KR20080078425A

KR20080078425A - 시분할 이중화 간섭제거 무선중계 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080078425A
Application number: KR1020070018540A
Authority: KR
Inventors: 안병양
Original assignee: (주)에어포인트
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-27

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 시분할 이중화 간섭제거 무선중계 장치 및 방법을 실현시키기 위한 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 무선 채널 환경 변화에 적응적으로 동작하여 신호 중계의 안정성을 향상시키고, 중계 대상 신호로부터 귀환신호 성분을 완벽하게 제거하여 서비스 품질을 향상시키기 위한, 적응형 귀환 예측 소거기 및 그 방법과 그를 이용한 시분할 이중화 무선중계 장치 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 적응형 귀환 예측 소거기에 있어서, 중계하고자 하는 순방향 중계신호의 이득을 자동으로 조절하기 위한 제1 자동 이득 조절부; 상기 제1 자동 이득 조절부 및 외부의 제1 하향 변환부로부터의 순방향 중계신호로부터 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 갱신하기 위한 제1 귀환신호 검출부; 상기 제1 자동 이득 조절부로부터의 순방향 중계신호 및 상기 제1 귀환신호 검출부로부터의 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여 역귀환신호를 생성하기 위한 제1 역귀환신호 합성부; 상기 제1 하향 변환부로부터의 순방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제1 역귀환신호 합성부로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제1 자동 이득 조 절부로 전달하기 위한 제1 귀환신호 제거부; 중계하고자 하는 역방향 중계신호의 이득을 자동으로 조절하기 위한 제2 자동 이득 조절부; 상기 제2 자동 이득 조절부 및 외부의 제2 하향 변환부로부터의 역방향 중계신호로부터 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 갱신하기 위한 제2 귀환신호 검출부; 상기 제2 자동 이득 조절부로부터의 역방향 중계신호 및 상기 제2 귀환신호 검출부로부터의 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여 역귀환신호를 생성하기 위한 제2 역귀환신호 합성부; 상기 제2 하향 변환부로부터의 역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제2 역귀환신호 합성부로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제2 자동 이득 조절부로 전달하기 위한 제2 귀환신호 제거부; 및 중계하고자 하는 순/역방향 중계신호내에 존재하는 귀환신호를 제거한 후에 순/역방향 중계신호를 송신하도록 외부의 동기 획득부로부터 의 동기 신호와 기지국 정보를 이용하여 상기 각 구성요소를 제어하기 위한 제어부를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 이동통신 시스템 등에 이용됨.

적응형 간섭제거기, 시분할 이중화(TDD), 무선중계, 기지국 정보(ID, 세그먼트), 귀환신호, 이득 조절, 지연 조절

Description

시분할 이중화 간섭제거 무선중계 장치 및 방법{TDD radio repeating apparatus using Interference Cancellation Method}

도 1은 본 발명에 따른 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치의 일실시예 구성도,

도 2는 도 3에 도시된 적응형 귀환 예측 소거기의 일실시예 상세 구성도,

도 3는 본 발명에 따른 적응형 귀환 예측 소거 방법 및 그를 이용한 시분할 이중화(TDD) 무선중계 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

300 : 도너 안테나 301 : 도너 대역 통과 필터

302 : 도너 스위칭부 303 : 제 1 하향 변환부

304 : 적응형 귀환 예측 소거기 305 : 동기 획득부

306 : 제 1 상향 변환부 307 : 서비스 스위칭부

308 : 서비스 대역 통과 필터 309 : 서비스 안테나

310 : 제 2 하향 변환부 311 : 제 2 상향 변환부

404 : 제 1 귀환신호 제거부 406 : 제 1 역귀환신호 합성부

408 : 제 1 귀환신호 검출부 410 : 제 1 자동 이득 조절부

412 : 제 1 자동 지연 조절부 414 : 제어부

416 : 제 2 귀환신호 제거부 418 : 제 2 역귀환신호 합성부

420 : 제 2 귀환신호 검출부 422 : 제 2 자동 이득 조절부

424 : 제 2 자동 지연 조절부

본 발명은 적응형 귀환 예측 소거기(AFEC) 및 그 방법과 그를 이용한 시분할 이중화 무선중계 장치 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 채널 환경 변화에 적응적으로 동작하여 신호 중계의 안정성을 향상시키고, 중계 대상 신호로부터 귀환신호 성분을 완벽하게 제거하여 서비스 품질을 향상시키기 위한, 적응형 귀환 예측 소거기 및 그 방법과 그를 이용한 시분할 이중화 무선중계 장치 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.

먼저, 본 발명에서는, 기지국에서 단말기로의 신호 전달 방향을 순방향이라 하고, 단말기에서 기지국으로의 신호 전달 방향을 역방향이라고 하기로 한다.

시분할 이중화(이하, “TDD”라 함) 무선중계 장치는 기지국의 무선 송/수신 부분을 연장하기 위한 장치로서, 건물 내, 지하 등과 같은 전파 음영 지역에서 저렴한 비용으로 이동통신 서비스를 매우 효과적으로 제공할 수 있는 장비이다. 따라서 이러한 TDD 무선중계 장치는 가입자 용량 증대와 특정 지역에 대한 서비스를 위 하여 많이 사용되고 있다.

그리고 TDD 무선중계 장치는 동일한 송/수신 주파수를 이용하여 일정 시간 간격으로 기지국에서 단말기로(순방향), 단말기에서 기지국으로(역방향)의 신호 전달을 주기적으로 온/오프(ON/OFF)하는 장치로서, 기지국으로부터의 전파를 수신하여 서비스 영역으로 복사하는 하향 링크와, 서비스 영역(단말기)으로부터의 전파를 수신하여 이를 기지국으로 송신하는 상향 링크가 교대로 온/오프(ON/OFF)되도록 동작을 수행한다. 이러한 온/오프(ON/OFF) 동작은 동기 획득부를 통해서 제어되는데, 스위칭부가 도너 및 서비스 안테나 단에 위치하여 기지국에서 단말기 혹은 단말기에서 기지국으로 신호가 전달되도록 상기 동기 획득부의 제어에 따라 동작한다.

이때, TDD 방식을 사용하고 있기 때문에, 상향 및 하향 링크의 온/오프(ON/OFF) 동작 타이밍을 맞추기 위해서는 기지국으로부터 단말기로의 하향 링크에 대한 동기 획득 과정이 필요하다.

이러한 동기 획득 과정은 보통 하향 링크의 프리앰블을 이용하여 이루어진다. 프리앰블은 TDD 방식에서 동기 획득을 효과적으로 할 수 있도록 구조화되어 있고, 기지국에 대한 아이디(ID) 및 세그먼트 정보를 가지고 있어서, 동기 획득부의 신호 처리 과정을 통해 이러한 정보를 얻을 수 있다.

일반적인 TDD 무선중계 장치는 기지국과 연결되는 신호를 송/수신하기 위한 도너 안테나를 통해서 송/수신되는 신호를 대역 필터링하기 위한 도너 대역 통과 필터 와 제1 하향 변환부(103)/제2 상향 변환부 사이에 위치하여, 동기 획득부의 제어에 따라 송/수신 신호를 스위칭하기 위한 도너 스위칭부로부터의 수신 신호를 하향 변화하기 위한 제1 하향 변환부에 의해서 하향 변환된 수신 신호를 필터링하기 위한 제1 대역 필터로부터 수신 신호를 전달받아 TDD 무선중계신호의 동기를 획득하고 제1 대역 필터(104)로부터 수신 신호를 전달받아 하향 변화된 중계신호(수신 신호)를 원래의 중계신호로 상향 변환하기 위한 제1 상향 변환부, 상기 제1 상향 변환부/제2 하향 변환부와 서비스 대역 통과 필터 사이에 위치하여, 상기 동기 획득부의 제어에 따라 송/수신 신호를 스위칭하기 위한 서비스 스위칭부, 서비스 안테나를 통해서 송/수신되는 신호를 대역 필터링하기 위한 서비스 대역 통과 필터, 및 서비스 영역의 단말기와 연결되는 신호를 송/수신하기 위한 서비스 안테나를 포함한다. 여기서, 역방향(단말기에서 기지국으로의 신호 전송)의 동작은 전술한 순방향의 동작과 유사함으로 더 이상 설명하지 않기로 한다.

상기 TDD 무선중계 장치는 도너 안테나에서 출력하는 신호가 강할 경우, 출력 신호가 서비스 안테나로 귀환하여 다시 증폭되고 도너 안테나를 통해 복사되어 발진하는 문제가 발생하게 된다. 이러한 경우는 역으로도 성립된다. 이러한 발진 현상을 최소화하기 위해서는 도너 안테나와 서비스 안테나 간의 격리도가 이득보다 크게 되도록 두 개의 안테나를 멀리 이격시켜 설치해야 하는데, 이렇게 두 개의 안테나를 멀리 이격시켜 설치하는 경우에는 설치비용이 증대되는 단점이 있다. 아울러, 송신 신호의 귀환 현상(발진 문제)을 충분히 경감시키기 위해서는 무선중계 장치의 이득을 낮추어 설계해야 하는 제약이 따른다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같은 무선중계 장치가 제안되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무선 채널 환경 변화에 적응적으로 동작하여 신호 중계의 안정성을 향상시키고, 중계 대상 신호로부터 귀환신호 성분을 완벽하게 제거하여 서비스 품질을 향상시키기 위한, 적응형 귀환 예측 소거기 및 그 방법과 그를 이용한 시분할 이중화 무선중계 장치 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치에 있어서, 기지국과 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 도너 안테나; 상기 도너 안테나를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 제1 필터링 수단; 동기 획득부의 제어에 따라 상기 제1 필터링 수단으로부터의 순방향 중계신호를 제1 하향 변환부로 스위칭하거나 제2 상향 변환부로부터의 역방향 중계신호를 상기 제1 필터링 수단으로 스위칭하기 위한 도너 스위칭부; 상기 도너 스위칭부에서 스위칭된 순방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하기 위한 상기 제1 하향 변환부; 상기 제1 하향 변환부에서 하향 변환된 순방향 중계신호를 이용하여 상기 기지국과의 동기를 획득하기 위한 상기 동기 획득부; 상기 동기 획득부로부터의 정보에 따라, 상기 제1 하향 변환부에서 하향 변환된 순방향 중계신호 또는 제2 하향 변환부에서 하향 변환된 역방향 중계신호로부터 귀환신호를 제거하고 순/역방향 중계신호의 이득을 조절하기 위한 적응형 귀환 예측 소거기; 상기 적응형 귀환 예측 소거기로부터의 순방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하기 위한 제1 상향 변환부; 서비스 영역의 단말기와 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 서비스 안테나; 상기 서비스 안테나를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 제2 필터링 수단; 상기 동기 획득부의 제어에 따라 상기 제1 상향 변환부로부터의 순방향 중계신호를 상기 제2 필터링 수단으로 스위칭하거나 상기 제2 필터링 수단으로부터의 역방향 중계신호를 상기 제2 하향 변환부로 스위칭하기 위한 서비스 스위칭부; 상기 서비스 스위칭부에서 스위칭된 역방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하여 상기 적응형 귀환 예측 소거기로 전달하기 위한 상기 제2 하향 변환부; 및 상기 적응형 귀환 예측 소거기로부터의 역방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하여 상기 도너 스위칭부로 전달하기 위한 상기 제2 상향 변환부를 포함한다.

이처럼, 본 발명은 동기 획득부에 최적화된 알고리즘을 적용하여 기지국과의 동기를 안정적으로 획득하며, 적응형 귀환 예측 소거기 등의 신호 처리 과정에서 발생되는 지연 시간을 고려하여 상향 링크 및 하향 링크를 위한 온/오프(ON/OFF) 스위칭 타이밍을 제어한다. 또한, 본 발명은 귀환신호가 다중경로 신호와 중첩되지 않도록 그 발생 시간을 조절하여 귀환신호를 더욱 효과적으로 제거함으로써 출력 품질을 일정 수준으로 유지시킬 수 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치는, 기지국과 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 도너 안테나(300), 상기 도너 안테나(300)를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 도너 대역 통과 필터(301), 동기 획득부(305)의 제어에 따라 상기 도너 대역 통과 필터(301)로부터의 순방향 중계신호를 제1 하향 변환부(303)로 스위칭하거나 제2 상향 변환부(311)로부터의 역방향 중계신호를 도너 대역 통과 필터(301)로 스위칭하기 위한 도너 스위칭부(302), 상기 도너 스위칭부(302)에서 스위칭된 순방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하기 위한 제1 하향 변환부(303), 상기 제1 하향 변환부(303)에서 하향 변환된 순방향 중계신호를 이용 하여 상기 기지국과의 동기를 획득하기 위한 동기 획득부(305), 상기 동기 획득부(305)로부터의 정보에 따라, 상기 제1 하향 변환부(303)에서 하향 변환된 순방향 중계신호 또는 제2 하향 변환부(310)에서 하향 변환된 역방향 중계신호로부터 귀환신호를 제거하고 순/역방향 중계신호의 이득을 조절하기 위한 적응형 귀환 예측 소거기(304), 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)로부터의 순방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하기 위한 제1 상향 변환부(306), 서비스 영역의 단말기와 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 서비스 안테나(309), 상기 서비스 안테나(309)를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 서비스 대역 통과 필터(308), 상기 동기 획득부(305)의 제어에 따라 상기 제1 상향 변환부(306)로부터의 순방향 중계신호를 상기 서비스 대역 통과 필터(308)로 스위칭하거나 상기 서비스 대역 통과 필터(308)로부터의 역방향 중계신호를 제2 하향 변환부(310)로 스위칭하기 위한 서비스 스위칭부(307), 상기 서비스 스위칭부(307)에서 스위칭된 역방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하여 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)로 전달하기 위한 제2 하향 변환부(310), 및 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)로부터의 역방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하여 상기 도너 스위칭부(302)로 전달하기 위한 제2 상향 변환부(311)를 포함한다.

여기서, 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)는 동기 획득부(305)와 함께 중계하고자 하는 신호에 대한 귀환신호를 제거하고, 자동으로 이득을 조절하여 출력 신호의 크기를 제어하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 적응형 귀환 예측 소거기 (304)는 귀환신호와 다중 경로 신호의 상호 간섭을 방지하기 위한 자동 지연 조절 기능을 더 수행한다. 즉, 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)는 다중 경로 신호가 수신되지 않는 순간에 귀환신호가 생성될 수 있도록 귀환신호의 발생 지연을 조절하여, 다중 경로 신호와 귀환신호가 서로 중첩되지 않은 상태에서 귀환신호를 소거할 수 있도록 한다.

그리고 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)는 동기 획득부(305)에서 획득한 기지국 아이디(ID)와 순방향 중계신호와의 상관성을 이용하여 귀환신호 및 TDD 무선중계 장치 주변의 무선 채널 환경을 추정한다.

그리고 상기 동기 획득부(305)는 일정 신호 크기 이상인 조건에서 일정 시간 이상 동기 신호를 안정적으로 얻었을 때 동기 획득이 이루어져서 적응형 귀환 예측 소거기(305)로 동기 신호를 인가하고, 동기 획득이 이루어지지 않을 경우 적응형 귀환 예측 소거기(305)로 동기 신호가 인가되지 않음으로써, 동기 획득이 이뤄질 때까지 TDD 무선중계 장치의 모든 동작이 중지되도록 한다. 그리고 상기 동기 획득부(305)는 TDD 무선중계 장치의 적응형 귀환 예측 소거기(305)에서 소요되는 신호 처리 시간 및 필터와 그외의 구성요소 등에서 소요되는 시간을 고려하여 상향 및 하향 링크의 온/오프(ON/OFF) 스위칭 동작이 원활하게 이루어지도록 한다.

상기와 같이 동작함으로써, TDD 무선중계 장치가 갖고 있던 출력 제한 문제, 설치상의 제약 문제 등을 극복할 수 있고, 고출력 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 설치비용을 절감할 수 있는 이점을 제공한다.

다음으로, 상기 적응형 귀환 예측 소거기(304)의 상세 구성 및 동작을 도 2 를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 도 1에 도시된 적응형 귀환 예측 소거기의 일실시예 상세 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적응형 귀환 예측 소거기(304)는, 중계하고자 하는 순방향 중계신호의 출력 신호 크기를 자동으로 조절하기 위한 제1 자동 이득 조절부(410), 상기 제1 자동 이득 조절부(410)로부터 입력되는 기저대역의 순방향 중계신호 및 상기 제1 하향 변환부(303)로부터 입력되는 기저대역의 순방향 중계신호로부터 순방향 중계신호 내에 존재하는 잔류 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여, 귀환신호의 위상과 크기를 갱신하기 위한 제1 귀환신호 검출부(408), 상기 제1 자동 이득 조절부(410)로부터 입력되는 기저대역의 순방향 중계신호 및 상기 제1 귀환신호 검출부(408)로부터 입력되는 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여, 순방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호 제거에 사용할 역귀환신호를 생성하기 위한 제1 역귀환신호 합성부(406), 상기 제1 하향 변환부(303)에서 하향 변환된 순방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제1 역귀환신호 합성부(406)로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제1 자동 이득 조절부(410)로 전달하기 위한 제1 귀환신호 제기부(404), 중계하고자 하는 역방향 중계신호의 출력 신호 크기를 자동으로 조절하기 위한 제2 자동 이득 조절부(422), 상기 제2 자동 이득 조절부(422)로부터 입력되는 기저대역의 역방향 중계신호 및 상기 제2 하향 변환부(310)로부터 입력되는 기저대역의 역방향 중계신호로부터 역방향 중계신호 내에 존재하는 잔류 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여, 귀환신호의 위상과 크기를 갱신 하기 위한 제2 귀환신호 검출부(420), 상기 제2 자동 이득 조절부(422)로부터 입력되는 기저대역의 역방향 중계신호 및 상기 제2 귀환신호 검출부(420)로부터 입력되는 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여, 역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호 제거에 사용할 역귀환신호를 생성하기 위한 제2 역귀환신호 합성부(418), 상기 제2 하향 변환부(310)에서 하향 변환된 역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제2 역귀환신호 합성부(418)로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제2 자동 이득 조절부(422)로 전달하기 위한 제2 귀환신호 제거부(416), 및 중계하고자 하는 순/역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 제거한 후에 순/역방향 중계신호를 송신하도록 상기 각 구성요소를 제어하기 위한 제어부(414)를 포함한다.

상술한 바와 같이 적응형 예측 소거기(304)는 TDD 무선 중계 장치의 특성상 상향 및 하향 링크가 동일한 주파수를 사용하기 때문에, 상향 및 하향 링크의 무선 채널 특성이 동일하다고 볼 수 있다. 따라서 상향 및 하향 링크에 존재하는 구성요소의 동작이 동일하므로, 이하에서는 두 개의 구성요소를 각각 별도로 설명하지 않고 하향 링크의 구성요소에 대해서만 그 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.

특히, 상기 제1 귀환신호 검출부(408)에서는 상기 동기 획득부(305)에서 얻은 기지국 아이디(ID)를 이용하여 귀환신호 성분을 추정할 수 있다. 즉, 기지국 아이디(ID)는 의사잡음 코드(PN Code)로 이루어져 있기 때문에 기지국 아이디(ID)와 순방향 중계신호 사이의 상관값을 계산하면 귀환신호의 위상과 크기를 추정할 수 있다. 따라서 상기 제1 귀환신호 검출부(408)에서는 상기 제어부(414)로부터의 기지국 아이디(ID)와 상기 제1 하향 변환부(303) 및 상기 제1 자동 이득 조절부(410) 로부터의 순방향 중계신호 사이의 상관값을 계산하여 순방향 중계신호 내에 존재하는 잔류 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 상기 제1 역귀환신호 합성부(406)로 전달한다.

그리고 상기 제1 자동 이득 조절부(410)는 제1 귀환신호 제거부(404)로부터 입력되는 순방향 중계신호의 크기, 적응형 귀환 예측 소거기(304)의 현재 상태에 따른 이득 조절값, 및 제어부(414)로부터 입력되는 기 설정된 목표 출력 크기값 및 목표 이득값을 이용하여 이득값을 결정하여, 상기 제1 귀환신호 제거부(404)에서 귀환신호가 제거된 순방향 중계신호의 이득(출력 신호 크기)을 상기 결정한 이득값을 이용하여 자동으로 조절한다. 이때, 자동 이득 조절 방식을 예를 들어 좀더 상세히 살펴보면, 출력값이 기 설정된 목표 출력 크기값보다 크면 제1 자동 이득 조절부(410)에서는 이득을 더 이상 올리지 않는 방식으로 출력의 크기를 제한하고, 기 설정된 목표 출력 크기값보다 작은 경우에는 제1 귀환신호 제거부(404)로부터 입력되는 신호의 크기가 목표 이득값이 될 때까지 일정 단위시간(예를 들면, 3dB/1초)으로 이득을 증대시키게 된다.

그리고 상기 제1 귀환신호 제거부(404)는 상기 제1 역귀환신호 합성부(406)로부터 전달받은 역귀환신호를 이용하여 상기 제1 하향 변환부(303)로부터 전달받은 순방향 중계신호(귀환신호가 포함되어 있는 신호)에서 귀환신호를 제거하여 상기 제1 자동 이득 조절부(410)로 전달한다.

그리고 상기 제어부(414)는 상기 동기 획득부(305)로부터 전달받은 동기 신호를 이용하여 상향 및 하향 링크의 타이밍을 찾아서 기지국에서 단말기로, 단말기 에서 기지국으로의 신호 흐름을 제어하고, 상기 동기 획득부(305)로부터 전달받은 기지국 정보를 이용하여 귀환신호 검출에 필요한 코드(예 : 기지국 아이디)를 상기 제1 귀환신호 검출부(408)에 전달한다. 그리고 상기 동기 획득부(305)는 도너 및 서비스 스위칭부(302,307)의 동작을 제어하고(도 3 참조), 상기 동기 획득부(305)에서의 기지국으로부터 단말기로의 동기 획득 결과에 따라 상기 제어부(414)가 상기 제1 자동 이득 조절부(410), 상기 제1 귀환신호 검출부(408), 상기 제1 역귀환신호 합성부(406) 및 상기 제1 귀환신호 제거부(404)의 동작을 제어한다. 만약, 수신 신호에 송출 신호가 포함되어 있는 경우, 즉 동기 획득부(305)에서 동기 신호 및 기지국 정보를 획득한 경우, 상기 제어부(414)는 상기 제1 자동 이득 조절부(410), 상기 제1 귀환신호 검출부(408), 상기 제1 역귀환신호 합성부(406) 및 상기 제1 귀환신호 제거부(404)를 정상 작동시킨다. 이때, 목표 출력 크기값을 특정 값으로 미리 설정하여 상기 제1 자동 이득 조절부(410)로 전달한다. 반면에, 수신 신호에 송출 신호가 포함되어 있지 않은 경우, 즉 동기 획득부(305)에서 동기 신호를 획득하지 못한 경우, 상기 제어부(414)는 상기 제1 자동 이득 조절부(410), 상기 제1 귀환신호 검출부(408), 상기 제1 역귀환신호 합성부(406) 및 상기 제1 귀환신호 제거부(404)의 동작을 중지시킨다.

도 3는 본 발명에 따른 적응형 귀환 예측 소거 방법 및 그를 이용한 시분할 이중화(TDD) 무선중계 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 최초의 순방향 신호를 중계하고 난 후, 이로부터 발생하는 귀환신호를 이용하여 이후의 순방향 중계신호에 잔류하는 귀환신호를 제거하는 방법을 나타내고 있다.

TDD 무선 중계 방식에서 하향 링크인 경우, 도너 안테나(300)로부터 제1 하향 변환부(303)까지의 경로를 통하여 적응형 귀환 예측 소거기(304)로 수신되는 신호에는 기지국에서 실제 서비스를 중계하기 위하여 전송하는 중계신호와, 서비스 안테나(309)를 통해 공간으로 방사된 신호가 다시 들어온 귀환신호가 동시에 존재하거나, 불특정 잡음을 포함하는 귀환신호만이 존재할 수 있다. 기지국 송출 신호는 무선 채널 환경에 의한 다중 경로 신호로서 표현되고, 무선중계 장치에 수신되는 신호에 귀환신호만 존재하는 경우는 기지국에서 이동통신 단말기로 송출 신호를 전송하지 않은 경우이고, 이는 단말기에서 기지국으로의 상향 링크에서도 동일하므로, 여기에서는 하향 링크 하나에 대해서만 설명하기로 한다.

먼저, 도너 안테나(300)를 통하여 신호(순방향 중계신호)가 수신되면 도너 대역 통과 필터(301)에서 도너 대역 통과 필터링을 수행하고(501), 도너 스위칭부(302)가 이 순방향 중계신호를 제1 하향 변환부(303)로 스위칭하여(503) 제1 하향 변환부(303)로 전달되도록 한다. 그러면, 제1 하향 변환부(303)가 고주파 대역의 순방향 중계신호를 기저대역의 순방향 중계신호로 하향 변환한다(505).

이후, 동기 획득부(305)에서 상기 기저 대역의 순방향 중계신호를 이용하여 기지국에서 단말기로의 하향 링크에 대한 동기 신호를 획득하고, 기지국에 대한 정보를 얻어서 적응형 귀환 소거기

이처럼 송출하고자 하는 순방향 중계신호로부터 귀환신호가 제거된 후, 제1 자동 이득 조절부(410)는 순방향 중계신호의 출력 크기(이득)를 자동으로 조절한다(517). 이때, 제1 자동 이득 조절부(410)는 제1 귀환신호 제거부(404)로부터 입력 되는 순방향 중계신호의 크기, 적응형 귀환 예측 소거기(404)의 현재 상태에 따른 이득 조절값 및 제어부(404)로부터 입력되는 기 설정된 목표 출력 크기값 및 목표 이득값을 이용하여 이득값을 결정하여, 제1 귀환신호 제거부(404)에서 귀환신호가 제거된 순방향 중계신호의 이득(출력 신호 크기)을 상기 결정한 이득값을 이용하여 자동으로 조절한다. 즉, 순방향 중계신호의 크기를 증폭 또는 감쇄하여 출력 신호 크기를 자동으로 조절한다.

이후, 이득 조절된 순방향 중계신호를 제1 상향 변환부(306)에서 고주파 대역의 순방향 중계신호로 상향 변환하고(519), 서비스 스위칭부(307)가 상기 상향 변환된 순방향 중계신호를 서비스 대역 통과 필터(308)로 스위칭하며(521), 그에 따라 서비스 대역 통과 필터(308)가 서비스 대역 통과 필터링(523)을 수행하여 서비스 안테나(309)를 통해 출력되도록 한다.

상기 과정들 중에서, 귀환신호의 위상과 크기를 갱신하는 과정(511)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제1 귀환신호 검출부(408)는 제1 하향 변환부(303)로부터 입력되는 기저대역의 순방향 중계신호와 동기 획득부(305)에 의해서 획득되어 제어부(414)를 통해 입력되는 기지국 정보(예 : 기지국 아이디)를 통해 두 신호 사이의 상관성(correlation)을 이용하여 귀환신호의 위상과 크기를 추정한다.

상기와 같은 본 발명은, 설치비용을 최소화하면서 중계신호로부터 귀환신호를 효과적으로 제거할 수 있고, 출력 크기를 일정한 수준으로 유지할 수 있으며, 다중 경로 신호와의 간섭을 방지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 주변 채널 환경의 변화에 따른 송/수신 신호를 이용하여 귀환신호를 제거하고, 자동으로 이득을 조절하여 출력 신호의 크기를 제어할 수 있기 때문에 설치비용을 감소시킬 수 있고, 출력 크기의 제한과 설치상의 제약 문제를 극복하면서 고출력 특성을 보장할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 동기 획득 과정에서 찾아낸 기지국 정보를 이용하여 중계기 주변의 무선 채널 환경을 추정하여 귀환신호가 다중 경로 신호와 동일한 순간에 입력되지 않도록 귀환신호 입력 시간을 지연시킴으로써, 다중 경로 신호와 귀환신호를 구별하여 귀환신호를 효과적으로 제거할 수 있다. 그리고 TDD 무선중계 장치는 동일한 송/수신 주파수를 이용하기 때문에 하향 링크를 통해서 무선 채널 환경을 찾아내어 상향 링크에 똑같이 적용할 수 있다. 따라서 본 발명은 귀환신호를 제거하기 위하여 무선중계 서비스를 중단할 필요가 없으며, 서비스 제공 중에도 주변 환경의 변화에 적응하여 채널 추정값을 갱신하면서 지속적인 서비스를 제공할 수 있다.

이처럼 본 발명은 주변 환경의 변화에 적응하여 발진 현상을 방지함으로써 안정성을 향상시키고, 출력 신호의 크기를 일정하게 유지하여 서비스 품질을 일정 수준으로 유지할 수 있으며, 다양한 이동통신 시스템에 적용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치에 있어서,

기지국과 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 도너 안테나;

상기 도너 안테나를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 제1 필터링 수단;

동기 획득부의 제어에 따라 상기 제1 필터링 수단으로부터의 순방향 중계신호를 제1 하향 변환부로 스위칭하거나 제2 상향 변환부로부터의 역방향 중계신호를 상기 제1 필터링 수단으로 스위칭하기 위한 도너 스위칭부;

상기 도너 스위칭부에서 스위칭된 순방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하기 위한 상기 제1 하향 변환부;

상기 제1 하향 변환부에서 하향 변환된 순방향 중계신호를 이용하여 상기 기지국과의 동기를 획득하기 위한 상기 동기 획득부;

상기 동기 획득부로부터의 정보에 따라, 상기 제1 하향 변환부에서 하향 변환된 순방향 중계신호 또는 재2 하향 변환부에서 하향 변환된 역방향 중계신호로부터 귀환신호를 제거하고 순/역방향 중계신호의 이득을 조절하기 위한 적응형 귀환 예측 소거기;

상기 적응형 귀환 예측 소거기로부터의 순방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하기 위한 제1 상향 변환부;

서비스 영역의 단말기와 중계하고자 하는 신호(순/역방향 중계신호)를 송/수신하기 위한 서비스 안테나;

상기 서비스 안테나를 통해서 송/수신되는 순/역방향 중계신호를 대역 필터링하기 위한 제2 필터링 수단;

상기 동기 획득부의 제어에 따라 상기 제1 상향 변환부로부터의 순방향 중계신호를 상기 제2 필터링 수단으로 스위칭하거나 상기 제2 필터링 수단으로부터의 역방향 중계신호를 상기 제2 하향 변환부로 스위칭하기 위한 서비스 스위칭부;

상기 서비스 스위칭부에서 스위칭된 역방향 중계신호를 기저대역 신호로 하향 변환하여 상기 적응형 귀환 예측 소거기로 전달하기 위한 상기 제2 하향 변환부; 및

상기 적응형 귀환 예측 소거기로부터의 역방향 중계신호를 다시 고주파 대역의 중계신호로 상향 변환하여 상기 도너 스위칭부로 전달하기 위한 상기 제2 상향 변환부

를 포함하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적응형 귀환 예측 소거기는,

중계하고자 하는 순방향 중계신호의 이득을 자동으로 조절하기 위한 제1 자동 이득 조절부;

상기 제1 자동 이득 조절부 및 상기 제1 하향 변환부로부터의 순방향 중계신 호로부터 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 갱신하기 위한 제1 귀환신호 검출부;

상기 제1 자동 이득 조절부로부터의 순방향 중계신호 및 상기 제1 귀환신호 검출부로부터의 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여 역귀환신호를 생성하기 위한 제1 역귀환신호 합성부;

상기 제1 하향 변환부로부터의 순방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제1 역귀환신호 합성부로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제1 자동 이득 조절부로 전달하기 위한 제1 귀환신호 제거부;

중계하고자 하는 역방향 중계신호의 이득을 자동으로 조절하기 위한 제2 자동 이득 조절부;

상기 제2 자동 이득 조절부 및 상기 제2 하향 변환부로부터의 역방향 중계신호로부터 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 갱신하기 위한 제2 귀환신호 검출부;

상기 제2 자동 이득 조절부로부터의 역방향 중계신호 및 상기 제2 귀환신호 검출부로부터의 귀환신호의 위상과 크기를 이용하여 역귀환신호를 생성하기 위한 제2 역귀환신호 합성부;

상기 제2 하향 변환부로부터의 역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 상기 제2 역귀환신호 합성부로부터의 역귀환신호를 이용하여 제거하여 상기 제2 자동 이득 조절부로 전달하기 위한 제2 귀환신호 제거부; 및

중계하고자 하는 순/역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호를 제거한 후에 순/역방향 중계신호를 송신하도록 상기 동기 획득부로부터의 동기 신호와 기지국 정보를 이용하여 상기 각 구성요소를 제어하기 위한 제어부

를 포함하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 2 항에 있어서,

순방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호와 다중 경로 신호 간의 상호 간섭을 방지하기 위한 제1 자동 지연 조전부; 및

역방향 중계신호 내에 존재하는 귀환신호와 다중 경로 신호 간의 상호 간섭을 방지하기 위한 제2 자동 지연 조절부

를 더 포함하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 자동 지연 조절부는,

다중 경로 신호가 수신되지 않는 순간에 귀환신호가 생성될 수 있도록 상기 제1 및 제2 자동 이득 조절부에 상응하여 연결되어 귀환신호의 발생 지연을 조절하여, 다중 경로 신호와 귀환신호가 서로 중첩되지 않은 상태에서 귀환신호가 소거되도록 하는 것을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 귀환신호 검출부는,

상기 제어부로부터의 기지국 아이디(ID)와 상기 제1 하향 변환부 및 상기 제1 자동 이득 조절설부로부터의 순방향 중계신호 사이의 상관값을 계산하여 순방향 중계신호 내에 존재하는 잔류 귀환신호의 위상과 크기를 검출하여 상기 제1 역귀환신호 합성부로 전달하는 것을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 동기 획득부로부터의 동기 신호를 이용하여 상향 및 하향 링크의 타이밍을 찾아서 순/역방향 중계신호의 흐름을 제어하고, 상기 동기 획득부로부터의 기지국 정보를 이용하여 귀환신호 검출에 필요한 기지국 아이디를 상기 제1 귀환신호 검출부에 전달하며, 상기 동기 획득부에서의 순방향 동기 획득 결과에 따라 상기 제1 자동 이득 조절부, 상기 제1 귀환신호 검출부, 상기 제1 역귀환신호 합성부 및 상기 제1 귀환신호 제거부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 무선중계 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제1 자동 이득 조절부는,

상기 제1 귀환신호 제거부로부터의 순방향 중계신호의 크기, 상기 적응형 귀환 예측 소거기의 현재 상태에 따른 이득 조절값, 및 상기 제어부로부터의 기 설정된 목표 출력 크기값 및 목표 이득값을 이용하여 이득값을 결정하여, 상기 제1 귀환신호 제거부에서 귀환신호가 제거된 순방향 중계신호의 이득(출력 신호 크기)을 상기 결정한 이득값을 이용하여 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 시분할 이 중화(TDD) 무선중계 장치.