KR20030021918A - 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에따른 간섭제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선 중계장치의 간섭 제거 알고리즘에서 선형 제약조건을 이용한 빔 형성 벡터 산출 시에 신호 성분이 아닌 간섭 신호로부터 빔 형성 벡터를 구해 간섭신호가 제거된 신호 성분만을 추출하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 송신 안테나에서 수신용 배열 안테나로 들어오는 간섭신호를 제거하기 위해 선형 제약 조건을 이용하는 빔 형성 알고리즘에 의한 간섭신호 제거 방법에 있어서, 수신용 배열 안테나의 배열을 전기적으로 추출하고자 하는 신호가 들어오는 방향을 바라보게 하여 그 방향 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계와, 상기 추출하고자 하는 신호의 방향 성분이외의 다른 방향으로 들어오는 간섭 및 잡음신호 성분을 추출하는 간섭 및 잡음신호 추출단계와, 상기 간섭 및 잡음신호 추출과정을 통해 추출된 간섭 및 잡음신호를 이용하여 상기 신호성분 추출과정을 통해 추출된 신호성분에서 간섭 및 잡음신호를 제거하는 간섭 및 잡음신호 제거단계를 포함하여 이루어지는 것으로, 송신 안테나와 수신용 배열 안테나를 사용하는 중계 장비에서 배열 안테나에 수신되는 신호의 크기와 위상 왜곡이 있을 경우에도 제안된 고속의 신호 처리 방식을 통하여 간섭신호를 억압시킴으로써 미약한 원래신호를 효율적으로 증폭시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법{Method for Interference Cancellation according to antenna errors in the presence of antenna array in Broadband wireless repeater}

본 발명은 이동통신 시스템에서 배열 안테나를 이용한 광대역 무선 중계장치의 간섭제거 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 중계장치의 간섭 제거 방법에서 배열 안테나의 선형 제약조건(Linearly Constrained)을 이용한 빔 형성(Beamforming) 벡터 산출 시에 신호 성분이 아닌 간섭 신호로부터 빔 형성 벡터를 구해 간섭신호가 제거된 신호 성분만을 추출하는 배열 안테나를 이용한 광대역 무선 중계장치의 간섭제거 방법에 관한 것이다.

주지와 같이 배열 안테나(Array Antenna)를 이용한 중계장치는 미약한 전파를 배열 안테나로부터 수신하여 증폭한 후, 증폭된 신호를 다시 송신하는 기능을 수행한다.

이때 수신 신호를 중계장치를 통해 동일 주파수로 송신하면, 전계강도가 강한 송신 신호가 수신 배열 안테나로 다시 인가되어 미약한 원래의 수신신호와 합쳐짐에 따라 하울링(howling) 및 내부 변조 왜곡(IMD:Inter Modulation Distortion) 등의 문제를 일으켜 중계기를 오동작 시켜 무선 통신에 많은 영향을 끼치는 경우가 발생되고 있었다.

즉, 수신 배열 안테나를 통해 인입되는 신호들 중에서 송신신호에 의한 간섭신호를 제거하는 것은 배열 안테나를 이용한 중계장치에서 필수적으로 해결해야할 중요한 과제이다.

만약, 배열 안테나 소자를 비롯한 수신기 A/D 변환기 등의 특성이 예측가능 하거나 가정한 값과 동일하다면 신호 중에서 간섭 신호를 제거하는 문제는 그리 어려운 일이 아니다.

그러나 배열 안테나를 이용할 경우, 각 안테나 소자를 통해 인입된 신호들은 수신기에 내장된 증폭기, SAW필터(surface acoustic wave filter)와 A/D 변환기 등을 통과할 때 피할 수 없는 신호의 크기와 위상의 왜곡이 발생하게 된다.

이와 같은 경우 배열 안테나의 특성이 어긋나게 되어, 이상적인 가정을 세우고 생성한 간섭 제거기의 성능 저하를 초래하게 된다.

특히, 이상적인 배열 안테나의 선형 제약 조건(Linearly Constrained)을 이용한 빔 형성(Beam forming) 알고리즘들은 그 성능이 현저히 저하되는 것으로 알려져 있다.

따라서 배열 안테나의 특성 변화에 상관없이 정확히 동작하는 간섭 제거 알고리즘 개발이 매우 중요한 과제로 대두되고 있다.

종래에는 배열 안테나의 각 단에서 수신된 신호의 크기와 위상 왜곡에 따른 간섭 제거 알고리즘을 구현하는데 있어서, 하나의 방법으로는 인위적으로 부가 잡음을 인가하는 방법이 있다.

이 방법은 우선 인위적으로 부가하는 잡음의 세기를 잘 결정해야 하는 단점이 있으며, 만약 배열 안테나의 특성이 예상 치와 비교적 같지 않은 경우에 얻어진 빔형성 벡터는 최적의 값에서 벗어나 한쪽으로 치우치는 경향을 나타내는 단점이 있다.

또 다른 방법으로는 배열 안테나의 선형 제약 조건에 부가적으로 백색 잡음 조건을 추가하는 방법이 있다.

그러나 이러한 방법은 부가적인 제약조건을 추가함으로서 빔형성 벡터가 수렴하는 속도가 늦어지게 되어 빠른 속도를 요구하는 이동통신에서는 사용이 불가능하다.

또 다른 방법으로는 선형 제약 조건을 이용하여 빔 형성 벡터를 구한 후에 다시 이 벡터를 신호가 퍼져 있는 부 공간(Subspace)으로 투사(Projection)하는 방법이 있다.

그러나 이 방법 역시 우선 많은 계산 량을 필요로 하는 단점이 있으며, 형성된 빔 벡터가 가정한 선형 제약 조건에 잘 형성되기는 하지만 간섭 신호를 제거하는데 있어서 그 성능이 저하되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 빔 형성 벡터를 구할 때에 신호 성분이 아닌 간섭 신호로부터 공분산 행렬(Covariance matrix)을 구하고, 공분산 행렬로부터 적은 계산량으로 간섭 신호의 부 공간으로 투사하는 행렬을 얻음으로써 보다 효과적으로 선형 제약 조건과 간섭신호 제거를 동시에 만족하는 알고리즘을 구현함으로서 배열 안테나를 사용하는 다양한 광대역 중계 장비에 용이하게 채용할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 송신 안테나에서 수신용 배열 안테나로 인입되는 간섭신호를 제거하기 위해 선형 제약 조건을 이용하는 빔 형성 알고리즘에 의한 간섭신호 제거 방법에 있어서, 수신용 배열 안테나의 배열을 전기적으로 추출하고자 하는 신호가 인입되는 방향을 바라보게 하여 그 방향 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계와, 상기 추출하고자 하는 신호의 방향 성분이외의 다른 방향으로 인입되는 간섭 및 잡음신호 성분을 추출하는 간섭 및 잡음신호 추출단계과, 상기 간섭 및 잡음신호 추출과정을 통해 추출된 간섭 및 잡음신호를 이용하여 상기 신호성분 추출과정을 통해 추출된 신호성분에서 간섭 및 잡음신호를 제거하는 간섭 및 잡음신호 제거단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1의 A는 본 발명에 따른 전체 알고리즘의 구성도.

도 1의 B는 본 발명에 따른 전체 알고리즘과 관련된 하드웨어 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전체 알고리즘의 순서도.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 원래의 신호 파형도.

도 4는 본 발명을 설명하기 위한 신호와 간섭이 합친 파형도.

도 5는 본 발명을 설명하기 위한 안테나 원래 패턴과 투사 행렬을 이용한 공간신호처리 후의 안테나 패턴도.

도 6은 본 발명을 설명하기 위한 신호 모임정보를 나타낸 실시 예의 도면.

도 7은 본 발명을 설명하기 위한 재생된 신호 파형도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

101 : 선형제약 조건 벡터 102 : 직교행렬

103 : 투사 행렬 104 : 빔 형성 벡터

105 : 신호 처리부

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 구성 및 동작에 대한 설명에서 본 발명의 기술적 요지를 벗어난 공지기술에 대한 기능 및 기술적 구성의 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 알고리즘은 선형 제약 조건을 이용한 빔 형성 알고리즘에 있어서, 선형 제약 조건을 없앤 지에스씨(GSC:Generalized Sidelobe Canceller)구성을 기반으로 하는 빔(Beam) 형성 알고리즘이다.

일반적인 GSC 구성을 기반으로 하는 빔 형성 알고리즘은 수신 신호에서 신호 성분에 해당되는 특정 방향성분을 나타내는 벡터를 통해 간섭신호를 제거하고 추출하고자 하는 특정 방향성분인 신호 성분만을 추출한다.

이와 같이 추출된 신호 성분은 일반적으로 수신되는 수신 신호의 신호 성분에 추출하고자 하는 신호 성분보다 간섭신호가 매우 큰 경우, 추출하고자 하는 방향 성분을 나타내는 벡터를 통과하여 추출된 신호 성분에 원하는 신호 성분뿐만 아니라 간섭신호도 존재하게 된다.

이러한 신호 성분에 존재하는 간섭신호는 수신되는 수신 신호에서 추출되는 간섭신호와 통계적인 특성이 동일하므로, 추출된 신호 성분에서 간섭신호를 적절히 빼주게 되면 간섭신호가 제거된 원하는 신호 성분만을 얻을 수 있게 된다(Simon Haykin, Allan Steinhardt, "Adaptive Radar Dectection and Estimation", NewYork: Wiley, 1992, 제 4장 pp 181-185 기술문헌 참조).

따라서, 본 발명은 배열 안테나를 추출하고자 하는 신호가 인입되는 방향을 바라보게 하여 그 방향의 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계와, 상기 추출하고자 하는 신호의 방향 성분이외의 방향으로 인입되는 간섭 및 잡음신호 성분을 추출하는 간섭 및 잡음신호 추출과정과, 상기 간섭 및 잡음신호 추출과정으로 추출된 간섭 및 잡음신호를 이용하여 상기 신호성분 추출과정으로 추출된 신호 성분에서 간섭 및 잡음신호를 감산하는 간섭 및 잡음신호 제거과정을 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어진 각 단계를 수행하기 위해 본 발명은 도 1A에 도시된 바와 같이, 수신되는 신호에서 특정 방향성분만을 추출하기 위해 원하는 신호가 인입되는 방향으로 어레이(array)를 전기적으로 설정하는 그 방향 성분을 선형제약 조건 벡터(Wg)로 하여 신호 성분을 추출하는 선형제약 조건 벡터(101)와, 추출하고자 하는 신호 성분 추출을 위해 설정되는 선형제약 조건 벡터(Wg)와 직교하는 행렬을 통해 수신 신호에서 신호 성분 이외의 다른 방향으로 들어오는 간섭 및 잡음 신호를 추출하는 직교행렬(Ca)(102)과, 직교행렬(Ca)(102)을 통해 얻어진 간섭 및 잡음 신호를 간섭신호의 성분으로만 구성된 부 공간으로 투사하는 투사행렬(P)(103)과, 투사행렬(P)(103)을 통해 얻어진 빔 형성 벡터(Wa)를 시간에 따라 측정되는 간섭신호와의 오차를 최소화하기 위해 RLS방식으로 산출하는 빔 형성 벡터(Wa)(104)와, 투사행렬(P)(103)과 빔 형성 벡터선형(Wa)(104)의 곱으로 추출되는 간섭신호를 제약조건 벡터(Wg)(101)로 추출되는 원 신호에서 감산하는 연산을 수행하는 신호 처리부(105)를 포함하여 구성된다.

신호 처리부(105)는 투사행렬(P)(103)과 빔 형성 벡터(Wa)(104)를 곱하여 얻어지는 투사된 빔 형성 벡터(W)로 추출되는 잡음신호가 제거된 순수한 간섭신호 성분을 선형제약조건 벡터(Wg)(101)로 추출된 신호 성분에서 감산함으로써 간섭 신호가 제거된 원하는 신호만을 얻을 수 있도록 한다.

이러한 본 발명에 따른 구성에 있어서, 직교행렬(Ca)(102)은 추출하고자하는 신호의 방향 성분인 선형제약조건 벡터(Wg)(101)와 직교(Orthogonal)하는 행렬을 나타낸 것으로, 인입되는 수신 신호에서 신호 성분을 제거하고 간섭신호 및 잡음신호 성분만을 추출한다.

또한, 투사행렬(P)(103)은 간섭 신호의 성분으로만 구성된 부 공간으로 투사하는 행렬을 나타낸 것으로, 직교행렬(Ca)(102)로 추출된 간섭신호 및 잡음신호 성분에서 잡음성분인 부가 백색 잡음신호 성분을 제거하여 간섭 신호만을 추출한다.

그리고, 빔 형성 벡터(Wa)(104)는 이전의 빔 형성 벡터(Wa)와 신호 성분의 차로 계산되는 오차를 이용하여 얻어지는 벡터와 행렬로 산출되는 것으로, 시간에 따른 신호제약조건 벡터(Wg)(101)를 통과한 신호 성분에서 투사 행렬(P)(103)과 빔 형성 벡터(Wa)(104)의 곱으로 추출된 간섭신호와의 차에 대한 오차를 최소화하여 오차에 강인한 빔 형성 벡터(Wa)를 형성한다.

이러한, 빔 형성 벡터(Wa)(104)는 일정시간동안의 입력 신호를 모아서 처리하는 방법을 이용하여 산출될 수 있는데, 이러한 방법의 경우에는 많은 저장공간과 계산량이 필요하게 되므로 본 발명에서는 적응형(Adaptive) 빔 형성 방법으로 계산한다.

적응형 빔 형성 방법은 매 시간마다 수신되는 신호와 이미 계산된 실제 신호와의오차를 최소화하는 최소평균 자승법(Least Mean Square)을 기본으로 하여, 비교적 적은 계산량으로 수렴 속도가 빠르다고 알려진 알엘에스(RLS: Recursive Least Square)방식을 이용하여 적응형 빔 형성 벡터를 구한다.

RLS 방식에서의 동작 순서는 매 순간 마다 일정량의 데이터를 입력받는 단계와, 추출하고자 하는 신호 성분을 위해 설정된 빔 형성 벡터로 매 순간 마다 수신되는 신호에서 신호 성분을 제거하여 그 오차를 계산하는 단계와, 계산된 오차를 이용하여 새로운 이득 벡터와 오차 행렬을 구하는 단계와, 얻어진 이득 벡터와 오차 행렬을 이용하여 새로운 빔 형성 벡터를 구하는 단계로 이루어져 있다(Simon Haykin, "Adaptive Filter Theory 3rd. Edition", New Jersey: Prentice-Hall, 1996. 제 13장 pp 562-588 기술문헌 참조).

이와 같이 이루어진 알고리즘은 도 1B에 도시된 바와 같이, 논리 연산을 하는 에프피지에이(FPGA:Field Programmable Gate Array) 칩(200)과, 빔 형성 벡터를 구하는 디지털 신호처리(DSP:Digital Signal Processor) 칩(300)으로 구성된 하드웨어 구조로 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따라 GSC 구조를 가지고 RLS 기반으로 된 알고리즘의 전체 처리과정을 나타낸 순서도로. 도시된 바와 같이 전체 알고리즘은 주어진 채널 환경으로부터 선형 제약 조건을 만족하는 벡터를 형성하는 선형제약조건 벡터(Wg) 형성단계(S1)와; 형성된 선형 제약 조건 벡터(Wg)와 직교하는 행렬을 형성하는 직교행렬(Ca) 형성단계(S2)와; 형성된 선형 제약조건 벡터(Wg)를 통해 수신 신호로부터 신호 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계(S3)와; 형성된 직교행렬(Ca)을 통해수신 신호로부터 간섭 및 잡음 신호만 추출하는 간섭 및 잡음 신호 추출단계(S4)와; 추출된 간섭 및 잡음 신호로부터 필요한 데이터 행렬(matrix)을 추출하는 데이터 행렬 형성단계(S5)와; 형성된 데이터 행렬로부터 간섭신호 성분만을 추출하기 위한 투사 행렬(P)을 형성하는 투사행렬(P) 형성단계(S6)와; 신호성분 추출단계로 추출되는 간섭신호 성분이 제거된 신호 성분을 시간에 따라 추출하여 최소 평균 자승방법에 의해 수렴된 빔 형성 가중벡터를 구하는 빔 형성 벡터(Wa) 형성단계(S7)와; 투사행렬(P) 형성단계에서 형성된 투사 행렬(P)을 이용하여 순수 간섭신호만을 추출하기 위해 투사 행렬(P)과 빔 형성 벡터(Wa)를 곱하는 투사된 빔 형성 벡터 형성단계(S8)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 알고리즘의 신호 처리 과정을 각 단계 별로 상세히 설명한다.

선형제약조건 벡터 형성단계(S1)는 수신되는 신호에서 특성 신호 성분만을 추출하기 위해 해당되는 방향으로 배열되는 배열 안테나의 구조를 이용하여 형성되는 것으로, 추출하고자 하는 특정 신호 성분의 방향 예를 들어, 기지국 또는 알고 있는 수신되는 신호의 방향을 이용하여 해당 방향으로 배열 안테나를 바라보게 한다.

직교행렬 형성단계(S2)는 추출하고자 하는 신호 성분의 방향인 선형제약조건 벡터(Wg)를 이용하여 선형제약조건 벡터(Wg)와 직교하는 행렬을 구하는 것으로, 선형제약조건 벡터(Wg)로 수신되는 신호에서 추출하고자 하는 신호 성분을 제외한 간섭신호 및 잡음 신호를 추출하기 위해 SVD(Singular Value Decomposition) 등의 수치해석 방법을 이용하여 계산된다.

신호성분 추출단계(S3)는 선형제약조건 벡터 형성단계(S1)를 통해 구해진 선형제약조건 벡터(Wg)와 수신 신호를 내적(dot produvt)하는 것으로, 수신되는 신호에서 간섭신호가 제거되고 신호 성분만이 추출된다.

이러한 선형제약조건 벡터(Wg)와 수신 신호의 내적 과정에 있어서, 수신 신호와 간섭신호의 성질이 같을 경우에는 추출하고자 하는 신호 성분이 제거되는 현상이 발생할 수 있으므로 본 발명에서는 Spatial Smoothing 기술을 이용하여 내적한다.

즉, 인입된 입력 신호를 몇 개의 부 어레이(Sub-Array)의 신호들로 나누고 각 부 어레이로부터 수신된 데이터를 받아서 전방 또는 후방 평균(Forward or/and Backward Smoothing)을 위한 벡터를 가지고 내적(dot product)한다.

이와 같이, Spatial Smoothing 기술 사용함으로써 선형제약조건 벡터와 수신 신호의 내적 과정에서 실제 어레이의 유효면적(Effective Aperture)이 줄어드는 단점이 있으나 성질이 같은 신호와 잡음을 따로 검출할 수 있는 장점을 갖고 있다.

간섭 및 잡음 신호 추출단계(S4)는 직교행렬 형성단계(S2)에서 얻어진 직교행렬(Ca)과 전방 후방 평균을 취한 수신 신호를 곱하는 것으로, 수신 신호에서 신호 성분이 제거된 간섭신호 및 잡음 신호만이 추출된다.

데이터 행렬 형성단계(S5)는 간섭 및 잡음신호 추출단계(S4)에서 추출된 신호 성분이 제거된 간섭신호 및 잡음 신호로부터 필요한 행렬들을 추출하기 위해 실제 적응형 RLS 알고리즘에서 필요한 공분산 행렬(Covariance matrix), 역 공분산 행렬(Inverse Covariance matrix), 이득 벡터(gain vector)들을 추출하는 것으로, 시간에 따라 적응함으로서 구해진다.

투사행렬 형성단계(S6)는 데이터 행렬 형성단계(S5)에서 얻어진 공분산 행렬을 이용하여 백색 잡음 성분이 제거된 간섭신호 성분만 추출하는 투사 행렬을 구한다.

일반적으로 투사 행렬은 EA(Eigenvalue Analysis)과정을 통해서 구할 수 있는데, 이 과정은 매우 많은 계산량을 필요로 하게 되기 때문에 본 발명에서 투사 행렬 형성과정을 고속화하기 위해 데이터 행렬 형성단계에서 얻어진 공분산 행렬을 바로 이용하는 방법을 이용한다.

즉, 신호대 백색 잡음 비가 높을 경우에는 공분산 행렬을 구성하는 열(row)들이 현재 신호가 존재하고 있는 부 공간을 나타낼 수 있기 때문에, 이 열들을 이용하여 투사 행렬을 구하게 된다.

이러한 과정을 거치면 간섭 및 잡음 신호 추출단계를 통해 추출된 간섭 및 잡음 신호에서 백색 잡음 성분이 제거된 간섭 신호만을 추출하게 된다.

빔 형성 벡터 형성단계(S7)는 신호성분 추출단계(S3)에서 추출된 신호 성분에서 간섭 신호를 제거한 오차 성분을 이용하여 시간에 따른 빔 형성 벡터(Wa)를 구하는 것으로, 빔 형성 가중 벡터는 처음에는 어떤 값을 가지고 있더라도 최소 평균 자승 방법에 의해 오차를 최소화하는 방향으로 수렴된다.

투사된 빔 형성 벡터 형성단계(S8)는 빔 형성 가중벡터 형성단계(S7)에서 얻어진 빔 형성 벡터(Wa)에 투사행렬 형성단계(S6)에서 얻어진 투사행렬(P)을 곱하는 것으로, 잡음 성분인 백색 잡음 성분이 제거된 순수한 간섭신호 성분만을 얻게된다.

이와 같은 투사행렬을 이용한 본 발명에 따른 간섭제거 과정을 일 실시 예로 상세히 설명한다.

예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은 원래의 신호 파형이 배열 안테나에 수신되면서 크기는 분산이 0.1인 왜곡을 갖고 위상은 분산이 5°도인 왜곡을 갖는다고 가정한다.

그리고, 원래의 신호는 0°방향에서 들어오고(도 3), 2개의 방향에서 간섭신호들이 인가될 경우 첫 번째 간섭 신호는 100°에서 그 세기가 추출하고자 하는 신호의 약 1000배정도 더 크게, 두 번째 간섭 신호는 -100°에서 그 세기가 추출하고자 하는 신호의 약 10배정도 더 크게 인가된다면 도 4에 도시된 바와 같이 원래의 신호와 간섭 신호가 합쳐진 파형으로 안테나를 통해 수신된다.

이러한 원래의 신호와 간섭 신호가 합쳐진 신호에 청구한 투사 행렬을 이용한 빔 형성 벡터를 적용하면 도 5에 나타낸 바와 같이 수신용 배열 안테나의 패턴이 달라지게 된다.

도 5에 나타낸 바와 같이 100°와 -100°부근 영역에서 안테나 패턴에 넓은 Null이 형성되면서 간섭신호가 제거됨을 알 수가 있다.

Null의 깊이는 간섭신호가 더 큰 100°근방에서 더 깊게 생기는 것을 알 수 있다. 이 때의 신호 모임정도(Constellation)는 도 6에 나타낸 바와 같다.

도 7에서는 원래의 신호가 재생되는 것을 알 수 있다.

결국, 투사 행렬을 이용한 알고리즘은 배열 안테나의 크기와 위상의 왜곡이 존재한다 하더라도 결국 간섭이 들어오는 방향으로 안테나의 패턴에 널(Null)을 형성시켜 간섭을 제거시키기 때문에 배열 안테나를 이용한 각종 광대역 간섭 제거기에도 구현이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 송신 안테나와 수신용 배열 안테나를 사용하는 중계 장비에서 배열 안테나에 수신되는 신호의 크기와 위상 왜곡이 있을 경우에도 제안된 고속의 신호 처리 방식을 통하여 간섭신호를 억압시킴으로써 미약한 원래신호를 효율적으로 증폭시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 각종 오차에 내성이 강한 신뢰성 있는 광대역 무선중계기의 구현이 가능하다. 이 경우 고가의 매우 정밀한 소자를 사용하지 않고도 원하는 간섭신호를 디지털 신호처리를 통해 제거할 수 있기 때문에 저렴한 비용으로 중계 장비의 구현이 가능해진다.

Claims (6)

1. 수신된 신호를 증폭하여 동일한 주파수로 송신하는 배열 안테나를 이용한 중계장치에서의 간섭신호 제거 방법에 있어서,

   배열 안테나를 추출하고자 하는 신호가 들어오는 방향을 바라보게 하여 그 방향의 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계과,

   상기 추출하고자 하는 신호의 방향 성분이외의 방향으로 들어오는 간섭 및 잡음신호 성분을 추출하는 간섭 및 잡음신호 추출단계과,

   상기 간섭 및 잡음신호 추출과정으로 추출된 간섭 및 잡음신호를 이용하여 상기 신호성분 추출과정으로 추출된 신호 성분에서 간섭 및 잡음신호를 감산하는 간섭 및 잡음신호 제거단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 간섭신호의 제거는 선형 제약 조건을 없앤 GSC구조를 기반으로 하여 추출된 간섭 및 잡음 신호를 통해 간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 신호성분 추출단계는 주어진 채널 환경으로부터 선형 제약 조건을 만족하는벡터를 형성하는 선형제약조건 벡터 형성단계와;

   상기 형성된 선형 제약조건 벡터를 통해 수신 신호로부터 신호 성분만을 추출하는 신호성분 추출단계와;

   상기 신호성분 추출단계를 통과한 신호 성분에서 추출되는 간섭신호 성분을 제거한 신호 성분을 시간에 따라 추출하여 빔 형성 벡터를 구하는 빔 형성 벡터 형성단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 신호성분 추출단계는 간섭신호 제거 과정에서 간섭신호와 성질이 같은 신호 성분이 간섭신호와 함께 제거되는 현상을 방지하기 위해 Spatial Smoothing 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 간섭 및 잡음 신호 추출단계는 상기 신호성분 추출과정에서 형성된 선형 제약 조건 벡터와 직교하는 행렬을 형성하는 직교행렬 형성단계와;

   상기 형성된 직교행렬을 통해 수신 신호로부터 간섭 및 잡음 신호만 추출하는 간섭 및 잡음 신호 추출단계와;

   상기 추출된 간섭 및 잡음 신호로부터 필요한 데이터 행렬을 추출하는 데이터 행렬형성단계와;

   상기 형성된 데이터 행렬로부터 간섭신호 성분만을 추출하기 위한 투사 행렬을 형성하는 투사행렬 형성단계와;

   상기 형성된 투사 행렬을 이용하여 순수 간섭신호만을 추출하기 위해 투사 행렬과 상기 신호성분 추출과정에서 형성된 빔 형성 벡터를 곱하는 투사된 빔 형성 벡터 형성단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 간섭 및 잡음신호 추출단계의 투사된 빔 형성 벡터 형성단계는 신호성분이 아닌 간섭 신호로부터 공분산 행렬을 구해 이 행렬로부터 적은 계산량으로 간섭 신호의 부공간으로 투사하는 행렬을 얻음으로써 선형제약조건과 간섭신호 제거를 동시에 만족함을 특징으로 하는 광대역 무선 중계장치에서 배열안테나의 수신신호 왜곡에 따른 간섭제거 방법.