KR20010071441A - 간섭에 의한 방해파 캔슬러 - Google Patents

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시부야가즈히꼬
이아이나오히꼬
이마무라고이찌로
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닛폰 호소 교카이
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Abstract

BST-OFDM 방식, DVB-T 방식 등에 의한 디지털방송파의 단일주파수 네트워크에서의 직접 중계방식의 방송파중계소에 있어서, 송신안테나와 수신안테나와의 사이의 간섭에 의한 방해성분을 제거하기 위해, 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 받아, 간섭에 의한 방해파전송로의 전달특성과 같은 전달특성을 갖는 디지털필터에 의해, 간섭에 의한 방해성분에 대응한 복제신호를 발생하는 디지털신호처리부 및 수신안테나로 수신한 간섭에 의한 방해성분을 포함하고 있는 수신신호로부터, 상기 디지털신호처리부에서 생성한 복제신호를 감산하여 간섭에 의한 방해성분을 제거한 신호를 출력하는 감산기를 형성하고, 이 감산기로부터 출력되는 간섭에 의한 방해성분을 제거한 신호를 중계방송장치에 공급하고, 이로써 증폭된 신호를 송신안테나로부터 송신한다. 상기 디지털신호처리부에는, 디지털필터와, 그 탭계수를, BST-OFDM 신호에 포함되는 CP 신호, 및 BPSK 변조파인 TMCC 신호, AC 신호, SP 신호의 각 캐리어의 진폭이 일정한 것을 이용하여 간섭에 의한 방해파 전송로의 전달함수를 추정하여 설정하는 탭계수 작성회로를 형성한다.

Description

간섭에 의한 방해파 캔슬러{CANCELLER FOR JAMMING WAVE BY INTERFERENCE}
현재의 방송파중계에서는, 수신주파수와 송신주파수가 다른 다주파수 네트워크 MFN (Multi Frequency Network) 가 채용되고 있어, 송신안테나에서 발사되는 송신전파가 수신안테나로 수신되어도, 자국송신전파는 수신필터로 충분히 감쇠되기 때문에, 회귀하는 문제는 발생하지 않는다. 또, 송신과 수신에 동일한 주파수를 사용하는 경우에는, 송신전력이 작은 국에 한정되고, 또한, 이 경우에는 송신안테나와 수신안테나의 물리적 거리를 충분히 확보하는 분리형식을 취하기 때문에, 송신전파는 수신안테나 입력에서 충분히 감쇠되고 있기 때문에, 회귀는 거의 발생하지 않아 문제로 되지는 않는다.
이에 대하여, 실시가 검토되고 있는 지상디지털방송에서는 BST-OFDM (Band Segmented Transmission Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식이 유력하다. 이 방식은 멀티패스 변형에 대하여 강하고, 여러가지 서비스 형태에 대응할 수 있는 것 등의 이점과 함께. SFN 이 가능하다는 특징을 갖고 있다. 지상 디지털방송을 도입하는데 있어, 기존의 아날로그방송과 공존하기 위해서는, 디지털방송은 빈채널을 이용할 필요가 있으나, 빈채널의 수가 적기 때문에, SFN 은 필요조건으로 된다.
SFN 을 실현하는데 문제가 되는 것은, 비분리형 방송파중계소에 있어서의 송신안테나와 수신안테나와의 사이의 회귀하는 현상으로, 전송품질의 열화를 발생시킬뿐만아니라, 송신안테나와 수신안테나와의 사이의 결합량이 큰 경우에는 발진을 일으켜, 재송신을 불가능하게 한다. 회귀하는 양을 작게 하기 위해서는, 수신안테나와 송신안테나의 물리적 거리를 둔 분리형방송파 중계소로 하여, 지형 등에 의한 차폐효과를 이용하는 방법이 있으나, 비용적으로 불리하다.
또한, 송신안테나와 수신안테나를 접근시켜 배치하여, 동일주파수로 재송신하고 있는 예로서, 무선호출기술을 사용하는 포켓벨시스템용의 중계소의 예가 있고, 전기적인 방법을 사용하여 회귀하는 것을 캔슬하고 있다. 단, 이 무선호출시스템에서는, 수신전파를 일단 데이터에 복조하고, 다시 변조를 실시하는 재생중계방식이 채용되고 있다. 그러나, 이와 같은 재생중계방식은, 지상디지털방송에 있어서의 중계소와 같이, 중계소에서의 지연시간을 충분히 짧게 하는 것이 요구되는 OFDM 신호를 사용하는 SFN 에는 적용할 수 없다. 또, 이와 동시에, 디지털 방송파의 중계의 경우, 대역폭이 수 10 ㎑ 로 매우 좁은 포켓벨 시스템에 비하여 대역폭이 약 6 ㎒ 로 매우 넓게, 회귀하는 것에서 기인하는 대역내특성도 매우 복잡하기 때문에, 포켓벨시스템에 있어서의 회귀를 캔슬하는 방식을 지상 디지털방송의 중계에 적용할 수는 없다.
상술한 바와 같이, 지상 디지털방송의 도입시에는, 빈채널이 부족하기 때문에 SFN 을 실현하는 것이 필요하게 된다. OFDM 신호는, 캐리어수를 많이 함으로써, 단일 캐리어 변조방식과 비교하여 심볼주파수를 낮게 하고, 1 심볼기간을 길게 하는 것이 가능하다. 따라서, 전송효율을 약간 저하시키는 것만으로, 비교적 장기간의 가드인터벌을 부가하는 것이 가능해지고, 따라서, 강력한 내멀티패스특성을 갖게 할 수 있다. 이 멀티패스에 강하다는 특성을 이용함으로써 SFN 이 가능해진다.
SFN 에 있어서, 방송파중계를 실시하는 경우에 중요하게 되는 것은, 첫번째 중계소내에 설치되어, 수신신호의 전력증폭을 실시하는 증폭기를 주로 포함하는 중계방송장치에 있어서의 지연시간, 둘째로 전송신호의 대역폭이다. 상술한 바와 같이, 포켓벨 시스템 등의 통신분야에서 이용되는 회귀 캔슬러 기능을 갖는 중계소는, 수신전파를 일단 데이터에 복조하여 재변조를 실시하는 재생중계방식으로, 또, 대역폭도, 지상디지털방송의 1 채널당의 대역폭이 6 ㎒ (일본의 경우) 인 것에 대하여, 수 10 ㎑ 로 매우 좁다. 이 방식을 지상디지털방송의 OFDM 신호에 적용한 경우를 고려한다. OFDM 변조파의 1심볼의 시간길이는 통신의 경우 그것보다훨씬 길기 때문에, 일단 데이터를 복조하는데, 가드인터벌보다 긴 지연시간이 중계방송장치에서 발생해 버린다. 이 경우, 일반수신자의 수신기에서는, 가드인터벌을 초과한 매우 긴 지연시간의 멀티패스방해를 받게 되어, 실수율이 크게 열화되어 버린다.
즉, 상기 이유로부터, 중계방송장치에 있어서의 지연시간은 가드인터벌과 비교하여 충분히 작게 할 필요가 있다. 또, 통신분야에서 사용되고 있는 간섭에 의한 방해파 캔슬러에서는, 재송신출력에서 분배한 복소신호에, 복소계수를 가산하여 입력측에 귀환시킴으로써 간섭에 의한 방해파를 캔슬하는 방식을 채용하고 있다. 전송대역폭이 충분히 좁은 경우에는, 매우 긴 지연시간의 간섭에 의한 방해파가 없다고 하면, 대역내특성은 평탄한 것으로 간주할 수 있기 때문에, 간섭에 의한 방해파 캔슬은 이 방법으로도 되지만, 대역폭이 약 6 ㎒ (일본의 경우) 로 광대역인 지상디지털방송에서는, 지연시간이 다른 복수의 간섭에 의한 방해파에 의한 복잡한 대역특성이 예상되기 때문에, 단순한 복소계수의 가산에 의한 귀환으로는 대역내 전체를 등화할 수는 없다.
본 발명의 목적은, 종래부터 통신분야에서 실시되고 있는 재생중계방식이 아니라, 수신신호를 단순하게 증폭하여 재송신을 실시하는 직접 중계방식에 적용할 수 있고, 따라서, 지상디지털방송과 같은 광대역의 신호에 대해서도 원리적으로 중계방송설비에 있어서의 지연시간이 커지지 않는 간섭에 의한 방해파 캔슬러를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 디지털방송이나 디지털전송에 있어서의 중계소에 설치된 중계장치에 있어서 방해파를 제거 또는 저감시키는 기술에 관한 것으로, 특히 단일주파수 네트워크 SFN (Single Frequency Network) 에 있어서의 중계소의 송신안테나와 수신안테나 사이에서의 신호의 회귀에 의한 방해파, 멀티패스에 의한 에코방해파 또는 복수의 송신소로부터 동일한 신호가 송신될 때에 본래 수신해야하는 송신소 이외의 송신소로부터의 신호를 수신하는 것에 의한 방해파 등을 캔슬하는 기술에 관한 것이다. 본 명세서에서는 상술한 종류의 방해파를 설명의 편의상, 간섭에 의한 방해파로 총칭하기로 한다.
도 1 은 방송파 중계소의 송수안테나간에서의 회귀를 캔슬하는 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 원리적 구성의 일례를 나타낸 블럭도이다.
도 2 는 방송파중계소의 송수안테나간에서의 회귀를 캔슬하는 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 원리적 구성의 다른 예를 나타낸 블럭도이다.
도 3 은 도 1 의 구성에 의해 회귀를 캔슬할 수 있는 것을 설명하기 위해, 도 1 의 회로구성중의 신호와 그 푸리에 변환, 및 각 회로블럭의 임펄스 응답과 그 푸리에변환을 나타내는 블럭도이다.
도 4 는 BST-OFDM 신호의 OFDM 세그먼트의 구성을 나타내는 선도이다.
도 5 는 동기변조부의 OFDM 세그먼트의 일 구성예를 나타내는 선도이다.
도 6 은, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 제 1 실시형태를 나타내는 블럭도이다.
도 7 은 도 6 중의, 회귀 신호의 복제를 발생하는 디지털 신호 처리부의 상세한 구성예를 나타내는 블럭도이다.
도 8 은 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 제 2 실시형태를 나타낸 블럭도이다.
도 9 는 도 8 중의 회귀 신호의 복제를 발생하는 디지털 신호 처리부의 상세한 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 10 은, 대역통과특성을 갖는 실수계수 디지털 필터 (어댑티브 필터) 를 사용하여 구성한 회귀 신호의 복제를 발생하는 디지털 신호 처리부의 상세한 구성예를 나타내는 블럭도이다.
도 11 은, 어댑티브 디지털 필터의 일 구성예를 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러에서는, 중계방송장치 (중계소내의 기기로, 특히 신호의 전력증폭을 실시하는 증폭기를 말함) 의 출력측 또는 입력측으로부터 분배하여 꺼낸 신호를 직교복조하여 등가복소 베이스밴드 신호로 변환후, 그 변환된 신호가 공급되도록 배치한 후술하는 종류의 디지털 필터를 사용하여 중계소의 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달특성과 같은 전달특성을 실현하여, 중계방송장치의 출력측 또는 입력측으로부터 분배하여 꺼낸 신호를 상기 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달특성과 같은 전달특성을 갖는 디지털 필터에 통하여 얻어지는 간섭에 의한 방해성분에 상당하는 복제신호를 작성하고, 이 복제신호를 간섭에 의한 방해성분을 포함하는 중계소의 수신입력신호로부터 감산함으로써, 중계소의 송신안테나와 수신안테나의 사이에서의 간섭에 의한 방해성분을 캔슬하도록 하고 있다. 물론, 이 감산은, 간섭에 의한 방해성분을 포함하는 중계소의 수신입력신호에, 캔슬용의 복제신호의 극성 (양 또는 음) 을 반전하여 가산함으로써 실시할 수도 있다.
즉, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러는, 수신안테나, 이 수신안테나로 수신한 신호를 증폭하는 중계방송장치, 및 이 중계방송장치에서 증폭된 신호를 송신하는 송신안테나를 갖는 직접 중계방식의 중계소에서 발생하는 간섭에 의한 방해성분을 제거하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러로서,
상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 받는 입력단자와, 간섭에 의한 방해성분에 상당하는 복제신호를 발생하는 출력단자를 갖는 디지털신호처리부와,
상기 수신안테나로 수신한 간섭에 의한 방해성분을 포함하고 있는 수신신호를 받는 제 1 입력단자와, 상기 디지털신호처리부의 출력단자로부터 출력되는 상기 복제신호를 받는 제 2 입력단자와, 상기 제 1 입력단자에서 받는 수신신호로부터 상기 제 2 입력단자에서 받는 복제신호를 감산하여 간섭에 의한 방해성분을 제거한 신호를, 상기 중계방송장치에 공급하는 출력단자를 갖는 감산기를 구비하는 것이다.
또, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 일 실시예에 있어서는, 상기 디지털신호처리부가, 어댑티브 복소 디지털 필터와, 이 어댑티브 복소 디지털 필터의 탭계수를, 상기 디지털 신호 처리부에 공급되는 신호를 처리하여 설정하는 탭계수작성회로를 구비하는 것이다. 이 탭계수작성회로에는, 상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 처리하여 등가 베이스밴드신호를 출력하는 직교복조기와, 이 등가 베이스밴드신호를 처리하여 간섭에 의한 방해파특성을 평가하는 신호를 출력하는 FFT (Fast Fourie Transform) 회로와, 이 FFT 회로로부터 출력되는 회귀 특성의 평가신호를 처리하여 복소 임펄스응답을 출력하는 DSP (Digital Signal Processor) 회로를 형성하고, 이 복소임펄스 응답에 따라 어댑티브 복소 디지털 필터의 탭계수를 설정할 수 있다. 본 발명에 의한 DSP 회로가 출력되는 임펄스응답은, 유한 비트길이 및 유한시간길이로, 즉 탭계수 그 자체에 대응한다.
또, 본 발명에 의한 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 다른 실시예에서는, 상기 디지털신호처리부가 대역통과특성을 갖는 실수계수 디지털 필터와, 이 실수 계수디지털 필터의 탭계수를 설정하는 회로를 구비하고, 이 실수계수 디지털 필터의 탭계수를 설정하는 회로에는, 상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 처리하여 등가 베이스밴드 신호를 출력하는 직교복조기와, 이 등가 베이스밴드 신호를 처리하여 간섭에 의한 방해파특성을 평가하는 신호를 출력하는 FFT 회로와, 이 FFT 회로로부터 출력되는 간섭에 의한 방해파특성의 평가신호를 처리하여 임펄스응답을 출력하는 DSP 회로를 형성하고, 이 임펄스 응답에 따라 상기 실수계수 디지털 필터의 탭계수를 설정할 수 있다.
또, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러는, BST-OFDM 방식 및 DVB-T 방식 등의 디지털방송에 적용하는 것이 바람직하지만, 전자에서의 실시예에서는, BST-OFDM 신호에 포함되는 CP 신호 및 BPSK 변조파인 TMCC 신호, AC 신호, SP 신호의 각 캐리어의 진폭이 일정한 것을 이용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수를 추정할 수 있다.
이와 같은 실시예에 있어서는, 상기 BST-OFDM 신호의 모든 심볼에 포함되는 CP 신호 또는 TMCC 신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 대강의 추정을 실시한 후, 계속하여 소정 심볼 간격으로 보내지지만, 주파수축 상에서는, 상기 CP 신호 또는 상기 TMCC 신호보다 작은 간격으로 배치되는 SP 신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 미세한 추정을 실시함으로써, 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 추정정밀도를 향상시킬 수 있다.
이하에 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
지상 디지털 방송에서 방송파 중계에 의해 SFN 을 구축하는 경우, 모국에서 도래해 온 방송파를 중계방송장치로 증폭하여, 완전히 동일한 주파수로 재송신한다. 이 때, 송신전파의 전계강도는 수신전파의 전계강도와 비교하여 매우 강하다. 수신안테나는 모국의 방향으로 지향성을 갖고 있지만, 송신안테나에는 서비스 지역의 형상에 맞춘 지향성을 갖게 하고 있어, 통상 넓은 각도로 전파가 방사된다. 따라서, 송신안테나의 수신안테나의 방향으로의 지향성 이득 및 반대로 수신안테나의 송신안테나 방향으로의 지향성 이득에 따라 회귀가 발생한다. 또한, 송신된 전파중 방송파 중계소 부근의 구축물, 수목, 산 등에서 반사되어 수신안테나로 되돌아오는 전파도 있어, 이들도 회귀하게 된다. 따라서, 회귀는 다른 지연시간, 강도, 위상을 갖는 신호의 합성신호로서, 수신안테나에서 가산된다.
또, 모국으로부터의 신호를 중계소에서 수신하는 경우, 멀티패스에 의한 에코가 존재하는 경우도 있어, 이와 같은 경우에도 상술한 회귀에 의한 방해와 동일한 방해가 일어나게 된다. 또한, 복수의 송신소로부터 동일한 신호가 송신되어 오는 경우, 본래 수신되어야 하는 송신소 이외의 송신소로부터 보내져오는 신호도 수신하게 되어, 이 경우에도 상술한 회귀에 의한 방해와 동일한 방해가 발생한다. 본 발명에서는, 이들의 방해에 의한 원하지 않는 신호성분을 제거 또는 저감시킬 수 있지만, 상술한 바와 같이 이들의 방해를 간섭에 의한 방해파로 총칭하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러를 사용하여 송수안테나간에서의 회귀를 캔슬하도록 한 방송파 중계소의 원리적 구성의 일례를 블럭도로 나타내고 있다.
도 1 에 있어서, 참조번호 (1) 는 본 발명에 의한 간섭에 의한 방해파 캔슬러, 참조번호 (2) 는 전력증폭기 등으로 구성되는 증계방송장치, 참조번호 (3) 은 출력필터 및 참조번호 (4) 는 방향성 결합기를 나타낸 것이다.
이와 같은 구성에 있어서, 간섭에 의한 방해파를 포함하고 있는 희망파 (재송신되어야 하는 전파) 는, 도시의 수신안테나 (RA) 에서 수신되어, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 에 입력된다. 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 이 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 는, 방송파의 대역제한용의 출력필터 (3) 의 후단에 형성한 방향성 결합기 (4) 로부터 얻어지는 방송파 출력의 분배신호를 참조신호로서, 총합전달함수를 평가하고, 간섭에 의한 방해파 특성을 추정함과 동시에, 간섭에 의한 방해파의 전송로의 전달함수와 동일한 전달함수를 갖는 전송로를 복소 디지털 필터에 의해 실현하고, 이 필터의 출력신호를 수신입력신호에서 빼냄으로써, 간섭에 의한 방해파를 상쇄 제거하도록 한 것으로, 따라서, 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 의 출력신호에는 간섭에 의한 방해파는 포함되지 않고, 소실되고 있다.
이상과 같은 방법으로, 간섭에 의한 방해파가 소실되어 희망파만이 중계방송장치 (2) 에 의해 증폭되고, 또한 출력필터 (3), 방향성 결합기 (4) 를 순차적으로 통하여 송신안테나 (TA) 에 입력되고, 여기에서 송신된다. 이와 같이 하여 간섭에 의한 방해파를 포함하지 않은 방송파를 일반수신자가 수신할 수 있다. 또한, 도시의 방향성결합기 (4) 는, 방송파출력으로부터 참조신호를 꺼내 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 를 동작시키기 위해 필요한 것이다.
도 2 는, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러를 사용하여 송수안테나간에서의 회귀를 캔슬하도록 한 방송파 중계소의 원리적 구성의 다른 예를 블럭도로 나타내고 있다. 또한, 도 2 와 도 1 에서 동일한 부호를 달아 나타나는 블럭은, 양도면에서 동일한 회로 요소를 나타내는 것으로 한다.
도 2 에 나타낸 구성에 있어서는, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 를 동작시키기 위해 필요한 참조신호를, 도 1 에서는 중계방송장치 (2) 의 출력측에서 방향성 결합기 (4) 를 통하여 얻고 있던 것을, 중계방송장치 (2)의 입력측으로부터 분배기 (5) 를 통하여 얻고 있는 점이다. 이 경우, 참조신호에 중계방송장치 (2), 출력필터 (3) 의 특성이 포함되어 있지 않은 것을 고려하여, 총합전달함수의 평가나, 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1) 내에서 생성되는 전달함수를 작성할 때에 환산을 실시할 필요가 있다.
이하에 수식을 사용하여, 도 1 의 구성에 의해 간섭에 의한 방해파를 캔슬할 수 있는 것을 도 3 을 참조하여 설명한다. 이하에서의 수식에 의한 설명은, 소위 협의의 회귀에 대한 설명이다.
도 3 에 있어서는, 도 1 에 나타낸 회귀에 의한 방해파를 캔슬하기 위한 회로구성중, 신호와 그 푸리에변환, 및 각 회로 블럭의 임펄스 응답과 그 푸리에변환을 이하의 설명에 맞춰 회로동작의 정량화를 위해 결정하고 있다.
도 3 및 이하의 설명에 있어서의 신호나 임펄스응답의 표시에 대해서는, 대문자로 복소수, 소문자로 실수를 각각 나타낸 것으로 한다.
먼저, t 를 시간, ω를 각주파수로서, 모국에서 도래하는 신호 (희망파) 를 r(t), 그 푸리에변환을 R(ω), 자국송신신호 (방송파) 를 s(t), 그 푸리에변환을 S(ω) 로 한다. 다음에, 송신안테나로부터 수신안테나에 이르는 회귀 전송로의 임펄스 응답을 c(t), 그 푸리에변환을 C(ω) 로 하고, 회귀 캔슬러 (1) 내의 어댑티브 필터 (복소 디지털 필터 ; 1a) 의 임펄스 응답을 c'(t), 그 푸리에변환을 C'(ω) 로 한다. 마찬가지로, 회귀 캔슬러 (1) 내의 입력필터 (1b) 의 임펄스 응답을 d(t), 그 푸리에변환을 D(ω) 로 하고, 중계방송장치 (2) 의 임펄스 응답을 A×g (t), 그 푸리에변환을 A×G(ω) 로 한다. 여기에서, A 는 중계반송장치 (2) 의 증폭도 (정수) 이다.
또, 회귀 캔슬러 (1) 로의 입력신호를 i(t), 그 푸리에변환을 I(ω), 회귀 캔슬러의 출력을 o(t) 로 하고, 그 푸리에변환을 O(ω) 로 한다. 회귀 캔슬러 (1) 로의 입력신호는, 희망파와 회귀파의 합이기 때문에 수학식 1이 성립하고, 수학식 1을 푸리에변환한 결과가 수학식 2이다.
여기에서, * 는 회선 (回旋) 연산을 나타낸다. 회귀 캔슬러 (1) 에 입력된 신호 i(t) 는 캔슬러 (1) 내의 입력필터 (1b) 를 통과하고, 다시, 감산기(1c) 에서 어댑티브 필터 (1a) 의 출력이 감산되고, 회귀 캔슬러 (1) 로부터 출력신호 o(t) 로 출력된다. 따라서, 수학식 3이 성립하고, 이 수학식 3을 푸리에 변환하여 수학식 4가 얻어진다.
회귀 캔슬러 (1) 의 출력신호 o(t) 는 중계방송장치 (2) 를 통하여 방송파 s(t) 로 되어 송신안테나로부터 송신되므로, 다음의 수학식 5가 성립하고, 수학식 5를 푸리에 변환하여 수학식 6이 얻어진다.
이 수학식 6에 상술한 수학식 4를 대입하면 다음의 수학식 7이 얻어진다.
또, 이 수학식 7에 상술한 수학식 2를 대입함으로써 다음의 수학식 8이 얻어진다.
이 수학식 8은 수학식 9와 같이 정리된다.
이 수학식 9를 변형하여, 계전체의 전달함수 F(ω) (이하, 총합전달함수라고 함) 를 구하면 수학식 10이 얻어진다.
계전체의 총합전달함수 F(ω) 가, 중계방송장치 (1) 의 이득 (A), 그 주파수특성 G(ω) 및 회귀 캔슬러 (1) 의 입력필터 (1b) 의 특성 D(ω) 만으로 (11) 식과 같이 나타낼 수 있다고 하면, 회귀의 영향은 캔슬되게 된다.
이 수학식 11이 성립하는 조건은, 수학식 10에서 분모가 1 이 되는 것을 의미하고, 이것은, 이하의 수학식 12이 성립하는 것이다.
이 수학식 12는, 어댑티브 필터 (1a) 의 주파수특성 (우변) 이, 회귀 전송로 및 입력필터 (1b) 전체의 주파수특성 (좌변) 과 같은 것이 캔슬의 조건인 것을 의미하고 있다. G(ω), D(ω) 는 이미 알려져 있기 때문에, C(ω) 추정탭 계수작성회로 (1d) 에 있어서 C(ω) 를 추정할 수 있으면, 회귀는 캔슬할 수 있게 된다.
다음으로, 간섭에 의한 방해파전송로의 전달함수의 평가방법에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5 에, 각각 BST-OFDM 신호의 OFDM 세그먼트의 구성 및 동기변조부의 OFDM 세그먼트의 구성을 나타낸다.
BST-OFDM 신호에서는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 수신기측에서의 복조를 용이하게 하기 위해, CP (Continual Pilot), AC (Auxiliary Channel), SP (Scattered Pilot) 등의 기준신호가 회귀되어 있고, 또한, 각 OFDM 세그먼트의 변조방식 등을 나타내는 TMCC (Transmission Modulation Configuration Code) 가 각 OFDM 세그먼트에 포함되어 있다.
이들의 캐리어의 진폭은 일정값으로, CP 를 제외한 각 캐리어는 BPSK 변조되어 있다. 따라서, BST-OFDM 신호를 복조하여, CP, AC, SP, TMCC 각각의 캐리어진폭값, 위상값을 알고 있음으로써, 간섭에 의한 방해파의 전송로 특성을 추정할수 있다. 여기에서는 전 OFDM 세그먼트는 동기변조부로, SP 를 사용하여 회귀 전송로 특성을 추정하는 경우에 대하여 설명한다. SP 는, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 심볼내에서는 12 캐리어 간격으로 회귀되어 있고, 또한 심볼방향으로 3 캐리어씩 회귀 위치가 오프셋되어, 4 심볼에서 일순하도록 배치되어 있다. 또한, SP 는 일정진폭으로, 그 위상은 일정규칙에 따라 변조되고 있다. 따라서, 간섭에 의한 방해파 전송로의 변동이 심볼속도에 비하여 충분히 늦은 경우, 4 심볼기간을 관측하면, 주파수방향으로 3 캐리어 간격으로 주파수 진폭특성, 주파수위상특성을 얻을 수 있다.
수신한 BST-OFDM 신호로부터 캐리어 재생, 심볼 타이밍 재생하여 얻어진, 기준캐리어 및 기준 심볼 타이밍을 사용하여, 수신한 BST-OFDM 신호를 직교복조하고, 또한, 복소 FFT 처리하여 얻어진 실수데이터 (Xk), 허수데이터 (Yk) (k=1∼N, 여기에 k 는 캐리어 번호, N 은 캐리어 총수) 를 4 심볼분 관측하여, SP 에 상당하는 SXL, SYL를 (L=1∼NS, 여기에 L 은 이산적인 주파수의 번호, NS는 SP 의 1심볼내의 총수의 4배) 를 추출한다. 이산적인 주파수 (L) 는, SP 캐리어 주파수와 일치하고, L 이 하나 증감할 때마다, 대응하는 주파수는 OFDM 신호의 캐리어 간격의 3배 만큼 증감된다.
또한, 상기 SXL, SYL에 추가로, OFDM 프레임 타이밍을 재생하여, SP 의 규정진폭 (A), 규정위상 (φ) 으로부터 실수부의 값 (rxL), 허수부의 값 (ryL) 을 구하여, 이하의 수학식 13, 수학식 14에 나타낸 관계에 있는 차이 (eXL, eYL) 를 구한다.
이들 구한 차이 (eXL, eYL) 는 도래하는 모국 전파의 변형이 충분히 작으면, 간섭에 의한 방해파전송계를 포함하는 총합전달함수 F(ω) 를 주파수 영역에서 샘플링한 것으로 된다. 상술의 (10) 식을 변형하면 수학식 15이 얻어진다.
이 수학식 15의 좌변은, 간섭에 의한 방해파를 캔슬하기 위해 형성한 귀환회로의 전달함수와, 지연회로의 영향을 고려한 실제의 간섭에 의한 방해파계와의 차이를 나타내고 있고, 이 차이 E(ω) 는 다음의 수학식 16에서 나타나는 것으로 된다.
이 수학식 16에 있어서, E(ω) 를 제로로 하는 것은, 간섭에 의한 방해파의완전한 캔슬에 대응한다. A, G(ω), D(ω) 는 이미 알려진 것으로 변화하지 않기 때문에, 미리 SP 에 대응하는 주파수에서의 샘플링값을 얻는 것은 가능하고, 이들을 GL, DL로 하면, E(ω) 의 샘플링값 (EL) 은 다음의 수학식 17로 나타난다.
여기에, FL은 이하의 수학식 18로 나타나는데, 여기에서 i 는 허수이다.
이 수학식 17의 EL을 복소역 FFT 처리하여 얻어지는 복소 임펄스 응답을 Hm,n-1, 로 하고, 어댑티브 복소 디지털 필터의 탭계수를 다음의 (19) 식으로 나타낸 바와 같이 수정을 반복함으로써, 간섭에 의한 방해파를 완전히 캔슬할 수 있음과 동시에, 특성이 변동하는 방해파에도 추종하여, 캔슬을 실시하는 것이 가능해진다. 여기에서 m 은 계수번호, n 은 계수 갱신 회수를 나타내는 정수이다. (19) 식에 있어서, μ는 0 ∼ 1 의 적당한 수치, Hm,n-1는 상기 복소 임펄스 응답 및 우변 제 1 항의 Pm,n-1은 갱신을 실시하기 전의 탭 계수이고, 또한, Pm,n(좌변) 은 갱신후의 탭계수이다.
이하에, 상술한 원리에 근거하여 구성되는 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 6 은, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 제 1 실시예의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 6 에 있어서, 참조번호 (6, 10, 13) 는 대역통과필터 (이하, BPF 라 함), 참조번호 7은 국부발진기, 참조번호 8 은 분배기, 참조번호 9, 12 는 믹서회로로서의 가산기, 참조번호 11 은 IF 주파수대로 변환된 회귀 신호의 복제를 발생하는 디지털 신호 처리부 및 참조번호 14 는 감산회로이다.
다음에 도 6 에 나타낸 실시예의 동작을 설명한다.
수신안테나로 수신된 신호는 BPF6 에서 소정의 대역폭으로 대역제한됨과 동시에, 후술하는 디지털 신호 처리부 (11) 에서 발생하는 신호의 지연을 보정하기 위한 지연도 부여된다. 다음에, 중계증폭기의 입력측에서 분배되어 작성된 참조신호 (도 2 참조) 를, 국부발진기 (7) 에서 발생되어 분배기 (8) 에서 분배되는 국부발진신호의 일방과 믹서회로 (9) 로 곱셈하여 IF 신호로 변환한 후, BPF10 에서 이미지 성분을 제거한 후, 디지털 신호 처리부 (11) 로 보내, 동처리부에 있어서, 회귀 전송계로부터 공급되어, 수신안테나로 수신되는 신호와 동일 주파수 - 진폭특성, 주파수 - 위상특성을 갖는 회귀 신호의 복제를 발생한다.
디지털신호처리부 (11) 에서 발생한 간섭에 의한 방해파 신호의 복제 (IF 신호) 를, 믹서회로 (12) 에서, 분배기 (8) 로부터 보내온 국부발진신호와 곱셈하여 주파수변환하여, 다시 RF 신호로 한다. 다시 BPF13 에서 이미지 성분을 제거한 후, 감산회로 (14) 에 공급한다. 감산회로 (14) 에 있어서, BPF6 으로부터 감산회로 (14) 에 공급되는 안테나 수신신호로부터 이 회귀 신호의 복제가 감산되어, 간섭에 의한 방해파 신호 성분이 제거된 후, 중계방송장치로 보내진다.
도 7 은, 도 6 에 나타낸 회귀 신호의 복제를 발생하는 디지털 신호 처리부 (11) 의 상세한 구성예를 나타낸 블럭도이다. 도 7 에 있어서, 참조번호 (15) 는 AD 변환기, 참조번호 16 은 직교복조기, 참조번호 17 은 FFT (Fast Fourie Transform) 회로, 참조번호 18 은 어댑티브복소 디지털필터, 참조번호 19 는 클럭재생회로, 참조번호 20 은 캐리어 재생회로, 참조번호 21 은 간섭에 의한 방해파전송로 임펄스응답을 작성하는 DSP (Digital Signal Processor) 회로, 22 는 직교복조기 및 23 은 DA 교환기를 나타낸 것이다.
다음으로, 이 디지털 신호 처리부 (11) 의 동작에 대하여 설명한다.
도 6 중의 BPF(10) 을 통하여 디지털 신호 처리부 (11) 에 공급되는 참조신호 (IF신호) 는, 먼저 AD 변환기 (15) 에서 디지털 IF 신호로 변환되고, 다시 직교복조기 (16) 에서 등가 베이스 밴드신호의 I축신호, Q 축신호로 변환된 후, FFT 회로 (17), 어댑티브 복소 디지털필터 (18), 클럭재생회로 (19), 캐리어재생회로 (20) 에 각각 공급된다. 클럭재생회로 (19) 는 BST-OFDM 신호로부터 심볼타이밍을 재생함과 동시에, 디지털 신호처리부 (11) 에서 필요한 각종 타이밍신호 및 클럭신호를 작성한 후, 클럭신호를 필요로 하는 각 회로에 공급한다.
캐리어 재생회로 (20) 는 BST-OFDM 신호로부터 기준캐리어 신호를 재생하여, 직교복조기 (16) 와 직교변조기 (22) 에 공급한다. 또, FFT 회로 (17) 에서는, 유효심볼기간의 BST-OFDM 신호의 추출과 FFT 처리를 실시하여, 그 결과를 차단의 DSP 회로 (21) 로 보낸다. DSP 회로 (21) 에서는, FFT 회로 (17) 로부터 공급되는 FFT 처리결과의 실수부와 허수부의 각 신호로부터 SP, CP, TMCC 의 캐리어성분을 추출하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수를 구한 후, 역FFT 처리를 실시하여, 복소 임펄스응답으로 변환하고, 다시 탭계수를 작성하여, 그 탭계수를 어댑티브 복소디지털 필터 (18) 로 보낸다. 어댑티브 복소 디지털 필터 (18) 는, 직교복조기 (16) 로부터 공급된 등가베이스밴드신호에, 간섭에 의한 방해파 전송계로부터 수신안테나에 공급되는 신호와 동일한 주파수 - 진폭특성, 주파수 - 위상특성을 부여하여, 그 출력을 직교변조기 (22) 로 송출한다.
직교변조기 (22) 에서는, 직교복조기 (16) 에서 사용한 것과 동일한 캐리어 재생회로 (20) 에서 발생된 기준캐리어신호를 사용하여 등가 베이스밴드신호를 디지털 (IF) 신호로 변환후, DA 변환기 (23) 로 아날로그신호로 변환하고, 당해 디지털신호처리부의 출력으로 하고 있다. 이상에 있어서, 어댑티브 복소 디지털 필터 (18) 는, 도시한 바와 같이, 4 개의 어댑티브 디지털 필터와 2 개의 가산기로 구성할 수 있다. 또한, 어댑티브 복소 디지털 필터 (18) 와 동일하게, 파선테두리로 둘러쌓여 나타나는 직교복조기 (16) 및 직교복조기 (22) 의 구성은, 이들 구성은 이미 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
도 8 및 도 9 는, 아날로그 신호처리를 실시하는 직교복조기 및 직교변조기를 사용하여 구성한 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 제 2 실시예를 나타낸 블럭도이다. 간섭에 의한 방해파 캔슬러 (1 ; 도 1 및 도 2 참조) 로의 입력신호인 참조신호를 IF 신호로 변환할 필요가 없는 대신에, 도 9 에 나타낸 바와 같이, AD 변환기 및 DA 변환기가 각각 2 개씩 필요하게 되는 것 외에, 충분한 캔슬효과를 얻기 위해서는, 이들 직교변조기 및 직교복조기에 높은 직교성능이 요구된다. 또, 이 제 2 실시예에서는, 캐리어 재생회로 (20) 로부터 출력되는 재생캐리어신호는 아날로그신호로 된다. 또한, 도 8 및 도 9 의 회로동작은, 각각 도 6 및 도 7 로부터 당업자가 용이하게 유추가능하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
이상 설명한 본 발명에 의한 간섭에 의한 방해파 캔슬러의 제 1 및 제 2 의 실시예에 있어서는, 도 6 ∼ 도 9 에 나타낸 바와 같이 디지털신호처리부 (11) 에 어댑티브 복소 디지털필터 (18) 를 사용하여 간섭에 의한 방해성분을 캔슬하기 위한 복제신호를 발생하고 있으나, 본 발명의 간섭에 의한 방해파 캔슬러는, 도 6 에 나타낸 디지털신호처리부 (11) 를, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 대역통과특성을 갖는 실수계수 디지털 필터 (28) 를 사용하여 구성할 수도 있다.
이 경우, 간섭에 의한 방해파 전송계의 특성을 평가하는 FFT 회로 (17) 나, 그 후단의 DSP 회로 (21) 에 공급하는 신호는 직교복조기 (16) 에 의한 직교복조후의 등가베이스밴드 신호이지만, 간섭에 의한 방해파전송계에서 생성된 것과 동일한 주파수 - 진폭특성, 주파수 - 위상특성을 갖는 간섭에 의한 방해파신호의 복제를 만들어내는 대역통과특성을 갖는 실수계수 디지털 필터 (28) 에는 직교복조하기 전의 참조신호 (IF 신호) 가 공급되어 대역통과특성이 부여된다. 이 구성에 있어서는, 어댑티브 디지털 필터 (28) 의 블럭은 1 개로 충분하지만, 고속동작이 요구된다.
간섭에 의한 방해파신호의 복제를 만들어내는 디지털필터는, 어느 경우도 (상술한 도 7 및 도 9 의 경우도 포함), 예를 들면, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 복수의 계수레지스터 (R), 가산기+, 곱셈기× 및 D 래치 D 에 의해 구성되는 중량부여가산회로의 형태를 이루고 있으나, 1 개의 어댑티브 디지털 필터의 블럭은 2 개의 독립된 디지털 필터의 계통을 갖고, 이들 각 계통이 번갈아 셀렉터 (S) 에 의해 선택되고, 선택되어 있지 않은 계통에 DSP 회로 (21 ; 도 10 참조) 로부터 갱신후의 계수가 로드되어, 계수갱신에 의해 발생하는 부정신호가 소실된 후에, 계통을 전환하도록 되어 있다. 이 전환의 타이밍을, OFDM 신호의 가드인터벌로 일치시킴으로써, 계수갱신의 영향을 적게 하는 것이 가능하다. 또, 도 6 ∼ 도 9 를 참조하여 설명한 어댑티브 복소 디지털필터 (18) 를 사용하는 경우에는, 어댑티브 디지털필터의 블럭을 4 개 필요로 하는 것에 대하여, 도 10 에 나타내는 어댑티브 디지털 필터 (28) 는 1 개만으로 충분하다. 또한, DVB-T 방식의 경우도 BST-OFDM 방식의 경우와 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있는 것은 명확하다.
본 발명에 의하면, SFN 에 있어서의 방송파 중계소에서 송신안테나와 수신안테나와의 사이에서의 회귀에 의한 방해성분, 멀티패스의 에코에 의한 방해성분이나 모국이외의 송신소로부터의 신호에 의한 방해성분을 캔슬하는 것이 가능해지고, 따라서, 지상디지털방송에 있어서의 SFN 을 실현하는데 필요한 비용을 대폭적으로 경감시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 수신안테나, 이 수신안테나로 수신한 신호를 증폭하는 중계방송장치 및 이 중계방송장치에서 증폭된 신호를 송출하는 송신안테나를 갖는 직접중계방식의 중계소에서 발생하는 간섭에 의한 방해성분을 제거하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러로서,
    상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 받는 입력단자와, 간섭에 의한 방해성분에 대응하는 복제신호를 발생하는 출력단자를 갖는 디지털신호처리부; 및
    상기 수신안테나로 수신한 간섭에 의한 방해성분을 포함하고 있는 신호를 받는 제 1 입력단자, 상기 디지털신호처리부의 출력단자로부터 출력되는 상기 복제신호를 받는 제 2 입력단자 및 상기 제 1 입력단자에서 받는 수신신호로부터 상기 제 2 입력단자에서 받는 복제신호를 감산하여 간섭에 의한 방해성분을 제거한 신호를, 상기 중계방송장치에 공급하는 출력단자를 갖는 감산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털신호처리부가, 어댑티브 복소디지털필터 및 상기 어댑티브 복소디지털필터의 탭계수를 상기 디지털신호처리부에 공급되는 신호를 처리하여 설정하는 탭계수작성회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 탭계수작성회로가, 상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 처리하여 등가 베이스밴드신호를 출력하는 직교복조기, 상기 등가 베이스밴드신호를 처리하여 간섭에 의한 방해파 특성을 평가하는 신호를 출력하는 FFT 회로 및 상기 FFT 회로로부터 출력되는 간섭에 의한 방해파특성의 평가신호를 처리하여 복소 임펄스 응답을 출력하는 DSP 회로를 구비하고, 상기 복소임펄스 응답에 따라 어댑티브 복소 디지털 필터의 탭계수를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 중계소에서의 수신신호를 BST-OFDM 방식의 디지털방송신호로 하고, BST-OFDM 신호에 포함되는 CP 신호 및 BPSK 변조파인 TMCC 신호, AC 신호, SP 신호의 각 캐리어의 진폭이 일정한 것을 이용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수를 추정함으로써 어댑티브 복소 디지털 필터의 탭계수를 설정하도록 상기 탭계수작성회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 BST-OFDM 신호의 모든 심볼에 포함되는 CP 신호, AC 신호 또는 TMCC 신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 대강의 추정을 실시한 후, 계속하여 소정심볼간격으로 보내지지만, 주파수축 상에서는, 상기 CP 신호, 상기 AC 신호 또는 상기 TMCC 신호보다 미세한 간격으로 배치되는 SP신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 정밀한 추정을 실시하도록 상기 탭계수작성회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털신호처리부가 대역통과특성을 갖는 실수계수 디지털필터 및 상기 실수계수 디지털 필터의 탭계수를 설정하는 탭계수작성회로를 구비하는 하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 실수계수 디지털필터의 탭계수를 설정하는 탭계수작성회로가, 상기 중계방송장치의 입력신호 또는 출력신호로부터 분기된 신호를 처리하여 등가 베이스밴드 신호를 출력하는 직교복조기, 상기 등가 베이스밴드 신호를 처리하여 간섭에 의한 방해파특성을 평가하는 신호를 출력하는 FFT 회로 및 상기 FFT 회로로부터 출력되는 간섭에 의한 방해파특성의 평가신호를 처리하여 임펄스응답을 출력하는 DSP 회로를 구비하고, 상기 임펄스 응답에 따라 상기 실수계수 디지털 필터의 탭계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 중계소에서의 수신신호를 BST-OFDM 방식의 디지털방송신호로 하고, BST-OFDM 신호에 포함되는 CP 신호 및 BPSK 변조파인 TMCC 신호, AC 신호, SP 신호의 각 캐리어의 진폭이 일정한 것을 이용하여 간섭에 의한 방해파전송계의 전달함수를 추정함으로써 상기 실수계수 디지털필터의 탭계수를 설정하도록 상기 탭계수 작성회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 BST-OFDM 신호의 모든 심볼에 포함되는 CP 신호, AC 신호 또는 TMCC 신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 대강의 추정을 실시한 후, 계속하여 소정심볼간격으로 보내지지만, 주파수축 상에서는, 상기 CP 신호, 상기 AC 신호 또는 상기 TMCC 신호보다 미세한 간격으로 배치되는 SP 신호를 사용하여 간섭에 의한 방해파 전송계의 전달함수의 정밀한 추정을 실시하도록 상기 탭계수작성회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 간섭에 의한 방해파 캔슬러.
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