 모두 반영되어 충분한 자기간섭 제거량을 획득할 수 있다. 그러나 안테나의 수가 증가할 수록 연산 복잡도가 크게 높아지게 되어, 현실적으로 통신 시스템에 적용하기 어렵다는 한계가 있다.When the self-interference channel gain (h i ) of
다만 전력 증폭기(150)는 모든 구간에서 비선형 특성을 나타내지 않는다. 일반적으로 전력 증폭기(150)는 송신 신호(xi.PA[n])의 전력 레벨이 기지정된 기준 레벨 이하의 로우 파워 구간에서는 선형 특성을 나타내는 반면, 전력 레벨이 기준 레벨을 초과하는 하이 레벨 구간에서는 비선형 특성을 나타낸다.However, the
따라서 전력 증폭기(150)가 선형 특성을 나타내는 로우 파워 구간에서는 수신 심볼(yi.res[n])에 포함된 자기간섭 신호 성분 또한 선형이므로, RLS 알고리즘으로 수학식 2에 따라 용이하게 자기간섭 채널이득(hi)을 추정하고, 추정된 자기간섭 채널이득(hi)을 수학식 3에 적용하여 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])를 획득할 수 있다.Therefore, since the self-interference signal component included in the received symbol y i.res [n] is also linear in the low power period in which the
그러나 전력 증폭기(150)가 비선형 특성을 나타내는 하이 레벨 구간에서는 수신 심볼(yi.res[n])에 포함된 자기간섭 신호 성분이 비선형 특성을 나타내므로, 연산의 복잡도가 높아져서 RLS 알고리즘을 적용하기 어렵다.However, in the high-level section in which the
이에 본 실시예에서는 다수의 송신기(100)에 선행 보상 함수(P(·))를 이용하여 사전 보상을 수행하는 선행 보상부(120)를 추가하고, 보상 함수 획득부(240)가 선행 보상 함수(P(·))를 획득하여 선행 보상부(120)로 전송한다. 따라서 수신 심볼(yi.res[n])에 포함된 자기간섭 신호 성분이 선형 특성을 가지며, 보상 함수 획득부(240)는 수신 심볼(yi.res[n])에서 재구성된 자기간섭 신호(X[n]hi[n])를 용이하게 제거하여, 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])를 획득할 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, a plurality of
다만 보상 함수 획득부(240)가 선행 보상 계수(Ci)를 추정할 때, 선행 보상부(120)는 이미 보상을 수행할 수 있으며, 수신 심볼(yi.res[n])은 보상된 수신 심볼로 볼 수 있다.However, when the compensation
한편 선행 보상 함수(Pi(·))는 수학식 1의 역함수 형태로서 수학식 4로 표현된다.Meanwhile, the preceding compensation function P i (·) is represented by Equation 4 as the inverse function of Equation 1.
여기서 B-1은 수학식 1의 역함수이고, cij (k)는 i번째 송신기와 j번째 수신기 사이의 k번째 비선형 채널에 대한 선행 보상 계수를 나타내며, KPC는 선행 보상 함수(P(·))의 차수(order of pre-calibration function)를 나타내고, w는 선행 보상 함수(P(·))의 탭 수(number of taps of pre-calibration function)를 나타낸다.Here, B -1 is an inverse function of Equation 1, c ij (k) denotes the pre-compensation coefficient for the k-th nonlinear channel between the i-th transmitter and the j-th receiver, and K PC is the preceding compensation function (P (·) ) Represents the order of pre-calibration function, and w represents the number of taps of pre-calibration function (P (·)).
수학식 2 내지 4로부터 전력 증폭기(150)가 하이 레벨 구간에서 동작하여 비선형 특징을 나타내는 경우에도 선행 보상 계수(ci)와 자기간섭 채널이득(hi)을 추정할 수 있으면, 선행 보상 함수(P(·))를 획득 할 수 있으며, 획득된 선행 보상 함수(P(·))를 이용하여 선행 보상부(120)가 보상을 수행함으로써, 자기간섭 신호를 용이하게 제거할 수 있음을 알 수 있다.From the
도3 은 도2 의 보상 함수 획득부의 상세 구성을 나타내고, 도4 는 도3 의 선행 보상 계수 추정부의 상세 구성을 나타낸다.FIG. 3 shows the detailed configuration of the compensation function obtaining unit of FIG. 2, and FIG. 4 shows the detailed configuration of the preceding compensation coefficient estimating unit of FIG. 3.
도3 을 참조하면, 보상 함수 획득부(240)는 선행 보상 계수 추정부(241) 및 선행 보상 함수 획득부(243)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the compensation
선행 보상 계수 추정부(241)는 수신 심볼(yi.res[n])과 송신 심볼(Xi[n])을 인가받아 선행 보상 계수(ci)와 자기간섭 채널이득(hi)을 추정한다. 그리고 추정된 선행 보상 계수(ci)를 선행 보상 함수 획득부(243)로 전달한다.The preceding
이때 선행 보상 계수 추정부(241)는 상기한 바와 같이, 전력 증폭기(150)의 로우 파워 동작 구간과 하이 레벨 동작 구간을 구분하여, 각각의 구간에서 선행 보상 계수(ci)와 자기간섭 채널이득(hi)을 추정할 수 있다.At this time, the preceding
이에 선행 보상 계수 추정부(241)는 전력 증폭기(150)가 선형으로 동작하는 로우 파워 구간에서 선행 보상 계수(ci)와 자기간섭 채널이득(hi)을 추정하는 제1 모드(mode1)와 전력 증폭기(150)가 비선형으로 동작하는 하이 레벨 구간에서 선행 보상 계수(ci)와 자기간섭 채널이득(hi)을 추정하는 제2 모드(mode2)로 동작할 수 있다.Accordingly, the
도4 를 참조하면, 선행 보상 계수 추정부(241)는 보상 계수 추정부(410), 감산기(430), 모드 선택 스위치(450) 및 제1 자기간섭 신호 재구성부(460) 및 제2 자기간섭 신호 재구성부(470)를 포함한다.4, the preceding
제1 모드(mode1)에서 모드 스위치(450)는 제1 모드를 선택한다. 이에 감산기(430)는 수신 심볼(yi.res[n])과 제1 자기간섭 신호 재구성부(460)에서 획득된 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n])를 인가받는다. 그리고 감산기(430)는 수신 심볼(yi.res[n])과 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n]) 사이의 차이를 계산하여 오차 신호(ei[n])를 획득한다.In the first mode (mode1), the
여기서 오차 신호(ei[n])는 수학식 3 에 따른 제1 모드에서의 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])로서 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])로 볼 수 있다.Here, the error signal (e i [n]) is a self-interference cancellation signal (y i.DC [n]) in the first mode according to Equation 3, and is viewed as a self-interference cancellation signal (y i.DC [n]). You can.
즉 전력 증폭기(150)가 선형으로 동작하는 제1 모드(mode)에서 선행 보상부(120)가 보상 동작을 수행하지 않으므로, 선행 보상 계수 추정부(241)의 감산기(430)가 수학식 3에 따라 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])를 획득하여 출력한다.That is, in the first mode (mode) in which the
한편 제1 자기간섭 신호 재구성부(460)는 감산기(430)에서 출력되는 오차 신호(ei[n])와 송신기(100)에서 인가되는 송신 심볼(Xi[n])에 대해 수학식 2를 이용하여, 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 추정한다. 그리고 추정된 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 이용하여 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n])를 획득한다.Meanwhile, the first self-interference
제1 모드(mode1)에서 감산기(430)와 제1 자기간섭 신호 재구성부(460)는 기지정된 개수의 송신 심볼(Xi[n]) 구간 동안 RLS 알고리즘을 이용하여, 제1 자기간섭 채널이득(hi 1) 추정을 반복함으로써, 정확한 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 추정할 수 있다. 즉 RLS 알고리즘을 이용한 반복 추정을 통해 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)의 추정 정확도를 향상 시킬 수 있다.In the first mode (mode1), the
비록 제1 모드(mode1)에서 감산기(430)와 제1 자기간섭 신호 재구성부(460)가 RLS 알고리즘을 이용하여, 제1 자기간섭 채널이득(hi 1) 추정함에도, 전력 증폭기(150)가 선형 특성을 유지하고 있는 구간이므로, 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)은 낮은 연산 복잡성으로 용이하게 획득될 수 있다.Although the
한편, 제2 모드에서는 모드 선택 스위치(450)가 제2 모드(mode2)를 선택한다. 즉 전력 증폭기(150)는 비선형 특정을 갖고 동작하며, 이에 선행 보상부(120)가 선행 보상을 수행하는 상태이다.Meanwhile, in the second mode, the
제2 모드(mode2)에서 제2 자기간섭 신호 재구성부(470)는 제1 자기간섭 신호 재구성부(460)에서 획득된 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)과 송신 심볼(Xi[n]) 및 오차 신호(ei[n])를 인가받아 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정하고, 추정된 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 이용하여 제2 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 2[n] = ㎑i[n])를 획득하여, 감산기(430)로 출력한다.In the second mode (mode2), the second self-interference
제2 자기간섭 신호 재구성부(470)는 제1 자기 간섭 채널과 마찬가지로 수학식 2에 따라 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정할 수 있다.The second self-interference
이때 보상 계수 추정부(410)는 수신 심볼(yi.res[n])에서 선행 보상부(120)가 선행 보상을 수행한 영향을 고려하여, 제2 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 2[n] = ㎑i[n])와 함께 수학식 5 에 따라 선행 보상 계수(ci[n])를 추정한다.At this time, the
제2 모드에서는 보상 계수(ci[n])와 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정해야 하지만, 이 두 파라미터는 상호 관계가 있다. 즉 보상 계수(ci[n])가 가변되면, 송신 신호(xi.PA[n])가 변경됨에 따라 제2 자기간섭 채널이득(hi 2) 또한 가변된다. 반대로, 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)이 가변되면, 보상 계수(ci[n]) 또한 가변된다.In the second mode, the compensation coefficient c i [n] and the second self-interference channel gain h i 2 must be estimated, but these two parameters are correlated. That is, when the compensation coefficient c i [n] is variable, the second self-interference channel gain h i 2 is also changed as the transmission signal x i.PA [n] is changed. Conversely, when the second self-interference channel gain h i 2 is variable, the compensation coefficient c i [n] is also changed.
따라서, 보상 계수(ci[n])와 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)은 각각 반복적으로 업데이트 되도록 추정된다. 일예로 보상 계수(ci[n])가 업데이트되어 추정되면, 추정된 보상 계수(ci[n])를 기반으로 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 다시 추정한다. 반면, 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)이 업데이트되어 추정되면, 추정된 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 기반으로 보상 계수(ci[n])를 다시 추정한다.Therefore, it is estimated that the compensation coefficient c i [n] and the second self-interference channel gain h i 2 are each updated repeatedly. As an example, if the compensation coefficient c i [n] is updated and estimated, the second self-interference channel gain h i 2 is again estimated based on the estimated compensation coefficient c i [n]. On the other hand, if the second self-interference channel gain (h i 2 ) is updated and estimated, the compensation coefficient c i [n] is estimated again based on the estimated second self-interference channel gain (h i 2 ).
보상 계수 추정부(410)는 보상 계수(ci[n])가 추정되면, 추정된 보상 계수(ci[n])를 선행 보상 함수 획득부(243)로 전달한다.Compensation
그리고 선행 보상 함수 획득부(243)는 수학식 4에 따라 추정된 보상 계수(ci[n])를 이용하여 선행 보상 함수(P(·))를 획득하고, 획득된 선행 보상 함수(P(·))를 송신기(100)의 선행 보상부(120)로 전달한다.Then, the preceding compensation
다만 제2 자기간섭 신호 재구성부(470)는 전력 증폭기(150)가 비선형 특성을 나타내는 구간에서 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정한다. 따라서 RLS 알고리즘을 그대로 이용하는 경우 연산 복잡성이 크게 높아 질 수 있다.However, the second self-interference
이에 본 실시예에서는 제2 자기간섭 신호 재구성부(470)의 연산 복잡성을 낮추기 위해, 제2 자기간섭 채널이득(hi 2) 추정 시에 망각 팩터(forgetting factor)(λ, 0 ≤λ ≤ 1) 를 도입하여, 망각 팩터(λ)에 대응하는 비율로 오차 신호(ei[n]), 즉 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])가 반영되도록 할 수 있다.Accordingly, in this embodiment, in order to reduce the computational complexity of the second self-interference
망각 팩터(λ) 도입 시에, 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])에 대한 연산 복잡도의 코스트 함수(C[n])는 수학식 6과 같이 계산될 수 있다.When the forgetting factor λ is introduced, the cost function C [n] of the computational complexity for the self-interference cancellation signal y i.DC [n] may be calculated as in
망각 팩터(λ)는 1에 가까운 값을 가질수록 더욱 이전 추정 값들을 반영기 때문에 정확도는 높아지는 반면 수렴 속도는 느려지게 된다. 따라서 목표로 하는 자기간섭 제거량에 빠르게 도달할 수 있는 최적의 망각 팩터(λ)를 탐색해야 한다. 또한 실제 시변 채널의 변화에 적합한 망각 팩터(λ)를 설정하여야 높은 전이중 통신 용량을 제공할 수 있다.The closer the forgetting factor (λ) is to 1, the more accurate it is because the earlier estimates are reflected and the slower the convergence rate. Therefore, the optimal forgetting factor (λ) that can quickly reach the target amount of self-interference must be searched. In addition, a high full-duplex communication capacity can be provided by setting an oblivion factor (λ) suitable for a change in an actual time-varying channel.
이에 본 실시예의 제2 자기간섭 신호 재구성부(470)는 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정시에 망각 팩터(λ)를 고려할 수 있도록, 제2 간섭 채널이득 추정부(471)와 망각 팩터 최적화부(472), 스텝 사이즈 결정부(473) 및 신호 레벨 검출부(474)를 포함한다. 여기서 망각 팩터 최적화부(472), 스텝 사이즈 결정부(473) 및 신호 레벨 검출부(474)는 망각 팩터 설정부인 것으로 볼 수 있다.Accordingly, the second self-interference
본 실시예에서는 망각 팩터 설정부가 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])인 오차 신호(ei[n])를 인가받아 MSE(Mean Square Error) 값을 계산하여 정확도와 수렴 속도 모두를 고려한 망각 팩터(λ)를 획득할 수 있도록 한다. 특히 망각 팩터(λ)가 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 따라 적응적으로 가변되도록 함으로써, 빠르고 정확하게 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정할 수 있도록 한다.In this embodiment, the forgetting factor setting unit receives an error signal (e i [n]), which is a self-interference cancellation signal (y i.DC [n]), calculates a mean square error (MSE) value, and calculates both accuracy and convergence speed. It is possible to obtain the considered forgetting factor (λ). In particular, the second self-interference channel gain (h i 2 ) can be quickly and accurately estimated by adaptively varying the forgetting factor λ according to the signal level of the required signal s i [n].
즉 자기간섭 신호의 신호 레벨이 필요 신호(si[n])의 신호 레벨보다 낮아지는 시점을 기준으로 망각 팩터(λ)를 최적화한다. MSE 기반 망각 팩터(λ)는 수학식 7에 따라 획득될 수 있다.That is, the forgetting factor λ is optimized based on the point where the signal level of the self-interference signal becomes lower than the signal level of the required signal s i [n]. The MSE-based forgetting factor (λ) may be obtained according to Equation (7).
여기서 A(·)는 MSE 기반 망각 팩터(λ) 업데이트 함수이고, μ는 스텝 사이즈를 나타낸다.Here, A (·) is an MSE-based forgetting factor (λ) update function, and μ represents a step size.
도5 는 망각 팩터의 최적화를 위한 기준을 설정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the concept of setting a standard for optimizing the forgetting factor.
도5 는 필요 신호(si[n])의 신호 레벨이 -70dBm인 경우에 최적의 망각 팩터(λ)를 선택하는 방법을 도시한 것으로, X축 방향은 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])의 심볼([n])을 나타내고, Y축 방향은 잔류 자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])을 나타낸다.5 illustrates a method of selecting an optimal forgetting factor (λ) when the signal level of the required signal s i [n] is -70 dBm, and the X-axis direction is a self-interference cancellation signal (y i.DC). (n)), and the Y-axis direction represents the signal level (α [n]) of the residual self-interference cancellation signal.
망각 팩터(λ)를 최적화하기 위해서는 우선 X 축 방향에서 심볼([n])들 중 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 대응하는 심볼([n*])을 탐색한다. 이는 각 심볼([n])에 대응하는 잔류 자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])을 필요 신호(si[n])의 신호 레벨과 비교하여 판별할 수 있다.In order to optimize the forgetting factor λ, first, a symbol ([n * ]) corresponding to a signal level of a required signal s i [n] among symbols ([n]) in the X-axis direction is searched. This can be determined by comparing the signal level α [n] of the residual self-interference cancellation signal corresponding to each symbol [n] with the signal level of the required signal s i [n].
잔류 자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])은 수학식 8로 계산된다.The signal level α [n] of the residual self-interference cancellation signal is calculated by Equation (8).
그리고 수학식 8로부터 수학식 9에 따라 심볼([n*])을 탐색할 수 있다.Then, a symbol ([n * ]) can be searched from
수학식 9에 따라 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 대응하는 심볼([n*])이 판별되면, 수학식 7의 (n > n* - γ) 항목에 따라 대응하는 심볼([n*])에 망각 팩터(λ)의 영향이 나타나도록 하는 망각 팩터 반영 심볼수(γ)의 최소값을 도5 에서와 같이 획득한다.When the symbol ([n * ]) corresponding to the signal level of the required signal s i [n] is determined according to Equation 9, the corresponding symbol (according to the item (n> n * -γ) of Equation 7 ( The minimum value of the number of symbols (γ) for reflecting the forgetting factor such that the influence of the forgetting factor (λ) appears in [n * ]) is obtained as in FIG. 5.
도5 에 도시된 바와 같이, 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 기반하여, 망각 팩터(λ)를 최적화하면, 오차 신호(ei[n])가 빠르게 수렴될 수 있으면서도 정확한 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 추정할 수 있도록 한다.As shown in Fig. 5, based on the signal level of the required signal s i [n], optimizing the forgetting factor λ, the error signal e i [n] can be quickly converged, yet accurate. 2 Let the self-interference channel gain (h i 2 ) be estimated.
이때 망각 팩터(λ)의 초기값은 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 따라 휴리스틱하게 선택될 수 있다.At this time, the initial value of the forgetting factor λ may be heuristically selected according to the signal level of the required signal s i [n].
다시 도4 를 참조하면, 망각 팩터 설정부의 신호 레벨 검출부(474)는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])인 오차 신호(ei[n])를 인가받아 desire signal(si[n])의 레벨을 수학식 8과 같이 검출한다. 그리고 신호 레벨 검출부(474)는 수학식 11을 만족하는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])의 신호 레벨(α[n*])을 탐색한다. 수학식 11을 만족하는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])의 신호 레벨(α[n*])의 심볼([n*])이 탐색되면, 망각 팩터 반영 심볼수(γ)를 판별한다. 그리고 스텝 사이즈 결정부(473)는 망각 팩터 반영 심볼수(γ)에 따라 스텝 사이즈(μ)를 결정하여, 망각 팩터 최적화부(472)로 전달한다.Referring back to FIG. 4, the signal
망각 팩터 최적화부(472)는 수학식 7에 따라 그리고 망각 팩터(λ)를 최적화하고, 최적화된 망각 팩터(λ)를 제2 간섭 채널이득 추정부(471)로 전달한다.The forgetting
제2 간섭 채널이득 추정부(471)는 수학식 2에 따라 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 RLS 알고리즘을 이용하여 획득하되, 망각 팩터 최적화부(472)에서 인가되는 망각 팩터(λ)를 반영하여 이전 추정된 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 기지정된 비율로 반영하여 반복 추정하여 획득하고, 획득된 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)에 따라 2 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 2[n] = ㎑i[n])를 감산기(430)로 전달한다.The second interference
도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법을 나타낸다.6 shows a self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal according to an embodiment of the present invention.
도2 내지 도5 를 참조하여, 도6 의 자기간섭 제거 방법을 설명하면, 우선 단말은 제1 모드(mode1)를 선택하여 송신 신호(xi.PA[n])를 송신하고, 수신 신호를 하향 변환 및 디지털 변환하여 수신 심볼(yi.res[n])을 획득한다(S10). 제1 모드(mode1)에서 송신기(100)는 전력 증폭기(150)가 선형 특성을 갖는 로우 레벨 구간으로 동작하도록 송신 신호(xi.PA[n])를 출력한다. 이때 선행 보상부(120)는 자기간섭 신호를 선형화하기 위한 선행 보상 동작을 수행하지 않는다.Referring to FIGS. 2 to 5, when the self-interference cancellation method of FIG. 6 is described, first, the terminal selects the first mode (mode1) to transmit a transmission signal (x i.PA [n]), and transmits the received signal. Down-converted and digital-converted to obtain a received symbol (y i.res [n]) (S10). In the first mode (mode1), the
이에 수신기(200)의 보상 함수 획득부(240)는 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 수학식 2에 따라 추정한다(S20). 수학식 2에 나타난 바와 같이, 보상 함수 획득부(240)는 추정된 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 이용하여, 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n])를 계산하고, 계산된 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n])와 수신 심볼(yi.res[n]) 사이의 차가 최소화되도록 RLS 알고리즘을 이용하여, 반복적 계산함으로써, 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 추정할 수 있다. 여기서 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 1[n])와 수신 심볼(yi.res[n]) 사이의 차는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])로 출력된다.Accordingly, the compensation
제1 모드(mode1)에서는 자기간섭 신호가 선형 특성을 갖게 되므로, 보상 함수 획득부(240)는 반복 계산이 요구되는 RLS 알고리즘을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 추정함에도 적은 연산으로 빠르게 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)을 추정할 수 있다.In the first mode (mode1), since the self-interference signal has a linear characteristic, the compensation
제1 자기간섭 채널이득(hi 1)이 추정되면, 단말은 제2 모드(mode2)를 선택하여 송신 신호(xi.PA[n])를 송신하고, 수신 신호를 하향 변환 및 디지털 변환하여 수신 심볼(yi.res[n])을 획득한다(S30). 제2 모드(mode2)에서 송신기(100)는 전력 증폭기(150)가 비선형 특성을 갖는 하이 레벨 구간으로 동작하도록 송신 신호(xi.PA[n])를 출력하며, 이때 선행 보상부(120)는 보상 함수 획득부(240)에서 인가되는 보상 함수(P(·))를 이용하여 자기간섭 신호를 선형화하기 위한 선행 보상 동작을 수행한다.When the first self-interference channel gain (h i 1 ) is estimated, the terminal selects the second mode (mode2) to transmit the transmission signal (x i.PA [n]), and down-converts and digitally converts the received signal. A reception symbol (y i.res [n]) is obtained (S30). In the second mode (mode2), the
수신기(200)의 보상 함수 획득부(240)는 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 수학식 2에 따라 추정하고, 추정된 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)을 기반으로 보상 계수(ci[n])를 수학식 5에 따라 추정한다(S40). 여기서 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)은 이전 추정된 보상 계수(ci[n])를 기반으로 추정될 수 있으며, 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)의 초기값은 제1 모드(mode1)에서 최종적으로 추정된 제1 자기간섭 채널이득(hi 1)로 설정된다.The compensation
제2 자기간섭 채널이득(hi 2)과 보상 계수(ci[n])가 추정되면, 보상 함수 획득부(240)는 자기간섭 신호를 재구성하여 재구성된 제2 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi 2[n] = ㎑i[n])를 획득하고, 수신 심볼(yi.res[n])과의 차로부터 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])를 획득한다(S50).When the second self-interference channel gain h i 2 and the compensation coefficient c i [n] are estimated, the compensation
그리고 보상 함수 획득부(240)는 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])의 잔류자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])을 수학식 8에 따라 획득하여, 잔류자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])이 필요 신호(si[n])의 신호 레벨 미만으로 수렴하는지 판별한다(S60).In addition, the compensation
만일, 잔류자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])이 수렴하면, 보상 함수 획득부(240)는 추정된 보상 계수(ci[n])를 이용하여, 수학식 4와 같이 선행 보상 함수(Pi(·))를 획득하고, 획득된 선행 보상 함수(Pi(·))를 선행 보상부(120)로 전달하여, 자기간섭 신호의 비선형성이 사전에 보상되도록 한다.If the signal level α [n] of the residual interference cancellation signal converges, the compensation
그러나 잔류자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])이 수렴되지 않으면, 다시 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)과 보상 계수(ci[n])를 추정한다(S40). 이때 보상 함수 획득부(240)는 빠르고 정확하게 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)과 보상 계수(ci[n])할 수 있도록 망각 팩터(λ)를 최적화하고 최적화된 망각 팩터(λ)에 따라 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n])의 이후 반영 비율을 조절함으로써, 제2 자기간섭 채널이득(hi 2)과 보상 계수(ci[n])가 빠르고 정확하게 추정될 수 있도록 한다.However, if the signal level α [n] of the residual interference signal is not converged, the second self-interference channel gain h i 2 and the compensation coefficient c i [n] are estimated (S40). At this time, the compensation
여기서 망각 팩터(λ)는 MSE(Mean Square Error) 기반으로 최적화 될 수 있다. 망각 팩터(λ)는 잔류자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n]) 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 대응하는 심볼([n*])을 탐색하고, 대응하는 심볼([n*])에 망각 팩터(λ)의 영향이 나타나도록 하는 망각 팩터 반영 심볼수(γ)의 최소값을 이용하여 수학식 7과 같이 망각 팩터(λ)를 선택함으로써 최적화 할 수 있다.Here, the forgetting factor (λ) may be optimized based on Mean Square Error (MSE). The forgetting factor (λ) searches for a symbol ([n * ]) corresponding to the signal level of the signal level ([alpha] [n]) of the residual interference signal and the required signal (s i [n]), and the corresponding symbol ( It can be optimized by selecting the forgetting factor (λ) as shown in Equation (7) by using the minimum value of the number of symbols (γ) that reflects the forgetting factor that causes the effect of the forgetting factor (λ) to appear in [n * ]).
도7 은 본 발명의 일실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.7 shows a simulation result of self-interference cancellation performance of a full-duplex communication terminal according to an embodiment of the present invention.
도7 은 LTE 통신 환경에서 표1 의 시뮬레이션 조건에 따라 수행된 결과를 나타낸다.7 shows the results performed according to the simulation conditions in Table 1 in the LTE communication environment.
도7 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법은 필요 신호(si[n])의 신호 레벨에 적응적으로 자기간섭 신호를 빠르게 제거할 수 있다.As illustrated in FIG. 7, the self-interference cancellation method of the full-duplex communication terminal according to the present embodiment can quickly remove the self-interference signal adaptively to the signal level of the required signal s i [n].
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention can be implemented as a computer program stored in a medium for execution on a computer. Computer readable media herein can be any available media that can be accessed by a computer, and can also include any computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and ROM (readable) Dedicated memory), RAM (random access memory), CD (compact disk) -ROM, DVD (digital video disk) -ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
BS1, BS2: 기지국 UE: 사용자 단말
100: 송신기 110: 코딩 및 변조부
120: 선행 보상부 130: DAC
140: 상향 변조부 150: 전력 증폭기
200: 수신기 210: 저잡음 증폭기
220: 하향 변환부 230: ADC
240: 보상 함수 획득부 250: 디코딩 및 복조부
310: 송신 안테나 310: 수신 안테나
241: 선행 보상 계수 추정부 240: 선행 보상 함수 획득부
410: 보상계수 추정부 430: 감산기
450: 모드 선택 스위치 460: 제1 자기 간섭 신호 재구성부
470: 제2 자기 간섭 신호 재구성부BS1, BS2: Base station UE: User terminal
100: transmitter 110: coding and modulation unit
120: preceding compensation unit 130: DAC
140: up-modulation unit 150: power amplifier
200: receiver 210: low noise amplifier
220: downconverter 230: ADC
240: compensation function acquisition unit 250: decoding and demodulation unit
310: transmit antenna 310: receive antenna
241: pre-compensation coefficient estimator 240: pre-compensation function acquisition unit
410: compensation coefficient estimator 430: subtractor
450: mode selection switch 460: first self-interference signal reconstruction unit
470: second self-interference signal reconstruction unit
Claims (14)
전력 증폭기가 선형 및 비선형 특성으로 동작하는 구간에 따라 제1 모드와 제2 모드로 구분하여 증폭된 송신 신호를 상기 다수의 안테나로 출력하되, 상기 제2 모드에서 상기 전력 증폭기의 비선형 특성을 선행 보상 함수에 따라 디지털 신호 레벨에서 선행 보상하여 상기 송신 신호를 출력하는 다수의 송신기; 및
상기 다수의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼과 상기 송신기로부터 송신 데이터를 디지털 변조한 송신 심볼을 인가받고,
상기 제1 모드에서 자기간섭 신호의 선형성에 기반하여 상기 수신 심볼과 상기 송신 심볼을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하며,
상기 제2 모드에서 선행 보상되어 전송된 수신 심볼과 상기 송신 심볼 및 상기 제1 자기간섭 채널이득으로부터 제2 자기간섭 채널이득 및 선행 보상 계수를 교대로 반복적으로 추정하며, 상기 선행 보상 계수에 따라 상기 선행 보상 함수를 획득하여 상기 송신기로 전달하는 다수의 수신기; 를 포함하는 전이중 통신 단말.Multiple antennas;
According to a section in which the power amplifier operates with linear and nonlinear characteristics, the amplified transmission signal is output to the plurality of antennas by dividing into a first mode and a second mode, and the nonlinear characteristics of the power amplifier are compensated in advance in the second mode. A plurality of transmitters for outputting the transmission signal by precompensating at a digital signal level according to a function; And
A reception symbol that digitally converts a received signal received through the plurality of antennas and a transmission symbol that is digitally modulated transmission data are received from the transmitter,
Based on the linearity of the self-interference signal in the first mode, the first self-interference channel gain is estimated using the received symbol and the transmission symbol, and a first reconstructed self-interference signal is obtained,
In the second mode, the second self-interference channel gain and the preceding compensation coefficient are alternately repeatedly estimated from the received symbol and the transmission symbol and the first self-interference channel gain, which are pre-compensated and transmitted, and according to the preceding compensation coefficient, A plurality of receivers acquiring a preceding compensation function and transmitting it to the transmitter; Full-duplex communication terminal comprising a.
상기 수신 신호를 기저대역 신호로 주파수 하향 변환하는 하향 변환부;
하향 변환된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 수신 심볼을 출력하는 ADC;
상기 제1 모드에서 상기 수신 심볼과 제1 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 RLS 알고리즘에 따라 반복적으로 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고,
상기 제2 모드에서 상기 선행 보상 함수에 따라 선행 보상된 수신 심볼과 제2 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 제2 자기간섭 채널이득을 추정하며, 추정된 제2 자기간섭 채널이득으로부터 획득되는 제2 재구성 자기간섭 신호와 상기 수신 심볼 및 상기 선행 보상 계수 사이의 기지정된 관계에 따라 상기 선행 보상 계수를 추정하고,
추정된 상기 선행 보상 계수에 따라 업데이트된 선행 보상 함수를 획득하여, 상기 송신기로 전달하는 보상 함수 획득부; 를 포함하는 전이중 통신 단말.The method of claim 1, wherein the receiver
A down-conversion unit that down-converts the received signal into a baseband signal;
An ADC which converts the down-converted received signal into a digital signal and outputs the received symbol;
In the first mode, the first self-interference channel gain is repeatedly estimated according to an RLS algorithm to minimize the difference between the received symbol and the first reconstructed self-interference signal,
In the second mode, the second self-interference channel gain is estimated so that the difference between the pre-compensated received symbol and the second reconstructed self-interference signal according to the preceding compensation function is minimized, and the second obtained from the estimated second self-interference channel gain. Estimate the preceding compensation coefficient according to a known relationship between a reconstructed self-interference signal and the received symbol and the preceding compensation coefficient,
A compensation function acquiring unit acquiring an updated preceding compensation function according to the estimated preceding compensation coefficient, and transmitting the updated compensation function to the transmitter; Full-duplex communication terminal comprising a.
상기 제1 모드에서 상기 수신 심볼(yi.res[n])과 상기 송신기로부터 송신 심볼(X[n])을 인가받아 상기 제1 자기간섭 채널이득(hi[n])을
수학식
(여기서 hij과 Mij는 각각 i번째 송신 안테나와 j번째 수신 안테나 사이의 자기간섭 채널(SI)의 채널이득과 길이, φk(xj)는 자기간섭을 갖는 시스템 모델의 기본 함수로서 φk(xj) = |xj[n]|k-1xj[n](여기서 xj[n]은 j번째 송신기의 송신 데이터), Nt는 안테나 수)
에 따라 추정하고,
상기 수신 심볼과 상기 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi[n])의 차인 제1 자기 간섭 제거 신호(yi.DC[n])를
수학식
에 따라 획득하는 전이중 통신 단말.The method of claim 2, wherein the compensation function acquisition unit
In the first mode, the first self-interference channel gain (h i [n]) is received by receiving the received symbol (y i.res [n]) and the transmission symbol (X [n]) from the transmitter.
Equation
(Where h ij and M ij are the channel gain and length of the self-interference channel (SI) between the i th transmit antenna and the j th receive antenna, respectively, φ k (x j ) is the basic function of the system model with self-interference. k (x j ) = | x j [n] | k-1 x j [n] (where x j [n] is the transmission data of the jth transmitter), N t is the number of antennas)
Estimate according to,
The first self-interference cancellation signal (y i.DC [n]) that is the difference between the received symbol and the first reconstructed self-interference signal (X [n] h i [n])
Equation
Full duplex communication terminal obtained according to.
상기 제2 모드에서 상기 수신 심볼(yi.res[n])과 상기 송신기로부터 송신 심볼(X[n])을 인가받아 상기 제2 자기간섭 채널이득(hi[n])을
수학식
에 따라 추정하고,
상기 선행 보상 계수(ci[n])를
수학식
에 따라 추정하는 전이중 통신 단말.The method of claim 2, wherein the compensation function acquisition unit
In the second mode, receiving the received symbol (y i.res [n]) and the transmitting symbol (X [n]) from the transmitter, the second self-interference channel gain (h i [n]) is obtained.
Equation
Estimate according to,
The preceding compensation coefficient (c i [n])
Equation
Full duplex communication terminal estimated according to.
보상 함수(·)를
수학식
(cij (k)는 i번째 송신기와 j번째 수신기 사이의 k번째 비선형 채널에 대한 선행 보상 계수를 나타내며, KPC는 선행 보상 함수(P(·))의 차수(order of pre-calibration function)를 나타내고, w는 선행 보상 함수(P(·))의 탭 수(number of taps of pre-calibration function)를 나타낸다.)
에 따라 획득하는 전이중 통신 단말.The method of claim 4, wherein the compensation function acquisition unit
Compensation function (·)
Equation
(c ij (k) represents the pre-compensation coefficient for the k-th nonlinear channel between the i-th transmitter and the j-th receiver, and K PC is the order of the pre-calibration function (P (·)) And w denotes the number of taps of pre-calibration function (P (·)).)
Full duplex communication terminal obtained according to.
상기 제2 모드에서 상기 수신 심볼과 상기 제2 재구성 자기간섭 신호의 차인 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n] 또는 오차 신호(ei[n]))의 반영 비율을 조절하는 망각 팩터가 반영된 RLS 알고리즘에 기반하여 상기 선행 보상 계수를 추정하며, 상기 망각 팩터는 desire signal(si[n])의 신호 레벨에 따라 MSE(Mean Square Error) 방식에 기반하여, 조절되는 전이중 통신 단말.The method of claim 2, wherein the compensation function acquisition unit
In the second mode, an oblivion factor adjusting a reflection ratio of the self-interference cancellation signal (y i.DC [n] or error signal (e i [n])), which is a difference between the received symbol and the second reconstructed self-interference signal, The preceding compensation coefficient is estimated based on the reflected RLS algorithm, and the forgetting factor is a full-duplex communication terminal that is adjusted based on a Mean Square Error (MSE) method according to a signal level of desire signal (s i [n]).
상기 자기간섭 제거 신호와 상기 desire signal(si[n])의 신호 레벨의 차에 대응하는 잔류 자기간섭 제거 신호의 신호 레벨(α[n])이 상기 desire signal(si[n])의 신호 레벨에 대응하는 심볼([n*])을 탐색하고, 탐색된 심볼([n*])이 망각 팩터(λ)의 영향이 나타나도록 하는 망각 팩터 반영 심볼수(γ)를 확인하여 상기 망각 팩터(λ)를 수학식
에 따라 조절하는 전이중 통신 단말.The method of claim 6, wherein the compensation function acquisition unit
The signal level (α [n]) of the residual self-interference cancellation signal corresponding to the difference between the signal level of the self-interference cancellation signal and the desire signal (s i [n]) is equal to that of the desire signal (s i [n]). The symbol ([n * ]) corresponding to the signal level is searched for, and the number of symbols reflected by the forgetting factor (γ) that causes the searched symbol ([n * ]) to show the effect of the forgetting factor (λ) is confirmed. Factor (λ)
Full-duplex communication terminal to adjust according to.
제1 모드에서 송신기의 전력 증폭기가 선형 특성으로 동작하는 구간으로 송신 신호를 송신하고, 송신기에서 송신 데이터가 디지털 변조된 송신 심볼과 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼을 획득하는 단계;
자기간섭 신호의 선형성에 기반하여 상기 수신 심볼과 상기 송신 심볼을 이용하여 제1 자기간섭 채널이득을 추정하고 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하는 단계;
제2 모드에서 상기 전력 증폭기가 비선형 특성으로 동작하는 구간에서 선행 보상 함수에 따라 디지털 신호 레벨에서 상기 비선형 특성을 선행 보상하여 송신 신호를 송신하고, 송신기에서 송신 데이터가 디지털 변조된 송신 심볼과 수신 신호를 디지털 변환한 수신 심볼을 획득하는 단계;
선행 보상되어 전송된 수신 심볼과 상기 송신 심볼 및 상기 제1 자기간섭 채널이득으로부터 교대로 반복하여 제2 자기간섭 채널이득 및 선행 보상 계수를 추정하는 단계; 및
상기 선행 보상 계수에 따라 상기 선행 보상 함수를 획득하여 상기 송신기로 전달하는 단계; 를 포함하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.In a method for removing self-interference of a full-duplex communication terminal including a plurality of antennas, a plurality of transmitters and a plurality of receivers,
Transmitting a transmission signal in a section in which the power amplifier of the transmitter operates in a linear characteristic in the first mode, and obtaining a transmission symbol in which the transmission data is digitally modulated and a reception symbol in which the reception signal is digitally converted;
Estimating a first self-interference channel gain and obtaining a first reconstructed self-interference signal based on the linearity of the self-interference signal;
In the second mode, the power amplifier is pre-compensated for the non-linear characteristic at a digital signal level according to a pre-compensation function in a period in which the power amplifier operates with a non-linear characteristic, and transmits a transmission signal. Obtaining a digitally converted reception symbol;
Estimating a second self-interference channel gain and a pre-compensation coefficient by alternately iterating from the pre-compensated transmitted symbol and the transmission symbol and the first self-interference channel gain; And
Obtaining the preceding compensation function according to the preceding compensation coefficient and transmitting it to the transmitter; Self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal comprising a.
상기 수신 심볼과 제1 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 RLS 알고리즘에 따라 반복적으로 제1 자기간섭 채널이득을 추정하여 제1 재구성 자기간섭 신호를 획득하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.10. The method of claim 8, wherein obtaining the first reconstructed self-interference signal is
A self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal to obtain a first reconstructed self-interference signal by repeatedly estimating a first self-interference channel gain according to an RLS algorithm so that the difference between the received symbol and the first reconstructed self-interference signal is minimized.
상기 수신 심볼(yi.res[n])과 상기 송신기로부터 송신 심볼(X[n])을 인가받아 상기 제1 자기간섭 채널이득(hi[n])을
수학식
(여기서 hij과 Mij는 각각 i번째 송신 안테나와 j번째 수신 안테나 사이의 자기간섭 채널(SI)의 채널이득과 길이, φk(xj)는 자기간섭을 갖는 시스템 모델의 기본 함수로서 φk(xj) = |xj[n]|k-1xj[n](여기서 xj[n]은 j번째 송신기의 송신 데이터), Nt는 안테나 수)
에 따라 추정하고,
상기 수신 심볼과 상기 제1 재구성 자기간섭 신호(X[n]hi[n])의 차인 제1 자기 간섭 제거 신호(yi.DC[n])를
수학식
에 따라 획득하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.10. The method of claim 9, wherein obtaining the first reconstructed self-interference signal is
The first self-interference channel gain (h i [n]) is received by receiving the received symbol (y i.res [n]) and the transmitting symbol (X [n]) from the transmitter.
Equation
(Where h ij and M ij are the channel gain and length of the self-interference channel (SI) between the i th transmit antenna and the j th receive antenna, respectively, φ k (x j ) is the basic function of the system model with self-interference. k (x j ) = | x j [n] | k-1 x j [n] (where x j [n] is the transmission data of the jth transmitter), N t is the number of antennas)
Estimate according to,
The first self-interference cancellation signal (y i.DC [n]) that is the difference between the received symbol and the first reconstructed self-interference signal (X [n] h i [n])
Equation
A self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal acquired according to.
상기 선행 보상 함수에 따라 선행 보상된 수신 심볼과 제2 재구성 자기간섭 신호의 차가 최소화되도록 제2 자기간섭 채널이득을 추정하는 단계; 및
추정된 제2 자기간섭 채널이득으로부터 획득되는 제2 재구성 자기간섭 신호와 상기 수신 심볼 및 상기 선행 보상 계수 사이의 기지정된 관계에 따라 상기 선행 보상 계수를 추정하는 단계; 를 포함하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.The method of claim 10, wherein estimating the preceding compensation coefficient is
Estimating a second self-interference channel gain such that a difference between a previously-compensated received symbol and a second reconstructed self-interference signal is minimized according to the preceding compensation function; And
Estimating the preceding compensation coefficient according to a predetermined relationship between the second reconstructed self-interference signal obtained from the estimated second self-interference channel gain and the received symbol and the preceding compensation coefficient; Self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal comprising a.
수학식
에 따라 추정하고,
상기 선행 보상 계수(ci[n])를
수학식
에 따라 추정하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.The method of claim 11, wherein estimating the preceding compensation coefficient is
Equation
Estimate according to,
The preceding compensation coefficient (c i [n])
Equation
A self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal estimated according to.
보상 함수(·)를
수학식
(cij (k)는 i번째 송신기와 j번째 수신기 사이의 k번째 비선형 채널에 대한 선행 보상 계수를 나타내며, KPC는 선행 보상 함수(P(·))의 차수(order of pre-calibration function)를 나타내고, w는 선행 보상 함수(P(·))의 탭 수(number of taps of pre-calibration function)를 나타낸다.)
에 따라 획득하는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.The method of claim 12, wherein the step of transmitting to the transmitter
Compensation function (·)
Equation
(c ij (k) represents the pre-compensation coefficient for the k-th nonlinear channel between the i-th transmitter and the j-th receiver, and K PC is the order of the pre-calibration function (P (·)) And w denotes the number of taps of pre-calibration function (P (·)).)
A self-interference cancellation method of a full-duplex communication terminal obtained according to the method.
상기 제2 모드에서 RLS 알고리즘 기반 상기 선행 보상 계수 추정 시에 상기 수신 심볼과 상기 제2 재구성 자기간섭 신호의 차인 자기간섭 제거 신호(yi.DC[n] 또는 오차 신호(ei[n]))의 반영 비율을 조절하는 망각 팩터를 적용하여 추정하며, 상기 망각 팩터는 desire signal(si[n])의 신호 레벨에 따라 MSE(Mean Square Error) 방식에 기반하여, 조절되는 전이중 통신 단말의 자기간섭 제거 방법.The method of claim 11, wherein estimating the preceding compensation coefficient is
The self-interference cancellation signal (y i.DC [n] or error signal (e i [n])) which is the difference between the received symbol and the second reconstructed self-interference signal when estimating the preceding compensation coefficient based on the RLS algorithm in the second mode. ) Is estimated by applying the forgetting factor to adjust the reflection ratio, and the forgetting factor is based on the Mean Square Error (MSE) method according to the signal level of the desire signal (s i [n]), and is adjusted. How to remove self-interference.
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